GB/T 39266-2020 工业机器人机械环境可靠性要求和测试方法.pdf

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  • 5.3.1试验条件和方法

    接GB/T2423.5试验Ea进行冲击试验,被测工业机器人应直接紧固到台面上或通过夹具紧固 上,试验过程中被测工业机器人应处于不带电状态,半正弦脉冲的加速度和持续时间从表2和表

    GB/T39266—2020

    选取。 对于非重复性冲击,除有关规定外,应对被测工业机器人的3个相互垂直方向的每一方向连续施加 3次冲击,即共18次。当采用其他的量值或冲击方向时上海标准规范范本,应在报告中注明并说明采用的原因。

    性冲击,除有关规定外,应对被 宜方向的每一方向连续施加 8次。当采用其他的量值或冲击方向时,

    表2非重复性冲击试验脉冲加速度和持续时间

    对于重复性冲击,除有关规定外,应在被测工业机器人的3个互相垂直的轴线的每一方向上施加规 定的冲击次数。每个方向的冲击次数为(100士5)次或(500士10)次。当采用其他的量值或冲击方向时 应在报告中注明并说明采用的原因 注:标称质量低于100kg的被测工业机器人,建议脉冲加速度采用150m/s或250m/s°,对100kg以上的被测工 业机器人,通常采用脉冲加速度为100m/s更为合适

    表3重复性冲击试验脉冲加速度和持续时间

    5.3.2试验后检测要求

    在试验后被测工业机器人应有一段恢复时间,便被测工业机器人处于与初始检测时相同的条件,被 测工业机器人应通过外观检查和功能性能检测

    5.5.1试验条件和方法

    对于在船舶上便用的工业机器人,模拟实际便用时安装的方位和方式,直接或通过安装架安装在试 验台台面上,试验过程中被测工业机器人应处于通电待机空载状态。 对于通过船舶运输的工业机器人,模拟实际运输时固定的方位和方式,直接或通过安装架安装在试 验台台面上,试验过程中被测工业机器人应处于不带电状态 当有数种安装方式时,应选取可能承受到最严酷条件作用的那种方式或对数种安装方式都进行 试验。 除另有规定外,一般仅进行纵/横倾斜试验和纵/横摇摆试验试验参数可参照表4确定,试验顺序为 先倾斜后摇摆.先纵向后横向

    5.5.2试验后检测要求

    在试验后被测工业机器人应有一段恢复时间,使被测工业机器人处于与初始检测时相同的条件,被 测工业机器人应通过外观检查和功能性能检测

    5.6.1试验条件和方法

    随机振动试验接照GB/T4857.23执行。试验条件应来自从运输环境中实际采集的数据。若无实 示采集数据可用,优先使用IS013355:2016规定的频谱,如表5和图3所示。 安装被测工业机器人时,当包装件能够以多种方式固定在运输车辆上时,应选择使包装件破损最易 发生的方式。如果不确定,则应从各种可能方式中选择最严酷的方式。 如果包装件不固定在运输车辆上,或者有一定的活动空间,则在试验时通常使用不固定方式放置, 被测工业机器人用围栏围住,以免振动过程中从台上坠落。 根据包装件运输环境条件,试验强度分为以下3个等级: 等级1:非常长距离运输(大于2500km),或预期运输路况较差,试验时间180min; 等级2:长距离运输(大于或等于200km,小于或等于2500km),公路、铁路设施较为完备,气候温 和,试验时间90min; 等级3:短距离国内运输(小于200km),预期没有特殊的危害,试验时间15min

    随机振动试验按照GB/T4857.23执行。试验条件应来目从运输坏境中实际采集的数据。若无实 示采集数据可用,优先使用IS013355:2016规定的频谱,如表5和图3所示 安装被测工业机器人时,当包装件能够以多种方式固定在运输车辆上时,应选择使包装件破损最易 发生的方式。如果不确定,则应从各种可能方式中选择最严酷的方式。 如果包装件不固定在运输车辆上,或者有一定的活动空间,则在试验时通常使用不固定方式放置 被测工业机器人用围栏围住,以免振动过程中从台上坠落。 根据包装件运输环境条件,试验强度分为以下3个等级: 等级1:非常长距离运输(大于2500km),或预期运输路况较差,试验时间180min; 等级2:长距离运输(大于或等于200km,小于或等于2500km),公路、铁路设施较为完备,气候温 和,试验时间90min; 等级3:短距离国内运输(小于200km),预期没有特殊的危害,试验时间15min

