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1、FANUC数控系统的可靠性zhangting导语：尽管FANUC的专用芯片由专门厂家制造，但为了保证性能和可靠性，FANUC也在公司内进展设计。这就是FANUC对可靠性进展治理的方法。振兴数控机床工业，实现产业化是开展我国机械制造业的必由之路：数控系统产业化是到达这个目的的关键之一。数控机床由数控系统控制，它的运动由数控系统的伺服装置驱动，所以数控系统是数控机床的大脑。又是数控机床运动的原动力；而且数控系统不同于家电，它是消费资料，不是消费资料，要耐受各种恶劣工亚环境的考验，所以，数控系统的可靠性非常重要。另外，数控系统的可靠比也是用户的要求，十分是在当代化消费线上采用的数控系统更是如此，设想
2、在一条24h连续运转的消费线上假如有一台不可靠的数控系统在工作经常停机修理因此影响整条消费线的正常工作，用户怎么能受得了？市场要求数控机床长期正常工作，这首先就要求数控系统要长期地可靠工作。可靠性在数控系统产品的研发、设计及制造链中最综合地表达质量及程度，包括技术及治理程度。目前，世界著各的数控制造商家都非常重视数控系统的可靠性。本文以日本FANUC公司为例，讲明由于该公司对数控系统可靠性的重视，因此其产品受到用户的欢送。FANUC公司是以消费工厂自动化相关产品为主的公司。其主要产品为机床数控系统和机器人。FANUC集中全部雇员的三分之一致力于研究和开发工作。当前，与数控机床配套的数控系统的市
3、场占有率，FANUC在日本约占70%，在世界上约占50%以上。FANUC公司的产品是如何得到世界机床工业推祟的呢？图1FANUC公司的开发方针1商品开发和验证首先，FANUC公司明确制定商品开发的方针为：1高性能：系统采用最新、最先进的技术，以知足用户对高性能的要求。2高质量：首先是高可靠性，以保证商品可以平安地在世界任何地方工作。3低本钱：可以使用户获得很高的经济效益，使用户的产品可以在国际市场上具有竞争力。如图1所示。用户购置FANUC的商品使用在消费线上的目的是为了实现机器的最正确性能，为了更好地知足用户的要求，FANUC把同类的产品也装在自己的消费线设备上，最大限度地使用、考验这些产品
4、，尽量发挥和使用该产品的技术先进性以证实产品可靠和耐用。FANUC相信，在自己的工厂里，由于自动消费经过的机器人化即消费经过无人化，根本由机器人进展，可以对产品进展高强度的考验，比方，FANUC新的伺服电动机工厂只有43名操纵者、288台机器人和1个自动仓库，其控制系统根本采用FANUC自己的系统。在该工厂里，所有消费经过从电动机零件的运输、装配、测试、包装到出厂的所有经过，其操纵人员与机器人的比例为1:6.7。在FANUC的重型机械工厂中，运用了FANUC自己的控制系统CELL60进展消费，它可以连续72h运转，包括星期六和星期日。在FANUC的所有工厂里，现共有430名操纵者和922台机器
5、人。操纵人员与机器人的比例为1:2.1。所有这些机器人化的工厂都遵从ISO9001国际标准进展消费。为了保证在用户消费线上使用的FANUC商品总处在最正确的状态，FANUC提供了全球范围的维修和效劳网络，这些效劳包括现场安装、调试、测试、定期维修、故障诊断和修理，并且提供维修备件。这样，只要用户的消费线在工作，就可以对FANUC商品提供效劳。FANUC的维修效劳支持系统称为CS24，它通过计算机与通讯网络连接在一起，该系统所提供的具体效劳记录对于改善系统的可靠性产生了宏大作用。2高可靠性设计的目的FANUC在商品开发时，其工程负责人负责对产品的贸易化：知足用户的需要、提生产洁性能档次的方案、评
6、估和选择元器件，以到达高可靠性，实现本钱和制造目的。从市场的需要到制造系统的每一件事情，工程开发的负责人都要熟悉，才能设计制造出高质量和高可靠性的产品。无庸赘述，在商品开发中，可靠性的设计是非常重要的。FANUC严格按照设计标准化的规定，制定尽量多的设计和消费标准，而对于元器件的选择，那么要于方百计确认它们的可靠性，比方热、振动特性等，以便对它们进展全面评估。另外，FANUC提出了“减少零件数目，作为每种产品的设计目的以保证产品的可靠性。在FANUC研究所的入口处挂着一条标语“WenigerTeile，就是要求开发人员在设计商品时要运用“较少的零件概念。它也表示，减少元器件的数目也可以进步消费
