Obráběcí stroje patří k nejkomplexnějším zařízením v průmyslové praxi. Spojují v sobě invenci strojařů, elektrotechniků a programátorů. Jsou syntézou mechaniky, počítačové techniky, informačních technologií, elektrických pohonů, výkonové elektroniky, robotiky, pneumatiky a hydrauliky. Významnou součástí obráběcích strojů jsou elektrické pohony. Společnost Siemens nabízí řešení elektrických pohonů s portfoliem produktů řady Sinamics. Základní a nejdůležitější charakteristikou systému je jednotná koncepce pro různé aplikace, a to od návrhu až po uvedení do provozu. Pohony posuvů obráběcích strojů V případě posuvů obráběcích strojů se jedná o dynamicky náročnou aplikaci s vysokými požadavky na přesnost regulace. Ze spektra pohonů Sinamics je pro tuto úlohu vhodná řada Sinamics S120 velikosti Booksize (systém jednoosých a dvouosých modulů s výstupními proudy 3 A – 200 A). Pohony nástrojových a obrobkových vřeten Ve většině případů je spektrum motorových modulů typu Booksize dostatečné i pro pohony vřeten. V případě požadavků na výkon vyšší než 120 kW je k dispozici Sinamics S120 ve vestavném provedení (Chassis) ve výkonové řadě 75 kW až 1 200 kW. Struktura frekvenčního měniče Sinamics S120 s řídicím systémem Sinumerik Základními prvky systému pohonů Sinamics S jsou řídicí jednotka, napájecí modul, motorové moduly a k nim připojené motory. Řídicí jednotka provádí výpočty pro řízení výkonové části měniče a současně poskytuje rozhraní k nadřízenému systému, s nímž komunikuje isochronním, tedy velmi rychlým a časově přesným protokolem. V případě řešení pro obráběcí stroje je řídicí jednotka integrována do řídicího systému Sinumerik, například 840D solution line. Sběrnice Drive-CLiQ je uzavřenou sběrnicí společnosti Siemens určenou k propojení jednotlivých výše uvedených modulů měniče. V návaznosti na použití této sběrnice na měniči vyrábí Siemens i motory s tímto datovým rozhraním. Výhodou je čtení štítkových údajů přímo z motoru, včetně jedinečného čísla (ID) daného kusu motoru. V současné době je k dispozici široká paleta odměřování (pravítek a rotačních senzorů) různých výrobců s rozhraním Drive CliQ. Proto je jejich integrace do topologie systému Sinamics snadná. Napájecí moduly dodávají energii do stejnosměrného meziobvodu, na který jsou připojeny motorové moduly, jež pomocí pulsně šířkové modulace napájejí servomotory. V případě servopohonů Sinamics S120 se jedná o nepřímé měniče kmitočtu se stejnosměrným meziobvodem. Napájení jednotlivých motorových modulů (v terminologii Sinamics se můžeme setkat se zkratkou MoMo) zajišťují napájecí jednotky. Dodávají se ve třech variantách, které se volí dle požadavků na dynamiku systému pohonů. Basic Line Module (BLM) Nejjednodušší napájecí jednotka bez rekuperace s neregulovaným napětím meziobvodu. Tato jednotka nicméně není uvolněna pro provoz s řídicím systémem Sinumerik. Smart Line Module (SLM) Cenově výhodná napájecí jednotka s rekuperací brzdné energie zpět do elektrické sítě. Napětí meziobvodu není regulováno. Jednotka je vhodná pro stroje střední třídy. Active Line Module (ALM) Rekuperační jednotka s regulovaným napětím meziobvodu je určena pro nejnáročnější pohonářské aplikace. Při zrychlování nebo brzdění motorů se stejnosměrné napětí nemění. Ve spojení s Active Interface Module (aktivní filtr) má minimální vliv na napájecí síť. Účiník cos(φ) se blíží jedné. Kromě základních řídicích a výkonových struktur jsou k dispozici volitelná rozšíření, vstupně/výstupní moduly k rozšíření funkčních možností a realizaci rychlých vstupů a výstupů, rozhraní pro enkodéry a další. Pohony pro agregáty a dopravníky – energeticky úsporné řešení standardních pohonů Sinamics S120 je ideální řešení pro posuvy a vřetena obráběcích strojů. V současné době, kdy je kladen důraz na energetickou úspornost strojních zařízení, přestává být běžné připojovat motory pohonů agregátů (hydrauliky, čerpadel chladicí kapaliny, dopravníků třísek) přímo k elektrické síti. Výkon agregátu je regulován podle aktuální potřeby například na průtočné množství chladicího média. Zde se opět uplatní frekvenční měniče. Pro tyto účely by nebylo zcela efektivní použít měniče řady Sinamics S pro řízení servomotorů. Siemens nabízí v rámci systému pohonů Sinamics například měniče řady Sinamics G120 a Sinamics V20. Tyto pohony jsou inteligentním řešením pro jednoosé aplikace se standardními nároky na dynamiku a přesnost. Sinamics G120 – vestavné jednotky měničů Modulární měnič Sinamics G120 je robustní, bezpečný a malých rozměrů pro univerzální použití ve výkonech od 0,55 do 250 kW. Měnič je vhodný pro pohony dopravníků, čerpadel, ventilátorů s asynchronními motory řady Simotics GP (General Purpose, všeobecné použití). Sinamics V20 Tato řada měničů nabízí jednoduché a cenově dostupné řešení standardních pohonů s asynchronními motory. Vyznačuje se snadným uvedením do provozu a intuitivní obsluhou. Měnič Sinamics V20 je robustní a šetří energii. Používá se například při regulaci tlaku olejového čerpadla pro hydrostatiku. Dodáván je v pěti velikostech a pokrývá výstupní výkon 0,12–30 kW. Závěr Při úvahách o pohonech pro obráběcí stroje se často z jisté setrvačnosti zabýváme pouze servopohony pro posuvové a rotační osy a na pohony agregátů, dopravníků, manipulátorů zapomínáme. V současné době ale nabývá na významu pojem energetické úspornosti, která však není jediným imperativem dneška. Tím je také digitalizace a efektivní komunikace mezi jednotlivými prvky systému. Pohony řady Sinamics vyhovují náročným požadavkům doby na robustnost, komunikaci a energetické úspory. Jejich spektrum pokrývá v podstatě veškeré aplikace, se kterými se lze v průmyslové praxi setkat. Pro všechny typové řady pohonů Sinamics existuje jednotný návrhový nástroj Sizer, který je dostupný na www.siemens.com/sizer. Dalším společným nástrojem je program Starter pro uvedení do provozu, jejž lze stáhnout na www.siemens.com/starter. Ing . Vít Hadáček