一种基于可重构性的可重构机床制造技术

本发明专利技术公开了一种基于可重构性的可重构机床，结构为：床身模块上包括位于中央的工作台模块安装区域以及位于两侧的第一功能臂模块安装区域和第二功能臂模块安装区域；三个区域上均开设螺纹孔对；功能臂模块包括立柱和功能组件；立柱侧面具有导轨，相对的侧面上固定一个凸块，凸块开设螺纹孔；立柱的上下端面均具备凸台，凸台的四角均开设螺纹孔；功能组件为用于进行代加工工件加工的定制件、滑动连接于导轨上；工作台模块包括基座和夹具；连接关系为：第一功能臂模块安装区域或者第二功能臂模块安装区域上螺纹孔与功能臂模块的下端面凸台开设的四个螺纹孔匹配安装；工作台模块安装区域上螺纹孔与工作台模块的基座四角的螺纹孔匹配安装。

Reconfigurable machine tool based on Reconfigurable

The invention discloses a reconfigurable machine tool based on reconfigurable. The structure is as follows: the bed module includes the installation area of the worktable module in the central area, the installation area of the first functional arm module and the second functional arm module installation area on both sides; the threaded holes are opened on the three regions; the functional arm module includes the vertical column. And functional components; the side of the column has a guide rail, a convex block is fixed on the opposite side, the convex block opens the thread hole, the upper and lower ends of the column have a convex platform, and the four corners of the protruding platform are all set up thread holes; the functional components are used for machining the workpiece and slide connected to the guide rail; the worktable module includes the base. The connecting relation is: the first functional arm module installation area or the second functional arm module installation area thread hole matching the four threaded holes in the lower end face of the functional arm module, and the screw holes of the platform module installation area and the four angle screw holes of the base seat of the workbench module.

