CN108655796A - 刀具防误装管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种刀具防误装管理系统，其包括：中央刀库子系统、多台数控加工中心、选刀客户端以及刀具管理数据库。多台数控加工中心中需要选择待用刀具的数控加工中心定义为目标数控加工中心，选刀客户端为目标数控加工中心的子刀具库选择待用刀具，刀具管理数据库为选择的各待用刀具自动安排刀座位置并为目标数控加工中心提供刀具的参数信息的查询，目标数控加工中心依据待用刀具的刀座位安排结果控制子刀具库运动并引导操作员正确安装刀具，且目标数控加工中心将从刀具管理数据库查询到的待用刀具的参数信息自动写入目标数控加工中心中，从而在刀具管理过程中减少了刀具拆装的随意性，避免了参数手工录入中的错误，提高了安装效率及准确性。

Description

刀具防误装管理系统

技术领域

本发明涉及工业自动化技术领域，尤其涉及一种刀具防误装管理系统。

背景技术

数控加工中心是柔性制造系统或计算机集成制造系统中的核心装备之一，其能够在一次装夹操作下完成一系列复杂加工工序，因而显著提升了制造质量和效率。数控加工中心能够实现这一目的，主要是由于配备了自动刀具库，从而按照需要自动将工序所需的刀具更换到机床主轴上。一般数控加工中心的刀具库内通常存储有数十把不同类型的刀具，在编制数控加工程序时，需保证选用正确的刀具。同时每一把刀具几何参数均存在微小差异，高精度数控加工过程中，需要对这些几何参数差异进行补偿，因而需要保证加工中心的数控系统中存有正确的刀具类型参数及精确的几何参数。

当柔性制造系统的加工中心或机床数量较多时，将涉及刀具的正确管理问题。首先要保证自动刀具库上的刀具安装正确，避免采用错误的刀具实施加工，造成工件报废或机床受损；其次是要保证刀具参数正确载入加工中心，这些参数包括刀具类型及精确的几何参数等，从而确保加工质量。自动刀具库的使用过程中，需要对每一把刀具进行装拆工作以及细致的刀具参数录入工作，因而刀具维护的工作量较大。同时该过程不可避免的涉及到人工操作，如果缺乏一套系统化的避错管理逻辑，则由于人为疏忽大意容易造成不必要的经济损失。

现有的大量有关柔性制造系统、数控机床的刀具管理方法的学术论文已经实现了类似的采购、标识、入库、借出、装配、使用、归还、报废等刀具全生命周期的管理和跟踪，但其着力重点大多在借助数字化技术管理刀具的命名及流通过程等问题，而没有涉及刀具在人工安装和参数输入过程中所产生的人为错误的问题，若该问题不能得到有效解决，将大幅降低刀具管理系统的实用性。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种刀具防误装管理系统，其在刀具管理过程中减少了刀具拆装的随意性，避免了参数手工录入中的错误，提高了安装效率以及安装的准确性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种刀具防误装管理系统，其包括：中央刀库子系统、多台数控加工中心、选刀客户端以及刀具管理数据库。

中央刀库子系统具有：中央刀具库，存储刀具；以及中央刀库客户端，管理中央刀具库中的刀具；以及刀具ID识别读写装置，为存入中央刀库子系统中的刀具创建唯一识别编码。多台数控加工中心设置有：子刀具库，存储对应的数控加工中心中的刀具并具有用于安装实体刀具的多个已编号的刀座位置；以及刀具ID识别读取装置，用于读取刀具的唯一识别编号。选刀客户端用于从中央刀具库和各子刀具库中选取刀具。刀具管理数据库用于存储和记录中央刀具库和各子刀具库中的全部刀具的参数信息和安装位置信息。

其中，将多台数控加工中心中需要选择待用刀具的数控加工中心定义为目标数控加工中心，选刀客户端为目标数控加工中心的子刀具库选择待用刀具，刀具管理数据库为选择的各待用刀具自动安排刀座位置并为目标数控加工中心提供刀具的参数信息和安装位置信息的查询，目标数控加工中心依据待用刀具的刀座位安排结果以及刀具ID识别读取装置所读取的结果控制子刀具库运动并引导操作员正确安装刀具，且目标数控加工中心还能够将从刀具管理数据库查询到的各待用刀具的参数信息自动写入目标数控加工中心中，进而使刀具防误装管理系统基于中央刀库子系统、各台数控加工中心、选刀客户端以及刀具管理数据库之间的信息共享实现对目标数控加工中心的选刀、装刀和拆刀循环操作。

