A supressão da vibração reduz drasticamente o tempo de estabilização.

Em uma operação de coleta e posicionamento de alta velocidade, o tempo de estabilização é o inimigo da produtividade. A velocidade é essencial para a montagem em grande volume. No entanto, a velocidade também cria problemas.

Em uma operação de pegar e posicionar, por exemplo, movimentos rápidos de um lado para o outro e paradas bruscas geram vibrações. Para pegar ou posicionar uma peça com precisão, a máquina precisa fazer uma pausa, mesmo que por 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 pegar e posicionar peças, com 200 milímetros de largura, 100 milímetros de altura e um 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 segundos por peça, 37,5 peças por minuto ou 2.250 peças por hora. Se cada peça vale US$ 0,10, a operação gera uma receita de US$ 225 por hora.

Se o tempo de estabilização puder ser reduzido de 0,05 para 0,004 segundos, a mesma operação de pegar e colocar passará a levar 1,416 segundos. 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, economizar apenas 0,184 segundos no tempo de estabilização representa US$ 140.353 em receita adicional por ano!

Os engenheiros de automação podem abordar o problema da vibração e da ressonância da máquina 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 esteja acoplado à carga o mais próximo e firmemente possível. O objetivo é minimizar a flexibilidade mecânica do sistema. Qualquer peça móvel entre o eixo do motor e a carga, como um acoplamento ou caixa de engrenagens, causa flexibilidade. Todos esses componentes são suscetíveis a calor, atrito e desgaste.

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

Uma das maneiras de fazer isso é utilizando filtros. Filtros passa-baixa atenuam vibrações entre 1.000 e 5.000 hertz. Filtros de rejeição de banda controlam vibrações entre 500 e 1.000 hertz.

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

Outra forma de solucionar o problema é através da supressão de vibrações. O servoamplificador Sigma-5 da Yaskawa possui um algoritmo exclusivo para essa finalidade. O algoritmo consegue suprimir vibrações de 50 hertz ou menos sem comprometer a largura de banda.

A chave está no codificador de 20 bits de alta resolução acoplado ao servomotor. Com mais de 1 milhão de contagens por rotação do eixo do motor, o codificador consegue detectar até mesmo pequenas vibrações transmitidas por correia ou fuso de esferas.

O algoritmo recebe os 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 — acelerar, percorrer uma determinada velocidade e, em seguida, parar. O amplificador seguirá esse movimento comandado da forma mais precisa possível. No entanto, durante o movimento, diversos tipos de vibração tentarão desviar o motor de sua trajetória. 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, reduzindo o custo total da máquina.

Menos vibração também significa menos desgaste para a máquina. Sua máquina funcionará de forma mais suave e silenciosa e, consequentemente, terá uma vida útil mais longa.