7、率、降低本钱和减少维修。对于产品的开发，FANUC采用产品的故障率作为可靠性的量化目的。比方，CNC系统，包括电动机和伺服系统的目的故障率是0.01次/台月，这个比率表示每月每台CNC的平均故障为0.1次，也就是每100个月有1次故障。为了更明确公司对商品负责，FANUC自行开发和制造了独家的主要零配件，如印刷电路板和伺服电动机。尽管FANUC的专用芯片由专门厂家制造，但为了保证性能和可靠性，FANUC也在公司内进展设计。这就是FANUC对可靠性进展治理的方法。3高可靠性设计的要点CNC系统、与FA有关的产品以及机器人的设计首先要考虑的是环境，通过持续的可靠性运转让产品在严酷的环境如经受温度、
8、湿度、振动和含有油雾的环境下平安地使用是非常重要的。在产品设计时，关于产品的可靠性着重要对元件和产品本身对环境的耐受力进展评估。对于FANUC，主要的可靠性评估工程为对热、冷、潮湿、振动、耐久性、噪声、尘埃、切削油和静电的耐受性，也评估电子元件的材料和构造耐受高温切削油浸渍的才能，以确认在加工时腐蚀对暴露在切削油中元件的影响，而且对大多数常用的切削油都进展评估。最小化FANUC产品正朝着CNC小型化工艺开展，同时还充分关注有关小型化中的可靠性问题。电子元件引线距的缩小一般IC的引线距为2.54mm，目前已减小到0.5mm甚至更小。导电线间的小间隔在恶劣的环境中可能会通过电容产生漏电而使CNC系
9、统出现故障，因此在印刷板上涂敷某些绝缘材料作成的涂层就可以防止这种故障。印刷板在采用微细电路元件时，为了保证可靠性，也采取了一些措施。选择耐潮湿、耐切削油的最正确材料。选择最正确芯片焊接区，保证足够的焊接强度和焊接消费率。对于大尺寸的外表安装元件，要尽量选择印刷板材料的膨胀系数接近元件的膨胀系数，以防止由于膨胀系数的不同而引起的焊接接点质量变坏。由于电子元件的故障率随着温度的增加而增加，因此，为了降低由于高密度安装而产生的热量并保持低的温升，在运转期间对元件四周的温度以及半导体的结点温度设定一个允许的上限，以降低热损耗。为了防止因接触器小型化和多引线引起的电气故障，如外表接触压力减少、接触面异
10、物引起的接触不良，采用2点接触以保证接触外表的干净。图2FANUCCNC控制器制造经过4高可靠性的制造在商品开发中，负责人在设计时就要考虑整个消费制造的经过，而且要确保质量。稳定的制造和可靠性由采用机器人、自动化的设备保证。FANUC对制造经过中的可靠性非常留意，通过对元部件的老化和性能的试验，消除次品。这样，运行初期失效和故障在用户的设备上就不会产生。比方在兀器件承受检查期间对元器件在高温下进展老化；在性能试验前以高温对印刷板进展老化，对装配完的CNC进展高温运转测试，对所有的机械单元，如机器人在出厂前进展100h运转试验等。所有测试和老化的记录都存储在可靠性的数据库里，使用这些数据，对改良
11、FANUC产品的可靠性起了很大作用。图2为CNC的制造经过。图3FANUC系统的故障率5高可靠性的维修和可靠性相关工作维修数据库FANUC非常重视效劳和维修。它把提供应用户的具体效劳及支持的任务按时间顺序存放在维修的数据库里。FANUC存储了发生在用户设备上的有关故障状态，其总数约刀刃项，如用户名称、接到的日期、修理的日期、模块名称、系列号码、故障单元的规格、维修的内容、故障的起因等。这个数据库存储的所有故障信息，已经成为用户查询故障历史的数据源。这些工程的信息也被用来每月统计器件、单元、部件故障率的变化情况，用以改善和进步开发和制造部门以及维修部件的可靠性，同时也被FANUC用以进展质量治理。可靠性预测以上的数据库也用来进展高可靠性的设计，例如，预测新产品的可靠性等。ISO9000认证FANUC已在1993年6月获得ISO9002的认证；1997年7月获得ISO9001的认证。FANUC系统的可靠性进展FANUC产品的故障率如图3所示。从图中可以看出，FANUC产品的可靠性逐年进步。0