La supresión de la vibración reduce drásticamente el tiempo de asentamiento.

En una operación de recogida y colocación de alta velocidad, el tiempo de asentamiento es enemigo de la productividad. La velocidad es esencial para el montaje de gran volumen. Sin embargo, la velocidad también crea problemas.

En una operación de recogida y colocación, por ejemplo, moverse rápidamente de un lado a otro y detenerse en un instante genera vibraciones. Para recoger o colocar una pieza con algún tipo de precisión, la máquina debe detenerse, aunque sea por una fracción de segundo, hasta que las vibraciones cesen. Esto se conoce como tiempo de estabilización y, en una operación de gran volumen, esos milisegundos pueden sumar.

Considere una operación corta de recogida y colocación, de 200 milímetros de ancho, 100 milímetros de abajo y de regreso. Cada movimiento horizontal tarda 0,5 segundos con un tiempo de estabilización de 0,05 segundos, y cada movimiento vertical tarda 0,2 segundos con un tiempo de estabilización de 0,05 segundos. Eso se traduce en 1,6 segundos por parte, 37,5 partes por minuto o 2250 partes por hora. Si cada pieza vale $0,1, la operación produce $225 de ingresos por hora.

Si el tiempo de asentamiento se puede reducir de 0,05 a 0,004 segundos, esa misma operación de recogida y colocación ahora tarda 1,416 segundos. Eso se traduce en 42,37 partes por minuto o 2.542 partes por hora. Ahora, la misma operación genera ingresos de 254,24 dólares por hora, 29,24 dólares más. En una operación de dos turnos que funciona seis días a la semana, ahorrar solo 0,184 segundos en tiempo de asentamiento se traduce en $140,353 en ingresos adicionales por año.

Los ingenieros de automatización pueden abordar el problema de la vibración y la resonancia de las máquinas de varias maneras. Mecánicamente, pueden diseñar una máquina con componentes robustos, tolerancias estrictas y un juego mínimo.

En general, desea que el motor esté acoplado lo más estrechamente posible a la carga. Quiere minimizar el cumplimiento mecánico en su sistema. Cualquier pieza móvil entre el eje del motor y la carga, como un acoplamiento o una caja de cambios, provoca cumplimiento. Todos esos componentes son susceptibles al calor, la fricción y el desgaste.

Los ingenieros también pueden abordar el problema electrónicamente a través del amplificador en un sistema servoaccionado.

Los filtros son una forma de hacerlo. Los filtros de paso bajo atenúan las vibraciones entre 1.000 y 5.000 hercios. Los filtros de muesca controlan las vibraciones entre 500 y 1000 hercios.

El problema con los filtros es que ponen un límite al ancho de banda. Eso limita el grado de precisión con el que se puede ajustar el sistema.

Otra forma de abordar el problema es mediante la supresión de vibraciones. El servoamplificador Sigma-5 de Yaskawa presenta un algoritmo único precisamente para eso. El algoritmo puede suprimir vibraciones de 50 hercios o menos sin comprometer el ancho de banda.

La clave es el codificador de alta resolución de 20 bits acoplado al servomotor. Con más de 1 millón de cuentas por rotación del eje del motor, el codificador puede detectar incluso pequeñas vibraciones transmitidas a través de una correa o un tornillo de bolas.

El algoritmo toma señales de velocidad y par del codificador y ajusta la señal de comando para el movimiento. Digamos que estás dominando un perfil trapezoidal regular: acelera, corre a cierta velocidad y luego detente. El amplificador seguirá ese movimiento ordenado lo más estrechamente posible. Pero, durante el movimiento, todo tipo de vibraciones intentarán desviar el motor de su trayectoria. El algoritmo de supresión de vibraciones conoce la forma de onda de esa vibración y ajusta la señal de comando en la dirección opuesta, esencialmente anulándola.

La supresión de la vibración reduce drásticamente el tiempo de asentamiento, lo que se traduce en un mayor rendimiento. También permite a los ingenieros diseñar mecanismos más pequeños y livianos, lo que reduce el costo total de la máquina.

Menos vibración también significa menos desgaste de la máquina. Su máquina funcionará de manera más suave y silenciosa y, en última instancia, durará más.