一种自动化刀库管理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种自动化刀库管理系统，包括PLC控制器、刀盘、刀具移动装置、二维码扫描仪、清洗装置和防锈装置；PLC控制器分别与刀盘、刀具移动装置、清洗装置、防锈装置电连接；刀盘为圆形，刀盘可旋转的设置于机架上，刀盘上设置有两个以上用于存放刀具的刀孔，刀具上雕刻有二维码；二维码扫描仪和刀具移动装置设置于刀盘的侧面，清洗装置和防锈装置设置于刀盘上方；清洗装置用于清除刀具上附着的杂质，包括气枪和与气枪连接的空气压缩装置；防锈装置用于喷涂防锈油，包括油枪和与油枪连接的供油管道。本自动化刀库管理系统提高了刀具管理效率和节省人力成本，并能有效延长刀具使用寿命。
【专利说明】
一种自动化刀库管理系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及机床刀具管理领域，特别是涉及一种自动化刀库管理系统。
【背景技术】
[0002]随着数控机床在机械制造领域的广泛应用，刀具的应用也不断丰富，加工一个复杂的零件，一般需要十几把刀甚至几十把刀，使得刀具的选择与更换变得复杂，同时加大了工艺设计人员的工作量，很有可能导致所选的刀具与加工工艺不匹配或加工的经济性不理想的问题。国内外对刀具的管理主要采用跟踪刀具使用情况，设计人员选刀，刀库根据设计人员所选的刀而进行配刀，而没有自动选刀功能。刀具的大量使用，增加了刀具管理的工作量，如果刀具使用之后没有及时的清理和防锈处理，很有可能造成刀具的腐蚀而减少刀具的使用寿命。大量刀具的清洗和防锈工作也变得繁重，增加管理人员的工作量和企业成本。对于大多数刀库管理系统缺少安全防范装置，如果发生意外对企业造成的损失也是不可估量的。因此，重要的刀具安全防范是非常重要。
【实用新型内容】
[0003]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种自动化刀库管理系统，用于解决现有刀库管理过程中需要人工选刀，操作效率低，和刀库对刀具清洗、防锈工作管理不到位的问题。
[0004]本实用新型是这样实现的:
[0005]—种自动化刀库管理系统，包括:PLC控制器、刀盘、刀具移动装置、二维码扫描仪、清洗装置和防锈装置；
[0006]PLC控制器分别与刀盘、刀具移动装置、清洗装置、防锈装置电连接；
[0007]所述刀盘为圆形，刀盘上设置有多个用于存放刀具的刀孔，刀盘底部设置有转轴和旋转角编码器，刀盘通过传动皮带连接于驱动电机，驱动电机和旋转角编码器连接于PLC控制器；
[0008]所述二维码扫描仪设置于刀盘的侧面，所述刀具移动装置、清洗装置和防锈装置设置于刀盘上方；
[0009]刀具移动装置包括滑轨、设置于滑轨上的滑块和滑块驱动电机，所述滑块上设置有电磁铁；
[0010]清洗装置用于清除刀具上附着的杂质，包括气枪和与气枪连接的空气压缩装置；
[0011]防锈装置用于喷涂防锈油，包括油枪和与油枪连接的供油管道。
[0012]进一步的，所述旋转角编码器包括固定于刀盘底部与刀盘同步旋转的编码盘，和用于检测编码盘光栅的光电传感器。
[0013]进一步的，所述刀盘上的刀孔设置有刀具固定装置，所述刀具固定装置包括:电磁铁、弹簧、衔铁、第一夹板和第二夹板；
[0014]所述电磁铁设置于刀孔的底部并电连接于PLC控制器，衔铁可活动的设置于刀孔内，衔铁的一端面通过所述弹簧连接于电磁铁的磁力面，第一夹板和第二夹板相互交叉铰接固定于衔铁的另一端面上。
