Siemens AG AC-Motoren Direktantriebe. Der ultimative Drive mit Direktantrieben. Broschüre Oktober Motors. Answers for industry.

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1 AC-Motoren Direktantriebe Der ultimative Drive mit Direktantrieben Broschüre Oktober 2009 Motors Answers for industry.

2 Für jede Aufgabe die passende Antriebslösung Wickelapplikation mit Motoren 1FW3 Dreh-Schwenkkopf-Positionierung Horizontale Vorschubachse mit 1FN3 mit Motoren 1FW6 Produktivität und die Qualität des Outputs von Maschinen und Anlagen hängen neben der mechanischen Ausführung entscheidend von Funktion, Performance und Genauigkeit der eingesetzten elektrischen Komponenten ab. Darüber hinaus hat das verwendete Antriebskonzept auch wesentlichen Einfluss auf die Life Cycle Costs einer Maschine. Direktantriebe sind hinsichtlich Leistungsdichte unübertroffen. Deshalb sind sie die geeignete Lösung, wenn ein Höchstmaß an Dynamik und Genauigkeit gewünscht wird. Im Gegensatz zu konventionellen Motoren werden Direktantriebe in die Maschine integriert und die sonst üblichen Übertragungselemente wie z. B. Getriebe, Kugelrollspindeln oder Zahnriemen entfallen. Dadurch wird eine hohe Regelsteifigkeit und somit eine hohe Dynamik und Präzision erreicht. Außerdem benötigen Direktantriebe viel weniger Platz in der Maschine. Um hoch dynamische und hoch präzise Linearachsen zu realisieren, bietet sich der Einsatz von Linearmotoren 1FN3 und 1FN6 an. Insbesondere für den Einsatz in Werkzeugmaschinenspindeln sind die Einbaumotoren 1PH2 und 1FE1 konzipiert. Aufgrund ihres hohen Integrationsgrades in die Maschine, ist bei der Anwendung von Direktantrieben z. B. hinsichtlich Lagerung und Kühlung auf Aspekte zu achten, die beim Einsatz herkömmlicher rotatorischer Servomotoren im Hintergrund stehen. Siemens verfügt nicht nur über die passenden Direktantriebe, sondern bietet auch die nötige Erfahrung und Beratungskompetenz, um zusammen mit dem Anwender die Integration in seine Maschine zu konzipieren. Über die hier beschriebenen Standardmotoren hinaus sind auf Anfrage auch applikationsspezifische Lösungen realisierbar. Für hochpräzise Rundachsanwendungen verfügt Siemens über zwei Reihen von Torquemotoren. Der Komplett-Torquemotor 1FW3 zum Direktanbau an die Maschine und den Einbau-Torquemotor 1FW6 als Einbaumotoren für die Integration in das Maschinendesign. 2 Für jede Aufgabe die passende Antriebslösung

3 Direktantriebe für Linear-/Rundachsen und Spindeln Komponente Typ Ausführung Bemessungsleistung Bemessungsdrehzahl Bemessungsmoment/-kraft Seite Katalog Linearmotoren Direktantriebe für Linearachsen 1FN3 Synchron- Linearmotor Schutzart IP65 3, ,9 kw 1) Max. Geschwindigkeit bei Bemessungskraft m/min N 8 NC 60 NC 61 1FN6 Synchron- Linearmotor Schutzart IP65 1, ,5 kw 1) 2) Max. Geschwindigkeit bei Bemessungskraft 57, m/min. 66, N 8 NC 61 Torquemotoren Direktantriebe für Rundachsen 1FW3 Synchron- Komplettmotor mit Hohlwelle Schutzart IP54 3, kw min Nm 12 PM 21 1FW6 Mantelkühlung Synchron- Einbaumotor Schutzart IP23 1, ,8 kw 2) bis 650 min Nm 12 NC 60 NC 61 1FW6 integrierte Kühlung Synchron- Einbaumotor Schutzart IP23 5, ,1 kw 2) bis 610 min Nm 12 NC 60 NC 61 Direktantriebe für Spindeln 1PH2 Asynchron- Einbaumotor Schutzart IP00 7, kw min Nm 16 NC 60 NC 61 1FE1 1FE1 Synchron- Einbaumotor High Speed Schutzart IP00 Synchron- Einbaumotor High Torque Schutzart IP kw bis 300 Nm 16 NC min -1 NC kw bis 820 Nm 16 NC min -1 NC 61 NC 60: Katalog Ausrüstung für Werkzeugmaschinen SINUMERIK mit SIMODRIVE NC 61: Katalog Ausrüstung für Werkzeugmaschinen SINUMERIK mit SINAMICS S120 PM 21: Katalog SIMOTION, SINAMICS S120 und Motoren für Produktionsmaschinen 1) Kalkulatorische Leistung 2) Mechanische Leistung bei Bemessungsdrehmoment Direktantriebe für Linear-/Rundachsen und Spindeln 3

