一种自助借还工具柜的制作方法

本发明涉及智能工业设备领域，尤其涉及一种自助借还工具柜。

背景技术：

在生产车间、实验室、车站维修工务段等场所需要使用的工具种类和数量越来越多，传统的工具管理方式为人工管理，通过纸质台账登记等方式进行借用与归还，这种工具管理方式信息化程度低，工具清点困难，极易造成工具丢失而不能及时发现。繁杂的工具管理使人们寄希望于工具柜能够发挥重要作用，使其不仅仅是工具的存储装置，并且能够有效地对工具进行信息化管理，包括工具自助借还、记录所借工作人员信息、统计出库与库存数量。

现有的智能工具柜大多只具备自助借用功能，工具归还过程仍需要工具管理员的参与；一些智能工具柜虽然实现了自助归还的功能，但是工具归还时需要使用人员将工具逐个放至存储格间，操作过程繁琐耗时。

技术实现要素：

本发明提供一种自助借还工具柜，能够在借用与归还工具时自动出库和入库，无需工具管理员的参与，并且具备借用人员身份识别和库存状态检测功能，使工具的监管更加智能化，提高了工作效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自助借还工具柜，包括：柜体、控制箱、货架、出库装置、搬运装置、入库装置、rfid读卡器。

柜体上分别设置取出窗口和归还窗口，控制箱和货架设置在柜体内部，控制箱内设置控制器和各个电机的驱动器。

出库装置连接货架和取出窗口。搬运装置设置在货架的侧边，搬运装置连接货架和归还窗口，入库装置设置在搬运装置远离货架的一侧。

柜体内部位于归还窗口的轴线方向还设置rfid读卡器，货架、出库装置、搬运装置、入库装置、rfid读卡器均连接控制箱。

进一步的，货架包括格间挡板、货架内壁、货架外壁、第一伺服电机、轴、辐条。货架内壁与货架外壁均为倒立空心圆台形，货架内壁的母线长度小于货架外壁母线长度，货架内壁设置在货架外壁内侧。

货架内壁与货架外壁的夹层空间被格间挡板绕圆周均匀分隔出若干格间。

货架内壁的内侧与辐条相连，辐条中心设置通孔，所述通孔和轴配合连接，轴与第一伺服电机连接。

进一步的，出库装置包括固定挡板、活动挡板、第一齿条、第一步进电机、第一齿轮。固定挡板设置在取出窗口与货架中间且与货架有一定距离。

固定挡板上靠近取出窗口的侧边设置矩形通槽，活动挡板设置在所述矩形通槽内部，活动挡板的背面固定连接第一齿条，第一齿条和第一齿轮啮合，第一齿轮和第一步进电机的输出轴连接。

进一步的，搬运装置包括第二伺服电机、主动链轮、从动链轮、传送链。

第二伺服电机与主动链轮连接，主动链轮、从动链轮与传送链配合连接构成链传动。

进一步的，传送链为滚子链结构。

进一步的，传送链包括圆柱筒、内链板、外链板。内链板和外链板的两端分别设置安装孔，每个圆柱筒的两端通过所述安装孔连接内链板和外链板，内链板设置在外链板内侧。

圆柱筒两端开口，一端开口朝向货架，一端开口朝向入库装置。

进一步的，入库装置包括推杆、第二齿轮、第二齿条、第二步进电机。

推杆设置在传送链远离货架的一侧，推杆行进方向为圆柱筒轴线方向，推杆上设置有第二齿条，第二齿条与第二齿轮啮合，第二齿轮与第二步进电机相连。

进一步的，柜体上还设置人机交互界面和身份认证读卡器，人机交互界面和身份认证读卡器均和控制箱连接。

本发明的有益效果是：

本发明采用射频识别技术，工具上安装rfid标签，工具柜上配合安装了rfid读卡器，归还工具时工具柜会识别出归还的工具，并产生归还的记录，从而实现了工具的自助借用与归还，操作简单，无需工具管理人员干预；本发明还采用了人机交互界面，人机交互界面连接控制器，实时显示工具库存状态信息，记录并统计借用人员信息；并且控制器能够与远程服务器通讯，使用者可远程查看工具状态并进行预约。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明的外观结构示意图；

图2是本发明的内部结构示意图；

图3是货架的结构示意图；

图4是出库装置结构示意图；

图5是搬运装置结构示意图；

图6是入库装置的局部示意图；

图7是实施例的控制系统图。

1-柜体、11-玻璃橱窗、12-取出窗口、13-人机交互界面、14-身份认证读卡器、15-归还窗口、16-杂物柜、2-控制箱、3-货架、31-格间挡板、32-货架内壁、33-货架外壁、34-第一伺服电机、35-轴、36-辐条、4-出库装置、41-固定挡板、42-活动挡板、43-轴承座、44-第一齿条、45-第一步进电机、46-第一齿轮、5-搬运装置、51-第二伺服电机、52-主动链轮、53-从动链轮、54-传送链、541-圆柱筒、542-内链板、543-外链板、6-入库装置、61-推杆、62-第二齿轮、63-第二齿条、64-第二步进电机、7-rfid读卡器。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明实施例提供一种自助借还工具柜，包括：柜体1、控制箱2、货架3、出库装置4、搬运装置5、入库装置6、rfid读卡器7。控制箱2、货架3、出库装置4、搬运装置5、入库装置6、rfid读卡器7均安装在柜体1内部,rfid读卡器7设置在归还窗口15的轴线方向。

