La suppression des vibrations réduit considérablement le temps de stabilisation.

Dans une opération de pick-and-place à grande vitesse, le temps de stabilisation est l'ennemi de la productivité. La vitesse est essentielle pour l'assemblage en grande série. Cependant, elle engendre également des problèmes.

Lors d'une opération de pick-and-place, par exemple, les mouvements rapides d'un côté à l'autre et les arrêts brusques génèrent des vibrations. Pour prélever ou placer une pièce avec précision, la machine doit marquer une pause, ne serait-ce qu'une fraction de seconde, jusqu'à ce que les vibrations cessent. C'est ce qu'on appelle le temps de stabilisation, et dans une opération à grande échelle, ces millisecondes peuvent s'accumuler.

Prenons l'exemple d'une courte opération de pick-and-place, de 200 millimètres de large, 100 millimètres de haut en bas, et inversement. Chaque déplacement horizontal dure 0,5 seconde avec un temps de stabilisation de 0,05 seconde, et chaque déplacement vertical dure 0,2 seconde avec un temps de stabilisation de 0,05 seconde. Cela correspond à 1,6 seconde par pièce, 37,5 pièces par minute ou 2 250 pièces par heure. Si chaque pièce vaut 0,1 $, l'opération génère un chiffre d'affaires horaire de 225 $.

Si le temps de stabilisation peut être réduit de 0,05 à 0,004 seconde, la même opération de prélèvement et de placement prend désormais 1,416 seconde. Cela correspond à 42,37 pièces par minute, soit 2 542 pièces par heure. Cette même opération génère désormais un chiffre d'affaires de 254,24 $ par heure, soit 29,24 $ de plus. Dans une exploitation en deux équipes fonctionnant six jours par semaine, un gain de seulement 0,184 seconde sur le temps de stabilisation se traduit par un chiffre d'affaires supplémentaire de 140 353 $ par an !

Les ingénieurs en automatisation peuvent résoudre le problème des vibrations et de la résonance des machines de plusieurs manières. Sur le plan mécanique, ils peuvent concevoir une machine dotée de composants robustes, de tolérances strictes et d'un jeu minimal.

En général, le moteur doit être couplé à la charge aussi étroitement et étroitement que possible. Il est important de minimiser la compliance mécanique du système. Toute pièce mobile entre l'arbre du moteur et la charge, comme un accouplement ou un réducteur, provoque une compliance. Tous ces composants sont sensibles à la chaleur, aux frottements et à l'usure.

Les ingénieurs peuvent également résoudre le problème électroniquement grâce à l’amplificateur dans un système à servocommande.

Les filtres sont un moyen d'y parvenir. Les filtres passe-bas atténuent les vibrations entre 1 000 et 5 000 hertz. Les filtres coupe-bande contrôlent les vibrations entre 500 et 1 000 hertz.

Le problème avec les filtres, c'est qu'ils limitent la bande passante. Cela limite la précision avec laquelle vous pouvez régler le système.

Une autre solution consiste à supprimer les vibrations. Le servoamplificateur Sigma-5 de Yaskawa est doté d'un algorithme unique conçu à cet effet. Cet algorithme peut supprimer les vibrations de 50 hertz ou moins sans compromettre la bande passante.

La clé réside dans le codeur haute résolution 20 bits couplé au servomoteur. Avec plus d'un million de points par rotation de l'arbre moteur, le codeur peut détecter même les plus petites vibrations transmises par une courroie ou une vis à billes.

L'algorithme prend les signaux de vitesse et de couple du codeur et ajuste le signal de commande au mouvement. Imaginons que vous commandiez un profil trapézoïdal régulier : accélération, vitesse, puis arrêt. L'amplificateur suivra ce mouvement commandé au plus près. Cependant, pendant le mouvement, toutes sortes de vibrations tenteront de dévier le moteur de sa trajectoire. L'algorithme de suppression des vibrations connaît la forme d'onde de ces vibrations et ajuste le signal de commande dans la direction opposée, l'annulant ainsi.

La suppression des vibrations réduit considérablement le temps de stabilisation, ce qui se traduit par un meilleur rendement. Elle permet également aux ingénieurs de concevoir des mécanismes plus compacts et plus légers, réduisant ainsi le coût global de la machine.

Moins de vibrations signifie également moins d'usure de la machine. Votre machine fonctionnera plus doucement et silencieusement, et au final, elle durera plus longtemps.