SINAMICS S120 Linearmotoren SIMOTICS L-1FN6 Projektierungshandbuch · 06 / 2012

SINAMICS s

Linearmotoren SIMOTICS L-1FN6

SINAMICS Antriebstechnik Linearmotoren SIMOTICS L-1FN6 Projektierungshandbuch

06/2012 6SN1197-0AB78-0AP4

___________________ Vorwort Allgemeine 1 ___________________ Sicherheitshinweise 2 ___________________ Beschreibung des Motors Motorkomponenten und 3 ___________________ Optionen 4 ___________________ Systemeinbindung 5 ___________________ Gekoppelte Motoren 6 ___________________ Bestellbezeichnungen 7 ___________________ Projektierung des Motors 8 ___________________ Montage des Motors 9 ___________________ Anschluss des Motors 10 ___________________ Inbetriebnahme 11 ___________________ Betrieb 12 ___________________ Wartung und Reparatur 13 ___________________ Lagerung und Transport 14 ___________________ Umweltverträglichkeit Technische Daten und 15 ___________________ Kennlinien Einbauzeichnungen und 16 ___________________ Maßtabellen A ___________________ Anhang

Rechtliche Hinweise Rechtliche Hinweise Warnhinweiskonzept Dieses Handbuch enthält Hinweise, die Sie zu Ihrer persönlichen Sicherheit sowie zur Vermeidung von Sachschäden beachten müssen. Die Hinweise zu Ihrer persönlichen Sicherheit sind durch ein Warndreieck hervorgehoben, Hinweise zu alleinigen Sachschäden stehen ohne Warndreieck. Je nach Gefährdungsstufe werden die Warnhinweise in abnehmender Reihenfolge wie folgt dargestellt. GEFAHR bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten wird, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. WARNUNG bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. VORSICHT mit Warndreieck bedeutet, dass eine leichte Körperverletzung eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. VORSICHT ohne Warndreieck bedeutet, dass Sachschaden eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. ACHTUNG bedeutet, dass ein unerwünschtes Ergebnis oder Zustand eintreten kann, wenn der entsprechende Hinweis nicht beachtet wird. Beim Auftreten mehrerer Gefährdungsstufen wird immer der Warnhinweis zur jeweils höchsten Stufe verwendet. Wenn in einem Warnhinweis mit dem Warndreieck vor Personenschäden gewarnt wird, dann kann im selben Warnhinweis zusätzlich eine Warnung vor Sachschäden angefügt sein.

Qualifiziertes Personal Das zu dieser Dokumentation zugehörige Produkt/System darf nur von für die jeweilige Aufgabenstellung qualifiziertem Personal gehandhabt werden unter Beachtung der für die jeweilige Aufgabenstellung zugehörigen Dokumentation, insbesondere der darin enthaltenen Sicherheits- und Warnhinweise. Qualifiziertes Personal ist auf Grund seiner Ausbildung und Erfahrung befähigt, im Umgang mit diesen Produkten/Systemen Risiken zu erkennen und mögliche Gefährdungen zu vermeiden.

Bestimmungsgemäßer Gebrauch von Siemens-Produkten Beachten Sie Folgendes: WARNUNG Siemens-Produkte dürfen nur für die im Katalog und in der zugehörigen technischen Dokumentation vorgesehenen Einsatzfälle verwendet werden. Falls Fremdprodukte und -komponenten zum Einsatz kommen, müssen diese von Siemens empfohlen bzw. zugelassen sein. Der einwandfreie und sichere Betrieb der Produkte setzt sachgemäßen Transport, sachgemäße Lagerung, Aufstellung, Montage, Installation, Inbetriebnahme, Bedienung und Instandhaltung voraus. Die zulässigen Umgebungsbedingungen müssen eingehalten werden. Hinweise in den zugehörigen Dokumentationen müssen beachtet werden.

Marken Alle mit dem Schutzrechtsvermerk ® gekennzeichneten Bezeichnungen sind eingetragene Marken der Siemens AG. Die übrigen Bezeichnungen in dieser Schrift können Marken sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.

Haftungsausschluss Wir haben den Inhalt der Druckschrift auf Übereinstimmung mit der beschriebenen Hard- und Software 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, notwendige Korrekturen sind in den nachfolgenden Auflagen enthalten.

Siemens AG Industry Sector Postfach 48 48 90026 NÜRNBERG DEUTSCHLAND

Dokumentbestellnummer: 6SN1197-0AB78-0AP4 Ⓟ 07/2012 Änderungen vorbehalten

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Vorwort Weiterführende Informationen Unter dem nachstehenden Link gibt es Informationen zu folgenden Themen: ● Dokumentation bestellen / Druckschriftenübersicht ● Weiterführende Links für den Download von Dokumenten ● Dokumentation online nutzen (Handbücher / Informationen finden und durchsuchen) http://www.siemens.com/motioncontrol/docu Bei Fragen zur technischen Dokumentation (z. B. Anregungen, Korrekturen) senden Sie bitte eine E-Mail an folgende Adresse: [email protected]

Pfad zu Handbüchern und Betriebsanleitungen Aktuelle Handbücher und Betriebsanleitungen zu Motoren / Direktantrieben können im Internet unter folgendem Link aufgerufen werden: http://www.siemens.com/motioncontrol/docu Ihnen bereits vorliegende Handbücher / Betriebsanleitungen in Druck- oder Dateiform können einen veralteten Ausgabestand haben.

Zielgruppe Das vorliegende Handbuch wendet sich an Planer, Projekteure und Konstrukteure von Antrieben mit Linearmotoren, aber auch an Elektriker und Monteure sowie an Servicepersonal.

Nutzen Das vorliegende Handbuch vermittelt Kenntnisse über Regeln und Richtlinien, die bei der Projektierung einer Anlage mit 1FN6 Motoren beachtet werden müssen. Zudem unterstützt es bei der Auswahl innerhalb der Produktfamilie 1FN6.

Dokumentation aufbewahren Bewahren Sie diese Dokumentation zugänglich auf, und stellen Sie sie dem beauftragten Personal zur Verfügung.

