Przetworniki położenia i silniki krokowe

Opracowania poświęcone przetwornikom położenia i silnikom krokowym publikujemy regularnie na łamach APA oraz IRA. W wydaniu z poprzedniego roku (IRA 2023) przedstawialiśmy analizę wpływu pandemii na omawiane branże oraz opisy potrzeb i preferencji klientów branżowych. W bieżącym opracowaniu uzupełniamy te informacje, prezentując dalsze dane o branży i dostawcach, a także wnioski z badań dotyczące nowości w technologiach przetworników i silników.

Koniunktura na rynku

O oszacowanie rocznej sprzedaży produktów prosimy regularnie respondentów ankiety. Tym razem w przypadku przetworników położenia typowe szacunki zawierały się w zakresie od 7 do 45 mln zł rocznie, co po uśrednieniu dało około 21‒25 mln zł. Jest to kwota nieznacznie niższa od tej, jaką podawaliśmy w publikowanym dawniej badaniu (IRA 2021). W przypadku silników krokowych wszystkie szacunki zawierały się w przedziale od 3 do 10 mln zł rocznie, co po uśrednieniu dało 7,5‒8,5 mln zł. Wartość ta jest analogiczna do tej dwa lata temu. Jednocześnie wszystkie podane oszacowania są nieco większe niż w badaniach sprzed czterech i sześciu lat, co prowadzi do wniosku, że obydwa rynki stanowią branże dojrzałe, stabilne i jednocześnie cechujące się niskimi stopami wzrostu.

Najpopularniejsze zastosowania przetworników położenia i silników skokowych

Można również wskazać, że sytuacja w omawianych branżach jest po okresie pandemii bardzo dobra. Nieco inaczej było z ocenami konkurencji. O ile w poprzednich latach była oceniana jako silna (tak ją określał średnio co drugi respondent), o tyle tym razem jedynie około 30% osób przyznało, że mamy do czynienia z takim stanem rzeczy. Zdaniem reszty konkurencja w branżach jest standardowa, analogiczna do innych obszarów rynku automatyki.

Kamil Niemyjski

igus

Do jakich branż trafiają silniki krokowe, w szczególności gdzie używa się ich w przemyśle? Jakich produktów szukają odbiorcy? Jakich parametrów oczekują?

Producenci maszyn są nadal ich głównym odbiorcą, ale coraz więcej klientów końcowych (szczególnie małych firm) samodzielnie buduje proste urządzenia i maszyny na własny użytek, dlatego również kupują te produkty. Silniki skokowe i enkodery są teraz stosowane w wielu branżach: od przemysłu spożywczego, przez przemysł meblowy, po przemysł pakujący. Najczęstsze zastosowania to napędy liniowe, automatyzujące różne procesy i układy do regulacji pozycji przy przezbrajaniu linii produkcyjnych.

Klienci przeważnie szukają gotowych zestawów, takich jak napęd liniowy z silnikiem, enkoderem i sterownikiem silnika, rzadziej pojedynczych produktów. O wyborze konkretnego produktu decydują m.in. parametry techniczne, takie jak moment trzymający silnika. Coraz więcej odbiorców szuka bardziej zaawansowanych i droższych wersji, takich jak silnik skokowy z wbudowanym enkoderem czy hamulcem, a rzadziej wybierane są te podstawowe i tańsze wersje. Kluczowe znaczenie ma też dostępność i wsparcie techniczne przy doborze.

Popularne na rynku produkty

Omawiane wyroby są produktami popularnymi, cechującymi się dużą podażą i różnorodnością dostępnych marek. Są one oferowane na naszym rynku zarówno bezpośrednio, tj. poprzez oddziały producentów zagranicznych, jak też przez licznych dystrybutorów specjalistycznych oraz katalogowych. W ofertach handlowych tych firm znaleźć można często setki różnych modeli, co szczególnie dotyczy przetworników położenia. Wśród tych wyrobów niezmiennie najczęściej wybieraną marką jest Kübler, którego produkty oferowane są przez lokalny oddział oraz dystrybutorów. Druga pod względem popularności jest firma Sick, następne to m.in. Balluff, Lika, Leine Linde, Posital Fraba, Turck, Renishaw, Heidenhain, MTS. Krajowi odbiorcy przetworników położenia wybierają typowo produkty markowe, najczęściej od producentów zachodnioeuropejskich.