[0015]进一步的，第一夹板和第二夹板的夹持面分别设置有橡胶垫片。
[0016]进一步的，所述刀孔的侧面设置有卸油孔。
[0017]进一步的，还包括报警装置。
[0018]本实用新型的有益效果为:本实用新型自动化刀库管理系统包括PLC控制器、圆形可旋转的刀盘、清洗装置、防锈装置、二维码扫描仪和刀具管理装置，刀盘上设置有多个存放刀具的刀孔，刀盘底部设置有旋转角编码器，刀盘旋转角度控制精确，通过PLC控制器控制可控制刀库自动完成刀具入库操作、刀具出库操作、清洗操作和防锈操作，不仅大大提高了刀具管理的效率和智能化程度，PLC控制器还可对刀具进行清洗和防锈操作，防止刀具生锈，延长刀具使用寿命。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型实施方式中自动化刀库管理系统的结构图；
[0020]图2为本实用新型实施方式中刀盘的俯视图；
[0021]图3为图2中A-A向的剖视图；
[0022]图4为刀盘的传动连接关系不意图；
[0023]图5为本实用新型实施方式中自动化刀库管理系统系统选刀的流程图；
[0024]图6为本实用新型实施方式中刀具入库的流程图；
[0025]图7为本实用新型实施方式中刀具出库的流程图；
[0026]图8为本实用新型实施方式中刀具清洗操作的流程图；
[0027]图9为本实用新型实施方式中刀具防锈操作的流程图；
[0028]图10为本实用新型实施方式中油枪和气枪的运动轨迹示意图；
[0029]图11为刀具移动装置的结构示意图。
[0030]标号说明:
[0031]1、油枪运动路径;2、刀孔;3、刀箱;4、气枪运动路径；
[0032]5、刀具;6、刀库零位;7、电磁铁;8、电磁铁固定板；
[0033]9、弹簧;10、衔铁;11、刀盘;12、橡胶垫片；13、夹板；
[0034]14、螺母;15、螺柱；16、卸油孔;20、滑轨;21、滑块；
[0035]22、电磁铁;23、滑块驱动电机;24传动皮带；111、旋转角编码器；
[0036]112、带轮;113、传动皮带；114、驱动电机。
【具体实施方式】
[0037]为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0038]请参阅图1，本实用新型实施方式公开了一种自动化刀库管理系统，其包括PLC控制器、清洗装置、防锈装置、报警装置、刀盘、二维码扫描仪和刀具移动装置。
[0039]PLC控制器分别与刀盘、刀具移动装置、清洗装置、防锈装置、二维码扫描仪连接，并且PLC控制器通过网络服务器连接于刀具管理部门的上位机，刀具管理部门通过网络服务器可直接控制该刀库管理系统。
[0040]所述刀盘用于存放刀具，刀盘为可旋转刀盘，刀盘底部通过传动皮带连接于驱动电机，驱动电机连接于PLC控制器；
[0041]所述二维码扫描仪设置于刀盘的侧面，所述刀具移动装置、清洗装置和防锈装置设置于刀盘上方，二维码扫描仪用于扫描刀具上的二维码；
[0042]清洗装置用于清除刀具上附着的杂质，包括气枪和与气枪连接的空气压缩装置，清洗装置通过气枪喷出的高压气流吹除刀具上附着的铁肩等杂质；
[0043]防锈装置用于喷涂防锈油，包括油枪和与油枪连接的供油管道，油枪为喷雾油枪，油枪喷出的雾状防锈油附着于刀具表面，能有效防止刀具氧化生锈。