【技术实现步骤摘要】
一种基于可重构性的可重构机床
本专利技术涉及先进制造
，具体涉及一种基于可重构性的可重构机床。
技术介绍
可重构制造系统ReconfigurableManufacturingSystem(RMS)可以根据客户要求以低成本、快响应的方式提供精确的加工功能和加工能力来满足多变的市场需求，逐渐成为了研究的热点。可重构机床Reconfigurablemachinetools(RMT)是RMS的关键设备。RMT的相关研究是RMS实现的关键环节，而RMT的原型设计则是RMT的基础性研究，RMT的设计原则为原型设计提供原则性和方向性指导。RMS在设计之初就确定了是为了快速响应某个工件族需求的突然变化，并设计或选择相应的机床(CNC机床和/或RMT)来加工特定的工件族中的工件。与RMS类似，RMT的设计也可以围绕某个特定的零件族。基于这种设计思想，Katz(2007)提出了一系列设计原则：RMT设计的必须围绕特定的工件族，主要原则包括柔性定制(customization)、快速转换(convertibility)和伸缩(scalability)等。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2所示，其中图2(a)示出了目前的RMT经典设计方式中的模块结构，图2(b)示出了目前的RMT经典设计方式中的整体结构。目前的RMT原型设计中存在着如下问题：(1)基于传统围绕特定工件族的RMT/RMS设计原则(比如Katz的设计原则)的设计很难通过重构的方式来满足另一个工件族的加工需求，造成了设备等资源的浪费，背离了可重构提出的初衷(低成本)。(2)整体结构的RMT是传统设计原则的实践，其中拱形结构(arch-type)是整体结构RMT的巅峰，但是还是没有办法避免只能应对单一工件族加工需求和机床构形丰富程度不足的缺陷。(3)基于模块结构的RMT相比于整体结构更具灵活性，但是多样的模块划分方法，模块组合过于复杂，RMT重构难度大。另外，模块重用率低也是模块结构RMT需要解决的问题之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于可重构性的可重构机床，实现了加工机床的可重构性，该机床构型丰富、模块组合简单灵活且模块重用率高，能够应对多种工件的加工需求，具有重构成本低、稳定性高的特性。为达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种基于可重构性的可重构机床，包括床身模块、功能臂模块以及工作台模块。床身模块为长方形平板状结构，其上由两条平行界线分为三个区域，分别为位于中央的工作台模块安装区域以及位于两侧的第一功能臂模块安装区域和第二功能臂模块安装区域。三个区域上均开设以距离l单位等距分布的螺纹孔对，每个螺纹孔对由两个距离l单位的螺纹孔组成。功能臂模块包括立柱和功能组件。立柱为长方体结构，立柱其中一个侧面为功能组件安装面，功能组件安装面上开设导轨；立柱上与功能组件安装面相对的侧面上固定一个凸块，凸块上沿与立柱轴线垂直的方向开设螺纹孔；立柱的上下端面均具备凸台，凸台的四角均开设螺纹孔，上端面凸台的四个螺纹孔其中一对与立柱轴线平行，另一对与立柱轴线垂直；下端面凸台开设的四个螺纹孔与立柱轴线平行，且下端面凸台开设的四个螺纹孔围成边长l单位的正方形。功能组件为用于进行代加工工件加工的定制件，功能组件滑动连接于导轨上。工作台模块包括基座和夹具。基座为正方形平板状结构，基座的四角开设螺纹孔，基座四角的螺纹孔围成边长l单位的正方形。夹具为用于固定代加工工件的定制件。连接关系为：第一功能臂模块安装区域或者第二功能臂模块安装区域上螺纹孔与功能臂模块的下端面凸台开设的四个螺纹孔匹配安装。工作台模块安装区域上螺纹孔与工作台模块的基座四角的螺纹孔匹配安装。进一步地，机床包括一个以上的功能臂模块。其中两个功能臂模块一个竖直、另一个水平组合成倒L型功能臂模块。功能臂模块上与立柱轴线垂直的螺纹孔记为A型螺纹孔，与立柱轴线平行的螺纹孔记为B型螺纹孔。其中倒L型功能臂模块中，水平功能臂模块下端面凸台上的B型螺纹孔与竖直功能臂模块上端面凸台上的A型螺纹孔通过螺栓固定连接，水平功能臂模块的凸块上的A型螺纹孔与竖直功能臂模块上端面凸台上的B型螺纹孔通过螺栓固定连接。倒L型功能臂模块中的竖直功能臂模块的下端面的B型螺纹孔匹配安装于第一功能臂模块安装区域或者第二功能臂模块安装区域的螺纹孔上。进一步地，位于中央的工作台模块安装区域高于位于两侧的第一功能臂模块安装区域和第二功能臂模块安装区域。有益效果：本专利技术实施例提供的一种基于可重构性的可重构机床，是一种以床身、功能臂以及工作台作为模块的可重构机床RMT；通过对模块基本结构的设计简化和固定了RMT模块的划分，每个模块均是独立的，并设计了标准的物理连接接口，模块组合的简单灵活、模块重用率高，能够实现即插即用，实现了加工机床的可重构性；基于确定的模块结构以及标准化的物理接口，模块间的组合可以通过即插即用的方式实现，降低了重构成本，丰富了机床可以实现丰富的构型，且重构稳定性高；通过对功能组件的定制化设计，即可应对多种工件的加工要求。附图说明图1为本专利技术实施例所提供的一种基于可重构性的可重构机床的组成结构示意图；图2为目前的可重构机床RMT经典设计方式示意图，其中图2(a)示出了目前的RMT经典设计方式中的模块结构，图2(b)示出了目前的RMT经典设计方式中的整体结构；图3为床身结构及其上划分的工作台安装区域以及第一功能臂安装区域和第二功能臂安装区域位置示意图；图4为功能臂结构示意图，包括单个功能臂结构以及倒L型功能臂结构；图5为工作台结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的基于可重构性的可重构机床在进行工件加工示意图；图7为本专利技术实施例提供的基于可重构性的可重构机床基本构型图；图8为本专利技术实施例提供的基于可重构性的可重构机床的容量适配示意图；图9为本专利技术实施例提供的基于可重构性的可重构机床RMT的RMS的产能伸缩过程图；图10为本专利技术实施例提供的基于可重构性的可重构机床RMT的功能转换性示意图；图11为本专利技术实施例提供的基于可重构性的可重构机床RMT与传统的RMT重构过程比较示意图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术给出的可重构机床RMT的设计原则是：模块化Modularity和可集成性Integrability。其中模块和接口(物理接口，并与能量、信息接口分离)是可重构机床RMT的基础，不同的模块组合丰富了可重构机床RMT的功能。标准化接口便于模块的集成，降低了重构难度，从而快速重构。另外，标准的接口让模块化RMT实现“即插即用”的重构过程成为可能。“即插即用”的定义是快速、轻松地将新的设备引入制造系统。主要设计原则是可伸缩性Scalability、可转换性Convertibility和定制化Customization。可伸缩性指的是RMT改变自身产能的能力，可转换性则是RMT在不同加工功能之间进行转换的能力。定制化相比于RMS的柔性定制(实现某个特定工件族的柔性)，增加了机床功能本身的定制。RMT模块的功能可以定制，基于一组特定模块功能的RMT来满足一个工件族的柔性，通过替换部分功能模块转换成另一台RMT满足另一个工件族的柔性。这样的RMT并没有失去RMS提出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可重构性的可重构机床，其特征在于，包括床身模块、功能臂模块以及工作台模块；所述床身模块为长方形平板状结构，其上由两条平行界线分为三个区域，分别为位于中央的工作台模块安装区域以及位于两侧的第一功能臂模块安装区域和第二功能臂模块安装区域；三个区域上均开设以距离l单位等距分布的螺纹孔对，每个螺纹孔对由两个距离l单位的螺纹孔组成；所述功能臂模块包括立柱和功能组件；所述立柱为长方体结构，所述立柱其中一个侧面为功能组件安装面，所述功能组件安装面上开设导轨；所述立柱上与所述功能组件安装面相对的侧面上固定一个凸块，所述凸块上沿与立柱轴线垂直的方向开设螺纹孔；所述立柱的上下端面均具备凸台，凸台的四角均开设螺纹孔，上端面凸台的四个螺纹孔其中一对与立柱轴线平行，另一对与立柱轴线垂直；下端面凸台开设的四个螺纹孔与所述立柱轴线平行，且下端面凸台开设的四个螺纹孔围成边长l单位的正方形；所述功能组件为用于进行代加工工件加工的定制件，所述功能组件滑动连接于所述导轨上；所述工作台模块包括基座和夹具；所述基座为正方形平板状结构，基座的四角开设螺纹孔，基座四角的螺纹孔围成边长l单位的正方形；所述夹具为用于固定代加工工件的定制件；连接关系为：所述第一功能臂模块安装区域或者第二功能臂模块安装区域上螺纹孔与所述功能臂模块的下端面凸台开设的四个螺纹孔匹配安装；所述工作台模块安装区域上螺纹孔与所述工作台模块的基座四角的螺纹孔匹配安装。...

