Moderní sériová výroba zejména speciálních přesných dílů automobilů a ložisek požaduje kontrolovat i úchylky tvaru a drsnosti přímo ve výrobním procesu. Nároky na citlivost a přesnost měření jsou často přísnější než donedávna zaručovaly málo produktivní laboratorní přístroje, doba měření se připouští několik sekund, přičemž výsledky nesmí ovlivňovat vibrace, kolísání teploty a třeba také výpary chladicích emulzí. Klasické metody jsou pro tyto účely nepoužitelné.
Tekutinové systémy mají v posledních letech stále těžší pozice v porovnání s rychle se rozvíjejícími alternativními řešeními. Kritici totiž často poukazují na to, že pneumatika a hydraulika jsou energeticky velmi málo efektivní, hůře se ovládají a dochází u nich k významným ztrátám na účinnosti. Naopak tvrdí, že cestou vpřed jsou systémy elektromechanické. Pokud provedeme pouze prosté srovnání tekutinových systémů se systémy elektromechanickými, tak lze tvrdit, že v otázkách účinnosti a stupně výkonnosti vycházejí výrazně lépe systémy elektromechanické. To však neznamená, že by jeden systém byl jednoduše nejlepší nebo že nemohou existovat například systémy smíšené. Znamená to pouze, že při návrhu nových strojů je potřeba mít komplexní pohled na konkrétní aplikaci a volit takové řešení, které nabízí pro koncového uživatele nejvyšší přidanou hodnotu. Také výrobci pneumatických systémů za celé období, kdy jsou pneumatické válce používány, dokázali vyvinout celou řadu řešení pro úsporu energie. Úpravy se postupně dotkly všech částí systému, ať již mluvíme o kompresorech využívajících frekvenční měniče a systémy rekuperace tepla nebo o snížení ztrát vzduchu v potrubí za pomoci vylepšených komponent. Hydraulické systémy rovněž prošly postupným vývojem a dnes dokážou využívat rozsáhlých sofistikovaných systémů elektronického řízení, jež mají za cíl zlepšit funkčnost a spolehlivost. V závislosti na typu aplikace je tedy možné obecně říci, že tekutinové systémy mají své opodstatnění a výhody v aplikacích s krátkými zdvihy a 100% pracovním cyklem, tedy v nepřetržitém provozu. Ačkoliv SKF nabízí pouze elektromechanické válce, podílelo se aktivně i na rozvoji hydrauliky, a to zejména v roce 1940 vynálezem hydraulické metody pro montáž ložisek. Od té doby byla metoda montáže s využitím vysokotlakého oleje dále rozvíjena, až se stala téměř standardem pro montáž velkorozměrových ložisek, ale také pro další komponenty, jako jsou spojky, vrtule nebo železniční kola. Důležité však je, že se všechny technologie neustále dále mění a vyvíjejí, a pouze slepé následování jednoho systému může být v současnosti i v budoucnu drahé, neefektivní a v některých případech dokonce nebezpečné. Výkonová část V případě návrhu pohybových systémů, kde se klade důraz na vysoký výkon a vysoké zatížení, jako jsou velké lisy nebo důlní a stavební stroje, se obecně výběr zužuje pouze na hydraulické nebo elektromechanické válce. Pneumatické válce totiž pracují s mnohem stlačitelnější tekutinou než válce hydraulické a nejsou proto schopny bezpečně a hospodárně dosáhnout tak vysokého výkonu. Svá omezení mají i válce elektromechanické, které, ačkoliv jsou schopny vyvinout sílu až 450 kN, nemusí být pro některé typy aplikací vhodné a dostačující. V určitých případech jsou hydraulické válce jedinou možnou volbou. Pod jmenovanou hranicí však do hry vstupují ještě další důležité faktory, jedním z těch nejdůležitějších jsou zcela nevyhnutelně náklady. Z omezeného úhlu pohledu pouze vstupních nákladů jsou velmi často upřednostňovány tekutinové systémy, jelikož pořizovací cena jednoho hydraulického nebo pneumatického válce je obvykle nižší než u válců elektromechanických. Avšak v případě, kdy jsou zohledněny také vedlejší vstupní náklady, jako jsou kompresory, zásobníky a příprava vzduchu, vychází řešení s elektromechanickým válcem mnohem zajímavěji. A navíc, pokud je z důvodu zvýšených nároků na ochranu životního prostředí nutné u hydraulických válců použít řešení s biologicky odbouratelnou kapalinou, dochází ve spojení se zvýšenými nároky na proces údržby k dalšímu výraznému nárůstu vstupních nákladů. Náklady na hydraulické systémy lze zmírnit prostřednictvím pečlivého