Projektierungsanleitung AC Servoantriebe LynxDrive

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1 Projektierungsanleitung AC Servoantriebe LynxDrive Weitere Informationen zu unseren Servoprodukten finden Sie HIER! Kontaktieren Sie uns noch heute!

2 Inhalt 1. Allgemeines Erläuterung der verwendeten Symbolik Haftungsausschluss und Copyright Sicherheits- und Inbetriebnahmehinweise Gefahren Bestimmungsgemäße Verwendung Nicht bestimmungsgemäße Verwendung Konformitätserklärung Technische Beschreibung Produktbeschreibung Bestellbezeichnung Technische Daten Allgemeine technische Daten Antriebsdaten Abmessungen Genauigkeit Torsionssteifigkeit Abtriebslager Motorfeedbacksysteme Temperatursensoren Elektrische Anschlüsse Antriebsauslegung Auswahlschema und Auslegungsbeispiel Ermittlung des Torsionswinkels Abtriebslager Lebensdauer Kippwinkel Installation und Betrieb Transport und Lagerung Aufstellung Mechanische Installation Elektrische Installation Inbetriebnahme Überlastschutz Schutz gegen Korrosion und das Eindringen von Fremdkörpern Stillsetzen und Wartung Außerbetriebnahme und Entsorgung Glossar Technische Daten Kennzeichnung, Richtlinien und Verordnungen /217 V3

3 1. Allgemeines Über diese Dokumentation Die vorliegende Dokumentation beinhaltet Sicherheitsvorschriften, technische Daten und Betriebsvorschriften für Servoantriebe und Servomotoren der Harmonic Drive AG. Die Dokumentation wendet sich an Planer, Projekteure, Maschinenhersteller und Inbetriebnehmer. Sie unterstützt bei Auswahl und Berechnung der Servoantriebe und Servomotoren sowie des Zubehörs. Hinweise zur Aufbewahrung Bitte bewahren Sie diese Dokumentation während der gesamten Einsatz- bzw. Lebensdauer bis zur Entsorgung des Produktes auf. Geben Sie bei Verkauf diese Dokumentation weiter. Weiterführende Dokumentation Zur Projektierung von Antriebssystemen mit Antrieben und Motoren der Harmonic Drive AG benötigen Sie nach Bedarf weitere Dokumentationen, entsprechend der eingesetzten Geräte. Die Harmonic Drive AG stellt für ihre Produkte die gesamte Dokumentation auf ihrer Website im PDF-Format zur Verfügung. Fremdsysteme Dokumentationen für externe, mit Harmonic Drive Komponenten verbundene Systeme sind nicht Bestandteil des Lieferumfanges und müssen von diesen Herstellern direkt angefordert werden. Vor der Inbetriebnahme der Servoantriebe und Servomotoren der Harmonic Drive AG an Regelgeräten ist die spezifische Inbetriebnahmedokumentation des jeweiligen Gerätes zu beachten. Ihr Feedback Ihre Erfahrungen sind für uns wichtig. Verbesserungsvorschläge und Anmerkungen zu Produkt und Dokumentation senden Sie bitte an: Harmonic Drive AG Marketing und Kommunikation Hoenbergstraße Limburg / Lahn info@harmonicdrive.de /217 V3 3

4 1.1 Erläuterung der verwendeten Symbolik Symbol Bedeutung GEFAHR WARNUNG VORSICHT HINWEIS INFO Bezeichnet eine unmittelbar drohende Gefahr. Wenn sie nicht gemieden wird, sind Tod oder schwerste Verletzungen die Folge. Bezeichnet eine möglicherweise drohende Gefahr. Wenn sie nicht gemieden wird, können Tod oder schwerste Verletzungen die Folge sein. Bezeichnet eine möglicherweise drohende Gefahr. Wenn sie nicht gemieden wird, können leichte oder geringfügige Verletzungen die Folge sein. Bezeichnet eine möglicherweise schädliche Situation. Wenn sie nicht gemieden wird, kann die Anlage oder etwas in ihrer Umgebung beschädigt werden. Dies ist kein Sicherheitssymbol. Das Symbol weist auf wichtige Informationen hin. Warnung vor einer Gefahr (allgemein). Die Art der Gefahr wird durch den nebenstehenden Warntext spezifiziert. Warnung vor gefährlicher elektrischer Spannung und deren Wirkung. Warnung vor heißer Oberfläche. Warnung vor hängenden Lasten. Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung elektrostatisch empfindlicher Bauelemente beachten. 1.2 Haftungsausschluss und Copyright Die in diesem Dokument enthaltenen Inhalte, Bilder und Grafiken sind urheberrechtlich geschützt. Logos, Schriften, Firmen und Produktbezeichnungen können, über das Urheberrecht hinaus, auch marken- bzw. warenzeichenrechtlich geschützt sein. Die Verwendung von Texten, Auszügen oder Grafiken bedarf der Zustimmung des Herausgebers bzw. Rechteinhabers. Wir haben den Inhalt der Druckschrift geprüft. Dennoch können Abweichungen nicht ausgeschlossen werden, so dass wir für die vollständige Übereinstimmung keine Gewähr übernehmen. Die Angaben in dieser Druckschrift werden regelmäßig überprüft, und notwendige Korrekturen sind in den nachfolgenden Auflagen enthalten. Für Verbesserungsvorschläge sind wir dankbar /217 V3

5 2. Sicherheits- und Inbetriebnahmehinweise Zu beachten sind die Angaben und Anweisungen in diesem Dokument sowie im Katalog. Sonderausführungen können in technischen Details von den nachfolgenden Ausführungen abweichen! Bei eventuellen Unklarheiten wird dringend empfohlen, unter Angabe von Typbezeichnung und Seriennummer, beim Hersteller anzufragen. 2.1 Gefahren GEFAHR Elektrische Servoantriebe und Motoren haben gefährliche, spannungsführende und rotierende Teile. Alle Arbeiten während dem Anschluss, der Inbetriebnahme, der Instandsetzung und der Entsorgung sind nur von qualifiziertem Fachpersonal auszuführen. EN und IEC 6364 beachten! Vor Beginn jeder Arbeit, besonders aber vor dem Öffnen von Abdeckungen, muss der Antrieb vorschriftsmäßig freigeschaltet sein. Neben den Hauptstromkreisen ist dabei auch auf eventuell vorhandene Hilfsstromkreise zu achten. Einhalten der fünf Sicherheitsregeln: Freischalten Gegen Wiedereinschalten sichern Spannungsfreiheit feststellen Erden und kurzschließen Benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken Die zuvor genannten Maßnahmen dürfen erst dann zurückgenommen werden, wenn die Arbeiten abgeschlossen sind und der Antrieb vollständig montiert ist. Unsachgemäßes Verhalten kann Personen- und Sachschäden verursachen. Die jeweils geltenden nationalen, örtlichen und anlagespezifischen Bestimmungen und Erfordernisse sind zu gewährleisten. VORSICHT Die Oberflächentemperatur der Antriebe kann im Betrieb über 55 C betragen! Die heißen Oberflächen dürfen nicht berührt werden! HINWEIS Anschlusskabel dürfen nicht in direkten Kontakt mit heißen Oberflächen kommen /217 V3 5

6 GEFAHR Betriebsbedingt auftretende elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder stellen im Besonderen für Personen mit Herzschrittmachern, Implantaten oder ähnlichem eine Gefährdung dar. Gefährdete Personengruppen dürfen sich daher nicht in unmittelbarer Nähe des Produktes aufhalten. GEFAHR Eingebaute Haltebremsen sind nicht funktional sicher. Insbesondere bei hängender Last kann die funktionale Sicherheit nur mit einer zusätzlichen externen mechanischen Bremse erreicht werden. WARNUNG Der einwandfreie und sichere Betrieb der Servoantriebe und Motoren setzt einen sachgemäßen Transport, fachgerechte Lagerung, Aufstellung und Montage sowie eine sorgfältige Bedienung und Wartung voraus. HINWEIS Bewegen und heben Sie Servoantriebe und Motoren mit einem Gewicht >2 kg ausschließlich mit dafür geeigneten Hebevorrichtungen. INFO Sondervarianten der Servoantriebe und Motoren können in ihrer Spezifikation vom Standard abweichen. Mitgeltende Angaben aus Datenblättern, Katalogen und Angeboten der Sondervarianten sind zu berücksichtigen. 2.2 Bestimmungsgemäße Verwendung Die Harmonic Drive Servoantriebe und Motoren sind für industrielle oder gewerbliche Anwendungen bestimmt. Sie entsprechen den relevanten Teilen der harmonisierten Normenreihe EN 634. Falls im Sonderfall, beim Einsatz in nicht industriellen oder nicht gewerblichen Anlagen, erhöhte Anforderungen gestellt werden, so sind diese Bedingungen bei der Aufstellung anlagenseitig zu gewährleisten. Typische Anwendungsbereiche sind Robotik und Handhabung, Werkzeugmaschinen, Verpackungs- und Lebensmittelmaschinen und ähnliche Maschinen. Die Servoantriebe und Motoren dürfen nur innerhalb der in der Dokumentation angegebenen Betriebsbereiche und Umweltbedingungen (Aufstellhöhe, Schutzart, Temperaturbereich usw.) betrieben werden. Vor Inbetriebnahme von Anlagen und Maschinen, in welche Harmonic Drive Servoantriebe und Motoren eingebaut werden, ist die Konformität der Anlage oder Maschine zur Maschinenrichtlinie, Niederspannungsrichtlinie und EMV-Richtlinie herzustellen. Anlagen und Maschinen mit umrichtergespeisten Drehstrommotoren müssen den Schutzanforderungen der EMV-Richtlinie genügen. Die Durchführung der sachgerechten Installation liegt in der Verantwortung des Anlageerrichters. Signal- und Leistungsleitungen sind geschirmt auszuführen. Die EMV-Hinweise des Umrichterherstellers zur EMV gerechten Installation sind zu beachten /217 V3

7 2.3 Nicht bestimmungsgemäße Verwendung Die Verwendung der Servoantriebe und Motoren außerhalb der vorgenannten Anwendungsbereiche oder unter anderen als in der Dokumentation beschriebenen Betriebsbereichen und Umweltbedingungen gilt als nicht bestimmungsgemäßer Betrieb. HINWEIS Ein direkter Betrieb am Netz ist untersagt. Nachfolgende Anwendungsbereiche gehören zur nicht bestimmungsgemäßen Verwendung: Luft- und Raumfahrt Explosionsgefährdete Bereiche Speziell für eine nukleare Verwendung konstruierte oder eingesetzte Maschinen, deren Ausfall zu einer Emission von Radioaktivität führen kann Vakuum Geräte für den häuslichen Gebrauch Medizinische Geräte, die in direkten Kontakt mit dem menschlichen Körper kommen Maschinen oder Geräte zum Transport und Heben von Personen Spezielle Einrichtungen für die Verwendung auf Jahrmärkten und in Vergnügungsparks 2.4 Konformitätserklärung Für die in der Projektierungsanleitung beschriebenen Harmonic Drive Servoantriebe und Motoren besteht Konformität mit der Niederspannungsrichtlinie. Gemäß der Maschinenrichtlinie sind die Harmonic Drive Servoantriebe und Servomotoren elektrische Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen nach Niederspannungsrichtlinie und somit vom Anwendungsbereich der Maschinenrichtlinie ausgenommen. Die Inbetriebnahme ist so lange untersagt, bis die Konformität des Endproduktes mit der Maschinenrichtlinie festgestellt ist. Im Sinne der EMV-Richtlinie 214/3/EU Artikel 2 und Artikel 3 sind die Harmonic Drive Servoantriebe und Motoren keine Betriebsmittel, fertige Geräte oder ortsfeste Anlage. Die Harmonic Drive Servoantriebe und Motoren sind Bauteile, die nicht dazu bestimmt sind vom Endnutzer in ein fertiges Gerät eingebaut zu werden. Harmonic Drive Servoantriebe und Motoren fallen daher nicht in den Geltungsbereich der EMV- Richtlinie. Die Konformität zu den gültigen EU-Richtlinien von Betriebsmitteln, Anlagen und Maschinen in welche Harmonic Drive Servoantriebe und Motoren eingebaut sind ist durch den Hersteller vor der Inbetriebnahme herzustellen. Betriebsmittel, Anlagen und Maschinen mit umrichtergespeisten Drehstrommotoren müssen den Schutzanforderungen der EMV-Richtlinie genügen. Die Durchführung der sachgerechten Installation liegt in der Verantwortung des Herstellers /217 V3 7

