專利名稱：用于自動化生產線的刀庫集中管理系統及其使用方法
技術領域：
本發明涉及刀庫管理系統，具體地，涉及用于自動化生產線的刀庫集中管理系統及其使用方法。
背景技術：
在現代化生產中，生產效率直接決定著一個企業的生存與發展，為了提高工廠的生產效率，都采用了功能強大的復合型機床，單機可以完成車、銑、鉆、鏜、鉸等多套工序。為了完成上述多套工序，每臺機床必須單獨配備一套刀庫系統用于換刀，便于進行不同的加工工序，但在一般情況下，單臺機床在同一時間內只能進行某一特定工序，例如，只能單獨進行車或銑，而不能在同一時間內同時進行車銑加工。并且，對于某些復雜零件，同樣的加工工序，可能也需要更換不同的刀具，這樣如果采用一臺機床完成所有的加工工序，其加工方式為串行加工方式，即機床在完成某個零件所有加工工序后，才能進行下一個零件的加工，此種加工方法，對于加工過程中，不參與加工的刀具而言，其使用效率很低， 即刀具的等待時間很長，不符合現代加工的要求，大大降低了生產效率。針對這個問題，很多廠家采用并行加工方式，即某臺機床只處理一個或幾個特定的工序，而將剩余工序用其他機床加工的方式，以實現工件加工的并行處理。在同一時間內，不同的機床處理不同的工序，可以大大提高工件的生產效率，并且各臺機床所采用的刀具數量會大大減少，整套生產工序所使用的刀具數量只相當于之前一臺機床的刀具使用量。這樣，便可以采用刀具集中管理的方式，在減少刀具數量的同時，可以提高各刀具的使用效率和工件的加工效率。在現代化工廠中的生產線上，工件的更換基本上實現了自動上下料，功能強大的復合機床，也都能完成切削刀具的自動更換，但對于復雜零件的加工，如利用單臺機床完成所有的加工工序，就需要配備十分完備的刀庫系統，這樣刀具的相對使用效率比較低，并且工件的加工效率也比較低，不符合現代化加工的需求，目前還存在以下技術問題
1.需要多個刀庫，單臺機床刀具使用率低；
2.工件的重復安裝會導致工件定位精度的下降；以及
3.生產流程較復雜。因此，提供一種對自動化生產線的上刀具實行集中管理、簡化流程的同時保證加工精度的系統及其使用方法就顯得尤為重要了。

發明內容
本發明的目的是解決現有技術中自動化生產線效率低下，同時存在定位精度低的缺點。本發明公開一種用于自動化生產線的刀庫集中管理系統，其中，包括 刀庫，內設有多種刀具；
若干機床，分別用于進行特定工序的加工；刀具輸送裝置，連接所述刀庫與所述若干機床；
控制器，從所述機床獲得請求信息，并控制刀庫中刀具通過所述刀具輸送裝置輸送到機床；
若干交換工作臺，用于在不同機床之間移動。上述的自動化生產線的刀庫集中管理系統，其中，所述刀具輸送裝置包括刀具輸送線，所述刀具輸送線上設置有可沿所述刀具輸送線方向移動的取刀機械手。上述的自動化生產線的刀庫集中管理系統，其中，所述刀庫中的刀具呈矩陣式排列。上述的自動化生產線的刀庫集中管理系統，其中，所述若干機床之間設置有傳送帶，所述若干交換工作臺固定在所述傳送帶上。上述的自動化生產線的刀庫集中管理系統，其中，所述交換工作臺的數量比所述機床的數量多。上述的自動化生產線的刀庫集中管理系統，其中，包括5個交換工作臺和4個機床。本發明還公開一種上述自動化生產線的刀庫集中管理系統的使用方法，其中，包括
步驟1，控制器根據機床的請求信息為每一個機床分配一個刀具，并通過所述刀具輸送裝置移動所述刀具至機床；
步驟2，在一個交換工作臺上安裝未加工工件；
步驟3，移動所述每個交換工作臺至第一個機床上進行工件的加工；
步驟4，待加工完成后，移動所述交換工作臺下一個機床；
步驟5，在所述交換工作臺上的工件經過多個機床加工后，卸下已加工工件，在所述交換工作臺上安裝新的未加工工件。上述的方法，其中，在執行步驟3時，每個機床的刀具不同于其他機床的刀具。上述的方法，其中，所述自動化生產線的刀庫集中管理系統還包括一個待加工區， 所述步驟2和步驟5均在所述待加工區中執行。本發明將生產線上所有機床所用刀具集中到一個刀庫中，便于管理；通過流水線型交換工作臺可以提高工件裝夾效率；采用矩陣編碼管理的方式對機床、刀庫、交換工作臺進行集中管理，提高了系統管理的效率及各環節的可靠性。本發明的有益之處是
