Siemens AG Synchron-Linearmotor 1FN6. Die elektrische Zahnstange. Broschüre September Motors

Transkript

1 Die elektrische Zahnstange Broschüre September 2008 Motors

2 Übersicht Linearachsen im Maschinen- und Anlagenbau, bei denen höchste Dynamik und Präzision gefordert sind, sind das bevorzugte Einsatzfeld von Linearmotoren. Wegen ihrer hohen Kraftdichte, und weil sie ohne schwingungsanfällige mechanische Übertragungselemente wie Getriebe, Riemen, Zahnstangen und Kugelrollspindeln auskommen, zeichnen sie sich durch höchstes Beschleunigungsvermögen, äußerst präzise Regelbarkeit und geringen Verschleiß aus. Wegen zunehmender Torsion und Schwingungsanfälligkeit mechanischer Übertragungselemente in Abhängigkeit von der Weglänge, kommt die Stärke der Linearmotoren bzgl. Dynamik und Präzision umso mehr bei langen Verfahrwegen zum Tragen. Bisher standen für Linearanwendungen hoch dynamische Synchronlinearmotoren mit magnetischem Sekundärteil oder weniger dynamische Asynchronlinearmotoren zur Verfügung. Highlights Hohe Kraftdichte Hohe Dynamik und Präzision Hohe Energieeffizienz Großer Luftspalt, dadurch sehr robust gegen äußere Einflüsse Geringe thermische Dehnung Gute Regelbarkeit Nutensteine mit Befestigungsgewinden Das Produkt Mit dem Linearmotor 1FN6 bietet Siemens jetzt eine weitere Synchronvariante eines Linearmotors, die sich durch sein magnetloses Sekundärteil auszeichnet. Damit lassen sich besonders hoch dynamische Anwendungen mit langen Verfahrstrecken kostengünstig realisieren. Das magnetfreie Sekundärteil erlaubt zudem den Einsatz eines hoch dynamischen Linearmotors in Umgebungsbedingungen, bei denen die Verwendung magnetischer Sekundärteile unerwünscht ist. Dabei verleihen Maximalkräfte von N den Motoren ein beachtliches Beschleunigungsvermögen auf Maximalgeschwindigkeiten von m/min. Stecker zum Anschluss der Leistungsleitung 1FN6 Primärteil Sekundärspurteil bestehend aus 200 mm langen Sekundärteilen Stecker zum Anschluss der Signalleitung (für Temperatursensor) Da die Form des Sekundärteiles an eine Zahnstange erinnert, und wegen des möglichen Einsatzes anstelle einer klassischen Zahnstangenlösung, wurde für den 1FN6 Linearmotor auch der Begriff elektrische Zahnstange geprägt. Gegenüber Asynchronlinearmotoren zeichnet er sich durch höhere Dynamik, höhere Energieeffizienz und kompaktere Bauform aus. Nutensteine mit Gewindelöchern zur Befestigung der Sekundärteilspur 1FN6 Sekundärteil 2

3 Aufbau 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 mit einem Rastermaß von 200 mm 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. Bevorzugte Anwendungen Die Linearmotorreihe 1FN6 ergänzt das bisherige Spektrum der bekannten 1FN Linearmotoren. Aufgrund der relativ kostengünstigen magnetfreien Sekundärsteilspur ist der besonders für hoch dynamische Anwendungen mit langen Verfahrwegen prädestiniert bzw. für Anwendungen, bei denen der Einsatz magnetischer Sekundärteile unerwünscht ist. Typische Anwendungsfelder: Verkettungsanlagen, Montage- und Transferlinien Handlingsportale und Robotikanwendungen mit langen Verfahrwegen Wasserstrahl- und Laserschneidemaschinen mit langen horizontalen Verfahrachsen Systemeinbindung Linearmotoren der Baureihe 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. Antriebslösung Linearmotor 1FN6 mit dem Antriebssystem SINAMICS S120 3

