Oblast výroby obráběcích strojů, robotů, baliček, manipulátorů a speciálních strojů se vyznačuje vysokými nároky na přesnost a dynamiku pohonů. Různorodost aplikací v tomto oboru vyžaduje široké portfolio produktů, a to jak řídicích systémů, tak i pohonů (výkonové elektroniky) a v neposlední řadě motorů. Společnost Siemens nabízí jak synchronní motory pro posuvy os, tak i vřetenové motory v synchronní i asynchronní variantě. Pro pokročilé úlohy, jako jsou například hlavy a vysoce dynamické lineární i rotační osy obráběcích strojů, osazovací stroje, letmé nůžky a podobně, jsou k dispozici takzvané přímé pohony, přesněji lineární a momentové motory.
Obecně lze říci, že jsou k dispozici tyto řady motorů:
- Simotics S – synchronní servomotory s permanentními magnety (1FT, 1FK)
- Simotics M – synchronní a asynchronní servomotory (1PH8), vestavné motory (1FE)
- Simotics L – lineární motory (1FN)
- Simotics T – momentové (torque) motory (1FW)
- Vřetena a motorová vřetena (2SP, Weiss)
Podívejme se na uvedené řady motorů značky Siemens pro aplikace typu motion control podrobněji.
MOTORY PRO POHON POSUVŮ
Simotics S – motory 1FT7 Compact, 1FT7 HighDynamic Pro posuvy obráběcích strojů, tiskařských strojů a baliček jsou určeny motory řady 1FT7. Tato řada se vyznačuje širokým výkonovým spektrem (0,8 – 34 kW, moment až 125 Nm) a velkým rozsahem jmenovitých otáček (1500, 2000, 3000, 4500 a 6000 min-1). Typickou vlastností motorů 1FT7 Compact je také vysoká momentová přetížitelnost (až 4,6 M0). Vyrábějí se ve třech variantách, a to s přirozeným, nuceným a vodním chlazením. Synchronní motory 1FT7 mají velké množství takzvaných volitelných rozšíření (options) při návrhu pohonu. Pro ilustraci uvádíme možnost volby krytí IP64, IP65 a IP67, provedení příruby kompatibilní se starší řadou motorů 1FT6, inkrementální nebo absolutní čidlo, bezvůlovou brzdu (standardně), planetové převodovky a řadu dalších variant. Výhodou je také snadný servis, čidlo motoru je snadno přístupné a nevyžaduje kalibraci. Další předností jsou kompaktní rozměry a možnost natáčet silový a signálový konektor v rozsahu 270°. Simotics S – motory 1FK7 Generation 2 Jako pohon posuvů strojních a pomocných os obráběcích strojů a manipulátorů jsou vhodné motory 1FK7. Jedná se o ekonomickou variantu synchronních motorů pro motion control aplikace. Motory se dodávají ve výkonové řadě 0,05 – 8,2 kW (jmenovitý moment až 48 Nm). Rozsah otáček je stejný jako u motorů 1FT7 – čili 1500, 2000, 3000, 4500 a 6000 ot/min. Motory 1FK7 se dodávají s přirozeným chlazením ve třech variantách:
- Compact (standardní varianta motorů 1FK7)
- High Dynamic (varianta s nízkým momentem setrvačnosti)
- High Inertia (varianta s vyšším J pro aplikace náročné na přesnost s proměnlivou zátěží)
Odpovědí na rozličné požadavky na pohon jsou volitelná rozšíření - krytí, čidla, standardně bezvůlová brzda, komplet motor- převodovka a další.
MOTORY PRO POHON VŘETEN
Simotics M – motory 1PH8. Symbol budoucnosti Motory 1PH8 jsou jednotnou řadou pro pohon vřeten, ale nejen to! Mají synchronní i asynchronní variantu. Jsou mimo jiné následníky velkých servomotorů řady 1FT6 (BigServo), motorů 1PH4, 1PH7, 1PM. Oblastí jejich nasazení jsou například obráběcí stroje, lisy, tvářecí stroje, extrudéry, papírenské stroje. O jejich univerzálnosti svědčí i rozsah výkonů, a to od 2,8 kW až do 1,3 MW (megawattů) v asynchronní variantě. Stejně jako u motorů řady Simotics S, tak i zde platí, že je možné konfigurovat motor přesně dle požadavků zákazníka a dané aplikace. Simotics M – motory 1FE. Úspora místa, přesnost Nároční výrobci vysoce přesných strojů využijí možnosti vestavby motoru pro pohon vřeten do vřeteníků vlastní konstrukce. Tyto motory jsou ve dvou variantách - High Speed a High Torque, a volíme je podle toho, co která aplikace vyžaduje. Varianta High Speed umožňuje maximální otáčky do 25 000 min-1, varianta High Torque maximální moment do 820 Nm. Vodní chlazení motorů řady 1FE je jedním z předpokladů vysoké přesnosti při obrábění.
VŘETENA A MOTOROVÁ VŘETENA (Weiss)
Jsou určena k nasazení například v moderních obráběcích centrech, brousicích strojích. Kromě standardních synchronních a asynchronních vřeten řady 2SP nabízí společnost Siemens vřetena konstruovaná přesně podle požadavků zákazníka se zárukou nejvyšší mechanické přesnosti a kvality. Vřetena dosahují vysokých maximálních otáček (až 81 000 min-1), lze je vybavit různými rozhraními pro upínání nástroje. Vše podle potřeb a přání výrobce obráběcího stroje.
PŘÍMÉ POHONY
Simotics L – lineární motory řady 1FN Přímé lineární pohony se vyznačují vysokým zrychlením, odpadá zde nutnost převodu rotačního pohybu na lineární (např. kuličkový šroub). Jejich vynikající dynamické vlastnosti jsou předpokladem k nasazení v oblasti manipulátorů, osazovacích strojů nebo baliček. Lineární motory Simotics S 1FN jsou v portfoliu společnosti Siemens ve dvou variantách:
- Řada 1FN3 se sekundárním dílem osazeným permanentními magnety, která se vyznačuje velkým rozsahem sil
- Řada 1FN6 se sekundárním dílem bez magnetů.
Výhodou je, že není nutno dělat žádná opatření související se silným magnetickým polem sekundáru. U těchto motorů také platí, že čím delší pojezd, tím levnější pohon. Simotics T – momentové motory řady 1FW Tam, kde je potřeba přesného polohování rotačních os bez nutnosti montáže převodovky, lze s výhodou použít momentové (Torque) motory. Otočné stoly, hlavy víceosých obráběcích center, to jsou typické oblasti nasazení momentových motorů řady 1FW. Jsou k dispozici ve dvou variantách - 1FW3 jako kompletní momentové motory a 1FW6 jako vestavná varianta. Vodní chlazení odvede ztrátové teplo z motoru, který dosahuje vysokých momentů při nízkých otáčkách (až 10 000 Nm maximální moment).
ZÁVĚR
Široké portfolio motorů značky Siemens skutečně pokrývá většinu požadavků výrobců strojů, a to jak obráběcích, tak i výrobních strojů a manipulátorů. Pro snažší práci projektantů při výběru správného motoru je k dispozici softwarový nástroj Sizer. Nejde jen o jednoduchý konfigurační program, který přiřadí k danému motoru příslušné pohonové komponenty; je to užitečný pomocník při dimenzování pohonu jako celku. Při konstruování je nezbytné mít k dispozici také výkresovou dokumentaci a případně i 3D modely jednotlivých komponent. K tomu je k dispozici program CAD Creator, který je dostupný i jako webová aplikace. www.siemens.cz