JPH0619265B2 - Apparatus and method for detecting the presence or absence of a drill bit in a waveguide - Google Patents
Apparatus and method for detecting the presence or absence of a drill bit in a waveguideInfo
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- JPH0619265B2 JPH0619265B2 JP60026143A JP2614385A JPH0619265B2 JP H0619265 B2 JPH0619265 B2 JP H0619265B2 JP 60026143 A JP60026143 A JP 60026143A JP 2614385 A JP2614385 A JP 2614385A JP H0619265 B2 JPH0619265 B2 JP H0619265B2
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明はマイクロ波検出装置に係るものであり、具体的
には近接範囲においてドリルビットの有無を検出するマ
イクロ波検出装置に係るものである。The present invention relates to a microwave detection device, and more particularly to a microwave detection device that detects the presence or absence of a drill bit in a near range.
工具の有無を自動的に検出するため業界で使用されてい
る多くの検出装置は、工具が比較的小さいと工具の有無
を正確に反復して検出するだけの感度を有していない。
例えば、印刷回路板に穿孔する孔の直径は0.33ミリ以下
であり、そしてこのような小さい孔を穿孔する細いドリ
ルビットを使用して多数の穿孔を一時に行う高度に自動
化された機械で印刷回路板はつくられている。印刷回路
板を積み上げたスタックを作業員は多数の機械に装填し
たり、機械から取り出したりしなければならない。その
ため作業員はドリルビットを眼でかなりの精度で継続し
て監視するということはできない。そのため破損したド
リルビットを見落すと、多数の欠陥品をつくってしま
い、それは捨てられるか、または費用をかけて製品にし
なければならない。Many detection devices used in the industry for automatically detecting the presence or absence of a tool are not sensitive enough to accurately and repeatedly detect the presence or absence of a tool when the tool is relatively small.
For example, the diameter of the holes drilled in the printed circuit board is less than 0.33 mm, and the printed circuit on a highly automated machine that makes many holes at once using a fine drill bit to drill such small holes. The board is made. Workers must load and unload stacks of printed circuit boards on multiple machines. As a result, the operator cannot continue to visually monitor the drill bit with considerable accuracy. As a result, overlooking a broken drill bit will result in a large number of defective items that must either be discarded or costly to become a product.
本発明は至近距離でのドリルビットの有無を検出する装
置と方法を提供する。特に本発明のドリルビットの有無
を検出する装置は自動操作中ドリルビットの破損を検出
するのに適している。The present invention provides an apparatus and method for detecting the presence or absence of a drill bit at close range. In particular, the device for detecting the presence or absence of a drill bit according to the invention is suitable for detecting breakage of the drill bit during automatic operation.
本発明の装置は容易に製作でき、既存もしくは新設の機
械に取り付けれる。The device of the present invention is easy to manufacture and can be installed on existing or new machines.
本発明の装置は感度と適用範囲との両方で従来装置を凌
駕している。The device of the present invention surpasses conventional devices in both sensitivity and range of application.
本発明の装置は従来の検出装置でしばしば問題となった
外部雑音、ごみや油に対して比較的影響され難いので特
にそのような現場では有用である。The device of the present invention is particularly useful in such a field because it is relatively insensitive to external noise, dust and oil, which are often problems in conventional detection devices.
本発明のマイクロ波検出装置は、ドリルビットを挿入す
る孔を有する導波管、この導波管の一端に位置し、ドリ
ルビットに向けて導波管内にマイクロ波信号を送り、そ
して反射されて戻ってくるマイクロ波信号を受ける送受
信装置、前記の導波管の孔にドリルビットが存在する
か、存在しないかを示す成分を有する出力信号を発生す
るため送信マイクロ波信号と受信マイクロ波信号とをヘ
テロダインするミクサ回路、そしてこのミクサ回路の出
力へ接続され、ドリルビットの存否を決定するため前記
の出力信号の成分を所定のレベルと比較する検出装置を
備え、前記の送受信装置に対する前記の導波管の孔の位
置は前記のミクサ回路からの信号強度を最適とするよう
選択されている。前記の送受信装置はトランシーバでも
よい。その場合トランシーバはガンダイオードとショト
ッキダイオードとを備えている。出力信号を増幅する増
幅器をミクサ回路と検出装置との間に接続してもよい。The microwave detection device of the present invention is a waveguide having a hole for inserting a drill bit, which is located at one end of the waveguide, sends a microwave signal into the waveguide toward the drill bit, and is reflected. A transmitting and receiving device for receiving a returning microwave signal, a transmitting microwave signal and a receiving microwave signal for generating an output signal having a component indicating whether or not a drill bit is present in the hole of the waveguide. A heterodyne mixer circuit, and a detector connected to the output of the mixer circuit for comparing the component of the output signal with a predetermined level to determine the presence or absence of the drill bit, The position of the hole in the wave tube is selected to optimize the signal strength from the mixer circuit. The transceiver device may be a transceiver. The transceiver then comprises a Gunn diode and a Schottky diode. An amplifier for amplifying the output signal may be connected between the mixer circuit and the detection device.