4 Gegenüberstellung: vs. Asynchronlinearmotor 1FN6 Magnetisches Primärteil / magnetfreies Sekundärteil Hohe Kraftdichte, dadurch kompakter Aufbau Höchste Präzision 1) Hohe Energieeffizienz durch geringe Energieverluste Großer Luftspalt, damit unempfindlich gegenüber thermischen Einflüssen Asynchronlinearmotor Magnetfreies Primärteil / magnetfreies Sekundärteil Geringe Kraftdichte (ca % von 1FN6) Geringere Präzision aufgrund schwierigerer Regelbarkeit Hohe Energieverluste Minimaler Luftspalt, damit sehr empfindlich gegenüber thermischen Einflüssen Technische Eigenschaften Ausführung Motorart Bauform Kühlung Schutzart / Ex- Schutz Netzspannung Max. Geschwindigkeit bei Bemessungskraft F N Bemessungskraft F N Permanenterregter Synchronlinearmotor mit magnetfreiem Sekundärteil Modulare Bauform, Lieferung in Komponenten Selbstkühlung IP 23 / Angabe Maschinenhersteller V m/min N Stillstandskraft F o Überlastfähigkeit Max. Geschwindigkeit v max Anschlusstechnik Isolierung der Ständerwicklung Schalldruckpegel (Toleranz + 3 db) Gebersystem Siemens-Umrichtersystem Typische Anwendungen 0,7 x F N 3,8 x F N bis 541 m/min Leitungsanschluss über Steckverbindungen Wärmeklasse 155 (F) abhängig von der Maschinenkonstruktion Externer Geber, abhängig von der Maschinenkonstruktion SINAMICS S120 Anwendungen mit höchster Anforderung an Präzision bei hoher Dynamik, z.b.: Anwendungen mit langen Verfahrwegen Anwendungen, die eine magnetfreie Sekundärteilspur erfordern Material-/ Werkstücktransporte in Montage- und Fertigungslinien Wasser- und Laserschneidmaschinen 1) bei Einsatz geeigneter Messsysteme 4

5 Technische Daten Primärteil Bestell-Nr. F N 1) N F max N v max bei F N m/min v max bei F max m/min I N 1) A I max A 1FN6008-1LC17-0KA ,7...2,6 9 1FN6008-1LC37-0KA ,5...5,3 18 1FN6008-1LE16-0KA ,5...5,3 18 1FN6008-1LE34-0KA ,0...10,5 36 1FN6008-1LG16-0KA ,2...7,8 27 1FN6008-1LG33-0KA ,5...16,0 54 1FN6016-1LC18-0KA ,5...5,3 18 1FN6016-1LC30-0KA ,4...8,0 28 1FN6016-1LE17-0KA ,0...10,5 36 1FN6016-1LE27-0KA ,8...16,3 56 1FN6016-1LG16-0KA ,5...16,0 54 1FN6016-1LG26-0KA ,2...24,3 84 1FN6024-1LC12-0KA ,5...5,3 18 1FN6024-1LC20-0KA ,4...8,0 28 1FN6024-1LE11-0KA ,0...10,5 36 1FN6024-1LE18-0KA ,8...16,3 56 1FN6024-1LG10-0KA ,5...16,0 54 1FN6024-1LG17-0KA ,2...24,3 84 Exemplarische Kennlinie: Kraft über Geschwindigkeit (600 V Zwischenkreis-Spannung) Kraft F [N] F max : kurzzeitige Maximalkraft v max bei F max G_NC01_DE_ Bemessungspunkt 1) F N 1) : Bemessungskraftbereich F 0 *: Stillstandskraft = F N / 1, Geschwindigkeit v [m/min] Kennlinie des 1FN6016-1LG26 1) Die Bemessungskraft F N, die der Motor dauerhaft erreichen kann, ist abhängig von den Einbau- und Umgebungsbedingungen. Große Kühloberfläche und/oder hohe Strömungsgeschwindigkeit der Luft führen dazu, dass der Motor eine höhere Bemessungskraft erreicht. 5

6 Einbaumaße in mm Primärteil Sekundärteil Typ H P B P L P Typ H S B S L S 1FN6008-1LC 80, FN6008-1SC00-0AA FN6008-1LE 80, FN6008-1LG 80, FN6016-1LC 80, FN6016-1SC00-0AA FN6016-1LE 80, FN6016-1LG 80, FN6024-1LC 80, FN6024-1SC00-0AA FN6024-1LE 80, FN6024-1LG 80, G_NC01_XX_00393 G_NC01_XX_00394 B P B S L P H P L S H S Primärteil Sekundärteil Siemens AG Industry Sector Drive Technologies Motion Control Postfach ERLANGEN DEUTSCHLAND Änderungen vorbehalten Bestell-Nr.: 6ZB5711-0AN01-0BA0 Dispo BR VOG 6 DE / Printed in Germany Siemens AG 2008 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.