Pompy perystaltyczne
Tego rodzaju pompy wykorzystywane są w precyzyjnym dozowaniu płynów w mikroilościach. Zalicza się je do grupy pomp wyporowych. Dozowany płyn znajduje się w elastycznej rurce, zamontowanej w obudowie. Ciecz jest przemieszczana dzięki naprzemiennemu ściskaniu oraz rozluźnianiu tego przewodu, co powoduje jej tłoczenie i zasysanie. Część pompy stanowi wałek, który ściska rurkę. Gdy wirnik pompy się obraca, wałek przemieszcza się wzdłuż rurki, odkształcając ją. To powoduje przesuwanie się płynu w stronę odpływu i jego zasysanie od strony dopływu.
Wyzwaniem w sterowaniu pompami tego typu jest konieczność ograniczenia wahań ciśnienia oraz pulsowania ilości dozowanego płynu. Wynika to ze specyfiki ich działania. Przede wszystkim pracują one wolno, z prędkością typowo zaledwie kilkudziesięciu obr./min. Ponadto obciążenie silnika znacząco zmienia się w chwilach, gdy rolka styka się z przewodem z płynem i się od niego odrywa. Towarzyszą temu duże impulsy momentu obrotowego i zarazem skoki ciśnienia cieczy.
Kwestie te rozwiązuje się na kilka sposobów. Przykładowo, w związku z małą prędkością pracy, zamiast pętli sterowania tą wielkością korzysta się z pętli sterowania położeniem. Wynika to stąd, że im wolniej obraca się wał silnika, tym trudniej o dużą dokładność szacowania prędkości w oparciu na wynikach pomiarów z enkodera, o ile nie jest to przetwornik o bardzo dużej rozdzielczości. Jeżeli jednak taki jest dostępny, nawet przy wolnych obrotach pompy pętla sterowania prędkością może się sprawdzić, dodatkowo zapewniając lepsze parametry przepływu cieczy.
Ponadto w pompach perystaltycznych najczęściej korzysta się z silników z napędem bezpośrednim. W silnikach bezszczotkowych prądu stałego w tym zastosowaniu preferowaną metodą komutacji jest ta sinusoidalna, której zaletą, w porównaniu z sześciostopniową, są mniejsze pulsacje momentu obrotowego, zwłaszcza przy małych prędkościach.
Oprócz tego w układzie regulacji wprowadza się sprzężenie w przód, dodając poprawkę momentu obrotowego, aby zmniejszyć skoki ciśnienia płynu. Jeżeli zamiast silników z napędem bezpośrednim używane są silniki z przekładnią, jej luzy też w ten sposób można skompensować.
Arkadiusz Sulenta
Elmark
Jak wygląda krajowy rynek serwonapędów i Motion Control?
Stabilnie się rozwija, mimo niewielkich wahań związanych z przenoszeniem się części produkcji za granicę. Obserwujemy większe zainteresowanie rozwiązaniami Motion Control, głównie ze względu na wyższe wymagania wydajnościowe stawiane produkowanym maszynom, co wiąże się ze zwiększeniem stopnia automatyzacji procesów. W celu zwiększeniu konkurencyjności klienci decydują się na stosowanie zaawansowanych rozwiązań napędowych, takich jak serwonapędy.
Jakie zmiany zaszły na tym rynku w ostatnich dwóch latach?
W związku z ostatnimi i nadchodzącymi zmianami w prawie europejskim (Rozporządzenie Maszynowe, NIS2) coraz większy nacisk kładzie się na bezpieczeństwo aplikacji i maszyn. W efekcie, w przypadku serwonapędów rośnie zapotrzebowanie na urządzenia wyposażone w zaawansowane, wbudowane funkcje bezpieczeństwa.
Jaki jest zakres stosowanych w kraju rozwiązań Motion Control i jakie są trendy dotyczące ich rozwoju?
Spotykamy coraz bardziej zaawansowane aplikacje, integrujące wiele osi napędowych. Obecnie stawia się na szybkie protokoły komunikacyjne pozwalające na synchronizację osi, np. EtherCAT, i efektywne zarządzanie energią układów w celu zwiększenia energooszczędności. Dodatkowo stosuje się algorytmy predykcyjne w celu przewidywania awarii i planowania serwisów.
