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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410807562.7 (22)申请日 2014.12.23 G01M 99/00(2011.01) (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正街 174 号 申请人 四川普什宁江机床有限公司 (72)发明人 张根保 冉琰 李冬英 罗冬梅 佘林 王扬 刘雁 李平 张学智 周斌成 (74)专利代理机构 重庆博凯知识产权代理有限 公司 50212 代理人 伍伦辰 (54) 发明名称 一种柔性制造系统清洗机早期故障检测方法 (57) 摘要 本发明公开了一种柔性制造系统清洗机早期 故障检测方法， 包括空载运行试验步骤 。
2、： 将性能、 精度检验合格的清洗机直接安装至一套试验用的 柔性制造系统中， 连接好电气线路和液压管路， 然 后空载运行一段时间后进行检测。然后再预备好 的含有部分切屑和油污的切削液分数次间隔地注 入到清洗机中， 模拟清洗机工作时的工件清洗， 进 行搭载和运转试验进行检测。 发明的方法， 能够通 过实验的方式， 对清洗机进行故障激发， 找到生产 制造过程或设计的潜在缺陷， 从而为提高清洗机 的可靠性以及柔性制造系统的可靠性提供实用的 方法。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 104458312。
3、 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104458312 A 1/1 页 2 1. 一种柔性制造系统清洗机早期故障检测方法， 其特征在于， 包括以下步骤， （1） 空载运行试验步骤 ： 将性能、 精度检验合格的清洗机直接安装至一套试验用的柔 性制造系统中， 连接好电气线路和液压管路， 调试好柔性制造系统中清洗机的基本功能 ； 安装物流小车及其轨道至相应的工作位置， 并连接好电气线路， 调试好物流小车的基本功 能， 并将物流小车调至与清洗机相对应的送托板位置 ； 然后运行下述运转程序 ： 物流小 车移动至翻转工作台 ； 工件夹紧油缸夹紧 ； 翻转工作台上翻 95 ； 清洗机前门关。
4、闭 ； 喷淋管进至预先设定的位置 ； 工作台快旋转 ； 刮屑排雾装置开启 ； 喷嘴喷射清洗 液 ； 清洗液停止喷射 ； 气嘴喷气 ； 刮屑排雾装置关闭 ； 前门打开 ； 喷淋管退至原 位 ； 翻转工作台下翻到位 ； 夹紧油缸松开 ； 工作台升起 ； 物流小车取走工件 ； 重复 动作如此循环运转， 持续时间 200h 后停止， 试验温度 10 40 ； 试验时不加负重 载荷， 旋转速度为转台设计时的最高转速， 升降液压压力与流量按设计最大值选取， 夹紧油 缸按 5.56.5Mpa 施压， 物流小车按最高设计速度运行， 喷淋管和喷气管分别按 0.32MPa 和 0.4MPa 的压力喷射， 试验过程。
5、中监测清洗机中蜗轮蜗杆副安装处垂直于工作台面方向的振 动加速度大小和基频、 液压系统是否漏油、 清洗液是否漏出以及运转噪声情况， 并按照以下 判断原则进行判断 ： 如果监测出蜗杆蜗轮副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度峰值 大于 0.2g、 基频大于 0.1HZ 或者基频幅值超出 10dB+10dB 范围， 则判断具有缺陷 ； 发现液 压系统出现泄漏或者升降液压缸压力波动值超出 0.08MPa+0.08MPa 范围则判断具有缺 陷 ； 发现夹紧油缸压力超出设定范围则判断具有缺陷 ； 喷淋管和喷气管喷射压力超过设定 值则判断为具有缺陷 ； 如果步骤 （1） 未判断出存在缺陷， 则继续进行下述步。