Silniki krokowe dostarczają u nas przede wszystkim dystrybutorzy wyrobów zagranicznych, na polskim rynku działa bezpośrednio też kilku producentów. Najpopularniejszą w kraju marką jest w omawianym zakresie Sanyo Denki – firma ta praktycznie we wszystkich badaniach pojawiała się w czołówce publikowanych statystyk. Dwie kolejne marki to Nanotec oraz FAULHABER, ważne są też m.in. WObit, Siemens, Fulling, Crouzet, Oriental Motor oraz Leadshine. Na rynku występuje też spora podaż silników niemarkowych, czyli wyrobów produkowanych na Dalekim Wschodzie, które część dostawców określa po prostu mianem "no-name".

Najważniejsze dla polskich klientów cechy omawianych produktów

Zmiany technologiczne – przetworniki położenia

Do grupy przetworników położenia zaliczają się elementy liniowe oraz wersje obrotowe, czyli głównie enkodery. Występują one w wersjach inkrementalnych, które służą do pomiarów przemieszczeń / prędkości kątowej oraz kierunku ruchu, a także absolutnych, umożliwiających określanie bieżącej pozycji osi. Dalszy podział przebiega względem wersji jedno- i wieloobrotowych oraz budowy enkoderów. Najwięcej ze stosowanych dzisiaj przetworników to wersje optyczne, w przypadku których pomiar bazuje na zliczaniu kresek lub odczycie kodów z obracającej się wewnątrz tarczy. Inną, popularyzującą się w ostatnich latach grupę tworzą enkodery magnetyczne. Warto też dodać, że na rynku dostępna jest bardzo szeroka gama przetworników, również jeżeli chodzi o wersje nietypowe i wykonania specjalne. Większość dostawców proponuje wraz z nimi również inne elementy, które umożliwiają tworzenie systemów pomiarowych.

Najpopularniejsze w Polsce marki przetworników położenia; zestawienie nie dotyczy udziałów firm w rynku

Jakie są, zdaniem respondentów redakcyjnej ankiety, zmiany i trendy technologiczne w odniesieniu do omawianej grupy wyrobów? Takimi są przede wszystkim (kolejność zgodna z liczbą wskazań):

Dalsze zwiększanie możliwości komunikacyjnych – przetworniki dostępne są z interfejsami umożliwiającymi ich podłączanie do sieci komunikacyjnych i zdalną parametryzację; respondenci w szczególności wskazywali standard IO-Link;
Rozwój w zakresie bezpieczeństwa funkcjonalnego, w tym w połączeniu z możliwościami komunikacyjnymi (np. sieci Profisafe);
Możliwości łatwego programowania – zapewniają uniwersalność, skalowalność i łatwość dopasowania do aplikacji;
Dalsza miniaturyzacja, zwiększanie rozdzielczości i precyzji działania;
Dalszy rozwój technologii enkoderów absolutnych.

Najbardziej perspektywiczne zastosowania przetworników położenia

Nowości w domenie silników krokowych

Jeżeli chodzi o drugą z grup produktów, a więc silniki krokowe, są to komponenty wykorzystywane w urządzeniach i różnorodnych systemach już od wielu lat. Ich typowymi zastosowaniami są: wykonywanie obrotów z określoną prędkością oraz o dany kąt, realizacja posuwów oraz różnych zadań związanych z precyzyjnymi ruchami. Tego typu silniki wymagają stosowania odpowiedniego układu sterowania i są to elementy bezszczotkowe, które mogą pracować w otwartej pętli sprzężenia zwrotnego. Ich ograniczeniami są niewielkie zakresy osiąganych prędkości obrotowych oraz stosunkowo niskie moce / momenty obrotowe (w porównaniu do serwonapędów), a także kwestie związane z grzaniem się i możliwymi wibracjami podczas pracy.

Podobnie jak dostawców przetworników położenia, tak też oferentów silników krokowych zapytaliśmy o najważniejsze ich zdaniem zmiany technologiczne w branży. Pojawiały się tu odpowiedzi takie jak: miniaturyzacja, zwiększanie stopnia integracji silników (np. wersje ze śrubą kulową, z wbudowanym enkoderem, ze sterownikiem), zwiększanie gęstości mocy i generalnie dalsze polepszanie parametrów silników. Zdaniem respondentów następuje też rozwój sterowników silników, w tym w zakresie możliwości komunikacyjnych – wymieniane tu były m.in. wersje z sieciami EtherCAT/Ethernet.