TWI416089B - 鑽頭破損檢測裝置 - Google Patents

Description

鑽頭破損檢測裝置

本發明涉及一種鑽頭破損檢測裝置，尤其涉及一種應用於車床或銑床等工業自動化加工設備之鑽頭破損檢測裝置。

工業自動化加工作業中，特別係於鑽頭直徑小之場合，經常會發生鑽頭之刀刃破損情況。當鑽頭之刀刃破損時，如沒有被及時發現，以破損之鑽頭繼續對工件進行加工，不但會造成對工件之加工不良，嚴重時可能導致車床或銑床之主軸受到損傷。因此，車床或銑床等加工設備一般設有檢測或監控裝置，以防止加工過程中，鑽頭等刀具之刀刃破損而造成對工件之加工不良，或者導致車床或銑床之主軸受到損傷。A.D.Baone等人於2000年SPIE系統、關於計算機智慧技術之研究與應用第三次研討會(Applications And Science Of Computational Intelligence III)上發表之論文“Tool Condition Monitoring In Drilling Using Artificial Neural Networks”中揭示了一種應用於CNC機床之監控系統。

先前技術中，檢測鑽頭之刀刃之破損普遍採用光電檢測裝置，即用一套與電腦控制系統連接之紅外光收發裝置，將鑽頭置於光路之中，形成三點一線。如果鑽頭之刀刃完好，發射端發射之光線將被遮擋，接收端無法採集到光訊號；如果鑽頭之刀刃破損，接收端就可採集到發射端發射之光線，並轉換為光訊號，該光訊號經過訊號處理電路轉換為電訊號，即能向控制系統發出鑽頭破損訊號，以使得加工設備停機。

然而，上述光電檢測裝置之缺點為：光電檢測裝置對鑽頭之刀刃之檢測為間接檢測，因此，難以精確檢測直徑較小之鑽頭之刀刃是否破損，而且用於傳輸訊號之光纖容易折斷，因此，光電檢測裝置之故障率較高；另外，光電檢測裝置之價格亦比較昂貴，成本較高。

有鑒於此，提供一種能夠精確檢測鑽頭之刀刃是否破損，且故障率低、成本低之鑽頭破損檢測裝置實為必要。

一種鑽頭破損檢測裝置，該鑽頭設有兩個相對之刀刃，其中，該鑽頭破損檢測裝置包括：一電源，該電源具有第一端及第二端；一第一導電體，該第一導電體與該電源之第一端電連接；一第二導電體，該第二導電體與該電源之第二端電連接，該第一導電體、該第二導電體及該電源構成一檢測電路，當該第一導電體與該第二導電體觸點接觸時，該第一導電體與該第二導電體形成電連接，並使得該檢測電路為閉合電路；一第一探頭，該第一探頭與該第一導電體連接，該第一探頭為絕緣體；一第二探頭，該第二探頭與該第二導電體連接，該第二探頭為絕緣體；及兩個彈性元件，該兩個彈性元件分別與該第一導電體、該第二導電體連接，該兩個彈性元件施以彈性力使得該第一探頭、該第二探頭分別抵靠於該鑽頭之兩個相對之刀刃，當該鑽頭之刀刃破損時，該第一探頭與第二探頭之間之相對位置發生改變，使得該第一導電體與該第二導電體觸點斷開或觸點連接，從而使得該檢測電路由閉合電路轉換為斷開電路或由斷開電路轉換為閉合電路。

相對於先前技術，該鑽頭破損檢測裝置採用將該第一導電體、該第二導電體及該電源構成一檢測電路，以對該鑽頭之刀刃進行檢測，其中，與該第一導電體、該第二導電體分別連接之該第一探頭、第二探頭為絕緣體，並分別抵靠於該鑽頭之兩個相對之刀刃。該鑽頭破損檢測裝置藉由該檢測電路由閉合電路轉換為斷開電路或由斷開電路轉換為閉合電路以判斷該鑽頭之刀刃有破損。該鑽頭破損檢測裝置對該鑽頭之刀刃之檢測為直接檢測，因此，能夠精確檢測該鑽頭之刀刃是否破損。另外，該鑽頭破損檢測裝置結構簡單，具有故障率低、成本低等優點。

下面將結合圖式對本發明作進一步之詳細說明。

請參閱圖1，為本發明第一實施例提供之一種鑽頭破損檢測裝置10，其包括：一電源12，該電源12具有第一端122及第二端124；一與該電源12之第一端122電連接之第一導電體14；一與該電源12之第二端124電連接之第二導電體16；一與該第一導電體14連接之第一探頭13；一與該第二導電體16連接之第二探頭15；兩個分別與該第一導電體14、第二導電體16連接之彈性元件17、18；及一限流電阻11。