4 Linearmotoren Direktantriebe für Linearachsen Linearmotor 1FN3 Synchronlinearmotor mit magnetischer Sekundärteilspur Übersicht Linearmotoren sind hoch dynamische und hoch präzise Motoren für lineare Verfahrbewegungen. Dementsprechend werden Linearmotoren vorzugsweise in Anwendungen eingesetzt, die ein Höchstmaß an Produktivität und Genauigkeit erfordern. Aufgrund ihres Aufbaus zeichnen sich Linearmotoren aber auch durch hohe Robustheit, geringen Verschleiß, und damit hohe Wartungsfreundlichkeit aus. Siemens bietet für unterschiedliche Anwendungsklassen zwei verschiedene Motortypen an. 1FN3 Linearmotoren sind Synchronlinearmotoren mit einem mit Spulen versehenen bestromten Primärteil und einem mit Permanentmagneten versehenen Sekundärteil. Aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte sind 1FN3 Linearmotoren besonders dynamisch, präzise und kompakt im Aufbau. Die Motoren sind im Regelfall flüssigkeitsgekühlt, bei entsprechendem Derating und durch konstruktive Maßnahmen bedingte Wärmeabführung ist aber auch der selbstgekühlte Einsatz möglich. 1FN6 Linearmotoren sind ebenfalls Synchronlinearmotoren, allerdings verfügen sie über ein unmagnetisches Sekundärteil. Die Motoren werden sowohl als selbstgekühlte als auch als wassergekühlte Variante angeboten. Wegen des preiswerten Sekundärteils ist der Einsatz von 1FN6 Linearmotoren besonders bei langen Verfahrwegen angesagt, oder in Anwendungen bei denen eine magnetische Sekundärteilspur unerwünscht ist. Linearmotor 1FN6 Synchronlinearmotor mit magnetloser Sekundärteilspur Funktionsprinzip Die nebenstehende Abbildung zeigt den typischen Aufbau einer linearmotorbetriebenen Verfahrachse. Das Sekundärteil ist fest in der Maschine verschraubt. Durch Aneinanderreihen mehrerer Sekundärteile kann eine im Prinzip beliebig lange Sekundärteilspur realisiert werden. Das Primärteil wird auf einen Bewegungsschlitten montiert, der sich auf Führungsschienen über der Sekundärteilspur bewegt. Durch Regelung des Stroms in den Spulen des Primärteils entsteht ein wanderndes Magnetfeld. Dadurch wird in Wechselwirkung mit dem Sekundärteil eine Vorschubkraft erzeugt, die den Bewegungsschlitten mit dem Primärteil in eine lineare Bewegung versetzt. Zur Erfassung der aktuellen Geschwindigkeit und Position wird maschinenseitig ein lineares Wegmesssystem entlang der Sekundärteilspur angebracht. Neben dieser klassischen Konstellation gibt es eine Vielfalt weiterer Kombinationsmöglichkeiten von Primär- und Sekundärteilen. So sind auch Anordnungen mit fixiertem Primärteil und beweglichem Sekundärteil, Konfigurationen mit mehreren Primärteilen auf einer Sekundärteilspur oder auch als Gantry-Anordnung möglich. Zur Festlegung, der für eine Anwendung geeignete Motorkonfiguration, stehen unsere Mechatronikspezialisten beratend zur Verfügung. Für Standardanwendungen in Produktionsmaschinen führt unser Partner SKF Linearsysteme einen vorkonfektionierten Linearschlitten, ausgerüstet mit einer selbstgekühlten Variante unseres 1FN3 Linearmotors im Programm. 4 Linearmotoren Direktantriebe für Linearachsen

5 Nutzen, Eigenschaften und Anwendungsbereiche $ Linearmotor Primärteil % Linearmotor Sekundärteil & Lineares Wegemess-System ( Führungssystem ) Energiekette ) $ % & ( Aufbau einer Linearachse mit Linearmotor Nutzen und Eigenschaften Da mechanische Übertragungselemente und die damit einhergehenden Spiele und Reibungsverluste entfallen, verfügen Linearmotoren über folgende Eigenschaften: Äußerst dynamisch Höchste Verfahrgeschwindigkeiten Äußerst präzise Einfache Montage Verschleißfreie Antriebskomponenten Erlauben einfaches, kompaktes Maschinendesign Hoher elektrischer Wirkungsgrad Bei Verwendung geeigneter Messsysteme und Kühlkonzepte erreichen Linearmotoren eine Positioniergenauigkeit im Nanometerbereich. Anwendungsbereiche Linearmotoren 1FN3 und 1FN6 sind daher ideal geeignet für alle Anwendungen, bei denen hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten nötig sind, um Teile hoch produktiv zu handeln oder zu bearbeiten. Vorkonfektionierte Linearachse LTS der Fa. SKF mit eingebautem, selbstgekühlten 1FN3 Motor erleichtert den Einstieg für Maschinenbauer in die hoch dynamische und hoch präzise Lineartechnologie. Typische Anwendungsgebiete von Linearmotoren sind deshalb: Bearbeitungszentren Drehmaschinen Schleifmaschinen Stanz-/Schneidmaschinen Laser-/ Wasserstrahlschneidmaschinen Maschinen für die Holz-/Glas-/Kunststoffbe- und -verarbeitung Verkettung, Handling, Robotik Messmaschinen Drucktechnik Elektronikproduktion (Bestücker, Bonder) Mit seiner kostengünstigen, magnetlosen Sekundärteilspur kommt der Einsatz des 1FN6 Motors darüber hinaus besonders bei Anwendungen mit langen Verfahrwegen in Frage: Verkettungsanlagen, Montage- und Transferlinien Handlingsportale und Robotikanwendungen Nutzen, Eigenschaften und Anwendungsbereiche 5