6、骤 （2） （2） 将托板安装至物流小车， 并将负重块固定在托板上， 并将预备好的含有部分切屑 和油污的切削液分数次间隔地注入到清洗机中， 模拟清洗机工作时的工件清洗， 进行搭载 和运转试验 ； 然后运行下述运转程序 ： 物流小车移动至翻转工作台 ； 工件夹紧油缸夹 紧 ； 翻转工作台上翻 95 ； 清洗机前门关闭 ； 喷淋管进至预先设定的位置 ； 工作 台快旋转 ； 刮屑排雾装置开启 ； 喷嘴喷射清洗液 ； 清洗液停止喷射 ； 气嘴喷气 ； 刮屑排雾装置关闭 ； 前门打开 ； 喷淋管退至原位 ； 翻转工作台下翻到位 ； 夹紧油缸 松开 ； 工作台升起 ； 物流小车取走工件 ； 重复 动作如此。
7、循环运转， 持续时间 200h 后停止， 试验温度 10 40 ； 试验时不加负重载荷， 旋转速度为转台设计时的最高转速， 升降液压压力与流量按设计最大值选取， 夹紧油缸按 5.56.5Mpa 施压， 物流小车按最高设 计速度运行， 喷淋管和喷气管分别按 0.32MPa 和 0.4MPa 的压力喷射， 试验过程中监测蜗轮 蜗杆副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度大小和基频、 液压系统是否漏油、 清洗液 是否漏出以及运转噪声情况， 并按照一下判断原则进行判断 ： 如果监测出蜗杆蜗轮副安装 处垂直于工作台面方向的振动加速度峰值大于 0.2g、 基频大于 0.1HZ 或者基频幅值超出 10dB+1。
8、0dB 范围， 则判断具有缺陷 ； 发现液压系统出现泄漏、 或者升降液压缸压力波动值 超出 0.08MPa+0.08MPa 范围则判断具有缺陷 ； 发现夹紧油缸压力超出设定范围则判断具 有缺陷 ； 喷淋管和喷气管喷射压力超过设定值则判断为具有缺陷。 权 利 要 求 书 CN 104458312 A 2 1/4 页 3 一种柔性制造系统清洗机早期故障检测方法 技术领域 0001 本发明涉及一种以激发早期柔性制造系统故障为目的的故障检测方法， 尤其涉及 一种作为柔性制造系统的重要功能部件清洗机， 对其进行强化试验以进行早期故障检测的 方法。 背景技术 0002 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、。
9、 物料储运系统和一组数字控制加工设备 组成， 能适应加工对象变换的自动化机械制造系统 (Flexible Manufacturing System)， 英 文缩写为 FMS。根据柔性制造系统可靠性建模技术研究可知， 柔性制造系统主要由加工系 统、 物流系统、 刀具系统、 控制系统及辅助系统五个子系统组成。通过对柔性制造系统进行 跟踪统计， 结果表明系统在出厂后再使用过程中， 其失效和出现故障的概率在时间上呈浴 盆曲线。 柔性制造系统在出厂之后存在一个早期失效期， 这个时间段内， 机床出现故障的概 率较大， 这种故障称为早期故障。 0003 柔性制造系统中， 加工系统主要由加工中心组成 ； 物流。
10、系统由传输装置、 物流小 车、 机械手等组成 ； 控制系统由控制加工中心、 物料搬运系统等自动操作所需的局部通信网 络和中央控制计算机、 传感器、 在线监测设备以及各种管理和监控软件组成 ； 辅助系统主要 包括工件检测装置和清洗机等设备组成。根据资料表明， 物流系统、 刀具系统、 辅助系统和 加工设备是柔性制造系统故障频发的子系统。为了提高柔性制造系统的可靠性， 有必要对 其可靠性问题进行深入细致的研究。 0004 作为柔性制造系统的终端设备清洗机， 它的作用是提高机床箱体类零件加工后 的清洁度。清洗能改善工件的性能， 提高工件表面的防腐防锈能力以及涂层表面的附着力 和产品的寿命。 因此， 清。