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Vorwort

Standardumfang In der vorliegenden Dokumentation ist die Funktionalität des Standardumfangs beschrieben. Ergänzungen oder Änderungen, die durch den Maschinenhersteller vorgenommen werden, werden vom Maschinenhersteller dokumentiert. Es können im Antriebssystem weitere, in dieser Dokumentation nicht erläuterte Funktionen ablauffähig sein. Es besteht jedoch kein Anspruch auf diese Funktionen bei der Neulieferung bzw. im Servicefall. Ebenso enthält diese Dokumentation aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht sämtliche Detailinformationen zu allen Typen des Produkts und kann auch nicht jeden denkbaren Fall der Aufstellung, des Betriebes und der Instandhaltung berücksichtigen.

Technical Support Landesspezifische Telefonnummern für technische Beratung finden Sie im Internet: http://www.siemens.com/automation/service&support

Webseiten Dritter Diese Druckschrift enthält Hyperlinks auf Webseiten Dritter. Siemens übernimmt für die Inhalte dieser Webseiten weder eine Verantwortung noch macht Siemens sich diese Webseiten und ihre Inhalte zu eigen, da Siemens die Informationen auf diesen Webseiten nicht kontrolliert und für die dort bereit gehaltenen Inhalte und Informationen auch nicht verantwortlich ist. Deren Nutzung erfolgt auf eigenes Risiko des Nutzers.

Internetadresse für Produkte http://www.siemens.com/motioncontrol

Normen und Vorschriften Das Produkt erfüllt die in der EG-Konformitätserklärung zur Niederspannungsrichtlinie angegebenen Normen.

Einhaltung der EG-Richtlinie RoHS Sowohl die Motorkomponenten als auch die Verpackung halten die EG-Richtlinie 2002/95/EG (RoHS) ein.

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Vorwort

Weitere Hinweise Neben dem Gefahr- und Warnkonzept, das auf der Rückseite der Umschlagsseite erläutert ist, werden in dieser Dokumentation weitere Hinweise benutzt: Hinweis im Sinne dieser Druckschrift ist eine wichtige Information über das Produkt oder den jeweiligen Teil der Druckschrift, auf die besonders aufmerksam gemacht werden soll.

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Vorwort

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Inhaltsverzeichnis Vorwort ...................................................................................................................................................... 5 1

2

3

4

5

6

Allgemeine Sicherheitshinweise .............................................................................................................. 13 1.1

Einleitung .....................................................................................................................................13

1.2

Personal .......................................................................................................................................15

1.3

Bestimmungsgemäße Verwendung.............................................................................................16

1.4

Gefahren durch starke Magnetfelder ...........................................................................................16

1.5

Anbringen von Warnhinweisen ....................................................................................................20

Beschreibung des Motors ........................................................................................................................ 23 2.1

Eigenschaften ..............................................................................................................................23

2.2

Approbationen..............................................................................................................................26

2.3

Schutz vor äußeren Einwirkungen ...............................................................................................26

Motorkomponenten und Optionen ........................................................................................................... 29 3.1

Aufbau des Motors im Überblick ..................................................................................................29

3.2

Typenschild ..................................................................................................................................30

3.3

Temperaturüberwachung und thermischer Motorschutz .............................................................30

Systemeinbindung ................................................................................................................................... 33 4.1

Systemvoraussetzungen..............................................................................................................33

4.2

Standardeinbindung des Motors ..................................................................................................34

4.3

Antriebssystem.............................................................................................................................35

4.4

Wegmesssystem..........................................................................................................................36

4.5

Kühlungsystem ............................................................................................................................39

4.6

Bremskonzepte ............................................................................................................................45

Gekoppelte Motoren ................................................................................................................................ 47 5.1

Parallelgeschaltete Motoren ........................................................................................................47

5.2

Doppelkammmotoren...................................................................................................................54

Bestellbezeichnungen.............................................................................................................................. 55 6.1

Aufbau der Bestellbezeichnungen ...............................................................................................55

6.2

Primärteil ......................................................................................................................................56

6.3

Sekundärteil .................................................................................................................................57

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9

Inhaltsverzeichnis

7

8

9

10

Projektierung des Motors ......................................................................................................................... 59 7.1

Hinweis auf Mechatronik Support ............................................................................................... 59

7.2

Betrieb im Bereich reduzierter Sekundärteilüberdeckung .......................................................... 59

7.3

Nennbetriebsarten S1, S2 und S3 .............................................................................................. 60

7.4

Vorgehensweise bei der Projektierung ....................................................................................... 62

7.5

Beispiel: Positionieren in vorgegebener Zeit............................................................................... 76

Montage des Motors ................................................................................................................................ 83 8.1

Sicherheitshinweise zur Montage ............................................................................................... 83

8.2

Allgemeines Vorgehen ................................................................................................................ 84

8.3

Kontrolle des Einbaumaßes ........................................................................................................ 84

8.4

Verfahren zum Einbau des Motors ............................................................................................. 86

8.5

Montage einzelner Motorkomponenten ...................................................................................... 91

8.6

Kontrolle der Montage................................................................................................................. 93

Anschluss des Motors.............................................................................................................................. 95 9.1

Schnittstellen............................................................................................................................... 95

9.2

Elektrischer Anschluss ................................................................................................................ 96

Inbetriebnahme...................................................................................................................................... 111 10.1

Sicherheitshinweise .................................................................................................................. 111

10.2

Prüfung vor der Inbetriebnahme ............................................................................................... 112

10.3

Hinweise zur Inbetriebnahme von Systemelementen............................................................... 112

10.4

Beispiel zur Überprüfung der Kommutierungslage ................................................................... 115

10.5

Inbetriebnahme mehrerer, paralleler Primärteile ...................................................................... 117

10.6

Messtechnische Überprüfung des Linearmotors ...................................................................... 118

11

Betrieb ................................................................................................................................................... 121

12

Wartung und Reparatur ......................................................................................................................... 123

13

14

12.1

Sicherheitshinweise .................................................................................................................. 123

12.2

Wartungsarbeiten...................................................................................................................... 125

Lagerung und Transport ........................................................................................................................ 127 13.1

Angabe der UN-Nummer für Permanentmagnete als Gefahrengut ......................................... 127