6 Linearmotoren 1FN3 und 1FN6 Ausprägungen und Optionen der 1FN3 Linearmotoren Je nach Anwendungsprofil stehen die Linearmotoren 1FN3 in verschiedenen Ausprägungen zur Verfügung. Für den Einsatz in Maschinenachsen mit ständigen Beschleunigungswechseln (oszillierend), bei hohen Prozess-/Gewichtskräften oder für den Betrieb ohne Wasserkühlung wird das Primärteil in der Ausprägung Dauerlast empfohlen. Für Anwendungsprofile, bei denen kurzzeitig hohe Kräfte und Beschleunigungen erforderlich sind, kommt die Ausprägung Spitzenlast des Primärteils zum Einsatz. Die Primärteile sind standardmäßig für Wasserkühlung vorbereitet. Bei entsprechender Auslegung ist im Einzelfall auch der Einsatz über Selbstkühlung möglich. Um bei Präzisionsanwendungen die Wärmeübertragung in die Maschine möglichst gering zu halten, können sowohl Primärals auch das Sekundärteil optional zusätzlich mit einem Präzisionskühler versehen werden. Eine optionale Sekundärteilabdeckung macht die Motoren äußerst robust gegenüber mechanischen Einflüssen. Aufbau der 1FN6 Linearmotoren Die Linearmotoren 1FN6 bestehen aus einem mit Spulen und Permanentmagneten versehenen Primärteil und einem magnetlosen, gezahnten Sekundärteil, bei dem die Zwischenräume vergossen sind. Zur Befestigung des Primärteils befinden sich Nutensteine auf der Oberseite, über die das Primärteil mit einem auf Führungsschienen gelagerten Bewegungsschlitten verbunden wird. Das Sekundärteil hat auf der Unterseite Nutensteine mit Gewindelöchern, mit denen es fest mit der Maschine verschraubt wird. Durch Aneinanderreihen von einzelnen Sekundärteilen können beliebig lange Verfahrwege realisiert werden. Einschränkungen sind nur durch maximal zulässige Leitungslängen oder durch maximale Längen der kundenseitig auszuwählenden Messsysteme gegeben. Zur Erfassung der Position und Geschwindigkeit wird maschinenseitig ein lineares Wegmesssystem entlang der Sekundärteilspur angebracht. Nutensteine mit Befestigungsgewinden Stecker zum Anschluss der Leistungsleitung Stecker zum Anschluss der Signalleitung (für Temperatursensor) Sekundärteilspur bestehend aus Sekundärteilen Komponenten und Optionen der 1FN3 Linearmotoren Nutensteine mit Gewindelöchern zur Befestigung der Sekundärteilspur 1FN6 Primär- und Sekundärteil 6 Linearmotoren 1FN3 und 1FN6

7 Einsatzkonfiguration für Linearmotoren In der Anwendung sind die Motoren äußerst flexibel konfigurierbar: Am häufigsten wird die klassische Einzelkammanordnung verwendet. Darüber hinaus besteht unter anderem die Möglichkeit der zweispurigen Anordnung oder die Anordnung mehrerer Primärteile auf einer Sekundärteilspur. Dadurch wird eine hohe Kraftdichte oder eine Entlastung der Linearführung erreicht. Zwei Primärteile auf einer Sekundärteilspur Einzelkammanordnung Werden mehrere Primärteile in einer Maschine verbaut, so können diese auf unterschiedliche Weise geregelt werden, z.b.: Durch den Betrieb mehrerer Primärteile an einem Umrichter mit nur einen Wegmesssignal Durch Splitten des Wegmesssignals auf mehrere Umrichter mit je einem Primärteil Durch separates Wegmesssignal für jeden Umrichter mit je einem Primärteil. Die beiden ersten Varianten kommen bevorzugt zur Anwendung, wenn zwischen den Primärteilen eine mechanisch steife Verbindung besteht. Bei der letzten Regelungsvariante können die Primärteile völlig unabhängig voneinander verfahren. Zweispurige Anordnung (Gantry) Systemeinbindung Linearmotoren der Baureihen 1FN3 und 1FN6 fügen sich optimal in die Systemlandschaft des Antriebssystems SINAMICS S120 ein. Dank der stirnseitig angebrachten Stecker ist der Antrieb durch die konfektionierten Leistungs- und Signalleitungen in kurzer Zeit einsatzbereit. Systemeinbindung von Linearmotoren Linearmotoren 1FN3 und 1FN6 7