11、洗机的可靠性对零件的使用性能有重要的影响， 在清洗机出厂前检 测其早期故障， 发现潜在缺陷并提高清洗机的可靠性， 具有重要的意义。 发明内容 0005 针对上述现有技术的不足， 本发明所要解决的技术问题是 ： 如何提供一种可以激 发清洗机早期故障， 从而找出其潜在缺陷， 为提高出厂可靠性创造条件的柔性制造系统清 洗机早期故障检测方法。 0006 为了解决上述技术问题， 本发明采用了如下的技术方案 ： 一种柔性制造系统清洗机早期故障检测方法， 包括以下步骤， （1） 空载运行试验步骤 ： 将性能、 精度检验合格的清洗机直接安装至一套试验用的柔 性制造系统中， 连接好电气线路和液压管路， 调试好柔。
12、性制造系统中清洗机的基本功能 ； 安装物流小车及其轨道至相应的工作位置， 并连接好电气线路， 调试好物流小车的基本功 能， 并将物流小车调至与清洗机相对应的送托板位置 ； 然后运行下述运转程序 ： 物流小 车移动至翻转工作台 ； 工件夹紧油缸夹紧 ； 翻转工作台上翻 95 ； 清洗机前门关闭 ； 喷淋管进至预先设定的位置 ； 工作台快旋转 ； 刮屑排雾装置开启 ； 喷嘴喷射清洗 说 明 书 CN 104458312 A 3 2/4 页 4 液 ； 清洗液停止喷射 ； 气嘴喷气 ； 刮屑排雾装置关闭 ； 前门打开 ； 喷淋管退至原 位 ； 翻转工作台下翻到位 ； 夹紧油缸松开 ； 工作台升起 ；。
13、 物流小车取走工件 ； 重复 动作如此循环运转， 持续时间 200h 后停止， 试验温度 10 40 ； 试验时不加负重 载荷， 旋转速度为转台设计时的最高转速， 升降液压压力与流量按设计最大值选取， 夹紧油 缸按 5.56.5Mpa 施压， 物流小车按最高设计速度运行， 喷淋管和喷气管分别按 0.32MPa 和 0.4MPa 的压力喷射， 试验过程中监测清洗机中蜗轮蜗杆副安装处垂直于工作台面方向的振 动加速度大小和基频、 液压系统是否漏油、 清洗液是否漏出以及运转噪声情况， 并按照以下 判断原则进行判断 ： 如果监测出蜗杆蜗轮副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度峰值 大于 0.2g、 基频。
14、大于 0.1HZ 或者基频幅值超出 10dB+10dB 范围， 则判断具有缺陷 ； 发现液 压系统出现泄漏或者升降液压缸压力波动值超出 0.08MPa+0.08MPa 范围则判断具有缺 陷 ； 发现夹紧油缸压力超出设定范围则判断具有缺陷 ； 喷淋管和喷气管喷射压力超过设定 值则判断为具有缺陷 ； 如果步骤 （1） 未判断出存在缺陷， 则继续进行下述步骤 （2） （2） 将托板安装至物流小车， 并将负重块固定在托板上， 并将预备好的含有部分切屑 和油污的切削液分数次间隔地注入到清洗机中， 模拟清洗机工作时的工件清洗， 进行搭载 和运转试验 ； 然后运行下述运转程序 ： 物流小车移动至翻转工作台 。
15、； 工件夹紧油缸夹 紧 ； 翻转工作台上翻 95 ； 清洗机前门关闭 ； 喷淋管进至预先设定的位置 ； 工作 台快旋转 ； 刮屑排雾装置开启 ； 喷嘴喷射清洗液 ； 清洗液停止喷射 ； 气嘴喷气 ； 刮屑排雾装置关闭 ； 前门打开 ； 喷淋管退至原位 ； 翻转工作台下翻到位 ； 夹紧油缸 松开 ； 工作台升起 ； 物流小车取走工件 ； 重复 动作如此循环运转， 持续时间 200h 后停止， 试验温度 10 40 ； 试验时不加负重载荷， 旋转速度为转台设计时的最高转速， 升降液压压力与流量按设计最大值选取， 夹紧油缸按 5.56.5Mpa 施压， 物流小车按最高设 计速度运行， 喷淋管和喷气管。