8 3. Technische Beschreibung 3.1 Produktbeschreibung Kompaktantrieb mit hohem Korrosionsschutz Die Servoantriebe der Baureihe LynxDrive bestehen aus einem Synchron-Servomotor sowie der Unit der Baureihe HFUC-2UH. Die Baureihe bietet maximale Drehmomente zwischen 9 und 118 Nm und ist verfügbar in sieben Baugrößen mit sechs Untersetzungen zwischen 3 und 16. Durch das kippsteife Abtriebslager können die Antriebe hohe Lasten einfach aufnehmen und präzise führen. Zur Anpassung an Ihre konkrete Anwendung bietet die Baureihe LynxDrive zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten bei der Wahl des Motorfeedbacksystems, der Bremse sowie diverser Kabel- und Steckeroptionen. Mit dem Servoregler der Baureihe YukonDrive steht ein vorkonfiguriertes Antriebssystem aus einer Hand zur Verfügung und das selbstverständlich in spezifischer Ausführung maßgeschneidert für Ihre Anwendung. Die Flexibilität in der Konfiguration ermöglicht außerdem die Kompatibilität zu fast allen Servoreglern auf dem Markt. Aufgrund der Positioniergenauigkeit sind stabile Maschineneigenschaften bei kurzen Taktzeiten und geringstem Platzbedarf sichergestellt. Durch die hohe Schutzart und den Korrosionsschutz ist die Baureihe ideal geeignet für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen /217 V3

9 3.2 Bestellbezeichnung Tabelle 9.1 Baureihe Baugröße Version Untersetzung Bremse Motorwicklung Steckerkonfiguration Motorfeedbacksystem Sonderausführung 14C C AO LynxDrive 2C C C AR H L MGH MEE MKE ROO B Nach Kundenanforderung 4C AT 5C AW Bestellbezeichnung LynxDrive - 2C AO - H - MGH - BB - SP Varianten in Fettdruck sind kurzfristig lieferbar. Zwischenverkauf vorbehalten. Tabelle 9.2 Tabelle 9.3 Motorwicklung Steckerkonfiguration Baugröße Version Bestellbezeichnung Maximale stationäre Zwischenkreisspannung Bestellbezeichnung Motor Motorfeedbacksystem 14C 17C AO MGH ROO MEE MKE 2C 25C 32C AR 68 VDC H L 6 pol. 8 pol. 12 pol. 17 pol. 4C AT 5C AW Tabelle 9.4 Motorfeedbacksystem Bestellbezeichnung Typ Protokoll MGH HIPERFACE MEE Multiturn Absolut MKE EnDat ROO Resolver Erläuterungen zu den technischen Daten finden Sie im Kapitel Glossar /217 V3 9

10 Kombinationen Tabelle 1.1 Baugröße Version 14C 17C 2C 25C 32C 4C 5C 3 5 Untersetzung Motorwicklung 16 AO AR AT AW Steckerkonfiguration H L MGH Motorfeedbacksystem MEE MKE ROO Bremse B verfügbar auf Anfrage nicht verfügbar /217 V3

11 3.3 Technische Daten Allgemeine technische Daten Tabelle 11.1 Isolationsklasse (EN 634-1) F Isolationswiderstand (5VDC) MΩ 1 Isolationsspannung (1s) V eff 25 Schmierung Harmonic Drive Flexolub A1 Schutzart (EN 634-5) IP65 Umgebungstemperatur Betrieb C 4 Umgebungstemperatur Lagerung C -2 6 Aufstellhöhe (ü. NN) m < 1 Relative Luftfeuchte (ohne Kondensation) % 2 8 Vibrationsbeständigkeit (DIN IEC 68 Teil 2-6, 1 5 Hz) g 5 Schockfestigkeit (DIN IEC 68 Teil 2-27, 18 ms) g 3 Temperatursensoren 1 x KTY und 1 x PTC 116-K C Die im nachfolgenden angegebenen Dauerbetriebskennlinien gelten bei einer Umgebungstemperatur von 4 C und einer Aluminiumkühlfläche mit folgenden Abmessungen: Tabelle 11.2 Baureihe Baugröße Version Einheit Abmessung LynxDrive 14C [mm] 2 x 2 x 6 17C [mm] 3 x 3 x 15 2C [mm] 3 x 3 x 15 25C [mm] 35 x 35 x 18 32C [mm] 35 x 35 x 18 4C [mm] 4 x 4 x 2 5C [mm] 6 x 6 x /217 V3 11

12 3.3.2 Antriebsdaten Tabelle 12.1 Symbol [Einheit] LynxDrive-14C Untersetzung i [ ] Maximales Drehmoment T max [Nm] Maximale Drehzahl n max [min -1 ] Maximalstrom I max [A eff ],9 1,1,8 Stillstandsdrehmoment T [Nm] 6,8 6,9 11, Stillstandstrom I [A eff ],7,5,4 Maximale stationäre Zwischenkreisspannung U DCmax [V DC ] 68 Elektrische Zeitkonstante (2 C) t e [ms] 1,9 Mechanische Zeitkonstante (2 C) t m [ms] 1,9 Lastfreier Anlaufstrom I NLS [A eff ],1,9,8 Leerlaufstromkonstante (3 C) K INL [x1-3 A eff /min -1 ],5,8 2 Leerlaufstromkonstante (8 C) K INL [x1-3 A eff /min -1 ],2,4,8 Drehmomentkonstante (Abtrieb) k Tout [Nm/A eff ] 11,3 16,8 34,4 Drehmomentkonstante (Motor) k TM [Nm/A eff ],39 AC-Spannungskonstante (L-L, 2 C, Motor) k EM [V eff /1 min -1 ] 26 Motorklemmenspannung (nur Grundwelle) U M [V eff ] Entmagnetisierungsstrom I E [A eff ] - Motor maximale Drehzahl n max [min -1 ] 85 Motor Bemessungsdrehzahl n N [min -1 ] 35 Widerstand (L-L, +2 C) R L-L [Ω] 7,2 Induktivität (L-L) L L-L [mh] 14 Polpaarzahl p [ ] 5 Gewicht ohne Bremse m [kg] 2,2 Massenträgheitsmomente Tabelle 12.2 Symbol [Einheit] LynxDrive-14C Untersetzung i [ ] Massenträgheitsmomente abtriebsseitig Massenträgheitsmoment ohne Bremse J out [kgm²],23,63,25 Massenträgheitsmomente motorseitig Massenträgheitsmoment motorseitig ohne Bremse J [x1-4 kgm²], /217 V3

13 Leistungscharakteristik Die dargestellten Leistungskurven sind gültig für die spezifizierte Umgebungstemperatur (Betrieb) und sofern die Motorklemmenspannung mindestens dem in der Tabelle Technische Daten genannten Wert entspricht. LynxDrive-14C-3 Abbildung 13.1 Abbildung 13.2 LynxDrive-14C-5 Drehmoment Drehmoment [Nm] / Torque [Nm] [Nm] Drehmoment Drehmoment [Nm] / Torque [Nm] [Nm] Drehzahl [min -1 Drehzahl ] / Speed [min [rpm] -1 ] Abbildung 13.3 LynxDrive-14C Drehzahl [min -1 Drehzahl ] / Speed [min [rpm] -1 ] Drehmoment Drehmoment [Nm] / Torque [Nm] [Nm] Drehzahl [mindrehzahl -1 ] / Speed [min[rpm] -1 ] Legende Intermittierender Betrieb U M = VAC S3-ED 5% (1 min) Dauerbetrieb /217 V3 13

14 Tabelle 14.1 Symbol [Einheit] LynxDrive-17C Untersetzung i [ ] Maximales Drehmoment T max [Nm] Maximale Drehzahl n max [min -1 ] Maximalstrom I max [A eff ] 1,6 2, 1,6 Stillstandsdrehmoment T [Nm] Stillstandstrom I [A eff ] 1,2 1,6 1,2 Maximale stationäre Zwischenkreisspannung U DCmax [V DC ] 68 Elektrische Zeitkonstante (2 C) t e [ms] 1,9 Mechanische Zeitkonstante (2 C) t m [ms] 2,4 Lastfreier Anlaufstrom I NLS [A eff ],12,1,1 Leerlaufstromkonstante (3 C) K INL [x1-3 A eff /min -1 ],8 1,3 2,6 Leerlaufstromkonstante (8 C) K INL [x1-3 A eff /min -1 ],3,5 1, Drehmomentkonstante (Abtrieb) k Tout [Nm/A eff ] 11,1 17,9 37,1 Drehmomentkonstante (Motor) k TM [Nm/A eff ],39 AC-Spannungskonstante (L-L, 2 C, Motor) k EM [V eff /1 min -1 ] 26 Motorklemmenspannung (nur Grundwelle) U M [V eff ] Entmagnetisierungsstrom I E [A eff ] - Motor maximale Drehzahl n max [min -1 ] 73 Motor Bemessungsdrehzahl n N [min -1 ] 35 Widerstand (L-L, +2 C) R L-L [Ω] 7,2 Induktivität (L-L) L L-L [mh] 14 Polpaarzahl p [ ] 5 Gewicht ohne Bremse m [kg] 2,3 Massenträgheitsmomente Tabelle 14.2 Symbol [Einheit] LynxDrive-17C Untersetzung i [ ] Massenträgheitsmomente abtriebsseitig Massenträgheitsmoment ohne Bremse J out [kgm²],27,75,3 Massenträgheitsmomente motorseitig Massenträgheitsmoment motorseitig ohne Bremse J [x1-4 kgm²], /217 V3

15 Leistungscharakteristik Die dargestellten Leistungskurven sind gültig für die spezifizierte Umgebungstemperatur (Betrieb) und sofern die Motorklemmenspannung mindestens dem in der Tabelle Technische Daten genannten Wert entspricht. LynxDrive-17C-3 Abbildung 15.1 Abbildung 15.2 LynxDrive-17C-5 Drehmoment [Nm] Drehmoment Drehmoment [Nm] / Torque [Nm] [Nm] Drehzahl [mindrehzahl -1 ] / Speed [min[rpm] -1 ] Abbildung LynxDrive-17C-1 Drehmoment Drehmoment [Nm] / Torque [Nm] [Nm] Drehzahl [min -1 Drehzahl ] / Speed [min [rpm] -1 ] Drehzahl [mindrehzahl -1 ] / Speed [min[rpm] -1 ] Legende Intermittierender Betrieb U M = VAC S3-ED 5% (1 min) Dauerbetrieb /217 V3 15