8 Technische Daten Technische Daten Linearmotor 1FN3 Linearmotor 1FN6 Motorreihe 1FN3 1FN6 Ausprägung Spitzenlast Dauerlast Schutzart IP65 IP23 Kühlart Wasserkühlung Selbstkühlung Wasserkühlung Bauform Modulare Bauform Lieferung in Komponenten Einzelkomponenten Netzspannung V kalkulatorische Leistung 3, ,9 kw 1, ,8 kw 1, ,5 kw 1, ,7 kw Bemessungskraft F N N N 66, N N Maximalkraft F MAX N N N N Stillstandskraft F 0 0,7 x F N Verfahrgeschwindigkeit bei F N bis 836 m/min bis 435 m/min bis m/min bis 852 m/min Verfahrgeschwindigkeit bei F MAX bis 383 m/min bis 242 m/min bis 572 m/min Überlastfähigkeit max. 2,75 x F N 1,7 x F N 2,5 x F N 1,32 x F N Anschlusstechnik Leistunganschluss über Klemmenkasten oder über fest angeschlossene Leitungen Fest angeschlossene Signal- und Leistungsleistung oder Anschluss über zwei getrennte Einbaudosen Isolierung der Primärteilwicklung Gebersystem Wärmeklasse 155 (F) externer Geber, abhängig von der Maschinenkonstruktion Siemens-Antriebssystem SINAMICS S120, SIMODRIVE 611 SINAMICS S120 Typische Anwendungen Anwendungen mit hohen kurzzeitigen Beschleunigungen Anwendungen mit hohen Dauerkräften Anwendungen mit hohen Anforderungen an Präzision bei hoher Dynamik Tools Projektierung SINAMICS SIZER SIZER, SIDIM_LM Projektierung SIMODRIVE SIDIM_LM, NCSD Gegenüberstellung: 1FN3 1FN6 Asynchronlinearmotor 1FN3 1FN6 Asynchron-Linearmotoren Mit Dauermagneten bestücktes Sekundärteil Magnetfreies Sekundärteil Magnetfreies Sekundärteil Höchste Kraftdichte, ca. 200 % von 1FN6 Hohe Kraftdichte Niedrige Kraftdichte (ca % von 1FN6) Höchste Präzision beim Einsatz geeigneter Messsysteme Höchste Präzision beim Einsatz geeigneter Messsysteme Geringere Präzision aufgrund schlechter Regelbarkeit Geringe Energieverluste Geringe Energieverluste Hohe Energieverluste Großer Luftspalt, damit unempfindlich gegenüber thermischen Einflüssen Großer Luftspalt, damit unempfindlich gegenüber thermischen Einflüssen Minimaler Luftspalt, damit sehr empfindlich gegenüber thermischen Einflüssen 8 Technische Daten

9 Synchron-Linearmotoren 1FN3 Die Varianten des 1FN3 auf einen Blick Unser Produktspektrum das können wir Ihnen bieten Motortyp Vorschubkraft F N Vorschubkraft F Max Maximalgeschwindigkeit v Max bei F N Primärteil Länge L p Einbaubreite Primärteil mit / ohne Präzisionskühlung b M Einbauhöhe Motor mit / ohne Präzisionskühler h M N N m/min mm mm mm Kühlart 1FN3, Ausprägung Spitzenlast 1FN / 67 63,4 / 48,5 Wasserkühlung 1FN / 96 63,4 / 48,5 1FN / ,4 / 50,5 1FN / ,0 / 64,1 1FN / ,0 / 66,1 1FN / ,0 / 64,1 1FN / ,0 / 66,1 1FN3, Ausprägung Dauerlast 1FN / 67 74,3 / 59,4 Wasserkühlung 1FN / 96 74,3 / 59,4 1FN / ,3 / 61,4 1FN / ,9 / 78,0 1FN / ,9 / 80,0 1FN / ,9 / 78,0 1FN / ,9 / 90,0 Maßzeichnung L S L P h M L S L P h M b S b M b S b M N G_DA65_XX_00238 N G_DA65_XX_00240 h S h S Sekundärteil Primärteil Sekundärteil Primärteil 1FN3050 bis 1FN3450 ohne Präzsisionskühlung 1FN3600 bis 1FN3900 ohne Präzisionskühlung Synchron-Linearmotoren 1FN3 9

