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#Tendenze
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L'innovativo servoazionamento sopprime le vibrazioni
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La soppressione delle vibrazioni riduce drasticamente il tempo di assestamento.
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In un'operazione di pick-and-place ad alta velocità, il tempo di assestamento è il nemico della produttività. La velocità è essenziale per l'assemblaggio di grandi volumi. Tuttavia, anche la velocità crea problemi.
In un'operazione di pick-and-place, ad esempio, spostarsi rapidamente da un lato all'altro e fermarsi su una monetina genera vibrazioni. Per raccogliere o posizionare un pezzo con qualsiasi tipo di precisione, la macchina deve fermarsi, anche solo per una frazione di secondo, fino all'arresto delle vibrazioni. Questo è noto come tempo di assestamento, e in un'operazione ad alto volume, quei millisecondi possono sommarsi.
Si consideri un'operazione di pick-and-place breve, di 200 millimetri di larghezza, 100 millimetri verso il basso, e viceversa. Ogni mossa orizzontale richiede 0.5 secondi con un tempo di assestamento di 0.05 secondi, e ogni mossa verticale richiede 0.2 secondi con un tempo di assestamento di 0.05 secondi. Ciò significa 1,6 secondi per pezzo, 37,5 parti al minuto o 2.250 parti all'ora. Se ogni pezzo vale 0,1 dollari, l'operazione produce 225 dollari di ricavi all'ora.
Se il tempo di assestamento può essere ridotto da 0,05 a 0,004 secondi, la stessa operazione di prelievo e posizionamento richiede ora 1,416 secondi. Il che significa 42,37 parti al minuto o 2.542 parti all'ora. Ora, la stessa operazione sta generando ricavi di 254,24 dollari all'ora - 29,24 dollari in più. In un'operazione a due turni di sei giorni alla settimana, risparmiare solo 0,184 secondi nel tempo di assestamento si traduce in 140.353 dollari di entrate aggiuntive all'anno!
I tecnici dell'automazione possono affrontare il problema delle vibrazioni e della risonanza della macchina in diversi modi. Dal punto di vista meccanico, possono progettare una macchina con componenti robusti, tolleranze strette e gioco minimo.
In generale, si desidera che il motore sia il più vicino possibile al carico. Volete ridurre al minimo la conformità meccanica del vostro sistema. Qualsiasi parte in movimento tra l'albero motore e il carico, come un giunto o un riduttore, causa la conformità. Tutti questi componenti sono sensibili al calore, all'attrito e all'usura.
Gli ingegneri possono anche affrontare il problema elettronicamente attraverso l'amplificatore in un sistema servo-guidato.
I filtri sono un modo per farlo. I filtri passa-basso attenuano le vibrazioni tra 1.000 e 5.000 hertz. I filtri notch controllano le vibrazioni tra 500 e 1.000 hertz.
Il problema dei filtri è che pongono un limite alla larghezza di banda. Questo limita il livello di regolazione del sistema.
Un altro modo per affrontare il problema è la soppressione delle vibrazioni. Il servoamplificatore Sigma-5 di Yaskawa è dotato di un algoritmo unico nel suo genere. L'algoritmo può sopprimere vibrazioni di 50 hertz o meno senza compromettere la larghezza di banda.
La chiave è l'encoder ad alta risoluzione a 20 bit accoppiato al servomotore. Con oltre 1 milione di conteggi per rotazione dell'albero motore, l'encoder è in grado di rilevare anche piccole vibrazioni trasmesse attraverso una cinghia o una vite a sfera.
L'algoritmo prende i segnali di velocità e coppia dall'encoder e regola il segnale di comando per il movimento. Diciamo che stai comandando un profilo trapezoidale regolare: accelera, corre ad una certa velocità e poi si ferma. L'amplificatore seguirà il movimento comandato il più strettamente possibile. Ma, durante il movimento, ogni tipo di vibrazione cercherà di spingere il motore fuori dal suo percorso. L'algoritmo di soppressione delle vibrazioni conosce la forma d'onda di quella vibrazione e regola il segnale di comando nella direzione opposta, cancellandolo sostanzialmente.
La soppressione delle vibrazioni riduce drasticamente il tempo di assestamento, che si traduce in una maggiore produttività. Consente inoltre agli ingegneri di progettare meccanismi più piccoli e leggeri, riducendo così il costo complessivo della macchina.
Meno vibrazioni significa anche minore usura della macchina. La vostra macchina funzionerà in modo più fluido e silenzioso e, alla fine, durerà più a lungo.