導波管の中央に孔が開けてあり、短絡スタブをドリルビ
ットの背後に配置してもよい。その場合短絡スタブをミ
クサ回路からの信号強度を最適とするよう配置する。A hole may be drilled in the center of the waveguide and a shorting stub may be placed behind the drill bit. In that case, the short-circuit stub is arranged so as to optimize the signal strength from the mixer circuit.
導波管の孔からNλ/4もしくはNλ/8(Nは整数、
λは送信信号の波長)に短絡スタブを配置してもよく、
また導波管の孔は送受信装置からNλ/4もしくはNλ
/8に配置してもよい。Nλ / 4 or Nλ / 8 (where N is an integer,
λ is the wavelength of the transmitted signal) and a shorting stub may be placed,
Also, the hole of the waveguide is Nλ / 4 or Nλ from the transmitter / receiver.
It may be placed at / 8.
導波管の孔は12.7ミリ以下であってよい。The waveguide hole may be 12.7 mm or less.
また、本発明の方法は、ドリルビットを導波管の孔に入
れ、ドリルビットに向けて導波管内にマイクロ波信号を
送り、ドリルビットから反射されて戻ってくるマイクロ
波信号を受け、送信マイクロ波信号と受信マイクロ波信
号とをヘテロダインして前記の導波管の孔にドリルビッ
トが存在するか、存在しないかを示す成分を有する出力
信号を発生し、そして前記の出力信号の直流成分を所定
のレベルと比較してドリルビットの存否を決定する諸段
階を備えており、送受信装置に対する導波管の孔の位置
はミクサ回路からの信号強度を最適とするよう選択して
いる。In addition, the method of the present invention includes inserting a drill bit into a hole of a waveguide, sending a microwave signal into the waveguide toward the drill bit, receiving a microwave signal reflected back from the drill bit, and transmitting the microwave signal. Heterodyning the microwave signal and the received microwave signal to produce an output signal having a component indicating the presence or absence of a drill bit in the waveguide bore, and a DC component of the output signal. Is compared with a predetermined level to determine the presence or absence of a drill bit, and the position of the waveguide hole relative to the transceiver is selected to optimize the signal strength from the mixer circuit.
導波管内で短絡スタブをドリルビットの背後に配置して
もよい。この場合ドリルビットからNλ/4もしくはN
λ/8(Nは整数、λは送信信号の波長)に短絡スタブ
を配置する。ドリルビットを導波管の端に隣接して、そ
してマイクロ波の発信点からNλ/4もしくはNλ/8
の距離に配置してもよい。A shorting stub may be placed behind the drill bit in the waveguide. In this case, drill bit to Nλ / 4 or N
A short-circuit stub is arranged at λ / 8 (N is an integer, λ is a wavelength of a transmission signal). Adjacent the drill bit to the end of the waveguide and from the microwave source to Nλ / 4 or Nλ / 8
You may arrange in the distance of.
以下に添付図面を参照して実施例を説明する。自動穿孔
機械9は印刷回路基板10のスタックに極めて小さい孔
を穿孔するのに用いられる。機械9は各穿孔ステーショ
ンに後退可能なきり、すなわちドリルビット12を収容
する少なくとも1つの圧力フット組立体11を含んでい
る。本発明は0.33mm(0.013″)或はそれ以下
の直径を有するきりターゲットに特に有用であるが、大
寸法のターゲットに対しても同様に有用である。Embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. The automatic punching machine 9 is used to punch very small holes in a stack of printed circuit boards 10. The machine 9 includes at least one pressure foot assembly 11 that houses a retractable drill or drill bit 12 at each drilling station. The present invention is particularly useful for drilling targets having a diameter of 0.33 mm (0.013 ") or less, but also for large size targets.
