Ostatni z serii 8. artykułów – „Kupuj z głową”. Artykuł uwypukla najistotniejsze aspekty, jakie każdy kupujący powinien znać. Aspekty te to w szczególności: najistotniejsze właściwości produktu, główne rozbieżności pomiędzy produktami na rynku, rangi cenowe – korelacja ceny i właściwości produktu oraz te czynniki rynku, które mogą wpłynąć na decyzje potencjalnego kupca.
Zukładami serwonapędów związane są dwa główne czynniki decydujące o ich cenie – dokładność pozycjonowania wału napędu oraz moment obrotowy (moc).
To właśnie one determinują cenę serwonapędu oraz jego przydatność w konkretnych zastosowaniach. Ogólnie rzecz biorąc, czym większy moment obrotowy oraz dokładność pozycjonowania, tym większa cena napędu.
Trzeci istotny czynnik, jaki należy wziąć pod uwagę, podejmując decyzję o zakupie serwonapędu, to rodzaj oprogramowania wykorzystywanego do ustawienia parametrów jego pracy. Szczególnie istotna jest prostota, intuicyjność użytkowania takiego oprogramowania.
Nie bez znaczenia jest również kwestia wsparcia technicznego oraz możliwości poprawnego funkcjonowania serwonapędu w określonych warunkach środowiskowych. Kombinacja tych czynników decyduje o tym, który serwonapęd jest najlepszy do zastosowania w danej aplikacji przemysłowej.
Prędkość, dokładność
Przy doborze odpowiedniego serwonapędu, z uwzględnieniem jego podstawowych parametrów pracy – momentu obrotowego i dokładności pozycjonowania, przeprowadzić należy wiele badań i analiz. Na szali leżą bowiem właściwe osiągi precyzji napędu oraz koszty związane z jego zakupem i utrzymaniem. Proste, niewielkie serwonapędy, bez sprzężenia zwrotnego od czujnika położenia, przeznaczone do prostych aplikacji przemysłowych, to koszt kilku tysięcy złotych. Układy o dokładności pozycjonowania danych do dziesiątych czy setnych części milimetra, niezbędne do precyzyjnych procesów, mogą kosztować nawet kilkanaście tysięcy złotych i więcej.
Które z nich są najlepsze w danej sytuacji, zależy oczywiście od aplikacji, w jakiej będą stosowane. Na przykład ramię robota przeznaczonego do przenoszenia części z jednego miejsca w drugie może wymagać układu sterującego ze sprzężeniem zwrotnym, w celu uzyskania dokładności rzędu pojedynczych milimetrów, jednakże nie jest to równoznaczne z koniecznością zakupu serwonapędów z najwyższej półki cenowej.
Moment obrotowy napędu, jak już wspomniano wcześniej, wiąże się bezpośrednio w takimi kwestiami, jak koszt zakupu oraz prędkość obrotowa silnika. Typowe serwonapędy obracają się z prędkościami rzędu kilku tysięcy obr./min, a specjalne przekładnie wykorzystywane są do obniżania prędkości i podnoszenia wartości momentu obrotowego. Zależność prędkość / moment obrotowy wprowadza istotne zróżnicowanie w grupie dostępnych układów serwonapędowych. – Zasadniczo można je podzielić na dwie grupy: niski moment – wysoka prędkość i duży moment – mała prędkość.
Jako przykład ilustrujący to zróżnicowanie można wymienić linię produkcji tabliczek czekolady. Bezpośrednio po wykonaniu tabliczki jest ona pakowana przez pracujące z dużą szybkością urządzenia, napędzane silnikami o małym momencie obrotowym. Kolejna faza procesu produkcji to przełożenie tabliczek do pudełek, realizowane przez urządzenia nieco wolniejsze, ale o większym momencie obrotowym. Ostatecznie całe pudełka z wieloma tabliczkami muszą być przeniesione na miejsce składowania za pomocą silników jeszcze wolniejszych, ale za to dysponujących odpowiednim momentem (siłą), niezbędną do podniesienia pełnego pudełka. W rezultacie może okazać się, iż przy jednej linii produkcyjnej wymagane jest zastosowanie kilku zupełnie różnych serwonapędów.
W związku z tym, że dostawcy tego typu urządzeń z reguły nie posiadają w ofercie serwonapędów obejmujących cały zakres możliwych zależności moment / prędkość, dlatego też na takiej linii mogą znajdować się układy serwonapędowe, pochodzące od zupełnie różnych producentów.
Oprogramowanie
Wraz z wprowadzeniem do układów serwonapędowych pewnej „inteligencji” o wiele prostsze stało się łączenie ich w jednolity system napędowy. Dostawcy coraz częściej oferują moduły łączące w sobie: sterownik, serwonapęd, funkcje sieciowe oraz proste układy We/Wy.
Jako elementy rozproszonych sieci sterownia moduły takie mogą przyczyniać się do redukcji kosztów powstania całego systemu oraz potencjalnie zwiększyć jego wydajność, osiągi i niezawodność. W związku z tym, że oprogramowanie dostarczane wraz z nowoczesnymi serwonapędami ma zdolność automatycznego niwelowania niewielkich wad aplikacji, możliwe stało się, by użytkownik mógł planować działanie całej aplikacji bez konieczności nauki zasad funkcjonowania czy obsługi wielu typów serwonapędów oraz ich aplikacji programowych.
