ΣΥΝΧΡΩΝΟΣ ΣΕΡΒΟΜΟΤ 1FK7083-5AF71-1DG5 1FK70835AF711DG5 1FK7 083-5AF71-1DG5

Siemens 1FK7083-5AF71-1DG5 | SIMOTICS S 1FK7 Συμπαγής Σύγχρονος Σερβοκινητήρας — 3.3kW, 16Nm, 3000RPM, 7.4A, Ύψος Άξονα 80mm, Λείος Άξονας, Φρένο Συγκράτησης, IP65/IP67

Επισκόπηση

Ο Siemens 1FK7083-5AF71-1DG5 είναι ένας σύγχρονος σερβοκινητήρας μόνιμου μαγνήτη SIMOTICS S 1FK7 Compact που αποδίδει 3,3 kW με ονομαστική ροπή 16 Nm και 3.000 σ.α.λ., με φρένο συγκράτησης σε λείο άξονα ύψους 80 mm, ονομαστικής συνεχούς έντασης 7,4 A και κατασκευασμένος γύρω από έναν ρότορα σπάνιων γαιών που επιτυγχάνει εξαιρετικά υψηλή πυκνότητα ροπής για έναν φυσικά ψυχόμενο κινητήρα φλάντζας 155 × 155 mm.

IP65 σε όλο το σώμα του κινητήρα και IP67 στη φλάντζα του άξονα κίνησης (DE) — η μηχανική διεπαφή που δέχεται τη μεγαλύτερη έκθεση σε υγρά σε πραγματικές εγκαταστάσεις εργαλειομηχανών — συμπληρώνουν την περιβαλλοντική προδιαγραφή.

Η ονομασία 1FK7 Compact στην οικογένεια SIMOTICS S σημαίνει ότι ο κινητήρας έχει σχεδιαστεί με γνώμονα τη μέγιστη απόδοση ισχύος προς όγκο: περισσότερη ροπή ανά χιλιόγραμμο, περισσότερα κιλοβάτ ανά λίτρο όγκου κινητήρα, σε σχέση με τους συμβατικούς κινητήρες με περιέλιξη πεδίου του ίδιου μεγέθους πλαισίου.

Μαγνήτες σπάνιων γαιών — η ίδια κατηγορία κράματος νεοδυμίου-σιδήρου-βορίου που χρησιμοποιείται σε όλο τον τομέα των σερβοκινητήρων υψηλής απόδοσης — είναι αυτό που καθιστά δυνατή αυτήν την πυκνότητα.

Οι μαγνήτες παράγουν τη ροή του ρότορα που δημιουργεί ροπή όταν το τριφασικό ρεύμα του στάτορα αντιδρά με αυτήν, και επειδή οι μαγνήτες σπάνιων γαιών παράγουν σημαντικά υψηλότερη ροή ανά μονάδα όγκου από τους φερρίτες, το ενεργό μήκος του κινητήρα μπορεί να παραμείνει μικρό, ενώ πληροί την προδιαγραφή ροπής των 16 Nm.

Φυσική ψύξη αέρα — χωρίς εξωτερικό ανεμιστήρα, χωρίς εξαναγκασμένο αερισμό, χωρίς ψυκτικό νερό — σημαίνει ότι ο κινητήρας διαχέει το θερμικό του φορτίο μέσω μεταφοράς και ακτινοβολίας από την επιφάνεια του περιβλήματός του και τη φλάντζα της μηχανής στην οποία είναι τοποθετημένος.

Επαρκής θερμική επαφή μεταξύ της επιφάνειας στήριξης του κινητήρα και της δομής της μηχανής, επομένως, δεν είναι αισθητική. αποτελεί μέρος του συστήματος θερμικής διαχείρισης του κινητήρα, και η απομόνωση του κινητήρα από την επιφάνεια στήριξής του με φλάντζες ή ανθεκτικά στη θερμότητα εξαρτήματα μειώνει την επιτεύξιμη συνεχή ονομαστική ροπή κάτω από την ονομαστική τιμή των 3,3 kW.

