Zmiana oferuje liczne korzyści

Systemy fluidowe tracą energię w kilku miejscach. Natomiast elektromechaniczny siłownik zazwyczaj przekazuje 80 procent swojej mocy wejściowej. (Zdjęcie: Grupa Ewellix)

Przejście na rozwiązania elektromechaniczne oferuje użytkownikowi wyraźne korzyści pod względem wydajności, … (obraz: grupa Ewellix)

…Prostota… (Obraz: Grupa Ewellix)

… oraz zgodność z ochroną środowiska instalacji. (Obraz: Grupa Ewellix)

Aktuatory CASM są zaprojektowane na bardzo wysoką moc i długą żywotność. Wysokiej jakości łożyska oraz śruby kulowe i śruby gwintowe zapewniają dzięki niskim tarciom efektywność energetyczną, a dzięki niewielkiemu luzowi osiowemu dużą precyzję. (Zdjęcie: Grupa Ewellix)

Nowe siłowniki z serii LEMC firmy Ewellix, zaprojektowane do zastosowań o wyższym obciążeniu, wykorzystują śrubę planetarną zamiast śruby kulowej. Dzięki temu siłownik posiada wyższą gęstość mocy niż tradycyjne wersje i jest bardziej odporny na silne wibracje pochodzące z otoczenia. (Zdjęcie: Grupa Ewellix)

Jeśli inżynierowie do tej pory generowali duże siły lub przenosili ciężkie ładunki, pierwszym wyborem były napędy hydrauliczne. Jednak systemy fluidowe zyskują poważną konkurencję w świecie ruchów liniowych: elektromechaniczne siłowniki, składające się z precyzyjnego śrubowego lub rolkowego napędu kulkowego, napędzanego silnikiem elektrycznym i przekładnią. Elektromechaniczne systemy oferują liczne korzyści pod względem wydajności, przyjazności dla środowiska, złożoności i kosztów.

Nowa generacja elektromechanicznych siłowników umożliwia użytkownikom zastąpienie cylindrów hydraulicznych i pneumatycznych w wielu wymagających zastosowaniach – zarówno w automatyce przemysłowej, jak i w maszynach mobilnych. Nie tylko wydajność, ale także korzyści kosztowe odgrywają rolę przy zmianie technologii.

Warto się przestawić

Elektromechaniczne systemy są mniejsze i lżejsze od swoich fluidowych odpowiedników. Niepotrzebne są masywne pompy, akumulatory, zbiorniki oleju i rurociągi, ponieważ silnik jest bezpośrednio połączony z siłownikiem. Systemy te nie korzystają z ciśnieniowego oleju – co zmniejsza ryzyko pożarów, zanieczyszczenia środowiska i wypadków w pracy. Ponadto pracują ciszej niż systemy fluidowe.

Elektromechaniczne systemy przynoszą ponadto znaczne korzyści wydajnościowe. Mogą pracować w szerszym zakresie prędkości i mocy niż systemy hydrauliczne, oferując wyższą precyzję pozycjonowania przy tej samej wydajności. Lepkość olejów hydraulicznych może się zmieniać w zależności od czasu pracy i temperatury, co negatywnie wpływa na wydajność maszyn. Elektromechaniczne systemy natomiast pracują z zachowaniem precyzyjnych tolerancji przez cały czas. Ich ruchome elementy opierają się na sprawdzonej technologii łożysk walcowych, co pozwala na przewidywanie ich żywotności w określonych warunkach pracy.

Ponieważ nie wymagają dodatkowych zaworów sterujących ani innych akcesoriów, elektromechaniczne siłowniki można łatwo zintegrować z elektronicznym sterowaniem maszyny. Dodatkowo, ich szybka reakcja, precyzja pozycjonowania i powtarzalność sprawiają, że systemy te ułatwiają programowanie skomplikowanych ruchów i budowę maszyn, które można szybko dostosować do różnych wymagań procesowych.

Gdzie jest haczyk?