16 Tabelle 16.1 Symbol [Einheit] LynxDrive-2C Untersetzung i [ ] Maximales Drehmoment T max [Nm] Maximale Drehzahl n max [min -1 ] Maximalstrom I max [A eff ] 2,6 3,2 2,6 2,3 2, 1,6 Stillstandsdrehmoment T [Nm] Stillstandstrom I [A eff ] 2, 2, 1,7 1,4 1,2,9 Maximale stationäre Zwischenkreisspannung U DCmax [V DC ] 68 Elektrische Zeitkonstante (2 C) t e [ms] 1,9 Mechanische Zeitkonstante (2 C) t m [ms] 3,3 Lastfreier Anlaufstrom I NLS [A eff ],13,12,9,9,8,8 Leerlaufstromkonstante (3 C) K INL [x1-3 A eff /min -1 ] 1,2 1,9 3,1 3,9 4,6 6,2 Leerlaufstromkonstante (8 C) K INL [x1-3 A eff /min -1 ],5,7 1,3 1,6 1,9 2,5 Drehmomentkonstante (Abtrieb) k Tout [Nm/A eff ] 1,3 17, 27,6 35, 4,8 54,4 Drehmomentkonstante (Motor) k TM [Nm/A eff ],39 AC-Spannungskonstante (L-L, 2 C, Motor) k EM [V eff /1 min -1 ] 26 Motorklemmenspannung (nur Grundwelle) U M [V eff ] Entmagnetisierungsstrom I E [A eff ] - Motor maximale Drehzahl n max [min -1 ] 65 Motor Bemessungsdrehzahl n N [min -1 ] 35 Widerstand (L-L, +2 C) R L-L [Ω] 7,2 Induktivität (L-L) L L-L [mh] 14, Polpaarzahl p [ ] 5 Gewicht ohne Bremse m [kg] 2,6 Gewicht mit Bremse m [kg] 3 Massenträgheitsmomente Tabelle 16.2 Symbol [Einheit] LynxDrive-2C Untersetzung i [ ] Massenträgheitsmomente abtriebsseitig Massenträgheitsmoment ohne Bremse J out [kgm²],33,93,237,37,533,947 Massenträgheitsmoment mit Bremse J out [kgm²],39,18,275,43,619 1,11 Massenträgheitsmomente motorseitig Massenträgheitsmoment motorseitig ohne Bremse J [1-4 kgm²],37 Massenträgheitsmoment motorseitig mit Bremse J [1-4 kgm²],43 Technische Daten Motorbremse Tabelle 16.3 Symbol [Einheit] LynxDrive-2C Untersetzung i [ ] Bremsenspannung U Br [V DC ] % - 1% Haltemoment Bremse (Abtrieb) T Br [Nm] Öffnungsstrom der Bremse I OBr [A DC ],5 Haltestrom der Bremse (1 VDC) I HBr [A DC ],2 Anzahl Bremsungen bei n = min -1 5 Anzahl Notbremsungen 1 Öffnungszeit t O [ms] 25 Schließzeit t C [ms] /217 V3

17 Leistungscharakteristik Die dargestellten Leistungskurven sind gültig für die spezifizierte Umgebungstemperatur (Betrieb) und sofern die Motorklemmenspannung mindestens dem in der Tabelle Technische Daten genannten Wert entspricht. LynxDrive-2C-3 Abbildung 17.1 Abbildung 17.2 LynxDrive-2C Drehmoment Drehmoment [Nm] / Torque [Nm] [Nm] Drehmoment Drehmoment [Nm] / Torque [Nm] [Nm] Drehzahl [min -1 ] LynxDrive-2C-8 Abbildung 17.3 Abbildung Drehmoment Drehmoment [Nm] / Torque [Nm] [Nm] Drehmoment Drehmoment [Nm] / Torque [Nm] [Nm] Drehzahl [min -1 ] LynxDrive-2C Drehzahl [min -1 ] Drehzahl [min -1 ] LynxDrive-2C-12 Abbildung 17.5 Abbildung 17.6 LynxDrive-2C-16 Drehmoment Drehmoment [Nm] / Torque [Nm] [Nm] Drehmoment Drehmoment [Nm] / Torque [Nm] [Nm] Drehzahl [min -1 ] Drehzahl [min -1 ] Legende Intermittierender Betrieb U M = 43 VAC S3-ED 5% (1 min) Dauerbetrieb U M = 22 VAC /217 V3 17

18 Tabelle 18.1 Symbol [Einheit] LynxDrive-25C Untersetzung i [ ] Maximales Drehmoment T max [Nm] Maximale Drehzahl n max [min -1 ] Maximalstrom I max [A eff ] 3,5 3,9 3,3 3,1 2,7 2,2 Stillstandsdrehmoment T [Nm] Stillstandstrom I [A eff ] 2,6 2,1 2, 2, 1,7 1,3 Maximale stationäre Zwischenkreisspannung U DCmax [V DC ] 68 Elektrische Zeitkonstante (2 C) t e [ms] 3,8 Mechanische Zeitkonstante (2 C) t m [ms] 1,8 Lastfreier Anlaufstrom I NLS [A eff ],16,14,12,12,12,13 Leerlaufstromkonstante (3 C) K INL [x1-3 A eff /min -1 ],45 1, 2,2 3,2 4,3 6,8 Leerlaufstromkonstante (8 C) K INL [x1-3 A eff /min -1 ],14,31,65,93 1,3 2, Drehmomentkonstante (Abtrieb) k Tout [Nm/A eff ] 18,4 33,1 54,7 67,9 8, 14 Drehmomentkonstante (Motor) k TM [Nm/A eff ],58 AC-Spannungskonstante (L-L, 2 C, Motor) k EM [V eff /1 min -1 ] 38 Motorklemmenspannung (nur Grundwelle) U M [V eff ] Entmagnetisierungsstrom I E [A eff ] - Motor maximale Drehzahl n max [min -1 ] 48 Motor Bemessungsdrehzahl n N [min -1 ] 35 Widerstand (L-L, +2 C) R L-L [Ω] 2,4 Induktivität (L-L) L L-L [mh] 6,4 Polpaarzahl p [ ] 7 Gewicht ohne Bremse m [kg] 4,5 Gewicht mit Bremse m [kg] 5 Massenträgheitsmomente Tabelle 18.2 Symbol [Einheit] LynxDrive-25C Untersetzung i [ ] Massenträgheitsmomente abtriebsseitig Massenträgheitsmoment ohne Bremse J out [kgm²],16,44 1,1 1,8 2,6 4,6 Massenträgheitsmoment mit Bremse J out [kgm²],18,5 1,28 1,99 2,88 5,12 Massenträgheitsmomente motorseitig Massenträgheitsmoment motorseitig ohne Bremse J [1-4 kgm²] 1,78 Massenträgheitsmoment motorseitig mit Bremse J [1-4 kgm²] 2, Technische Daten Motorbremse Tabelle 18.3 Symbol [Einheit] LynxDrive-25C Untersetzung i [ ] Bremsenspannung U Br [V DC ] % - 1% Haltemoment Bremse (Abtrieb) T Br [Nm] Öffnungsstrom der Bremse I OBr [A DC ],5 Haltestrom der Bremse (1 VDC) I HBr [A DC ],2 Anzahl Bremsungen bei n = min -1 5 Anzahl Notbremsungen 1 Öffnungszeit t O [ms] 25 Schließzeit t C [ms] /217 V3

19 Leistungscharakteristik Die dargestellten Leistungskurven sind gültig für die spezifizierte Umgebungstemperatur (Betrieb) und sofern die Motorklemmenspannung mindestens dem in der Tabelle Technische Daten genannten Wert entspricht. LynxDrive-25C-3 Abbildung 19.1 Abbildung 19.2 LynxDrive-25C Drehmoment [Nm] Drehmoment [Nm] LynxDrive-25C-8 Abbildung 19.3 Abbildung LynxDrive-25C-12 Abbildung 19.5 Abbildung 19.6 Drehmoment [Nm] Drehzahl [min -1 ] Drehzahl [min -1 ] Drehmoment [Nm] Drehmoment [Nm] Drehmoment [Nm] Drehzahl [min -1 ] LynxDrive-25C Drehzahl [min -1 ] LynxDrive-25C Drehzahl [min -1 ] Drehzahl [min -1 ] Legende Intermittierender Betrieb U M = 43 VAC S3-ED 5% (1 min) Dauerbetrieb U M = 22 VAC /217 V3 19

20 Tabelle 2.1 Symbol [Einheit] LynxDrive-32C Untersetzung i [ ] Maximales Drehmoment T max [Nm] Maximale Drehzahl n max [min -1 ] Maximalstrom I max [A eff ] 6,4 8,3 7,1 6,2 5,5 4,3 Stillstandsdrehmoment T [Nm] Stillstandstrom I [A eff ] 4,4 4,2 3,9 4, 3,4 2,6 Maximale stationäre Zwischenkreisspannung U DCmax [V DC ] 68 Elektrische Zeitkonstante (2 C) t e [ms] 2,7 Mechanische Zeitkonstante (2 C) t m [ms] 4,1 Lastfreier Anlaufstrom I NLS [A eff ],26,21,15,14,13,12 Leerlaufstromkonstante (3 C) K INL [1-3 A eff /min -1 ] 3,2 5,3 8, Leerlaufstromkonstante (8 C) K INL [1-3 A eff /min -1 ] 1,3 2,1 3,3 4,2 5, 6,7 Drehmomentkonstante (Abtrieb) k Tout [Nm/A eff ] 15,2 25,7 43, 54, 64, 83, Drehmomentkonstante (Motor) k TM [Nm/A eff ],58 AC-Spannungskonstante (L-L, 2 C, Motor) k EM [V eff /1 min -1 ] 38 Motorklemmenspannung (nur Grundwelle) U M [V eff ] Entmagnetisierungsstrom I E [A eff ] - Motor maximale Drehzahl n max [min -1 ] 48 Motor Bemessungsdrehzahl n N [min -1 ] 35 Widerstand (L-L, +2 C) R L-L [Ω] 2,4 Induktivität (L-L) L L-L [mh] 6,4 Polpaarzahl p [ ] 7 Gewicht ohne Bremse m [kg] 6,5 Gewicht mit Bremse m [kg] 7,1 Massenträgheitsmomente Tabelle 2.2 Symbol [Einheit] LynxDrive-32C Untersetzung i [ ] Massenträgheitsmomente abtriebsseitig Massenträgheitsmoment ohne Bremse J out [kgm²],266,738 1,888 2,95 4,248 7,552 Massenträgheitsmoment mit Bremse J out [kgm²],281,78 1,997 3,12 4,493 7,987 Massenträgheitsmomente motorseitig Massenträgheitsmoment motorseitig ohne Bremse J [1-4 kgm²] 2,95 Massenträgheitsmoment motorseitig mit Bremse J [1-4 kgm²] 3,12 Technische Daten Motorbremse Tabelle 2.3 Symbol [Einheit] LynxDrive-32C Untersetzung i [ ] Bremsenspannung U Br [V DC ] % - 1% Haltemoment Bremse (Abtrieb) T Br [Nm] Öffnungsstrom der Bremse I OBr [A DC ],5 Haltestrom der Bremse (1 VDC) I HBr [A DC ],3 Anzahl Bremsungen bei n = min -1 5 Anzahl Notbremsungen 1 Öffnungszeit t O [ms] 35 Schließzeit t C [ms] /217 V3

21 Leistungscharakteristik Die dargestellten Leistungskurven sind gültig für die spezifizierte Umgebungstemperatur (Betrieb) und sofern die Motorklemmenspannung mindestens dem in der Tabelle Technische Daten genannten Wert entspricht. LynxDrive-32C-3 Abbildung 21.1 Abbildung 21.2 LynxDrive-32C Drehmoment [Nm] Drehmoment [Nm] Drehzahl [min -1 ] LynxDrive-32C-8 Abbildung 21.3 Abbildung 21.4 Drehmoment [Nm] Drehmoment [Nm] Drehzahl [min -1 ] LynxDrive-32C Drehzahl [min -1 ] Drehzahl [min -1 ] LynxDrive-32C-12 Abbildung 21.5 Abbildung 21.6 LynxDrive-32C Drehmoment [Nm] Drehmoment [Nm] Drehzahl [min -1 ] Drehzahl [min -1 ] Legende Intermittierender Betrieb U M = 43 VAC S3-ED 5% (1 min) Dauerbetrieb U M = 22 VAC /217 V3 21

