Przetworniki położenia i silniki krokowe

Precyzyjne pomiary pozycji elementów wykonawczych, ich kąta oraz prędkości obrotowej są nieodzowne w wielu urządzeniach i maszynach, w szczególności produkcyjnych. W tego typu zastosowaniach wymagane jest również wykonywanie dokładnych ruchów i praca z regulowaną prędkością obrotową. Możliwości takie zapewniają przetworniki położenia oraz silniki krokowe.

Zmiany ocen koniunktury w branży dystrybucji przetworników położenia

Skutki pandemii widoczne w łańcuchach dostaw

Rozpocznijmy od retrospekcji i spojrzenia na zmiany od czasu poprzedniego badania tego rynku, co miało miejsce w połowie 2020 roku. Było to w początkowych miesiącach pandemii koronawirusa, gdy większość branż doświadczała problemów związanych z wstrzymywaniem oraz opóźnieniem inwestycji. Wydarzenia te wpływały pośrednio również na omawiane w analizie sektory przemysłu, aczkolwiek był to raczej wpływ niewielki. Nawet jeżeli wiosną 2020 zmiany były negatywne, to zdaniem większości respondentów później zostały one zrekompensowane wzrostami przychodów w kolejnych okresach. "Początkowo występowały spadki, bo ludzie nie wiedzieli, czego się spodziewać. Ostatecznie jednak stawianie na automatyzację spowodowało tendencję wzrostową", "na początku pandemii wartość obrotów spadła, ale widzimy mocny trend wzrostowy" – komentowali ankietowani przez nas dostawcy. Obecnie oceny koniunktury na rynku są bardzo pozytywne.

Tym, co z dzisiejszej perspektywy jest dla dostawców ważniejsze, są braki komponentów i surowców, które wpływają na podaż i dostępność oferowanych produktów. "Cały czas jest odczuwalny problem z dostępnością podzespołów elektronicznych, co rzutuje na terminy realizacji oraz ceny tych produktów. Wzrosty sprzedaży odnotowuje ta firma, która ma towar i może go szybko dostarczyć" – stwierdza jeden z respondentów. Na zagadnienia te, w tym tendencję do tworzenia magazynów części, zwracają również uwagę inni dostawcy. "Problemy z dostawa mi, wydłużony czas oczekiwania na produkty", "dostępność produktu ma kluczowe znaczenie, cena schodzi na drugi plan", "nadal brak komponentów" – to kolejne komentarze. Podobne problemy daje się odczuć na obydwu rynkach, przy czym w branzy silników dochodzą problemy związane z dostępnością i cenami zakupu metali ziem rzadkich. Można sądzić, zarówno po komentarzach dostawców, jak też po opiniach różnorodnych dystrybutorów katalogowych zbieranych przez redakcję, że omawiana sytuacja potrwa przynajmniej do końca tego roku, a prawdopodobnie nawet dłużej.

Arkadiusz Sulenta

Elmark Automatyka

Gdzie stosowane są silniki krokowe? Jakie ich aplikacje są u nas popularne?

Silniki krokowe, ze względu na dokładne pozycjonowanie i prostotę sterowania, są w kręgu zainteresowania głównie producentów maszyn. Takimi są przede wszystkim maszyny pakujące, etykietujące, wycinarki laserowe czy plotery frezujące – w tych przykładach szczególnie docenia się wysoką dynamikę i łatwość synchronizacji ruchu.

Rozwój protokołów przemysłowych i możliwość pracy w zamkniętej pętli pozwoliły na stosowanie silników krokowych w znacznie większych systemach napędowych, gdzie zaczynają konkurować z serwonapędami. Zainteresowani są szczególnie integratorzy systemów automatyki – linie produkcyjne / montażowe, branża tekstylna, producenci elektroniki.

Napędy krokowe reprezentują szeroką gamę urządzeń, gdzie najprostsze modele znajdują zastosowanie u klientów końcowych, którzy wykorzystują je do obrabiarek materiałów miękkich i drukarek 3D, w których nie potrzebujemy wyśrubowanych parametrów.

Jakie są trendy technologiczne w omawianym zakresie?

Silniki krokowe w coraz mniejszym stopniu ustępują serwonapędom. Zmiany szczególnie zaszły w sterownikach silników krokowych, gdzie zaimplementowano nowoczesne protokoły przemysłowe, jak np. EtherCAT, CAN, Ethernet, dzięki czemu napędy krokowe bez problemu mogą stać się częścią większego systemu sterowania. Rozwój algorytmów sterowania pozwolił na zminimalizowanie strat momentu przy sterowaniu mikrokrokowym i pracę w zamkniętej pętli. Eliminuje to powszechny problem z gubieniem kroku, wpływa na poprawę wydajności całego układu (dostosowanie prądu pracy do obciążenia) i umożliwiło sterowanie momentem silnika. Dodatkowo pojawiły się modele pozwalające na regulację prędkości w trybie pracy ciągłej – wykorzystywane w przenośnikach taśmowych.

Stosowanie zamkniętej pętli sterowania wymusiło też zmiany w konstrukcji silników krokowych. Na rynku są obecne silniki hybrydowe łączące najlepsze cechy silnika krokowego i serwonapędu. Coraz częściej spotyka się silniki krokowe z wbudowanymi enkoderami lub zintegrowane rozwiązania, czyli połączenie silnika i sterownika krokowego w jednym urządzeniu. Również do wymagających aplikacji znajdziemy silniki z IP65 i sterowniki z STO/SIL3.

