La supresión de vibraciones reduce drásticamente el tiempo de estabilización.

En una operación de recogida y colocación de alta velocidad, el tiempo de estabilización perjudica la productividad. La velocidad es esencial para el ensamblaje de alto volumen. Sin embargo, la velocidad también genera problemas.

En una operación de recogida y colocación, por ejemplo, los movimientos rápidos de un lado a otro y las paradas bruscas generan vibraciones. Para recoger o colocar una pieza con precisión, la máquina debe detenerse, aunque sea por una fracción de segundo, hasta que cesen las vibraciones. Esto se conoce como tiempo de estabilización, y en una operación de alto volumen, esos milisegundos pueden acumularse.

Consideremos una operación corta de recogida y colocación: 200 milímetros de ancho, 100 milímetros de profundidad y de vuelta. 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. Esto se traduce en 1,6 segundos por pieza, 37,5 piezas por minuto o 2250 piezas por hora. Si cada pieza tiene un valor de 0,10 $, la operación genera 225 $ de ingresos por hora.

Si se logra reducir el tiempo de estabilización de 0,05 a 0,004 segundos, la misma operación de recogida y colocación ahora tarda 1,416 segundos. Esto se traduce en 42,37 piezas por minuto o 2542 piezas por hora. Ahora, la misma operación genera ingresos de 254,24 dólares por hora, es decir, 29,24 dólares más. En una operación de dos turnos que funciona seis días a la semana, ¡ahorrar tan solo 0,184 segundos en el tiempo de estabilización se traduce en 140 353 dólares de ingresos adicionales al 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 ajustadas y una holgura mínima.

En general, conviene que el motor esté acoplado a la carga de la forma más precisa y firme posible. Es importante minimizar la flexibilidad mecánica del sistema. Cualquier pieza móvil entre el eje del motor y la carga, como un acoplamiento o una caja de cambios, provoca flexibilidad. Todos estos 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 lograrlo. Los filtros de paso bajo atenúan las vibraciones entre 1000 y 5000 hercios. Los filtros de rechazo de banda controlan las vibraciones entre 500 y 1000 hercios.

El problema de los filtros es que limitan el ancho de banda. Eso restringe la precisión con la que se puede ajustar el sistema.

Otra forma de abordar el problema es mediante la supresión de vibraciones. El servoamplificador Sigma-5 de Yaskawa incorpora un algoritmo exclusivo para ello. Este algoritmo puede suprimir vibraciones de 50 Hz o menos sin comprometer el ancho de banda.

La clave reside en el codificador de alta resolución de 20 bits acoplado al servomotor. Con más de un millón de pulsos por rotación del eje del motor, el codificador puede detectar incluso las vibraciones más pequeñas transmitidas a través de una correa o un husillo de bolas.

El algoritmo recibe las señales de velocidad y par del codificador y ajusta la señal de control para el movimiento. Supongamos que se ordena un perfil trapezoidal regular: acelerar, mantener una velocidad constante y luego detenerse. El amplificador seguirá ese movimiento ordenado con la mayor precisión posible. Sin embargo, durante el movimiento, diversas vibraciones intentarán desviar el motor de su trayectoria. El algoritmo de supresión de vibraciones reconoce la forma de onda de dicha vibración y ajusta la señal de control en la dirección opuesta, anulándola por completo.

La supresión de vibraciones reduce drásticamente el tiempo de estabilización, lo que se traduce en un mayor rendimiento. Además, permite a los ingenieros diseñar mecanismos más pequeños y ligeros, lo que disminuye el coste total de la máquina.

Menos vibraciones también significan menos desgaste de la máquina. Su máquina funcionará de forma más fluida y silenciosa y, en definitiva, durará más.