RU2515342C1 - Device to measure resistance to drilling - Google Patents
Device to measure resistance to drilling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515342C1 RU2515342C1 RU2012151980/28A RU2012151980A RU2515342C1 RU 2515342 C1 RU2515342 C1 RU 2515342C1 RU 2012151980/28 A RU2012151980/28 A RU 2012151980/28A RU 2012151980 A RU2012151980 A RU 2012151980A RU 2515342 C1 RU2515342 C1 RU 2515342C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drive
- electric motor
- drilling
- feed
- drill
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для исследования или анализа свойств материалов путем определения величины сопротивления их просверливанию (плотности) и может быть использовано для определения физико-механических характеристик древесины растущих деревьев, пиломатериалов, деревянных строительных конструкций различного назначения и т.п.The invention relates to devices for studying or analyzing the properties of materials by determining the amount of resistance to their drilling (density) and can be used to determine the physicomechanical characteristics of wood of growing trees, lumber, wooden building structures for various purposes, etc.
Известно устройство для измерения сопротивления сверлению, включающее два раздельных привода на подачу и вращение бурового сверла, телескопический механизм ограничения смещения, бурового сверла, находящихся в корпусе. Устройство комплектуется отдельным блоком для электропитания приводов, записи и распечатки результатов измерений [1].A device for measuring drilling resistance is known, including two separate drives for feeding and rotating a drill, a telescopic displacement limiting mechanism, of a drill located in the housing. The device is equipped with a separate unit for powering the drives, recording and printing of measurement results [1].
Недостатком устройства является то, что раздельный привод подачи и вращения бурового сверла не осуществляет изменения скорости подачи при увеличении сопротивления сверлению и нагрузки на электрический привод вращения бурового сверла. Возможно смещение траектории поступательного движения бурового сверла, например, при просверливании более плотных материалов или их участков, например, таких как сучки в древесине. При этом повышается износ режущей части бурового сверла и увеличивается нагрузка на электрический двигатель его вращения, что снижает точность измерений и надежность устройства.The disadvantage of this device is that a separate drive feed and rotation of the drill does not change the feed rate with increasing resistance to drilling and load on the electric drive of rotation of the drill. It is possible to offset the translational path of the drill, for example, when drilling denser materials or their sections, for example, such as knots in wood. This increases the wear of the cutting part of the drill and increases the load on the electric motor of its rotation, which reduces the accuracy of measurements and the reliability of the device.
Известно устройство для измерения сопротивления сверлению, включающее электрический ручной инструмент, осуществляющий привод на подачу и вращение бурового сверла, планетарный механизм самописца для записи величин исследуемого параметра на бумажный носитель, продольные направляющие перемещения бурового сверла [2].A device for measuring resistance to drilling, including an electric hand tool that drives the feed and rotation of the drill, planetary recorder mechanism for recording the values of the investigated parameter on paper, longitudinal guides for moving the drill [2].
Эта конструкция устройства для измерения сопротивления сверлению взята нами за прототип.This design of the device for measuring the resistance to drilling is taken by us as a prototype.
Недостатком прототипа является то, что единый привод от электрического ручного инструмента не обеспечивает необходимого диапазона варьирования скорости подачи в зависимости от изменения сопротивления сверлению под действием нагрузки. При этом существующее изменение скорости подачи при повышении нагрузки на буровом сверле не учитывается, что снижает точность измерений. Сложность конструкции устройства снижает его надежность.The disadvantage of the prototype is that a single drive from an electric hand tool does not provide the necessary range for varying the feed rate depending on the change in drilling resistance under load. In this case, the existing change in the feed rate with increasing load on the drill is not taken into account, which reduces the accuracy of the measurements. The complexity of the design of the device reduces its reliability.
