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#Tendencias de productos
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El servoaccionamiento innovador suprime las vibraciones
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La supresión de la vibración reduce drásticamente el tiempo de asentamiento.
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En una operación de pick-and-place de alta velocidad, el tiempo de asentamiento es el enemigo de la productividad. La velocidad es esencial para el montaje de grandes volúmenes. Sin embargo, la velocidad también crea problemas.
En una operación de selección y colocación, por ejemplo, moverse rápidamente de un lado a otro y detenerse en una moneda de diez centavos produce vibraciones. Para recoger o colocar una pieza con cualquier tipo de precisión, la máquina debe detenerse, incluso durante una fracción de segundo, hasta que cesen las vibraciones. Esto se conoce como tiempo de asentamiento, y en una operación de alto volumen, esos milisegundos pueden sumar.
Considere una operación corta de selección y colocación, de 200 milímetros de diámetro, 100 milímetros hacia abajo y hacia atrás. Cada movimiento horizontal toma 0,5 segundos con un tiempo de asentamiento de 0,05 segundos, y cada movimiento vertical toma 0,2 segundos con un tiempo de asentamiento de 0,05 segundos. Esto se traduce en 1,6 segundos por parte, 37,5 partes por minuto o 2.250 partes por hora. Si cada pieza vale $0.1, la operación está produciendo $225 en ingresos por hora.
Si el tiempo de estabilización puede reducirse de 0,05 a 0,004 segundos, la misma operación de recogida y colocación tarda ahora 1,416 segundos. Esto se traduce en 42,37 partes por minuto o 2.542 partes por hora. Ahora, la misma operación está generando ingresos de $254.24 por hora -$29.24 más. En una operación de dos turnos que funciona seis días a la semana, el ahorro de sólo 0,184 segundos en el tiempo de asentamiento se traduce en 140.353 dólares en ingresos adicionales por año!
Los ingenieros de automatización pueden abordar el problema de la vibración y la resonancia de la máquina de varias maneras. Mecánicamente, pueden diseñar una máquina con componentes robustos, tolerancias ajustadas y un juego mínimo.
En general, se desea que el motor se acople lo más estrecha y firmemente posible a la carga. Desea minimizar la conformidad mecánica en su sistema. Cualquier parte móvil entre el eje del motor y la carga, como un acoplamiento o una caja de cambios, hace que se cumpla. Todos estos componentes son susceptibles al calor, la fricción y el desgaste.
Los ingenieros también pueden abordar el problema electrónicamente a través del amplificador en un sistema servoaccionado.
Los filtros son una forma de hacerlo. Los filtros de paso bajo atenúan las vibraciones entre 1.000 y 5.000 hertzios. Los filtros de hendidura controlan las vibraciones entre 500 y 1.000 hertzios.
El problema con los filtros es que limitan el ancho de banda. Esto limita el grado de ajuste del sistema.
Otra manera de abordar el problema es a través de la supresión de vibraciones. El servoamplificador Sigma-5 de Yaskawa tiene un algoritmo único para eso. El algoritmo puede suprimir vibraciones de 50 hertzios o menos sin comprometer el ancho de banda.
La clave es el codificador de alta resolución de 20 bits acoplado al servomotor. Con más de 1 millón de recuentos por rotación del eje del motor, el encoder puede detectar incluso pequeñas vibraciones transmitidas a través de una correa o un husillo a bolas.
El algoritmo toma las señales de velocidad y par del codificador y ajusta la señal de comando para el movimiento. Supongamos que está al mando de un perfil trapezoidal regular: acelere, corra a cierta velocidad y luego deténgase. El amplificador seguirá ese movimiento ordenado lo más estrechamente posible. Pero, durante el movimiento, todo tipo de vibración tratará de empujar al motor fuera de su camino. El algoritmo de supresión de vibraciones conoce la forma de onda de esa vibración y ajusta la señal de comando en la dirección opuesta, esencialmente cancelándola.
La supresión de las vibraciones reduce drásticamente el tiempo de asentamiento, lo que se traduce en un mayor rendimiento. También permite a los ingenieros diseñar mecanismos más pequeños y ligeros, lo que reduce el coste total de la máquina.
Una menor vibración también significa un menor desgaste de la máquina. Su máquina funcionará más suave y silenciosamente y, en última instancia, durará más tiempo.