13.2

Sicherheitshinweise .................................................................................................................. 127

13.3

Vorgaben für Verpackungen bei Lufttransport .......................................................................... 128

13.4

Einlagern ................................................................................................................................... 128

Umweltverträglichkeit............................................................................................................................. 131 14.1

Umweltverträglichkeit bei der Fertigung.................................................................................... 131

14.2

Entsorgung ................................................................................................................................ 131

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Inhaltsverzeichnis

15

16

A

Technische Daten und Kennlinien ......................................................................................................... 133 15.1

Einleitung ...................................................................................................................................133

15.2

Definition der Motordaten...........................................................................................................133

15.3

Erläuterungen der Kennlinien ....................................................................................................136

15.4

Motordaten - Ausprägung Selbstkühlung ..................................................................................139

15.5

Motordaten - Ausprägung Wasserkühlung ................................................................................223

Einbauzeichnungen und Maßtabellen.................................................................................................... 271 16.1

Erläuterung der Einbauzeichnungen .........................................................................................271

16.2

Positionstoleranz für Befestigungsbohrungen ...........................................................................272

16.3

1FN6 Ausprägung Selbstkühlung ..............................................................................................273

16.4

1FN6 Ausprägung Wasserkühlung............................................................................................281

16.5

Sekundärteile .............................................................................................................................283

Anhang .................................................................................................................................................. 291 A.1

Übersicht wichtiger Motordaten .................................................................................................291

A.2

Konformitätserklärung 1FNx ......................................................................................................296

A.3

Herstellerempfehlungen.............................................................................................................302

Abkürzungen + Glossar ......................................................................................................................... 305 Index...................................................................................................................................................... 309

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Inhaltsverzeichnis

Linearmotoren SIMOTICS L-1FN6

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Projektierungshandbuch, 06/2012, 6SN1197-0AB78-0AP4

Allgemeine Sicherheitshinweise 1.1

1

Einleitung Diese Sicherheitshinweise gelten für den Umgang mit Linearmotoren und deren Komponenten. Bitte lesen Sie dieses Kapitel sorgfältig, um Unfälle und/oder Sachschäden zu vermeiden. GEFAHR Es besteht die Gefahr von Tod, schwerer Körperverletzung und/oder Sachschaden, wenn Sicherheitshinweise nicht beachtet und eingehalten werden. Beachten Sie unbedingt die Sicherheitshinweise dieser Dokumentation – auch die speziellen Sicherheitshinweise in den einzelnen Kapiteln! Beachten Sie alle Warn- und Hinweisschilder! Stellen Sie für Ihr Endprodukt die Einhaltung aller zutreffenden Normen und Rechtsvorschriften sicher! Weiterhin sind die jeweils geltenden nationalen, örtlichen und anlagespezifischen Sicherheitsbestimmungen und Erfordernisse zu berücksichtigen! Beachten Sie bei Arbeiten am Antriebssystem auch dessen Betriebsanleitung!

Restrisiken von Power Drive Systems Der Maschinenhersteller muss bei der gemäß EG-Maschinenrichtlinie durchzuführenden Beurteilung des Risikos seiner Maschine folgende von den Komponenten für Steuerung und Antrieb eines Power Drive Systems (PDS) ausgehende Restrisiken berücksichtigen. 1. Ungewollte Bewegungen angetriebener Maschinenteile bei Inbetriebnahme, Betrieb, Instandhaltung und Reparatur z. B. durch – HW- und/oder SW-Fehler in Sensorik, Steuerung, Aktorik und Verbindungstechnik – Reaktionszeiten der Steuerung und des Antriebs – Betrieb und/oder Umgebungsbedingungen außerhalb der Spezifikation – Fehler bei der Parametrierung, Programmierung, Verdrahtung und Montage – Benutzung von Funkgeräten/Mobiltelefonen in unmittelbarer Nähe der Steuerung – Fremdeinwirkungen/Beschädigungen. 2. Außergewöhnliche Temperaturen sowie Emissionen von Licht, Geräuschen, Partikeln und Gasen z. B. durch – Bauelementeversagen – Software-Fehler – Betrieb und/oder Umgebungsbedingungen außerhalb der Spezifikation – Fremdeinwirkungen/Beschädigungen. Linearmotoren SIMOTICS L-1FN6 Projektierungshandbuch, 06/2012, 6SN1197-0AB78-0AP4

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Allgemeine Sicherheitshinweise 1.1 Einleitung 3. Gefährliche Berührspannungen z. B. durch – Bauelementeversagen – Influenz bei elektrostatischen Aufladungen – Induktion von Spannungen bei bewegten Motoren – Betrieb und/oder Umgebungsbedingungen außerhalb der Spezifikation – Betauung/leitfähige Verschmutzung – Fremdeinwirkungen/Beschädigungen 4. Betriebsmäßige elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder, die z. B. für Träger von Herzschrittmachern, Implantaten oder metallischen Gegenständen bei unzureichendem Abstand gefährlich sein können. 5. Freisetzung umweltbelastender Stoffe und Emissionen bei unsachgemäßem Betrieb und/oder bei unsachgemäßer Entsorgung von Komponenten. Weitergehende Informationen zu den Restrisiken, die von den Komponenten des PDS ausgehen, finden Sie in den zutreffenden Kapiteln der technischen Anwenderdokumentation.

GEFAHR Durch betriebsmäßig auftretende elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder (EMF) kann für Personen, die sich in unmittelbarer Nähe des Produktes aufhalten insbesondere für Personen mit Herzschrittmachern, Implantaten o. ä. - eine Gefährdung auftreten. Vom Maschinen-/Anlagenbetreiber und von Personen, die sich in der Nähe des Produkts aufhalten, sind die einschlägigen Richtlinien und Normen zu beachten! Dies sind beispielsweise im Europäischen Wirtschaftsraum (EWR) die EMF-Richtlinie 2004/40/EG, die Normen EN 12198-1 bis 12198-3 sowie in der Bundesrepublik Deutschland die Berufsgenossenschaftliche Unfallverhütungsvorschrift BGV 11 mit zugehöriger Regel BGR 11 "Elektromagnetische Felder". Danach ist eine Gefährdungsanalyse jedes Arbeitsplatzes durchzuführen, Maßnahmen zur Reduzierung der Gefahren und Belastungen für Personen abzuleiten und anzuwenden sowie Expositions- und Gefahrenbereiche festzulegen und zu beachten.