22 Tabelle 22.1 Symbol [Einheit] LynxDrive-4C Untersetzung i [ ] Maximales Drehmoment T max [Nm] Maximale Drehzahl n max [min -1 ] Maximalstrom I max [A eff ] 13,4 1,2 8,9 8, 6,2 Stillstandsdrehmoment T [Nm] Stillstandstrom I [A eff ] 5,8 5,5 5,8 5,8 4,4 Maximale stationäre Zwischenkreisspannung U DCmax [V DC ] 68 Elektrische Zeitkonstante (2 C) t e [ms] 3,8 Mechanische Zeitkonstante (2 C) t m [ms] 3,9 Lastfreier Anlaufstrom I NLS [A eff ],3,21,2,18,17 Leerlaufstromkonstante (3 C) K INL [1-3 A eff /min -1 ] 8,8 14, ,3 Leerlaufstromkonstante (8 C) K INL [1-3 A eff /min -1 ] 3,4 5,5 6,8 8,2 1,9 Drehmomentkonstante (Abtrieb) k Tout [Nm/A eff ] 31,2 51,5 64, 77,6 12,3 Drehmomentkonstante (Motor) k TM [Nm/A eff ],71 AC-Spannungskonstante (L-L, 2 C, Motor) k EM [V eff /1 min -1 ] 46 Motorklemmenspannung (nur Grundwelle) U M [V eff ] Entmagnetisierungsstrom I E [A eff ] - Motor maximale Drehzahl n max [min -1 ] 4 Motor Bemessungsdrehzahl n N [min -1 ] 3 Widerstand (L-L, 2 C) R L-L [Ω] 1,3 Induktivität (L-L) L L-L [mh] 5, Polpaarzahl p [ ] 7 Gewicht ohne Bremse m [kg] 9,1 Gewicht mit Bremse m [kg] 1,1 Massenträgheitsmomente Tabelle 22.2 Symbol [Einheit] LynxDrive-4C Untersetzung i [ ] Massenträgheitsmomente abtriebsseitig Massenträgheitsmoment ohne Bremse J out [kgm²] 1,965 5,3 7,86 11,32 2,12 Massenträgheitsmoment mit Bremse J out [kgm²] 2,68 5,293 8,27 11,91 21,17 Massenträgheitsmomente motorseitig Massenträgheitsmoment motorseitig ohne Bremse J [1-4 kgm²] 7,86 Massenträgheitsmoment motorseitig mit Bremse J [1-4 kgm²] 8,27 Technische Daten Motorbremse Tabelle 22.3 Symbol [Einheit] LynxDrive-4C Untersetzung i [ ] Bremsenspannung U Br [V DC ] % - 1% Haltemoment Bremse (Abtrieb) T Br [Nm] Öffnungsstrom der Bremse I OBr [A DC ],8 Haltestrom der Bremse (1V) I HBr [A DC ],4 Anzahl Bremsungen bei n = min -1 5 Anzahl Notbremsungen 1 Öffnungszeit t O [ms] 4 Schließzeit t C [ms] /217 V3

23 Leistungscharakteristik Die dargestellten Leistungskurven sind gültig für die spezifizierte Umgebungstemperatur (Betrieb) und sofern die Motorklemmenspannung mindestens dem in der Tabelle Technische Daten genannten Wert entspricht. LynxDrive-4C-5 Abbildung 23.1 Abbildung 23.2 LynxDrive-4C-8 Drehmoment [Nm] Drehmoment [Nm] LynxDrive-4C Drehzahl [min -1 ] LynxDrive-4C-1 Abbildung 23.3 Abbildung 23.4 Drehmoment [Nm] Drehmoment [Nm] LynxDrive-4C Drehzahl [min -1 ] LynxDrive-4C Drehzahl [min -1 ] Drehzahl [min -1 ] Abbildung 23.5 LynxDrive-4C Drehmoment [Nm] Drehzahl [min -1 ] Legende Intermittierender Betrieb U M = 43 VAC S3-ED 5% (1 min) Dauerbetrieb U M = 22 VAC /217 V3 23

24 Tabelle 24.1 Symbol [Einheit] LynxDrive-5C Untersetzung i [ ] Maximales Drehmoment T max [Nm] Maximale Drehzahl n max [min -1 ] Maximalstrom I max [A eff ] 13, 1,6 8,9 8,2 6,8 Stillstandsdrehmoment T [Nm] Stillstandstrom I [A eff ] 2,4 5,8 5,9 6, 4,7 Maximale stationäre Zwischenkreisspannung U DCmax [V DC ] 68 Elektrische Zeitkonstante (2 C) t e [ms] 7,2 Mechanische Zeitkonstante (2 C) t m [ms] 2,3 Lastfreier Anlaufstrom I NLS [A eff ],37,3,29,29,3 Leerlaufstromkonstante (3 C) K INL [1-3 A eff /min -1 ] 4,7 8, ,8 Leerlaufstromkonstante (8 C) K INL [1-3 A eff /min -1 ] 1,3 2,4 2,2 2,4 2,8 Drehmomentkonstante (Abtrieb) k Tout [Nm/A eff ] 69, Drehmomentkonstante (Motor) k TM [Nm/A eff ] 1,25 AC-Spannungskonstante (L-L, 2 C, Motor) k EM [V eff /1 min -1 ] 8,5 Motorklemmenspannung (nur Grundwelle) U M [V eff ] Entmagnetisierungsstrom I E [A eff ] - Motor maximale Drehzahl n max [min -1 ] 35 Motor Bemessungsdrehzahl n N [min -1 ] 25 Widerstand (L-L, 2 C) R L-L [Ω] 1,36 Induktivität (L-L) L L-L [mh] 7,4 Polpaarzahl p [ ] 7 Gewicht ohne Bremse m [kg] 16,1 Gewicht mit Bremse m [kg] 17,2 Massenträgheitsmomente Tabelle 24.2 Symbol [Einheit] LynxDrive-5C Untersetzung i [ ] Massenträgheitsmomente abtriebsseitig Massenträgheitsmoment ohne Bremse J out [kgm²] 4,48 11,5 17,9 25,8 45,9 Massenträgheitsmoment mit Bremse J out [kgm²] 4,63 11,8 18,5 26,6 47,4 Massenträgheitsmomente motorseitig Massenträgheitsmoment motorseitig ohne Bremse J [1-4 kgm²] 17,9 Massenträgheitsmoment motorseitig mit Bremse J [1-4 kgm²] 18,5 Technische Daten Motorbremse Tabelle 24.3 Symbol [Einheit] LynxDrive-5C Untersetzung i [ ] Bremsenspannung U Br [V DC ] % - 1% Haltemoment Bremse (Abtrieb) T Br [Nm] Öffnungsstrom der Bremse I OBr [A DC ],8 Haltestrom der Bremse (1V) I HBr [A DC ],4 Anzahl Bremsungen bei n = min -1 5 Anzahl Notbremsungen 1 Öffnungszeit t O [ms] 4 Schließzeit t C [ms] /217 V3

25 Leistungscharakteristik Die dargestellten Leistungskurven sind gültig für die spezifizierte Umgebungstemperatur (Betrieb) und sofern die Motorklemmenspannung mindestens dem in der Tabelle Technische Daten genannten Wert entspricht. LynxDrive-5C-5 Abbildung 25.1 Abbildung 25.2 LynxDrive-5C-8 Drehmoment [Nm] Drehmoment [Nm] Drehzahl [min -1 ] LynxDrive-5C-1 Abbildung 25.3 Abbildung 25.4 Drehmoment [Nm] Drehmoment [Nm] Drehzahl [min -1 ] LynxDrive-5C Drehzahl [min -1 ] Drehzahl [min -1 ] Abbildung 25.5 LynxDrive-5C Drehmoment [Nm] Drehzahl [min -1 ] Legende Intermittierender Betrieb U M = 43 VAC S3-ED 5% (1 min) Dauerbetrieb U M = 22 VAC /217 V3 25

26 3.3.3 Abmessungen Detaillierte 2D-Zeichnungen und 3D-Modelle finden Sie unter folgendem Quicklink: QUICKLINK Abbildung 26.1 LynxDrive-14C [mm] Abbildung 26.2 LynxDrive-17C Tabelle 26.3 Symbol [Einheit] LynxDrive-14C LynxDrive-17C Motorfeedbacksystem MKE MKE Länge (ohne Bremse) L [mm] LynxDrive-2C Abbildung 26.4 [mm] Abbildung 26.5 LynxDrive-25C [mm] Tabelle 26.6 Symbol [Einheit] LynxDrive-2C LynxDrive-25C Motorfeedbacksystem ROO/MKE MGH/MEE ROO/MKE MGH/MEE Länge (ohne Bremse) L [mm] Länge (mit Bremse) L1 [mm] /217 V3

27 Abbildung 27.1 LynxDrive-32C Abbildung 27.2 LynxDrive-4C [mm] Tabelle 27.3 Symbol [Einheit] LynxDrive-32C LynxDrive-4C Motorfeedbacksystem ROO/MKE MGH/MEE ROO/MKE MGH/MEE Länge (ohne Bremse) L [mm] Länge (mit Bremse) L1 [mm] Abbildung 27.4 LynxDrive-5C [mm] Tabelle 27.5 Symbol [Einheit] LynxDrive-5C Motorfeedbacksystem MEE Länge (ohne Bremse) L [mm] 249 Länge (mit Bremse) L1 [mm] 288 QUICKLINK /217 V3 27

28 3.3.4 Genauigkeit Tabelle 28.1 Symbol [Einheit] LynxDrive-14C LynxDrive-17C LynxDrive-2C Untersetzung i [ ] Übertragungsgenauigkeit [arcmin] < 2 < 1,5 <1,5 < 1,5 <1,5 < 1 Wiederholgenauigkeit [arcmin] < ±,1 < ±,1 < ±,1 Hystereseverlust [arcmin] < 3 < 1 < 3 < 1 < 3 < 1 Lost Motion [arcmin] < 1 < 1 < 1 Tabelle 28.2 Symbol [Einheit] LynxDrive-25C LynxDrive-32C LynxDrive-4C LynxDrive-5C Untersetzung i [ ] Übertragungsgenauigkeit [arcmin] < 1,5 < 1 < 1,5 < 1 < 1 < 1 Wiederholgenauigkeit [arcmin] < ±,1 < ±,1 < ±,1 < ±,1 Hystereseverlust [arcmin] < 3 < 1 < 3 < 1 < 1 < 1 Lost Motion [arcmin] < 1 < 1 < 1 < Torsionssteifigkeit Tabelle 28.3 Symbol [Einheit] LynxDrive-14C LynxDrive-17C LynxDrive-2C T1 [Nm] 2 3,9 7 T2 [Nm] 6, Untersetzung i [ ] 3 5 >5 3 5 >5 3 5 >5 K 3 [x1 3 Nm/rad] 3,4 5,7 7,1 6, K 2 [x1 3 Nm/rad] 2,4 4,7 6,1 4, , K 1 [x1 3 Nm/rad] 1,9 3,4 4,7 3,4 8,1 1 5, Tabelle 28.4 Symbol [Einheit] LynxDrive-25C LynxDrive-32C LynxDrive-4C LynxDrive-5C T1 [Nm] T2 [Nm] Untersetzung i [ ] 3 5 >5 3 5 >5 5 >5 5 >5 K 3 [x1 3 Nm/rad] K 2 [x1 3 Nm/rad] K 1 [x1 3 Nm/rad] /217 V3