Cena zakupu elektromechanicznego systemu jest wyższa niż w przypadku maszyn hydraulicznych. Jednak patrząc na całkowite koszty przez cały cykl życia, obraz się zmienia: elektromechaniczne siłowniki oferują oszczędności, które znacznie przewyższają wyższe koszty początkowe. Za to odpowiada sześć głównych czynników:

1. Efektywność energetyczna. Systemy hydrauliczne tracą energię na kilku etapach, począwszy od konwersji energii elektrycznej na ruch napędzający pompę hydrauliczną. Dochodzą do tego straty w samej pompie, przez tarcie cieczy w przewodach i siłownikach. Ogólnie system hydrauliczny oddaje tylko około 44 procent swojej mocy napędowej. Natomiast elektromechaniczne systemy tracą energię jedynie z powodu ograniczeń sprawności silnika i tarcia w przekładniach i elementach napędowych. Elektromechaniczny siłownik zazwyczaj przekazuje 80 procent swojej mocy wejściowej. Ponadto, pompy hydrauliczne muszą pracować nieprzerwanie w większości zastosowań, aby zapewnić odpowiednią reakcję maszyny. Pobór energii przez elektromechaniczne siłowniki w stanie bezczynności jest zerowy, a podczas pracy sięga maksymalnie krótkiego momentu. Dzięki temu wyższe koszty zakupu systemów elektrycznych zwracają się w ciągu kilku miesięcy dzięki oszczędnościom energii.

2. Zmniejszone wytwarzanie ciepła. Energia tracona w maszynach hydraulicznych zamienia się w ciepło. W precyzyjnych zastosowaniach, takich jak produkcja wyrobów z tworzyw sztucznych, konieczne jest odprowadzanie tego ciepła za pomocą urządzeń chłodzących, co zwiększa ogólne zużycie energii. Maszyny z napędem elektrycznym potrzebują około 35 procent energii chłodzącej w porównaniu do rozwiązań hydraulicznych, dzięki wyższej sprawności.

3. Krótsze czasy cyklu. Dzięki wyższej prędkości i lepszej sterowalności elektromechaniczne siłowniki pozwalają maszynom działać szybciej i osiągać większą moc, na przykład przy punktowym spawaniu robotami w przemyśle motoryzacyjnym. Między poszczególnymi punktami spawania, chwytak zamocowany na ramieniu robota musi się otworzyć, aby przejść do kolejnego punktu. Systemy hydrauliczne otwierają chwytak całkowicie po każdym spawie. Elektromechaniczne systemy mogą być zaprogramowane tak, aby otwierały się tylko na tyle, na ile konieczne do ponownego ustawienia chwytaka, co skraca czas cyklu. Gdy japoński producent samochodów przeszedł na elektromechaniczne chwytaki spawalnicze w produkcji karoserii, zwiększył tym samym wydajność o 10 procent – co oznacza 100 dodatkowych karoserii dziennie.

4. Lepsze wykorzystanie materiałów. Wyższa precyzja i powtarzalność oznacza, że maszyny z napędem elektrycznym zazwyczaj mają dwukrotnie wyższą powtarzalność niż ich hydrauliczne odpowiedniki. To podnosi jakość i zmniejsza odpad. Nawet w przypadku produkcji tańszych wyrobów z mniejszą precyzją, oszczędności uzyskane dzięki systemom elektrycznym mogą przewyższyć wyższe koszty w ciągu dwóch lat lub krócej.

5. Zwiększony czas pracy. Elektromechaniczne systemy mają mniej elementów zużywających się niż systemy hydrauliczne, a wszystkie znajdują się w śrubowych napędach kulkowych i przekładniach. Systemy hydrauliczne opierają się na rozbudowanej sieci zaworów, węży, filtrów i uszczelek. Awaria w jednym elemencie może zatrzymać całą maszynę do czasu jej naprawy. W przypadku siłownika, użytkownik zwykle może szybko wymienić uszkodzony element. Czas pracy i dostępność maszyn w przypadku systemów elektromechanicznych jest zazwyczaj o 2 procent wyższa niż w systemach hydraulicznych. To zwiększa wydajność i obniża koszty produkcji na sztukę.

