一种机床刀具自动管理柜的制作方法

本实用新型涉及机床刀具管理领域，具体而言，涉及一种机床刀具自动管理柜。

背景技术：

刀具作为现代机械制造企业重要的辅助工具，又是一种较昂贵的消耗性资源，具有规格多、数量大、信息庞杂、使用频繁、损耗率高等特点。由于加工的需要，大量的刀具频繁地在系统中流动和交换，当系统需要重组时，刀具配置和容量等都需要修改，因此，大量的刀具信息也随之不断地变化，从客观上给刀具的管理带来很大困难，而刀具缺少行之有效的管理将会直接影响到企业的生产效率和制造成本。有调查显示，刀具的成本占加工总成本的约5％左右，但却影响着近25％的总成本。除采购和库存成本之外，因为刀具缺货而由此导致机床停机，会增加成本支出。进一步说，因为刀具的问题而引发的机床停机的后果，是无法估量的，尤其是在当前大量采用的高速切削以及自动化生产线的加工中。

传统的人工管理刀具模式下，工具准备计划和生产计划脱节，停机等待刀具的情况时有出现；对刀具的使用、磨损情况也无法精确掌握，不利于对刀具采购(生产)进行预测。这就迫切需要功能强大的刀具管理系统对刀具进行调度、管理，以实现数控用刀具的管理和预调，刀具综合管理和预调制度的建立可以实现刀具参数和刀具寿命管理以及刀具的统一调配，缩短生产准备时间，降低刀具库存量，提高刀具利用率。刀具管理对许多公司而言并非易事，但也是必须要面对的。在企业刀具的管理和使用方面的问题还体现在：使用刀具数据的部门很多，刀具数据不透明，刀具数据无法实现真正的数据共享，造成企业刀具使用人员工作效率低，经常出现重复工作的情况。在公司层面上，刀具库存成本高，生产现场刀具使用浪费惊人；管理层无法掌控刀具的使用情况；工艺技术部门和生产现场无法及时查询刀具库存情况。企业刀具缺乏基础数据的管理，由于刀具种类规格繁多，数量巨大，刀具库房管理员大多采用台帐式的管理，或者用EXCEL表格进行记账式的管理，数据安全性差，人工效率低，容易出错，库房管理员工作量十分繁重。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种机床刀具自动管理柜，可实现自动取刀和还刀，同时具有对刀具的存放情况进行自动检测和记录的功能，可节省人力资源，避免出现账物不符的情况。

本实用新型所采用的技术方案是：提供一种机床刀具自动管理柜，包括柜体、安装在所述柜体上的刀具储存装置、设置在所述刀具储存装置前侧或后侧的刀具移动装置以及与所述刀具移动装置电性相连、用于控制所述刀具移动装置移动到指定位置并对指定位置上的刀具进行拿取的控制系统；所述刀具储存装置为前后相通的格子结构，所述刀具移动装置包括一移动平台以及与所述移动平台相连的推杆，所述推杆可在移动平台的带动下在刀具储存装置中的格子区域任意移动，并可通过自身伸缩将格子中的储物推出仓格。

在本发明所述的机床刀具自动管理柜中，还包括设置在所述柜体上的用户识别装置，所述用户识别装置与所述控制系统电性相连，用于对用户的身份进行识别。

在本发明所述的机床刀具自动管理柜中，所述控制系统包括输入设备、控制器和服务器，所述输入设备与所述控制器电性相连，所述服务器与所述控制器通信相连，所述服务器用于存储用户信息、刀具储存装置中所有格子的位置信息以及格子中刀具的相关信息和储存状态信息，所述输入设备用于输入用户需要取出的刀具的格子位置信息，所述控制器用于根据用户输入的格子位置信息控制刀具移动装置移动至相应的格子位置处。

在本发明所述的机床刀具自动管理柜中，还包括用于辅助用户归还刀具的辅助放刀装置，所述辅助放刀装置包括语音模块以及设于所述刀具移动装置上的传感器模块和灯光模块，所述语音模块、所述传感器模块、所述灯光模块分别与所述控制系统电性相连，所述传感器模块用于检验格子中是否存有刀具，所述灯光模块用于发光指示用户寻找未存有刀具的格子位置，所述语音模块用于报出未存有刀具的格子中应该放还的刀具的相关信息。

在本发明所述的机床刀具自动管理柜中，还包括取刀槽和设置在所述取刀槽内的扫描装置，所述扫描装置用于扫描和识别用户放置在所述取刀槽内的刀具包装管上的识别码。

在本发明所述的机床刀具自动管理柜中，所述刀具移动装置上还设有用于放置刀具的刀具放置板，所述刀具放置板设置在推杆下方，且可通过推杆将放置在板上的刀具推入所述刀具储存装置的仓格中。

