本實用新型涉及機床刀具管理領域，具體而言，涉及一種機床刀具自動管理柜。

背景技術：

刀具作為現(xiàn)代機械制造企業(yè)重要的輔助工具，又是一種較昂貴的消耗性資源，具有規(guī)格多、數(shù)量大、信息龐雜、使用頻繁、損耗率高等特點。由于加工的需要，大量的刀具頻繁地在系統(tǒng)中流動和交換，當系統(tǒng)需要重組時，刀具配置和容量等都需要修改，因此，大量的刀具信息也隨之不斷地變化，從客觀上給刀具的管理帶來很大困難，而刀具缺少行之有效的管理將會直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)效率和制造成本。有調查顯示，刀具的成本占加工總成本的約5％左右，但卻影響著近25％的總成本。除采購和庫存成本之外，因為刀具缺貨而由此導致機床停機，會增加成本支出。進一步說，因為刀具的問題而引發(fā)的機床停機的后果，是無法估量的，尤其是在當前大量采用的高速切削以及自動化生產(chǎn)線的加工中。

傳統(tǒng)的人工管理刀具模式下，工具準備計劃和生產(chǎn)計劃脫節(jié)，停機等待刀具的情況時有出現(xiàn)；對刀具的使用、磨損情況也無法精確掌握，不利于對刀具采購(生產(chǎn))進行預測。這就迫切需要功能強大的刀具管理系統(tǒng)對刀具進行調度、管理，以實現(xiàn)數(shù)控用刀具的管理和預調，刀具綜合管理和預調制度的建立可以實現(xiàn)刀具參數(shù)和刀具壽命管理以及刀具的統(tǒng)一調配，縮短生產(chǎn)準備時間，降低刀具庫存量，提高刀具利用率。刀具管理對許多公司而言并非易事，但也是必須要面對的。在企業(yè)刀具的管理和使用方面的問題還體現(xiàn)在：使用刀具數(shù)據(jù)的部門很多，刀具數(shù)據(jù)不透明，刀具數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)真正的數(shù)據(jù)共享，造成企業(yè)刀具使用人員工作效率低，經(jīng)常出現(xiàn)重復工作的情況。在公司層面上，刀具庫存成本高，生產(chǎn)現(xiàn)場刀具使用浪費驚人；管理層無法掌控刀具的使用情況；工藝技術部門和生產(chǎn)現(xiàn)場無法及時查詢刀具庫存情況。企業(yè)刀具缺乏基礎數(shù)據(jù)的管理，由于刀具種類規(guī)格繁多，數(shù)量巨大，刀具庫房管理員大多采用臺帳式的管理，或者用EXCEL表格進行記賬式的管理，數(shù)據(jù)安全性差，人工效率低，容易出錯，庫房管理員工作量十分繁重。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種機床刀具自動管理柜，可實現(xiàn)自動取刀和還刀，同時具有對刀具的存放情況進行自動檢測和記錄的功能，可節(jié)省人力資源，避免出現(xiàn)賬物不符的情況。

本實用新型所采用的技術方案是：提供一種機床刀具自動管理柜，包括柜體、安裝在所述柜體上的刀具儲存裝置、設置在所述刀具儲存裝置前側或后側的刀具移動裝置以及與所述刀具移動裝置電性相連、用于控制所述刀具移動裝置移動到指定位置并對指定位置上的刀具進行拿取的控制系統(tǒng)；所述刀具儲存裝置為前后相通的格子結構，所述刀具移動裝置包括一移動平臺以及與所述移動平臺相連的推桿，所述推桿可在移動平臺的帶動下在刀具儲存裝置中的格子區(qū)域任意移動，并可通過自身伸縮將格子中的儲物推出倉格。

在本發(fā)明所述的機床刀具自動管理柜中，還包括設置在所述柜體上的用戶識別裝置，所述用戶識別裝置與所述控制系統(tǒng)電性相連，用于對用戶的身份進行識別。

在本發(fā)明所述的機床刀具自動管理柜中，所述控制系統(tǒng)包括輸入設備、控制器和服務器，所述輸入設備與所述控制器電性相連，所述服務器與所述控制器通信相連，所述服務器用于存儲用戶信息、刀具儲存裝置中所有格子的位置信息以及格子中刀具的相關信息和儲存狀態(tài)信息，所述輸入設備用于輸入用戶需要取出的刀具的格子位置信息，所述控制器用于根據(jù)用戶輸入的格子位置信息控制刀具移動裝置移動至相應的格子位置處。

