Przetworniki położenia i silniki skokowe

Enkodery i inne przetworniki położenia to podzespoły stosowane w przemyśle od wielu lat. Są one powszechnie wykorzystywane w maszynach, układach automatyki i różnorodnych systemach mechatronicznych. Dzisiaj, wraz z rozwojem elektroniki oraz wzrostem potrzeb związanych z popularyzacją Przemysłu 4.0, zyskują one nowe możliwości i funkcje cyfrowe. W analizie wspólnie omawiamy silniki skokowe, których domeny zastosowań – szczególnie w przypadku mniejszych maszyn i urządzeń – są podobne do tych związanych z przetwornikami położenia.

Rynek krajowy w liczbach

W ostatniej dekadzie koniunktura w omawianych branżach podlegała istotnym zmianom. Statystyki z nią związane publikowaliśmy regularnie w magazynie APA oraz informatorze IRA. Należy tu zauważyć, że ostatnie lata cechowała dobra sytuacja na rynkach i tak było też podczas najnowszego badania – pomimo pandemii i jej skutków gospodarczych. Oceny sytuacji były zdecydowanie pozytywne, jedynie zdaniem 12‒13% osób ulegała ona pogarszaniu się. Według reszty zmian nie było (około 50%), zaś 1/3 respondentów stwierdziło, że koniunktura się poprawia.

W ankietach tradycyjnie umieszczamy prośbę o oszacowanie wartości rynku krajowego. Tym razem średnia rocznej sprzedaży w krajowej branży przetworników położenia wyniosła od 23 do 27 mln zł (zależnie od ujęcia w statystyce wartości skrajnych), zaś podawane przez respondentów szacunki zawarły się w przedziale od 12 do 100 mln zł. Dla silników średnia wyniosła 7‒8 mln zł przy podawanych wartościach od 5 do 10 mln zł rocznie.

Najpopularniejsze zastosowania przetworników położenia i silników skokowych

Odnosząc powyższe oszacowania do tych publikowanych w poprzednich analizach, można mówić o wzrostach. Rynek przetworników pozycji poprzednio szacowano na kwoty wynoszące kilkanaście mln zł, natomiast silników – około 5‒6 mln zł. Należy jednak zaznaczyć, że wszystkie informacje bazują na relatywnie niewielkich próbach, które nie spełniają wymogów analiz statystycznych – są to jedynie oszacowania stanowiące przybliżenie stanu rzeczywistego.

Mateusz Nowakowski

OEM Automatic

Do jakich branż trafiają silniki krokowe, gdzie używa się ich w przemyśle?

Silniki krokowe najczęściej są wykorzystywane w aplikacjach, gdzie istotna jest informacja o położeniu w czasie rzeczywistym. Właściwie dobrane silniki i sprawna mechanika zapewniają bezawaryjną pracę, a jednocześnie informację o pozycji części wykonawczej maszyny – pomimo pracy w otwartej pętli sprzężenia zwrotnego.

Popularne jest wykorzystanie silników krokowych w ploterach poligraficznych, maszynach pakujących i etykietujących, systemach pomiarowych, urządzeniach medycznych, tanich obrabiarkach metalu czy ostatnio zyskujących na popularności drukarkach 3D. Ogólnie rzecz biorąc, w każdej aplikacji, gdzie wymagane jest bardzo dokładne pozycjonowanie, kontrola prędkości i momentu obrotowego przy małej prędkości, można wykorzystać tego typu produkty. Jednocześnie należy pamiętać, że w przypadku przeciążania silnika krokowego może dojść do "gubienia kroków". System sterowania po prostu zakłada, że napęd wykonał obrót o zadany kąt. Rozwiązaniem jest zapewnienie sygnału sprzężenia zwrotnego – np. z enkodera inkrementalnego.

Dzięki silnikom krokowym możemy budować tanie urządzenia, w których ważne jest przemieszczenie elementów o konkretny kąt bądź na zadaną odległość. Zapewniają one dużą powtarzalność pracy takiego urządzenia w porównaniu do zwykłych silników DC pracujących w oparciu np. na wyłącznikach krańcowych.

Kto jest odbiorcą silników krokowych? Czy są to producenci maszyn czy może klienci końcowi? Jakie są możliwe problemy użytkowe?

Silniki krokowe, z racji ich zastosowań, kupują głównie producenci maszyn i urządzeń. Ponieważ dobrze dopasowany silnik pracuje bezawaryjnie wiele lat, sprzedaż serwisowa jest na marginalnym poziomie. Najczęstsze awarie silników krokowych polegają na ich mechanicznym zużyciu lub uszkodzeniu. Zwykle problemem po latach jest zatarcie łożysk. Inną powszechną awarią jest źle dobrana maksymalna siła bocznego nacisku na oś silnika, przez co uszkodzeniu ulega oś rotora.

