CN202540003U - 用于自动化生产线的刀库集中管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于自动化生产线的刀库集中管理系统，所述系统包括：刀库，内设有多种刀具；若干机床，分别用于进行特定工序的加工；刀具输送装置，连接所述刀库与所述若干机床；控制器，从所述机床获得请求信息，并控制刀库中刀具通过所述刀具输送装置输送到机床；若干交换工作台，用于在不同机床之间移动。本实用新型的管理系统将生产线上所有机床所用刀具集中到一个刀库中，便于管理；通过流水线型交换工作台可以提高工件装夹效率；采用矩阵编码管理的方式对机床、刀库、交换工作台进行集中管理，提高了系统管理的效率及各环节的可靠性。

Description

用于自动化生产线的刀库集中管理系统

技术领域

本实用新型涉及刀库管理系统，具体地，涉及用于自动化生产线的刀库集中管理系统。 

背景技术

在现代化生产中，生产效率直接决定着一个企业的生存与发展，为了提高工厂的生产效率，都采用了功能强大的复合型机床，单机可以完成车、铣、钻、镗、铰等多套工序。 

为了完成上述多套工序，每台机床必须单独配备一套刀库系统用于换刀，便于进行不同的加工工序，但在一般情况下，单台机床在同一时间内只能进行某一特定工序，例如，只能单独进行车或铣，而不能在同一时间内同时进行车铣加工。并且，对于某些复杂零件，同样的加工工序，可能也需要更换不同的刀具，这样如果采用一台机床完成所有的加工工序，其加工方式为串行加工方式，即机床在完成某个零件所有加工工序后，才能进行下一个零件的加工，此种加工方法，对于加工过程中，不参与加工的刀具而言，其使用效率很低，即刀具的等待时间很长，不符合现代加工的要求，大大降低了生产效率。 

针对这个问题，很多厂家采用并行加工方式，即某台机床只处理一个或几个特定的工序，而将剩余工序用其他机床加工的方式，以实现工件加工的并行处理。在同一时间内，不同的机床处理不同的工序，可以大大提高工件的生产效率，并且各台机床所采用的刀具数量会大大减少，整套生产工序所使用的刀具数量只相当于之前一台机床的刀具使用量。这样，便可以采用刀具集中管理的方式，在减少刀具数量的同时，可以提高各刀具的使用效率和工件的加工效率。 

在现代化工厂中的生产线上，工件的更换基本上实现了自动上下料，功能强大的复合机床，也都能完成切削刀具的自动更换，但对于复杂零件的加工，如利用单台机床完成所有的加工工序，就需要配备十分完备的刀库系统，这样刀具的相对使用效率比较低，并且工件的加工效率也比较低，不符合现代化加工的需求，目前还存在以下技术问题： 

1.需要多个刀库，单台机床刀具使用率低； 

2.工件的重复安装会导致工件定位精度的下降；以及 

3.生产流程较复杂。 

因此，提供一种对自动化生产线的上刀具实行集中管理、简化流程的同时保 证加工精度的系统就显得尤为重要了。 

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有技术中自动化生产线效率低下，同时存在定位精度低的缺点。 

本实用新型公开一种用于自动化生产线的刀库集中管理系统，其中，包括： 

刀库，内设有多种刀具； 

若干机床，分别用于进行特定工序的加工； 

刀具输送装置，连接所述刀库与所述若干机床； 

控制器，连接所述若干机床、刀库和刀具输送装置，控制刀库中刀具通过所述刀具输送装置输送到机床； 

若干交换工作台，用于在不同机床之间移动。 

上述的自动化生产线的刀库集中管理系统，其中，所述刀具输送装置包括刀具输送线，所述刀具输送线上设置有可沿所述刀具输送线方向移动的取刀机械手。 

上述的自动化生产线的刀库集中管理系统，其中，所述刀库中的刀具呈矩阵式排列。 

上述的自动化生产线的刀库集中管理系统，其中，所述若干机床之间设置有传送带，所述若干交换工作台固定在所述传送带上。 

上述的自动化生产线的刀库集中管理系统，其中，所述交换工作台的数量比所述机床的数量多。 

上述的自动化生产线的刀库集中管理系统，其中，包括5个交换工作台和4个机床。 

本实用新型将生产线上所有机床所用刀具集中到一个刀库中，便于管理；通过流水线型交换工作台可以提高工件装夹效率；采用矩阵编码管理的方式对机床、刀库、交换工作台进行集中管理，提高了系统管理的效率及各环节的可靠性。 