    被测工业机器人应从能代表技术状态的同一批次产品中随机抽取,若无具体规定时,可靠性摸底试 验应随机抽取1台产品进行试验,可靠性验证试验应随机抽取至少2台产品进行试验。 功能性能测试、安规测试与电磁兼容测试、环境试验应安排在可靠性摸底试验和可靠性验证试验前 进行,被测工业机器人技术状态已基本固化 在试验前和试验后,被测工业机器人应进行外观检查、功能性能检测等,测试项目参照产品技术规 格书或研制任务书等规定 在试验中,按照规定的时间点进行检测,检测项目为主要功能性能项目,对于试验中无法进行的检 测项目应进行原因说明。

    6.3.1实验室试验条件

    [6.3.1. 1 概迷

    应根据工业机器人实际使用和任务环境特征确定供可靠性试验用的环境参数与时间的关系图。无 其他特殊要求时,可靠性试验应在振动、温度、湿度、电压和其他相关试验条件的综合作用下进行。 产品规范中无特殊规定时,振动、温度和相对湿度应力容差应分别符合以下要求 a)振动:对于正弦振动,保持在规定振幅的士10%之内。对于随机振动,试验控制信号功率谱密 度偏离规定要求最大不应超出3dB,最小不应超出一1.5dB; b 温度:土2℃; 相对湿度:土5%

    [6.3.1.2振动应力

    振动应力量值和部面应 用情况确定。在确 振动应力时,至少应考虑振 方向和方式

    6.3.1.3温度应力

    应根据工业机器人的工作环境条件 温度应力时,应至少考虑起始温度、 作时间、工作温度(范围、变化率和变 任务的实验剖面的温度循环次数

    6.3.1.4湿度应力

    试验循环期间对湿度一般不加控制 需要时包括实际使用时有冷凝、结霜或结冰等情况在试验 适当阶段喷人水蒸气,以模拟使用中经历的环境条件

    应根据工业机器人的工作环境条件来确定电应力 确定电应力时,应至少考虑产品的通 规定的工作模式及工作周期、规定的输 标称电压及其最大允许偏差

    6.3.1.6样品试验工况

    被测工业机器人试验工况应模拟实际运行工况。

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    6.3.1.7综合环境应力试验部面

    图参见附录A。为了尽量逼 拟产品在使用中遇到的实际环 便用估计应力

    6.3.2现场运行试验条件

    在现场运行可靠性试验过程中,被测工业机器人工况尽可能模拟产品实际运行工况,接照6.3.1.5 施加电应力。 如制造商未提供特殊温湿度环境要求,在试验时机和试验场所选取时应尽可能覆盖工业机器人及 其设备预期销售使用的地域及其季节性气候差异,以保证现场运行可靠性试验的代表性, 如制造商有提出特殊温湿度环境要求,应对温湿度环境条件采取必要控制措施。 注:在制造商可接受的情况下,可对温湿度环境条件不采取控制措施,以将受试样机暴露在更为严酷的现场环境条 件下进行现场运行可靠性试验

    6.4.1可靠性摸底试验

    可靠性摸底试验以暴露故障和指导实施改进为且的

    6.4.1.2试验时间

    被测工业机器人可靠性摸底试验应累积不小于

    6.4.1.3故障处理

    在可靠性摸底试验过程中出现故障时,应中止试验,进行故障分析,采取纠正措施改进后,可继续 应过一定的试验时间来验证纠正措施的有效性,一般选30h~50h

    6.4.1.4试验终正

    6.4.2可靠性验证试验

    6.4.2.1可靠性指标

    MTBF检验下限值(9,)作为可靠性验证指标,采用的单位为小时(h)。当制造商没有规定可靠性 验证指标时,推荐从10000h开始,间隔为5000h的序列中进行选取,制造商可自行选取可靠性指标 进行验证。 示例:间隔为5000h的序列如10000h、15000h、20000h.....