在本发明所述的机床刀具自动管理柜中，还包括与所述控制系统电性相连的踏板开关，所述踏板开关用于辅助用户寻找刀具所在的格子位置。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本实用新型提供机床刀具自动管理柜利用格子前后相通的特点配合移动平台和推杆进行刀具的拿取，既实现了刀具的存储又实现了刀具的拿取，通过将传感器模块和灯光模块设置在刀具移动装置上，在实现刀具储存状态检测功能和辅助用户寻找格子位置功能的同时大大减少产品的制作成本，具有结构简单、使用方便、制作成本低的特点；

(2)通过指纹识别技术对用户进行识别，可规避用户权限的借用和盗用；可在极少人员参与的情况下，安全高效地实现刀具自动发放，记录，归还和数据汇总，并且具有较高的容错率，可节省了大量的人力资源，同时可避免出现账物不符、库存丢失的情况，能为公司减少刀具的成本投入。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例一某一视角的结构示意图；

图2为本发明实施例一中刀具移动装置的结构示意图；

图3为本发明实施例一另一视角的结构示意图；

图4为本发明实施例一中控制系统的结构示意图；

图5为本发明实施例一所提供的刀具管理方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本发明实施例提供一种机床刀具自动管理柜，包括柜体1、刀具储存装置2、刀具移动装置3、用户识别装置4、控制系统、辅助放刀装置、取刀槽5以及扫描装置。本实施例中，刀具储存装置2设置为30×30的格子结构，共计900个，每个格子的大小都与刀具包装管的外形相匹配，刀具装在刀具包装管中并一一对应放置在每个格子中。每个格子都为前后相通的结构，以便刀具移动装置3将放置在其中的刀具取出。如图2和图3所示，刀具移动装置3设置在刀具储存装置2的后侧，包括一副二自由度移动平台以及与移动平台相连的推杆6，该移动平台采用伺服电机驱动，包括一垂直滑轨和一可在垂直滑轨上上下移动的水平滑轨，其通过控制器装置的控制能在XY两个方向实现双向联动，从而能实现快速定位；该推杆6可通过电磁驱动而前后伸缩，且安装在水平滑轨上，能在水平滑轨上左右移动，推杆6在垂直滑轨和水平滑轨带动下可以在刀具储存装置2的矩阵格子区域任意移动，并可配合格子的前后相通结构将刀具推出仓格，从而取出刀具。本实施例还设有用于辅助用户归还刀具的辅助放刀装置，辅助放刀装置与控制系统电性相连，辅助放刀装置包括语音模块以及安装在移动平台上的传感器模块和灯光模块，传感器模块用于检验格子中是否存有刀具，灯光模块用于发光指示用户寻找空格子位置，语音模块用于报出未存有刀具的格子中应该放还的刀具的相关信息。由于本实施例中设有900个格子，若每个格子中都设置一个传感器模块和灯光模块来检测格子中是否有刀具和指示格子位置将大大增加本实施例的制作成本和安装成本，而且大量的设备会加大柜体的体积以及后期的维护力度，通过将传感器模块和灯光模块安装在移动平台上，既实现了检测格子和辅助用户寻找存放刀具格子的位置的功能，同时又简化了产品结构，降低了成本。

