Koncepcje Industry 4.0, Internet of Things i Smart Factory nie mogłyby się rozwijać bez technologii napędowej. Można nawet pójść krok dalej i stwierdzić, że jest ich elementem integralnym. – W aktualnych trendach rozwoju prowadzi ona m.in. do eliminacji błędów ze strony czynnika ludzkiego. Specjalne znaczenie ma tutaj łatwość implementacji czy prosta obsługa, a także fakt, że wszelkie adaptacje zostały przeniesione na poziom oprogramowania, a nie hardware – mówi Zbigniew Piątek, prezes firmy Beckhoff.

Powiązane firmy

Rozwój inżynierii i nowa rewolucja przemysłowa wpływają również na technologię napędową. Jak zaznacza Cezary Zieliński, prezes zarządu Margo, możliwości, jakie dają nam rozwiązania Industry 4.0 i Smart Factory, zmuszają producentów tradycyjnych rozwiązań przenoszenia napędu do wprowadzania w swoich produktach innowacji, tak żeby maszyny były w stanie sprostać nowym, szybko rosnącym założeniom produkcyjnym. – Produkcja ma być szybsza, bardziej wydajna, optymalna kosztowo oraz kontrolowana na każdym etapie. W efekcie jednostki napędowe, które wychodzą obecnie od producentów, muszą być wykonane z wyższą niż do tej pory dokładnością, precyzją, sprawnością i zastosowaniem najnowszych rozwijanych na bieżąco technologii oraz z możliwością podłączenia do systemów sterujących i monitorujących pracę – dodaje Cezary Zieliński.

Co zatem decyduje o tym, że konwertery częstotliwości, silniki elektryczne i przekładnie stają się coraz bardziej inteligentne? Marek Bukieda, dyrektor Działu Techniki Napędowej i Sterowania w Yaskawa, nie ma żadnych wątpliwości, że wpływa na to głównie ekonomia. – Posiadanie diagnostyki, monitoringu powoduje oszczędność kosztów i uniknięcie awarii. Do utrzymania ruchu potrzeba znacznie mniej osób, jeżeli mamy inteligentne urządzenia. To wszystko przekłada się na zysk przedsiębiorstw – argumentuje.

Wpływ na rozwój i implementację konwerterów częstotliwości, silników elektrycznych i przekładni ma także coraz bardziej wymagający rynek, co podkreśla Zbigniew Piątek, prezes Beckhoff. – Narzędzia te stają się łatwiejsze w zarządzaniu, a część logiki zostaje zdecentralizowana. Mimo tego firma Beckhoff preferuje rozwiązanie bardziej scentralizowane, gdzie konwertery częstotliwości i silniki są elementami pasywnymi pod względem logiki – nie programuje się ich. W zamian za to wdrażamy rozwiązania typu plug & play, gdzie nie ma konieczności ingerencji użytkownika w konfigurację – dodaje.

Rosnąca konkurencja na rynku, wzrost konsumpcji, skracanie terminów dostaw i cyklu życia produktu powodują, że producenci muszą walczyć o jego cenę, aby oferować więcej za mniej i zarobić. Jak to się przekłada na napęd? – Otóż producent jest też użytkownikiem maszyn. Walka o cenę wymusza wzrost wydajności zarówno energetycznej, jak i ekonomicznej napędu. Duże przekładnie z powodu wysokich kosztów zakupu, serwisowania i energochłonności odchodzą do lamusa. Zmniejszanie gabarytów to jak najlepsze wykorzystanie materiału, z którego zbudowany jest napęd, w okresie eksploatacji. Mniejsze gabaryty to szybka obsługa, tańsze części, ekologiczna produkcja napędu – mówi Cezary Zieliński z Margo.

– Często napęd wyposażony jest w układ sterująco-kontrolny. Umożliwia to dokładniejszą kontrolę procesu produkcji, a jednocześnie tworzy podstawę dla platformy serwisowej służącej utrzymaniu ruchu. Napęd pracujący 24 godziny na dobę wymaga innej opieki niż pracujący dwie godziny na dobę. Serwisując je równocześnie, nie wykorzystujemy w pełni tego drugiego. A przy skomplikowanych liniach technologicznych może być ich nawet kilkadziesiąt. Dzięki informacjom zwrotnym można również optymalnie ustalać czasy przestojów, ograniczając straty produkcji – zwraca uwagę Zieliński.

Rośnie popularność serwonapędów

Z każdym rokiem coraz bardziej popularne stają się serwonapędy, które są nieodzownym elementem układów sterowania wielu maszyn i urządzeń przemysłowych. To właśnie dzięki nim możliwe jest nadzorowanie pracy osi. Kontrolowana jest zarówno pozycja, jak i moment siły. Jak podkreśla Marek Bukieda z Yaskawa, wielu producentów maszyn, chcąc zwiększyć szybkość i precyzję maszyn, musi stosować serwonapędy. – Kiedyś wystarczył falownik i silnik – opowiada. – Dzisiaj serwonapędy są coraz częściej stosowane tam, gdzie jeszcze parę lat temu nikt przewidywał użycia serwo. Są to urządzenia najszybsze w technice napędowej oraz bardzo precyzyjne. Nie ma alternatywy w wydajnych układach mechatronicznych, maszynach czy obrabiarkach.

