Подавление вибрации значительно сокращает время стабилизации.

В высокоскоростных операциях по перемещению и установке компонентов время стабилизации является врагом производительности. Скорость имеет решающее значение для крупносерийной сборки. Однако скорость также создает проблемы.

Например, при выполнении операции захвата и перемещения детали, быстрое перемещение из стороны в сторону и резкая остановка вызывают вибрации. Для точного захвата или перемещения детали станок должен остановиться, пусть даже на долю секунды, пока вибрации не прекратятся. Это называется временем стабилизации, и при больших объемах производства эти миллисекунды могут суммироваться.

Рассмотрим короткую операцию по перемещению деталей: 200 миллиметров в ширину, 100 миллиметров в высоту и обратно. Каждое горизонтальное перемещение занимает 0,5 секунды с временем стабилизации 0,05 секунды, а каждое вертикальное перемещение — 0,2 секунды с временем стабилизации 0,05 секунды. Это соответствует 1,6 секунды на деталь, 37,5 деталей в минуту или 2250 деталей в час. Если каждая деталь стоит 0,1 доллара, то операция приносит 225 долларов дохода в час.

Если время стабилизации можно сократить с 0,05 до 0,004 секунды, то та же операция по захвату и перемещению деталей теперь занимает 1,416 секунды. Это соответствует 42,37 деталям в минуту или 2542 деталям в час. Теперь та же операция приносит доход в размере 254,24 доллара в час — на 29,24 доллара больше. В двухсменном режиме работы шесть дней в неделю экономия всего 0,184 секунды на времени стабилизации означает дополнительный доход в размере 140 353 долларов в год!

Инженеры по автоматизации могут решать проблему вибрации и резонанса машин несколькими способами. С точки зрения механики, они могут спроектировать машину с надежными компонентами, жесткими допусками и минимальным люфтом.

В целом, желательно, чтобы двигатель был максимально плотно и надежно соединен с нагрузкой. Необходимо минимизировать механическую податливость системы. Любая движущаяся часть между валом двигателя и нагрузкой, например, муфта или редуктор, вызывает податливость. Все эти компоненты подвержены воздействию тепла, трению и износу.

Инженеры также могут решить эту проблему электронным способом, используя усилитель в сервоприводной системе.

Фильтры — один из способов это сделать. Фильтры нижних частот ослабляют колебания в диапазоне от 1000 до 5000 герц. Резонаторные фильтры контролируют колебания в диапазоне от 500 до 1000 герц.

Проблема фильтров заключается в том, что они ограничивают полосу пропускания. Это сужает возможности точной настройки системы.

Другой способ решения проблемы — подавление вибраций. Сервоусилитель Sigma-5 от Yaskawa использует уникальный алгоритм именно для этой цели. Алгоритм способен подавлять вибрации частотой 50 герц и ниже без ущерба для полосы пропускания.

Ключевым элементом является 20-битный высокоточный энкодер, соединенный с серводвигателем. Благодаря возможности измерения более 1 миллиона импульсов на оборот вала двигателя, энкодер способен обнаруживать даже малые вибрации, передаваемые через ремень или шариковинтовую передачу.

Алгоритм принимает сигналы скорости и крутящего момента от энкодера и корректирует управляющий сигнал в соответствии с движением. Допустим, вы задаете трапециевидную траекторию — ускорение, движение с определенной скоростью, а затем остановка. Усилитель будет следовать заданному движению максимально точно. Но во время движения различные вибрации будут пытаться сбить двигатель с заданной траектории. Алгоритм подавления вибраций знает форму волны этих вибраций и корректирует управляющий сигнал в противоположном направлении, по сути, компенсируя их.

Подавление вибрации значительно сокращает время стабилизации, что приводит к увеличению производительности. Это также позволяет инженерам проектировать более компактные и легкие механизмы, что снижает общую стоимость оборудования.

Меньшая вибрация также означает меньший износ оборудования. Ваша машина будет работать более плавно и тихо, и в конечном итоге прослужит дольше.