在本發(fā)明所述的機床刀具自動管理柜中，還包括用于輔助用戶歸還刀具的輔助放刀裝置，所述輔助放刀裝置包括語音模塊以及設于所述刀具移動裝置上的傳感器模塊和燈光模塊，所述語音模塊、所述傳感器模塊、所述燈光模塊分別與所述控制系統(tǒng)電性相連，所述傳感器模塊用于檢驗格子中是否存有刀具，所述燈光模塊用于發(fā)光指示用戶尋找未存有刀具的格子位置，所述語音模塊用于報出未存有刀具的格子中應該放還的刀具的相關信息。

在本發(fā)明所述的機床刀具自動管理柜中，還包括取刀槽和設置在所述取刀槽內(nèi)的掃描裝置，所述掃描裝置用于掃描和識別用戶放置在所述取刀槽內(nèi)的刀具包裝管上的識別碼。

在本發(fā)明所述的機床刀具自動管理柜中，所述刀具移動裝置上還設有用于放置刀具的刀具放置板，所述刀具放置板設置在推桿下方，且可通過推桿將放置在板上的刀具推入所述刀具儲存裝置的倉格中。

在本發(fā)明所述的機床刀具自動管理柜中，還包括與所述控制系統(tǒng)電性相連的踏板開關，所述踏板開關用于輔助用戶尋找刀具所在的格子位置。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：

(1)本實用新型提供機床刀具自動管理柜利用格子前后相通的特點配合移動平臺和推桿進行刀具的拿取，既實現(xiàn)了刀具的存儲又實現(xiàn)了刀具的拿取，通過將傳感器模塊和燈光模塊設置在刀具移動裝置上，在實現(xiàn)刀具儲存狀態(tài)檢測功能和輔助用戶尋找格子位置功能的同時大大減少產(chǎn)品的制作成本，具有結構簡單、使用方便、制作成本低的特點；

(2)通過指紋識別技術對用戶進行識別，可規(guī)避用戶權限的借用和盜用；可在極少人員參與的情況下，安全高效地實現(xiàn)刀具自動發(fā)放，記錄，歸還和數(shù)據(jù)匯總，并且具有較高的容錯率，可節(jié)省了大量的人力資源，同時可避免出現(xiàn)賬物不符、庫存丟失的情況，能為公司減少刀具的成本投入。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例一某一視角的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例一中刀具移動裝置的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例一另一視角的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例一中控制系統(tǒng)的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例一所提供的刀具管理方法的步驟流程圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種機床刀具自動管理柜，包括柜體1、刀具儲存裝置2、刀具移動裝置3、用戶識別裝置4、控制系統(tǒng)、輔助放刀裝置、取刀槽5以及掃描裝置。本實施例中，刀具儲存裝置2設置為30×30的格子結構，共計900個，每個格子的大小都與刀具包裝管的外形相匹配，刀具裝在刀具包裝管中并一一對應放置在每個格子中。每個格子都為前后相通的結構，以便刀具移動裝置3將放置在其中的刀具取出。如圖2和圖3所示，刀具移動裝置3設置在刀具儲存裝置2的后側，包括一副二自由度移動平臺以及與移動平臺相連的推桿6，該移動平臺采用伺服電機驅動，包括一垂直滑軌和一可在垂直滑軌上上下移動的水平滑軌，其通過控制器裝置的控制能在XY兩個方向實現(xiàn)雙向聯(lián)動，從而能實現(xiàn)快速定位；該推桿6可通過電磁驅動而前后伸縮，且安裝在水平滑軌上，能在水平滑軌上左右移動，推桿6在垂直滑軌和水平滑軌帶動下可以在刀具儲存裝置2的矩陣格子區(qū)域任意移動，并可配合格子的前后相通結構將刀具推出倉格，從而取出刀具。本實施例還設有用于輔助用戶歸還刀具的輔助放刀裝置，輔助放刀裝置與控制系統(tǒng)電性相連，輔助放刀裝置包括語音模塊以及安裝在移動平臺上的傳感器模塊和燈光模塊，傳感器模塊用于檢驗格子中是否存有刀具，燈光模塊用于發(fā)光指示用戶尋找空格子位置，語音模塊用于報出未存有刀具的格子中應該放還的刀具的相關信息。由于本實施例中設有900個格子，若每個格子中都設置一個傳感器模塊和燈光模塊來檢測格子中是否有刀具和指示格子位置將大大增加本實施例的制作成本和安裝成本，而且大量的設備會加大柜體的體積以及后期的維護力度，通過將傳感器模塊和燈光模塊安裝在移動平臺上，既實現(xiàn)了檢測格子和輔助用戶尋找存放刀具格子的位置的功能，同時又簡化了產(chǎn)品結構，降低了成本。