図には本発明のマイクロ波検出システムを、機械の圧力
フット組立体に後から取付けたものとして示してある。
システムは物理的に接触させる必要がないから、ターゲ
ットの連続性或は不連続性を検出するにはどのような便
宜位置に取付けてもよい。検出システムは導波管15及
びトランシーバモジュール17を含んでいる。導波管1
5は穿孔ステーションの加工ゾーンを通過し、当分野で
は公知で広く用いられている型の調整可能な短絡用スタ
ブ18によって終端されている。図示の導波管は断面形
状が矩形であり、上側の巾広壁20と下側の巾広壁21
の中心にあけられている2つの小さい心の合った孔1
9、19を含んでいる。通常は、きり12の細長いシャ
ンクは孔の中に収容されており、きりが加工片に近づい
たり遠去かったりするように垂直に運動するのを可能な
らしめるために、両者の間には充分な間隙が設けられて
いる。第1図ではきりは破損した状態で示してあるが、
動作中にはきりは検出のために導波管内にある。The microwave detection system of the present invention is shown in the figure as being retrofitted to a pressure foot assembly of a machine.
The system need not be in physical contact and may be mounted at any convenient location to detect target continuity or discontinuity. The detection system includes a waveguide 15 and a transceiver module 17. Waveguide 1
5 passes through the working zone of the drilling station and is terminated by an adjustable shorting stub 18 of the type known and widely used in the art. The illustrated waveguide has a rectangular cross section, and has an upper wide wall 20 and a lower wide wall 21.
Two small coherent holes in the center of the
9 and 19 are included. Normally, the elongated shank of the cut 12 is housed in a hole, sufficient between the cuts to allow the cut to move vertically towards and away from the work piece. There are various gaps. Although the cut is shown in a broken state in FIG. 1,
In operation, the perimeter is in the waveguide for detection.
第2図に示すトランシーバモジュール17は局部発振器
23を含んでいる。この発振器23はガンダイオードで
よく、図ではきりであるターゲットに向けてマイクロ波
信号を伝播させるように導波管の一方の端に位置ぎめさ
れている。調整可能な短絡スタブ18はターゲットの後
方の導波管内に位置ぎめされており、モジュールに向け
て充分に限定された戻り信号を反射させて戻すようにな
っている。モジュールの受信機区分はショットキダイオ
ード25のような検波器及びミクサ回路26を含んでい
る。戻り波信号はダイオード25によってピックアップ
され、送信信号のサンプルと共にミクサに印加される。
これら2つの入力信号はミクサ内においてベースバンド
まで引下げられるようにヘテロダインされ、戻り信号の
周波数ではなく振巾を表わす容易に検出可能な直流出力
信号を発生する。ミクサの出力はライン29及び増巾器
31を通してコンパレータ31に直結されるので、コン
パレータ31には出力信号の直流成分だけが印加される
ようになる。The transceiver module 17 shown in FIG. 2 includes a local oscillator 23. The oscillator 23, which may be a Gunn diode, is positioned at one end of the waveguide for propagating the microwave signal toward the target, which is shown in the figure. Adjustable shorting stub 18 is positioned in the waveguide behind the target and is adapted to reflect a well defined return signal back toward the module. The receiver section of the module includes a detector circuit such as a Schottky diode 25 and a mixer circuit 26. The return wave signal is picked up by diode 25 and applied to the mixer along with a sample of the transmitted signal.
These two input signals are heterodyne in the mixer so that they are pulled down to baseband to produce a readily detectable DC output signal that is representative of the swing rather than the frequency of the return signal. Since the output of the mixer is directly connected to the comparator 31 through the line 29 and the amplifier 31, only the DC component of the output signal is applied to the comparator 31.