Hinweis Die folgenden Sicherheitshinweise gelten teilweise allgemein für Direktantriebe, zu denen auch Linearmotoren gehören.

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Allgemeine Sicherheitshinweise 1.2 Personal

1.2

Personal GEFAHR Es besteht die Gefahr von Tod, schwerer Körperverletzung und/oder Sachschaden, wenn ungeschultes Personal Umgang mit Direktantrieben und/oder deren Komponenten hat. Der Umgang mit Direktantrieben und deren Komponenten ist nur Personal gestattet, das die relevanten Sicherheitshinweise kennt und beachtet. Montage, Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung dürfen nur durch qualifiziertes, geschultes und eingewiesenes Personal erfolgen. Dieses Personal muss gründlich mit dem Inhalt dieser Anleitung vertraut sein. Alle Arbeiten am Motor müssen mindestens zu zweit durchgeführt werden. Hinweis Stellen Sie sicher, dass die Informationen zu den Gefahrenquellen und Sicherheitsmaßnahmen jederzeit verfügbar sind! Bewahren Sie dafür möglichst alle Beschreibungen und Sicherheitshinweise der Direktantriebe und deren Komponenten auf! Alle Beschreibungen und Sicherheitshinweise können auch über Ihre SiemensNiederlassung angefordert werden.

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Allgemeine Sicherheitshinweise 1.3 Bestimmungsgemäße Verwendung

1.3

Bestimmungsgemäße Verwendung GEFAHR Es besteht die Gefahr von Tod, schwerer Körperverletzung und/oder Sachschaden, wenn Direktantriebe oder deren Komponenten nicht bestimmungsgemäß verwendet werden. Die Motoren sind für industrielle oder gewerbliche Anlagen bestimmt. Der Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen (Ex-Bereich) ist verboten, sofern nicht ausdrücklich hierfür vorgesehen (ggf. gesondert beigefügte Zusatzhinweise beachten). Wenn im Sonderfall – bei Einsatz in nicht gewerblichen Anlagen – erhöhte Anforderungen gestellt werden (z. B. hinsichtlich Berührungsschutz), sind diese Bedingungen bei der Aufstellung anlagenseitig sicherzustellen. Direktantriebe und deren Komponenten dürfen nur für die vom Hersteller angegebenen Einsatzfälle verwendet werden. Für Fragen hierzu steht Ihre zuständige SiemensNiederlassung zur Verfügung. Die Motoren müssen vor Verschmutzung und Kontakt mit aggressiven Stoffen geschützt werden. Sonderausführungen und Bauvarianten, die in technischen Details von hier beschriebenen Motoren abweichen, bedürfen der Rücksprache mit Ihrer zuständigen SiemensNiederlassung. Die Bedingungen am Einsatzort müssen allen Leistungsschildangaben und Angaben bzgl. Bedingungen in dieser Dokumentation entsprechen. Abweichungen in Bezug auf Approbationen bzw. länderspezifische Vorschriften müssen ggf. gesondert berücksichtigt werden.

GEFAHR Die gelieferten Produkte sind ausschließlich zum Einbau in eine Maschine bestimmt. Die Inbetriebnahme ist solange untersagt, bis die Konformität des Endproduktes mit der Richtlinie 2006/42/EG festgestellt ist. Alle Sicherheitshinweise sind zu beachten sowie dem Endanwender zur Kenntnis zu geben.

1.4

Gefahren durch starke Magnetfelder

Auftreten von Magnetfeldern Bei Komponenten des Motors, die Permanentmagnete enthalten, treten starke Magnetfelder auf. Die magnetische Feldstärke der Motoren resultiert im stromlosen Zustand ausschließlich aus den Magnetfeldern der Komponenten mit Permanentmagneten. Während des Betriebs treten zusätzlich elektromagnetische Felder auf.

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Allgemeine Sicherheitshinweise 1.4 Gefahren durch starke Magnetfelder

Komponenten mit Permanentmagneten

VORSICHT Bei den hier beschriebenen Motoren sind die Permanentmagnete im Primärteil enthalten. Im Sekundärteil sind keine Magnete vorhanden.

Das folgende Bild zeigt schematisch den Verlauf der Magnetfeldstärke in Abhängigkeit vom Abstand zum Primärteil (Motorgehäuse).

0DJQHWLVFKH)OX¡GLFKWHLQP7

800

0 0

Bild 1-1

$EVWDQGLQPP

100

Schematische Darstellung des statischen Magnetfelds in Abhängigkeit vom Abstand

Die europäische Richtlinie 2004/40/EG gibt für statische Magnetfelder einen Grenzwert von 200 mT vor. Dieser Wert wird für einen Mindestabstand von 20 mm vom Primärteil eingehalten.

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Allgemeine Sicherheitshinweise 1.4 Gefahren durch starke Magnetfelder Darüber hinaus sind die Anforderungen der BGV B 11 im Zusammenhang mit starken magnetischen Feldern zu berücksichtigen (BGV B 11 §14). GEFAHR Für beruflich exponierte Personen ist der Grenzwert mit 21,2 mT festgelegt, was einem Sicherheitsabstand von mindestens 50 mm zum Primärteil entspricht. Für Personen mit Herzschrittmachern gilt der Grenzwert 0,7 mT. In diesem Fall muss der Sicherheitsabstand zum Primärteil mindestens 500 mm betragen. In anderen Ländern sind die jeweils geltenden nationalen und örtlichen Bestimmungen und Anforderungen zu berücksichtigen

