Przetworniki położenia i silniki krokowe

Precyzyjne pomiary prędkości obrotowej oraz pozycji elementów wykonawczych są konieczne w przypadku wielu maszyn i instalacji technologicznych. W takich aplikacjach często wymagane jest też wykonywanie ruchów obrotowych o ściśle określony kąt oraz praca z dokładnie regulowaną prędkością obrotową.

Aby to uzyskać, wykorzystywane są różnorodne przetworniki położenia oraz silniki krokowe. W bieżącym rozdziale przedstawiamy ich zastosowania oraz głównych dostawców krajowych wraz z oferowanymi przez nich markami.

Aplikacje tytułowych podzespołów są bardzo różne, aczkolwiek duża część z nich związanych jest z maszynami, urządzeniami i różnego rodzaju systemami zautomatyzowanymi.

Najważniejsze dla polskich klientów cechy omawianych w produktów

Przetworniki położenia używane są jako elementy pomiarowe służące do pomiarów kąta i odległości, liczby obrotów oraz prędkości obrotowej, zaś silniki krokowe stosowane są w różnorodnych aplikacjach, gdzie istnieje konieczność wykonywania ruchów obrotowych (lub liniowych) - szczególnie w urządzeniach i maszynach precyzyjnych.

O ile domenami zastosowań przetworników położenia są przede wszystkim aplikacje profesjonalne (np. w windach, maszynach obróbczych, pakujących, robotach, itd.), o tyle zakres aplikacyjny silników skokowych często wykracza poza typowy przemysł. Podzespoły te wykorzystywane są m.in. w urządzeniach automatyki budynkowej, w elektronice konsumenckiej i sprzęcie biurowym.

Porównując omawianą statystykę z rezultatami z analogicznych badań z poprzednich lat, widzimy liczne podobieństwa. Dawniej również dominowały aplikacje maszynowe, windowe (w przypadku enkoderów), zaś dla oferentów silników krokowych istotne były rynki pozaprzemysłowe. Dostawcy byli też dosyć zgodni, jeżeli chodzi o typowanie przyszłych zmian.

Określając najbardziej perspektywiczne obszary wykorzystania przetworników położenia i silników krokowych, wskazywali oni głównie produkcję maszyn, szeroko rozumianą automatykę oraz przemysł motoryzacyjny. W dalszej kolejności pojawiał się przemysł spożywczy, zastosowania windowe, wojskowe oraz związane z pojazdami specjalnymi i robotami.

Tomasz Haliniak

Eldar

  • Jak wykorzystywane są silniki krokowe i przetworniki położenia kątowego?

Silniki krokowe i enkodery to elementy automatyki, które bardzo często współpracują ze sobą w aplikacjach przemysłowych. Rosnące wymagania rynku sprawiają, że silniki skokowe coraz rzadziej pracują w otwartej pętli sprzężenia zwrotnego. W mniej wymagających zastosowaniach napędy skokowe uzbrajane są w enkodery. W tym przypadku jednak pętla sprzężenia zwrotnego musi być zamykana w nadrzędnym układzie sterowania, który analizuje sygnał z enkodera i steruje napędem.

W zaawansowanych aplikacjach stosowane są napędy krokowe wyposażone w fabrycznie enkoder - świetnymi przykładami są tu Ezi-SERVO firmy Fastech oraz StepIM firmy Servotronix. Tego rodzaju napędy określane są jako hybrydowe lub serwokrokowe, a ich zastosowanie daje wymierne korzyści.

Przede wszystkim bardziej zaawansowany algorytm sterowania silnikiem sprawia, że udaje się uzyskać płynną pracę od 0,2 obr./min. nawet przy niewielkiej rozdzielczości napędu rzędu 500 kroków/obrót, a także prędkość obrotową do 3000 obr./min. bez utraty synchronizacji i wysoką powtarzalność pozycji.

  • Jakie parametry decydują o wyborze danego produktu? Jakie trendy technologiczne można obserwować na rynku?

Zarówno w przypadku enkoderów, jak i napędów serwokrokowych (hybrydowych) widać wyraźny wzrost zainteresowania urządzeniami wyposażonymi w interfejsy komunikacyjne (EtherCAT, Ethernet, Profinet, CANopen, itd.). Klienci coraz częściej pytają również o enkodery bezłożyskowe, które znane są również jako enkodery bezdotykowe.

W ofercie firmy Lika dostępny jest szeroki wybór rozwiązań, w których stosowane są pierścienie magnetyczne. Umożliwiają one pomiar przyrostowy w przypadku wersji inkrementalnych lub bezwzględny, co dotyczy enkoderów bezłożyskowych absolutnych.