本マイクロ波システムは、導波管の端或はその附近の所
定の位置に細いきりのような連続ターゲットが存在して
いると送信された信号の定在波比(SWR)に変化を生
じるという原理に基いて作動する。SWRのこの変化は
受信機によって受信し、ターゲット状態を表わす信号を
発生させることができる。コンパレータのしきい値はタ
ーゲットの存在或は欠落の何れかを検出するように設定
することができる。本システムはドップラレーダに似て
いるが、コンパレータ回路において出力信号の周波数成
分を用いるのではないことから、ドップラ効果に基いて
作動するものではないことが明白であろう。詳細に関し
ては後述するが、本システムは直流出力信号成分の振巾
の変化の明確な指示を発生し、特定のターゲットがトラ
ンシーバに近づいたり或は遠去かったりする運動ではな
く、その存在或は欠落を決定するように調整されるので
ある。This microwave system is said to cause a change in the standing wave ratio (SWR) of a transmitted signal when a continuous target such as a thin slit is present at a predetermined position at or near the end of the waveguide. It works based on the principle. This change in SWR can be received by the receiver and generate a signal representative of the target condition. The comparator threshold can be set to detect either the presence or the absence of the target. The system is similar to a Doppler radar, but it will be clear that it does not operate on the basis of the Doppler effect, since it does not use the frequency components of the output signal in the comparator circuit. As will be described in more detail below, the system produces a clear indication of the variation in the amplitude of the DC output signal component, and the presence or presence of a particular target in or out of the transceiver, rather than its presence or presence. It is adjusted to determine the omissions.
導波管の寸法は特定のシステム応用に対して、導波管の
巾が伝送を許容する限り、最大検出感度が得られるよう
に調整する。導波管の高さの変化は伝送の電力レベルに
影響し、従ってシステムの総合感度に影響する。短絡用
スタブの位置もまた重要である。好ましくは、λを送信
される信号の波長としまたNを正の整数として、スタブ
はターゲットの中心線からNλ/4或はNλ/8の距離
に配置する。短絡用スタブをこのように位置ぎめするこ
とによって、導波管は送信される信号に同調して戻り信
号の線形部分上で検出を遂行できるようになる。The dimensions of the waveguide are adjusted for the particular system application to provide maximum detection sensitivity as long as the width of the waveguide allows transmission. Changes in the height of the waveguide affect the power level of the transmission and thus the overall sensitivity of the system. The location of the shorting stub is also important. Preferably, the stubs are located at a distance of Nλ / 4 or Nλ / 8 from the centerline of the target, where λ is the wavelength of the signal transmitted and N is a positive integer. This positioning of the shorting stub allows the waveguide to perform detection on the linear portion of the return signal in tune with the transmitted signal.
前述のように、局部発振器は電磁波を短絡用スタブにお
いて終端されている中空矩形導波管内に伝播させる。導
波管の巾広の壁内に設けられている工具用の孔19は工
具が導波管に接触することなく軸方向に運動できるよう
に充分な間隙を与えながら最小になるようにする。工具
を導波管内に挿入するとトランシーバ17に入射する反
射波の振巾及び位相に変化を与える。トランシーバはこ
の信号をベースバンドまで引下げるようにヘテロダイン
するので、信号の直流成分は容易に検出可能なオフセッ
ト変化に移される。導波管の断面寸法及び局部発振器の
動作周波数は、優モードだけの波伝播と両立可能な任意
の値にスケールされる。本システムは工具用孔19の正
しい位置ぎめ及びスタブの位置ぎめに関しては許容度が
あるが、これらの位置は特定の応用に対して最適化する
ことが好ましい。As mentioned above, the local oscillator propagates electromagnetic waves into the hollow rectangular waveguide terminated at the shorting stub. Tool holes 19 in the wide wall of the waveguide are minimized while providing sufficient clearance to allow the tool to move axially without contacting the waveguide. When the tool is inserted into the waveguide, the amplitude and phase of the reflected wave incident on the transceiver 17 is changed. Since the transceiver heterodyne pulls this signal down to baseband, the DC component of the signal is transferred to an easily detectable offset change. The cross-sectional dimensions of the waveguide and the operating frequency of the local oscillator are scaled to any value compatible with wave propagation of dominant modes only. Although the system is tolerant of correct tool hole 19 positioning and stub positioning, these positions are preferably optimized for the particular application.
