Pákové ovladače: kde v průmyslu pomáhají?

Pákové ovladače: jak a kde uvádějí velké věci do pohybu?

Pákový ovladač je u průmyslových systémů jedním z nejdůležitějších rozhraní mezi uživatelem a systémem, tedy mezi člověkem a strojem. Stačí milimetrový pohyb ruky vykonaný s minimální úsilím, a člověka na slovo poslouchají tunové stroje. Ovladače musí být šité na míru potřebám strojů i lidí, kteří s nimi pracují. Spolehlivost, životnost, ergonomie a přizpůsobení základnímu řídícímu softwaru stroje jsou jejich klíčové vlastnosti. Vybrat ten správný pákový ovladač může být výzva. Pojďme se seznámit se základními druhy ovladačů a jejich vlastnostmi.

Pákový ovladač: co, jak, kde

Pákové ovladače jsou zařízení, která slouží k intuitivnímu a ergonomickému ovládání pohyblivých částí strojů. Pracovat s nimi je pro člověka zcela přirozené: Když vychýlíme pákový ovladač z tzv. nulové polohy, dosáhneme požadovaného pohybu ovládaného stroje. Úhel vychýlení totiž ovladač co nejpřesněji převádí na elektrický signál, který pak hýbe s celým strojem, nebo s jeho částmi.

S komerčními pákovými ovladači, nejčastěji nazývanými joysticky, se setkáváme při hraní počítačových her. Druhou – tou „naší“ – skupinou, jsou průmyslové pákové ovladače. V mnoha různých průmyslových odvětvích slouží k ovládání jeřábů, bagrů, válců, elektrohydraulických ventilů a dalších strojů. Musí vyhovovat často velmi složitým řídícím softwarům a vydržet nepřetržité používání v náročných podmínkách.

V závislosti na provedení, typu, prostředí a účelu, ke kterému jsou určené, je deklarovaná životnost některých pákových ovladačů v rozmezí mezi 3 a 20 miliony operačních cyklů, což může v některých případech znamenat i 15 roků provozu. Existují však také ovladače s životností 100 až 350 milionů cyklů. Pro svou spolehlivost a z důvodu vysokých požadavků na bezpečnost jsou využívány především železniční dopravě (lokomotivy, tramvaje, metro), v leteckém a ve vojenském průmyslu.

Spolehlivost, životnost, ergonomie

Konstruktéři průmyslových pákových ovladačů se snaží najít kompromis tří klíčových prvků: spolehlivosti (přiblížení se k pokud možno nulové chybovosti při používání v provozu), životnosti (čím více deklarovaných cyklů, tím je samozřejmě vyšší cena) a ergonomie.

Co v případě pákových ovladačů myslíme ergonomií? Pohodlnost pro obsluhu, správný úchop rukou a jemnost pohybu páky. Pracovníci obsluhy tráví na velínech průmyslových strojů mnoho hodin denně. Rukojeti pákových ovladačů tedy musí padnout do ruky jako ulité, a na jejich ovládání musí stačit to nejmenší možné úsilí, aby ani při častém používání obsluha netrpěla bolestí ruky či zápěstí.

Ergonomický ovladač společně s pohodlným křeslem obsluhy stroje předchází nadměrnému namáhání a svalů a kloubů a předchází tak nemocem z povolání. Proces manipulace je také rychlejší a pohodlnější i díky smysluplně umístěným pomocným tlačítkům na ovladači, na které prsty ruky obsluhy snadno dosáhne.

Bezpečnost především

Na garanci bezpečnosti vývojáři pákových ovladačů nikdy nezapomínají. Ovladač musí být funkční a spolehlivý v každé pracovní poloze. Jedním z často používaných bezpečnostních prvků, který na ovladačích najdeme, je tlačítko mrtvého muže s anglického dead man’s button, zvané také totman či živák. Je to tlačítko umístěné v horní části ovládací páky. Ovladač na manipulaci reaguje jen tehdy, když je tohle tlačítko spíná ruka přítomné obsluhy. Pokud v libovolném okamžiku dojde k uvolnění tohoto tlačítka, zařízení musí okamžitě a bezpečně zastavit, a to i s ohledem třeba na hmotnost a rychlost pohybujících se těles.

Kontaktní vs. bezkontaktní pákové ovladače

U průmyslových pákových ovladačů v zásadě rozlišujeme dva základní směry: kontaktní a bezkontaktní.

První jsou pákové ovladače se standardními kontaktními spínacími jednotkami. Kontaktní jednotky mohou být zlacené pro použití v řídících systémech, nebo stříbřené pro spínání cívek stykačů. Jejich proudová zatížitelnost se pohybuje v rozmezí 0,5A až 6A pro napětí maximálně 110VDC a nebo 250VAC. Spínací jednotky může doplňovat výstup potenciometrem, nebo výstupní elektronikou s analogovým nebo binárním signálem.

Do druhé skupiny patří pákové ovladače s bezkontaktním spínáním. Ty jsou založené na principu Hallova senzoru.

A výhody bezkontaktního spínání?

V první řadě u nich odpadají problémy s opotřebováním kontaktní plochy a také se můžete spolehnout na redundantní signál a jednoduchou identifikaci případných poruch.

A co si představit pod redundancí? Obecně jde o zdvojení obvodů tak, že případný výpadek nepřeruší chod zařízení. V případě pákových ovladačů se jedná o zdvojený „redundantní“ výstupní řídící signál, díky kterému je v případě poruchy možné dále pokračovat v provozu. Omezí se tak pracovní prostoje a hlavně ztráty ve výrobě.

Další výhoda bezkontaktního spínání je možnost zvolit si výstupní signál, který vychází z ovladače do ovládaného stroje podle toho, jak obsluha pohybuje rukojetí ovladače. Výstupní signál může být lineární napěťový, proudový, logaritmický, exponenciální, nebo jakýkoliv jiný, který zákazník chce. Takový ovladač poté může být vybaven mnoha různými výstupními rozhraními, od analogového signálu až po různé výstupní komunikační protokoly jako je například Profibus, CANbus, Profinet, Profisafe a další. Tyto digitální výstupní protokoly, jsou v současnosti stále oblíbenější a rozšířenější. Jejich instalace je podstatně kratší a k jejich provozu je potřeba menší množství kabeláže.

Od jeřábů až po lodní dopravu

Konečně se dostáváme k tomu, kde všude pákové ovladače využíváme:

Každé průmyslové využití má své zvláštní požadavky a každý z vás, zákazníků, individuální přání. Společně s vámi vybereme ideální pákový ovladač přímo pro vás, který propojíme s vaší stávající nebo plánovanou infrastrukturou. Ať už potřebujete pouze spínací funkce nebo proporcionální napěťové či proudové výstupy, nebo přímou podpora hydraulických ventilů, sběrnice Profibus či CANbus, zajistíme pro vás řešení od firmy Gessmann přesně podle vašich potřeb.