Техническим результатом является повышение точности измерений сопротивления просверливанию (плотности) исследуемых материалов сверлением, снижение износа режущей части бурового сверла и повышение надежности привода, узлов и конструкции устройства в целом.The technical result is to increase the accuracy of measurements of resistance to drilling (density) of the studied materials by drilling, reduce wear of the cutting part of the drill bit and increase the reliability of the drive, components and design of the device as a whole.
Технический результат достигается тем, что регулирование скорости подачи бурового сверла осуществляется автоматически, путем замера-величины тока, и/или напряжения питания, и/или частоты вращения вала - электрического двигателя привода вращения бурового сверла, анализа и преобразования замеренных данных, например, с помощью электронной вычислительной машины, создания управляющего сигнала и изменения частоты вращения вала электрического двигателя привода подачи, например, с помощью тиристорного ключа при импульсном регулировании напряжения питания электрического двигателя привода подачи. Возможно осуществление подачи бурового сверла от мотор-редуктора, например, постоянного тока. Замер величины тока и/или частоты вращения винтовой передачи может осуществляется с помощью датчика тока, например, на эффекте Холла. Преобразование данных и создание управляющего сигнала может осуществляется с помощью аналого-цифрового - цифро-аналогового преобразователя.The technical result is achieved in that the control of the feed rate of the drill is carried out automatically, by measuring the magnitude of the current and / or supply voltage and / or shaft speed - an electric motor for driving the rotation of the drill, analyzing and converting the measured data, for example, using electronic computer, creating a control signal and changing the rotational speed of the shaft of the electric drive of the feed drive, for example, using a thyristor key with pulse control on maskers power supply of the electric motor drive. It is possible to feed the drill from a gear motor, for example, direct current. Measurement of the magnitude of the current and / or frequency of rotation of the helical gear can be carried out using a current sensor, for example, on the Hall effect. Data conversion and the creation of a control signal can be carried out using an analog-to-digital-digital-to-analog converter.
На фиг.1 представлена кинематическая схема устройства для измерения сопротивления сверлению; на фиг.2 - конструкция устройства для измерения сопротивления сверлению без кожуха, вид слева.Figure 1 presents the kinematic diagram of a device for measuring drilling resistance; figure 2 - design of a device for measuring resistance to drilling without a casing, left view.
Устройство для измерения сопротивления сверлению состоит из: электрического двигателя 1 привода вращения бурового сверла, например, постоянного тока, закрепленного на каретке 2 и осуществляющего вращение бурового сверла 3; рамы устройства 4 с закрепленным на ней неподвижно электрическим мотор-редуктором 5 привода подачи, например, постоянного тока, соединенного с винтовой передачей 6; ограничителей смещения бурового сверла 7, осуществляющих движение по направляющим 8, которые соединены последовательно друг с другом, передней крышкой 9 и кареткой 2 гибкими связующими элементами, например, тросами 11; датчиков частоты вращения 12 винтовой передачи 6, частоты вращения 13 бурового сверла 3 и тока 14, потребляемого электрическим двигателем 1 привода вращения бурового сверла 3, например, на эффекте Холла; опоры 15.A device for measuring drilling resistance consists of: an electric motor 1 of a rotary drill drill, for example, direct current, mounted on a carriage 2 and rotating the drill 3; the frame of the device 4 with an electric motor gearbox 5 fixed to it fixed to a feed drive, for example, direct current connected to a helical gear 6; displacement limiters of the drill bit 7, moving along the guides 8, which are connected in series with each other, the front cover 9 and the carriage 2 with flexible connecting elements, for example,
Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:
Первоначально буровое сверло 3 не подвижно и находится внутри корпуса устройства для измерения сопротивления сверлению. Устройство подводится к исследуемому материалу, например к древесине, и незначительно углубляется в него опорой 15, которая смонтирована на передней крышке устройства и выполнена в форме конусной трубки, служащей для сбора стружки. После позиционирования устройства относительно исследуемого материала оператор включает электрический двигатель 1 привода вращения бурового сверла 3, который питается, например, от аккумулятора. Крутящий момент от электрического двигателя 1 передается через муфту буровому сверлу 3.Initially, the drill 3 is not movable and is located inside the housing of the device for measuring drilling resistance. The device is supplied to the material under study, for example, wood, and is slightly deepened into it by a
Подача каретки 2 и, соответственно, бурового сверла 3 осуществляется посредством винтовой передачи 6, приводимой в движение электрическим мотор-редуктором 5.The feed of the carriage 2 and, accordingly, of the drill 3 is carried out by means of a helical gear 6, driven by an electric motor gearbox 5.