16、分别按 0.32MPa 和 0.4MPa 的压力喷射， 试验过程中监测蜗轮 蜗杆副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度大小和基频、 液压系统是否漏油、 清洗液 是否漏出以及运转噪声情况， 并按照一下判断原则进行判断 ： 如果监测出蜗杆蜗轮副安装 处垂直于工作台面方向的振动加速度峰值大于 0.2g、 基频大于 0.1HZ 或者基频幅值超出 10dB+10dB 范围， 则判断具有缺陷 ； 发现液压系统出现泄漏、 或者升降液压缸压力波动值 超出 0.08MPa+0.08MPa 范围则判断具有缺陷 ； 发现夹紧油缸压力超出设定范围则判断具 有缺陷 ； 喷淋管和喷气管喷射压力超过设定值则判断为具有缺陷。。
17、 0007 本发明的检测方法， 是在对清洗机进行故障模式分析和浴盆曲线定量化分析后得 出的。 本方法模拟清洗机的实际清洗状态， 进行最大环境应力负载试验， 监测振动参数和油 液泄漏与压力参数及其波动情况， 主要是在工作环境比较恶劣的情况下， 通过对清洗机连 续工作时的参数监测， 发现其潜在缺陷。各步骤中， 判断出缺陷后， 可以进行人工处理和排 除， 如果不能排除， 则可以禁止该台清洗机出厂， 如果可以排除， 则排除故障后可以继续进 行后续步骤的检测。 试验后， 经过对缺陷进行改进， 可以保证出厂的清洗机出现早期故障的 概率大大降低。 这样， 本方法可以有计划地、 快速有效地激发故障， 分析故障。
18、原因， 暴露产品 缺陷， 并验证缺陷改进措施的有效性， 最终使清洗具备足够高的可靠性， 以满足柔性制造系 统高可靠性的要求。 0008 综上所述， 本发明的方法， 能够通过实验的方式， 对清洗机进行故障激发， 找到生 说 明 书 CN 104458312 A 4 3/4 页 5 产制造过程或设计的潜在缺陷， 从而为提高清洗机的可靠性以及柔性制造系统的可靠性提 供实用的方法。 具体实施方式 0009 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。 0010 本方法特别适合对型号为 FMS80 的柔性制造系统中的清洗机进行检测。具体地 说， 对该清洗机进行可靠性早期故障检测时， 包括以下步骤， 。
19、（1） 空载运行试验步骤 ： 将性能、 精度检验合格的清洗机直接安装至一套试验用的型 号为 FMS80 的柔性制造系统中， 连接好电气线路和液压管路， 调试好柔性制造系统中清洗 机的基本功能 ； 安装物流小车及其轨道至相应的工作位置， 并连接好电气线路， 调试好物流 小车的基本功能， 并将物流小车调至与清洗机相对应的送托板位置 ； 然后运行下述运转程 序 ： 物流小车移动至翻转工作台 ； 工件夹紧油缸夹紧 ； 翻转工作台上翻 95 ； 清洗 机前门关闭 ； 喷淋管进至预先设定的位置 ； 工作台快旋转 ； 刮屑排雾装置开启 ； 喷 嘴喷射清洗液 ； 清洗液停止喷射 ； 气嘴喷气 ； 刮屑排雾装置。
20、关闭 ； 前门打开 ； 喷 淋管退至原位 ； 翻转工作台下翻到位 ； 夹紧油缸松开 ； 工作台升起 ； 物流小车取走 工件 ； 重复 动作如此循环运转， 持续时间 200h 后停止， 试验温度 10 40 ； 试验时 不加负重载荷， 旋转速度为转台设计时的最高转速， 升降液压压力与流量按设计最大值选 取， 夹紧油缸按 5.56.5Mpa 施压， 物流小车按最高设计速度运行， 喷淋管和喷气管分别按 0.32MPa 和 0.4MPa 的压力喷射， 试验过程中监测清洗机中蜗轮蜗杆副安装处垂直于工作台 面方向的振动加速度大小和基频、 液压系统是否漏油、 清洗液是否漏出以及运转噪声情况， 并按照以下判断。