【技术特征摘要】
1.一种基于可重构性的可重构机床，其特征在于，包括床身模块、功能臂模块以及工作台模块；所述床身模块为长方形平板状结构，其上由两条平行界线分为三个区域，分别为位于中央的工作台模块安装区域以及位于两侧的第一功能臂模块安装区域和第二功能臂模块安装区域；三个区域上均开设以距离l单位等距分布的螺纹孔对，每个螺纹孔对由两个距离l单位的螺纹孔组成；所述功能臂模块包括立柱和功能组件；所述立柱为长方体结构，所述立柱其中一个侧面为功能组件安装面，所述功能组件安装面上开设导轨；所述立柱上与所述功能组件安装面相对的侧面上固定一个凸块，所述凸块上沿与立柱轴线垂直的方向开设螺纹孔；所述立柱的上下端面均具备凸台，凸台的四角均开设螺纹孔，上端面凸台的四个螺纹孔其中一对与立柱轴线平行，另一对与立柱轴线垂直；下端面凸台开设的四个螺纹孔与所述立柱轴线平行，且下端面凸台开设的四个螺纹孔围成边长l单位的正方形；所述功能组件为用于进行代加工工件加工的定制件，所述功能组件滑动连接于所述导轨上；所述工作台模块包括基座和夹具；所述基座为正方形平板状结构，基座的四角开设螺纹孔，基座四角的螺纹孔围成边长l...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄思翰，王国新，阎艳，曾聪，王思明，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11