Czas serwonapędów

Układy serwonapędowe umożliwiają wykonywanie dynamicznych ruchów, precyzyjne pozycjonowanie elementów oraz kontrolę prędkości i kąta obrotu. Dodatkowo charakteryzują się zdolnością do pracy z dużymi momentami, w tym przy niskich prędkościach obrotowych. Stąd też zakres ich zastosowań w różnego rodzaju maszynach jest bardzo rozległy. Zanim przejdziemy dalej, warto również zaznaczyć, że termin "układy serwonapędowe" odnosi się do systemów sterowania ruchem oraz ich składników, które obejmują sterowniki ruchu, serwowzmacniacze (często zintegrowane), serwosilniki (specjalistyczne silniki prądu przemiennego z wbudowanymi przetwornikami pozycji), serwoprzekładnie, a także wszelkie dodatkowe elementy, łącznie z oprogramowaniem.

Pięć trendów branżowych

Zacznijmy nietypowo, bowiem od omówienia trenów. Serwonapędy stanowią dziś kluczowe elementy wielu nowoczesnych maszyn oraz systemów i o ich postrzeganie zapytaliśmy przedstawicieli rodzimej branży przemysłowej. Poniżej synteza najczęstszych odpowiedzi wraz z cytatami respondentów.

1. Ogólny trend wzrostowy i rosnąca popularność

Wiele odpowiedzi potwierdzało stopniowy, ciągły wzrost popularności serwonapędów. Widoczne jest to zarówno w perspektywie kosztowej, gdzie relatywnie niższe niż jeszcze kilka lat temu ceny przyczyniają się do coraz powszechniejszego zastosowania tych urządzeń, jak też poprzez wzrost zapotrzebowania na precyzyjne, elastyczne systemy napędowe do maszyn. "Popularność serwonapędów cały czas rośnie. Wielokrotnie ich cena jest na tyle niska, że opłaca się zastosować serwonapęd w miejsce standardowego falownika. Dzięki zastosowaniu serwonapędów zyskujemy precyzyjną kontrolę np. nad prędkością lub momentem, co znacznie podnosi elastyczność i funkcjonalność budowanego rozwiązania".

2. Przyrost liczby prostszych zastosowań

Rynek serwonapędów przechodzi przez fazę dynamicznego rozwoju, w której serwonapędy zaczynają w niektórych aplikacjach wypierać przemienniki częstotliwości AC. Ciekawym aspektem jest tu zauważalny wzrost ich zastosowań nawet w niewielkich urządzeniach i maszynach. "Aktualnie serwonapędy są coraz bardziej popularne i znajdują zastosowanie nawet w prostych maszynach. Polski rynek jest mocno rozwinięty pod względem wykorzystania serwonapędów i sterowników Motion. Serwonapędy wypierają falowniki z niektórych aplikacji. Trend ten będzie narastał w najbliższym czasie. Spodziewamy się znacznego przyrostu prostych aplikacji na serwonapędach".

3. Wielotorowy rozwój technologiczny

Odpowiedzi dostawców odnoszące się do trendów technologicznych wskazują m.in. takie ważkie aspekty jak: rosnąca integracja serwonapędów, rozwój możliwości w zakresie komunikacyjnym oraz miniaturyzacja urządzeń. Respondenci zwracali również uwagę na wzrost możliwości programowania, a także zwiększoną dostępność serwonapędów, szczególnie dla małych mocy. "Następuje gwałtowny rozwój serwonapędów, a one stają się z całą pewnością dostępniejsze nie tylko pod względem cenowym, ale również ich programowanie jest coraz bardziej przystępne dla zwykłego śmiertelnika".

4. Serwo zamiast tradycyjnych przemienników częstotliwości

Respondenci zwracali uwagę na "rywalizację" pomiędzy serwonapędami a tradycyjnymi przemiennikami częstotliwości AC. Wprawdzie obydwa typy urządzeń są w systemach automatyki i napędowych często wykorzystywane wspólnie, jednak ogólne dążenie do zwiększania precyzji oraz kontroli ruchów maszyn sprawia, że właśnie serwonapędy coraz częściej trafiają do miejsc i aplikacji zarezerwowanych dotychczas dla przemienników. "Obydwa typy napędów mają swoje miejsce na rynku, w zależności od wymagań dotyczących precyzji i dynamiki ruchu. Można jednak powiedzieć, że serwonapędy są dzisiaj równie popularne, co przemienniki częstotliwości kilka lat temu".