O wyborze konkretnego produktu decydują przede wszystkim jego parametry techniczne. Duże znaczenie ma wsparcie techniczne, jakie może zapewnić dostawca. Zdarzają się jednak sytuacje kiedy kluczową rolę odgrywa termin realizacji. Takie sytuacje zdarzają się np. w przypadku projektów dofinansowanych ze środków unijnych.

Dostawcy branżowi i popularne marki

Dostawcy przetworników położenia

Przetworniki położenia były praktycznie zawsze wysoce popularnymi produktami, charakteryzowały się też dużą podażą i różnorodnością dostępnych marek. Jeżeli chodzi o dostawców, to w publikowanej tabeli znalazło się ich ponad trzydziestu - w dużej części są to znani oferenci automatyki przemysłowej.

W przypadku niektórych firm przetworniki położenia stanowią jedną z głównych grup produktowych (m.in. Kubler Polska, Sick, Renishaw, Turck, Balluff), dla wielu są one fragmentem szerokiej oferty dystrybucyjnej. Cechą charakterystyczną omawianej grupy wyrobów jest ich duża różnorodność - w ofertach dystrybucyjnych znajdziemy, oprócz wersji standardowych, również przetworniki kompaktowe, wersje do zastosowań heavy duty, cechujące się różną budową wewnętrzną, zasadą działania i stosowanymi interfejsami.

Asortyment producentów liczony jest nieraz w setkach lub nawet tysiącach modeli, do tego dochodzą wersje kastomizowane (wykonywane na zamówienie). Zdecydowana większość dostawców proponuje wraz z przetwornikami położenia również inne elementy, które umożliwiają tworzenie systemów pomiarowych.

Podobnie jak nie zmienia się popularność samych przetworników położenia, tak też w przypadku preferowanych przez krajowych klientów marek mamy do czynienia z dosyć statycznym obrazem. Najczęściej wybieraną jest niezmiennie Kübler, którego produkty oferowane są przez lokalny oddział oraz licznych dystrybutorów.

Firma ta zajmuje czołową pozycję w zestawieniach już od dawna, aczkolwiek marek produktów dostępnych na rynku jest znacznie więcej i wskazać tu można również m.in.: Sick, Balluff, Lika, Turck, Posital Fraba, TR Electronic, Heidenhain, Omron, Eltra, MTS i inne. Warto przy tym zauważyć, że krajowi odbiorcy przetworników położenia wybierają typowo produkty markowe i to jednocześnie najczęściej od producentów zachodnioeuropejskich.

Dostawcy silników krokowych i oferowane marki produktów

Branża produkcji i dystrybucji silników krokowych ma inną specyfikę niż ta związana z przetwornikami położenia, co wynika głównie z omawianej wcześniej odmienności odbiorców i rynków końcowych. Te ostatnie są często dalekie od typowego przemysłu, zaś dostawcy silników, jak sami przyznają, obsługują bardzo różnorodnych klientów. Dodają również, że w większości przypadków konieczne jest udzielanie im wsparcia w tworzeniu aplikacji.

Silniki krokowe oferują w kraju przede wszystkim dystrybutorzy producentów zagranicznych - jest to większość spośród firm przedstawionych w drugiej z publikowanych w rozdziale tabel. Jeżeli chodzi o producentów bezpośrednio działających na rynku, to pojawia się ich trzech: Beckhoff, Faulhaber Polska oraz WObit. Popularnymi dostawcami (dystrybutorami) są też m.in. firmy Multiprojekt, Eldar oraz Stoltronic Polska, silniki krokowe stanowią też standardowe elementy ofert przedsiębiorstw katalogowych.

Najpopularniejszą w kraju marką jest prawdopodobnie Sanyo Denki. Już w poprzednio publikowanej analizie dominowała ona pod względem liczby wskazań respondentów i tym razem swój prymat jedynie potwierdziła (zobacz rysunek z "chmurą" nazw).

Wśród popularnych firm są też m.in. WObit, Nanotec, Trinamic, Fulling, Crouzet, Oriental Motor oraz Leadshine i Beckhoff. Warto tu nadmienić, że omawiane silniki to produkty o dużej podaży ze strony wytwórców dalekowschodnich i dostawcy regularnie mówią tutaj o markach "noname" oraz po prostu o "produktach z Chin".

Marcin Szymański

WObit

  • Do jakich branż trafiają silniki krokowe oraz przetworniki położenia? Co zmienia się w ich aplikacjach?