Zbigniew Piątek, prezes Beckhoff nie ma wątpliwości, że automatyka i robotyka muszą się rozwijać, bo tego wymaga rynek. – Wyższe są wymagania wobec wydajności, jakości produktu, coraz trudniejszy jest rynek pracowniczy i automatyka zaczyna się opłacać. Stąd rosną również wymagania wobec technologii napędowej – tłumaczy.

Najczęściej z serwonapędów korzysta się w transporcie wewnątrzmaszynowym, maszynach pakujących czy na stanowiskach zrobotyzowanych. – Dwa najbardziej powszechne rynki w Polsce dla Yaskawa to maszyny CNC do obróbki drewna oraz przemysł pakujący. Na świecie najwięcej serwo jest aplikowanych przez naszą firmę w przemyśle półprzewodnikowym, no i oczywiście w robotyce. Sporo aplikacji jest również w przemyśle motoryzacyjnym, i to zarówno w firmach japońskich, jak i zachodnioeuropejskich – wylicza Marek Bukieda i dodaje, że główne kryteria wyboru to wysoka jakość, długa dostępność produktu oraz wbudowane funkcje kompensacji wibracji. Daje to klientowi pewność precyzyjnego działania przez wiele lat.

W przypadku rozwoju serwonapędów, jak przekonuje Zbigniew Piątek, mamy raczej do czynienia ze spokojną ewolucją. – Zajmujemy się usprawnianiem procesu: skróceniem czasu wykonania maszyny, czasu wykonania nowego produktu i wdrożenia go na rynek (technologie OCT, XTS, AMP8000, AX8000) – mówi prezes Beckhoff.

Serwonapędy rozwijają się na wielu płaszczyznach. Jako główne trendy Marek Bukieda z Yaskawa wymienia m.in. coraz dokładniejsze enkodery i szeroki wachlarz sieci przemysłowych do sterowania. – Współczesne serwonapędy są coraz bardziej kompaktowe. Ja jednak widzę coraz bardziej widoczny trend polegający na łatwości uruchomienia. Nowoczesne serwa są praktycznie plug & play. Nie jest wymagane długie i żmudne strojenie, co przynosi oszczędność czasu i pieniędzy – dodaje.

Producenci stawiają na innowacje

Producenci wprowadzają do porfolio swoich produktów innowacyjne rozwiązania w zakresie technologii napędowych. W przypadku Margo są to np. sprzęgła przemysłowe DODGE RAPTOR – elastyczne, z poliuretanowym łącznikiem, zastępujące sprzęgła oponowe. – Dzięki łącznikowi z kauczuku naturalnego z technologią WingLock ma ono bardzo wysoką odporność na zmęczenie i niedokładności montażu – podkreśla Cezary Zieliński. Jak dodaje, oprócz tego łącznik przewodzi ładunki elektryczne, co polep sza ochronę przed iskrzeniem. Jest także bardzo odporny na wilgoć. – Konstrukcja łącznika jest dzielona, więc jego wymiana jest bezproblemowa i szybka. Bardziej elastyczny łącznik, tłumiący drgania i kompensujący niewspółosiowości, zmniejsza obciążenia działające na łożyska, koła zębate, a więc obniża koszty eksploatacji i przestoju – zachwala.

Beckhoff od lat wprowadza silniki wieloobrotowe AM8000 oparte na wykonaniu jednoprzewodowym (OCT – One Cable Technology). – Mamy tu do czynienia z integracją zasilania silnika i sprzężenia zwrotnego na jednym kablu. Byliśmy prekursorem wprowadzenia na rynek XTS (eXtended Transport System), połączenia silnika wieloobrotowego z silnikiem liniowym – mówi Zbigniew Piątek. – W naszej ofercie posiadamy również unikalne rozwiązanie, jakim są silniki wieloobrotowe (AM8100), zasilane niskonapięciowo do 50 V, co daje możliwość minimalizacji serwowzmacniaczy – dodaje. Najnowszą propozycją Beckhoff jest rozwiązanie, w którym serwosilnik jest zintegrowany z serwowzmacniaczem (AMP8000) w celu jeszcze większego uproszczenia okablowania maszyny i skrócenia czasu wdrożenia.

Także Yaskawa wprowadziła ostatnio cały szereg nowych produktów. – Powiedziałbym, że wręcz rewolucyjnych na rynku – mówi Marek Bukieda. – Od ponad roku promujemy nową rodzinę serwonapędów Sigma 7, która jest jedną z pierwszych na rynku wyposażonych w enkodery o rozdzielczości 24 bit (17 mln pulsów na obrót). Yaskawa dostarcza również serwonapędy do wielu producentów robotów. Ostatnim produktem jest nowa generacja przemienników częstotliwości GA700. Oferuje ona możliwość programowania bezprzewodowego, darmowe przechowanie aplikacji w Yaskawa Cloud, posiada też wbudowane filtry EMC. Produkt już przyjął się dobrze na rynku – nie kryje zadowolenia Bukieda.