Gefahren durch starke Magnetfelder GEFAHR Starke Magnetfelder wirken auf Personen ein und können Schäden verursachen. Im Hinblick auf die Einwirkung starker Magnetfelder auf Personen ist in der Bundesrepublik Deutschland die berufsgenossenschaftliche Vorschrift BGV B 11 "Elektromagnetische Felder" zu beachten! Sie führt die einzuhaltenden Anforderungen an Arbeitsplätzen auf. In anderen Ländern sind die jeweils geltenden nationalen und örtlichen Bestimmungen und Anforderungen zu berücksichtigen! Personen mit aktiven Körperhilfsmitteln (z.B. Herzschrittmacher, Insulinpumpe), metallischen Implantaten und magnetisch oder elektrisch leitfähigen Fremdkörpern wird vom direkten Umgang mit Komponenten, die Permanentmagnete enthalten, dringend abgeraten. Das betrifft z.B. Arbeiten bei der Montage, Wartung oder Lagerung. Menschen haben kein Sinnesorgan für starke Magnetfelder und in der Regel auch keine Erfahrung damit. Daher werden die von starken Magnetfeldern ausgehenden magnetischen Anziehungskräfte oft unterschätzt. Die magnetischen Anziehungskräfte der Komponenten des Motors, die Permanentmagnete enthalten, steigen im Nahbereich (Abstand kleiner als 100 mm) sehr stark an und können mehrere kN betragen. – Beispiel: Die Anziehungskräfte wirken wie eine mehrere 100 kg schwere Masse, die ein Körperteil einklemmt!

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Allgemeine Sicherheitshinweise 1.4 Gefahren durch starke Magnetfelder

GEFAHR Starke Anziehungskräfte auf magnetisierbare Materialien führen bei Arbeiten im Nahbereich von Komponenten mit Permanentmagneten (Abstand kleiner als 100 mm) zu hoher Quetschgefahr. Unterschätzen Sie nicht die Stärke der Anziehungskräfte! Führen Sie keine Gegenstände aus magnetisierbaren Materialien (z.B. Uhren, Stahl- oder Eisenwerkzeuge) und/oder Permanentmagnete von Hand in den Nahbereich des Motors oder in den Nahbereich einer Komponente mit Permanentmagneten! Für Unfälle bei Arbeiten mit Permanentmagneten müssen zur Befreiung eingeklemmter Körperteile (Hand, Finger, Fuß etc.) unbedingt bereitliegen:  ein Hammer (ca. 3 kg) aus festem, nicht magnetisierbaren Material  zwei spitze Keile (Keilwinkel ca. 10° - 15°) aus festem, nicht magnetisierbaren Material (z.B. Hartholz)

Sofortmaßnahmen bei Unfällen mit Permanentmagneten ● Bewahren Sie Ruhe! ● Drücken Sie den Not-Halt-Schalter und schalten Sie ggf. den Hauptschalter aus, wenn die Maschine unter Spannung steht. ● Leisten Sie ERSTE HILFE. Fordern Sie, wenn nötig weitere Hilfe an. ● Trennen Sie zusammen haftende Teile zur Befreiung eingeklemmter Körperteile, z. B. Hand, Finger, Fuß...: – Treiben Sie dazu Keile mit dem Hammer in den Trennspalt. – Befreien Sie die eingeklemmten Körperteile. ● Wenn notwendig, fordern Sie den NOTARZT an.

WARNUNG Jedes Bewegen von elektrisch leitfähigen Materialien gegenüber Permanentmagneten führt zu induzierten Spannungen. Gefahr durch elektrischen Schlag! Vermeiden Sie Bewegungen von Komponenten mit Permanentmagneten gegenüber elektrisch leitfähigen Materialien und umgekehrt. VORSICHT Magnetfelder können zu Datenverlust bei magnetischen oder elektronischen Datenträgern führen. Führen Sie keine magnetischen oder elektronischen Datenträger mit sich!

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Allgemeine Sicherheitshinweise 1.5 Anbringen von Warnhinweisen

1.5

Anbringen von Warnhinweisen Sämtliche im regulären Betrieb sowie bei Wartung und Instandhaltung auftretenden Gefahrenstellen sind in unmittelbarer Gefahrennähe (Motornähe) durch gut sichtbare Warnund Verbotsschilder (Piktogramme) zu kennzeichnen. Die zugehörigen Texte müssen in der Sprache des Verwendungslandes verfügbar sein.

Mitgelieferte Piktogramme Primärteile Allen Primärteilen sind Warn- und Verbotsschilder in Form von dauerhaltbaren Aufklebern in der Verpackung beigelegt. Diese sollen gut sichtbar und möglichst motornah angebracht werden. Die folgende Tabelle zeigt die Schilder, die Primärteilen beigelegt werden, und ihre Bedeutung: Tabelle 1- 1

Primärteilen beigelegte Warnschilder nach BGV A8 und DIN 4844-2 und ihre Bedeutung

Schild

Bedeutung

Schild

Warnung vor heißer Oberfläche (D-W026)

Schild

Bedeutung

Bedeutung Warnung vor gefährlicher elektrischer Spannung (D-W008)

Schild

Bedeutung

Warnung vor magnetischem Feld

Warnung vor Handverletzungen

(D-W013)

(D-W027)

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Allgemeine Sicherheitshinweise 1.5 Anbringen von Warnhinweisen Tabelle 1- 2

Primärteilen beigelegte Verbotsschilder nach BGV A8 und DIN 4844-2 und ihre Bedeutung

Schild

Bedeutung

Schild

Bedeutung

Verbot für Personen mit Herzschrittmacher

Verbot für Personen mit Implantaten aus Metall

(D-P011)

(D-P016)

Mitführen von Metallteilen oder Uhren verboten

Mitführen von magnetischen oder elektronischen Datenträgern verboten

(D-P020)

(D-P021)

Sekundärteile An den Sekundärteilen sind keine Warn- bzw. Verbotsschilder vorgesehen. Hinweis Die Qualität der Aufkleber kann infolge extremer Umwelteinflüsse abnehmen.