29 3.3.6 Abtriebslager Die Servoantriebe sind mit einem hochbelastbaren Abtriebslager ausgerüstet. Dieses speziell für den Antrieb entwickelte Lager nimmt sowohl Axial- und Radialkäfte als auch große Kippmomente auf. Es verhindert ein Verkippen des Getriebes, so dass eine lange Lebensdauer und gleichbleibende Genauigkeit erreicht werden. Für den Anwender bedeutet die Integration dieses Abtriebslagers eine erhebliche Reduzierung der Konstruktions- und Fertigungskosten, da zusätzliche externe Lagerstellen nicht vorgesehen werden müssen. Technische Daten Tabelle 29.1 Symbol [Einheit] LynxDrive- 14C LynxDrive- 17C LynxDrive- 2C LynxDrive- 25C LynxDrive- 32C LynxDrive- 4C LynxDrive- 5C Lagertyp 1) C C C C C C C Teilkreisdurchmesser d p [m],35,43,5,62,8,96,119 Abstand R [mm] 9,5 9,5 9,5 11,5 13, 14,5 18, Dynamische Tragzahl C [N] Statische Tragzahl C [N] Dynamisches Kippmoment 2) M dyn (max) [Nm] Statisches Kippmoment 3) M (max) [Nm] Kippsteifigkeit 5) K B [Nm/arcmin] Dynamische Axiallast 4) F A dyn (max) [N] Dynamische Radiallast 4) F R dyn (max) [N] ) C = Kreuzrollenlager, F = Vierpunktlager 2) Diese Daten gelten für drehende Getriebe. Sie basieren nicht auf der Lebensdauergleichung des Abtriebslagers, sondern auf der max. zulässigen Verkippung des Harmonic Drive Einbausatzes. Die angegebenen Daten dürfen auch dann nicht überschritten werden, wenn die Lebensdauerberechnung des Lagers höhere Werte zulässt. 3) Diese Daten gelten für statisch belastete Getriebe und einem statischen Sicherheitsfaktor f s = 1,8 für die Baugrößen 14 2 und f s = 1,5 für die Baugrößen ) Diese Daten gelten für n =15min -1 und L 1 = 15h. 3,4) Die Daten gelten unter folgenden Voraussetzungen. M : F a = N; F r = N F a : M = Nm; F r = N F r : M = Nm; F a = N 5) Mittelwert Abbildung 29.2 Toleranzen Tabelle 29.3 Symbol [Einheit] LynxDrive- 14C LynxDrive- 17C LynxDrive- 2C LynxDrive- 25C LynxDrive- 32C LynxDrive- 4C LynxDrive- 5C a [mm],1,1,1,15,15,15,18 b [mm],1,12,12,13,13,15,15 c [mm],24,26,38,45,56,6,69 d [mm],1,1,1,1,1,15, /217 V3 29

30 3.3.7 Motorfeedbacksysteme Aufbau und Funktionsweise Zum genauen Einstellen der Position sind der Servomotor und seine Regelung mit einer Messeinrichtung (Feedback) versehen, welche die aktuelle Position (z.b. den zurückgelegten Drehwinkel bezüglich einer Anfangsposition) des Motors bestimmt. Diese Messung erfolgt über einen Drehgeber, z.b. einen Resolver, einen Inkrementalgeber oder einen Absolutwertgeber. Die elektronische Regelung vergleicht das Signal dieses Gebers mit einem vorgegebenen Positions-Sollwert. Liegt eine Abweichung vor, so wird der Motor in diejenige Richtung gedreht, die einen geringeren Verfahrweg zum Sollwert darstellt. Dies führt dazu, dass sich die Abweichung verringert. Die Prozedur wiederholt sich solange, bis der aktuelle Wert inkrementell oder via Approximation innerhalb der Toleranzgrenzen des Sollwerts liegt. Alternativ kann die Motorposition auch digital erfasst und mittels einer geeigneten Rechnerschaltung mit einem Sollwert verglichen werden. Servomotoren und antriebe der Harmonic Drive AG verwenden unterschiedliche Motorfeedbacksysteme, welche als Lagegeber mehrere Aufgaben erfüllen: Kommutierung Kommutierungssignale oder absolute Positionswerte liefern die notwendigen Informationen über die Rotorlage, um die korrekte Kommutierung zu gewährleisten. Rotormagnet Motorfeedback Drehzahlistwert Das zur Drehzahlregelung notwendige Istwertsignal wird im Servoregler aus der zyklischen Änderung der Lageinformation gewonnen. Lageistwert Inkrementalgeber Das zur Lageregelung notwendige Istwertsignal wird durch aufaddieren inkrementeller Lageänderungen gebildet. Bei Inkrementalgebern mit Rechtecksignalen kann die Auflösung durch Flankenauswertung vervierfacht werden (quadcounting). Bei Inkrementalgebern mit SIN / COS Signalen kann die Auflösung durch Interpolation im Regelgerät erhöht werden. Absolutwertgeber Absolutwertgeber liefern eine absolute Lageinformation über eine (Singleturn) oder mehrere (Multiturn) Umdrehungen. Aus dieser Information kann zum einen die Rotorlage zur Kommutierung ermittelt werden, zum anderen kann ggf. eine Referenzfahrt entfallen. Bei Absolutwertgebern mit zusätzlichen Inkrementalsignalen wird typischerweise die absolute Lageinformation beim Einschalten ausgelesen, anschließend werden zur Drehzahl- und Lageistwertbildung die Inkrementalsignale ausgewertet. Volldigitale Absolutwertgeber als Motorfeedbacksystem besitzen eine so hohe Auflösung des Absolutwertes, dass auf zusätzliche Inkrementalsignale verzichtet werden kann. Stator Auflösung In Verbindung mit den hochpräzisen Getrieben der Harmonic Drive AG kann über das Motorfeedbacksystem die abtriebsseitige Lage erfasst werden, ohne zusätzliche Winkelmessgeräte einsetzen zu müssen. Die Auflösung des Motorfeedbacksystems wird zusätzlich über die Untersetzung des Getriebes vervielfacht /217 V3

31 MGH Multiturn-absolutes Motorfeedbacksystem mit inkrementellen SIN / COS Signalen und HIPERFACE Datenschnittstelle Tabelle 31.1 Bestellbezeichnung Symbol [Einheit] MGH Herstellerbezeichnung SKM36 Typkennung 1) 37 h Protokoll HIPERFACE Spannungsversorgung 1) U b [VDC] 7 12 Stromaufnahme (max., ohne Last) 1) I [ma] 6 Inkrementalsignale u pp [V ss ],8 1,1 Signalform sinusförmig Strichzahl n 1 [SIN / COS] 128 absolute Positionswerte / Umdrehung (motorseitig) 3) 496 Anzahl Umdrehungen 496 freies EEPROM [Bytes] 1792 Genauigkeit 1) [arcsec] ± 8 Getriebeuntersetzung LynxDrive Auflösung Absolutwert (abtriebsseitig) i [ ] [arcsec] 1,6 6,4 4, 3,2 2,7 2, Anzahl Umdrehungen (abtriebsseitig) Auflösung inkrementell (motorseitig) 2) inc [ ] Getriebeuntersetzung LynxDrive Auflösung (abtriebsseitig) 2) i [ ] [arcsec] 1,32,79,49,4,33,25 MEE Multiturn-absolutes Motorfeedbacksystem mit inkrementellen SIN / COS Signalen und EnDat Datenschnittstelle Tabelle 31.2 Bestellbezeichnung Symbol [Einheit] MEE Herstellerbezeichnung EQN 1125 Protokoll EnDat 2.2 Spannungsversorgung 1) U b [VDC] 3,6 14 Stromaufnahme 5 VDC, ohne Last) 1) I [ma] 15 Inkrementalsignale u pp [V ss ],8 1,2 Signalform sinusförmig Strichzahl n 1 [SIN / COS] 512 absolute Positionswerte / Umdrehung (motorseitig) 3) 8192 Anzahl Umdrehungen 496 Genauigkeit 1) [arcsec] ± 6 Getriebeuntersetzung LynxDrive Auflösung Absolutwert (abtriebsseitig) i [ ] phi [arcsec] 5,3 3,2 2, 1,6 1,4 1, Anzahl Umdrehungen (abtriebsseitig) Auflösung inkrementell (motorseitig) 2) inc [ ] Getriebeuntersetzung LynxDrive Auflösung (abtriebsseitig) 2) i [ ] phi [arcsec],33,2,12,1,8,6 1) Quelle: Hersteller 2) bei Interpolation mit 8 bit /217 V3 3) ansteigende Positionswerte bei Drehrichtung - CW der Motorwelle (mit Blick von vorne auf die Motorwelle) - CCW des Abtriebsflansches bei LynxDrive 31

32 MKE Multiturn-absolutes Motorfeedbacksystem mit inkrementellen SIN / COS Signalen und EnDat Datenschnittstelle Tabelle 32.1 Bestellbezeichnung Symbol [Einheit] MKE Herstellerbezeichnung EQI 113 Protokoll EnDat 2.1 Spannungsversorgung 1) U b [VDC] 5 ± 5% Stromaufnahme 5 VDC, ohne Last) 1) I [ma] 145 Inkrementalsignale u pp [V ss ] 1 Signalform sinusförmig Strichzahl n 1 [SIN / COS] 16 absolute Positionswerte / Umdrehung (motorseitig) 3) Anzahl Umdrehungen 496 Genauigkeit 1) [arcsec] ± 28 Getriebeuntersetzung LynxDrive Auflösung Absolutwert (abtriebsseitig) i [ ] phi [arcsec],2,1,1,1,1,1 Anzahl Umdrehungen (abtriebsseitig) Auflösung inkrementell (motorseitig) 2) inc [ ] 496 Getriebeuntersetzung LynxDrive Auflösung (abtriebsseitig) 2) i [ ] phi [arcsec] 1,5 6,3 4, 3,2 2,6 2, 1) Quelle: Hersteller 2) bei Interpolation mit 8 bit 3) ansteigende Positionswerte bei Drehrichtung - CW der Motorwelle (mit Blick von vorne auf die Motorwelle) - CCW des Abtriebsflansches bei LynxDrive ROO Resolver Tabelle 32.2 Bestellbezeichnung Symbol [Einheit] ROO Herstellerbezeichnung RE Spannungsversorgung 1) U b [VAC] 7 Stromaufnahme 5 khz, ohne Last) 1) I [ma] 58 Eingangsfrequenz f [khz] 5 1 Polpaare 1 Übersetzungsverhältnis i [ ],5 ± 1% Genauigkeit 1) [arcmin] ± 1 Auflösung inkrementell (motorseitig) 2) inc [ ] 256 Getriebeuntersetzung LynxDrive Auflösung (abtriebsseitig) 2) i phi [arcsec] ) Quelle: Hersteller 2) bei Interpolation mit 8 bit /217 V3