Klienci końcowi bardzo rzadko decydują się na zakup samego silnika krokowego, ponieważ poza zasilaczem konieczne jest zastosowanie dedykowanego kontrolera. Taki odbiorca oczywiście się zdarza, ale mówimy tutaj o świadomych konstruktorach, którzy wiedzą, jak wykorzystać zalety silnika krokowego i mają odpowiednią wiedzę, jak nim sterować.

Popularni dostawcy produktów

Można stwierdzić, że już od lat najbardziej rozpoznawalnym w kraju producentem przetworników położenia jest Kübler. Wyniki ostatniego badania również potwierdziły dominację tej firmy. Producent oferuje przetworniki położenia, liczniki i pokrewne wyroby, które znaleźć można zarówno w krajowym oddziale, jak też w firmach dystrybucyjnych (m.in. Astat, Impol-1, dystrybutorzy katalogowi). Drugą pozycję zajął, podobnie jak w latach poprzednich, niemiecki Sick – dostawca czujników i urządzeń pomiarowych, w szczególności fotoelektrycznych. Ważnymi markami są ponadto (zestawienie alfabetyczne): Balluff, Baumer, Lika, Heidenhain, Pepperl+Fuchs, Posital Fraba, Siko, Turck. W praktyce oferentów przetworników położenia jest nawet więcej, co uwidacznia się w ofertach firm dystrybucyjnych.

Jeżeli chodzi o dostawców silników skokowych, to tutaj również zróżnicowanie jest dosyć duże. Jednocześnie trudniej wskazać lidera, bowiem jako popularnych wytypowanych zostało kilku producentów. Zaliczyć do nich można przede wszystkim: Sanyo Denki (firma ma u nas lokalny oddział, jej produkty dostarczane są też przez dystrybutorów), FAULHABER, WObit (jedyny producent krajowy), Nanotec, Fastech, Kinco, JVL, Emis, Siemens, Oriental Motor. Różnice w stosunku do poprzednio publikowanych przez nas zestawień są niewielkie i wiązać je można raczej z niewielką próbą badawczą niż realnymi zmianami na rynku.

Najpopularniejsze w Polsce marki przetworników położenia – zestawienie nie odzwierciedla udziałów wymienionych firm w rynku

Ważne dla klientów czynniki

Przygotowując opracowanie, przeanalizowaliśmy zmiany preferencji zakupowych klientów w ciągu ostatniej dekady. Zarówno w przypadku przetworników położenia, jak też dla silników krokowych można mówić o utrzymywaniu się wysokiego poziomu wymagań w zakresie parametrów i cech produktów, a także istotności cech związanych z jakością i niezawodnością produktów. Pomiędzy nimi znajdują się wymogi dotyczące ceny. W tym przypadku można mówić o tendencji spadkowej (erozja cen) – i to pomimo nieznacznych wzrostów wskazań dla 2020 roku. Wymienione wskazania dominują (zawierały się w przedziale 60‒90%), co wskazuje na ciągłe poszukiwanie przez odbiorców produktów o dobrych parametrach i dopasowanych do ich potrzeb, a jednocześnie jakościowych i atrakcyjnych cenowo. Powyższemu towarzyszą relatywnie stałe wskazania dotyczące marek – utrzymują się one na poziomie czterdziestu kilku procent.

Perspektywy branżowe

Które z branż będących odbiorcami przetworników położenia i silników krokowych są perspektywiczne, jeżeli chodzi o najbliższe miesiące i lata? Tym razem połączyliśmy statystyki dla obydwu grup produktów, bowiem duża część wskazań respondentów pokrywała się. I tak głównym rynkiem zbytu powinien być ten związany z produkcją maszyn i urządzeń. Dotyczy to bardzo różnych wyrobów – od urządzeń precyzyjnych, poprzez popularną elektronikę konsumencką, urządzenia specjalistyczne, po różnorodne większe maszyny i automatykę przemysłową. Redakcja dodatkowo określiła kilka szczególnych obszarów, które wskazywali respondenci. Do takich należały m.in.: maszyny do drewna, pakujące, urządzenia dla branży spożywczej, papierniczej, drukarki 3D i naturalnie obrabiarki / maszyny CNC.

Niezmiennie wysoką pozycję w statystykach zajmują windy, podnośniki i dźwigi, gdzie stosowane są różnorodne przetworniki położenia (w szczególności enkodery). Do tego dochodzą aplikacje w branżach takich jak: motoryzacyjna, wojskowa oraz medyczna.

Są to zasadniczo te rynki, które już wcześniej dominowały w podobnych zestawieniach, przez co można podsumować, że zmian jakościowych nie należy się tu spodziewać. Występowały będą natomiast zmiany ilościowe, które będą wynikały ze zmieniającej się koniunktury w przemyśle i generalnie w gospodarce.