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Allgemeine Sicherheitshinweise 1.5 Anbringen von Warnhinweisen

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Beschreibung des Motors 2.1

2

Eigenschaften

Grundlegende Eigenschaften des Motors Bei den Motoren der Produktfamilie 1FN6 handelt es sich um 3- Phasen-Synchronmotoren für den Betrieb an einem Frequenzumrichter. Die Segmente des Sekundärteils sind nicht magnetisch. Sie sind geblecht ausgeführt und besitzen in Verfahrrichtung eine gezahnte Struktur. Im Primärteil sind neben der Motorwicklung zusätzlich Permanentmagnete enthalten, die das Erregerfeld erzeugen. Der Motor wird in Komponenten (mindestens Primärteil und Sekundärteile) geliefert und direkt in die Maschine eingebaut. Durch das Aneinanderreihen von Primärteilen und Sekundärteilen können beliebige Motorkräfte und unterschiedlich lange geradlinige Verfahrwege erreicht werden. Bitte beachten Sie bei Ihrem Einsatz von Direktmotoren die nationalen und internationalen Lizenzbedingungen, damit keine Schutzrechtsverletzungen entstehen. WARNUNG Die Motoren sind nicht für den Betrieb direkt am Netz geeignet, sondern nur in Verbindung mit einem geeigneten Antriebssystem.

Normen und Vorschriften Das Produkt erfüllt die in der EG-Konformitätserklärung zur Niederspannungsrichtlinie angegebenen Normen.

Vorteile für den Kunden Die Technologie der Motorenreihe 1FN6 bietet für den Kunden durch die magnetlosen Sekundärteile wesentliche Vorteile. Diese sind u. a.: ● Keine nennenswerte Erwärmung der Sekundärteile durch Verlustleistung (wie z. B: bei Asynchron- Linearmotoren) ● Keine Kühlung von Sekundärteilen erforderlich ● Typische Vorteile eines synchronen Linearmotors (z. B. Verschleißfreiheit, Präzision, hohe Geschwindigkeit und Dynamik) ● Geringe Kraftwelligkeit, der Motor ist für Präzisionsanwendungen geeignet ● Einfache Montage der magnetfreien Sekundärteile

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Beschreibung des Motors 2.1 Eigenschaften ● Keine Magnetfelder am Sekundärteil und somit kein Schutz gegen starke Magnetfelder auf der offenen Sekundärteilspur erforderlich ● Schutz vor Verschmutzung der Sekundärspur leichter realisierbar ● Durchgängig getestetes Antriebssystem von Steuerung, Umrichter und Motoren aus einer Hand

Anwendungsbereich ● Anwendungen, bei denen magnetische Sekundärteile aufgrund der Anziehungswirkung auf metallische und magnetische Verschmutzungen nicht verwendet werden können ● Anwendungen, bei denen das Sekundärteil offen zugänglich ist ● Anwendungen mit langen Verfahrwegen ● Transferlinien (Elektroindustrie, Automotive) ● Handlings- und Robotik- Achsen ● Holzbearbeitung (Bearbeitungszentren und Handling) ● Allgemeine Automatisierung (Handlingsachsen, Komplettachsen) ● Schneidemaschinen mit Laser- oder Wasserstrahl

Übersicht über technische Merkmale Tabelle 2- 1

Die Motoren der Produktfamilie 1FN6 haben in Standardausführung folgende technischen Merkmale:

Technisches Merkmal

Ausführung

Motorart

Permanentmagneterregter Synchron-Linearmotor

Magnetmaterial

Seltenerd-Permanentmagnete

Kühlung

Selbstkühlung 1FN6003 … 1FN6024 Wasserkühlung 1FN6003 … 1FN6007

Temperaturüberwachung im Primärteil Nach DIN 44081/DIN 44082 Nach DIN EN 60034-11

Kaltleiter-Temperaturfühler PTC in Drillingsverschaltung Kaltleiter-Temperaturfühler KTY84

Isolierung nach DIN EN 60034- Wärmeklasse 155 (F) 1 Bauform

Einzelkomponenten

Schutzart nach DIN EN 60034-5

Primärteil:IP65 Schutzart des Motors wird durch die Einbaukonstruktion in der Maschine bestimmt. Mindestanforderung: IP23 (vgl. Kap. "Schutzarten")

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Beschreibung des Motors 2.1 Eigenschaften

Technisches Merkmal

Ausführung

Gebersystem

Nicht im Lieferumfang enthalten. Auswahl anhand applikations- und antriebsspezifischen Randbedingungen.

Anschluss

1FN6003 Fest angeschlossene Signal- und Leistungsleitung mit 0,5 m Länge und Steckern 1FN6007 … 1FN6024 Leistungs- und Signalanschluss erfolgt frontseitig über zwei getrennte Einbaudosen

Umgebungsbedingungen In Anlehnung an DIN EN 60721-3-1 (für Langzeitlagerung), DIN EN 60721-3-2 (für Transport) und DIN EN 60721-3-3 (für ortsfesten wettergeschützten Einsatz) Tabelle 2- 2

Klimatische Umgebungsbedingungen

Im Betrieb

Untergrenze Umgebungstemperatur:

- 5 °C (abweichend von 3K3)

Obergrenze Umgebungstemperatur:

+ 40 °C

Untergrenze relative Luftfeuchte:

5%

Obergrenze relative Luftfeuchte:

85 %

Änderungsgeschwindigkeit Temperatur:

max. 0,5 K/min

Aufstellhöhe

≤ 1000 m über NN

(nach DIN EN 60034-1)

Ansonsten Reduktion der Bemessungsdaten

Betauung:

nicht zulässig

Eisbildung:

nicht zulässig

ortsfester Einsatz

Klasse 3K3 Klasse 1K3 und Klasse 1Z1, hiervon abweichend Obergrenze relative Luftfeuchte

Langzeitlagerung (in der Transportverpackung) Transport

Klasse 2K2

(mit der Transportverpackung)

Transport und Lagerung ohne geeignete zusätzliche Schutzverpackung ist nicht zulässig. Analog ist der Betrieb in Bereichen ohne vollständigen Wetterschutz (DIN EN 60721-3-3) nicht gestattet.