33 3.3.8 Temperatursensoren Zum Wicklungsschutz bei Drehzahl > sind in die Motorwicklungen Temperatursensoren integriert. Für Anwendungen mit hoher Last bei n = ist ein zusätzlicher Schutz (zum Beispiel I²t Überwachung) empfehlenswert. Bei Verwendung des KTY sind die in der Tabelle angegebenen Werte im Servoregler oder einem externen Auswertegerät zu parametrieren. Tabelle 33.1 Sensortyp Kennwert T Nat [ C] PTC-91-K Nennansprechtemperatur 12 PTC-Kaltleiter sind wegen ihres sehr hohen positiven Temperaturkoeffizienten bei Nennansprechtemperatur (T Nat ) als Wicklungsschutz gut geeignet. Prinzipbedingt kann mit dem PTC nur die Wicklungstemperatur sinnvoll überwacht werden. Abbildung 33.2 Widerstand [Ω] Kennlinie PTC 1 Temperatur [ºC] T NAT -5 T NAT T NAT +5 Tabelle 33.3 Sensortyp Kennwert Symbol [Einheit] Warnung Abschaltung KTY Temperatur T [ C] 8 9 Widerstand R [Ω] 882 ± 3% 94 ± 3% Der KTY-Fühler dient der Temperaturmessung und Überwachung der Motorwicklung. Bei Verwendung des KTY ist es möglich, auch das Getriebefett vor unzulässigen Temperaturen zu schützen. Die in den Antrieben der LynxDrive Baureihe eingesetzten Temperatursensoren erfüllen die Anforderungen an sichere Trennung nach EN5178. Abbildung 33.4 Widerstand [Ω] Kennlinie KTY Temperatur [ºC] /217 V3 33

34 3.3.9 Elektrische Anschlüsse Tabelle 34.1 Steckerkonfiguration Bestellbezeichnung Motor Motorfeedbacksystem MGH ROO MEE MKE H L 6 pol. (M23) 8 pol. (M23) 12 pol. (M23) 17 pol. (M23) Die Servoaktuatoren der LynxDrive - Serie sind in den Steckerkonfigurationen H und L mit drehbaren Steckverbindern für Leistung und Feedback ausgerüstet. Die Steckverbinder lassen sich um ca. 18 aus der Standardposition verdrehen. Anschlusskabel LynxDrive-xx-yy-Az-x-yyy(-B) Zum Betrieb der Servoantriebe LynxDrive am Servoregler YukonDrive stehen fertig konfektionierte Kabelsätze zur Verfügung. Tabelle 34.2 Motorfeedbacksystem Steckerkonfiguration Materialnummer Kabelsatz Bezeichnung 3 m 5 m 1 m MGH L Kabelsatz HIPERFACE YukonDrive MEE MKE H Kabelsatz LynxDrive -MEE/MKE an YukonDrive ROO H Kabelsatz LynxDrive -ROO an YukonDrive Andere Ausführungen auf Anfrage /217 V3

35 Anschlusskabel LynxDrive-xx-yy-Az-H-xxx(-B) Zum Anschluss der Servoantriebe LynxDrive an Achsregler der SINAMICS S12 Baureihe stehen Kabelverlängerungen der Fa. Siemens zur Verfügung. Diese sind konfektioniert für den Anschluss an Sensor Module SMC. Anschlusskabel SINAMICS S12 Tabelle 35.1 Leistungsanschluss LynxDrive ohne Bremse LynxDrive mit Bremse 6FX82-5CA1-1xx 6FX82-5DA1-1xx Motorfeedback MEE MKE 6FX82-2EQ1-1xx ROO 6FX82-2CF2-1xx Anschlusskabelsatz mit offenem Kabelende Alternativ können antriebsseitig konfektionierte, reglerseitig offene Kabelverlängerungen genutzt werden. Diese können auch zum Anschluss an Regelgeräte anderer Hersteller verwendet werden. Tabelle 35.2 Variante Steckerkonfiguration Art. Nr.: Länge [m] MEE MKE H /217 V3 35

36 LynxDrive-xxC-yy-Az-H-MGH(-B) Motoranschluss Tabelle 36.1 Abbildung 36.2 Motorstecker 6 / M23 x 1 Kabelkupplung 6 / M23 x 1 / Art. Nr.: Außendurchmesser ca. 26 mm Länge ca. 6 mm Tabelle 36.3 LynxDrive-xxC-H Steckerstift Motorphase U V PE BR+ 1) BR- 1) W 1) nur für LynxDrive mit Option Bremse (-B) Motorfeedbackanschluss Tabelle 36.4 Abbildung 36.5 Encoderstecker 12 / M23 x 1 Kabelkupplung 12 / M23 x 1 / Art. Nr.: 3568 Außendurchmesser ca. 26 mm Länge ca. 6 mm Tabelle 36.6 Steckerstift Signal Us GND SIN+ REFSIN DATA+ DATA- COS+ REFCOS Temp+ (KTY) Temp- (KTY) n. c. n. c /217 V3

37 LynxDrive-xxC-yy-Az-H-MEE(-B)/-MKE(-B) Motoranschluss Tabelle 37.1 Abbildung 37.2 Motorstecker 6 / M23 x 1 Kabelkupplung 6 / M23 x 1 / Art. Nr.: Außendurchmesser ca. 26 mm Länge ca. 6 mm Tabelle 37.3 LynxDrive-xxC-H Steckerstift Motorphase U V PE BR+ 1) BR- 1) W 1) nur für LynxDrive mit Option Bremse (-B) Motorfeedbackanschluss Tabelle 37.4 Abbildung 37.5 Encoderstecker 12 / M23 x 1 Kabelkupplung 17 / M23 x 1 / Art. Nr.: Außendurchmesser ca. 26 mm Länge ca. 6 mm Tabelle 37.6 Steckerstift Signal A+ A- Data+ n.c Clock+ n.c M- Encoder (GND) Temp+ (KTY) Temp- (KTY) P- Encoder (Up) B+ B- Data- Clock- V Sense 5V Sense n.c /217 V3 37

38 LynxDrive-xxC-yy-Az-H-ROO(-B) Motoranschluss Tabelle 38.1 Abbildung 38.2 Motorstecker 6 / M23 x 1 Kabelkupplung 6 / M23 x 1 / Art. Nr.: Außendurchmesser ca. 26 mm Länge ca. 6 mm Tabelle 38.3 LynxDrive-xxC-H Steckerstift Motorphase U V PE BR+ 1) BR- 1) W 1) nur für LynxDrive mit Option Bremse (-B) Motorfeedbackanschluss Tabelle 38.4 Abbildung 38.5 Encoderstecker 12 / M23 x 1 Kabelkupplung 12 / M23 x 1 / Art. Nr.: Außendurchmesser ca. 26 mm Länge ca. 6 mm Tabelle 38.6 Steckerstift Signal sin+ (S2) sin- (S4) n. c. n. c. n. c. n. c. Vss- (R2) Temp+ (KTY) Temp- (KTY) Vss+ (R1) cos+ (S1) cos- (S3) /217 V3

39 LynxDrive-xxC-yy-Az-L-MGH(-B) Motoranschluss Tabelle 39.1 Abbildung 39.2 Motorstecker 8 / M23 x 1 Kabelkupplung 8 / M23 x 1 / Art. Nr.: Außendurchmesser ca. 26 mm Länge ca. 6 mm Tabelle 39.3 LynxDrive-xxC-L Steckerstift A B C D Motorphase U PE W V Temp+ PTC Temp- PTC BR+ 1) BR- 1) 1) nur für LynxDrive mit Option Bremse (-B) Motorfeedbackanschluss Tabelle 39.4 Abbildung 39.5 Encoderstecker 12 / M23 x 1 Kabelkupplung 12 / M23 x 1 / Art. Nr.: 3568 Außendurchmesser ca. 26 mm Länge ca. 6 mm Tabelle 39.6 Steckerstift Signal Us GND SIN+ REFSIN DATA+ DATA- COS+ REFCOS Temp+ (KTY) Temp- (KTY) n. c. n. c /217 V3 39

40 LynxDrive-xxC-yy-Az-L-MEE(-B)/-MKE(-B) Motoranschluss Tabelle 4.1 Abbildung 4.2 Motorstecker 8 / M23 x 1 Kabelkupplung 8 / M23 x 1 / Art. Nr.: Außendurchmesser ca. 26 mm Länge ca. 6 mm Tabelle 4.3 LynxDrive-xxC-L Steckerstift A B C D Motorphase U PE W V Temp+ PTC Temp- PTC BR+ 1) BR- 1) 1) nur für LynxDrive mit Option Bremse (-B) Motorfeedbackanschluss Tabelle 4.4 Abbildung 4.5 Encoderstecker 17 / M23 x 1 Kabelkupplung 17 / M23 x 1 / Art. Nr.: Außendurchmesser ca. 26 mm Länge ca. 6 mm Tabelle 4.6 Steckerstift Signal A+ A- Data+ n.c Clock+ n.c M- Encoder (GND) Temp+ (KTY) Temp- (KTY) P- Encoder (Up) B+ B- Data- Clock- V Sense 5V Sense n.c /217 V3

41 LynxDrive-xxC-yy-Az-L-ROO(-B) Motoranschluss Tabelle 41.1 Abbildung 41.2 Motorstecker 8 / M23 x 1 Kabelkupplung 8 / M23 x 1 / Art. Nr.: Außendurchmesser ca. 26 mm Länge ca. 6 mm Tabelle 41.3 LynxDrive-xxC-L Steckerstift A B C D Motorphase U PE W V Temp+ PTC Temp- PTC BR+ 1) BR- 1) 1) nur für LynxDrive mit Option Bremse (-B) Motorfeedbackanschluss Tabelle 41.4 Abbildung 41.5 Encoderstecker 12 / M23 x 1 Kabelkupplung 12 / M23 x 1 / Art. Nr.: Außendurchmesser ca. 26 mm Länge ca. 6 mm Tabelle 41.6 Steckerstift Signal sin+ (S2) sin- (S4) n. c. n. c. n. c. n. c. Vss- (R2) Temp+ (KTY) Temp- (KTY) Vss+ (R1) cos+ (S1) cos- (S3) /217 V3 41

42 4. Antriebsauslegung 4.1. Auswahlschema und Auslegungsbeispiel HINWEIS Wir übernehmen gerne Ihre Getriebeauslegung in unserem Haus. Bitte kontaktieren Sie unsere Anwendungsberater. Flussdiagramm zur Systemauswahl Gleichung 42.1 Gleichung 42.2 T 1 = T L + 2π 6. (J out + J L ). n 2 t 1 Bestimmung der Bewegungsart: Linearbewegung oder Rotationsbewegung Berechnung des Lastdrehmoments (T L ) und des Massenträgheitsmomentes der Last (J L ): Gleichung 43.3/43.5 T 2 = T L T 3 = T L ( T 1 T L ) Ermittlung des Drehzahlzyklus anhand der Belastungskurve T rms = T 1 2. t 1 + T 2 2. t 2 + T 3 2. t 3 t 1 + t 2 + t 3 + t p Vorauswahl des Servoantriebs anhand der Belastungsdaten Gleichung 42.3 n av = n 2. t1 + n 2. n 2 t 2 +. t t 1 + t 2 + t 3 + t p Berechnung des Beschleunigungsdrehmoments (T 1 ): Gleichung 42.1 Gleichung 42.4 Ist das benötigte Beschleunigungsdrehmoment geringer als das max. Abtriebsdrehmoment des Servoantriebs? Nein ED = t 1 + t 2 + t 3 t 1 + t 2 + t 3 + t p. 1 % Ja Bestimmung der auftretenden Drehmomente und Berechnung des Effektivdrehmomentes (T rms ): Gleichung 42.2 Berechnung der durchschnittlichen Drehzahl (nav): Gleichung 42.3 Berechnung der Einschaltdauer (ED): Gleichung 42.4 T rms und n av innerhalb des Dauerbetriebsbereichs Nein Ja Anforderungen erfüllt /217 V3

