該系列盤式刀庫(kù)采用減速電機(jī)帶動(dòng)分度機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀盤的運(yùn)轉(zhuǎn),，選刀動(dòng)作快速,、平 穩(wěn)。分度機(jī)構(gòu)由圓柱凸輪與凸輪軸承組合而成,，分度精度高,，噪音小,；刀庫(kù)刀套采用 工程塑料ABS制作,，具有重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),、沖擊小等優(yōu)點(diǎn),，因此在進(jìn)行信號(hào)采集時(shí) 能將干擾降到最低，有效地降低了故障誤報(bào)率,。上述減速電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)副鏈輪,、 副鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)，通過副鏈條帶動(dòng)刀庫(kù)外部帶有接近傳感器的軸轉(zhuǎn)動(dòng),，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀盤運(yùn)動(dòng)的 精確控制,。機(jī)械手的換刀動(dòng)作由減速電機(jī)帶動(dòng)鏈條、鏈條帶動(dòng)滾子式蝸型弧面復(fù)合凸 輪來完成,。
故障預(yù)警系統(tǒng)主要包括電氣控制環(huán)節(jié),、數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)和PLC控制環(huán)節(jié)，只有三個(gè) 環(huán)節(jié)協(xié)同工作才能完成盤式刀庫(kù)換刀系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警功能,。本章設(shè)計(jì)任務(wù) 為設(shè)計(jì)電氣控制環(huán)節(jié)控制刀庫(kù)的正常動(dòng)作,、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)采集刀庫(kù)工作時(shí)的狀態(tài) 信號(hào)和設(shè)計(jì)PLC控制環(huán)節(jié)控制故障預(yù)警機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。
由于電磁懸浮技術(shù)具備無接觸這一優(yōu)點(diǎn)，因此消除了物體與物體之間不利摩擦的 影響,，可以延長(zhǎng)機(jī)械部件的使用周期,，改善運(yùn)行狀況。因此它在工業(yè)加工,、機(jī)械生產(chǎn) 和交通運(yùn)輸?shù)确矫嬗兄鴱V闊的應(yīng)用,。
隨著科學(xué)技術(shù)理論的不斷發(fā)展，各種控制算法相繼被人們研發(fā)出來,，這為電磁懸 浮系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)提供了大量參考依據(jù),。從傳統(tǒng)的線性控制算法到先進(jìn)智能的非線 性控制算法控制理論得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。由于電磁懸浮系統(tǒng)是典型的非線性系統(tǒng),，因 此線性的控制算法只能在懸浮系統(tǒng)進(jìn)行了線性化處理后才能使用,。利用泰勒級(jí)數(shù)在平 衡點(diǎn)附近對(duì)非線性函數(shù)進(jìn)行展開和反饋線性化是當(dāng)今比較成熟的線性化方法。由于線 性化處理后的非線性系統(tǒng)降低了控制難度,，因此也降低了控制器設(shè)計(jì)的難度,。原系統(tǒng) 的高階響應(yīng)在線性化后被忽略了。工程實(shí)踐中如果采用線性的控制算法會(huì)出現(xiàn)一定的 偏差從而不能滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo),。非線性控制算法則不需要精確地知道被控系統(tǒng)的 數(shù)學(xué)模型,，不需要忽略系統(tǒng)非線性高階響應(yīng)項(xiàng)。由于非線性控制可以真實(shí)的反應(yīng)系統(tǒng) 的輸出效果,，所以具有很好的工程實(shí)踐意義,，得到了社會(huì)的廣泛關(guān)注。現(xiàn)如今非線性 控制多指先進(jìn)智能控制如模糊控制,、無源控制,、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自抗擾控制,、自適應(yīng)控制,、 滑模變結(jié)構(gòu)控制和魯棒控制等。