1.采用刀具集中管理系統，減少了刀具的使用數量及刀庫數量，大大提高了刀具的使用效率。2.交換工作臺在機床間的相互轉換，提高了工件的裝夾效率，同時也提高了工件的加工效率，并保證工件裝配精度，從而提高工件的加工精度。3.采用刀具輸送線進行刀具的更換，大大提高了刀具的更換效率。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明及其特征、外形和優點將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。在附圖中，為清楚明了，放大了部分部件，對于相同部件，僅標示其中部分，本領域技術人員可以結合具體實施方式
部分理解。
圖1示出了根據本發明一個具體實施例的，自動化生產線的刀庫集中管理系統的結構示意圖；以及
圖2示出了根據本發明的刀庫中刀具排列的示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖及具體實施方式
對本發明進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施方式
僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明的保護范圍。本發明公開一種用于自動化生產線的刀庫集中管理系統，其中，包括 刀庫101，內設有多種刀具(圖1中未示出)；
若干機床Bl、B2、B3和B4，分別用于進行特定工序的加工；
刀具輸送裝置102，連接所述刀庫101與所述若干機床，在圖1所示的實施例中，所述若干機床設置在所述刀具輸送裝置102的一側；
控制器(圖1中未示出)，從所述機床獲得請求信息，并控制刀庫101中刀具通過所述刀具輸送裝置102輸送到機床，在一個具體實施例中，所述控制器安裝在所述刀庫101中，本領域技術人員理解，每一個機床可以預設加工過程中每個時間段需要使用的刀具，從而實現刀具的自動更換，每個機床包括由數控中心用于向所述控制器發送刀具的請求信息，這是現有技術，在此不予贅述；
若干交換工作臺，D1、D2、D3、D4和D5，所述若干交換工作臺用于在不同機床之間移動。本領域技術人員理解，本發明將一個工件的加工過程拆分，通過多個機床實現多道工序的加工，流水化作業以提高加工效率
在一個優選例中，所述刀具輸送裝置102包括刀具輸送線201，所述刀具輸送線201上設置有可沿所述刀具輸送線201方向移動的取刀機械手202。參考圖2，為了更便于刀具的管理，所述刀庫101中的刀具呈矩陣式排列。圖2中，
用矩陣A=
jjIl ^2 ^jTi
為 1 - !
13 I表示刀庫矩陣，具體地，矩陣中，(n=l，2，3，4)表示車
刀，4i , A2, 43, 4分別表示不同型號的車刀;ΛΚ (η=1，2，3，4)表示銑刀,4!,為2, 4B , 44分別表示不同型號的銑刀；(n=l，2，3，4)表示鏜刀，4ι,為2 , 43 ,為4分別表示不同
型號的鏜刀；4, (n=l，2，3，4)表示鉆頭，4ι - 42 - - 分別表示不同型號的鉆頭。本
領域技術人員理解，還可以根據刀庫中刀具的種類和數量，增加矩陣的維數。更為具體地，所述若干機床之間設置有傳送帶103，所述若干交換工作臺固定在所述傳送帶103上。為了使得在批量加工工件的同時，能夠將待加工的工件安裝至交換工作臺或將加工完的工件從所述交換工作臺上卸下，所述交換工作臺的數量比所述機床的數量多，方便操作人員在未處于機床位置的工作臺上進行工件的安裝或拆卸。如圖1所示，本發明包括5個交換工作臺和4個機床。本發明的控制器在給機床分配刀具時，還需要記錄刀庫101中的刀具的位置，用 C= [C5 Ci C1 C8。 1 cu q:< , 3 ，分別記錄刀具矩陣
中各刀具的位置，當刀庫ιο 中的刀具處于使用狀態時，可將刀庫ιο 中存放該刀具的位置記為0，當刀具不被使用，處于空閑狀態時，則將刀庫ιο 中存放該刀具的位置記為ι。例如，
當刀具A1處于使用狀態時，則記Cf1 =0;當刀具A1處于空閑狀態時，則記C1 =1。用矩陣B=^1 B2 B3盡]表示機床矩陣，表示有4臺機床，其中馬(i=l，2，3，4) 表示各臺機床的編號。由于每臺機床在同一時間只能采用一把刀具進行加工，并且工件上相同工序可以在一臺機床上完成，因此，同一把刀具不會在同時一時間被不同的機床同時使用，即使存在相同刀具在同一時間被兩臺機床時間，則可以采取增加備用刀具的方式實現，備用刀具的設置可以采用在刀庫101中放置兩把以上同種刀具。例如，機床爲在某一時間使用刀具A3實現工序加工，則控制器將機床瑪和其刀