При просверливании более плотных материалов или их участков без изменения скорости подачи, например, таких как сучки в древесине, пропорционально изменению свойств исследуемого материала происходит резкое увеличение потребляемого тока электрическим двигателем 1 и снижение частоты вращения бурового сверла 3, незначительно снижается величина напряжения питания электрического двигателя привода вращения бурового сверла 3, при этом повышается износ его режущей части и увеличивается нагрузка на привод резания, что снижает точность измерений и надежность устройства. Возможно смещение траектории поступательного движения бурового сверла.When drilling denser materials or their sections without changing the feed rate, for example, such as knots in wood, in proportion to the change in the properties of the test material, there is a sharp increase in the current consumption by the electric motor 1 and a decrease in the rotational speed of the drill bit 3, the supply voltage of the electric drive motor slightly decreases rotation of the drill 3, while increasing the wear of its cutting part and increasing the load on the cutting drive, which reduces the accuracy of the measurement s and the reliability of the device. Possible displacement of the translational path of the drill.
Автоматическое варьирование скорости подачи и определение величины сопротивления материала просверливанию (плотности) осуществляется с помощью датчика тока 14, и/или датчика напряжения питания, и/или датчика частоты вращения 13 бурового сверла 3, например, на эффекте Холла. При возрастании сопротивления сверлению (изменении свойств исследуемого материала) происходит снижение величины напряжения, увеличение величины тока, потребляемого электрическим двигателем 1 и снижение частоты вращения бурового сверла 3. Сигналы с датчика тока 14, и/или датчика напряжения питания, и/или датчика частоты вращения 13 поступают на устройство сбора данных, например аналого-цифровой - цифроаналоговый преобразователь. Далее сигналы поступают на электронную вычислительную машину, где производится их обработка, преобразование, отображение и хранение, а также создание соответствующего управляющего сигнала, позволяющего, например, через аналого-цифровой - цифроаналоговый преобразователь изменять частоту вращения вала электрического мотор-редуктора 5 привода подачи, например, с помощью тиристорного ключа при импульсном регулировании напряжения питания электрического двигателя привода подачи. Тем самым при снижении частоты вращения вала электрического двигателя 1, и/или снижении величины напряжения питания электрического двигателя 1, и/или увеличении величины тока (мощности) его питания в условиях процесса сверления (определения свойств исследуемого материала) снижается частота вращения выходного вала мотор-редуктора 5 и скорость подачи каретки 2 с буровым сверлом 3. Осуществляется процесс автоматического изменения скорости подачи.Automatic variation of the feed rate and the determination of the resistance of the material to drilling (density) is carried out using a
При увеличении частоты вращения вала электрического двигателя 1 до частоты холостого хода, и/или увеличения величины напряжения его питания до номинального значения, и/или уменьшения потребляемого тока (мощности) до величины тока (мощности) холостого хода происходит обратный процесс - увеличение скорости подачи бурового сверла 3 до максимального значения.With an increase in the rotational speed of the shaft of the electric motor 1 to the frequency of idling, and / or an increase in the voltage of its power supply to the nominal value, and / or a decrease in the consumed current (power) to the value of the current (power) of idle, the reverse process occurs - an increase in the feed rate of the drilling drill 3 to the maximum value.