6. Łatwiejsza konserwacja. Koszty eksploatacji elektromechanicznych maszyn są niskie. Użytkownicy nie muszą kupować oleju, filtrów ani uszczelek. Nie muszą zatrzymywać maszyn, aby wymienić te części, ani wydawać pieniędzy na zapobieganie wyciekom i wyciekom płynów. Elektromechaniczne systemy mogą być wyposażone w zintegrowane czujniki monitorujące stan, które informują personel o potencjalnych problemach, zanim spowodują nieplanowane zatrzymanie.

Razem te czynniki umożliwiają oszczędności rzędu kilkudziesięciu tysięcy euro rocznie na typowej maszynie produkcyjnej. Około połowa tych oszczędności pochodzi z mniejszego zużycia energii. Druga połowa dotyczy innych obszarów.

Nowa generacja elektromechanicznych siłowników

Również w najnowszej generacji elektromechanicznych siłowników Ewellix opiera się na wszystkich tych zaletach konstrukcyjnych tych komponentów i je rozwija, aby uczynić swoje produkty jeszcze bardziej wydajnymi, trwałymi i łatwiejszymi do zintegrowania.

Na przykład seria CASM została opracowana przez Ewellix do wymagających zastosowań w zautomatyzowanej, szybkiej produkcji seryjnej. Siłowniki CASM mogą zastąpić pneumatyczne cylindry w istniejących liniach produkcyjnych. Są modułowe i dostępne we wszystkich standardowych rozmiarach. Mogą być napędzane różnymi typami silników. Dzięki temu użytkownik może wyposażyć wszystkie siłowniki w silniki od jednego producenta, upraszczając zarządzanie częściami zamiennymi. Szeroki wybór opcji i akcesoriów umożliwia łatwą integrację w wielu zastosowaniach.

Siłowniki CASM są zaprojektowane do bardzo wysokiej wydajności i długiej żywotności. Wysokiej jakości łożyska oraz śruby kulkowe i śruby gwintowe zapewniają niskie tarcie, co przekłada się na wysoką efektywność energetyczną, a ich małe luz osiowy gwarantuje dużą precyzję. Urządzenia są smarowane na całe życie i wymagają minimalnej konserwacji. Wyposażone są w zintegrowane filtry i pierścień ślizgowy, które chronią przed uszkodzeniami spowodowanymi przez kurz i brud. Pierścień magnetyczny i aluminiowa obudowa z nacięciami ułatwiają montaż zewnętrznych czujników.

Aby jeszcze bardziej uprościć sterowanie maszynami i integrację systemów, seria CASM jest wyposażona w bezszczotkowy silnik prądu stałego z kontrolerem ruchu, hamulcem i opcjonalnym interfejsem sieciowym. Użytkownicy nie potrzebują już zewnętrznego sterownika silnika. To obniża koszty instalacji i upraszcza okablowanie, ponieważ silniki można zasilać i sterować jednym kablem. Za pomocą graficznego interfejsu użytkownika zestawu programistycznego Ewellix użytkownicy mogą łatwo konfigurować maszyny i ustawiać parametry silników. Do silnika można załadować do 14 różnych ustawień siłowników z odpowiadającymi im prędkościami, przyspieszeniami i opóźnieniami. Sterowanie maszynami odbywa się następnie za pomocą PLC lub prostych przełączników. W ten sposób powstaje bardzo tani, autonomiczny system sterowania ruchem dla mniejszych maszyn.

Nowe siłowniki serii LEMC firmy Ewellix, przeznaczone do zastosowań o większym obciążeniu, korzystają z planetarnej śruby rolkowej zamiast śruby kulkowej. Dzięki temu siłownik ma wyższą gęstość mocy niż tradycyjne wersje i jest bardziej odporny na silne wibracje z otoczenia. Podobnie jak seria CASM, seria LEMC jest modułowa i może być konfigurowana do wielu różnych zastosowań i różnych typów silników. Oprócz konwencjonalnych silników serwo można je także napędzać zintegrowanym przekładnią lub inteligentnym silnikiem asynchronicznym. Użytkownik zyskuje dodatkowe funkcje bezpieczeństwa i ochrony maszyny z wbudowanym miękkim startem. Sterowanie jest przystosowane do NFC (Near Field Communication), co umożliwia personelowi serwisowemu dokonywanie ustawień wygodnie za pomocą smartfona.