導波管内の優モード伝播の電界強度を第3図及び第4図
に示す。第3図には導波管の断面を横切る正常な電界プ
ロファイルを示してあるが、電界の最大強度は導波管の
中心軸22のところに発生し、軸22の両側に対称的に
下降して行く。工具12が導波管内に位置ぎめされると
電界は軸のところで短絡され、第4図に矢印で図式的に
示すように電界のプロファイルに明確な変化を生じる。
動作周波数及び導波管寸法を優モード動作のみとするよ
うに選択することによって、工具は入射波に対して短絡
用スタブのように働らき、戻り波の位相及び振巾に認識
できる変化をもたらす。The electric field strength of dominant mode propagation in the waveguide is shown in FIGS. FIG. 3 shows a normal electric field profile across the waveguide cross section, where the maximum electric field strength occurs at the central axis 22 of the waveguide and falls symmetrically on either side of the axis 22. Go. When the tool 12 is positioned in the waveguide, the electric field is short-circuited at the axis, causing a distinct change in the electric field profile, as shown schematically by the arrows in FIG.
By choosing the operating frequency and waveguide dimensions to be dominant mode operation only, the tool behaves like a shorting stub with respect to the incident wave, resulting in discernible changes in the phase and amplitude of the return wave. .
トランシーバにおける合計電界(入射波プラス反射波)
をVEとすれば、 VE=Vo〔expσx)+(Γexp-σx)〕 (1) で表わすことができる。ここに Voは負荷における入射波であり、 σ は導波管の複素伝播定数であり、 Γは負荷の複素反射係数であり、そして x はVEから負荷までの距離である。Total electric field in transceiver (incident wave + reflected wave)
Let V E be V E = V o [expσx) + (Γexp-σx)] (1). Where V o is the incident wave at the load, σ is the complex propagation constant of the waveguide, Γ is the complex reflection coefficient of the load, and x is the distance from V E to the load.
導波管の短区分は、もし工具孔が充分に小さければ損失
がないものと見なすことができる。従ってσは となる。ここに ωは動作周波数(rad/sec)であり、 cは自由空間における光速であり、そして aは導波管の巾広の壁の巾である。A short section of waveguide can be considered lossless if the tool hole is small enough. Therefore σ is Becomes Where ω is the operating frequency (rad / sec), c is the speed of light in free space, and a is the width of the wide wall of the waveguide.
もしトランシーバユニットが単純な正弦波信号Aexpjω
tを中心軸に発生するものとすれば、(1)及び(2)式から VE=A(expjωt)(exp-jβx)〔(exp jβx)+ (Γexp-jβx)〕 (3) が得られる。短絡用スタブ或は工具の何れかが入射電界
に対して短絡回路を呈することから、負荷反射係数は−
1に等しくなる。従って(3)式は VE=2A(sinβx)〔exp j(ωt-βx+π/2)〕(4) となる。トランシーバはコンパレータに直結されている
ために、(4)式の直流関連成分だけを検出する。これは
次のような形をとる。If the transceiver unit is a simple sine wave signal Aexpjω
If t is generated on the central axis, then V E = A (expjωt) (exp-jβx) [(exp jβx) + (Γexp-jβx)] (3) is obtained from Eqs. (1) and (2). To be Since either the shorting stub or the tool presents a short circuit to the incident electric field, the load reflection coefficient is-
Is equal to 1. Therefore, Eq. (3) becomes V E = 2A (sinβx) [exp j (ωt-βx + π / 2)] (4). Since the transceiver is directly connected to the comparator, it detects only the DC-related component of equation (4). It takes the following form.
VEmax=∂cos(ωt+φ) (5) ここに ∂=2Asinx、また φ=π/2−βx である。工具を導波管から除去した場合には x=lt+ls (6) となり、また工具が導波管内に存在する場合には x=lt (7) となる。従って(5)〜(7)式が工具が存在している場合の
トランシーバにおける振巾及び位相を限定する。V Emax = ∂cos (ωt + φ) (5) where ∂ = 2A sinx and φ = π / 2−βx. When the tool is removed from the waveguide, x = lt + ls (6), and when the tool is inside the waveguide, x = lt (7). Therefore, equations (5) to (7) limit the amplitude and phase in the transceiver when the tool is present.
第2図を参照して本発明を簡単なホモダイントランシー
バとして説明しよう。ホモダイントランシーバのベース
バンドミクサ直流成分出力は で与えられ、ここに θは随意の位相定数であり、そして kはミクサの変換定数である。The invention will be described as a simple homodyne transceiver with reference to FIG. The baseband mixer DC component output of the homodyne transceiver is Where θ is an optional phase constant and k is the conversion constant of the mixer.
(5)乃至(8)式を用いることによって、工具が導波管から
除去されている状態に対して次の関係が得られる。By using the equations (5) to (8), the following relation can be obtained for the state where the tool is removed from the waveguide.