Jednak wraz z pojawieniem się tych korzyści, wzrasta potrzeba określenia, co należy rozumieć pod pojęciem zaawansowanego, złożonego oprogramowania. Oprogramowanie takie, niezależnie do tego, czy jest ono fizycznie umieszczone bezpośrednio w sterowniku napędu, czy też szafie sterowniczej, musi gwarantować właściwe pozycjonowanie wału silnika, z wymaganą dokładnością, komunikację z i do sterownika PLC lub też innych układów sterujących, poprzez odpowiednie moduły We/Wy. Przy czym parametrem krytycznym jest tu czas przepływu informacji pomiędzy wspomnianymi obiektami.
Widać więc wyraźnie, dlaczego właściwe i proste w użyciu oprogramowanie może być dla serwonapędu równie istotnym czynnikiem, jak dokładność pozycjonowania oraz moment obrotowy. Dostawcy dostrzegając istotę tego problemu, próbują wciąż tworzyć coraz to lepsze oprogramowanie, przyjazne użytkownikowi, intuicyjne, ułatwiające proces ustawiania i zmiany parametrów serwonapędu. Niestety, pojęcie prostoty, łatwości użytkowania ma różne znaczenie dla różnych ludzi i dlatego też kwestia ta zawsze musi być rozstrzygana indywidualnie.
Właśnie z powodu wielu możliwych interpretacji słowa „łatwy” w odniesieniu do oprogramowania coraz to większa liczba dostawców serwonapędów oferuje szerokie wsparcie techniczne dla swoich produktów, tak by w pełni wykazać ich możliwości funkcjonalne, co również powinno być uwzględnione przez potencjalnych nabywców tego typu urządzeń. Wsparcie takie może polegać np. na przeprowadzeniu odpowiedniego przeszkolenia w obsłudze serwonapędu lub też odwiedzinach w zakładzie kadry inżynierskiej producenta w fazie montażu czy rozruchu urządzeń. Część pakietu gwarancyjnego oraz wsparcia technicznego może zawierać również możliwość aktualizacji czy personalizacji oprogrmoawnia dla serwonapędów.
Poza kulisami
Nie bez znaczenia dla nabywcy jest również dostęp do wsparcia technicznego, szczególnie w przypadku serwonapędów i przekładni mechanicznych. Bowiem kiedy serwonapęd zużywa się w trakcie eksploatacji, obydwa te elementy powinny być wymienione. Jeżeli możliwe jest zachowanie części sprzętu pomimo jego częściowego zużycia, najbardziej ekonomicznym podejściem jest prośba do dostawcy o wymianę niezbędnych elementów na zamówienie.
Niestety, ze względu na olbrzymią różnorodność urządzeń i aplikacji dla serwonapędów oraz ich szybką ewolucję i zastępowanie nowymi typami urządzeń, nie można wymagać od dostawcy, by zawsze posiadał on elementy zapasowe dla każdego z oferowanych układów.
Tak więc istotną kwestią staje się pytanie: dostawa jakiego typu części jest możliwa i jakie są z tym związane koszty? Odpowiedź zależy od tego, gdzie odbywa się produkcja danego serwonapędu i jak funkcjonuje sama linia produkcyjna. Odpowiedni czas na znalezienie odpowiedzi na tego typu pytania to okres przed zakupem wybranego urządzenia, nie zaś w momencie jego awarii i przerwy w produkcji.
Sprawa komplikuje się jeszcze bardziej w momencie, gdy zakupiony serwonapęd dostarczany jest i montowany w kraju, gdzie nie ma lokalnego oddziału producenta, jaki mógłby zagwarantować odpowiednie wsparcie techniczne. I tu znów najbardziej odpowiedni czas na rozwiązanie tego problemu jest przed, a nie po zakupie.
Oczywiście, każdy serwonapęd, aby mógł być zakupiony i zainstalowany w danej aplikacji, musi mieć odpowiednią moc oraz standard napięcia zasilania. Podobnie ma się sprawa z dostosowaniem do wymagań środowiska pracy: wibracje, temperatura otoczenia oraz zagrożenie ekstremalnymi warunkami pracy. Te ostatnie czynniki można ustalić na podstawie odpowiednich współczynników, parametrów urządzenia oraz odpowiednich certyfikatów.
ce
Artykuł pod redakcją
dr. inż. Andrzeja Ożadowicza,
adiunkta w Katedrze Automatyki
Napędu i Urządzeń Przemysłowych
w Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie
Kluczowe zagadnienia związane z serwonapędami:
-
parametry silnika,
-
metoda chłodzenia układu,
-
poziom wibracji w trakcie pracy,
-
stopień zabezpieczenia,
-
temperatura pracy,
-
rozdzielczość i typ enkodera,
-
relacja moment obrotowy / prędkość dla napędu,
-
złącza i okablowanie,
-
wartość napięcia,
-
obsługiwane protokoły komunikacji,
-
współczynniki związane ze środowiskiem pracy,
-
oprogramowanie.