    6.4.2.2试验统计方案

    假定工业机器人的故障时间分布符合指数分布规律,即敌障率为常数。 试验统计方案推荐采用定时截尾试验方案。 在试验期间,对工业机器人进行连续地或短间隔监测,直至累计相关试验时间超过预定的相关试验 时间(接收)或发生了预定的关联失效数(拒收)。 推荐使用表6中规定的定时截尾试验方案。制造商可综合产品质量状况、风险承受能力、试验成本

    代价等因索,选取试验统计方案

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    表6定时截屋试验方案

    6.4.3.1相关试验时间1

    由规定的d、α、β数值,根据表6查出,的倍数m,由公式(1)求得相关试验时间(总试验台时数): T=0, Xm .··( 式中: T一一相关试验时间; 0 MTBF检验下限值; m ,的倍数m。

    由规定的d、α、β数值,根据表6查出,的倍数m,由公式(1)求得相关试验时间(总试验台时数): T=0, X7m ··( 式中: T一一相关试验时间; MTBF检验下限值; 0的借数m

    由规定的d、α、β数值,根据表6查出の,的倍数m,由公式(1)求得相关试验时间(总试验台时数 T=0.X.m

    T 相关试验时间; 6. MTBF检验下限值; 9. 的倍数 m。 m

    6.4.3.2单台试验时间 t

    由确定受试产品数量(n)后,单台试验时间t可从公式(2)求得 t=T/n

    定受试产品数量(n)后,单台试验时间t可从公式

    式中: 一一单台试验时间; T一一相关试验时间; n一一受试产品数量。 在保证达到试验总时间的前提下,实际单台试验持续时间可以做一定的调整,但应保证单台最短累 计相关试验时间不少于t/2,否则不能做出接收判定。

    6.4.4故障判据及统计原则

    6.4.4.1故障判据

    可靠性试验中出现下列任一情况判为故障: a 被测工业机器人不能工作或部分功能丧失; b 被测工业机器人参数检测结果超出规范(规定)允许范围; c)被测工业机器人的机械、结构部件或元器件发生的松动、破裂、断裂或损坏

    6.4.4.2故障统计原则

    故障可参照以下原则进行统计: a) 经证实为同一原因引起的间歇故障,计为一次故障 b 经证实多个故障现象由同一原因引起时,计为一次故障。 有多个元器件在试验过程中同时失效时,当不能证明是一个元器件失效引起另一些元器件失 效时,每个元器件的失效计为一次独立的故障。当可证明是一个元器件失效引起另一些元器 件失效时,则所有元器件失效合计为一次故障。 d 已经报告过的由同一原因引起的同一部位发生的独立故障,由于未能真正排除而再次出现 时,应和原来报告过的故障合计为一次故障,其间试验时间无效。 e)若不能确定故障发生的准确时刻,则相关试验时间的统计追溯到上一检测点时间,即上一检测 点至发现故障检测点之间的试验时间无效。 f 在试验后的常温功能检查和性能测试中若出现故障,则对故障的判定、统计等与试验中出现故 障作相同处理。 g 在故障检测和修理期间,若发现受试产品还存在其他故障而不能确定为由原有故障引起的, 则应将其视为单独故障进行统计。 h 在现场运行可靠性试验中,对于零部件的轻微缺陷,不丧失规定功能,并且能够按照维修规程 通过日常检查予以原位修复(不引起拆卸)的事件,包括松动、漂移、噪声、渗漏等,经确认后,不 计人故障

    在可靠性试验中出现故障时,故障处理应按下述试验程序的规定进行: a)在实验室试验或现场试验时,参见附录B中表B.2及时填写故障报告,试验各方应签字确认; D 在故障处理过程中,更换所有有故障的零部件,其中包括由其他零部件故障引起应力超出允许 额定值的零部件,但不能更换性能虽已恶化但未超出充许额定值的零部件; C 经修理恢复到可工作状态的被测工业机器人,在证实其修理有效后,并经试验组确认后可重新 投人试验; d)当被测工业机器人的故障为元器件故障时,试验后应对故障元器件进行失效分析,找出元器件 失效机理,并落实纠正措施,为故障归零提供支持