具43使用情況記錄下來，并記為爲=43，同時,記Q =O0這就意味著刀具處于使用狀態，其他機床不能在使用該刀具。同樣地，對于交換工作臺的記錄也采用矩陣的形式記錄，用矩陣D表示， D= [A A A A馬]，￡\α=ι，2，3，4，5)表示5個不同的工作臺，它們可以實現在4
臺機床工作臺以及預留工作臺之間的任意互換。當交換工作臺A在機床爲上完成加工工序ι后，便轉換進入機床島的加工區域開始新的加工工序2 ；同時在待加工區等待的交換工作臺馬進入機床易的加工區，開始新的加工工序1 ；當機床島完成加工工序2后，交換工作臺A便轉換進入機床烏的加工區域，開始新的加工工序3 ；當機床爲完成加工工序1 后，交換工作臺^便轉換進入機床馬的加工區域，開始新的加工工序2 ；以此類推。待交換
工作臺馬進入機床鳥的加工區域后，完成全部加工工序的交換工作臺A便進入待加工區
域。此時，便可以將完成加工的工件卸下，并安裝上新工件，等待進入下一個加工循環過程。本發明的自動化生產線的刀庫集中管理系統的使用方法中包括如下步驟
步驟1，控制器根據機床的請求信息為每一個機床分配一個刀具，并通過所述刀具輸送裝置102移動所述刀具至機床；
步驟2，在一個交換工作臺上安裝未加工工件；
步驟3，移動所述每個交換工作臺至第一個機床上進行工件的加工；
步驟4，待加工完成后，移動所述交換工作臺下一個機床；
步驟5，在所述交換工作臺上的工件經過多個機床加工后，卸下已加工工件，在所述交換工作臺上安裝新的未加工工件。進一步地，在執行步驟3時，每個機床的刀具不同于其他機床的刀具。
更為具體地，所述自動化生產線的刀庫101集中管理系統還包括一個待加工區， 所述步驟2和步驟5均在所述待加工區中執行。其中，在步驟1中，每個機床在不同的時間需要不同的刀具時，本發明的管理系統可以先當該機床當前的刀具收回至刀庫101，并重新分配其他的刀具。在一個具體實施例中，機床爲主要用于車削加工，機床王要用于銑削加工，機
床鳥主要用于鏜孔加工，機床戰主要用于鉆孔加工。當整個系統開始運行時，交換工作臺
A首先帶著被加工零件進入機床易的加工區域，機床爲的數控中心向本發明管理系統的控制器發出使用刀具信息，控制器根據接收到的信息，向刀庫ιο 發出控制信號，例如，機床乓需要使用刀具4+，控制器便發出控制信號，控制刀具運轉到刀具輸送裝置102的
取刀機械手202，刀具44通過刀具輸送裝置102輸送到機床爲，開始工序1的加工，并將刀
具A4的地址C4的值記為0，= 44 O當刀具A4完成加工后，便通過刀具輸送裝置102送
回至刀具44的位置上(C4 =0)，然后根據控制器的指令將新的車刀輸送至機床爲，用于新
的加工。當機床爲完成所有的車削加工后，交換工作臺烏便轉換至機床A的加工區域，同
樣，機床為的數控中心向控制器發出使用刀具信息，然后控制器向刀庫101發出控制信號，
例如，機床島需要使用刀具為3，控制器便發出控制信號，控制刀具為3運轉到刀具輸送裝
置102的取刀機械手202，刀具為3通過刀具輸送裝置102輸送到機床馬，開始工序2的加
工，并將刀具為3的地址Q的值記為0, =為3。當刀具為3完成加工后，便通過刀具輸送
裝置102送回至刀具為3的位置上(=0)，然后在根據控制器發出的信號，將新的銑刀輸
送至機床島，用于新的加工。在交換工作臺A便轉換至機床奐的加工區域的同時，交換工
作臺馬便進入機床瑪的加工區域，開始之前所述的相同操作。當機床馬完成所有的銑削加工后，交換工作臺A便轉換至機床島的加工區域， 同樣，機床島的數控中心向控制器發出使用刀具信息，然后控制器向刀庫101發出控制信號，例如，機床烏需要使用刀具為i ,控制器便發出控制信號，控制刀具為i運轉到刀具輸送線的取刀口，刀具為1通過刀具輸送線輸送到機床鳥，開始工序3的加工，并將刀具A1的地址的值記為0，乓= Ailt5當刀具41完成加工后，便通過刀具輸送線送回至刀具4α的位置上( =0)，然后在根據控制器發出的信號，將新的鏜刀輸送至機床島，用于新的加工。在交換工作臺Di便轉換至機床島的加工區域的同時，交換工作臺D2便進入機床馬的加工區域，交換工作臺馬便進入機床爲的加工區域，開始之前所述的相同操作。當機床鳥完成所有的鏜孔加工后，交換工作臺烏便轉換至機床爲的加工區域， 同樣，機床爲的數控中心向控制器發出使用刀具信息，然后控制器向刀庫101發出控制信號，例如，機床盡需要使用刀具4 ,控制器便發出控制信號，控制刀具運轉到刀具輸送