本发明的有益效果如下：

在根据本发明的刀具防误装管理系统中，选刀客户端完成选刀后且人工在执行装刀操作前，刀具管理数据库就预先为选刀客户端所选择的各待用刀具安排好对应的刀座位置，避免了刀具安装到子刀具库时的随意性；然后数控加工中心根据刀具管理数据库给出的各待用刀具与刀座位置之间的对应关系，控制子刀具库将装刀位置自动移动到指定安装位置，避免了人工搜索刀具与刀座安装位置对应关系中出错的可能性。此外，目标数控加工中心将从刀具管理数据库查询到的各待用刀具的参数信息自动写入目标数控加工中心中，从而避免了工作人员在手工将各待用刀具的参数信息录入目标数控加工中时可能发生的错误。

附图说明

图1是根据本发明的刀具防误装管理系统的简化示意图。

图2是根据本发明的刀具防误装管理系统的刀具管理数据库确定待用刀具与刀座位置对应关系的过程示意图，其中目标数控加工中心中需要添加占位刀具。

图3是根据本发明的刀具防误装管理系统的刀具管理数据库确定待用刀具与刀座位置对应关系的过程示意图，其中目标数控加工中心中具有空刀座位置供安装新刀具。

其中，附图标记说明如下：

1 中央刀库子系统 3 选刀客户端

11 中央刀具库 4 刀具管理数据库

12 中央刀库客户端 5 以太网

13 刀具ID识别读写装置 A 新选子刀库配置表

2 数控加工中心 B 已安装子刀库配置表

21 子刀具库 C 具有刀座位置安排结果的子刀库配置表

22 刀具ID识别读取装置

具体实施方式

下面参照附图来详细说明根据本发明的刀具防误装管理系统。

参照图1至图3，根据本发明的刀具防误装管理系统包括：中央刀库子系统1、多台数控加工中心2、选刀客户端3以及刀具管理数据库4。

中央刀库子系统1具有：中央刀具库11，存储刀具；以及中央刀库客户端12，管理中央刀具库11中的刀具(控制刀具进行出库、入库以及刀具报废)；以及刀具ID识别读写装置13，为新刀具创建唯一识别编码。

多台数控加工中心2设置有：子刀具库21，存储对应的数控加工中心2中的刀具并具有用于安装实体刀具的多个已编号的刀座位置(未示出)；以及刀具ID识别读取装置22，用于读取刀具的唯一识别编号。

选刀客户端3用于从中央刀具库11和各子刀具库21中选取刀具。

刀具管理数据库4用于存储和记录中央刀具库11和各子刀具库21中的全部刀具的参数信息和安装位置信息，且刀具管理数据库4通过以太网5与中央刀库子系统1、各台数控加工中心2以及选刀客户端3连接。

其中，将多台数控加工中心2中需要选择待用刀具的数控加工中心2定义为目标数控加工中心，选刀客户端3为目标数控加工中心的子刀具库21选择待用刀具，刀具管理数据库4为选择的各待用刀具自动安排刀座位置并为目标数控加工中心提供刀具的参数信息和安装位置信息的查询，目标数控加工中心依据待用刀具的刀座位安排结果以及刀具ID识别读取装置22所读取的结果控制子刀具库21运动并引导操作员正确安装刀具，且目标数控加工中心还能够将从刀具管理数据库4查询到的各待用刀具的参数信息自动写入目标数控加工中心中，进而使刀具防误装管理系统基于中央刀库子系统1、各台数控加工中心2、选刀客户端3以及刀具管理数据库4之间的信息共享实现对目标数控加工中心的选刀、装刀和拆刀循环操作。

在根据本发明的刀具防误装管理系统中，选刀客户端3完成选刀后且人工在执行装刀操作前，刀具管理数据库4就预先为选刀客户端3所选择的各待用刀具安排好对应的刀座位置，避免了刀具安装到子刀具库21时的随意性；然后数控加工中心2根据刀具管理数据库4给出的各待用刀具与刀座位置之间的对应关系，控制子刀具库21将装刀位置自动移动到指定安装位置，避免了人工搜索刀具与刀座安装位置对应关系中出错的可能性。此外，目标数控加工中心将从刀具管理数据库4查询到的各待用刀具的参数信息自动写入目标数控加工中心中，从而避免了工作人员在手工将各待用刀具的参数信息录入目标数控加工中时可能发生的错误。