plánování a návrhu systémů. Výrazné úspory je možné dosáhnout například při použití většího počtu hydraulických válců ve stroji, tedy na relativně malém prostoru. V porovnání s uvedeným, elektromechanické systémy vyžadují pouze kabely pro napájení, přenos signálu a připojení na řídicí jednotky. Proto je potřeba mnohem méně času na montáž, testování a programování jejich chodu. Malý počet komponent a absence tekutin činí elektromechanické válce výrazně jednoduššími i méně náročnými na údržbu. Řídicí systém Elektromechanické systémy mají velkou výhodu, co se týče elektronického ovládání, a to z hlediska výkonu, vlastností, funkcí a dostupnosti vhodných kontrolních zařízení. Z tohoto úhlu jsou možnosti pro hydrauliku limitované. Přesné elektronické ovládání je jednou z oblastí odhalujících hlavní slabinu hydraulických a pneumatických systémů. Hlavní roli zde hraje stlačitelnost tekutin, tedy oleje a vzduchu. Tento fakt způsobí vložení časové prodlevy mezi vznik řídícího signálu a přesný okamžik spuštění pohybu. Výsledkem je nesrovnalost v odezvě systému a jeho opožděného spuštění. To se projeví například při počáteční šarži výrobků v aplikaci vstřikolisů, kdy výrobky nedosahují požadované kvality, dokud se stroj nedostane do optimálních provozních podmínek. Pro srovnání, elektricky ovládaný systém má odezvu okamžitou, a ta zůstává prakticky konstantní po celou dobu provozu. Stroje s elektromechanickými válci jsou proto schopny produkovat výrobky bez závad téměř od prvního cyklu. Energetická účinnost Efektivní přeměna energie, z elektrické na mechanickou, je další oblastí, kde má používání elektromechanických systémů nespornou výhodu. U pneumatických systémů, skládajících se z kompresoru, filtrů, ventilů, regulátorů, sušičky a potrubí, dochází k významným ztrátám, ještě dříve, než vzduch dorazí na požadované místo ve válci. I za předpokladu plné těsnosti celého systému tyto ztráty velmi rychle narůstají: 10 % připadá na motor, 45 % při kompresi, 6 % pro přípravu vzduchu a 8 % při konverzi. Výsledkem je, že přibližně pouze 30 % spotřebované elektřiny je skutečně převedeno na využitelnou energii a pokud bychom navíc předpokládali, že systém není plně utěsněn, může toto číslo klesnout až na hranici 6 %. Obdobný jev se vyskytuje také u systémů hydraulických. I když jsou zde ztráty nižší, přesněji: 10 % na motoru, 13 % při kompresi, 15 % při přenosu a 18 % pro konverzi. Po odečtení všech ztrát je využitelnost vstupní energie na úrovni 44 %. Jak jsou na tom válce elektromechanické? Zde také dochází ke ztrátám, ty jsou však v porovnání s předchozími systémy výrazně menší: 10 % na motoru a 10 % při konverzi. Zbývajících 80 % lze plně využít. Kromě toho energii není nutné nikde skladovat a je na rozdíl od tekutinových systémů spotřebovávána pouze po dobu požadované operace. Technologie je řešení Elektromechanické systémy nabízejí řadu významných výhod oproti tradičním tekutinovým systémům. Tyto výhody však nemusí být vždy zcela zřejmé a není jednoduché je identifikovat při spojení technických a obchodních podmínek. Klasickým příkladem může být stroj typu hydraulického rypadla, kdy stlačitelnost hydraulické kapaliny umožňuje absorbovat případné šoky v okamžiku, kdy lopatka rypadla narazí do tvrdé skály, a tím zabránit jejímu poškození. Elektromechanické systémy využívají pro tyto účely celou řadu čidel, které dokážou v kritickém okamžiku zastavit nebo obrátit chod elektromechanického válce a mají velký přínos z hlediska kontroly a sběru dat. Avšak nemusí být schopny přizpůsobit v uvedených situacích celkovou funkčnost a sílu tak, jako stávající hydraulický systém. Ačkoli stále probíhají debaty nad výhodami a nevýhodami elektromechanických a tekutinových systémů nebo dokonce porovnávající hydrauliku a pneumatiku, velmi často zůstává stranou této diskuse nejdůležitější bod: výběr technologie, která bude mít pro danou aplikaci největší přidanou hodnotu. Tato volba by měla být řízena faktory, jako jsou produktivita, kvalita, flexibilita, udržitelnost životního prostředí a náklady, a teprve potom dostupností a vhodností tekutinových nebo elektromechanických systémů. Ing. Karel Vinš karel.vins@skf.com