Tabelle 2- 3

Biologische Umgebungsbedingungen

Langzeitlagerung:

Klasse 1B1

Transport:

Klasse 2B1

ortsfester Einsatz:

Klasse 3B1

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Beschreibung des Motors 2.2 Approbationen Tabelle 2- 4

Chemische Umgebungsbedingungen

Langzeitlagerung:

Klasse 1C1

Transport:

Klasse 2C1

ortsfester Einsatz:

Klasse 3C2 Abweichend von Klasse 3C2 gilt: Einsatzort in unmittelbarer Nachbarschaft von industriellen Anlagen mit chemischen Emissionen

Tabelle 2- 5

Mechanisch aktive Umgebungsbedingungen

Langzeitlagerung:

Klasse 1S2

Transport:

Klasse 2S2

ortsfester Einsatz:

Klasse 3S1

Tabelle 2- 6

Mechanische Umgebungsbedingungen

Langzeitlagerung:

Klasse 1M2

Transport:

Klasse 2M2

ortsfester Einsatz:

Klasse 3M3

2.2

Approbationen

Gültigkeit Auf dem Leistungsschild sind im Allgemeinen die Approbationen des Motors angegeben. In der Regel gelten diese Approbationen für den in den Datenblättern angegebenen Betriebszustand.

2.3

Schutz vor äußeren Einwirkungen

Primärteil Die Primärteile erfüllen die Anforderungen der Schutzart IP65 nach DIN EN 60529 und DIN EN 60034-5.

Sekundärteil Das Sekundärteil wird durch Gehäuse und Verguss vor Korrosion geschützt.

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Beschreibung des Motors 2.3 Schutz vor äußeren Einwirkungen

Eingebauter Motor Der Einbauraum, insbesondere der Luftspalt, muss frei von Spänen, anderen Fremdkörpern und aggressiven Stoffen gehalten werden. Im eingebauten Zustand des Motors ist durch die Konstruktion der Maschine eine Schutzart von mindestens IP 23 gemäß DIN EN 60529 sicherzustellen. WARNUNG Verschmutzungen im Motorraum können zu Funktionsverlust und Verschleiß des Motors führen! Der Motorraum muss möglichst gut vor Verschmutzung geschützt werden!

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Beschreibung des Motors 2.3 Schutz vor äußeren Einwirkungen

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3

Motorkomponenten und Optionen 3.1

Aufbau des Motors im Überblick

Motorkomponenten Motoren der Produktfamilie 1FN6 bestehen aus folgenden Komponenten: ● Primärteil: – mit 3-Phasenwicklung und integrierten Permanentmagneten – vergossen, gegen Korrosion und äußere Einwirkungen geschützt ● Sekundärteil: – geblechte Ausführung – vergossen, gegen Korrosion und äußere Einwirkungen geschützt

%DXJU¸¡H)1)16HOEVWN¾KOXQJ

1XWI¾U1XWHQVWHLQHPLW%HIHVWLJXQJVJH ZLQGHQ 3ULP¦UWHLO

(LQEDXGRVH6LJQDO (LQEDXGRVH/HLVWXQJ 6HNXQG¦UWHLO

%DXJU¸¡H)1PLWIHVWHQ/HLWXQJHQ XQG6WHFNHUQ6HOEVWN¾KOXQJ 

/HLVWXQJVOHLWXQJ 6LJQDOOHLWXQJ

Bild 3-1

%DXJU¸¡H)1)1 :DVVHUN¾KOXQJ

$QVFKOXVV:DVVHUN¾KOXQJ (LQEDXGRVH6LJQDO (LQEDXGRVH/HLVWXQJ

Übersicht über die Motorkomponenten der Produktfamilie 1FN6

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Motorkomponenten und Optionen 3.2 Typenschild

3.2

Typenschild

Mitgelieferte Typenschilder Auf jedem Primärteil der Motoren der Produktfamilie 1FN6 ist ein Typenschild angebracht. Zusätzlich wird ein zweites Typenschild mitgeliefert, das der Kunde nach Bedarf an der Maschine anbringen kann, in die der Motor eingebaut ist. Hinweis Die Typenschilder dürfen nicht missbräuchlich verwendet werden! Wird ein Typenschild von Motor oder Maschine entfernt, muss es unbrauchbar gemacht werden.

Angaben auf dem Typenschild Auf dem Typenschild finden sich folgende Angaben: 0DVVH :¦UPHNODVVH

6FKXW]DUW 0RWRUDUW %HVWHOOEH]HLFKQXQJ0/)% 6HULHQQXPPHU %HPHVVXQJVVWURP 0D[LPDO]XO¦VVLJHU(IIHNWLYZHUW GHU0RWRUNOHPPHQVSDQQXQJ

SIMOTICS 3~ INVERTER DUTY MOTOR PART (1P) 1FN6xxx-1xxxx-0xA1 (S) JFM/xxxxxxxx

IN = xxx A Ua max = xxx V FN = xxxx N

m = xxx kg Class xxx IPxx

Siemens AG, Georg-Reismüller-Straße 32, DE-80999 Munich

%HPHVVXQJVPRPHQW

'DWD0DWUL[ HQWK¦OWGLH0/)%XQG 6HULHQQXPPHUYHUVFKO¾VVHOW $SSUREDWLRQHQ.RQIRUPLW¦WHQ

Made in Germany

Bild 3-2 Angaben auf dem Typenschild (schematisch)

3.3

Temperaturüberwachung und thermischer Motorschutz

3.3.1

Temperaturüberwachungskreise

Temperaturüberwachungskreise Temp-F und Temp-S Die Motoren werden mit zwei Temperaturüberwachungskreisen Temp-F und Temp-S ausgeliefert. Temp-F wird zur Beobachtung und Auswertung des Temperaturverlaufes im Motor verwendet. Temp-S dient zur Aktivierung des Motorschutzes, wenn die Motorwicklungen zu warm werden. Beide Kreise sind unabhängig voneinander. Die Auswertung erfolgt in der Regel über das Antriebssystem.

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Motorkomponenten und Optionen 3.3 Temperaturüberwachung und thermischer Motorschutz

Temp-F (KTY 84 Sensor) Der Temperaturfühlkreis Temp F besteht aus einem Temperatursensor KTY 84, der sich an den Spulen befindet. Das kann unter Umständen – insbesondere bei unterschiedlicher Bestromung der einzelnen Phasen – dazu führen, dass nicht die maximale Temperatur der drei Phasenwicklungen gemessen wird. Eine Auswertung von Temp-F zum Zwecke des Motorschutzes ist deshalb nicht zulässig. Temp-F dient vielmehr zur Temperaturbeobachtung und eventuell zur Warnung vor einem Abschalten des Antriebs durch das Ansprechen von Temp-S.