Βασικές Προδιαγραφές

16 Nm σε Φυσικά Ψυχόμενο Κινητήρα 155 mm Φλάντζας

Δεκαέξι Newton-μέτρα στις 3.000 σ.α.λ. και 3,3 kW από έναν κινητήρα που δεν απαιτεί εξαναγκασμένη ψύξη και τοποθετείται σε φλάντζα 155 × 155 mm είναι το επίτευγμα που καθιστά δυνατή ο ρότορας σπάνιων γαιών του 1FK7 Compact.

Για σύγκριση, ένας συμβατικός κινητήρας επαγωγής που επιτυγχάνει την ίδια απόδοση ισχύος στην ίδια ταχύτητα θα απαιτούσε είτε μεγαλύτερο πλαίσιο για τη διαχείριση της μεγαλύτερης παραγωγής θερμότητας από τις απώλειες χαλκού του ρότορα, είτε έναν εξωτερικό ανεμιστήρα ψύξης που προσθέτει όγκο, βάρος και ένα στοιχείο συντήρησης.

Ο σύγχρονος σχεδιασμός με μόνιμο μαγνήτη εξαλείφει πλήρως τις απώλειες χαλκού του ρότορα — δεν υπάρχει καθόλου ρεύμα στον ρότορα, καμία αντίσταση θέρμανσης στις ράβδους του ρότορα και καμία απώλεια απόδοσης εξαρτώμενη από την ολίσθηση.

Όλες οι ηλεκτρικές απώλειες βρίσκονται στην περιέλιξη του στάτορα, όπου μπορούν να μεταφερθούν στο περίβλημα του κινητήρα και να διαχυθούν από την επιφάνεια του περιβλήματος και τη θερμική μάζα της φλάντζας της μηχανής.

Αυτή η θεμελιώδης διαφορά στην κατανομή των απωλειών είναι ο λόγος για τον οποίο ένας σύγχρονος σερβοκινητήρας 3,3 kW αυτού του μεγέθους πλαισίου μπορεί να λειτουργήσει χωρίς εξαναγκασμένη ψύξη, ενώ ένας κινητήρας επαγωγής παρόμοιου μεγέθους και ονομαστικής ισχύος θα παρήγαγε περισσότερη θερμότητα από όση θα μπορούσε να αφαιρέσει η φυσική μεταφορά.

Η ροπή ακινητοποίησης των 16 Nm είναι η τιμή με την οποία πρέπει να διαστασιολογηθεί το φορτίο του άξονα. Η μέγιστη ροπή — διαθέσιμη κατά τις φάσεις επιτάχυνσης με τη μέγιστη έξοδο ρεύματος του οδηγού — θα είναι υψηλότερη, συνήθως 2,5 έως 3 φορές την ονομαστική τιμή, ανάλογα με τη διαμόρφωση του οδηγού και τους θερμικούς περιορισμούς.

Η RMS ροπή σε ολόκληρο τον κύκλο λειτουργίας πρέπει να παραμένει εντός 16 Nm για να λειτουργεί ο κινητήρας συνεχώς εντός των θερμικών του ορίων. επιτρέπονται σύντομες εκτροπές στη μέγιστη ροπή κατά την επιτάχυνση εντός του θερμικού μοντέλου του οδηγού.

Φρένο Συγκράτησης — Ασφαλής Ασφάλεια Άξονα

Το φρένο συγκράτησης που είναι ενσωματωμένο στο 1FK7083-5AF71-1DG5 είναι ο τύπος που ενεργοποιείται με ελατήριο και χρησιμοποιείται σε όλο το SIMOTICS S: ένας δίσκος τριβής με ελατήριο που συγκρατείται μακριά από τον άξονα με ηλεκτρομαγνητική δύναμη όταν εφαρμόζεται η τάση τροφοδοσίας του φρένου, και εμπλέκεται άμεσα όταν αφαιρείται αυτή η τάση.

Το φρένο δεν συμμετέχει στη δυναμική στάση — δεν έχει σχεδιαστεί για να επιβραδύνει τον κινητήρα από την ταχύτητα — αλλά παρέχει μηχανική συγκράτηση μόλις ο σερβοκινητήρας φέρει τον άξονα σε στάση.