該電源12之第一端122為正極，該電源12之第二端124為負極。可以理解，該電源12之正負極設置方式亦可為該電源12之第一端122為負極，該電源12之第二端124為正極。

該第一導電體14之第一端146藉由該限流電阻11，與該電源12之第一端122電連接。該第一導電體之中部設有一第一連接部148。該第一導電體14之第一端146與第一連接部148之間設有一安裝孔144。

該第二導電體16之第一端166與該電源12之第二端124電連接，該第二導電體16之中部設有一第二連接部168。該第二導電體14之第一端166與第二連接部168之間設有一安裝孔164。

該第一導電體14之第一連接部148及該第二導電體16之第二連接部168互相抵靠，使得該第一導電體14與第二導電體16電連接。該第一導電體14、第二導電體16、該電源12及該限流電阻11構成一閉合之檢測電路。其中，該限流電阻11用於限制該檢測電路之電流，以防止該檢測電路之電流過大，進而影響該電源12之性能。該第一導電體14之第一連接部148及該第二導電體16之第二連接部168均為圓柱體。可以理解，該第一導電體14之第一連接部148及該第二導電體16之第二連接部168亦可為其他柱狀結構，例如棱柱體。該第一導電體14之第一連接部148及該第二導電體16之第二連接部168之結構並無特殊限制，只需要互相接觸時能夠形成電連接，可讓電流通過即可。可以理解，該第一導電體14與第二導電體16之電連接亦可為：僅該第一導電體14設有一與該第二導電體16電連接之第一連接部148，或者僅該第二導電體16設有一與該第一導電體14電連接之第二連接部168。

該第一探頭13固定於該第一導電體14之第二端142，該第二探頭15固定於該第二導電體16之第二端162。該第一探頭13、第二探頭15均為絕緣體。本實施例中，該絕緣體之材料為陶瓷材料。可以理解，該絕緣體之材料亦可為其他絕緣材料，例如塑膠材料。

該彈性元件17之第一端172、該彈性元件18之第一端182分別與該第一導電體14之第一端146、第二導電體16之第一端166連接，該彈性元件17之第二端174、該彈性元件18之第二端184分別被固定(如圖2所示)。本實施例中，該彈性元件17、18為彈簧。可以理解，該彈性元件17、18亦可為其他彈性元件，例如橡膠。

優選地，該鑽頭破損檢測裝置10進一步包括一與該檢測電路電連接之報警裝置(圖未示)。當該檢測電路為斷開狀態時，該報警裝置接收該檢測電路之斷路訊號，並發出警報，該警報可立即提醒操作員採取相應之措施做緊急處理。本實施例中，該報警裝置為揚聲器。可以理解，該報警裝置亦可為其他報警裝置，例如指示燈。

本發明第一實施例提供之一種鑽頭破損檢測裝置10之工作過程如下：請參閱圖2，待檢測鑽頭50對工件進行加工過程中，既有圖2單箭頭所示方向之旋轉運動，又有圖2雙箭頭所示方向之往復運動。該鑽頭破損檢測裝置10設置於該鑽頭50之一側，轉軸40穿設於該安裝孔144、164。該彈性元件17之第二端174、該彈性元件18之第二端184分別被固定，該兩個彈性元件17、18均處於壓縮狀態，該兩個彈性元件17、18施以彈性力，使得該第一導電體14之第一連接部148與該第二導電體16之第二連接部168互相抵靠，從而使得該第一導電體14與第二導電體16電連接，進而使得該第一導電體14、第二導電體16、該電源12及該限流電阻11構成該閉合之檢測電路，該第一探頭13、第二探頭15分別抵靠於該鑽頭50之兩個相對之刀刃52、54。當該鑽頭50之刀刃52、54完好時，該第一探頭13與第二探頭15之間之相對位置未發生改變，該第一探頭13、第二探頭15仍分別抵靠於該鑽頭50之兩個相對之刀刃52、54，該第一導電體14與第二導電體16受力平衡，該第一導電體14之第一連接部148與第二導電體16之第二連接部168互相抵靠，該檢測電路為閉合狀態。該檢測電路向設有該鑽頭50之車床或銑床之控制系統回饋通路訊號，該鑽頭50繼續對工件進行加工。

