CN107042414A - 一种可重构的加工系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可重构的加工系统，系统由机床组成，机床之间通过机床连接面匹配连接；其中机床的底座为矩形结构，包括两种形式的机床：第一类机床以矩形的左右两侧面为机床连接面；第二类机床以矩形的相邻两侧面为机床连接面；多个第一类机床通过其机床连接面匹配连接获得直线加工系统；不同数量的第一类机床和第二类机床通过其机床连接面匹配连接获得L形或者环形加工系统。该系统底座、功能臂和工作台之间仅有物理接口，可以实现RMT的快速重构。

Description

一种可重构的加工系统
技术领域
本发明属于先进制造技术领域，涉及一种可重构的加工系统。
背景技术
随着全球化的进程，加剧了制造行业的竞争，而产品种类的不断增多、市场需求的大幅度波动、技术的不断更新换代、产品周期的不断缩小，使得传统的加工系统已经无法满足快速响应、柔性生产、高效益等生产目标。全球化的竞争使得新产品的推出窗口越来越小，消费者的苛刻要求，迫使企业想方设法以低成本生产高质量的产品来获取竞争优势。而可重构加工系统(Reconfigurable Manufacturing System，RMS)可以根据客户要求提供精确的功能和能力需求，逐渐成为了研究的热点。
可重构机床(Reconfigurable machine tools，RMT)是RMS的关键设备，RMT的原型设计是RMS实现的关键环节。如何进行RMT原型设计以实现RMT构型的快速转换，并基于RMT快速实施RMS是RMS研究的热点。
RMT设计需要遵循模块化、伸缩性、集成性和转换性。目前的RMT经典设计方式包括模块结构和整体结构，分别关注机床模块的设计和机床主轴运动，如图1所示。
目前的RMT原型设计和RMS实现方法存在着如下问题：
(1)基于模块结构的RMT存在着模块划分方法不明确，模块组合过于复杂，构形转换难度大。
(2)基于整体结构的RMT只能对主轴的角度进行调整，机床构形丰富程度不足。
(3)基于现有RMT的RMS没有考虑重构特性，无法体现与传统加工系统的区别。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可重构的加工系统，底座、功能臂和工作台之间仅有物理接口，可以实现RMT的快速重构。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种可重构的加工系统，由机床组成，机床之间通过机床连接面匹配连接。
其中机床的底座为矩形结构，包括两种形式的机床：第一类机床以矩形的左右两侧面为机床连接面；第二类机床以矩形的相邻两侧面为机床连接面。
多个第一类机床通过其机床连接面匹配连接获得直线加工系统。
不同数量的第一类机床和第二类机床通过其机床连接面匹配连接获得L形或者环形加工系统。
进一步地，机床包括三个模块，分别为底座、功能臂和加工台，其中底座上具有加工台配合部、功能臂配合部、以及一组机床接口，底座上选取两个侧面作为机床连接面；
加工台配合部为开设于底座表面的轨道，该轨道贯穿底座的两个机床连接面；功能臂配合部为开设于底座的侧边的轨道，跟加工台配合部轨道平行；机床接口开设于底座的两连接面上，两连接面上的机床接口互相匹配；
功能臂包括主体部分和机床主轴，其中主体部分为倒L型，沿倒L型两侧面开设轨道，主体部分底部设置第一底座配合部，第一底座配合部与功能臂配合部相配合安装，即功能臂通过第一底座配合部安装于底座上；
机床主轴包括支撑块、滑块和加工轴，其中支撑块上部具有供滑块滑动的轨道，加工轴设置于滑块一端；支撑块底部设置有与主体部分轨道连接的主体配合部，主体配合部与机械臂的主体部分轨道滑动配合；
加工台的底部设置有第二底座配合部，加工台通过该第二底座配合部与底座的加工台配合部滑动配合。
进一步地，针对第二类机床，非机床连接面的其他两侧面分别为A面和B面；加工台配合部由三段轨道组成，包括与A面平行的轨道、与B面平行的轨道、以及连接上述两轨道的弯道。
进一步地，加工台的表面根据需求添加装卡结构用于固定待加工零件。
有益效果：
本发明所提供的一种可重构的加工系统，其底座、功能臂和工作台之间仅通过物理接口连接，功能高度集成了加工功能，包括主体部分的机床主轴，功能臂与底座之间只有物理接口。在构形转换过程中，可以通过功能臂的直接替换来实现本可重构加工系统的重构，例如将原功能臂的移除，根据功能需求进行新功能臂的选型，以及进行新功能臂的安装，最后根据具体加工需求进行刀具、加工速度等进行调试，以满足加工需求。
本发明中底座和功能臂的物理接口采用标准化接口，从而可以实现快速重构。另外，底座与功能臂的接口是直线轨道，功能臂可以沿着直线轨道移动来改变位置，也可以在同一个底座轨道上并列多个相同或者不同加工功能的功能臂，从而实现了对功能臂加工功能的选择，实现了重构的灵活性。
附图说明
图1为RMT设计方式中的模块结构和整体结构，其中图1(a)为模块结构，图1(b)为整体结构。
图2为本发明的可重构的加工系统的机床模块结构图，其中图2(a)为实施例1所给出的系统结构，其中1-底座、2-功能臂、3-加工台，图2(b)为实施例2所给出的系统结构。