線的取刀口，刀具A2通過刀具輸送線輸送到機床島，開始工序4的加工，并將刀具4 的
地址Cfw的值記為0, =4 。當刀具42完成加工后，便通過刀具輸送線送回至刀具為2
的位置上(C14 =0)，然后在根據控制器發出的信號，將新的鏜刀輸送至機床ι，用于新的加
工。在交換工作臺A便轉換至機床島的加工區域的同時，交換工作臺^便進入機床島的
加工區域，交換工作臺馬便進入機床爲的加工區域，交換工作臺^便進入機床易的加工區域開始之前所述的相同操作。當機床島完成所有的鉆孔加工后，便完成了零件的所有加工工序，交換工作臺旮便轉換至整個系統的待加工區域，此時，便可將加工完成的工件卸下，并裝上一個新零件， 用于下一個加工流程。同時，交換工作臺A便進入機床各的加工區域，交換工作臺馬便進
入機床h的加工區域，交換工作臺D 便進入機床B2的加工區域，交換工作臺D5便進入機
床爲的加工區域，開始之前所述的相同操作。本領域技術人員結合現有技術以及上述實施例可以實現所述變化例，這樣的變化例并不影響本發明的實質內容，在此不予贅述。以上對本發明的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實施；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本發明的實質內容。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。
8
權利要求
1.一種用于自動化生產線的刀庫集中管理系統，其特征在于，包括刀庫，內設有多種刀具；若干機床，分別用于進行特定工序的加工；刀具輸送裝置，連接所述刀庫與所述若干機床；控制器，從所述機床獲得請求信息，并控制刀庫中刀具通過所述刀具輸送裝置輸送到機床；若干交換工作臺，用于在不同機床之間移動。
2.根據權利要求1所述的自動化生產線的刀庫集中管理系統，其特征在于，所述刀具輸送裝置包括刀具輸送線，所述刀具輸送線上設置有可沿所述刀具輸送線方向移動的取刀機械手。
3.根據權利要求1所述的自動化生產線的刀庫集中管理系統，其特征在于，所述刀庫中的刀具呈矩陣式排列。
4.根據權利要求1所述的自動化生產線的刀庫集中管理系統，其特征在于，所述若干機床之間設置有傳送帶，所述若干交換工作臺固定在所述傳送帶上。
5.根據權利要求1所述的自動化生產線的刀庫集中管理系統，其特征在于，所述交換工作臺的數量比所述機床的數量多。
6.根據權利要求5所述的自動化生產線的刀庫集中管理系統，其特征在于，包括5個交換工作臺和4個機床。
7.—種權利要求1至6中任意一項自動化生產線的刀庫集中管理系統的使用方法，其特征在于，包括步驟1，控制器根據機床的請求信息為每一個機床分配一個刀具，并通過所述刀具輸送裝置移動所述刀具至機床；步驟2，在一個交換工作臺上安裝未加工工件；步驟3，移動所述每個交換工作臺至第一個機床上進行工件的加工；步驟4，待加工完成后，移動所述交換工作臺下一個機床；步驟5，在所述交換工作臺上的工件經過多個機床加工后，卸下已加工工件，在所述交換工作臺上安裝新的未加工工件。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，在執行步驟3時，每個機床的刀具不同于其他機床的刀具。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述自動化生產線的刀庫集中管理系統還包括一個待加工區，所述步驟2和步驟5均在所述待加工區中執行。
全文摘要
本發明提供一種用于自動化生產線的刀庫集中管理系統及其使用方法，所述系統包括刀庫，內設有多種刀具；若干機床，分別用于進行特定工序的加工；刀具輸送裝置，連接所述刀庫與所述若干機床；控制器，從所述機床獲得請求信息，并控制刀庫中刀具通過所述刀具輸送裝置輸送到機床；若干交換工作臺，用于在不同機床之間移動。本發明的管理系統將生產線上所有機床所用刀具集中到一個刀庫中，便于管理；通過流水線型交換工作臺可以提高工件裝夾效率；采用矩陣編碼管理的方式對機床、刀庫、交換工作臺進行集中管理，提高了系統管理的效率及各環節的可靠性。
文檔編號B23Q3/16GK102581676SQ20111045651
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者余祖西, 史慶祥, 謝衛其 申請人:上海三一精機有限公司