为了解决用户管理及授权问题，本发明还在柜体1前侧表面安装有用户识别装置4，用以对用户的身份进行识别，规避了用户权限的借用盗用。本实施例中的用户识别装置4采用指纹识别装置，通过指纹识别装置采集员工的指纹数据，并将其编码收录，在员工每次操作本实施例前必须录入指纹，通过验证才能启动。在其他优选实施例中，用户识别装置4还可采用人脸识别或虹膜识别装置。本实施例还包括与用户识别装置4和刀具移动装置3电性相连的控制系统，用户在通过用户识别装置4的识别后即可通过控制系统控制刀具移动装置3取出刀具。具体的，如图4所示，控制系统包括输入设备、PLC控制器、通信模块和服务器，输入设备与控制器电性相连，服务器与控制器通信相连，本实施例中输入设备和PLC控制器采用集成的PLC触摸屏设备，PLC触摸屏与通信模块电性连接，通信模块通过有线或无线传输的方式与服务器进行通信。服务器中存储有刀具储存装置2中所有格子的位置信息及格子中的刀具的储存状态信息，触摸显示屏用于输入用户需要取出的刀具在刀具储存装置2中的格子位置信息，PLC控制器用于根据用户输入的格子位置信息控制刀具移动装置3移动至相应的格子位置处。当用户通过验证后，刀具库管理系统界面将显示用户编号、用户名及时间信息；为了简化数据显示，本实施例中将格子的位置信息和其中所放刀具的相关信息结合形成刀具编号，当用户在触摸显示屏上输入刀具编号后，服务器将根据刀具编号中所包含的格子编号信息与自身收录的刀具储存状态表对相应的格子进行检验，以确认其中是否存有刀具，并在触摸显示屏上进行提示。在柜体1中刀具储存装置2的前下侧还设有取刀槽和设置在取刀槽内的扫描装置，扫描装置与控制器电性相连。本实施例还包括用于辅助用户放刀的踏板开关，踏板开关与控制系统相连，每次踩下踏板开关，控制系统将根据用户输入的格子位置信息控制刀具移动装置3移动到相应位置，并通过传感器模块对格子中是否为空进行检测，若为空，通过语音模块报出这一格中应该放还刀具的用户信息和刀具的相关信息，同时点亮灯光模块对格子位置进行指示。

具体的，在取刀时，控制器根据用户输入的刀具所在的格子位置信息控制移动平台移动到相应位置处，由于格子为前后相通结构，从而可通过控制推杆6伸出将存放在格子中的刀具从刀具储存装置2前侧推出，刀具从格子中出来后直接落入取刀槽中，用户在取刀槽中取走刀具即可；在放刀时，用户将刀具放入取刀槽中，通过取刀槽内的扫描装置扫描和识别刀具包装管上的识别码，识别码中记录有刀具包装管内刀具应该放置的格子的位置信息，用户根据提示将刀具放入相应的刀具储存装置2格子中即可。

本实施例还提供一种刀具管理方法，如图5所示，本方法用于上述的机床刀具自动管理柜中，包括以下步骤，

S1采集每个用于储存刀具的格子的位置信息和相应格子中所放刀具的相关信息，并将格子的位置信息和其中所放刀具的相关信息结合形成刀具编号，将所有的刀具编号存入服务器中。

本实施例中格子的位置信息由XY轴的坐标表示，刀具的相关信息包括刀具的类型、尺寸、材料和供应商等，通过将格子的位置信息和其中所放刀具的相关信息形成一一映射关系，存入服务器中，可简化数据记忆，便于用户使用。服务器接受到刀具编号即解析生成相应的格子位置信息和刀具的相关信息。

S2对每个格子中是否有刀具进行初始化检测，并将检测的刀具储存状态存入服务器中形成刀具储存状态表。

初始化检测通过控制器、移动平台和传感器模块实现，控制器通过读取服务器中所有刀具编号的格子位置信息控制移动平台依次经过各个格子位置，并通过传感器模块对相应格子是否为空进行检测，并将检测结果存入服务器中形成刀具储存状态表，刀具储存状态表用于记录每一个格子中是否存有刀具。

S3对需要借用刀具的用户输入的身份信息进行认证，认证通过，允许其进行下一步操作；认证失败，阻止其进行下一步操作。

用户识别装置与服务器相连，相关人员的身份信息通过预先采集存入服务器中，用户每次操作前都必须通过用户识别装置输入身份信息，若用户输入的身份信息与服务器中存储的某一个身份信息相匹配，则表示认证通过，若在服务器中无匹配的身份信息，则表示认证失败。通过此步骤可有效阻止无关人员使用本产品，保证了产品的安全性和有序性。

S4根据用户输入的刀具编号与数据库中的刀具储存状态表对比检验相应的格子中是否存有刀具，检验结果为空，对用户进行提示；检验结果不为空，将本次借用刀具的刀具编号、用户信息、借刀时间上传至服务器，同时，控制刀具移动装置移动到相应的格子处并将刀具从格子中取出；

通过传感器模块对用户所放刀具的格子进行检测，检测为空，通过语音模块报出这一格中应该放还的刀具的相关信息和用户信息；检测不为空，点亮灯光模块并对用户进行报错提醒。

当用户通过用户识别装置的认证后即可进行取刀操作，由于用户所输入的刀具编号中的格子中不一定存有刀具，所以需要将用户输入的刀具编号预先与服务器中存储的刀具储存状态表进行数据对比，若相关格子中未存有刀具，则在触摸显示屏上对用户进行提示为空，若存有刀具，则将用户和刀具相关信息存入服务器，并通过控制器读取刀具编号的位置信息控制移动平台和推杆6将刀具取出到取刀槽，从而使本产品实现了自动取刀功能；同时，取刀完成后再次通过传感器模块对用户所放刀具的格子进行检测，使本产品具有故障报错功能，可避免因为故障致使产品信息记录错误造成账物不符。