43 Bedingungen für die Vorauswahl Tabelle 43.1 Last Bedingung Tabellierter Wert Einheit Max. Drehzahl der Last (n 2 ) n max Max. Drehzahl [min -1 ] Massenträgheitsmoment der Last (J L ) 3J Out 1) Trägheitsmoment [kgm 2 ] 1) J L 3. J Out wird für hochdynamische Einsatzfälle empfohlen (hohe Dynamik und Genauigkeit). Lineare Horizontalbewegung Abbildung 43.2 Lastdrehmoment T L [Nm] m [kg] Steigung P [m] Kugelgewindespindel Trägheitsmoment J S [kgm 2 ] Reibungskoeffizient µ Wirkungsgrad η Gleichung 43.3 J ( ) 2 L = J S + m P 2π [kgm 2 ] µ. m. P. g T = L 2π. η [Nm] Rotationsbewegung Abbildung 43.4 Gleichung 43.5 Reibungskoeffizient des Lagers µ T L [Nm] J L [kgm 2 ] m [kg] r [m] D [m] J L = m 8. D 2 [kgm 2 ] T L = µ. m. g. r [Nm] g = 9,81 [m/s 2 ] Abbildung 43.6 Drehzahldiagramm Drehzahl n [min -1 ] n 2 Zeit t [s] Drehmomentdiagramm Drehmoment T [Nm] T 1 T2 T 3 t 1 t 2 t 3 t P Zeit t [s] Bemerkung t 1 = t 3 Betriebszyklus t /217 V3 43

44 Beispiel einer Antriebsauslegung Belastungsdaten Benötigt wird ein Servoantrieb, der bei einer horizontalen Drehachse eine Masse zyklisch positionieren muss. Tabelle 44.1 Drehzahl der Last n 2 = 4 [min -1 ] Lastdrehmoment (z. B. Reibung) T L = 5 [Nm] Trägheitsmoment der Last J L = 1,3 [kgm 2 ] Zykluszeiten Beschleunigen; Bremsen t 1 = t 3 =,1 [s] Fahren mit Arbeitsdrehzahl t 2 =,1 [s] Stillstand t p = 1 [s] Gesamtzykluszeit t O = 1,3 [s] Bemerkung: Die Berechnungswerte für die Auslegung müssen auf den Abtrieb des Servoantriebes bezogen werden. Abbildung 44.2 Drehzahldiagramm Drehzahl n [min -1 ] n 2 = 4 min -1 Zeit t [s] Drehmomentdiagramm Drehmoment T [Nm] Bemerkung t 1 = t 3 T 1 T 2 T 3 t 1 =,1 t 2 =,1 t 3 =,1 t P =1 t = 1,3 Zeit t [s] Antriebsdaten (im Beispiel: FHA-25C-5-L) Tabelle 44.3 Max. Drehmoment T max = 151 [Nm] Max. Drehzahl n max = 9 [min -1 ] Massenträgheitsmoment J Out =,86 [kgm 2 ] /217 V3

45 Antriebsauswahl Vorauswahl eines Antriebes anhand der Belastungsdaten: FHA-25C-5 erfüllt die Bedingungen für die Vorauswahl (siehe Leistungsdaten) Berechnung der Einschaltdauer n 2 = 4 min -1 < n max = 9 min -1 J L = 1,3 kgm 2 < 3J out = 2,58 kgm 2 ED =,1 +,1 +,1 1% 1,3 ED = 23 % Berechnung des Beschleunigungsdrehmomentes (T 1 ) T 1 = 5 + 2π (1,3 +,86) 4 = 95 Nm 6,1 T rms = 35 Nm n av = 6 min -1 Ist das benötigte Beschleunigungsmoment geringer als das max. Abtriebsdrehmoment des Servoantriebs? Prüfen anhand der Leistungscharakteristik T rms und n av innerhalb des Dauerbetriebsbereichs T 1 = 95 Nm < T max = 151 Nm Nein Berechnung des Effektivdrehmomentes (T rms) Ja Anforderungen erfüllt T 1 T 2 T 3 = 95 Nm = T L = 5 Nm = T L - (T 1 - T L ) = - 85 Nm 95 2, ,1 + (-85) 2,1 T rms = 1,3 = 35 Nm Berechnung der durchschnittlichen Drehzahl n av = 4 2.,1 + 4.,1 + 4.,1 2 1,3 n av = 6 min -1 Abbildung 45.1 FHA-25C-5L Intermittierender Betrieb Drehmoment [Nm] Dauerbetrieb Drehzahl [min -1 ] min -1 = ^ rpm ED = 1 min. HINWEIS Wir übernehmen gerne Ihre Getriebeauslegung in unserem Haus. Bitte kontaktieren Sie unsere Anwendungsberater /217 V3 45

46 4.2 Ermittlung des Torsionswinkels Gleichung 46.1 T < T 1 φ = T K 1 Gleichung 46.2 T 1 < T T 2 T 1 T - T 1 φ = K + 1 K 2 Gleichung 46.3 T T 2 < T T φ = T 1 T - T 2 K K 2 K 3 φ = Winkel [rad] T = Drehmoment [Nm] K = Steifigkeit [Nm/rad] Beispiel T = 6 Nm K 1 = 6, Nm/rad φ = 29 Nm 6, Nm/rad + φ = 7, rad φ = 2,5 arc min 6 Nm - 29 Nm Nm/rad T 1 = 29 Nm T 2 = 18 Nm K 2 = 1, Nm/rad K 3 = 1, Nm/rad Gleichung 46.4 φ [arc min] = φ [rad] /217 V3

47 4.3 Abtriebslager Lebensdauer Bei Schwenkbewegungen Die Lebensdauer bei reinen Schwenkbewegungen (oszillierende Bewegungen) wird mittels Gleichung 47.1 berechnet. Gleichung 47.1 mit: L OC [h] = Lebensdauer bei reiner Schwenkbewegung L OC = ϕ. C f. w P C 6. n 1. ( ) B n 1 [cpm] = Anzahl Schwingungen/Minute* C [N] = Dynamische Tragzahl Abbildung 47.2 Schwenkwinkel P C [N] = Dynamische Äquivalentlast ϕ [Grad] = Schwenkwinkel f W = Betriebsfaktor (Tabelle 48.3) * eine Schwingung entspricht 2ϕ Tabelle 47.3 Lagertyp B Kreuzrollenlager 1/3 Vierpunktlager 3 Bei Schwenkwinkeln < 5 kann infolge Mangelschmierung Reibkorrosion auftreten. Wir bitten ggf. um Rücksprache. Lagertyp des gewählten Produkts siehe Abtriebslagerung im entsprechenden Produktkapitel. Bei kontinuierlichem Betrieb Die Lebensdauer des Abtriebslagers kann mit Glei chung 47.4 bestimmt werden. Gleichung C n av ( ) B L 1 = 1 6 f w. P C mit: L 1 [h] = Lebensdauer n av [min -1 ] = durchschnittl. Abtriebsdrehzahl C [N] = Dynamische Tragzahl P C [N] = Dynamische Äquivalentlast f W = Betriebsfaktor Durchschnittliche Abtriebsgeschwindigkeit Tabelle 47.5 n av = n 1 t 1 + n 2 t n n t n t 1 + t t n + t p Lastbedingungen f W Keine Stöße oder Schwingungen 1...1,2 Normale Belastung 1,2... 1,5 Stöße und/oder Schwingungen 1, /217 V3 47

48 Dynamische Äquivalentlast Gleichung 48.1 P C = x. F rav + ( ) 2M dp + y. F aav Gleichung 48.2 F = n 1. t. 1 ( F r1 ) B + n 2. t. 2 ( F r2 )B n n. t. n ( F rn )B rav ( n 1. t + n 1 2. t n n. t n ) 1/B Gleichung 48.3 F = n 1/B aav ( 1 ). t. 1 ( F a1 )B + n 2. t. 2 ( F a2 )B n n. t. n ( F an )B n 1. t + n 1 2. t n 2 n. t n mit: F rav [N] = Radialkraft F aav [N] = Axialkraft d p [m] = Teilkreis x = Radialkraftfaktor (Tabelle 48.4) y = Axialkraftfaktor (Tabelle 48.4) M = Kippmoment Tabelle 48.4 Lastfaktoren x y F aav F rav + 2 M / dp 1,5 F aav F rav + 2 M / dp > 1,5 1,45,67,67 Abbildung 48.5 Abbildung 48.6 Hinweis: F rx entspricht der maximal auftretenden Radialkraft. F ax entspricht der maximal auftretenden Axialkraft. t p stellt die Pausenzeit dar /217 V3

49 4.3.2 Kippwinkel Der Auslenkungswinkel als Funktion des anliegenden Kippmomentes am Abtriebslager kann mit Gleichung 49.1 berechnet werden: Gleichung 49.1 γ = M K B mit: γ [arcmin] = Auslenkungswinkel des Abtriebslagers M [Nm] = Anliegendes Kippmoment am Abtriebslager K B [Nm/arcmin] = Kippsteifigkeit des Abtriebslagers /217 V3 49

50 5. Installation und Betrieb 5.1 Transport und Lagerung Der Transport der Servoantriebe und Motoren sollte grundsätzlich in der Originalverpackung erfolgen. Werden die Servoantriebe und Motoren nach der Auslieferung nicht gleich in Betrieb genommen, so sind sie in einem trockenen, staub- und erschütterungsfreien Innenraum zu lagern. Sie sollten nicht länger als 2 Jahre bei Raumtemperaturen (+5 C bis +4 C) gelagert werden, damit die Fettgebrauchsdauer erhalten bleibt. INFO Zugkräfte an den Anschlusskabeln sind zu vermeiden. 5.2 Aufstellung Beachten Sie die Leistungsdaten und Schutzart und prüfen Sie die Eignung für die Verhältnisse am Einbauort. Durch geeignete konstruktive Maßnahmen ist dafür zu sorgen, dass keine Fremdmedien (Wasser, Bohr-, Kühlemulsion, Späne oder dergleichen) in das Gehäuse eindringen können. HINWEIS Die Montage muss ohne Schläge und Druck auf den Antrieb erfolgen. Der Anbau muss so erfolgen, dass eine ausreichende Ableitung der Verlustwärme gewährleistet ist. Während der Verschraubung mit dem Maschinengestell muss geprüft werden, ob sich der Antrieb in der Zentrierung des Maschinengehäuses ohne Klemmen drehen lässt. Bereits geringes Klemmen kann die Genauigkeit des Getriebes beeinträchtigen. In diesem Fall muss die Passung des Maschinengehäuses geprüft werden. 5.3 Mechanische Installation Die erforderlichen Angaben zur Last- und Gehäusebefestigung sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Tabelle 5.1 Symbol [Einheit] LynxDrive- 14C LynxDrive- 17C LynxDrive- 2C LynxDrive- 25C LynxDrive- 32C LynxDrive- 4C LynxDrive- 5C Montage der Last Anzahl der Schrauben Schraubengröße M4 M5 M6 M8 M1 M1 M14 Schraubenqualität ,9 Teilkreisdurchmesser [mm] Anzugsdrehmoment [Nm] 4, Übertragbares Drehmoment [Nm] Montage des Gehäuses Anzahl der Schrauben Schraubengröße M4 M4 M5 M5 M6 M8 M8 Schraubenqualität Teilkreisdurchmesser [mm] Anzugsdrehmoment [Nm] 4,5 4, Übertragbares Drehmoment [Nm] Die Daten in der Tabelle sind gültig für vollständig entfettete Anschlussflächen (Reibungskoeffizient µ=,15). Die Schrauben sind gegen Lösen zu sichern. Die Gewinde der Lastbefestigung müssen abgedichtet werden. Es wird empfohlen LOCTITE 243 zur Schraubensicherung zu verwenden /217 V3