Изменение направления перемещения катерки 2 и бурового сверла 3 осуществляется, например, реверсом электрического мотор-редуктора 5 привода подачи, например, путем изменения полярности напряжения на якоре или в обмотке возбуждения в случае использования двигателей постоянного тока.Changing the direction of movement of the cutter 2 and the drill 3 is carried out, for example, by reversing the electric motor gearbox 5 of the feed drive, for example, by changing the polarity of the voltage at the armature or in the field winding in the case of using DC motors.
Фактические значения сопротивления материала просверливанию (плотности) определяются на основании предварительных экспериментальных исследований взаимодействия величины скорости подачи бурового сверла и величины тока (мощности) и/или величины напряжения и/или частоты вращения вала электрического двигателя 1 в процессе сверления. Например, с помощью электронной вычислительной машины осуществляется математическое преобразование величины мощности, затрачиваемой на сверление с целью определения реального значения свойств (плотности) исследуемого материала.The actual values of the resistance of the material to drilling (density) are determined on the basis of preliminary experimental studies of the interaction of the magnitude of the feed rate of the drill bit and the magnitude of the current (power) and / or the magnitude of the voltage and / or frequency of rotation of the shaft of the electric motor 1 during drilling. For example, using an electronic computer, a mathematical transformation of the amount of power spent on drilling is carried out in order to determine the real value of the properties (density) of the material under study.
Использование предлагаемого изобретения позволит добиться повышения точности измерений величины сопротивления просверливанию (плотности) исследуемых материалов, снижения износа режущей части бурового сверла и повышения надежности привода, узлов и конструкции устройства в целом.Using the invention, it will be possible to improve the accuracy of measuring the resistance to drilling (density) of the materials under study, reduce wear on the cutting part of the drill and increase the reliability of the drive, components and design of the device as a whole.
Используемые аналоги и прототипыUsed analogues and prototypes
1. Vorrichtung zur Materialprüfung, insbesondere Holzprüfung durch Bohr-bzw. Eindringwiderstandsmessung: 4122494 A1. Deutsches patentamp: G01N 3/40 Rinn Frank; anmeldetag 06, 07, 91; offenlegungstag 05, 03, 92.1. Vorrichtung zur Materialprüfung, insbesondere Holzprüfung durch Bohr-bzw. Eindringwiderstandsmessung: 4122494 A1. Deutsches patentamp: G01N 3/40 Rinn Frank; anmeldetag 06, 07, 91; offenlegungstag 05, 03, 92.
2. Bore resistance measuring apparatus including a drive unit and an attachment for a drill and or driving mechanism: 6290437 B1. United States patent: B23B 41/00 Claus M. Leimersheim, Erich H. Wiesloch; appl. no. 421904; filed Oct, 20, 1999; patented Sep.18, 2001.2. Bore resistance measuring apparatus including a drive unit and an attachment for a drill and or driving mechanism: 6290437 B1. United States patent: B23B 41/00 Claus M. Leimersheim, Erich H. Wiesloch; appl. no. 421904; filed Oct, 20, 1999; patented Sep. 18, 2001.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012151980/28A RU2515342C1 (en) | 2012-12-04 | 2012-12-04 | Device to measure resistance to drilling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012151980/28A RU2515342C1 (en) | 2012-12-04 | 2012-12-04 | Device to measure resistance to drilling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2515342C1 true RU2515342C1 (en) | 2014-05-10 |
Family
ID=50629799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012151980/28A RU2515342C1 (en) | 2012-12-04 | 2012-12-04 | Device to measure resistance to drilling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2515342C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607064C2 (en) * | 2014-10-09 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые лесные технологии" | Device for measuring of analyzed material resistance to drilling |