Σε κάθετους άξονες και κεκλιμένους άξονες σε εφαρμογές εργαλειομηχανών και χειρισμού, το φρένο αποτρέπει την κίνηση του φορτίου κατά τη διάρκεια συμβάντων απενεργοποίησης του σερβοκινητήρα: έκτακτη ανάγκη, διακοπή ρεύματος, προγραμματισμένη παύση μεταξύ εργασιών ή επανεκκίνηση του συστήματος ελέγχου. 

Χωρίς φρένο σε κάθετο άξονα, κάθε συμβάν απενεργοποίησης του σερβοκινητήρα επιτρέπει στον άξονα να παρασυρθεί από τη βαρύτητα μέχρι να αποκατασταθεί η ροπή του σερβοκινητήρα — μια κατάσταση που μπορεί να προκαλέσει συγκρούσεις εργαλείου ή τεμαχίου κατά την επανεκκίνηση, εάν ο άξονας έχει μετακινηθεί από την τελευταία του εντολή.

Η τάση τροφοδοσίας του φρένου πρέπει να επιβεβαιωθεί από την τεκμηρίωση καλωδίωσης της μηχανής πριν από την εγκατάσταση — τα φρένα SIMOTICS S αυτής της κατηγορίας συνήθως χρησιμοποιούν 24V DC, αλλά η συγκεκριμένη τάση για αυτόν τον κινητήρα πρέπει να επαληθευτεί.

Ο οδηγός SINAMICS ελέγχει την απελευθέρωση και την εμπλοκή του φρένου ως μέρος της ακολουθίας ενεργοποίησης/απενεργοποίησης του άξονα, διασφαλίζοντας ότι το φρένο εμπλέκεται πριν αφαιρεθεί η ροπή του σερβοκινητήρα και απελευθερώνεται μόνο αφού ο σερβοκινητήρας ενεργοποιηθεί και είναι έτοιμος.

Λείος Άξονας, Ύψος Άξονα 80 mm

Ο λείος άξονας του 1FK7083-5AF71-1DG5 δεν έχει μηχανουργημένη κλειδοθήκη.

Το ύψος άξονα 80 mm αναφέρεται στην απόσταση από την επιφάνεια της φλάντζας στήριξης του κινητήρα έως τη γραμμή κέντρου του άξονα — η διαστατική παράμετρος που καθορίζει εάν αυτός ο κινητήρας είναι γεωμετρικά συμβατός με την κοιλότητα στήριξης κινητήρα και την ευθυγράμμιση σύζευξης μιας δεδομένης μηχανής.

Ένας λείος άξονας μεταδίδει ροπή μέσω τριβής με την οπή του δακτυλίου σύζευξης. Στα 16 Nm ονομαστικής και μέγιστης ροπής που μπορεί να φτάσει τα 40 Nm ή παραπάνω, ο σχεδιασμός της σύζευξης και η ροπή εγκατάστασης πρέπει να καθορίζονται έναντι της μέγιστης εξόδου του κινητήρα. Η ανοχή της οπής του δακτυλίου (ISO fit), η φινίρισμα της επιφάνειας και η καθορισμένη ροπή σύσφιξης του μηχανισμού σύσφιξης καθορίζουν συλλογικά την επιτεύξιμη ροπή τριβής στη διεπαφή.

Για εφαρμογές με συχνές αντιστροφές κατεύθυνσης υπό πλήρη ροπή — τυπικές σε άξονες εργαλειομηχανών ελεγχόμενους από σερβοκινητήρα — η προδιαγραφή της σύζευξης πρέπει να περιλαμβάνει περιθώριο ασφαλείας πάνω από τη μέγιστη ροπή για να ληφθούν υπόψη τα φαινόμενα κόπωσης και μικρο-ολίσθησης κατά τη διάρκεια ζωής της μηχανής.

Η διαμόρφωση στήριξης IM B5 τοποθετεί τον κινητήρα με τον άξονα οριζόντιο και την επιφάνεια της φλάντζας κάθετη, η οποία είναι η τυπική προσανατολισμός για άμεση σύζευξη με σφαιρική βίδα ή είσοδο κιβωτίου ταχυτήτων σε άξονα CNC μηχανής.