10 Synchron-Linearmotoren 1FN6 Unser Produktspektrum das können wir Ihnen bieten Motortyp Vorschubkraft Vorschubkraft Maximalgeschwindigkeit v Max bei F N Primärteil Länge L p Einbaubreite Einbauhöhe F N F Max B p H p + H s N N m/min mm mm mm 1FN6 Selbstkühlung 1FN , ,4 1FN , ,4 1F6N ,4 1FN ,4 1FN ,4 1FN6 Wasserkühlung 1FN , ,4 1FN , ,4 Maßzeichnung G_NC01_XX_00393 G_NC01_XX_00394 B P B S L P H P L S H S Primärteil Sekundärteil 10 Synchron-Linearmotoren 1FN3

11 Torquemotoren Direktantriebe für Rundachsen Komplett-Torquemotor 1FW3 Übersicht Torquemotoren sind Direktantriebe für rotatorische Achsen, bei denen Präzision und Kraft bei relativ niedrigen Drehzahlen gefordert ist. Häufig werden sie wegen ihrer Wartungsfreundlichkeit und des geringeren Platzbedarfs als Alternative zu Getriebemotoren eingesetzt. Siemens bietet für derartige Applikationen zwei verschiedene Motortypen. Beim Torquemotor 1FW3 handelt es sich um einen Komplett-Torquemotor, der aus mechanischer Sicht nur an die Maschine anzuflanschen, und der Rotor mit der Maschinenwelle zu koppeln ist. Torquemotoren 1FW6 sind Einbau-Torquemotoren. Stator und Rotor können als Einzelkomponenten geliefert und direkt in die Maschine integriert werden. Sie sind sowohl mit Mantelkühlung, als auch mit integrierter Kühlung verfügbar. Der Einbau von Torquemotoren erfordert eine präzise Integration in die Maschine. Unsere Mechatronikexperten beraten und unterstützen Sie bei der applikationsspezifischen Auslegung und Integration in die Maschine. Beide Motortypen verfügen über eine große Hohlbohrung. Damit kann entweder der Motor auf die Maschinenwelle geschoben werden, oder der Hohlraum im Rotor wird benutzt, um Medien oder mechanische Bauelemente hindurchzuführen. Funktionsprinzip Die Torquemotoren 1FW3 und 1FW6 sind Synchronmotoren und in der Funktionsweise vergleichbar zu rotatorischen Synchron-Servomotoren. Dementsprechend ist der Rotor mit Permanentmagneten versehen, im Stator befinden sich die Motorwicklungen. Die hochpolige Ausführung der Wicklungen verleiht dem Motor höchste Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen. Zur Drehzahl und Lageregelung hat der Motor 1FW3 einen Drehgeber eingebaut, beim Motor 1FW6 ist er maschinenseitig vorzusehen. Die Torquemotoren sind im Standard wassergekühlt, um eine hohe Leistungsdichte zu erreichen. Gleichzeitig wird hierdurch ein geringer Wärmeeintrag in die Maschine sichergestellt. Einbau-Torquemotor 1FW6 Nutzen und Eigenschaften Wegen der hohen Polzahl, und weil mechanische Übertragungselemente mit den damit einhergehenden Spielen und Reibungsverlusten entfallen, verfügen Torquemotoren über folgende Eigenschaften: Hohes Drehmoment Sehr hohe Rundlaufgenauigkeit Hohes Beschleunigungsvermögen Platzsparend Wartungsarm Hoher Wirkungsgrad Anwendungsbereiche Torquemotoren eignen sich ideal zum präzisen Betrieb von rotatorischen Achsen mit hohem Drehmomentbedarf. Einbau-Torquemotoren 1FW6 werden z. B. in Werkzeugmaschinen eingesetzt für Rundtische Schwenkachsen Gabelköpfe Rundtakttische Werkzeugrevolver Spindeln in Drehmaschinen Komplett-Torquemotoren 1FW3 werden z. B. in Produktionsmaschinen eingesetzt für Hauptantriebe bei Extrudern Schnecken bei Spritzgießmaschinen Walzenantrieben bei Papiermaschinen Wicklern bei Verpackungs- und Papiermaschinen Handling- und Montagesysteme Torquemotoren Direktantriebe für Rundachsen 11