為了解決用戶管理及授權問題，本發(fā)明還在柜體1前側表面安裝有用戶識別裝置4，用以對用戶的身份進行識別，規(guī)避了用戶權限的借用盜用。本實施例中的用戶識別裝置4采用指紋識別裝置，通過指紋識別裝置采集員工的指紋數(shù)據(jù)，并將其編碼收錄，在員工每次操作本實施例前必須錄入指紋，通過驗證才能啟動。在其他優(yōu)選實施例中，用戶識別裝置4還可采用人臉識別或虹膜識別裝置。本實施例還包括與用戶識別裝置4和刀具移動裝置3電性相連的控制系統(tǒng)，用戶在通過用戶識別裝置4的識別后即可通過控制系統(tǒng)控制刀具移動裝置3取出刀具。具體的，如圖4所示，控制系統(tǒng)包括輸入設備、PLC控制器、通信模塊和服務器，輸入設備與控制器電性相連，服務器與控制器通信相連，本實施例中輸入設備和PLC控制器采用集成的PLC觸摸屏設備，PLC觸摸屏與通信模塊電性連接，通信模塊通過有線或無線傳輸?shù)姆绞脚c服務器進行通信。服務器中存儲有刀具儲存裝置2中所有格子的位置信息及格子中的刀具的儲存狀態(tài)信息，觸摸顯示屏用于輸入用戶需要取出的刀具在刀具儲存裝置2中的格子位置信息，PLC控制器用于根據(jù)用戶輸入的格子位置信息控制刀具移動裝置3移動至相應的格子位置處。當用戶通過驗證后，刀具庫管理系統(tǒng)界面將顯示用戶編號、用戶名及時間信息；為了簡化數(shù)據(jù)顯示，本實施例中將格子的位置信息和其中所放刀具的相關信息結合形成刀具編號，當用戶在觸摸顯示屏上輸入刀具編號后，服務器將根據(jù)刀具編號中所包含的格子編號信息與自身收錄的刀具儲存狀態(tài)表對相應的格子進行檢驗，以確認其中是否存有刀具，并在觸摸顯示屏上進行提示。在柜體1中刀具儲存裝置2的前下側還設有取刀槽和設置在取刀槽內(nèi)的掃描裝置，掃描裝置與控制器電性相連。本實施例還包括用于輔助用戶放刀的踏板開關，踏板開關與控制系統(tǒng)相連，每次踩下踏板開關，控制系統(tǒng)將根據(jù)用戶輸入的格子位置信息控制刀具移動裝置3移動到相應位置，并通過傳感器模塊對格子中是否為空進行檢測，若為空，通過語音模塊報出這一格中應該放還刀具的用戶信息和刀具的相關信息，同時點亮燈光模塊對格子位置進行指示。

具體的，在取刀時，控制器根據(jù)用戶輸入的刀具所在的格子位置信息控制移動平臺移動到相應位置處，由于格子為前后相通結構，從而可通過控制推桿6伸出將存放在格子中的刀具從刀具儲存裝置2前側推出，刀具從格子中出來后直接落入取刀槽中，用戶在取刀槽中取走刀具即可；在放刀時，用戶將刀具放入取刀槽中，通過取刀槽內(nèi)的掃描裝置掃描和識別刀具包裝管上的識別碼，識別碼中記錄有刀具包裝管內(nèi)刀具應該放置的格子的位置信息，用戶根據(jù)提示將刀具放入相應的刀具儲存裝置2格子中即可。