5. Koszty jako czynnik ograniczający tempo rozwoju

Pomimo rosnącej popularności serwonapędów, część respondentów przyznała, że koszty zakupu są nadal istotnym czynnikiem ograniczającym ich powszechne użycie. Systemy serwo są ciągle droższe w porównaniu do przemienników częstotliwości, a wybór technologii jest, zdaniem niektórych, ciągle silnie zależny od zastosowania. "Serwonapędom jeszcze trochę brakuje do osiągnięcia popularności przemienników częstotliwości. Wykorzystuje się je raczej w zaawansowanych maszynach, podczas gdy przemienniki AC mają bardziej uniwersalne zastosowania. Jednak z roku na rok zauważamy większe zapotrzebowanie u naszych klientów na dynamiczny i precyzyjny ruch, jaki zapewniają serwonapędy".

Stanisław Zysnarski

DYNAMOTION

Jakie są najczęstsze zastosowania serwonapędów?

Serwonapędy stosowane są w wielu rodzajach maszyn, przy czym w niektórych z nich stanowią nieodłączną część. Należą do nich różnego rodzaju maszyny pakujące, plotery, frezarki, roboty kartezjańskie, roboty delta i wieloosiowe. Serwa stosuje się wszędzie tam, gdzie potrzebujemy precyzji oraz dynamiki pracy. Jeżeli chodzi o branże, to serwonapędy najczęściej stosowane są w branży FMCG, papierniczej czy farmaceutycznej, gdzie wolumeny produktów są bardzo duże.

Dlaczego lokalni odbiorcy, w szczególności producenci maszyn, sięgają po serwonapędy?

oZe względu na prostotę konfiguracji i synchronizację osi serwonapędy są często jedynym wyborem. Zastąpiły one krzywki mechaniczne i mają nad nimi oczywistą przewagę – możliwość wprowadzania szybkich zmian w parametrach pracy. Jednocześnie w przypadku aplikacji, w których potrzebujemy synchronicznej pracy wielu jednostek, serwonapędy są niezastąpione. Przykładem może być zakręcanie butelek z napojami czy pakowanie słodyczy. Wydajność maszyny zakręcającej nasze ulubione soki to wartość rzędu 36 tys. butelek na godzinę, czyli 10 butelek na sekundę!

Jakie są cechy charakterystyczne serwonapędów? Co zmienia się w ich technologiach urządzeń?

Serwonapędy są znane od lat i powiązana z nimi technologia jest mocno ugruntowana, sprawdzona. Choć ciężko wyobrazić sobie rewolucję w branży serwonapędowej, zdarzają się tu nowe i ciekawe rozwiązania – jak choćby wspólna szyna zasilająca, która umożliwia odzysk energii w przypadku hamowania serw. Omawiane urządzenia doczekały się też nowej generacji napędów zrywających z paradygmatem ruchu obrotowego. Ponieważ w wielu maszynach ruch obrotowy zamieniany jest na inne rodzaje ruchu, producenci zaczęli wprowadzać nowy rodzaj napędów: napędy liniowe (silnik elektryczny z rozwiniętym stojanem) oraz najnowsze rozwiązanie: napędy magnetyczne, czyli karetki lewitujące nad stołem roboczym.

Jakie były ostatnie lata w branży serwonapędowej?

Wydarzenie na świecie sprawiły, że wiele komponentów automatyki (w tym serwonapędy) było trudno dostępnych. Od około pół roku możemy jednak mówić o zakończeniu problemów z dostępnością oraz o regularnych, szybkich dostawach.

Na polskim rynku serwonapędów królują firmy europejskie oraz japońskie, gdyż dostarczają one najpewniejsze rozwiązania ugruntowanych w branży marek, które dodatkowo z łatwością można łączyć z innymi sprawdzonymi systemami automatyki. Niemniej jednak z racji na ujednolicanie środowisk programistycznych pojawia się liczna dalekowschodnia konkurencja, choć cały czas jest ona jednak domeną prostszych rozwiązań.