本实用新型的有益之处是： 

1.采用刀具集中管理系统，减少了刀具的使用数量及刀库数量，大大提高了刀具的使用效率。 

2.交换工作台在机床间的相互转换，提高了工件的装夹效率，同时也提高了工件的加工效率，并保证工件装配精度，从而提高工件的加工精度。 

3.采用刀具输送线进行刀具的更换，大大提高了刀具的更换效率。 

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。在附图中，为清楚明了，放大了部分部件，对于相同部件，仅标示其中部分，本领域技术人员可以结合具体实施方式部分理解。 

图1示出了根据本实用新型一个具体实施例的，自动化生产线的刀库集中管理系统的结构示意图；以及 

图2示出了根据本实用新型的刀库中刀具排列的示意图。 

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本实用新型进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。 

本实用新型公开一种用于自动化生产线的刀库集中管理系统，其中，包括： 

刀库101，内设有多种刀具（图1中未示出）； 

若干机床B1、B2、B3和B4，分别用于进行特定工序的加工； 

刀具输送装置102，连接所述刀库101与所述若干机床，在图1所示的实施例中，所述若干机床设置在所述刀具输送装置102的一侧； 

控制器（图1中未示出），连接所述若干机床、刀库101和刀具输送装置102，所述控制器从所述机床获得请求信息，并控制刀库101中刀具通过所述刀具输送装置102输送到机床，在一个具体实施例中，所述控制器安装在所述刀库101中，本领域技术人员理解，每一个机床可以预设加工过程中每个时间段需要使用的刀具，从而实现刀具的自动更换，每个机床包括由数控中心用于向所述控制器发送刀具的请求信息，这是现有技术，在此不予赘述； 

若干交换工作台，D1、D2、D3、D4和D5，所述若干交换工作台用于在不同机床之间移动。 

本领域技术人员理解，本实用新型将一个工件的加工过程拆分，通过多个机床实现多道工序的加工，流水化作业以提高加工效率 

在一个优选例中，所述刀具输送装置102包括刀具输送线201，所述刀具输送线201上设置有可沿所述刀具输送线201方向移动的取刀机械手202。 

参考图2，为了更便于刀具的管理，所述刀库101中的刀具呈矩阵式排列。图2中，用矩阵 $A=\left[\begin{array}{cccc}{A}_{11}& A_{12}& A_{13}& A_{14}\\ A_{21}& A_{22}& A_{23}& A_{24}\\ A_{31}& A_{32}& A_{33}& A_{34}\\ A_{41}& A_{42}& A_{43}& A_{44}\end{array}\right]$ 表示刀库矩阵，具体地，矩阵中， A_1n（n=1，2，3，4）表示车刀，A₁₁，A₁₂，A₁₃，A₁₄分别表示不同型号的车刀；A_2n（n=1，2，3，4）表示铣刀，A₂₁，A₂₂，A₂₃，A₂₄分别表示不同型号的铣刀；A_3n（n=1，2，3，4）表示镗刀，A₃₁，A₃₂，A₃₃，A₃₄分别表示不同型号的镗刀；A_4n（n=1，2，3，4）表示钻头，A₄₁，A₄₂，A₄₃，A₄₄分别表示不同型号的钻头。本领域技术人员理解，还可以根据刀库中刀具的种类和数量，增加矩阵的维数。 

更为具体地，所述若干机床之间设置有传送带103，所述若干交换工作台固定在所述传送带103上。 

为了使得在批量加工工件的同时，能够将待加工的工件安装至交换工作台或将加工完的工件从所述交换工作台上卸下，所述交换工作台的数量比所述机床的数量多，方便操作人员在未处于机床位置的工作台上进行工件的安装或拆卸。 

如图1所示，本实用新型包括5个交换工作台和4个机床。 

本实用新型的控制器在给机床分配刀具时，还需要记录刀库101中的刀具的位置，用C=[C₁ C₂ C₃ C₄ C₅ C₆ C₇ C₈ C₉ C₁₀ C₁₁ C₁₂ C₁₃ C₁₄ C₁₅ C₁₆]，分别记录刀具矩阵中各刀具的位置，当刀库101中的刀具处于使用状态时，可将刀库101中存放该刀具的位置记为0，当刀具不被使用，处于空闲状态时，则将刀库101中存放该刀具的位置记为1。例如，当刀具A₁₁处于使用状态时，则记C₁=0；当刀具A₁₁处于空闲状态时，则记C₁=1。 

