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Servo-entraînement innovant qui supprime les vibrations

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La suppression des vibrations réduit considérablement le temps de sédimentation.

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Dans une opération de prise en main à grande vitesse, le temps de décantation est l'ennemi de la productivité. La vitesse est essentielle pour l'assemblage à grand volume. Cependant, la vitesse crée aussi des problèmes.

Par exemple, lors d'une opération de ramassage et de mise en place, se déplacer rapidement d'un côté à l'autre et s'arrêter sur une pièce de dix cents provoque des vibrations. Pour prélever ou placer une pièce avec une précision quelconque, la machine doit faire une pause, même d'une fraction de seconde, jusqu'à ce que les vibrations cessent. C'est ce qu'on appelle le temps de décantation, et dans une opération à grand volume, ces millisecondes peuvent s'additionner.

Envisagez une courte opération d'enlèvement et de mise en place, de 200 millimètres de largeur, de 100 millimètres de profondeur, et de retour. Chaque mouvement horizontal prend 0,5 seconde avec un temps de stabilisation de 0,05 seconde, et chaque mouvement vertical prend 0,2 seconde avec un temps de stabilisation de 0,05 seconde. Cela se traduit par 1,6 seconde par pièce, 37,5 pièces par minute ou 2 250 pièces par heure. Si chaque pièce vaut 0,1 $, l'opération génère 225 $ en revenus par heure.

Si le temps de stabilisation peut être réduit de 0,05 à 0,004 seconde, la même opération de prélèvement et de pose prend désormais 1,416 seconde. Cela correspond à 42,37 parties par minute ou 2 542 parties par heure. Aujourd'hui, la même exploitation génère des revenus de 254,24 $ l'heure, soit 29,24 $ de plus. Dans une opération à deux équipes fonctionnant six jours par semaine, l'économie de seulement 0,184 seconde en temps de règlement se traduit par 140 353 $ en revenus supplémentaires par année !

Les automaticiens peuvent aborder le problème des vibrations et de la résonance de la machine de plusieurs façons. Sur le plan mécanique, ils peuvent concevoir une machine avec des composants robustes, des tolérances serrées et un jeu minimal.

En général, vous voulez que le moteur soit accouplé le plus étroitement et le plus étroitement possible à la charge. Vous voulez minimiser la conformité mécanique de votre système. Tout élément mobile entre l'arbre du moteur et la charge, tel qu'un accouplement ou un réducteur, entraîne la conformité. Tous ces composants sont sensibles à la chaleur, au frottement et à l'usure.

Les ingénieurs peuvent également résoudre le problème électroniquement par l'intermédiaire de l'amplificateur dans un système servo-moteur.

Les filtres sont un moyen d'y parvenir. Les filtres passe-bas atténuent les vibrations entre 1 000 et 5 000 hertz. Les filtres Notch contrôlent les vibrations entre 500 et 1 000 hertz.

Le problème avec les filtres, c'est qu'ils placent un plafond sur votre bande passante. Cela limite les possibilités de réglage du système.

Une autre façon de résoudre le problème est de supprimer les vibrations. L'amplificateur d'asservissement Sigma-5 de Yaskawa dispose d'un algorithme unique pour cela. L'algorithme peut supprimer les vibrations de 50 hertz ou moins sans compromettre la bande passante.

La clé est le codeur haute résolution 20 bits couplé au servomoteur. Avec plus d'un million de points par rotation de l'arbre moteur, le codeur peut détecter même les petites vibrations transmises par une courroie ou une vis à billes.

L'algorithme prend les signaux de vitesse et de couple du codeur et ajuste le signal de commande pour le mouvement. Disons que vous commandez un profil trapézoïdal régulier - accélérez, roulez à une certaine vitesse, puis arrêtez-vous. L'amplificateur suivra ce mouvement commandé aussi étroitement que possible. Mais, pendant le déplacement, toutes sortes de vibrations tenteront d'écarter le moteur de sa trajectoire. L'algorithme de suppression des vibrations connaît la forme d'onde de cette vibration et ajuste le signal de commande dans la direction opposée, l'annulant essentiellement.

La suppression des vibrations réduit considérablement le temps de décantation, ce qui se traduit par un meilleur débit. Il permet également aux ingénieurs de concevoir des mécanismes plus petits et plus légers, ce qui réduit le coût global de la machine.

Moins de vibrations signifie également moins d'usure de la machine. Votre machine fonctionnera plus doucement et plus silencieusement, et en fin de compte, elle durera plus longtemps.