12 Torquemotoren Direktantriebe für Rundachsen Technische Daten Synchronmotor mit Hohlwelle (Komplett-Torquemotor) Einbau-Torquemotor (modular) Motorreihe 1FW3 1FW6 Mantelkühlung 1FW6 integrierter Kühler Kühlart Wasserkühlung Wasserkühlung, Kühlmantel Achshöhe (AH) (Statoraußendurchmesser D A ) Schutzart IP54 IP23 bzw. Angabe Maschinenhersteller Wasserkühlung, Integriertes Zweikreis-Kühlsystem (Statoraußendurchmesser D A ) Bauform IM B14 (AH 150, AH 200), IM B35 (AH 280) Modulare Bauform, Lieferung in Komponenten Netzspannung V V V Bemessungsleistung P N 3, kw 1, ,8 kw 3) 5, ,1 kw 3) Bemessungsdrehzahl n N 150, 250, 300, 500, 750 min -1 bis 650 min -1 bis 610 min -1 Bemessungsdrehmoment M N Nm Nm Nm Stillstandsmoment/-kraft M Nm Nm Nm Überlastfähigkeit 2 x M 0 kurzzeitig 1,5... 2,0 x M 0 kurzzeitig Max. Drehzahl n max bis 1700 min -1 1) bis min -1 1) bis 700 min-1 1) Anschlusstechnik Isolierung der Ständerwicklung Schalldruckpegel (Toleranz + 3 db) Gebersysteme eingebaut, mit/ohne DRIVE-CLiQ- Schnittstelle 1) Mit Feldschwächung 2) Mit Performance 2 3) Mechanische Leistung bei Bemessungsdrehmoment Signalanschluss über Stecker oder DRIVE-CLiQ-Schnittstelle Leistungsanschluss über Klemmenkasten Wärmeklasse 155 (F) für Kühlmittelzulauftemperatur bis 25 C 70 db (A)/73 db (A) bei 4 khz/2 khz Bemessungspulsfrequenz Resolver 8-polig, Inkrementalgeber sin/cos 2048 S/R, Absolutwertgeber EnDat 2048 S/R, geberlos im Vektorbetrieb möglich Leistungs- und Signalanschluss über feste Leitungsenden, offen oder mit Stecker Wärmeklasse 155 (F) für Kühlmittelzulauftemperatur bis 35 C abhängig von der Maschinenkonstruktion Externer Geber, abhängig von der Maschinenkonstruktion Siemens-Antriebssystem SINAMICS S120, SIMOVERT MASTERDRIVES MC 2) SINAMICS S120, SIMODRIVE 611 Typische Anwendungen Anwendungen für Direktantrieb, z. B. Spritzgießmaschinen, Folienziehmaschinen, Walzen und Wickler, Rundtische, Extruder, Papiermaschinen, Hacker Tools Projektierung SINAMICS SIZER SIZER Projektierung SIMODRIVE SIDIM/NCSD Projektierung MASTERDRIVES PFAD CAD-Daten CAD-Creator Anwendungen für Direktantrieb, z. B. Walzen und Wickler, Drehtische, Rundtaktmaschinen, Schwenkachsen, Spindelmaschinen, Werkzeugmaschinen 12 Torquemotoren Direktantriebe für Rundachsen

13 Torquemotoren 1FW3 Die Varianten des 1FW3 auf einen Blick. Unser Produktspektrum das können wir Ihnen bieten Motortyp Bemessungsdrehmomentbereich M N Bemessungsdrehzahl n N 1) Stator Außendurchmesser D A Rotor Innendurchmesser d i Nm min -1 mm mm mm Gehäuselänge L Bauform 1FW / 500 / IM B14 1FW / 300 / IM B14 1FW / IM B35 1) Bemessungsdrehzahlen n N bei Betrieb mit SINAMICS S120 Maßzeichnungen Torquemotoren 1FW3 13

14 Torquemotoren 1FW6 Die Varianten des 1FW6 auf einen Blick. Unser Produktspektrum das können wir Ihnen bieten Motortyp Bemessungsdrehmomentbereich Maximaldrehmomentbereich Bemessungsdrehzahlen Stator Außendurchmesser Rotor Innendurchmesser Länge Stator Kühlart M N M max n N D A d i Nm min -1 mm mm mm 1FW bis Kühlmantel 1FW bis Kühlmantel 1FW bis Kühlmantel 1FW bis integrierte Kühlung 1FW bis integrierte Kühlung 1FW bis integrierte Kühlung 1FW bis integrierte Kühlung Maßzeichnungen 1FW6090 1FW6130 1FW6150 1FW6160 1FW6190 1FW6230 1FW6290 L1 L1 Ø d i Ø D A Ø d i Ø D A 1FW6 mit Mantelkühlung 1) 1FW6 mit integrierter Kühlung 1) Das Kühlmittel läuft zwischen Maschinenkonstruktion und Außenfläche des 1FW6-Stators in dafür vorgesehenen Rillen. Abdichtung sowie zu- und Ablauf des Kühlmediums in der Maschinenkonstruktion sind vom Maschinenbauer vorzusehen. 14 Torquemotoren 1FW6