用矩阵B=[B₁ B₂ B₃ B₄]表示机床矩阵，表示有4台机床，其中B_i（i=1，2，3，4）表示各台机床的编号。 

由于每台机床在同一时间只能采用一把刀具进行加工，并且工件上相同工序可以在一台机床上完成，因此，同一把刀具不会在同时一时间被不同的机床同时使用，即使存在相同刀具在同一时间被两台机床时间，则可以采取增加备用刀具的方式实现，备用刀具的设置可以采用在刀库101中放置两把以上同种刀具。 

例如，机床B₁在某一时间使用刀具A₁₃实现工序加工，则控制器将机床B₁和其刀具A₁₃使用情况记录下来，并记为B₁=A₁₃，同时，记C₃=0。这就意味着刀具A₁₃处于使用状态，其他机床不能在使用该刀具。 

同样地，对于交换工作台的记录也采用矩阵的形式记录，用矩阵D表示，D=[D₁ D₂ D₃ D₄ D₅],D_k（k=1，2，3，4，5）表示5个不同的工作台，它们可以实现在4台机床工作台以及预留工作台之间的任意互换。当交换工作台D₁在机床B₁上完成加工工序1后，便转换进入机床B₂的加工区域开始新的加工工序2；同时在待加工区等待的交换工作台D₂进入机床B₁的加工区，开始新的加工工序1；当机床B₂完成加工工序2后，交换工作台D₁便转换进入机床B₃的加工区域，开始新的加工工序3；当机床B₁完成加工工序1后，交换工作台D₂便转换进入机床B₂的加工区域，开始新的加工工序2；以此类推。待交换工作台D₅ 进入机床B₁的加工区域后，完成全部加工工序的交换工作台D₁便进入待加工区域。此时，便可以将完成加工的工件卸下，并安装上新工件，等待进入下一个加工循环过程。 

在使用本实用新型的自动化生产线的刀库集中管理系统时，先由控制器根据机床的请求信息为每一个机床分配一个刀具，并通过所述刀具输送装置102移动所述刀具至机床；再在一个交换工作台上安装未加工工件；然后移动所述每个交换工作台至第一个机床上进行工件的加工；接着待加工完成后，移动所述交换工作台下一个机床；最后在所述交换工作台上的工件经过多个机床加工后，卸下已加工工件，在所述交换工作台上安装新的未加工工件。 

进一步地，每个机床的刀具不同于其他机床的刀具。 

更为具体地，所述自动化生产线的刀库101集中管理系统还包括一个待加工区，所述工件的安装和拆卸均在所述待加工区中执行。 

本领域技术人员理解，每个机床在不同的时间需要不同的刀具时，本实用新型的管理系统可以先当该机床当前的刀具收回至刀库101，并重新分配其他的刀具。 

在一个具体实施例中，机床B₁主要用于车削加工，机床B₂主要用于铣削加工，机床B₃主要用于镗孔加工，机床B₄主要用于钻孔加工。当整个系统开始运行时，交换工作台D₁首先带着被加工零件进入机床B₁的加工区域，机床B₁的数控中心向本实用新型管理系统的控制器发出使用刀具信息，控制器根据接收到的信息，向刀库101发出控制信号，例如，机床B₁需要使用刀具A₁₄，控制器便发出控制信号，控制刀具A₁₄运转到刀具输送装置102的取刀机械手202，刀具A₁₄通过刀具输送装置102输送到机床B₁，开始工序1的加工，并将刀具A₁₄的地址C₄的值记为0，B₁=A₁₄。当刀具A₁₄完成加工后，便通过刀具输送装置102送回至刀具A₁₄的位置上（C₄=0），然后根据控制器的指令将新的车刀输送至机床B₁，用于新的加工。当机床B₁完成所有的车削加工后，交换工作台D₁便转换至机床B₂的加工区域，同样，机床B₂的数控中心向控制器发出使用刀具信息，然后控制器向刀库101发出控制信号，例如，机床B₂需要使用刀具A₂₃，控制器便发出控制信号，控制刀具A₂₃运转到刀具输送装置102的取刀机械手202，刀具A₂₃通过刀具输送装置102输送到机床B₂，开始工序2的加工，并将刀具A₂₃的地址C₇的值记为0，B₂=A₂₃。当刀具A₂₃完成加工后，便通过刀具输送装置102送回至刀具A₂₃的位置上（C₇=0），然后在根据控制器发出的信号，将新的铣刀输送至机床B₂，用于新的加工。在交换工作台D₁便转换至机床B₂的加工区域的同时，交换工作台D₂便进入机床B₁的加工区域，开始之前所述的相同操作。 