    6.4.6相关试验时间统计原则

    工业机器人的相关试验时间指被测工业机器人正常运行的时间之和。 当试验中测试发现某个被测工业机器人故障时,该被测工业机器人的相关试验时间应为截至上次 对应检测时间为止的试验时间,该故障被测工业机器人上次对应检测时机至本次检测发现故障期间的 试验时间为无效时间。 各被测工业机器人的相关试验时间应为其相关试验时间减去无效试验时间,各个被测工业机器人 的相关试验时间之和为总累积相关试验时间

    6.4.8MTBF计算

    6.4.8.1MTBF点估计

    6.4.8.2MTBF单侧置信下限

    接收判决下的MTBF单侧置信下限估计按公式(4)计算 2T

    6.4.9.1试验实施条件

    8.x(2n) 21

    在进行试验前,确认投人试验的被测工业机器人能够正常工作。 工业机器人应尽量模拟实际使用进行安装,试验条件按6.3的规定进行。

    验前,确认投入试验的被测工业机器人能够正常 人应尽量模拟实际使用进行安装,试验条件按6.

    试验过程中,应对试验条件、试验时间、故障情况、被测工业机器人连续的监测/间断的性能检测

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    果进行记录,相关记录格式参照附录B。 间断的性能检测发现故障而无法判断故障发生的具体时间,则认为故障发生的时间为上一次的检 测时间。

    6.4.9.3试验过程中的维护

    试验过程中,按照产品使用规定维护周期进行维护,试验过程期间或修理过程中不应采取 的维护

    6.4.9.4试验后的检测

    试验终止,被测工业机器人应进行功能性能检测

    1.1机械环境试验报告

    试验结果的报告包括但不限于以下内容: a) 试验试样的完整性描述; b) 试验项目的完整性描述; C 每个试验项目具体试验参数的详细描述; d)试验结果的详细描述

    铆钉标准试验结果的报告包括但不限于以下内容: a)试验目的、内容和结论; b)试验依据; c)试验时间、地点; d 被测工业机器人说明; e) 试验统计方案; f) 综合环境条件及应力施加方法说明; g)试验设施和仪器情况; h)试验过程描述; 试验中发生的故障次数、故障分类及故障处理情况; i 其他需要说明的有关事项

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    在可靠性试验过程中应准确记录被测工业机器人试验时间,及时进行汇总计算,确保相关试验时间 达到规定要求,可靠性试验时间记录表见表B.1。 在可靠性试验中,试验分成多个周期进行,在长期正常运行过程中,应每隔1个周期记录1次试验时 间,当试验过程中发生停机事件被测工业机器人故障导致或其他因素导致时,应及时记录在表B.1中

    B.2.1故障情况记录

    故障情况记录由试验人员填写,可参考表B.2格式,包括以下4点: a)故障记录包括:故障发生日期和时间,工业机器人的顺序号,故障时的工作条件和环境条件,单 项试验时间和/或累积试验时间,故障发生情况和故障现象说明,试验人员姓名; b) 故障的性质; c)产品性能的故障特征; 示例:故障参数的实测值和该项参数的最低要求值等。 d)故障判定依据

    B.2.2故障维修记录

    故障维修记录由维修人员填写,包括以下3点: a)故障核实,包括:使用的仪器仪表和方案,观察结果及说明; b) 维修说明,包括:采取的措施,维修过程中被测工业机器人的工作时间白砂糖标准,维修期、时间及维修 持续时间,维修人员姓名; 被更换的零部件说明,包括:名称、型号,所在位置,供货单位,故障的主要特征和确定故障时所 采用的试验.故障原因和分类意见,维修中所采取的措施

    B.2.3故障分析记录

    故障分析记录由故障分析人员填写可靠性试验故障分析及纠正措施记录表,可参考表B.3格式,包 活以下3点: a)可靠性试验故障分析基本信息:目视和初始测量情况、分析日期、分析所用设备、故障分类和分 析人员姓名等; b)引起故障原因的分析; c)故障的分析意见及纠正措施的建议

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