SODC=KAsin〔β(lt+ls)〕cos〔π/2− β(lt+ls)−θ〕 (9) また工具が存在している場合には SODC=KAsin(βlt)〔cos(π/2−βlt−θ)〕 (10) 以上から解るように、(9)或は(10)式の何れかを用いる
ことによって、ターゲット検出システムの物理的パラメ
ータを与えられた応用に対して容易に最適化することが
可能であるので、コンパレータの出力を用いて機械の自
動運転停止及びターゲットの不連続を表示する警報の発
生の両方或は何れか一方を行なわせることができる。SO DC = KAsin [β (lt + ls)] cos [π / 2−β (lt + ls) −θ] (9) When a tool is present, SO DC = KAsin (βlt) [cos (π / 2− βlt-θ)] (10) As can be seen from the above, by using either equation (9) or (10), the physical parameters of the target detection system can be easily optimized for a given application. Therefore, the output of the comparator can be used to trigger an automatic shutdown of the machine and / or the generation of an alarm indicating the discontinuity of the target.
若干の寸法的な拘束があるために、導波管内にターゲッ
トを通し得ない場合があるかもしれない。この場合に
は、短絡用スタブを導波管から取除き、導波管の末端を
大気に開放する。第5図に示すように、この場合には細
いワイヤー50で示されているターゲットは導波管の端
面開口に極めて接近させて位置ぎめする。ターゲットは
トランシーバの出力からλ/4或はλ/8の正の整数(N)
倍の距離に位置ぎめする。前述のように、システムのパ
ラメータはx=ltの動作モードに容易に最適化するこ
とができる。この応用ではトランシーバ52から導波管
51に沿って送出される信号は短絡用スタブが欠落して
いるために若干減衰するが、ターゲットの状態を正確に
探知できるように検出可能である。It may be impossible to pass the target into the waveguide due to some dimensional constraints. In this case, the shorting stub is removed from the waveguide and the end of the waveguide is open to the atmosphere. As shown in FIG. 5, the target, which in this case is a thin wire 50, is positioned very close to the end face opening of the waveguide. Target is a positive integer (N) of λ / 4 or λ / 8 from the transceiver output
Position at double the distance. As mentioned above, the system parameters can easily be optimized for the x = lt mode of operation. In this application, the signal transmitted from the transceiver 52 along the waveguide 51 is slightly attenuated due to the lack of the shorting stub, but it can be detected so that the target state can be accurately detected.
当業者ならば本発明のマイクロ波検出システムの他の及
び別の用法及び変形は容易に考案されよう。One of ordinary skill in the art will readily devise other and alternative uses and variations of the microwave detection system of the present invention.
第1図は本発明を組入れた工作機械の部分側面図であ
り、 第2図はきりの形状のターゲットを検出するための本発
明の一実施例を示す概略図であり、 第3図は第2図に示す破損工具検出システムの導波管の
断面図であって、ターゲットを導波管から除いた場合の
導波管内の電界強度を示すものであり、 第4図も導波管の断面図であって、ターゲットが存在す
る場合の導波管内の電界強度を示すものであり、そして 第5図はターゲットを導波管の端に位置ぎめするような
本発明の別の実施例を示すものである。 9……自動穿孔機械、10……印刷回路基板(のスタッ
ク)、11……圧力フット組立体、12……きり、1
5,51……導波管、17、52……トランシーバモジ
ュール、18……短絡用スタブ、19……孔、20……
上側巾広壁、21……下側巾広壁、23……局部発振
器、25……ショットキダイオード、26……ミクサ回
路、29……ミクサ出力ライン、30……コンパレー
タ、31……増巾器、50……ワイヤー(ターゲッ
ト)。FIG. 1 is a partial side view of a machine tool incorporating the present invention, FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of the present invention for detecting a target having a cut shape, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the waveguide of the broken tool detection system shown in FIG. 2, showing the electric field strength inside the waveguide when the target is removed from the waveguide. FIG. 5 shows the electric field strength in the waveguide in the presence of a target, and FIG. 5 shows another embodiment of the invention in which the target is positioned at the end of the waveguide. It is a thing. 9 ... Automatic punching machine, 10 ... Printed circuit board (stack of), 11 ... Pressure foot assembly, 12 ... Cut, 1
5, 51 ... Waveguide, 17, 52 ... Transceiver module, 18 ... Short-circuit stub, 19 ... Hole, 20 ...