CN113155725A (en) * | 2021-03-02 | 2021-07-23 | 信阳师范学院 | Tree micro-drilling resistance instrument and method for evaluating wood quality by using same |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU99100209A (en) * | 1999-01-05 | 2000-10-10 | Ао "Автоваз" | STAND FOR CONTROL TESTS OF THE METAL-CUTTING TOOL ON WEAR RESISTANCE |
US6290437B1 (en) * | 1997-04-23 | 2001-09-18 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Bore resistance measuring apparatus including a drive unit and an attachment for a drill and or driving mechanism |
RU95128U1 (en) * | 2010-02-24 | 2010-06-10 | Евгений Сергеевич Шарапов | DEVICE FOR MEASURING DRILLING RESISTANCE |
RU2448811C1 (en) * | 2010-11-08 | 2012-04-27 | Евгений Сергеевич Шарапов | Device to measure antidrilling properties |
-
2012
- 2012-12-04 RU RU2012151980/28A patent/RU2515342C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6290437B1 (en) * | 1997-04-23 | 2001-09-18 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Bore resistance measuring apparatus including a drive unit and an attachment for a drill and or driving mechanism |
RU99100209A (en) * | 1999-01-05 | 2000-10-10 | Ао "Автоваз" | STAND FOR CONTROL TESTS OF THE METAL-CUTTING TOOL ON WEAR RESISTANCE |
RU95128U1 (en) * | 2010-02-24 | 2010-06-10 | Евгений Сергеевич Шарапов | DEVICE FOR MEASURING DRILLING RESISTANCE |
RU2448811C1 (en) * | 2010-11-08 | 2012-04-27 | Евгений Сергеевич Шарапов | Device to measure antidrilling properties |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607064C2 (en) * | 2014-10-09 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые лесные технологии" | Device for measuring of analyzed material resistance to drilling |
CN113155725A (en) * | 2021-03-02 | 2021-07-23 | 信阳师范学院 | Tree micro-drilling resistance instrument and method for evaluating wood quality by using same |
CN113155725B (en) * | 2021-03-02 | 2023-08-25 | 信阳师范学院 | Tree micro-drilling resistance meter and method for evaluating wood quality by using same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102006956B (en) | Portable power drill with drilling implement rotating and feeding means | |
US6290437B1 (en) | Bore resistance measuring apparatus including a drive unit and an attachment for a drill and or driving mechanism | |
US6044918A (en) | Percussion blow added manually operable drilling tool | |
CN102006957B (en) | Portable power drill with drilling implement rotating and feeding means | |
RU2515342C1 (en) | Device to measure resistance to drilling | |
RU95128U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING DRILLING RESISTANCE | |
CN117147207A (en) | Sintered brick sampling equipment and strength detection method | |
DE9117283U1 (en) | Device for material testing, especially wood testing, by drilling or penetration resistance measurement | |
US4671105A (en) | Process and device for determining the internal condition of trees or wooden components | |
RU2448811C1 (en) | Device to measure antidrilling properties | |
CN202582584U (en) | Testing device for angle transducer | |
RU2515343C1 (en) | Device to measure resistance to drilling | |
CN105927150A (en) | Measurement-while-drilling electric drill device | |
CN103344779B (en) | A kind of apparatus and method obtaining driving peristaltic pump DC motor speed | |
CN220508453U (en) | Adjustable soil sampling device | |
CN103808290A (en) | Knife bench displacement measuring device, frequency converter, control method and rotary cutter | |
CN211668807U (en) | Electric growth cone | |
CN102225557A (en) | Rechargeable lithium battery half-type electric tree growth cone | |
CN113237593B (en) | Tree micro-drilling resistance instrument and method for evaluating wood quality by using same | |
JPS5936330Y2 (en) | Cutting feed detection device for drilling machine | |
CN211527269U (en) | Thickness detection device for plastic course | |
CN2788126Y (en) | Platform drill type ice layer thickness measuring equipment | |
RU2607064C2 (en) | Device for measuring of analyzed material resistance to drilling | |
CN113155725B (en) | Tree micro-drilling resistance meter and method for evaluating wood quality by using same | |
CN201587020U (en) | Non-center veneer lathe for controlling veneer thickness by frequency converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141205 |