15 Einbaumotoren für Spindeln Asynchron-Einbaumotor 1PH2 Übersicht Für Anwender, die im Eigenbau Motorspindeln realisieren, bietet Siemens passende Einbaumotoren. Sie zeichnen sich durch Kompaktheit, Robustheit, höchste Präzision und Genauigkeit aus. Siemens bietet drei verschiedene Typen an Einbaumotoren für Motorspindeln: Der Asynchron-Einbaumotor 1PH2 kommt als kompakter Standard-Einbaumotor für Dreh- und Schleifspindeln mit Maximaldrehzahlen bis min -1 zum Einsatz. Der Motor 1FE1 in der Ausprägung High Torque zeichnet sich durch höchste Drehmomente aus und erreicht Spitzendrehzahlen von min -1. Der Motor 1FE1 in der Ausprägung High-Speed zeichnet sich durch kürzeste Hochlaufzeiten aus und erreicht Maximaldrehzahlen bis min -1. Synchron-Einbaumotor 1FE1 Nutzen und Eigenschaften Weil mechanische Übertragungselemente (Riemen, Getriebe) und das daraus resultierende Spiel entfallen, verfügen Einbaumotoren über folgende Eigenschaften: sehr hohe Bearbeitungsgüte hohes Beschleunigungsvermögen hohe Steifigkeit durch kompakten Aufbau verschleissfrei hoher Wirkungsgrad Anwendungsbereiche Die Einbaumotoren sind prädestiniert für den Einsatz in Motorspindeln für Werkzeugmaschinen: Motoren 1PH2 für Schleif- und Drehspindeln, Motoren 1FE1 für Drehspindeln, Schleifspindeln und Frässpindeln Funktionsprinzip, Ausführung Der Motor 1PH2 ist ein Asynchronmotor. Der als Käfigläufer ausgeführte Rotor sowie der mit den Wicklungen versehene Stator werden als Komponenten geliefert, die vom Maschinenbauer zu einer Motorspindel integriert und in die Maschine eingebaut werden. Dasselbe gilt für die Motoren 1FE1. Sie sind im Unterschied zum Motor 1PH2 als Synchronmotoren ausgeführt, mit einem mit Permanentmagneten versehenem Rotor. Bei allen Motoren wird die Wärme per Wasserkühlung abgeführt. Die Positionserfassung erfolgt über externe Geber, beim 1PH2 Motor üblicherweise über ein Hohlwellen-Messsystem SIMAG H2. Einbaumotoren für Spindeln 15

16 Einbaumotoren für Standard- und performante Spindeln Technische Daten Asynchron-Einbaumotoren für Standardspindeln Synchron-Einbaumotoren für High-Torque und High-Speed Anwendungen Motorreihe 1PH2 1FE1 1FE1 Ausprägung High Torque High Speed Kühlart Wasserkühlung Wasserkühlung Statordurchmesser D A 180 und Schutzart IP00 bzw. Angabe Spindelhersteller IP00 bzw. Angabe Spindelhersteller Bauform Lieferung in Komponenten Lieferung in Komponenten Netzspannung V V Bemessungsleistung P N 7, kw kw kw Bemessungsdrehzahl n N 1500 min min min -1 Bemessungsdrehmoment M N Nm bis 820 Nm bis 300 Nm Überlastfähigkeit 285 Nm (S6-25%) 1240 Nm (S6-25%) 465 Nm (S6-25%) Max. Drehzahl n max bis min -1 bis min -1 mit Feldschwächung bis min -1 mit Feldschwächung Anschlusstechnik freie Leitungsenden freie Leitungsenden Isolierung der Ständerwicklung Schalldruckpegel (Toleranz + 3 db) Gebersysteme eingebaut Wärmeklasse 155 (F) für Kühlmittelzulauftemperatur bis 25 C abhängig von der Spindelkonstruktion Hohlwellen-Messsystem: SIMAG H2 optional bis zu 800 S/R Wärmeklasse 155 (F) für Kühlmittelzulauftemperatur bis 25 C abhängig von der Spindelkonstruktion Externer Geber, abhängig von der Maschinenkonstruktion Siemens-Antriebssystem SINAMICS S120, SIMODRIVE 611 Typische Anwendungen Motorspindeln in Werkzeugmaschinen, z.b. Dreh- und Schleifbearbeitungsmaschinen Motorspindeln in Werkzeugmaschinen mit Anwendungen für hohe Drehmomente z.b. Dreh- und Schleifbearbeitungsmaschinen Motorspindeln in Werkzeugmaschinen mit Anwendungen für hohe Drehzahlen z.b. Schleifbearbeitungs- und Fräsbearbeitungsmaschinen Tools Projektierung SINAMICS SIZER SIZER Projektierung SIMODRIVE SIDIM/NCSD SIDIM/NCSD SIDIM/NCSD CAD-Daten CAD-Creator CAD-Creator 16 Einbaumotoren für Standard- und performante Spindeln

17 Einbaumotoren für Spindeln 1PH2 Die Varianten des 1PH2 auf einen Blick Unser Produktspektrum das können wir Ihnen bieten Motortyp Bemessungsleistung S1 Bemessungsdrehmoment bereich S1 Bemessungsleistung S6-40% Bemessungsdrehmoment bereich S6-40% Bemessungsdrehzahlen Maximaldrehzahlen n N n N L D D A d i kw Nm kw Nm min -1 min -1 mm mm mm mm 1PH209 7, , bis PH211 15, , bis Maßzeichnungen G_NC01_DE_00018 Hohlwelle Rotor Hülse Luftspalt Stator Einbaumotoren für Spindeln 1PH2 17