Wide upper wall, 21 ...... Lower wide wall, 23 ...... Local oscillator, 25 ...... Schottky diode, 26 ...... Mixer circuit, 29 ...... Mixer output line, 30 ...... Comparator, 31 ...... Amplifier , 50 …… Wire (target).
Claims (14)
る導波管15、 この導波管の一端に位置し、ドリルビット12に向けて
導波管内にマイクロ波信号を送り、そして反射されて戻
ってくるマイクロ波信号を受ける送受信装置17、 前記の導波管の孔19にドリルビットが存在するか、存
在しないかを示す成分を有する出力信号を発生するため
送信マイクロ波信号と受信マイクロ波信号とをヘテロダ
インするミクサ回路26、そして このミクサ回路26の出力へ接続され、ドリルビットの
存否を決定するため前記の出力信号の成分を所定のレベ
ルと比較する検出装置30を備え、 前記の送受信装置17に対する前記の導波管の孔19の
位置は前記ミクサ回路26からの信号強度を最適とする
よう選択されていることを特徴とする導波管内のドリル
ビットの有無を検出するマイクロ波検出装置。1. A waveguide 15 having a hole 19 into which a drill bit 12 is inserted, located at one end of this waveguide for transmitting a microwave signal into the waveguide towards the drill bit 12 and being reflected. A transmitter / receiver device 17 for receiving a returning microwave signal, a transmitting microwave signal and a receiving microwave signal for generating an output signal having a component indicating whether or not a drill bit exists in the hole 19 of the waveguide. A mixer circuit 26 for heterodyning the signal, and a detector 30 connected to the output of the mixer circuit 26 for comparing the component of the output signal with a predetermined level to determine the presence or absence of a drill bit, In the waveguide, the position of said waveguide hole 19 with respect to the device 17 is selected to optimize the signal strength from said mixer circuit 26. Microwave detection device that detects the presence or absence of a drill bit.
項1に記載の導波管内のドリルビットの有無を検出する
マイクロ波検出装置。2. The microwave detecting device for detecting the presence / absence of a drill bit in a waveguide according to claim 1, wherein the transmitting / receiving device is a transceiver 17.
トッキダイオード25とを備えている請求項2に記載の
導波管内のドリルビットの有無を検出するマイクロ波検
出装置。3. A microwave detecting apparatus for detecting the presence or absence of a drill bit in a waveguide according to claim 2, wherein the transceiver comprises a Gunn diode 23 and a Schottky diode 25.
路26と検出装置30との間に接続されている請求項
1、2もしくは3に記載の導波管内のドリルビットの有
無を検出するマイクロ波検出装置。4. A micro-detector for detecting the presence or absence of a drill bit in a waveguide according to claim 1, 2 or 3, wherein an amplifier 31 for amplifying an output signal is connected between the mixer circuit 26 and the detecting device 30. Wave detector.
スタブ18がドリルビットの背後に配置されている請求
項1、2、3もしくは4に記載の導波管内のドリルビッ
トの有無を検出するマイクロ波検出装置。5. A drill bit in a waveguide according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein a hole 19 is drilled in the center of the waveguide and a shorting stub 18 is arranged behind the drill bit. A microwave detection device that detects the presence or absence.
るよう短絡スタブ18を配置した請求項5に記載の導波
管内のドリルビットの有無を検出するマイクロ波検出装
置。6. The microwave detecting apparatus for detecting the presence or absence of a drill bit in a waveguide according to claim 5, wherein the short-circuit stub 18 is arranged so as to optimize the signal strength from the mixer circuit 26.
/8(Nは整数、λは送信信号の波長)に短絡スタブ1
8を配置した請求項6に記載の導波管内のドリルビット
の有無を検出するマイクロ波検出装置。7. A waveguide hole 19 through Nλ / 4 or Nλ.
Shorted stub 1 to / 8 (N is an integer, λ is the wavelength of the transmitted signal)
The microwave detection device for detecting the presence or absence of a drill bit in the waveguide according to claim 6, wherein 8 is arranged.
/4もしくはNλ/8(Nは整数、λは送信信号の波
長)に配置されている請求項1−6のいずれかに記載の
導波管内のドリルビットの有無を検出するマイクロ波検
出装置。8. A waveguide hole 19 is provided from the transceiver 17 to Nλ.
