Ernest Blumer zo spoločnosti NTI (LinMot) preskúmal technický pokrok v oblasti lineárnych motorov. Aká pridaná hodnota znižuje cenu a zvyšuje rozmanitosť produktov?
Čo spôsobuje rapídny nárast aplikácií s lineárnymi motormi?
- Ethernet
- Rýchlejšie riadenie
- Jednoduchšia integrácia
- Nižšia cena pohonov
Vyššia účinnosť, vyššia rozmanitosť produktov optimalizovaných pre rôzne aplikácie a nižšia cena otvorili cestu novým aplikáciám s lineárnymi motormi. V mnohých aplikáciách sú indukčné motory kvôli lepšiemu výkonu a energetickej účinnosti nahradené servopohonmi. Tradičné kombinácie motora s prevodovkou sa čoraz častejšie nahrádzajú priamymi pohonmi s cieľom dosiahnuť vyššiu dynamiku, presnosť a dlhšiu životnosti. Vzhľadom na vyššiu účinnosť a flexibilitu a nižšie náklady na energiu a údržbu a nižší ekologický dosah sa pneumatické valce nahrádzajú elektrickými pohonmi.
Za posledných 5 až 10 rokov prebehlo najväčšie zlepšenie v oblasti riadiacich systémov a v integrácii elektrických pohonov. Rýchlejšie zbernicové systémy, ako je priemyselný ethernet, a komunikácia v reálnom čase umožňujú jednoduchšie použitie elektrických pohonov. Servosystémy vyžadujú oveľa rýchlejšiu komunikáciu a výmenu informácií medzi pohonom a strojovým riadením v reálnom čase. Zbernicový systém bol v týchto systémoch prekážkou, ale teraz s oveľa vyššou prenosovou rýchlosťou a komunikáciou v reálnom čase sa integrácia a použitie servopohonov pomocou priemyselného ethernetu stali oveľa jednoduchšia.
Vývoj nových strojov je hnaný meniacimi sa spotrebiteľskými trendmi, prísnejšími požiadavkami trhu a celkovými nákladmi na vlastníctvo (TCO).
Spotrebiteľské trendy poháňajú vývoj nových inovatívnych strojov pre nové trhy. Jedným z príkladov nového trhu je rastúca potreba automatizácie v rybárskom priemysle, keďže celková spotreba rýb neustále rastie. V súčasnosti máme vysoký stupeň automatizácie vo výrobných závodoch a na baliacich linkách, ale požiadavky na automatizáciu rybích fariem sú úplne iného typu. Jedným z príkladov inovačného stroja pre tento trh je automatický očkovací stroj pre ryby.
Ďalší zaujímavý vývoj možno sledovať v oblasti potravín a nápojov. Spotrebitelia stále znižujú spotrebu cukru a takto sa koncentrácia cukru v potravinách a nápojoch drasticky zmenila. No cukor neslúžil len na osladenie produktov, ale pomáha produkty aj konzervovať. Z tohto dôvodu musia nové baliace stroje na produkty so zníženým obsahom cukru splniť vyššie nároky na hygienické normy a treba ich čistiť oveľa častejšie. V mnohých aplikáciách sa používajú vysoko koncentrované čistiace prostriedky alebo umývacie cykly s vysokou teplotou (prehriata para). Odpoveďou výrobcov servopohonov v posledných rokoch boli pohony z nehrdzavejúcej ocele, s hygienickým dizajnom a vysokou úrovňou krytia až IP69K.
Výrobné procesy a výrobcovia podliehajú predpisom, vyšším nárokom na kontrolu kvality a v poslednom čase aj sledovateľnosti zo strany zákazníkov. Výrobcovia strojov musia vo výsledku čoraz častejšie kontrolovať kvalitu a pridávať sledovateľnosť do svojich už existujúcich strojov. Súčasťou sledovateľnosti sú aj ďalšie podrobné výrobné údaje zvlášť o každom výrobku vyrobenom na stroji. Kým pred rokmi stačilo na overenie kvality použiť odberné vzorky, zákazníci v súčasnosti vyžadujú podrobnejšie výrobné informácie o všetkých výrobných krokoch pri každom výrobku.
Jedným z príkladov sú uzatváracie stroje. Stroje prvej generácie mali uzatvárací proces úplne mechanický (lineárne vačky a magnetická spojka). Kvôli kontrole a monitorovaniu uzatváracieho momentu pri každej fľaši začali stroje druhej generácie používať servopohony na rotačný pohyb (lineárne vačky a servopohon). Tretia generácia strojov dnes používa lineárne a rotačné servopohony na riadenie a monitorovanie lineárnej sily a otočného momentu aplikovaného počas procesu zatvárania pri každom produkte. Vrcholom je kontrola spätnej väzby sily a polohy, ktorá sa používa na overenie prítomnosti viečka a finálnej vertikálnej polohy uzáveru. Pri jednoduchom produkte, ako je napríklad zubná pasta, sa môžu zdať tieto operácie príliš náročné. Len čo sa začnú vyrábať lekárske alebo farmaceutické produkty, je pre výrobcov nutné, aby dokázali udržať kvalitu a zdokumentovali každý výrobný krok pri jednotlivých výrobkoch.
Nadnárodné skupiny a medzinárodné spoločnosti čoraz častejšie zvažujú pri nákupe nových výrobných liniek celkové náklady na vlastníctvo. Servisné náklady a spotreba sa pri vysokorýchlostných strojoch fungujúcich v dvoj- alebo trojzmennej prevádzke môžu stať dominantnými vlastnosťami. Takmer vo všetkých prípadoch sú náklady za stratu produkcie počas údržby výrobnej linky oveľa vyššie ako cena samotnej služby (bez investičných nákladov na náhradné diely, ktoré za normálnych okolností tvoria len malú časť nákladov na údržbu).
Rastúce ceny energií v priebehu posledných 10 rokov zmenili priority výrobcov strojov z hľadiska výberu pohonov. Stlačený vzduch je stále drahá energia. Výrobcovia strojov, koncoví používatelia a medzinárodné skupiny kvôli rastúcim nákladom energií čoraz častejšie nahrádzajú pneumatiku elektrickými pohonmi (s oveľa nižšími nákladmi na servis a údržbu).
Posledný spomínaný trend je prispôsobiteľnosť produktu, kde niektoré priemyselné analýzy predpovedajú, že konkurencieschopné spoločnosti budú musieť prijať vlastné úpravy v každom kroku svojich výrobných procesov. Stroje sa navrhujú s dôrazom na flexibilitu, čo umožňuje extrémne krátky čas zmeny výroby. Schopnosť ukladať a dokumentovať zmeny vo výrobe zaručí, že výrobok sa vyrobí v rovnakej kvalite ako posledná výrobná šarža.
Výrobné dávky sa vo výrobe JIT stále zmenšujú a výrobné zmeny na strojoch a výrobných linkách sú čoraz častejšie. Flexibilná konštrukcia stroja s veľmi krátkym časom na zmenu produktu je možná použitím lineárnych motorov. Flexibilné a programovateľné elektrické pohony umožňujú uložiť rôzne pohyby pre rôzne produkty do riadenia stroja. Znižovaním manuálnych zmien na stroji sa skracuje čas nastavenia a znižuje plytvanie materiálom počas nastavenia, pretože všetky pohyby a výrobné údaje pre nový výrobok sú definované a uložené v riadení stroja. Ďalšie zmeny a vylepšenia pre každý výrobok sa automaticky ukladajú a dokumentujú v riadení stroja, takže sa zaručí rovnaká kvalita vyrábaného produktu v porovnaní s poslednými výrobnými šaržami.
