搭建完圓盤式刀庫可靠性試驗臺后，首先讓試驗臺空刀運(yùn)轉(zhuǎn)至少一個月，每 天至少運(yùn)轉(zhuǎn)五個小時以上，這樣做的目的是為了消除早期故障。試驗臺在運(yùn)行之 初，由于刀庫本身以及各個支架和虛擬主軸制造的缺陷，導(dǎo)致刀庫可靠性試驗臺 的故障率比較高，故在做可靠性試驗之前應(yīng)該消除這些缺陷。早期故障排除之后， 應(yīng)該按照規(guī)定的可靠性試驗方法，進(jìn)行換刀試驗，在不改變失效機(jī)理的前提下， 加速暴露換刀系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，同時在試驗過程中要對不同的故障信息進(jìn)行及時 有效的記錄和處理。
實(shí)驗室故障數(shù)據(jù)是從圓盤式刀庫自動換刀系統(tǒng)試驗臺搭建完成后，滿刀運(yùn)轉(zhuǎn) 一個月以后開始記錄的。選取了從2011年~2013年間的故障數(shù)據(jù)。通過附錄1 表A-2對實(shí)驗室自動換刀系統(tǒng)故障進(jìn)行記錄，并判斷故障類型，將試驗臺試驗過 程中出現(xiàn)的關(guān)聯(lián)故障通過附錄1表A-6進(jìn)行統(tǒng)計。統(tǒng)計結(jié)果見表4.2。
1. 圖形顯示模塊，包括原始數(shù)據(jù)圖形、數(shù)據(jù)最小二乘法圖形以及模型曲線 圖形。其中原始數(shù)據(jù)圖形由故障間隔時間頻率圖以及累計頻率圖組成，要完成的 功能是初步篩選樣本的分布模型；數(shù)據(jù)最小二乘法圖形由最小二乘法散點(diǎn)圖以及 最小二乘法擬合圖組成，要完成的功能是從擬合圖中初步判斷所選模型是否合適; 壽命曲線圖形由采集數(shù)據(jù)的概率密度分布曲線以及概率分布函數(shù)曲線組成，要完 成的功能是確定采集數(shù)據(jù)的壽命曲線。
本論文通過搭建圓盤式刀庫自動換刀系統(tǒng)試驗臺進(jìn)行可靠性試驗，通過可靠 性試驗方法對試驗進(jìn)行規(guī)范，對實(shí)驗室可靠性試驗以及現(xiàn)場可靠性試驗采集的故 障數(shù)據(jù)及換刀頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行了可靠性分析，對不同類別數(shù)據(jù)的處理方法以及評估 方式開展了研宄，同時編制基于VB與Matlab的兩參數(shù)威布爾分布模型與三參 數(shù)威布爾分布模型的混合軟件來處理相關(guān)數(shù)據(jù)。
三相電機(jī)控制電路主要是實(shí)現(xiàn)刀盤的選刀以及機(jī)械手的換刀。由于刀盤是根 據(jù)就近原則選刀，故刀盤電機(jī)要具備正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)功能。同時由于機(jī)械手在換刀過 程中容易出現(xiàn)卡刀以及刀盤電機(jī)選刀過程中出現(xiàn)刀盤電機(jī)卡死等故障，長時間的 卡刀會導(dǎo)致電機(jī)過載而損壞電機(jī)，故應(yīng)在機(jī)械手電機(jī)回路以及刀盤電機(jī)回路中加 入過載保護(hù)裝置。如圖2.12三項電機(jī)控制電路圖中，F(xiàn)Rl、FR2和FR3為過載 保護(hù)熱繼電器，熱繼電器由于其工作原理的原因只有過載保護(hù)功能，而沒有短路 保護(hù)功能。M2為刀盤電機(jī)，通過對輸入刀盤電機(jī)三相電的改變來實(shí)現(xiàn)刀盤的正 轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，同時要考慮到交流接觸器KM3與KM4之間的互鎖作用，即當(dāng)KM3 閉合時，KM4要處于斷開狀態(tài)，反之亦然。
本章主要是從四個方面對圓盤式刀庫自動換刀系統(tǒng)可靠性試驗方法進(jìn)行了 研宄。首先從試驗環(huán)境、試驗的前期準(zhǔn)備以及試驗要求等方面設(shè)計了可靠性試驗; 其次給出了自動換刀系統(tǒng)的故障定義以及分類方法、判據(jù)原則和計數(shù)原則，以此 對試驗過程中出現(xiàn)的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行及時有效的歸類總結(jié)；再次劃分了自動換刀系 統(tǒng)故障的危害等級；最后研宄了實(shí)驗室試驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)的采集以及處理 方法，同時研宄了非典型數(shù)據(jù)的處理方法，如加工中心換刀頻率數(shù)據(jù)。利用上述 試驗方法以及數(shù)據(jù)采集方法規(guī)范以后的可靠性試驗，保證試驗的順利進(jìn)行以及采 集數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性。