Zastosowania przetworników i silników

Aplikacje omawianych w tym miesiącu podzespołów są różnorodne, aczkolwiek, co do zasady, większość z nich stosowana jest w maszynach, urządzeniach oraz różnego rodzaju systemach zautomatyzowanych. Enkodery, rewolwery, inklinometry i inne przetworniki położenia używane są jako elementy pomiarowe służące do pomiarów kąta oraz odległości, liczby obrotów czy prędkości obrotowej. Z kolei silniki krokowe (skokowe) używane są tam, gdzie istnieje konieczność wykonywania precyzyjnych ruchów obrotowych lub liniowych. Warto zauważyć, że o ile obszarami zastosowań przetworników położenia są przede wszystkim aplikacje profesjonalne (np. w windach, maszynach obróbczych, pakujących, robotach, itd.), o tyle zakres aplikacyjny silników często wykracza poza typowy przemysł. Podzespoły te wykorzystywane są m.in. automatyce budynkowej, w elektronice konsumenckiej, urządzeniach biurowych, samochodach i wielu innych zastosowaniach.

Jeżeli chodzi o przyszłość i najbardziej perspektywiczne obszary rynku, dostawcy branżowi wskazywali tu przede wszystkim przemysł maszynowy i szeroko rozumianą automatykę. W dalszej kolejności pojawiały się m.in.: automatyka budynkowa, sektor wojskowy, przemysł spożywczy, zastosowania windowe oraz związane z motoryzacją, maszynami pakującymi i urządzeniami medycznymi.

Zmiany ocen koniunktury w branży dystrybucji silników skokowych

Czego poszukują klienci?

Odbiorcy przetworników położenia i silników skokowych mają, w pierwszym przybliżeniu, dosyć podobne do siebie wymogi względem samych produktów i ich dostawców. Niezmiennie na topie znajdują się tu parametry techniczne (czyli de facto dopasowanie do wymogów aplikacji), jakość, która wiąże się z niezawodnością i pewnością działania, oraz cena zakupu. Istotność dwóch ostatnich jest ze sobą odwrotnie skorelowana, tj. im bardziej idziemy w stronę aplikacji specjalistycznych, tym bardziej krytyczna staje się jakość kosztem ceny. Jest to proces występujący na wielu rynkach, aczkolwiek ponieważ przetworniki położenia oraz silniki krokowe znajdziemy zarówno w popularnych urządzenia elektronicznych, jak też w aparaturze naukowej czy sprzęcie wojskowym, zróżnicowanie to ujawnia się bardzo wyraźnie.

Patrząc na wyniki podobnych analiz z poprzednich lat, można stwierdzić, że omawiany stan rzeczy na rynku jest relatywnie stały. Również tym razem musimy jednak zaznaczyć, że w odniesieniu do omawianych obszarów występuje sporo niuansów, zaś liczba istotnych dla klientów elementów ofert czy parametrów znacznie wykracza poza te podstawowe. Przykładowo odbiorcy przetworników położenia korzystają z osprzętu enkoderów – podzespołów służących do redukcji drgań i naprężeń, w pakiecie kupują też liczniki tablicowe, które pozwalają na tworzenie prostych systemów pomiarowo-kontrolnych. Takie kompletacje oferuje wielu dostawców, dodatkowo część firm proponuje nawet produkcję enkoderów na zamówienie (np. z określonymi interfejsami). W przypadku silników krokowych różnorodność poszukiwanych modeli w zakresie parametrów mechanicznych i elektrycznych jest również dosyć duża, dodatkowo liczy się też możliwość dostarczenia przez firmę kompleksowego systemu. Składać się na niego może, oprócz samego silnika, również przekładnia, enkoder, elementy mechaniczne oraz sterownik. Wszystko to zależy od potrzeb klienta i tworzonej aplikacji.

Najpopularniejsze w Polsce marki silników skokowych; zestawienie nie dotyczy udziałów firm w rynku

Paweł Naglik

Kubler Polska

Jakie trendy technologiczne obserwujecie na rynku? Co jest ważne w rozwoju oferty?

Patrząc pod kątem produktów, na pewno coraz bardziej liczy się ich kompaktowość. Urządzenia są coraz mniejsze, zaś w maszynach trzeba pomieścić coraz więcej elementów automatyki. Kolejna sprawa to szybkość działania, bowiem chcemy coraz szybciej mierzyć parametry procesów. Rozwijają się też interfejsy bazujące na Ethernecie – jest Profinet, Profidrive, który ma już kilka wersji, co jest związane z szybkością, ale również z integralnością dodatkowych pomiarów w przetworniku. Enkoder przeznaczony do pomiaru prędkości lub pozycji może także mierzyć przyspieszenie czy temperaturę. Oferowane przez nas złącza obrotowe również występują w wersji fabrycznie zintegrowanej z enkoderami. Liczy się połączenie wielu funkcji w jednym urządzeniu.

Czy sądzi Pan, że będzie postępowała specjalizacja potrzeb klientów?

Tak, obserwujemy taki kierunek rozwoju rynku. Sądzę, że w przyszłości część oferty będą tworzyły nie tyle produkty, co systemy spełniające konkretne funkcje. Dobrym przykładem jest oferowany przez nas system odwzorowania pozycji kabiny windy. Odpowiada on nie tylko za określanie jej lokalizacji, ale poprzez zastosowanie funkcji bezpieczeństwa kontroluje, czy winda nie wyjeżdża poza określony obszar. Dodatkowo integrujemy z nim wspomniany ogranicznik prędkości. Tradycyjnie jest to mechaniczne rozwiązanie stosowane w szybach, certyfikowane, ale da się je włączyć w system, przy czym całość musi być opracowana w standardzie safety, z zastosowaniem odpowiedniego kontrolera pomiędzy sterownikiem windowym a naszym systemem. Jest to więc połączenie wielu funkcji w jednym rozwiązaniu, które jest kompletne i gotowe do dostarczania do odbiorcy. Klienci coraz częściej szukają takiej oferty i oczekują od dostawcy takie propozycji.