Ο κινητήρας μπορεί επίσης να τοποθετηθεί σε προσανατολισμούς IM V1 (άξονας προς τα πάνω) και IM V3 (άξονας προς τα κάτω) — και οι δύο καλύπτονται από την ονομαστική προστασία IP67 της φλάντζας DE, καθώς η σύνδεση της φλάντζας είναι η διεπαφή που είναι πιο ευάλωτη σε υγρά και σφραγίζεται στο υψηλότερο πρότυπο IP67 ανεξάρτητα από την κατεύθυνση τοποθέτησης.

Σώμα IP65 / Φλάντζα DE IP67 — Στοχευμένη Περιβαλλοντική Προστασία

Η διαχωρισμένη ονομαστική προστασία IP στο 1FK7083-5AF71-1DG5 αντικατοπτρίζει τους διαφορετικούς κινδύνους έκθεσης σε υγρά σε διαφορετικά μέρη του κινητήρα.

Το σώμα — το κυλινδρικό περίβλημα που καλύπτει τον στάτορα και την περιέλιξη — έχει ονομαστική προστασία IP65: πλήρης αποκλεισμός σκόνης και προστασία από πίδακες νερού από οποιαδήποτε κατεύθυνση. Αυτό καλύπτει το περιβάλλον των περισσότερων εγκαταστάσεων CNC εργαλειομηχανών, συμπεριλαμβανομένης της ομίχλης ψυκτικού, των πίδακων καθαρισμού και της υγρασίας.

Η φλάντζα του άξονα κίνησης (DE) — η μηχανική επιφάνεια που εφάπτεται με τη δομή της μηχανής, μέσω της οποίας εξέρχεται ο άξονας — φέρει την πιο απαιτητική ονομαστική προστασία IP67: προστασία από προσωρινή βύθιση εκτός από την αντίσταση σε πίδακες.

Η φλάντζα DE είναι η διεπαφή που είναι πιο πιθανό να πλημμυρίσει από συσσώρευση ψυκτικού ή άμεσο υγρό καθαρισμού, και η στεγανοποίηση λαδιού του άξονα σε αυτήν την επιφάνεια είναι το μόνο εξάρτημα του οποίου η αστοχία επιτρέπει την είσοδο υγρού στην κοιλότητα των ρουλεμάν. Η σφράγιση αυτής της διεπαφής σε IP67 παρέχει το επιπλέον περιθώριο προστασίας που είναι κατάλληλο για τη θέση έκθεσής της.

Το IP65/67 δεν καλύπτει τη συνεχή χημική επίθεση από πρόσθετα κοπτικών υγρών: έλαια υψηλής περιεκτικότητας σε θείο, συνθετικά κοπτικά υγρά και αλκαλικά καθαριστικά μπορούν να υποβαθμίσουν τα υλικά των χειλιών στεγανοποίησης και τις επικαλύψεις του περιβλήματος με την πάροδο του χρόνου ανεξάρτητα από την ονομαστική προστασία IP.

Η Siemens ορίζει ότι η επιφάνεια του κινητήρα πρέπει να προστατεύεται από διαλύτες και ότι η δρομολόγηση των καλωδίων πρέπει να περιλαμβάνει μια θηλιά στάγματος για να αποτρέπεται η ροή υγρών προς τον κινητήρα κατά μήκος του μανδύα του καλωδίου.

Ενσωμάτωση SINAMICS και Συμβατότητα Οδηγού

Το 1FK7083-5AF71-1DG5 λειτουργεί εντός των συστημάτων οδηγών SINAMICS S120 και S210.

Ο συνδυασμός SINAMICS-1FK7 είναι μία από τις πιο στενές ενσωματώσεις κινητήρα-οδηγού στην αγορά σερβοκινητήρων: οι ηλεκτρικές παράμετροι του κινητήρα — αντίσταση στάτορα, αυτεπαγωγή, σταθερά αντίστροφης ΗΕΔ, διεπαφή κωδικοποιητή — αποθηκεύονται στη βάση δεδομένων κινητήρων της Siemens στο λογισμικό παραμετροποίησης SINAMICS, έτσι ο οδηγός αυτο-διαμορφώνει αυτόματα τον ρυθμιστή ρεύματος, τις αρχικές κερδοσκοπίες του ελεγκτή ταχύτητας και το μοντέλο θερμικής προστασίας όταν επιλέγεται ο τύπος κινητήρα.