本章針對可靠性試驗的不同對象的特點(diǎn)，研宄了不同的可靠性建模與評估方 法。對于整機(jī)以及部件子系統(tǒng)，如果故障間隔工作時間符合威布爾分布則采用兩 參數(shù)威布爾分布模型求解；對于以耗損為特征的零件以及結(jié)構(gòu)件，如果其壽命分 布符合威布爾分布則采用三參數(shù)威布爾分布模型求解。針對上述兩種模型的求解 過程，將VB良好的可視化界面與Matlab強(qiáng)大的計算能力以及圖形能力結(jié)合起 來，利用兩者的優(yōu)勢來處理相關(guān)數(shù)據(jù)以及圖形。兩者的混合編程不僅使用戶能夠 直觀的觀察相關(guān)圖形以及數(shù)據(jù)的變化，而且能夠?qū)崟r的更新數(shù)據(jù)，而不用花費(fèi)時 間重新編制程序。
本論文設(shè)計并搭建了圓盤式刀庫自動換刀系統(tǒng)可靠性試驗臺，闡述了可靠性 試驗方法，規(guī)范了數(shù)據(jù)的采集方法與統(tǒng)計方法。在此基礎(chǔ)上，對不同類型數(shù)據(jù)以 及同一類型下不同來源的數(shù)據(jù)的分析方法進(jìn)行了研究：故障數(shù)據(jù)按照樣本量的大 小分別采用常用建模分析方法與貝葉斯建模分析方法；頻率類數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)采集 方法的不同，采用近似求取和直接計算的方法。最后針對現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)復(fù)雜多變 致使建模復(fù)雜的問題，基于VB與Matlab軟件，開發(fā)了適用于威布爾分布模型 的數(shù)據(jù)處理軟件，給出了可視化軟件的編程方法。
PLC是執(zhí)行元件執(zhí)行動作的發(fā)起者，是整個試驗臺控制系統(tǒng)的核心部件， PLC自身的性能也在一定程度上決定著試驗臺整體性能，與此同時，PLC邏輯 程序的正確編寫也是整個試驗臺正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，同時是本次試驗臺搭建過程中 的一個難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)。
本文所使用的故障數(shù)據(jù)主要包括兩部分：現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)和實(shí)驗室試驗數(shù)據(jù)。 現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)是設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù)。本文采用的現(xiàn)場試驗 數(shù)據(jù)是針對鏈?zhǔn)降稁旒皺C(jī)械手現(xiàn)場考核的可靠性數(shù)據(jù)。由于設(shè)備在現(xiàn)場運(yùn)行過程 中所產(chǎn)生故障的影響因素較多，故有些故障為非關(guān)聯(lián)故障己剔除，本文所使用的 現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)以經(jīng)過整理。下表5.1中列出了部分故障間隔時間的數(shù)據(jù)。實(shí)驗室 試驗數(shù)據(jù)主要是實(shí)驗室試驗過程中所產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù)。通常實(shí)驗室試驗是在模擬 鏈?zhǔn)降稁旒皺C(jī)械手換刀過程的前提下，進(jìn)行的有針對性的可靠性試驗。本文使用 的實(shí)驗室試驗數(shù)據(jù)來源于實(shí)驗室鏈?zhǔn)降稁旒皺C(jī)械手可靠性試驗臺運(yùn)行過程中所 產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù)，試驗臺2012年9月到2014年1月期間進(jìn)行的可靠性試驗。現(xiàn) 場試驗數(shù)據(jù)和實(shí)驗室試驗數(shù)據(jù)如下表：