S5根据数据库中的刀具储存状态数据生成缺失刀具清单，并通过刀具移动装置带动传感器模块依次检测每个缺失刀具的格子中是否存有刀具，服务器根据检测结果更新刀具储存状态表并结合上传的刀具编号、用户信息、借刀时间数据生成刀具使用明细表。

通过此步骤可自动生成刀具使用明细表，刀具使用明细表包括刀具库存、用户借还明细以及刀具使用次数统计，通过这些数据可使用户详细了解刀具的去向和使用情况，对用户优化刀具购买和储备具有极大的帮助，同时，还能减少了企业刀具管理的人力成本，提高管理账目的时效性和准确性。

S6对需要归还刀具的用户输入的身份信息进行认证，认证通过，允许其进行下一步操作；认证失败，阻止其进行下一步操作。

还刀操作前，需对用户的身份信息进行验证，以避免出现账物混乱的情况。

S7通过扫描用户放置在取刀槽内的刀具包装管上的识别码获得刀具编码或根据用户手动输入的刀具编码控制刀具移动装置移动到相应位置的格子处，并通过传感器模块对此格子是否为空进行检测，若检测为空，点亮灯光模块并通过语音模块报出这一格中应该放还的刀具的相关信息和用户信息。

由于格子数目众多，通过此步骤可方便用户人工还刀时寻找刀具所在格子位置，并了解所还刀具是否正确。本实施例提供两种获得归还刀具刀具编码的方法：一、人工输入，在触摸显示屏上人工输入刀具编码，踩下踏板开关即可控制刀具移动装置移动到相应位置的格子处；二、自动扫描，用户将刀具放入取刀槽中，通过取刀槽内的扫描装置扫描和识别刀具包装管上的识别码，识别码中记录有刀具的刀具编码，扫描装置识别到刀具编号后上传给控制器，控制器控制移动平台移动到刀具编号所对应的格子位置处。

S8用户确认刀具归还后，再次通过传感器模块对用户所放刀具的格子进行检测，检测为空，控制灯光模块启动并控制语音模块报出这一格中应该放还刀具的用户信息和刀具的相关信息；检测不为空，上传刀具编号、用户信息、还刀时间至服务器，服务器根据上传的信息更新刀具使用明细表，并更新刀具储存状态表。

若用户将刀具放错，此步骤可对用户进行提醒，从而避免用户人工放置刀具时将刀具放错。

实施例二

实施例二与实施例一相比，不同之处在于，刀具移动装置3上还设有用于放置刀具的刀具放置板7，刀具放置板7设置在推杆6下方，在控制器的控制下，可通过推杆6将放置在板上的刀具推入刀具储存装置2的仓格中。通过此设置可使本产品实现自动还刀功能，具体的，用户还刀时，将应该归还的刀具的放置在刀具放置板7上，通过扫描刀具包装管上的识别码获得刀具编码或根据用户手动输入的刀具编码，控制器自动控制刀具移动装置移动到相应位置的格子处，此时，刀具放置板7与格子位置下表面平稳对接，通过控制器控制推杆6伸出合适长度将刀具推入仓格中，从而完成刀具的自动归还。在其他优选实施例中，还可在刀具移动装置3设置机械手等刀具抓取工具对刀具进行拿去和放回。

为了避免刀具从格子落入取刀槽的过程中受到损伤，本实施例还设有用于减缓刀具掉落的减速装置，同时，在取刀槽底面设置有软垫以减缓刀具掉落的冲击力。

本发明通过指纹加密模块录入指纹对用户进行验证，并通过服务器对用户的操作进行记录，通过PLC触摸屏选择刀具的类型尺寸，通过XY平台运动控制系统完成自动取刀和还刀的过程，利用组态技术在服务器端监控库存数据，通过语音模块辅助用户借还刀，通过条形码识别模块自动识别刀具的类型尺寸，通过WiFi模块实现与服务器的数据交换，采用整体优化设计，使本实施例可做到微型化和数字化，使企业在极少人员参与的情况下即可安全高效地实现刀具自动发放，记录，归还，数据汇总，减少了企业人力资源的投入，避免了刀具管理出现账物不符、库存丢失的情况，从而减少了在这些耗材上的花费。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。