图3为本发明的可重构的加工系统的机床底座结构图，其中图3(a)为实施例1所给出的机床底座结构，其中(1-1)加工台配合部、(1-2)功能臂配合部、(1-3)机床接口，图3(b)为实施例2所给出的机床底座结构。
图4为功能臂主体部分结构图；图4(a)为主体部分(2-1)结构图；图4(b)为机床主轴结构图，其中(2-2)支撑块、(2-3)滑块、(2-4)加工轴。
图5为本发明中可重构的加工系统的加工台表面及其装卡结构的(a)、(b)和(c)三种实施例，其中(3-1)第二底座配合部、(3-2)装卡结构。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种可重构的加工系统，系统由机床组成，机床之间通过机床连接面匹配连接；
其中机床的底座为矩形结构，包括两种形式的机床：第一类机床以矩形的左右两侧面为机床连接面；第二类机床以矩形的相邻两侧面为机床连接面；
多个第一类机床通过其机床连接面匹配连接获得直线加工系统；
不同数量的第一类机床和第二类机床通过其机床连接面匹配连接获得L形或者环形加工系统。
本实施例中，机床包括三个模块，分别为底座1、功能臂2和加工台3，其中底座上具有加工台配合部1-1、功能臂配合部1-2、以及一组机床接口1-3，底座上选取两个侧面作为机床连接面；加工台配合部1-1为开设于底座表面的轨道，该轨道贯穿底座的两个机床连接面；功能臂配合部1-2开设于底座的侧边，跟加工台配合部1-1平行；机床接口设置于底座的两连接面上，两连接面上的机床接口1-3互相匹配。
功能臂包括主体部分和机床主轴，其中主体部分2-1为倒L型，沿倒L型两侧边开设轨道，主体部分底部设置第一底座配合部，第一底座配合部与功能臂配合部相配合安装，即功能臂通过第一底座配合部安装于底座上。主体部分结构如图4所示。
机床主轴包括支撑块2-2、滑块2-3、和加工轴2-4，其中支撑块上部具有供滑块滑动的轨道，加工轴设置于滑块一端；支撑块底部设置有与主体部分轨道连接的主体配合部，机床主轴通过主体配合部与主体部分轨道滑动配合。
加工台的底部设置有第二底座配合部3-1，加工台通过该第二底座配合部与底座的加工台配合部1-1滑动连接。
实施例1、其中上述底座形状不限，只要具备两个侧面作为机床连接面即可。针对第一类机床，其以矩形的左右两侧面为机床连接面。其中底座如图3(a)所示，与功能臂组装起来如图2(a)所示。
实施例2、针对第二类机床，以矩形的相邻两侧面为机床连接面；以矩形中除机床连接面之外的其他两侧面为A面和B面；加工台接口由三段轨道组成，包括与A面平行的轨道、与B面平行的轨道、以及连接上述两轨道的弯轨道。如图3所示，与功能臂组装起来如图2(b)所示。
加工台的表面根据需求添加装卡结构用于固定待加工零件，例如三爪卡盘等，具体结构如图5所示。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可重构的加工系统，其特征在于，系统由机床组成，机床之间通过机床连接面匹配连接；
其中机床的底座为矩形结构，包括两种形式的机床：第一类机床以矩形的左右两侧面为机床连接面；第二类机床以矩形的相邻两侧面为机床连接面；
多个第一类机床通过其机床连接面匹配连接获得直线加工系统；
不同数量的第一类机床和第二类机床通过其机床连接面匹配连接获得L形或者环形加工系统。
2.如权利要求1所述的一种可重构的加工系统，其特征在于，所述机床包括三个模块，分别为底座(1)、功能臂(2)和加工台(3)，其中底座上具有加工台配合部(1-1)、功能臂配合部(1-2)、以及一组机床接口(1-3)，底座上选取两个侧面作为机床连接面；
所述加工台配合部(1-1)为开设于底座表面的轨道，该轨道贯穿底座的两个机床连接面；所述功能臂配合部(1-2)为开设于底座的侧边的轨道，跟所述加工台配合部(1-1)轨道平行；机床接口(1-3)开设于底座的两连接面上，两连接面上的机床接口互相匹配；
功能臂包括主体部分和机床主轴，其中主体部分(2-1)为倒L型，沿倒L型两侧面开设轨道，主体部分底部设置第一底座配合部，所述第一底座配合部与功能臂配合部相配合安装，即功能臂通过第一底座配合部安装于所述底座上；
机床主轴包括支撑块(2-2)、滑块(2-3)和加工轴(2-4)，其中支撑块上部具有供滑块滑动的轨道，加工轴设置于滑块一端；支撑块底部设置有与主体部分轨道连接的主体配合部，主体配合部与机械臂的主体部分轨道滑动配合；
加工台的底部设置有第二底座配合部(3-1)，加工台通过该第二底座配合部(3-1)与底座的加工台配合部(1-1)滑动配合。
3.如权利要求2所述的一种可重构的制造系统，其特征在于，针对第二类机床，非机床连接面的其他两侧面分别为A面和B面；所述加工台配合部由三段轨道组成，包括与A面平行的轨道、与B面平行的轨道、以及连接上述两轨道的弯道。
4.如权利要求1、2或者3所述的一种可重构的制造系统，其特征在于，所述加工台的表面根据需求添加装卡结构(3-2)用于固定待加工零件。
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