18 Einbaumotoren für Spindeln 1FE1 Die Varianten des 1FE1 auf einen Blick Unser Produktspektrum das können wir Ihnen bieten Motortyp Alle Angaben beziehen sich auf S1-Betrieb Maßzeichnungen Bemessungsleistung S1 Bemessungsdrehmoment bereich S1 Bemessungsleistung S6-40% Bemessungsdrehmomentbereich S6-40% Bemessungsdrehzahlen Maximaldrehzahlen n N n N L D D A d i kw Nm kw Nm min -1 min -1 mm mm mm mm High-Speed-Reihe 1FE105 6, , bis FE bis FE108 8, , bis FE109 10, , bis FE , bis FE bis High-Torque-Reihe 1FE104 7, ,4 4, FE105 6, , , bis FE , , bis FE , bis FE109 6, , , bis FE , , bis FE / / , 42/ / /67/ 74/ /67/ /82/ 102/ ,7/ 150,3 L D D A d i d*/d** G_NC01_DE_00148 Rotor Luftspalt Stator Hohlwelle Rotor- Kühlmantel hülse 18 Einbaumotoren für Spindeln 1FE1

19 Mechatronic Support für Direktantriebe Übersicht Direktantriebe erfordern neue Lösungen der mechanischen Konstruktion und Auswahl neuer Systemkomponenten. Die klassischen Komplettmotoren haben eine klar definierte Schnittstelle zur Maschine. Dagegen erfordern Direktantriebe als Einbaumotoren eine mechanische Integration des Motors und des Gebers in die Maschine. Zur Unterstützung beim Design In Prozess von Direktantrieben stehen speziell darin ausgebildete Fachberater (Mechatronic Experts) beratend zur Seite. Einen Zusatzvorteil bietet die Dienstleistung Mechatronic Support. Hier werden bereits im Entwurfsstadium einer Maschine alle beteiligten Systeme der Mechanik, Elektronik und Informationstechnik hinsichtlich ihrer Funktionalität im Gesamtsystem modelliert und optimiert, bevor sie real umgesetzt werden. Mechatronic Support bietet so die intelligente Alternative zu Trial and Error. Neue kreative Maschinenkonzepte werden vorab miteinander verglichen, verändert und optimiert natürlich auch unter Einbeziehung Ihrer Ideen neuer mechatronischer Komponenten. Dienstleistungsumfang Unterstützung der Maschinenentwicklung von der Konzeptphase bis zur Maschinenabnahme: Vergleich und Bewertung von Maschinenkonzepten bezüglich statischer und dynamischer Genauigkeit, Regelkreisdynamik, Steifigkeit Mechatronische Modellbildung und Maschinensimulation (Finite Elemente Methoden) Rechnergestützte Optimierung von Maschinenstrukturen Optimale Auslegung aller Motor- und Regelkreiskomponenten Inbetriebnahme und Regelkreisoptimierung Analyse und Optimierung bestehender Werkzeug- und Produktionsmaschinen vor Ort Der Nutzen daraus sind: Kürzere Entwicklungszeiten schnellere Marktreife Sicheres Erreichen von Entwicklungszielen Risikoloser Test kreativer Maschinenkonzepte Höhere Qualität und Produktivität von Anfang an Die Spezialisten des Mechatronic Support bieten den Kunden in dieser Phase ein umfangreiches Dienstleistungspaket an, damit Entwicklungsziele innerhalb der Vorgaben sicher erreicht werden können. Klassische Vorgehensweise, mechanische Konstruktion Mechanischer Entwurf Auswahl elektrischer Komponenten Prototyp Testphase Änderungen am Prototyp Zeit, Aufwand, Kosten Ergebnis: fertige Maschine Virtuelles Prototyping mit Mechatronic Support Interdisziplinärer Entwurf Mechanik Elektrik Informatik Simulations- und Testphase Ergebnis: virtuelle Maschine Ergebnis Prototyp = fertige Maschine Einsparpotenziale: Zeit, Ressourcen Sicherheit in der Erreichung der Ziele Mechatronic Support für Direktantriebe 19

20 Siemens AG Industry Sector Drive Technologies Motion Control Postfach ERLANGEN DEUTSCHLAND Änderungen vorbehalten Bestell-Nr.: 6ZB5411-0BV01-0BA1 3P / Dispo BR VOG 20 DE Printed in Germany Siemens AG 2009 Die Informationen in dieser Broschüre enthalten Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden. Liefermöglichkeiten und technische Änderungen vorbehalten. Alle Erzeugnisbezeichnungen können Marken oder Erzeugnisnamen der Siemens AG oder anderer, zuliefernder Unternehmen sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.