在根据本发明的刀具防误装管理系统中，刀具ID识别读写装置13通过在刀具上写入RFID芯片、条形码或二维码等方式来创建刀具的唯一识别编码，以使各刀具区别于其它刀具，且中央刀库子系统1依据各刀具的唯一识别编号来存储并管理各刀具。相应的，刀具ID识别读取装置22读取各刀具的唯一识别编号，从而获得各刀具在子刀具库21中的待安装位置以及参数信息。

刀具管理数据库4通过为各台数控加工中心2建立子刀库配置表来记录各子刀具库21中的全部刀具的参数信息及安装位置信息。这里，刀具管理数据库4中的每一张子刀库配置表对应一台数控加工中心2的子刀具库21，每一张子刀库配置表具有创建、提交、安装、清空、成功、失败、完成、删除等8种状态。各子刀库配置表内记录有各子刀具库21中的刀座位置的编号、刀具ID唯一识别编号、寿命损耗以及几何信息。

在根据本发明的刀具防误装管理系统中，刀具防误装管理系统的选刀操作过程可包括步骤：S1，选刀客户端3从中央刀库子系统1的中央刀具库11的库存刀具和目标数控加工中心的已安装的刀具中为该目标数控加工中心选择待用刀具，并生成一张新选子刀库配置表A；S2，待用刀具选择完成后，将新选子刀库配置表A提交到刀具管理数据库4中，刀具管理数据库4依据已安装子刀库配置表B为各待用刀具安排刀座位置，并给出具有刀座位置安排结果的刀库配置表C(此时各待用刀具与刀座位置之间的对应关系已确定)。

这里补充说明的是，刀具防误装管理系统的选刀操作针对的是目标数控加工中心(即特定的数控加工中心)，其能够根据目标数控加工中心的子刀具库的容量来限制所选择的待用刀具的数量，从而解决了由于刀具的过量选择所导致的刀具遗失或无法充分利用的问题。

在选刀操作过程的步骤S2中，刀具管理数据库4为选择的各待用刀具安排刀座位置的方法为：在该目标数控加工中心中，保留已安装子刀库配置表B与新选子刀库配置表A中完全相同的刀具的刀座位置，以保证目标数控加工中心的已安装的所需刀具不会被替换或拆除，并根据已安装子刀库配置表B与新选子刀库配置表A中不同的刀具的数量的差异，进行添加占位刀具或安排刀座位置：当新选择的待用刀具的数量少于当前已安装刀具的数量时，修改所选择的待用刀具的数量以增加占位刀具，同时保持占位刀具的刀座位置不变，进而实现新选择的待用刀具的数量与当前已安装刀具的数量相等。这一方法最终保证了人工在实际安装时，仅具有新刀具替换已安装刀具或向空刀座位置上安装刀具的操作，而不存在孤立的刀具摘除操作。

在一实施例中，已安装子刀库配置表B中的刀具数量多于新选子刀库配置表A中的刀具数量，将出现占位刀具的状况。参照图2，已安装子刀库配置表B中有6把刀具a、b、c、d、f以及刀具g，分别占据1～6号刀座位置，而新选子刀库配置表A中仅包括5把刀具x、a、y、c和刀具g，其尚未安排刀座位置。刀具管理数据库4要为新选子刀库配置表A安排刀座位置并生成具有刀座位置安排结果的刀库配置表C时，首先对比已安装子刀库配置表B与新选子刀库配置表A，可以发现两者中有相同的刀具a、刀具c以及刀具g，因此保持已安装子刀库配置表B中刀具a、刀具c、刀具g的刀座位置不变；其次，已安装子刀库配置表B中的刀具b和d未出现在新选子刀库配置表A中，因此可被新选子刀库配置表A中的刀具x和y所替代；已安装子刀库配置表B中的刀具f也未出现在新选子刀库配置表A中，但新选子刀库配置表A已没有可供替代刀具f的新刀具，因此刀具f成为占位刀具，保持刀具f的5号刀座位置不变，从而形成具有刀座位置安排结果(即刀具a、x、c、y、f、g分别对应占用1～6号刀座位置)的刀库配置表C。这里，在实际安装刀具期间，仅需用刀具x和刀具y分别替换下2号刀座位置上的刀具b和4号刀座位置上的刀具d，即可完成子刀具库21的安装，避免了孤立的刀具摘除操作。