当机床B₂完成所有的铣削加工后，交换工作台D₁便转换至机床B₃的加工区域，同样，机床B₃的数控中心向控制器发出使用刀具信息，然后控制器向刀库101发出控制信号，例如，机床B₃需要使用刀具A₃₁，控制器便发出控制信号，控制刀具A₃₁运转到刀具输送线的取刀口，刀具A₃₁通过刀具输送线输送到机床B₃，开始工序3的加工，并将刀具A₃₁的地址C₉的值记为0，B₃=A₃₁。当刀具A₃₁完成加工后，便通过刀具输送线送回至刀具A₃₁的位置上（C₉=0），然后在根据控制器发出的信号，将新的镗刀输送至机床B₃，用于新的加工。在交换工作台D₁便转换至机床B₃的加工区域的同时，交换工作台D₂便进入机床B₂的加工区域，交换工作台D₃便进入机床B₁的加工区域，开始之前所述的相同操作。 

当机床B₃完成所有的镗孔加工后，交换工作台D₁便转换至机床B₄的加工区域，同样，机床B₄的数控中心向控制器发出使用刀具信息，然后控制器向刀库101发出控制信号，例如，机床B₄需要使用刀具A₄₂，控制器便发出控制信号，控制刀具A₄₂运转到刀具输送线的取刀口，刀具A₄₂通过刀具输送线输送到机床B₄，开始工序4的加工，并将刀具A₄₂的地址C₁₄的值记为0，B₄=A₄₂。当刀具A₁₂完成加工后，便通过刀具输送线送回至刀具A₄₂的位置上（C₁₄=0），然后在根据控制器发出的信号，将新的镗刀输送至机床B₄，用于新的加工。在交换工作台D₁便转换至机床B₄的加工区域的同时，交换工作台D₂便进入机床B₃的加工区域，交换工作台D₃便进入机床B₂的加工区域，交换工作台D₄便进入机床B₁的加工区域开始之前所述的相同操作。 

当机床B₄完成所有的钻孔加工后，便完成了零件的所有加工工序，交换工作台D₁便转换至整个系统的待加工区域，此时，便可将加工完成的工件卸下，并装上一个新零件，用于下一个加工流程。同时，交换工作台D₂便进入机床B₄的加工区域，交换工作台D₃便进入机床B₃的加工区域，交换工作台D₄便进入机床B₂的加工区域，交换工作台D₅便进入机床B₁的加工区域，开始之前所述的相同操作。 

本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，这样的变化例并不影响本实用新型的实质内容，在此不予赘述。 

以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于 本实用新型技术方案保护的范围内。 

Claims (6)

1.一种用于自动化生产线的刀库集中管理系统，其特征在于，包括：

刀库，内设有多种刀具；

若干机床，分别用于进行特定工序的加工；

刀具输送装置，连接所述刀库与所述若干机床；

控制器，连接所述若干机床、刀库和刀具输送装置，控制刀库中刀具通过所述刀具输送装置输送到机床；

若干交换工作台，用于在不同机床之间移动。

2.根据权利要求1所述的自动化生产线的刀库集中管理系统，其特征在于，所述刀具输送装置包括刀具输送线，所述刀具输送线上设置有可沿所述刀具输送线方向移动的取刀机械手。

3.根据权利要求1所述的自动化生产线的刀库集中管理系统，其特征在于，所述刀库中的刀具呈矩阵式排列。

4.根据权利要求1所述的自动化生产线的刀库集中管理系统，其特征在于，所述若干机床之间设置有传送带，所述若干交换工作台固定在所述传送带上。

5.根据权利要求1所述的自动化生产线的刀库集中管理系统，其特征在于，所述交换工作台的数量比所述机床的数量多。

6.根据权利要求5所述的自动化生产线的刀库集中管理系统，其特征在于，包括5个交换工作台和4个机床。