The microwave detection device for detecting the presence / absence of a drill bit in the waveguide according to claim 1, wherein the microwave detection device is arranged at / 4 or Nλ / 8 (N is an integer, λ is a wavelength of a transmission signal).
項1−8のいずれかに記載の導波管内のドリルビットの
有無を検出するマイクロ波検出装置。9. A microwave detecting apparatus for detecting the presence or absence of a drill bit in a waveguide according to claim 1, wherein the hole 19 of the waveguide is 12.7 mm or less.
り、 ドリルビットから反射されて戻ってくるマイクロ波信号
を受け、 送信マイクロ波信号と受信マイクロ波信号とをヘテロダ
インして前記の導波管の孔にドリルビットが存在する
か、存在しないかを示す成分を有する出力信号を発生
し、 そして 前記の出力信号の直流成分を所定のレベルと比較してド
リルビットの存否を決定する 諸段階を備え、 送受信装置に対する導波管の孔の位置はミクサ回路から
の信号強度を最適とするよう選択していることを特徴と
する導波管内のドリルビットの有無を検出する方法。10. A microwave signal transmitted by transmitting a microwave signal into the waveguide by inserting a drill bit into the hole of the waveguide and receiving a microwave signal reflected and returned from the drill bit. And a received microwave signal is heterodyned to generate an output signal having a component indicating whether or not a drill bit exists in the hole of the waveguide, and a direct current component of the output signal is set to a predetermined value. A waveguide characterized in that it comprises steps for determining the presence or absence of a drill bit in comparison with the level, and that the position of the hole in the waveguide with respect to the transceiver is selected to optimize the signal strength from the mixer circuit. A method to detect the presence or absence of a drill bit in a pipe.
背後に配置する請求項10に記載の導波管内のドリルビ
ットの有無を検出する方法。11. The method of detecting the presence or absence of a drill bit in a waveguide as set forth in claim 10, wherein a shorting stub is positioned behind the drill bit in the waveguide.
/8(Nは整数、λは送信信号の波長)に短絡スタブを
配置した請求項11に記載の導波管内のドリルビットの
有無を検出するマイクロ波検出装置。12. A drill bit to Nλ / 4 or Nλ
The microwave detection device for detecting the presence or absence of a drill bit in a waveguide according to claim 11, wherein a short-circuit stub is arranged at / 8 (N is an integer, λ is a wavelength of a transmission signal).
そしてマイクロ波の発信点からNλ/4もしくはNλ/
8(Nは整数、λは送信信号の波長)の距離に配置した
請求項10に記載の導波管内のドリルビットの有無を検
出するマイクロ波検出装置。13. A drill bit adjacent to the end of the waveguide,
From the microwave transmission point, Nλ / 4 or Nλ /
The microwave detection device for detecting the presence or absence of a drill bit in the waveguide according to claim 10, wherein the microwave detection device is arranged at a distance of 8 (N is an integer, λ is a wavelength of a transmission signal).
ないし13のいずれかに記載の導波管内のドリルビット
の有無を検出するマイクロ波検出装置。14. A method for amplifying a heterodyne signal.
14. A microwave detection device for detecting the presence or absence of a drill bit in a waveguide according to any one of 1 to 13.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US57968084A | 1984-02-13 | 1984-02-13 | |
| US579680 | 1984-02-13 | ||
| US683160 | 1984-12-18 | ||
| US06/683,160 US4613812A (en) | 1984-02-13 | 1984-12-18 | Microwave detection system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60201205A JPS60201205A (en) | 1985-10-11 |
| JPH0619265B2 true JPH0619265B2 (en) | 1994-03-16 |
Family
ID=27077833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60026143A Expired - Lifetime JPH0619265B2 (en) | 1984-02-13 | 1985-02-13 | Apparatus and method for detecting the presence or absence of a drill bit in a waveguide |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0619265B2 (en) |
| CA (1) | CA1239685A (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5313793A (en) * | 1976-07-20 | 1978-02-07 | Nippon Air Brake Co | Discriminating device for marine main engine upon reversing |
-
1985
- 1985-01-21 CA CA000472513A patent/CA1239685A/en not_active Expired
- 1985-02-13 JP JP60026143A patent/JPH0619265B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60201205A (en) | 1985-10-11 |
| CA1239685A (en) | 1988-07-26 |
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