在另一实施例中，已安装子刀库配置表B中的刀具数量少于新选子刀库配置表A中的刀具数量，说明目标数控加工中心中有空刀座位置需要安装刀具。参照图3，新选子刀库配置表A中包含刀具x、a、y、c以及刀具z，其尚未安排刀座位置。已安装子刀库配置表B中有4把刀具，分别为刀具a、b、c以及刀具d，分别占据1～4号刀座位置，而5号刀座位置为空(即空刀座位置)。刀具管理数据库4要为新选子刀库配置表A安排刀座位置并生成具有刀座位置安排结果的刀库配置表C时，首先对比已安装子刀库配置表B与新选子刀库配置表A，可以发现两者中有相同的刀具a和刀具c，因此保持已安装子刀库配置表B中刀具a、刀具c的刀座位置不变；其次，已安装子刀库配置表B中的刀具b和d未出现在新选子刀库配置表A中，因此可被新选子刀库配置表A中的刀具x和y所替代。此时，新选子刀库配置表A还剩余有一把刀具z未安排刀座位，可直接安排至5号空刀座位置，从而形成具有刀座位置安排结果的刀库配置表C(即刀具a、x、c、y、z分别占用1～5号刀座位置)。这里，在实际安装刀具期间，仅需用刀具x和刀具y分别替换下2号刀座位置上的刀具b和4号刀座位置上的刀具d，并将刀具z安装至5号空刀座位置，即可完成子刀具库21的安装。

在根据本发明的刀具防误装管理系统中，刀具防误装管理系统的装刀操作过程可包括步骤：S1，中央刀库客户端12根据已安装子刀库配置表B与新选子刀库配置表A之间的差异将位于中央刀具库11中的所需安装的待用刀具提取出来；S2，目标数控加工中心对所有待用刀具逐把进行识别，并依据刀具管理数据库4中的具有刀座位置安排结果的子刀库配置表C将刀座位置移动到装刀位置(只能在该位置进行安装刀具或拆除刀具)；S3，目标数控加工中心读取刀具管理数据库4所提供的待用刀具的参数信息，并写入目标数控加工中心中；以及S4，人工在装刀位置处将所选择的待用刀具安装到对应的刀座位置。这里，根据上述刀座位置的安排方法，人工手动安装所选择的待用刀具时只有两种操作方式：即用所选择的待用刀具替换刀座位置上的原有刀具，或向空刀座位置安装所选择的待用刀具。

此外，由于目标数控加工中心仅将需要安装刀具的刀座位置(这里指需要替换刀具的刀座位置或是空刀座位置)移动到装刀位置，由此工作人员只在装刀位置装入待用刀具。同时，人工手动安装待用刀具的操作不包含孤立的从子刀具库21中摘除刀具的操作，从而这两个特点避免了刀座位置因错误插入或者错误拔出而引起的错装问题。

在根据本发明的刀具防误装管理系统中，刀具防误装管理系统的拆刀过程可包括步骤：S1，刀具管理数据库4一次性清空目标数控加工中心的子刀具库21中的所有刀具；S2，人工手动摘除目标数控加工中心的子刀具库中的所有刀具。这里，由于人工手动一次性摘除目标数控加工中心的子刀具库21中的所有刀具，避免了在选刀、装刀和拆刀循环操作过程中遗忘摘除旧刀，或摘除旧刀后遗忘更新刀具防误装管理系统的问题，从而保证了刀具管理数据库4中的信息与实际刀具安装状态的一致性同时加快了选刀、装刀和拆刀的整个循环操作过程。

Claims (10)

