A supressão da vibração reduz drasticamente o tempo de estabilização.

Em uma operação de coleta e colocação de alta velocidade, o tempo de acomodação é o inimigo da produtividade. A velocidade é essencial para montagens de alto volume. No entanto, a velocidade também cria problemas.

Em uma operação de pegar e colocar, por exemplo, mover-se rapidamente de um lado para o outro e parar repentinamente gera vibrações. Para pegar ou colocar uma peça com qualquer tipo de precisão, a máquina precisa pausar, mesmo que por apenas uma fração de segundo, até que as vibrações cessem. Isso é conhecido como tempo de estabilização e, em uma operação de alto volume, esses milissegundos podem se acumular.

Considere uma operação curta de pick-and-place, com 200 milímetros de largura, 100 milímetros de profundidade e retorno. Cada movimento horizontal leva 0,5 segundo com um tempo de estabilização de 0,05 segundo, e cada movimento vertical leva 0,2 segundo com um tempo de estabilização de 0,05 segundo. Isso se traduz em 1,6 segundo por peça, 37,5 peças por minuto ou 2.250 peças por hora. Se cada peça vale US$ 0,1, a operação está gerando US$ 225 de receita por hora.

Se o tempo de acomodação puder ser reduzido de 0,05 para 0,004 segundo, a mesma operação de coleta e colocação levará 1,416 segundo. Isso se traduz em 42,37 peças por minuto ou 2.542 peças por hora. Agora, a mesma operação gera uma receita de US$ 254,24 por hora — US$ 29,24 a mais. Em uma operação de dois turnos, seis dias por semana, uma economia de apenas 0,184 segundo no tempo de acomodação equivale a US$ 140.353 em receita adicional por ano!

Engenheiros de automação podem abordar o problema de vibração e ressonância de máquinas de diversas maneiras. Mecanicamente, eles podem projetar uma máquina com componentes robustos, tolerâncias rigorosas e folga mínima.

Em geral, o ideal é que o motor seja acoplado o mais próximo e firmemente possível à carga. Você precisa minimizar a complacência mecânica do seu sistema. Qualquer peça móvel entre o eixo do motor e a carga, como um acoplamento ou uma caixa de engrenagens, causa complacência. Todos esses componentes são suscetíveis a calor, atrito e desgaste.

Os engenheiros também podem resolver o problema eletronicamente por meio do amplificador em um sistema servoacionado.

Filtros são uma maneira de fazer isso. Filtros passa-baixa atenuam vibrações entre 1.000 e 5.000 hertz. Filtros de entalhe controlam vibrações entre 500 e 1.000 hertz.

O problema com os filtros é que eles impõem um teto à sua largura de banda. Isso limita o quão preciso você pode ajustar o sistema.

Outra maneira de resolver o problema é por meio da supressão de vibrações. O servoamplificador Sigma-5 da Yaskawa possui um algoritmo exclusivo para isso. O algoritmo pode suprimir vibrações de 50 hertz ou menos sem comprometer a largura de banda.

A chave é o encoder de alta resolução de 20 bits acoplado ao servomotor. Com mais de 1 milhão de contagens por rotação do eixo do motor, o encoder consegue detectar até mesmo pequenas vibrações transmitidas por uma correia ou fuso de esferas.

O algoritmo recebe sinais de velocidade e torque do encoder e ajusta o sinal de comando para o movimento. Digamos que você esteja comandando um perfil trapezoidal regular — acelere, corra a uma determinada velocidade e depois pare. O amplificador seguirá esse movimento comandado o mais próximo possível. Mas, durante o movimento, todos os tipos de vibração tentarão desviar o motor do seu caminho. O algoritmo de supressão de vibração reconhece a forma de onda dessa vibração e ajusta o sinal de comando na direção oposta, essencialmente cancelando-a.

A supressão da vibração reduz drasticamente o tempo de estabilização, o que se traduz em maior produtividade. Também permite que os engenheiros projetem mecanismos menores e mais leves, o que reduz o custo geral da máquina.

Menos vibração também significa menos desgaste na máquina. Sua máquina funcionará de forma mais suave e silenciosa e, consequentemente, durará mais.