[0044]请参阅图10、所述刀具移动装置用于执行刀具入库和出库操作，包括滑轨20、设置于滑轨上的滑块21和滑块驱动电机23，所述滑块上设置有电磁铁22;所述滑轨20水平设置于刀盘11上方，滑轨一的端与刀盘的刀孔对应，滑轨的另一端与刀具的出库位置对应，所述滑块21可滑动设置于滑轨上，并通过传动皮带与滑块驱动电机23传动连接，滑块21上设置有用于吸附刀具的电磁铁22。刀具出库时，滑块21移动到刀孔上方并电磁铁22通电，通过磁力将刀具吸附于滑块21上，然后滑块滑动至刀具出库位置。在一实施方式中，为了方便移动一些长度较大的刀具，所述滑块上还设置了竖直向下的气缸，电磁铁设置于气缸的末端，当吸附刀具时，先使气缸末端向下移动靠近刀具，吸附刀具后气缸回缩，使刀具从刀孔出完全出来，然后再完成出库。
[0045]请参阅图2至图4，所述刀盘11上设置有多个用于存放刀具的刀孔2，所述刀具5为整体刀具，并且刀具5上有雕刻的二维码，二维码信息与刀库管理系统中特征文件组中每把刀信息相对应，并且采用激光雕刻的二维码不易被损坏。刀盘11底部设置有转轴和用于检测刀盘旋转角度的旋转角编码器111，刀盘11可旋转的设置于转轴上，刀盘11通过设置于底部的带轮112和传动皮带113连接于驱动电机114;旋转角编码器112包括固定于刀盘底部与刀盘同步旋转的编码盘，和用于检测编码盘光栅的光电传感器，驱动电机114和旋转角编码器中的光电传感器连接于PLC控制器。驱动电机114驱动刀盘旋转时，编码盘与刀盘同步旋转，光电传感器检测到编码盘上的光栅时就会输出脉冲信号，PLC控制器通过计算脉冲信号的个数即可计算刀盘的旋转角度。
[0046]每个刀孔2上均设置有刀具固定装置，所述刀具固定装置包括:电磁铁7、弹簧9、衔铁10、夹板13，夹板13由第一夹板和第二夹板组成；
[0047]所述电磁铁7设置于刀孔2的底部并电连接于PLC控制器，衔铁10可活动的设置于刀孔2内，衔铁10的一端面通过所述弹簧9连接于电磁铁7的磁力面，第一夹板和第二夹板相互交叉铰接固定于衔铁7的另一端面上，第一夹板和第二夹板的夹持面分别设置有橡胶垫片12。橡胶垫片用来在夹紧刀具5时，减少刀具的磨损与滑动。在刀孔的侧面设置有卸油孔，用来防锈油的流出，以免浸泡刀具。
[0048]PLC控制器向刀具固定装置发送指令，刀盘11上的电磁铁7上电，衔铁10在磁力作用下，衔铁10向下运动，直到磁力于弹簧9的弹力相平衡时，衔铁10停止运动，刀具被夹紧，防止由于刀盘11的旋转使刀具从刀孔中掉落。
[0049]该刀库管理系统可实现计算机辅助选刀功能、自动入库功能、自动出库功能、自动清洗功能和自动防锈处理功能。
[0050]请参阅图5，计算机辅助选刀的过程如下:
[0051 ]首先根据刀具加工工件的相似性对刀具进行分组；
[0052]对每一组中的刀具进行编码，其包括刀具名称、刀具主要加工工件特征、加工精度、加工工件的材料、与刀盘相对应的刀库号信息；
[0053]结合专家系统，即把工艺专家编制的选刀经验和知识引入到自动选刀过程中，进而将编码信息生成特征文件，最终形成特征文件组；
[0054]根据加工特征进行选刀时，计算机辅助系统将对每个特征组文件进行检索，进而选出一批刀具；
[0055]如果根据专家系统所选出的某些刀具不符合要求，可增加新的选刀条件进行选刀，直至选出合适的结果。
[0056]请参阅图6，为本实用新型实施方式中刀具入库的流程图，其包括以下步骤:
[0057]进行刀库密码验证，验证通过后解除刀库报警装置；
[0058]扫描刀具的二维码；
[0059]PLC控制器获取所述二维码，并根据所述二维码控制刀盘存放该刀具的位置旋转到入刀位；