21、原则进行判断 ： 如果监测出蜗杆蜗轮副安装处垂直于工作台面方向的振动 加速度峰值大于 0.2g、 基频大于 0.1HZ 或者基频幅值超出 10dB+10dB 范围， 则判断具有 缺陷 ； 发现液压系统出现泄漏或者升降液压缸压力波动值超出 0.08MPa+0.08MPa 范围则 判断具有缺陷 ； 发现夹紧油缸压力超出设定范围则判断具有缺陷 ； 喷淋管和喷气管喷射压 力超过设定值则判断为具有缺陷 ； 更加具体地说， 上述步骤 （1） 中各试验条件具体可以选择设置为， 环境应力条件为 ： 环 境温度为 10 40， 试验负重载荷为 0， 快旋转为 6r/min， 升降液压压力为 5MPa， 流量为 。
22、8L/min ； 如果步骤 （1） 未判断出存在缺陷， 则继续进行下述步骤 （2） （2） 将托板安装至物流小车， 并将负重块固定在托板上， 并将预备好的含有部分切屑 和油污的切削液分数次间隔地注入到清洗机中， 模拟清洗机工作时的工件清洗， 进行搭载 和运转试验 ； 然后运行下述运转程序 ： 物流小车移动至翻转工作台 ； 工件夹紧油缸夹 紧 ； 翻转工作台上翻 95 ； 清洗机前门关闭 ； 喷淋管进至预先设定的位置 ； 工作 台快旋转 ； 刮屑排雾装置开启 ； 喷嘴喷射清洗液 ； 清洗液停止喷射 ； 气嘴喷气 ； 刮屑排雾装置关闭 ； 前门打开 ； 喷淋管退至原位 ； 翻转工作台下翻到位 ； 。
23、夹紧油缸 松开 ； 工作台升起 ； 物流小车取走工件 ； 重复 动作如此循环运转， 持续时间 200h 后停止， 试验温度 10 40 ； 试验时不加负重载荷， 旋转速度为转台设计时的最高转速， 升降液压压力与流量按设计最大值选取， 夹紧油缸按 5.56.5Mpa 施压， 物流小车按最高设 计速度运行， 喷淋管和喷气管分别按 0.32MPa 和 0.4MPa 的压力喷射， 试验过程中监测蜗轮 说 明 书 CN 104458312 A 5 4/4 页 6 蜗杆副安装处垂直于工作台面方向的振动加速度大小和基频、 液压系统是否漏油、 清洗液 是否漏出以及运转噪声情况， 并按照一下判断原则进行判断 ：。
24、 如果监测出蜗杆蜗轮副安装 处垂直于工作台面方向的振动加速度峰值大于 0.2g、 基频大于 0.1HZ 或者基频幅值超出 10dB+10dB 范围， 则判断具有缺陷 ； 发现液压系统出现泄漏、 或者升降液压缸压力波动值 超出 0.08MPa+0.08MPa 范围则判断具有缺陷 ； 发现夹紧油缸压力超出设定范围则判断具 有缺陷 ； 喷淋管和喷气管喷射压力超过设定值则判断为具有缺陷。 0011 上述步骤 （2）中各试验条件具体可以选择设置为， 环境应力为 ： 环境温度为 10 40， 试验负重载荷为 1500kg， 快旋转为 6r/min， 升降液压压力为 5MPa， 流量为 8L/ min。 0012 最后， 应说明的是， 以上实施例仅用于说明， 而非限制本发明的技术实施方案， 尽 管参照上述实施例对本发明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解 ： 依然可以 对本发明进行修改或等同替换， 而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换， 其 均应涵盖在本发明的保护范围中。 说 明 书 CN 104458312 A 6 。