Подавление вибрации значительно сокращает время стабилизации.

При высокоскоростной операции захвата и перемещения время на регулировку является врагом производительности. Скорость имеет важное значение для сборки больших объемов. Однако скорость также создает проблемы.

Например, при операции захвата и перемещения быстрое движение из стороны в сторону и остановка на минутке вызывает вибрацию. Чтобы подобрать или разместить деталь с какой-либо точностью, станок должен остановиться хотя бы на долю секунды, пока вибрации не прекратятся. Это известно как время установления, и при больших объемах операций эти миллисекунды могут суммироваться.

Рассмотрим короткую операцию захвата и размещения: 200 миллиметров в поперечнике, 100 миллиметров вниз и обратно. Каждое горизонтальное перемещение занимает 0,5 секунды с временем стабилизации 0,05 секунды, а каждое вертикальное перемещение занимает 0,2 секунды с временем стабилизации 0,05 секунды. Это соответствует 1,6 секунды на деталь, 37,5 частей в минуту или 2250 частей в час. Если каждая деталь стоит 0,1 доллара, операция приносит доход в 225 долларов в час.

Если время стабилизации можно сократить с 0,05 до 0,004 секунды, та же самая операция захвата и размещения теперь будет занимать 1,416 секунды. Это соответствует 42,37 частей в минуту или 2542 частях в час. Теперь та же операция приносит доход в размере 254,24 доллара в час — на 29,24 доллара больше. При работе в две смены, работающей шесть дней в неделю, экономия всего лишь 0,184 секунды на расчетном времени приводит к дополнительному доходу в 140 353 доллара США в год!

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

В общем, необходимо, чтобы двигатель был как можно ближе и плотнее связан с нагрузкой. Вы хотите свести к минимуму механическое соответствие в вашей системе. Любая движущаяся часть между валом двигателя и нагрузкой, например муфта или редуктор, вызывает податливость. Все эти компоненты подвержены нагреву, трению и износу.

Инженеры также могут решить проблему электронным способом через усилитель в системе с сервоприводом.

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

Проблема с фильтрами в том, что они ограничивают вашу пропускную способность. Это ограничивает то, насколько точно вы можете настроить систему.

Еще один способ решения проблемы — подавление вибрации. Сервоусилитель Yaskawa Sigma-5 имеет уникальный алгоритм именно для этого. Алгоритм может подавлять вибрации частотой 50 Гц и менее без ущерба для полосы пропускания.

Ключом является 20-битный энкодер высокого разрешения, соединенный с серводвигателем. Благодаря более чем 1 миллиону отсчетов за один оборот вала двигателя энкодер может обнаруживать даже небольшие вибрации, передаваемые через ремень или шарико-винтовую передачу.

Алгоритм принимает сигналы скорости и крутящего момента от энкодера и настраивает командный сигнал для движения. Допустим, вы управляете обычным трапециевидным профилем — разгонитесь, бегите с определенной скоростью, а затем остановитесь. Усилитель будет следовать заданному движению настолько точно, насколько это возможно. Но во время движения всевозможные вибрации будут пытаться сбить мотор с пути. Алгоритм подавления вибрации знает форму волны этой вибрации и настраивает командный сигнал в противоположном направлении, по существу нейтрализуя его.

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

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