本實施例還提供一種刀具管理方法，如圖5所示，本方法用于上述的機床刀具自動管理柜中，包括以下步驟，

S1采集每個用于儲存刀具的格子的位置信息和相應格子中所放刀具的相關信息，并將格子的位置信息和其中所放刀具的相關信息結合形成刀具編號，將所有的刀具編號存入服務器中。

本實施例中格子的位置信息由XY軸的坐標表示，刀具的相關信息包括刀具的類型、尺寸、材料和供應商等，通過將格子的位置信息和其中所放刀具的相關信息形成一一映射關系，存入服務器中，可簡化數(shù)據(jù)記憶，便于用戶使用。服務器接受到刀具編號即解析生成相應的格子位置信息和刀具的相關信息。

S2對每個格子中是否有刀具進行初始化檢測，并將檢測的刀具儲存狀態(tài)存入服務器中形成刀具儲存狀態(tài)表。

初始化檢測通過控制器、移動平臺和傳感器模塊實現(xiàn)，控制器通過讀取服務器中所有刀具編號的格子位置信息控制移動平臺依次經(jīng)過各個格子位置，并通過傳感器模塊對相應格子是否為空進行檢測，并將檢測結果存入服務器中形成刀具儲存狀態(tài)表，刀具儲存狀態(tài)表用于記錄每一個格子中是否存有刀具。

S3對需要借用刀具的用戶輸入的身份信息進行認證，認證通過，允許其進行下一步操作；認證失敗，阻止其進行下一步操作。

用戶識別裝置與服務器相連，相關人員的身份信息通過預先采集存入服務器中，用戶每次操作前都必須通過用戶識別裝置輸入身份信息，若用戶輸入的身份信息與服務器中存儲的某一個身份信息相匹配，則表示認證通過，若在服務器中無匹配的身份信息，則表示認證失敗。通過此步驟可有效阻止無關人員使用本產(chǎn)品，保證了產(chǎn)品的安全性和有序性。

S4根據(jù)用戶輸入的刀具編號與數(shù)據(jù)庫中的刀具儲存狀態(tài)表對比檢驗相應的格子中是否存有刀具，檢驗結果為空，對用戶進行提示；檢驗結果不為空，將本次借用刀具的刀具編號、用戶信息、借刀時間上傳至服務器，同時，控制刀具移動裝置移動到相應的格子處并將刀具從格子中取出；

通過傳感器模塊對用戶所放刀具的格子進行檢測，檢測為空，通過語音模塊報出這一格中應該放還的刀具的相關信息和用戶信息；檢測不為空，點亮燈光模塊并對用戶進行報錯提醒。

當用戶通過用戶識別裝置的認證后即可進行取刀操作，由于用戶所輸入的刀具編號中的格子中不一定存有刀具，所以需要將用戶輸入的刀具編號預先與服務器中存儲的刀具儲存狀態(tài)表進行數(shù)據(jù)對比，若相關格子中未存有刀具，則在觸摸顯示屏上對用戶進行提示為空，若存有刀具，則將用戶和刀具相關信息存入服務器，并通過控制器讀取刀具編號的位置信息控制移動平臺和推桿6將刀具取出到取刀槽，從而使本產(chǎn)品實現(xiàn)了自動取刀功能；同時，取刀完成后再次通過傳感器模塊對用戶所放刀具的格子進行檢測，使本產(chǎn)品具有故障報錯功能，可避免因為故障致使產(chǎn)品信息記錄錯誤造成賬物不符。

S5根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的刀具儲存狀態(tài)數(shù)據(jù)生成缺失刀具清單，并通過刀具移動裝置帶動傳感器模塊依次檢測每個缺失刀具的格子中是否存有刀具，服務器根據(jù)檢測結果更新刀具儲存狀態(tài)表并結合上傳的刀具編號、用戶信息、借刀時間數(shù)據(jù)生成刀具使用明細表。

通過此步驟可自動生成刀具使用明細表，刀具使用明細表包括刀具庫存、用戶借還明細以及刀具使用次數(shù)統(tǒng)計，通過這些數(shù)據(jù)可使用戶詳細了解刀具的去向和使用情況，對用戶優(yōu)化刀具購買和儲備具有極大的幫助，同時，還能減少了企業(yè)刀具管理的人力成本，提高管理賬目的時效性和準確性。

