La suppression des vibrations réduit considérablement le temps de stabilisation.

Dans une opération de prélèvement et de placement à grande vitesse, le temps de stabilisation nuit à la productivité. La vitesse est essentielle pour l'assemblage en grande série. Cependant, elle engendre aussi des problèmes.

Lors d'une opération de prélèvement et de placement, par exemple, les mouvements latéraux rapides et les arrêts brusques génèrent des vibrations. Pour prélever ou placer une pièce avec précision, la machine doit marquer une pause, même d'une fraction de seconde, le temps que les vibrations cessent. Ce temps, appelé temps de stabilisation, peut s'avérer considérable dans une opération à haut volume.

Prenons l'exemple d'une opération de prélèvement et de placement courte, sur un déplacement horizontal de 200 mm, vertical de 100 mm, puis retour. 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, soit 37,5 pièces par minute ou 2 250 pièces par heure. Si chaque pièce vaut 0,10 $, l'opération génère un chiffre d'affaires de 225 $ par heure.

Si le temps de stabilisation est réduit de 0,05 à 0,004 seconde, l'opération de prélèvement et de placement ne prend plus que 1,416 seconde. Cela correspond à 42,37 pièces par minute, soit 2 542 pièces par heure. Cette même opération génère alors un chiffre d'affaires de 254,24 $ par heure, soit 29,24 $ de plus. Dans une production en deux équipes, six jours par semaine, un gain de seulement 0,184 seconde sur le temps de stabilisation représente un gain 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 serrées et d'un jeu minimal.

En général, il est préférable que le moteur soit couplé au plus près et au plus près de la charge. Il faut minimiser les déformations mécaniques du système. Toute pièce mobile entre l'arbre moteur et la charge, comme un accouplement ou un réducteur, engendre des déformations. Tous ces composants sont sensibles à la chaleur, au frottement et à l'usure.

Les ingénieurs peuvent également résoudre le problème électroniquement via l'amplificateur dans un système servo-commandé.

Les filtres constituent une solution. Les filtres passe-bas atténuent les vibrations comprises entre 1 000 et 5 000 hertz. Les filtres coupe-bande contrôlent les vibrations comprises entre 500 et 1 000 hertz.

Le problème avec les filtres, c'est qu'ils limitent la bande passante. Cela restreint la précision du réglage du système.

Une autre solution consiste à supprimer les vibrations. L'amplificateur servo Sigma-5 de Yaskawa intègre un algorithme unique conçu à cet effet. Cet algorithme permet de supprimer les vibrations de 50 Hz ou moins sans compromettre la bande passante.

L'élément clé est le codeur haute résolution 20 bits couplé au servomoteur. Avec plus d'un million d'impulsions par tour d'arbre moteur, ce codeur détecte même les plus faibles vibrations transmises par une courroie ou une vis à billes.

L'algorithme reçoit les signaux de vitesse et de couple de l'encodeur et ajuste le signal de commande en fonction du mouvement. Supposons que vous commandiez un profil trapézoïdal régulier : accélération, maintien d'une certaine vitesse, puis arrêt. L'amplificateur suivra ce mouvement commandé avec la plus grande précision. Cependant, durant le déplacement, diverses vibrations tendent à dévier le moteur de sa trajectoire. L'algorithme de suppression des vibrations reconnaît la forme d'onde de ces vibrations et ajuste le signal de commande en sens inverse, les annulant ainsi.

La suppression des vibrations réduit considérablement le temps de stabilisation, ce qui se traduit par un débit accru. Elle permet également aux ingénieurs de concevoir des mécanismes plus petits et plus légers, ce qui diminue le coût global de la machine.

Moins de vibrations signifient aussi moins d'usure pour la machine. Votre machine fonctionnera plus facilement et plus silencieusement, et durera donc plus longtemps.