[0060]在刀盘旋转的同时或旋转到入刀位后，PLC控制器通过控制刀具移动装置抓取刀具并放入刀库。
[0061]当刀具装入刀盘后，PLC控制器根据入库刀具的信息控制刀盘旋转，使入库刀具所在的刀库号位置旋转到清洗操作位，并控制清洗操作位上方的气枪绕刀具的刀轴旋转一周进行喷气清洗。刀具清洗操作的流程图如图8所示。
[0062]在喷气清洗后，PLC控制器控制入库刀具所在的刀库号位置旋转到防锈操作位，并控制防锈操作位上方的喷雾油板对刀具喷油防锈。刀具防锈操作的流程图如图9所示。
[0063]在喷油防锈后，启动刀库报警装置。
[0064]其中，当刀具5入库安装完毕，根据进入刀库的刀的信息，把这些信息传入PLC控制器，在PLC控制器的控制下，刀盘11把对应到刀库号旋转到刀盘零位6，气枪对刀具5进行绕刀轴旋转清洗；当一把刀清洗结束，把要清洗的另一把刀旋转到刀盘零位6对其进行清洗，直至清洗完毕。
[0065]所述防锈装置，用于对刀具5进行防锈工作，对刀具5的防锈分两种情况，一种是对刀库3中所有的刀具进行清洗，其防锈的工作为在PLC控制器的作用下，打开喷雾油枪绕刀盘11以一定的速度进行旋转;另一种情况为对单个刀具5进行依次防锈，其防锈方式为将要进行清洗的刀旋转到刀盘零位6。
[0066]所述报警装置，用于对刀具的安全防范工作，其工作方式为当防锈工作结束后，舱门关闭，报警装置启动，即控制舱门的开与闭和要取刀具的刀位的放开和紧闭。当启动报警模式时，要取刀需输入开箱密码和对应的刀具的刀库号。
[0067]请参阅图7，为本实用新型实施方式中刀具出库的流程图，其包括以下步骤:
[0068]PLC控制器根据系统选刀步骤所输出的刀具信息或临时取刀时输入的刀号，控制刀盘上所述刀具信息或刀号所在的刀库号旋转到出刀位；
[0069]在刀盘旋转的同时或旋转到出刀位后，PLC控制器控制刀具移动装置上的滑块移动到刀盘出刀位取刀，完成刀具出库。
[0070]在本实施方式中，刀具的入库操作、出刀操作、清洗操作和防锈操作均是将刀盘旋转至零号位进行的，而在其他的实施方式中，刀具的入库操作、出刀操作、清洗操作和防锈操作可以是在不同的位置进行，即刀盘的入刀位、出刀位、清洗操作位和防锈操作位是不同的。
[0071]在进行上述刀具入库、出库、清洗以及防锈操作过程中，刀盘中气枪与油枪的运动轨迹如图1O所示，其中，轨迹I为油枪运动路径，4为气枪运动路径。
[0072]进一步的，以下以利用本系统对加工法兰盘零件为例，对本系统的选刀过程，以及对加工之后对刀具进行清洗、防锈、安全防护、在线查询功能进行具体说明。
[0073]法兰盘零件的加工从毛坯到成品需要进行车端面、车外圆、扩孔、钻孔和绞孔操作，根据法兰盘的加工特征的详细参数和加工精度进行选择刀具，将加工特征和加工精度信息输入计算机辅助选刀系统，其流程图如图5所示，经过系统的筛选，得到一组刀具，如果根据加工经验所选的刀具符合加工要求选择这组刀具即可，如果根据经验发现有一把刀或几把刀不符合加工要求，可以引入约束条件，继续筛选，直到选出理想的一组刀。
[0074]系统将选好的刀具代码传入PLC控制器，结合结构原理图1所示，PLC控制器与其他装置的连接关系，PLC控制器控制刀具移动装置和刀盘的运动，刀盘11根据刀库号的就近原贝1J，依次将装有刀具刀库号旋转到刀库零位，当一个刀库号到达零位之后，PLC向电磁铁发出指令，电磁铁7断电，衔铁10被释放，刀盘11中的夹紧装置松开刀具5，刀具移动装置抓取刀具5和放在固定的位置。