Silniki krokowe, to znakomite napędy stosowane w różnorodnych aplikacjach przemysłowych. Ich niewątpliwą zaletę stanowi łatwość pozycjonowania oraz sterowania. Silniki te dysponują często znacznym momentem obrotowym i dostępne są w atrakcyjnych cenach, co czyni je wciąż bardzo popularnymi pośród użytkowników.

Jako świetne uzupełnienie ze wspomnianymi napędami, dość często stosuje się przetworniki położenia zwane też enkoderami. Oprócz kontroli obrotu tytułowych silników, enkodery wykorzystuje się również do pomiaru przemieszczeń kątowych, a więc zarówno do pomiaru kąta, jak i prędkości kątowych.

Silniki krokowe jak i przetworniki położenia stosowane są najczęściej przez producentów maszyn czy podczas wyposażania stanowisk testowych. Niemniej jednak wciąż spory gros odbiorców to pracownicy/firmy zajmujące się utrzymaniem ruchu i serwisem.

Co zmienia się w ich aplikacjach? Wśród najbardziej widocznych trendów można wskazać dążenie w kierunku miniaturyzacji oraz zwiększaniu wydajności. Tak więc producenci wciąż podejmują nowe wyzwania aby sprostać nieustannie rosnącym wymaganiom.

Rynek w liczbach

Najpopularniejsze w Polsce marki silników krokowych – zestawienie nie odzwierciedla udziałów firm w rynku

Rozdział kończymy spojrzeniem na omawiane rynki pod kątem potencjalnych zmian ich wartości. O oszacowanie rocznej sprzedaży w kraju tradycyjnie poprosiliśmy respondentów ankiety. W przypadku przetworników położenia szacunki zawierały się w zakresie od 3 do 20 mln zł rocznie, co po uśrednieniu dało około 12 mln zł.

Jest to kwota podobna do tej, jaką podawaliśmy w badaniu z 2016 roku i jednocześnie wyższa, niż w badaniu dwa lata wcześniej. W przypadku silników krokowych wszystkie szacunki zawierały się w przedziale od 4 do 8 mln zł rocznie, co po uśrednieniu dało 6 mln zł. Wartość ta jest również większa niż podawana w 2014 roku i nieco mniejsza niż dwa lata temu - jesteśmy w środku przedziału wyznaczonego przez wyniki poprzednio publikowanych statystyk.

Koniunktura w omawianych branżach pozostawała w ostatnich latach na podobnym poziomie. Zdaniem respondentów w przypadku sektora związanego z produkcją i dystrybucją przetworników położenia stan na rynku jest dzisiaj dobry lub wręcz bardzo dobry - nie pojawiła się tu żadna odpowiedź negatywna.

Z kolei w przypadku silników krokowych nie wszyscy respondenci byli tak zgodni, choć jednocześnie liczba tych najbardziej zadowolonych wzrosła od czasu ostatniego badania. Porównując bieżące statystyki z tymi z początku tej dekady, można mówić o średnioterminowej poprawie sytuacji koniunkturalnej na obydwu omawianych rynkach.

O ile dobrą sytuację można przypisać ogólnie niezłej koniunkturze gospodarczej, jak też popytowi ze strony sektora produkcji maszyn i urządzeń, o tyle w omawianych branżach występują też zagrożenia. Takimi są przykładowo te związane z rynkami pokrewnymi, jak wspomniany sektor serwonapędowy.

Bieżąca sytuacja w omawianych branżach

W bieżącej dekadzie rynek ten rozwijał się w Polsce dynamicznie - zarówno ze względu na wzrost potrzeb odbiorców, jak też dostępność atrakcyjnych cenowo produktów dalekowschodnich, zaś serwonapędy stały się dla wielu firm rozwiązaniem "pierwszego wyboru".

Na sam koniec warto dodać, że klimat w branży jest korzystny, aczkolwiek respondenci zwracali też uwagę m.in. na dużą konkurencję na rynku, pojawianie się nowych firm i rywalizację cenową. W przypadku obydwu sektorów połowa uczestników badania uznała, że stopień nasilenia walki konkurencyjnej wśród dostawców jest duży, druga połowa stwierdziła, że jest on standardowy (taki jak w innych sektorach rynku) lub po prostu niewielki.

W przypadku przetworników położenia jest to sytuacja podobna do tej z badania rynku sprzed dwóch lat, zaś dla silników krokowych mamy do czynienia ze wzrostem dla odpowiedzi "silna" (w 2016 ponad 3/4 respondentów określiła konkurencję jako standardową). Należy przy tym założyć, że na ten wynik istotny wpływ może mieć niewielka próba badawcza.

Najlepsi w branży

Zobacz również