S6對需要歸還刀具的用戶輸入的身份信息進行認證，認證通過，允許其進行下一步操作；認證失敗，阻止其進行下一步操作。

還刀操作前，需對用戶的身份信息進行驗證，以避免出現(xiàn)賬物混亂的情況。

S7通過掃描用戶放置在取刀槽內(nèi)的刀具包裝管上的識別碼獲得刀具編碼或根據(jù)用戶手動輸入的刀具編碼控制刀具移動裝置移動到相應位置的格子處，并通過傳感器模塊對此格子是否為空進行檢測，若檢測為空，點亮燈光模塊并通過語音模塊報出這一格中應該放還的刀具的相關信息和用戶信息。

由于格子數(shù)目眾多，通過此步驟可方便用戶人工還刀時尋找刀具所在格子位置，并了解所還刀具是否正確。本實施例提供兩種獲得歸還刀具刀具編碼的方法：一、人工輸入，在觸摸顯示屏上人工輸入刀具編碼，踩下踏板開關即可控制刀具移動裝置移動到相應位置的格子處；二、自動掃描，用戶將刀具放入取刀槽中，通過取刀槽內(nèi)的掃描裝置掃描和識別刀具包裝管上的識別碼，識別碼中記錄有刀具的刀具編碼，掃描裝置識別到刀具編號后上傳給控制器，控制器控制移動平臺移動到刀具編號所對應的格子位置處。

S8用戶確認刀具歸還后，再次通過傳感器模塊對用戶所放刀具的格子進行檢測，檢測為空，控制燈光模塊啟動并控制語音模塊報出這一格中應該放還刀具的用戶信息和刀具的相關信息；檢測不為空，上傳刀具編號、用戶信息、還刀時間至服務器，服務器根據(jù)上傳的信息更新刀具使用明細表，并更新刀具儲存狀態(tài)表。

若用戶將刀具放錯，此步驟可對用戶進行提醒，從而避免用戶人工放置刀具時將刀具放錯。

實施例二

實施例二與實施例一相比，不同之處在于，刀具移動裝置3上還設有用于放置刀具的刀具放置板7，刀具放置板7設置在推桿6下方，在控制器的控制下，可通過推桿6將放置在板上的刀具推入刀具儲存裝置2的倉格中。通過此設置可使本產(chǎn)品實現(xiàn)自動還刀功能，具體的，用戶還刀時，將應該歸還的刀具的放置在刀具放置板7上，通過掃描刀具包裝管上的識別碼獲得刀具編碼或根據(jù)用戶手動輸入的刀具編碼，控制器自動控制刀具移動裝置移動到相應位置的格子處，此時，刀具放置板7與格子位置下表面平穩(wěn)對接，通過控制器控制推桿6伸出合適長度將刀具推入倉格中，從而完成刀具的自動歸還。在其他優(yōu)選實施例中，還可在刀具移動裝置3設置機械手等刀具抓取工具對刀具進行拿去和放回。

為了避免刀具從格子落入取刀槽的過程中受到損傷，本實施例還設有用于減緩刀具掉落的減速裝置，同時，在取刀槽底面設置有軟墊以減緩刀具掉落的沖擊力。

本發(fā)明通過指紋加密模塊錄入指紋對用戶進行驗證，并通過服務器對用戶的操作進行記錄，通過PLC觸摸屏選擇刀具的類型尺寸，通過XY平臺運動控制系統(tǒng)完成自動取刀和還刀的過程，利用組態(tài)技術在服務器端監(jiān)控庫存數(shù)據(jù)，通過語音模塊輔助用戶借還刀，通過條形碼識別模塊自動識別刀具的類型尺寸，通過WiFi模塊實現(xiàn)與服務器的數(shù)據(jù)交換，采用整體優(yōu)化設計，使本實施例可做到微型化和數(shù)字化，使企業(yè)在極少人員參與的情況下即可安全高效地實現(xiàn)刀具自動發(fā)放，記錄，歸還，數(shù)據(jù)匯總，減少了企業(yè)人力資源的投入，避免了刀具管理出現(xiàn)賬物不符、庫存丟失的情況，從而減少了在這些耗材上的花費。

以上結合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。