[0075]当刀具5取出完毕，刀盘11和刀具移动装置停止运动，舱门关闭，报警装置启动。报警装置一旦启动，外界对刀盘11的操作都处于屏蔽状态，如要进行刀具的刃磨或有刀具入库等操作，都需要输入密码，如要强制打开舱门，报警器就会开启，同时有网络把警报传入上一级主管部门。
[0076]刀具完成加工法兰盘之后，输入进入系统的密码，解除报警装置工作，结合图6所示，扫描雕刻在刀具上二维码，系统将自动把刀具信息传入PLC控制器，在PLC控制器的控制下，将改把刀具对应的刀库号旋转到刀库零位刀具移动装置抓取刀具将其放入刀库(即刀盘)中，PLC向夹紧装置发送指令，电磁铁7上电，衔铁10在磁力作用下，衔铁10向下运动，直到磁力于弹簧9的弹力相平衡时，衔铁10停止运动，刀具被夹紧，依次扫描刀具二维码，系统重复以上的动作。
[0077]如图8所示，刀具入库完毕，舱门关闭，刀盘将刚入库的刀具信息传入PLC控制器，在PLC的控制下，把刚入库刀具依次旋转到刀库零位，当一把刀具旋转到刀库零位后，清洗装置启动，即气枪打开，绕刀轴旋转一周进行清洗，清洗完毕，接下来的几把刀会依次重复这样动作;入库的这批刀具清洗完毕，气枪关闭。
[0078]气枪关闭，防锈装置启动，即喷雾油枪打开，刀具防锈操作的流程如图9所示，若入库的刀具的数量多于设定的数量，油枪绕刀盘一周进行防锈操作;若入库的刀具少于设定的数，将新入库的刀具依次旋转到刀库零位，喷雾油枪依次对刀具进行防锈处理，防锈工作完毕，报警装置启动。
[0079]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种自动化刀库管理系统，其特征在于，包括:PLC控制器、刀盘、刀具移动装置、二维码扫描仪、清洗装置和防锈装置； PLC控制器分别与刀盘、刀具移动装置、清洗装置、防锈装置电连接； 所述刀盘为圆形，刀盘上设置有多个用于存放刀具的刀孔，刀盘底部设置有转轴和旋转角编码器，刀盘通过传动皮带连接于驱动电机，驱动电机和旋转角编码器连接于PLC控制器； 所述二维码扫描仪设置于刀盘的侧面，所述刀具移动装置、清洗装置和防锈装置设置于刀盘上方； 刀具移动装置包括滑轨、设置于滑轨上的滑块和滑块驱动电机，所述滑块上设置有电磁铁； 清洗装置用于清除刀具上附着的杂质，包括气枪和与气枪连接的空气压缩装置； 防锈装置用于喷涂防锈油，包括油枪和与油枪连接的供油管道。2.根据权利要求1所述的自动化刀库管理系统，其特征在于，所述旋转角编码器包括固定于刀盘底部与刀盘同步旋转的编码盘，和用于检测编码盘光栅的光电传感器。3.根据权利要求1所述的自动化刀库管理系统，其特征在于，所述刀盘上的刀孔设置有刀具固定装置，所述刀具固定装置包括:电磁铁、弹簧、衔铁、第一夹板和第二夹板； 所述电磁铁设置于刀孔的底部并电连接于PLC控制器，衔铁可活动的设置于刀孔内，衔铁的一端面通过所述弹簧连接于电磁铁的磁力面，第一夹板和第二夹板相互交叉铰接固定于衔铁的另一端面上。4.根据权利要求3所述的自动化刀库管理系统，其特征在于，第一夹板和第二夹板的夹持面分别设置有橡胶垫片。5.根据权利要求3所述的自动化刀库管理系统，其特征在于，所述刀孔的侧面设置有卸油孔。6.根据权利要求1所述的自动化刀库管理系统，其特征在于，还包括报警装置。
【文档编号】B23Q3/155GK205520651SQ201620358311
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】陈金国, 范剑红, 吴磊, 王亚晶
【申请人】莆田学院