如图1所示，柜体1表面设置玻璃橱窗11、取出窗口12、人机交互界面13、身份认证读卡器14、归还窗口15、杂物柜16。如图2所示，控制箱2设置在柜体顶部，控制箱2内存放控制器及各个电机驱动器。

货架3在本实施例中设置三层，每层独立工作。玻璃橱窗11设置在货架3前方，透过玻璃橱窗11能看到货架3。为了配合货架3，取出窗口12的数量和货架3数量相同，并且取出窗口12设置在货架3对应于柜体1位置的下方。

如图3所示，货架3由格间挡板31、货架内壁32、货架外壁33、第一伺服电机34、轴35、辐条36组成，货架内壁32与货架外壁33为倒立圆台形，母线和水平面夹角为53°，且货架内壁32母线长度小于货架外壁33母线长度，货架内壁32与货架外壁33之间被格间挡板31绕圆周均匀分隔出二十四个小格间用于存放工具。货架内壁32与辐条36连接，辐条36共有六根，沿着货架内壁33的径向安装，辐条36的中心处设置通孔，第一伺服电机34与轴35联结，轴35与辐条36的中心通孔相连，从而驱动货架3转动。

如图4所示，出库装置4包括固定挡板41、活动挡板42、轴承座43、第一齿条44、第一步进电机45、第一齿轮46。固定挡板41设置于取出窗口12上顶面、货架3下方，且与货架3有一定间隙，取出窗口12上顶面部分的固定挡板41开有一矩形通槽，活动挡板42设置在此矩形通槽内，轴承座43设置在固定挡板41顶面，轴承座43与轴35相连用于支承货架3。活动挡板42的底面设置第一齿条44，第一齿条44和第一齿轮46啮合，第一齿轮46套在第一步进电机45的输出轴上，第一步进电机45固定在固定挡板41的底面。当第一步进电机45转动时，活动挡板42在矩形通槽内移动，活动挡板42的活动轨迹连接了货架3和取出窗口12。

货架3的侧边还设置搬运装置5，如图5所示，搬运装置5包括第二伺服电机51、主动链轮52、从动链轮53、传送链54。第二伺服电机51输出轴与主动链轮52联结，主动链轮52和从动链轮53结构一致，为六齿双排链轮，通过传送链54连接。传送链54的一个链节包括圆柱筒541、内链板542、外链板543。内链板542和外链板543的两端分别设置安装孔，每个圆柱筒541的两端通过所述安装孔连接内链板542和外链板543，内链板542设置在外链板543内侧。圆柱筒541两端开口，一端朝向货架3，一端朝向入库装置6。

入库装置6的设置数量与货架3的数量一致，如图6所示，入库装置6包括推杆61、第二齿轮62、第二齿条63、第二步进电机64。推杆61的杆体上设置第二齿条63，第二齿条63和第二齿轮62啮合，第二齿轮62由第二步进电机64驱动，第二步进电机64带动推杆61将工具从圆柱筒541推入货架3的格间内。

控制箱2中的控制器和人机交互界面13、身份认证读卡器14、第一伺服电机34、第二伺服电机51、第一步进电机45、第二步进电机64、rfid读卡器7连接，控制系统图如图7所示。控制器采用西门子s7-200smart系列plc控制各个电机的运动，人机交互界面13采用平板电脑，用于处理借还操作、显示工具状态信息、与远程服务器通讯，人机交互界面13与身份认证读卡器14和rfid读卡器7之间采用usb连接，与控制器之间采用以太网连接通讯。

通过本发明的智能工具柜实现工具自助借用，在人机交互界面13上可浏览工具型号、库存状态等信息，选择需要的型号且库存状态为未被借出的工具，然后在身份认证读卡器14处刷卡认证借用人身份信息，认证通过后被选工具所在的货架3旋转，使被选工具处于活动挡板42上，然后活动挡板42移动，工具落入取出窗口12中，借用人可取走工具。

通过本发明的智能工具柜实现工具自助归还，每个工具上都附有独立的rfid标签，将待归还的工具通过归还窗口15放入圆柱筒541内，rfid读卡器7识别工具信息并作归还处理，主动链轮52转动将待归还工具搬运至对应货架3上方，然后货架3转动，使对应编号的格间正对入库装置6，推杆61推动工具使其落入格间内，完成工具归还。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。