51 5.4 Elektrische Installation Alle Arbeiten nur im spannungslosen Zustand der Anlage vornehmen. GEFAHR Elektrische Servoantriebe und Motoren haben gefährliche, spannungsführende und rotierende Teile. Alle Arbeiten während dem Anschluss, der Inbetriebnahme, der Instandsetzung und der Entsorgung sind nur von qualifiziertem Fachpersonal auszuführen. EN und IEC 6364 beachten! Vor Beginn jeder Arbeit, besonders aber vor dem Öffnen von Abdeckungen, muss der Antrieb vorschriftsmäßig freigeschaltet sein. Neben den Hauptstromkreisen ist dabei auch auf eventuell vorhandene Hilfsstromkreise zu achten. Einhalten der fünf Sicherheitsregeln: Freischalten Gegen Wiedereinschalten sichern Spannungsfreiheit feststellen Erden und kurzschließen Benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken Die zuvor genannten Maßnahmen dürfen erst dann zurückgenommen werden, wenn die Arbeiten abgeschlossen sind und der Antrieb vollständig montiert ist. Unsachgemäßes Verhalten kann Personen- und Sachschäden verursachen. Die jeweils geltenden nationalen, örtlichen und anlagespezifischen Bestimmungen und Erfordernisse sind zu gewährleisten. GEFAHR Wegen der eingebauten Dauermagnete liegt bei rotierendem Läufer an den Motoranschlüssen Spannung an. HINWEIS Die Anschlussleitungen müssen den Umgebungsbedingungen, Stromstärken, den auftretenden Spannungen und mechanischen Anforderungen angepasst sein. Der Schutzleiter muss mit PE verbunden werden. Alle Anschlusskabel müssen geschirmt sein. Das Signalkabel muss zusätzlich paarig verseilt sein. Steckverbindungen nur in trockenem, spannungslosem Zustand trennen oder verbinden. HINWEIS Geber und Sensoren enthalten elektrostatisch gefährdete Komponenten, ESD-Maßnahmen beachten! /217 V3 51

52 5.5 Inbetriebnahme HINWEIS Maßgebend für die Inbetriebnahme ist die Herstellerdokumentation der Harmonic Drive AG. Vor Inbetriebnahme ist zu prüfen, ob der Antrieb ordnungsgemäß montiert ist alle elektrischen Anschlüsse sowie mechanischen Verbindungen nach Vorschrift ausgeführt sind der Schutzleiter bzw. die Schutzerdung ordnungsgemäß hergestellt ist eventuell vorhandene Zusatzeinrichtungen (Bremse, ) funktionsfähig sind Berührungsschutzmaßnahmen für bewegte und spannungsführende Teile getroffen sind die Grenzdrehzahl n max nicht überschritten wird das Regelgerät mit den korrekten Motordaten parametriert ist die Kommutierung korrekt eingestellt ist VORSICHT Die Drehrichtung ist im ungekoppelten Zustand ohne Abtriebselemente zu kontrollieren. Eventuell vorhandene lose Teile z.b. Passfedern) sind zu entfernen oder zu sichern. Beim Auftreten von erhöhten Temperaturen, Geräuschen oder Schwingungen ist im Zweifelsfall der Antrieb abzuschalten. Ursache ermitteln, eventuell Rücksprache mit dem Hersteller halten. Schutzeinrichtungen auch im Probebetrieb nicht außer Funktion setzen. Diese Auflistung könnte unvollständig sein. Weitere Prüfungen könnten notwendig sein. HINWEIS Aufgrund der Eigenerwärmung des Antriebs ist nur ein kurzer Probelauf außerhalb des endgültigen Einbauortes und mit relativ geringer Drehzahl zulässig. Typische Richtwerte sind max. 5 Minuten Testdauer (S1-Betrieb) bei einer Motordrehzahl von ca. 1 min -1. Oben genannte Richtwerte müssen beachtet werden, um Beschädigungen durch Überhitzung zu vermeiden! 5.6 Überlastschutz Zum Schutz der Servoantriebe und Motoren vor unzulässigen Temperaturen sind in die Motorwicklungen Temperatursensoren integriert. Die Temperatursensoren alleine gewährleisten keinen Motorvollschutz. Ein Schutz vor Überlastung der Motorwicklung ist nur bei Drehzahl > möglich. Bei speziellen Anwendungen (z. B. Belastung im Stillstand oder sehr niedrigen Drehzahlen) ist ein zusätzlicher Überlastungsschutz durch Begrenzen der Überlastdauer vorzusehen. Die im Antriebssystem verbauten Temperatursensoren und deren Spezifikation finden Sie in den technischen Daten. Abbildung 52.1 Zeit [s] 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1,,,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, 4,5 5, I / Is l s = Stillstandsstrom l = aktueller Effektivstrom (l l max ) Überlastungscharakteristik Darüber hinaus empfiehlt sich der Schutz der Motorwicklung vor Überlastung durch eine im Regelgerät integrierte I²t Überwachung. Nebenstehende Grafik zeigt beispielhaft die Abhängigkeit der Ansprechzeit der I²t Überwachung vom Überlastfaktor. Der Überlastfaktor beschreibt das Verhältnis zwischen aktuellem Effektivstrom und zulässigem Stillstandsstrom /217 V3

53 5.7 Schutz vor Korrosion und das Eindringen von Fremdkörpern Tabelle 53.1 LynxDrive-xxC Korrosionsschutz IEC Salzsprühnebeltest Testdauer 16 h Das Produkt erreicht bei montierten und gesteckten Steckern und Gegensteckern die Schutzart gemäß Tabelle Technische Daten, wenn die Stecker für die o. g. Schutzart geeignet sind, und durch die Umgebungsbedingungen (Flüssigkeiten, Gase, Taubildung) keine Korrosion an den Laufflächen der Radialwellendichtungen hervorgerufen wird. Sonderausführungen können von obiger Schutzart abweichen. Scharfkantige oder abrasiv wirkende Teile (Späne, Splitter, Staub aus Metall, Mineralien usw.) dürfen nicht mit Radialwellendichtungen in Kontakt kommen. Ein permanent auf der Radialwellendichtung stehender Flüssigkeitsfilm muss verhindert werden. Infolge wechselnder Betriebstemperaturen entstehen Druckdifferenzen im Antrieb, die zum Einsaugen der auf der Wellendichtung stehenden Flüssigkeit führt. Eine zusätzliche kundenseitige Wellendichtung oder ein Sperrluftanschluss sind vorzusehen, wenn ein permanent auf dem Wellendichtring stehender Flüssigkeitsfilm nicht verhindert werden kann. Eine Einhausung oder ein Sperrluftanschluss ist vorzusehen, wenn in der Umgebung des Antriebs ständig mit z. B. Ölnebel zu rechnen ist. HINWEIS Spezifikation Sperrluft: konstanter Überdruck im Antrieb; die zugeführte Luft muss getrocknet und gefiltert sein, Überdruck max. 1 4 Pa. 5.8 Stillsetzen und Wartung Bei Störungen, Wartungsmaßnahmen oder zum Stillsetzen der Motoren führen Sie folgende Schritte aus: 1. Beachten Sie die Anweisungen der Maschinendokumentation. 2. Bringen Sie den Antrieb über die maschinenseitigen Steuerkommandos geregelt zum Stillstand. 3. Schalten Sie die Leistungs- und Steuerspannung des Regelgerätes ab. 4. Nur bei Motoren mit Lüftereinheit: Schalten Sie den Motorschutzschalter für die Lüftereinheit ab. 5. Schalten Sie den Hauptschalter der Maschine ab. 6. Sichern Sie die Maschine gegen unvorhersehbare Bewegungen und gegen Bedienung durch Unbefugte. 7. Warten Sie die Entladezeit der elektrischen Systeme ab und trennen Sie dann alle elektrischen Verbindungen. 8. Sichern Sie Motor und ggf. Lüftereinheit vor der Demontage gegen Herabfallen oder Bewegungen, bevor Sie die mechanischen Verbindungen lösen /217 V3 53

54 GEFAHR Lebensgefahr durch elektrische Spannungen. Arbeiten im Bereich von spannungsführenden Teilen ist lebensgefährlich. Arbeiten an der elektrischen Anlage dürfen nur durch Elektrofachkräfte durchgeführt werden. Elektrowerkzeug ist unbedingt notwendig. Vor der Arbeit: 1. Freischalten. 2. Gegen Wiedereinschalten sichern. 3. Spannungsfreiheit feststellen. 4. Erden und kurzschließen. 5. Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken. Prüfen Sie vor Arbeitsbeginn mit geeignetem Messgerät, ob an der Anlage noch Teile unter Restspannung stehen (z.b. durch Kondensatoren usw.). Deren Entladezeiten abwarten. VORSICHT Verbrennungen durch heiße Oberflächen mit Temperaturen über 1 C! Lassen Sie die Motoren vor Beginn der Arbeiten abkühlen. Die in den technischen Daten angegebene thermische Zeitkonstante ist ein Maß für die Abkühlzeit. Abkühlzeiten bis 14 Minuten können erforderlich sein! Tragen Sie Schutzhandschuhe. Arbeiten Sie nicht an heißen Oberflächen. WARNUNG Personen- und Sachschaden bei Wartungsarbeiten im laufenden Betrieb! Führen Sie niemals Wartungsarbeiten an laufenden Maschinen durch. Sichern Sie die Anlage während der Wartungsarbeiten gegen Wiederanlauf und unbefugte Benutzung. Reinigung Übermäßiger Schmutz, Staub oder Späne können die Funktion der Motoren negativ beeinflussen, in Extremfällen auch zum Ausfall der Motoren führen. In regelmäßigen Abständen (spätestens nach Ablauf eines Jahres) sollten Sie deshalb die Kühlrippen der Motoren säubern, um eine ausreichend große Wärmeabstrahlungsfläche zu erreichen. Sind die Kühlrippen teilweise mit Schmutz bedeckt ist eine ausreichende Wärmeabfuhr über die Umgebungsluft nicht mehr möglich. Ungenügende Wärmeabstrahlung kann unerwünschte Folgen haben. Die Lagerlebensdauer verringert sich durch Betrieb bei unzulässig hohen Temperaturen (Lagerfett zersetzt sich). Übertemperaturabschaltung trotz Betrieb nach Auswahldaten, weil die entsprechende Kühlung fehlt /217 V3

55 Kontrolle der elektrischen Anschlüsse GEFAHR Tödlicher Stromschlag durch Berührung spannungsführender Teile! Bei geringsten Defekten des Kabelmantels ist die Anlage sofort außer Betrieb zu nehmen und das Kabel zu erneuern. Keine provisorischen Reparaturen an den Anschlussleitungen vornehmen. Anschlusskabel in regelmäßigen Abständen auf Beschädigungen prüfen und bei Bedarf austauschen. Optional vorhandene Energieführungsketten (Schleppketten) auf Defekte überprüfen. Schutzleiteranschluss in regelmäßigen Abständen auf ordnungsgemäßen Zustand und festen Sitz überprüfen und ggf. erneuern. Kontrolle der mechanischen Befestigungen Kontrollieren Sie in regelmäßigen Abständen die Befestigungsschrauben des Gehäuses und der Last. 6. Außerbetriebnahme und Entsorgung Die Getriebe, Servoantriebe und Motoren beinhalten Schmierstoffe für Lager und Getriebe sowie elektronische Bauteile und Platinen. Daher muss auf fachgerechte Entsorgung entsprechend der nationalen und örtlichen Vorschriften geachtet werden. Da Schmierstoffe (Fette und Öle) Gefahrstoffe sind und entsprechend den gültigen Gesundheitsschutzvorschriften behandelt werden sollten, empfehlen wir bei Bedarf das gültige Sicherheitsdatenblatt bei uns anzufordern /217 V3 55

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