진동을 억제하여 정착 시간을 획기적으로 단축합니다.

고속 픽 앤 플레이스 작업에서 정착 시간은 생산성의 적입니다. 대량 조립에는 속도가 필수적입니다. 그러나 속도도 문제를 야기합니다.

예를 들어 픽 앤 플레이스 작업에서 좌우로 빠르게 이동하고 한 푼도 멈추면 진동이 발생합니다. 어떤 종류의 정확도로 부품을 선택하거나 배치하려면 기계는 진동이 멈출 때까지 단 1초라도 멈춰야 합니다. 이를 정착 시간이라고 하며, 대용량 작업의 경우 해당 밀리초가 합산될 수 있습니다.

가로 200mm, 아래로 100mm, 뒤로 짧은 픽 앤 플레이스 작업을 고려해 보세요. 각각의 수평 이동은 0.5초가 걸리고 정착 시간은 0.05초이며, 수직 이동은 각각 0.2초가 걸리며 정착 시간은 0.05초입니다. 이는 부품당 1.6초, 분당 37.5부품 또는 시간당 2,250부품을 의미합니다. 각 부품의 가치가 0.1달러인 경우 해당 작업은 시간당 225달러의 수익을 창출합니다.

정착 시간을 0.05초에서 0.004초로 줄일 수 있다면 동일한 픽 앤 플레이스 작업에 이제 1.416초가 소요됩니다. 이는 분당 42.37부품, 즉 시간당 2,542부품을 의미합니다. 이제 동일한 작업으로 시간당 $254.24($29.24 더 많은)의 수익을 창출하고 있습니다. 주 6일 2교대 작업에서 정착 시간을 단 0.184초만 절약하면 연간 $140,353의 추가 수익을 얻을 수 있습니다!

자동화 엔지니어는 여러 가지 방법으로 진동 및 기계 공진 문제를 해결할 수 있습니다. 기계적으로 견고한 구성 요소, 엄격한 공차 및 최소 백래시를 갖춘 기계를 설계할 수 있습니다.

일반적으로 모터를 부하에 최대한 가깝고 단단하게 연결하는 것이 좋습니다. 시스템의 기계적 규정 준수를 최소화하려고 합니다. 커플링이나 기어박스와 같이 모터 샤프트와 부하 사이의 움직이는 부품으로 인해 컴플라이언스가 발생합니다. 이러한 모든 구성 요소는 열, 마찰, 마모에 취약합니다.

엔지니어는 서보 구동 시스템의 증폭기를 통해 전자적으로 문제를 해결할 수도 있습니다.

필터는 이를 수행하는 한 가지 방법입니다. 저역 통과 필터는 1,000~5,000Hz 사이의 진동을 감쇠시킵니다. 노치 필터는 500~1,000Hz 사이의 진동을 제어합니다.

필터의 문제점은 대역폭에 한계를 두는 것입니다. 이는 시스템을 얼마나 엄격하게 조정할 수 있는지를 제한합니다.

문제를 해결하는 또 다른 방법은 진동을 억제하는 것입니다. Yaskawa의 Sigma-5 서보 증폭기는 이를 위한 고유한 알고리즘을 갖추고 있습니다. 이 알고리즘은 대역폭을 저하시키지 않고 50Hz 이하의 진동을 억제할 수 있습니다.

핵심은 서보모터에 연결된 20비트 고해상도 인코더입니다. 모터 샤프트 회전당 100만 번 이상의 횟수를 수행하는 엔코더는 벨트나 볼스크류를 통해 전달되는 작은 진동도 감지할 수 있습니다.

알고리즘은 인코더에서 속도 및 토크 신호를 가져와 모션에 대한 명령 신호를 조정합니다. 일반적인 사다리꼴 프로필을 명령한다고 가정해 보겠습니다. 가속하고 특정 속도로 달리고 정지합니다. 앰프는 가능한 한 정확하게 명령된 동작을 따릅니다. 그러나 이동하는 동안 모든 종류의 진동으로 인해 모터가 경로에서 벗어나게 됩니다. 진동 억제 알고리즘은 해당 진동의 파형을 알고 반대 방향으로 명령 신호를 조정하여 기본적으로 진동을 상쇄합니다.

진동을 억제하면 정착 시간이 크게 줄어들어 처리량이 늘어납니다. 또한 엔지니어는 더 작고 가벼운 메커니즘을 설계할 수 있어 기계의 전체 비용이 절감됩니다.

진동이 적다는 것은 기계의 마모도 적다는 것을 의미합니다. 귀하의 기계는 더 부드럽고 조용하게 작동할 것이며 궁극적으로 더 오래 지속될 것입니다.