Co jest ważne dla odbiorców serwonapędów?
Prosta i szybka integracja rozwiązań. Ze względu na braki kadrowe producenci maszyn i integratorzy wolą stosować kompletne rozwiązania od jednego producenta, żeby oszczędzić czas na integrację rozwiązań od różnych dostawców. Oczywiście ze względu na różne wymagania nie zawsze jest możliwe trzymanie się jednych rozwiązań, dlatego producenci serwonapędów coraz częściej tworzą elastyczne produkty (np. zgodność z PLCOpen, różnorodność dostępnych protokołów komunikacyjnych), dzięki czemu wdrożenie różnych rozwiązań staje się bardziej efektywne.
Mariusz Nowak
SEW-EURODRIVE Polska
Jak wygląda krajowy rynek serwonapędów i Motion Control?
W czasach rosnącej konkurencyjności kryteria takie, jak precyzja, dynamika i powtarzalność, które mają kluczowy wpływ na optymalizację efektywności produkcji, stanowią najwyższy priorytet. Serwonapędy i enkodery nowej generacji, jak również kompleksowe, gotowe rozwiązania Motion Control, zwiększają znacznie swój udział w rynku, szczególnie w aplikacjach wysokodynamicznych.
Jakie zmiany zaszły na tym rynku w ostatnich dwóch latach?
Rosnące koszty energii oraz ograniczone zasoby wykwalifikowanej kadry inżynierskiej mają znaczący wpływ na rozwój zaawansowanych serwonapędów oraz kompleksowej linii produktowej MOVI-C firmy SEW-EURODRIVE. Obecnie zaprojektowana została najnowsza generacja serwosilników CM3P, które uwzględniają wymagania rynku, takie jak niższe koszty instalacji. Jak je uzyskujemy? W przypadku zasilania silnika CM3P otrzymujemy porównywalne parametry napędu przy zastosowaniu falownika o niższej mocy. Mniejsze zapotrzebowanie na prąd silników CM3P oraz możliwość użycia tańszego falownika o niższej mocy pozwala obniżyć całkowite koszty inwestycji.
Z kolei w odpowiedzi na zmieniający się rynek pracy, wzrost zapotrzebowania na automatyków i związane z tym rosnące koszty wykwalifikowanej kadry inżynierskiej firma SEW-EURODRIVE stworzyła gotowe pakiety oprogramowania MOVISUITE, które bardzo skracają czas uruchomienia dzięki intuicyjnemu procesowi konfigurowania i parametryzowania bez potrzeby znajomości języków programowania.
Jaki jest zakres stosowanych w kraju rozwiązań Motion Control i jakie są trendy ich rozwoju?
Automatyzacja i optymalizacja procesów oraz presja na wzrost efektywności produkcji to obecnie priorytety wielu branż – przykładem może być branża automotive, gdzie widoczne jest ciągłe skracanie czasu cyklu pracy, czy intralogistyka, jak magazyny wysokiego składowania. W tych aplikacjach Motion Control – zaawansowane wieloosiowe sterowanie ruchem opracowane przez SEW-EURODRIVE w formie gotowego oprogramowania inżynierskiego MOVISUITE – znajduje zastosowanie i w pełni realizuje wymagania w zrobotyzowanych centrach logistycznych oraz w takich aplikacjach, jak układnice czy aplikacje wieloosiowe.
Co jest ważne dla odbiorców serwonapędów?
Liczą się każda sekunda kątowa, duża dynamika i powtarzalność pozycjonowania napędów – tam właśnie optymalne zastosowanie znajdują serwonapędy. Nasza najnowsza generacja silników serwo CM3P oraz enkoderów odpowiada na potrzeby odbiorców, gdyż charakteryzuje się:
- dużą dokładnością i powtarzalnością pozycjonowania, dodatkowo mogą być one wyposażone w enkodery DDI o wysokiej rozdzielczości >= 18 bitów;
- wysoką częstotliwością załączania przy krótkich cyklach pracy;
- zachowaniem czystości w strefie pracy silnika serwo ze względu na brak wentylatora.