Η κλάση τάσης DC Link 600V σημαίνει ότι αυτός ο κινητήρας έχει σχεδιαστεί για την τριφασική παροχή AC 400V που είναι το ευρωπαϊκό και παγκόσμιο βιομηχανικό πρότυπο, μετατρεπόμενος μέσω της εισόδου SINAMICS σε δίαυλο DC 600V.

Η βορειοαμερικανική παροχή 480V τροφοδοτεί επίσης τον ίδιο ονομαστικό δίαυλο DC.

Το ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα 7,4 A καθορίζει την ελάχιστη απαιτούμενη ονομαστική τιμή ρεύματος της μονάδας οδηγού: η επιλεγμένη μονάδα άξονα οδηγού πρέπει να έχει ονομαστική συνεχή έξοδο ρεύματος ίση ή μεγαλύτερη από 7,4 A, με ικανότητα μέγιστου ρεύματος επαρκή για τη μέγιστη απαίτηση ροπής επιτάχυνσης της εφαρμογής.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε1: Απαιτεί ο 1FK7083-5AF71-1DG5 έναν συγκεκριμένο οδηγό SINAMICS, ή είναι συμβατός με όλη τη σειρά S120;

Ο 1FK7083-5AF71-1DG5 είναι συμβατός με μονάδες οδηγών SINAMICS S120 και τον μονοαξονικό σερβο οδηγό S210. Τα δεδομένα του κινητήρα αποθηκεύονται στη βάση δεδομένων κινητήρων SINAMICS, έτσι η παραμετροποίηση είναι επιλογή παραμέτρων αντί για χειροκίνητη εισαγωγή δεδομένων.

Η συγκεκριμένη μονάδα οδηγού πρέπει να έχει ονομαστική τιμή τουλάχιστον 7,4 A συνεχούς εξόδου και το απαιτούμενο μέγιστο ρεύμα για τις απαιτήσεις επιτάχυνσης της εφαρμογής.

Οι μονάδες άξονα S120 στην κατηγορία 9A και άνω καλύπτουν τη συνεχή ονομαστική τιμή. οι απαιτήσεις μέγιστου ρεύματος εξαρτώνται από το προφίλ επιτάχυνσης. Συμβουλευτείτε το εργαλείο διαμόρφωσης SINAMICS ή το λογισμικό διαστασιολόγησης οδηγών της Siemens για να επιβεβαιώσετε την επιλογή της μονάδας.

Ε2: Η τάση τροφοδοσίας του φρένου — ποια είναι η σωστή τιμή και από πού προέρχεται;

Τα φρένα συγκράτησης SIMOTICS S 1FK7 αυτής της κατηγορίας τροφοδοτούνται συνήθως στα 24V DC, ελεγχόμενα από την έξοδο ελέγχου φρένου του SINAMICS ως μέρος της ακολουθίας ενεργοποίησης/απενεργοποίησης του σερβοκινητήρα.

Το φρένο απελευθερώνεται (εφαρμόζεται 24V) όταν ο σερβοκινητήρας είναι ενεργοποιημένος και έτοιμος. εμπλέκεται (αφαιρείται 24V) πριν απενεργοποιηθεί η έξοδος του σερβοκινητήρα. 

Επαληθεύετε πάντα τη συγκεκριμένη τάση του φρένου από την πινακίδα του κινητήρα ή το φύλλο δεδομένων του κινητήρα για αυτόν τον ακριβή αριθμό άρθρου — μην υποθέτετε με βάση μόνο τη σειρά. Η εφαρμογή λανθασμένης τάσης είτε αποτυγχάνει να απελευθερώσει το φρένο (ο κινητήρας λειτουργεί με συνεχή αντίσταση φρένου) είτε αποτυγχάνει να συγκρατήσει (ανεπαρκής δύναμη ελατηρίου).

Ε3: Ποια είναι η σημασία του IP67 στη φλάντζα DE σε σύγκριση με το IP65 στο σώμα του κινητήρα;

Η φλάντζα του άξονα κίνησης είναι η μηχανική διεπαφή μεταξύ κινητήρα και μηχανής, μέσω της οποίας εξέρχεται ο άξονας και η έκθεση σε ψυκτικό είναι υψηλότερη.