1.一种刀具防误装管理系统，其特征在于，刀具防误装管理系统包括：

中央刀库子系统(1)，具有：

中央刀具库(11)，存储中央刀库子系统(1)中的刀具；

中央刀库客户端(12)，管理中央刀具库(11)中的刀具；以及

刀具ID识别读写装置(13)，为存入中央刀库子系统(1)中的刀具创建唯一识别编码；

多台数控加工中心(2)，设置有：

子刀具库(21)，存储对应的数控加工中心(2)中的刀具并具有用于安装实体刀具的多个刀座位置；以及

刀具ID识别读取装置(22)，用于读取刀具的唯一识别编号；

选刀客户端(3)，用于从中央刀具库(11)和各子刀具库(21)中选取刀具；以及

刀具管理数据库(4)，用于存储和记录中央刀具库(11)和各子刀具库(21)中的全部刀具的参数信息和安装位置信息；

其中，将多台数控加工中心(2)中需要选择待用刀具的数控加工中心(2)定义为目标数控加工中心，选刀客户端(3)为目标数控加工中心选择待用刀具，刀具管理数据库(4)为选择的各待用刀具自动安排刀座位置并为目标数控加工中心提供刀具的参数信息和安装位置信息的查询，目标数控加工中心依据待用刀具的刀座位置安排结果以及刀具ID识别读取装置(22)所读取的结果控制子刀具库(21)运动并引导操作员正确安装刀具，且目标数控加工中心能够将从刀具管理数据库(4)查询到的各待用刀具的参数信息自动写入目标数控加工中心中，进而使刀具防误装管理系统基于中央刀库子系统(1)、各台数控加工中心(2)、选刀客户端(3)以及刀具管理数据库(4)之间的信息共享实现对目标数控加工中心的选刀、装刀和拆刀循环操作。

2.根据权利要求1所述的刀具防误装管理系统，其特征在于，中央刀库子系统(1)、选刀客户端(3)以及各台数控加工中心(2)采用以太网(5)连接并通过以太网(5)访问刀具管理数据库(4)。

3.根据权利要求1所述的刀具防误装管理系统，其特征在于，刀具管理数据库(4)通过为各台数控加工中心(2)建立子刀库配置表来记录各子刀具库(21)中的全部刀具的参数信息和安装位置信息。

4.根据权利要求1所述的刀具防误装管理系统，其特征在于，中央刀具库(11)和各子刀具库(21)中的每一把刀具上均设置有RFID芯片、条形码或二维码以作为刀具的唯一识别编码。

5.根据权利要求1所述的刀具防误装管理系统，其特征在于，目标数控加工中心依据刀具ID识别读取装置(22)所读取的结果控制子刀具库(21)自动旋转到应安装的刀座位置。

6.根据权利要求3所述的刀具防误装管理系统，其特征在于，刀具防误装管理系统的选刀操作过程包括步骤：

S1，选刀客户端(3)从中央刀库子系统(1)的中央刀具库(11)和目标数控加工中心的已安装的刀具中为该目标数控加工中心选择待用刀具，并生成一张新选子刀库配置表(A)；

S2，待用刀具选择完成后，将新选子刀库配置表(A)提交到刀具管理数据库(4)，刀具管理数据库(4)依据已安装子刀库配置表(B)为各待用刀具安排刀座位置，并给出具有刀座位置安排结果的子刀库配置表(C)。

7.根据权利要求6所述的刀具防误装管理系统，其特征在于，刀具管理数据库(4)为选择的各待用刀具安排刀座位置的方法为：

在该目标数控加工中心中，保留已安装子刀库配置表(B)与新选子刀库配置表(A)中完全相同的刀具的刀座位置，并根据已安装子刀库配置表(B)与新选子刀库配置表(A)中不同的刀具的数量的差异，进行添加占位刀具或安排刀座位置。

8.根据权利要求7所述的刀具防误装管理系统，其特征在于，刀具防误装管理系统的装刀操作过程包括步骤：

S1，中央刀库客户端(12)根据已安装子刀库配置表(B)与新选子刀库配置表(A)之间的差异将位于中央刀具库11中的所需安装的待用刀具提取出来；

S2，目标数控加工中心对所有待用刀具进行识别，并依据刀具管理数据库(4)中的具有刀座位置安排结果的子刀库配置表(C)将刀座位置移动到装刀位置；

S3，目标数控加工中心读取刀具管理数据库4所提供的待用刀具的参数信息，并写入目标数控加工中心中；以及

S4，人工在装刀位置处将所选择的待用刀具安装到对应的刀座位置。

9.根据权利要求8所述的刀具防误装管理系统，其特征在于，

人工在装刀位置处安装所选择的待用刀具的操作方式有：用所选择的待用刀具替换刀座位置上的原有刀具或向空刀座位置安装所选择的待用刀具。

10.根据权利要求1所述的刀具防误装管理系统，其特征在于，刀具防误装管理系统的拆刀过程包括步骤：

S1，刀具管理数据库(4)一次性清空目标数控加工中心的子刀具库中的所有刀具；以及

S2，人工手动摘除目标数控加工中心的子刀具库中的所有刀具。