請參閱圖3，當該鑽頭50之刀刃54有破損，該第一探頭13接觸到該鑽頭50之刀刃54之破損處542時，該第一導電體14受力不平衡，該彈性元件17推頂該第一導電體14，而使得該第一導電體14繞轉軸40旋轉而傾斜，從而使得該第一探頭13與第二探頭15之間之相對位置發生改變，該第一導電體14之第一連接部148與該第二導電體16之第二連接部168相互脫離，進而使得該檢測電路斷開。此時，該檢測電路向設有該鑽頭50之車床或銑床之控制系統及該報警裝置回饋斷路訊號。車床或銑床之控制系統傳達停機指令，以使得該鑽頭50停止對工件加工，以避免造成對工件之加工不良，或係導致車床或銑床之主軸受到損傷；同時，該報警裝置接收該檢測電路之斷路訊號，並發出警報，該警報可立即提醒操作員採取相應之措施做緊急處理。可以理解，當該鑽頭50之刀刃52有破損時，該第二導電體16受力不平衡，該彈性元件17推頂該第二導電體16，而使得該第二導電體16繞轉軸40旋轉而傾斜，從而使得該第二探頭15與第一探頭13之間之相對位置發生改變，該第二導電體16之第二連接部168與該第一導電體14之第一連接部148相互脫離，該檢測電路同樣為斷開狀態。

該鑽頭破損檢測裝置10採用將該第一導電體14、第二導電體16、該電源12及該限流電阻11構成一閉合之檢測電路，以對該鑽頭50之刀刃52、54進行檢測，其中，與該第一導電體14、該第二導電體16分別連接之該第一探頭13、第二探頭15為絕緣體，並分別抵靠於該鑽頭50之兩個相對之刀刃52、54。該鑽頭破損檢測裝置10藉由該檢測電路由閉合電路轉換為斷開電路以判斷該鑽頭50之刀刃有破損。該鑽頭破損檢測裝置10對該鑽頭50之刀刃之檢測為直接檢測，因此，能夠精確檢測該鑽頭50之刀刃是否破損。另外，該鑽頭破損檢測裝置10結構簡單，具有故障率低、成本低等優點。

請參閱圖4，為本發明第二實施例提供之一種鑽頭破損檢測裝置20，該鑽頭破損檢測裝置20與該第一實施例提供之鑽頭破損檢測裝置10之區別在於：該鑽頭破損檢測裝置20採用兩個導柱21、29以電連接該第一導電體24與第二導電體26。該導柱21、29分別與該第一導電體24及第二導電體26相連接，並互相抵靠。本實施例中，該導柱21、29均為圓柱體。可以理解，該導柱24、29亦可為其他柱狀結構，例如棱柱體。該導柱21、29之結構並無特殊限制，只需要互相接觸時能夠導通可讓電流通過即可。本實施例中，該導柱21與該第一導電體24之連接方式及該導柱29與該第二導電體26之連接方式均為焊接。可以理解，該導柱21與該第一導電體24之連接方式，及該導柱29與該第二導電體26之連接方式亦可為其他連接方式，例如螺紋連接。

該鑽頭破損檢測裝置20採用兩個導柱以連接該第一導電體24與第二導電體26，當該鑽頭50之刀刃間隙發生改變時，可更換不同長度之導柱，以使得該第一導電體24之第二端242、第二導電體26之第二端262設有之絕緣體23、25，分別抵靠於該鑽頭50之刀刃，而不需要更換該第一導電體24或第二導電體26，從而提高該第一導電體24、第二導電體26之利用率及降低成本。

可以理解，亦可藉由該第一導電體、該第二導電體及該電源構成之檢測電路，由斷開電路轉換為閉合電路以判斷該鑽頭有破損。請參閱圖5，當該鑽頭50之兩個相對之刀刃52、54完好時，該第一導電體34與該第二導電體36未形成電連接，該第一導電體34、該第二導電體36及該電源32構成之檢測電路為斷開電路。請參閱圖6，當該鑽頭50之刀刃54有破損時，該第一探頭33接觸到該鑽頭50之刀刃54之破損處542時，該第一導電體34受力不平衡，該彈性元件37推頂該第一導電體34，而使得該第一導電體34繞轉軸60旋轉而傾斜，從而使得該第一探頭33與第二探頭35之間之相對位置發生改變，並使得該第一導電體34與該第二導電體36之第二連接部368接觸，而使得該第一導電體34與該第二導電體36形成電連接，進而使得該第一導電體34、該第二導電體36及該電源32構成之檢測電路閉合。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