Το IP67 σε αυτήν τη διεπαφή προσθέτει προστασία από προσωρινή βύθιση πάνω από το IP65 του σώματος του κινητήρα που αντιστέκεται σε πίδακες νερού — συγκεκριμένα, καλύπτει τη σφραγισμένη σύνδεση της φλάντζας και τη στεγανοποίηση λαδιού του άξονα έναντι της πλημμύρας ψυκτικού και της συσσώρευσης που είναι τυπική σε περιβάλλοντα εργαλειομηχανών όπου ο κινητήρας είναι τοποθετημένος κοντά στην περιοχή εργασίας.

Το σώμα του κινητήρα IP65 καλύπτει το γενικό περιβάλλον (ομίχλη, ψεκασμός, πίδακες καθαρισμού). η φλάντζα DE IP67 καλύπτει τη διεπαφή που είναι πιο εκτεθειμένη σε υγρά.

Ε4: Μπορεί ο λείος άξονας να αντικατασταθεί με άξονα με κλειδοθήκη εάν η μηχανή απαιτεί κλειδοθήκη;

Αυτό θα απαιτούσε μηχανική τροποποίηση του άξονα — είτε μηχανουργική κατεργασία κλειδοθήκης στον υπάρχοντα λείο άξονα είτε αντικατάσταση του συγκροτήματος άξονα. Και τα δύο απαιτούν εξουσιοδοτημένη από το εργοστάσιο συντήρηση, καθώς τα ρουλεμάν του κινητήρα, η προφόρτιση του άξονα και η γεωμετρία του μπροστινού εμπρόσθιου καλύμματος αποτελούν μέρος ενός συγκροτήματος ακριβείας.

Εάν ο σχεδιασμός της σύζευξης της μηχανής απαιτεί άξονα με κλειδοθήκη, η σωστή προσέγγιση είναι να καθοριστεί η παραλλαγή με κλειδοθήκη κατά τη στιγμή της παραγγελίας: η σειρά υποκατάστασης 1FK7083-5AF71-1 περιλαμβάνει παραλλαγές με κλειδοθήκη (συνήθως ονομασίες άξονα "B" ή "H") που μπορούν να παραγγελθούν απευθείας.

Η εκ των υστέρων τοποθέτηση κλειδοθήκης σε λείο άξονα στο πεδίο ενέχει κίνδυνο ζημιάς στα ρουλεμάν και ευθυγράμμισης του κωδικοποιητή εάν γίνει χωρίς τα σωστά εργαλεία και υποστήριξη άξονα.

Ε5: Ποιοι είναι οι κρίσιμοι έλεγχοι εγκατάστασης για τον 1FK7083-5AF71-1DG5;

Επαληθεύστε ότι η οπή του δακτυλίου σύζευξης ταιριάζει στον λείο άξονα στην σωστή ανοχή και ότι η ροπή σύσφιξης του δακτυλίου πληροί την προδιαγραφή για τη μέγιστη ροπή της εφαρμογής.

Επιβεβαιώστε ότι η επαφή της φλάντζας στήριξης είναι θερμικά επαρκής — η συνεχής ονομαστική τιμή του κινητήρα υποθέτει ότι η θερμότητα ρέει μέσω της φλάντζας στη δομή της μηχανής, έτσι η στήριξη σε μονωτικά υλικά ή με κακή επαφή επιφάνειας μειώνει την επιτεύξιμη συνεχή ροπή. 

Δοκιμάστε το φρένο συγκράτησης πριν από τη μηχανική σύζευξη, εναλλάσσοντας την τάση τροφοδοσίας του φρένου και επιβεβαιώνοντας την καθαρή απελευθέρωση και εμπλοκή.

Μετά την παραμετροποίηση του οδηγού, επαληθεύστε ότι η αυτόματη αναγνώριση του κινητήρα γίνεται αποδεκτή σωστά από το σύστημα SINAMICS και ότι τα δεδομένα του κινητήρα του οδηγού ταιριάζουν με την πινακίδα του κινητήρα πριν εκτελέσετε την πρώτη εντολή κίνησης.