同步控制技術(shù)是將電氣傳動(dòng)技術(shù),、電力電子技術(shù),、信號(hào)技術(shù)、控制工程技術(shù)和機(jī) 械技術(shù)融為一體的綜合性非常強(qiáng)的一種技術(shù),。同步控制技術(shù)的發(fā)展與其它有關(guān)技術(shù)的 發(fā)展緊緊關(guān)聯(lián)在一起的,。同步控制是指實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)行裝置運(yùn)行時(shí)步伐一致，廣義上講 是指系統(tǒng)中某一物理量協(xié)調(diào)一致,。通常同步偏差和同步速度要求較高的系統(tǒng)要考慮單 回路之間的互相聯(lián)系以使他們保持一致,，而不只是提高單個(gè)回路控制精度的問題[25],。 在多回路系統(tǒng)中通常會(huì)存在著強(qiáng)烈耦合和許多不確定性因素,，這就需要研究新的提高 同步精度的理論算法和實(shí)現(xiàn)這一理論的方法。
搭建圓盤式刀庫(kù)可靠性試驗(yàn)臺(tái)的目的主要是能夠更及時(shí)、迅速的收集自動(dòng)換 刀系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息,，包括故障時(shí)間,、故障原因、換刀次數(shù),、換刀時(shí)間等信息,。將 收集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性分析，不僅可以得出刀庫(kù)的MTBF,，為評(píng)估同類型刀庫(kù) MTBF做指導(dǎo),，而且能夠通過故障信息找出刀庫(kù)容易出現(xiàn)故障的部位，針對(duì)不同 的故障部位提出相應(yīng)的改進(jìn)措施,，能夠極大的縮短時(shí)間,，提高該類型刀庫(kù)的可靠 性水平。并且對(duì)其他類型的刀庫(kù)也具有一定的指導(dǎo)意義,。這就要求試驗(yàn)臺(tái)具備以 下功能：
圓盤式刀庫(kù)自動(dòng)換刀系統(tǒng)故障主要包括功能型故障、參數(shù)性故障以及狀態(tài)性 故障,。功能性故障主要是自動(dòng)換刀系統(tǒng)由于內(nèi)因因素而產(chǎn)生的故障,，如機(jī)械手卡 刀，導(dǎo)致機(jī)械手電機(jī)過載而燒壞等,。參數(shù)性故障主要是指刀庫(kù)的相關(guān)性能參數(shù)超 出規(guī)定的變化范圍,，如刀盤轉(zhuǎn)位以及機(jī)械手定位不準(zhǔn)確等。狀態(tài)性故障主要是換 刀系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中由于溫度過高,、振動(dòng)劇烈以及噪聲過大而造成的故障,。簡(jiǎn)單來 說，圓盤式刀庫(kù)自動(dòng)換刀系統(tǒng)故障就是在規(guī)定的條件和時(shí)間內(nèi),，自動(dòng)換刀系統(tǒng)不 能完成規(guī)定的功能,。
試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括運(yùn)行時(shí)間,、換刀次數(shù)以及換刀系統(tǒng)故障,。如附錄1 表A-1所示。表中包括運(yùn)行日期,、換刀時(shí)間以及每把刀的換刀次數(shù),，試驗(yàn)人員需 要把這些數(shù)據(jù)歸類總結(jié)以及檢查這些數(shù)據(jù)是否有出現(xiàn)偏差的地方，分析人員根據(jù) 這些數(shù)據(jù)計(jì)算換刀頻率,；如附錄1表A-2,主要是記錄刀庫(kù)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障現(xiàn) 象,、故障部位、故障原因以及故障處理,，并且記錄下當(dāng)日的試驗(yàn)員以及維修人員,， 以便分析人員能夠及時(shí)迅速的找到先關(guān)人員咨詢情況；
現(xiàn)場(chǎng)加工中心的試驗(yàn)對(duì)象是精工機(jī)床中的YP系列圓盤式刀庫(kù)，數(shù)據(jù)采集時(shí) 間是從加工中心精工機(jī)床調(diào)試完成后開始的,。選取了從2011年~2013年間的加 工中心精工機(jī)床,。通過附錄1表A-3記錄每臺(tái)精工機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)加工中出現(xiàn)的有關(guān)圓 盤式刀庫(kù)的故障，并判斷該故障是否是關(guān)聯(lián)故障,，將每臺(tái)機(jī)床出現(xiàn)的關(guān)聯(lián)故障通 過附錄1表A-7進(jìn)行統(tǒng)計(jì),。將統(tǒng)計(jì)結(jié)果整理，具體見附錄2表B-1,從附錄2表 B-1中可以看出YP系列圓盤刀庫(kù)在2011~2013年共出現(xiàn)92次故障,。
本章研宄了一種混合編程方法,，用戶以及企業(yè)通過該方法能夠直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采 集的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行建模與分析，并且能夠直觀的觀測(cè)由于數(shù)據(jù)的變化而導(dǎo)致的模 型參數(shù)與圖形的變化,。