鑽頭破損檢測裝置．．．10，20

限流電阻．．．11

電源．．．12,32

第一端．．．122,146,166,172,182

第二端．．．124,142,162,174,184,242,262

第一探頭．．．13,23,33

第一導電體．．．14,24,34

安裝孔．．．144,164

第一連接部．．．148

第二探頭．．．15,25,35

第二導電體．．．16,26,36

第二連接部．．．168,368

彈性元件．．．17,18,37

導柱．．．21,29

轉軸．．．40,60

鑽頭．．．50

刀刃．．．52,54

破損處．．．542

圖1係本發明第一實施例提供之一種鑽頭破損檢測裝置之結構示意圖。

圖2係鑽頭之刀刃完好時本發明第一實施例提供之一種鑽頭破損檢測裝置之工作狀態示意圖。

圖3係鑽頭之刀刃有破損時本發明第一實施例提供之一種鑽頭破損檢測裝置之工作狀態示意圖。

圖4係本發明第二實施例提供之一種鑽頭破損檢測裝置之結構示意圖。

圖5係鑽頭之刀刃完好時本發明第三實施例提供之一種鑽頭破損檢測裝置之工作狀態示意圖。

圖6係鑽頭之刀刃有破損時本發明第三實施例提供之一種鑽頭破損檢測裝置之工作狀態示意圖。

限流電阻．．．11

電源．．．12

第一端．．．122,146,166,172,182

第二端．．．124,142,162,174,184

第一探頭．．．13

第一導電體．．．14

第一連接部．．．148

第二探頭．．．15

第二導電體．．．16

第二連接部．．．168

彈性元件．．．17,18

轉軸．．．40

鑽頭．．．50

刀刃．．．52,54

Claims (10)

1. 一種鑽頭破損檢測裝置，該鑽頭設有兩個相對之刀刃，其改進在於：該鑽頭破損檢測裝置包括：一電源，該電源具有第一端及第二端；一第一導電體，該第一導電體與該電源之第一端電連接；一第二導電體，該第二導電體與該電源之第二端電連接，該第一導電體、該第二導電體及該電源構成一檢測電路，當該第一導電體與該第二導電體觸點接觸時，該第一導電體與該第二導電體形成電連接，並使得該檢測電路為閉合電路；一第一探頭，該第一探頭與該第一導電體連接，該第一探頭為絕緣體；一第二探頭，該第二探頭與該第二導電體連接，該第二探頭為絕緣體；及兩個彈性元件，該兩個彈性元件分別與該第一導電體、該第二導電體連接，該兩個彈性元件施以彈性力使得該第一探頭、該第二探頭分別抵靠於該鑽頭之兩個相對之刀刃，當該鑽頭之刀刃破損時，該第一探頭與第二探頭之間之相對位置發生改變，使得該第一導電體與該第二導電體觸點斷開或觸點連接，從而使得該檢測電路由閉合電路轉換為斷開電路或由斷開電路轉換為閉合電路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鑽頭破損檢測裝置，其中，該第一導電體設有一第一連接部，該第二導電體設有一第二連接部，該第一導電體之第一連接部與該第二導電體之第二連接部互相抵靠，而使得該第一導電體與第二導電體電連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之鑽頭破損檢測裝置，其中，該第一導電體之第一連接部及該第二導電體之第二連接部分別為一導柱。
4. 如申請專利範圍第3項所述之鑽頭破損檢測裝置，其中，該導柱與該第一導電體、該第二導電體之連接方式為焊接或螺紋連接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鑽頭破損檢測裝置，其中，該絕緣體之材料為陶瓷材料。
6. 如申請專利範圍第1項所述之鑽頭破損檢測裝置，其中，該彈性元件為彈簧。
7. 如申請專利範圍第1項所述之鑽頭破損檢測裝置，其中，該鑽頭破損檢測裝置進一步包括一與該檢測電路電連接之報警裝置，當該檢測電路為斷開狀態時，該報警裝置接收該檢測電路之斷路訊號，並發出警報。
8. 如申請專利範圍第7項所述之鑽頭破損檢測裝置，其中，該報警裝置為揚聲器或指示燈。
9. 如申請專利範圍第1項所述之鑽頭破損檢測裝置，其中，進一步包括一限流電阻，該限流電阻用於限制該檢測電路之電流。
10. 如申請專利範圍第9項所述之鑽頭破損檢測裝置，其中，該限流電阻分別與該電源、該第一導電體電連接。