Temp-S (PTC- Element) Der Temperaturabschaltkreis besteht aus Kaltleiter-Temperaturfühlern (PTC-Elementen). In jeder der drei Phasenwicklungen (U, V und W) befindet sich ein Kaltleiter–Temperaturfühler zur Überwachung der Motorwicklung. Dies gewährleistet den Überlastungsschutz auch bei ungleichmäßiger Bestromung der einzelnen Phasen eines Primärteils oder bei unterschiedlicher Belastung mehrerer Primärteile. Die PTC–Elemente sind in Reihe geschaltet. Hinweis Die Reaktionszeit der Antriebssteuerung vom Ansprechen der PTC- Elemente (Temp-S) bis zur Stromabschaltung (Impulssperre in der Antriebssteuerung) darf 1 Sekunde nicht überschreiten. Die gesamte Reaktionszeit vom Eintritt des Ereignisses bis zur Abschaltung darf 2 Sekunden betragen und muss unabhängig der Auswertung gewährleistet werden.

3.3.2

Beschreibung eingesetzter Temperatursensoren

Technische Eigenschaften des KTY 84 Der KTY 84 weist eine progressive, annähernd lineare Widerstand-Temperatur-Kennlinie auf, siehe folgendes Bild. Außerdem besitzt der KTY 84 eine geringe Wärmekapazität und einen guten thermischen Kontakt zur Motorwicklung. 

:LGHUVWDQG˖

   

,7HVW P$

 

  







            

7HPSHUDWXUr&

Bild 3-3

Kennlinie eines KTY 84

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Motorkomponenten und Optionen 3.3 Temperaturüberwachung und thermischer Motorschutz

Technische Eigenschaften der PTC-Elemente Jedes PTC-Element zeigt einen sprunghaften Anstieg des Widerstands im Bereich der Nennansprechtemperatur ϑNAT, siehe folgendes Bild. Es hat damit eine quasi-schaltende Charakteristik. Durch die geringe Wärmekapazität und den guten thermischen Kontakt des PTC-Elements zur Motorwicklung ist eine schnelle Fühler- und damit Systemreaktion auf unzulässig hohe Temperaturen in der Wicklung möglich. Die PTC-Elemente des Drillings sind in Reihe geschaltet. Die Kennlinien entsprechen DIN EN 60947-8, DIN 44081 und DIN 44082.

5



˖   

r&

Bild 3-4

˽1$7.

˽1$7. ˽1$7. ˽1$7 ˽1$7.

˽

typische Kennlinie eines PTC-Elements; Quelle: DIN 44081 / DIN 44082

Hinweis Die PTC- Elemente sind reine Sensoren und können nur über eine externe Auswertung den Motor stromlos schalten

ACHTUNG Beachten Sie beim Anschließen von Temperatursensoren mit offenen Leitungsenden die Zuordnung der Aderfarben im Anschlusskapitel.

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4

Systemeinbindung 4.1

Systemvoraussetzungen

Mögliche Einbausituation eines Linearmotors Linearmotoren sind Einbaumotoren. Das folgende Bild zeigt eine typische Einbausituation.

)¾KUXQJV ZDJHQ

3ULP¦UWHLO

0HVVV\VWHP

6FKOLWWHQ

)¾KUXQJV VFKLHQH

6HNXQG¦UWHLO

0DVFKLQHQEHWW

Bild 4-1

Typische Einbausituation des 1FN6

WARNUNG Verschmutzungen im Motorraum können zu Funktionsverlust und Verschleiß des Motors führen! Der Motorraum muss möglichst gut vor Verschmutzung geschützt werden!

Anziehungskraft Die Anziehungskraft zwischen Primärteil und Sekundärteilspur kann mehrere 10 kN betragen. Eine detaillierte Angabe zu dieser Anziehungskraft FA kann aus dem Datenblatt des Motors entnommen werden. Hinweis Um die Funktion des eingebauten Motors nicht zu beeinträchtigen und um eine direkte Berührung von Primärteil und Sekundärteil zu vermeiden, ist eine entsprechende Steifigkeit der mechanischen Konstruktion vorzusehen.

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Systemeinbindung 4.2 Standardeinbindung des Motors Mit abnehmendem Luftspalt steigen die Anziehungskräfte zwischen Primärteil und Sekundärteilspur stark an!

4.2

Standardeinbindung des Motors WARNUNG Die Motoren sind nicht für den Betrieb direkt am Netz geeignet, sondern nur in Verbindung mit einem geeigneten Antriebssystem. Die Motoren werden innerhalb eines Systems betrieben. Zu diesem System gehören in der Regel ein Antriebssystem und ein Wegmesssystem (WMS). Für die Auswertung aller Temperatursensoren ist ein Sensormodul (SME) notwendig, das die Signale des WMS und die Temperatursignale zusammenfasst. Alle Motoren der Baugröße 1FN6003 ... 1FN6024 sind selbstkühlend und benötigen kein Kühlsystem. Optional können die Motoren 1FN6003 ... 1FN6007 auch als Varianten mit Wasserkühlung bestellt werden. Das folgende Bild zeigt schematisch die Einbindung eines Motors in ein solches System. $QWULHEVV\VWHP

6LJQDOHLWXQJ

60([

:HJPHVVV\VWHP /HLWXQJHQ :06

:06

7HPSHUDWXUVLJQDOOHLWXQJ

)10RWRU /HLVWXQJVOHLWXQJ

:DVVHUN¾KOV\VWHP

QXUI¾U%DXJU¸VVHQื)1

Bild 4-2

Einbindung des Motors 1FN6 in ein System

Für spezielle Antriebsanforderungen kann die Systemkonfiguration von der oben gezeigten Darstellung abweichen.

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Systemeinbindung 4.3 Antriebssystem

4.3

Antriebssystem

Komponenten Das Antriebssystem, an dem ein Motor betrieben wird, besteht aus einem Einspeisemodul, einem Leistungsmodul und einem Regelungsmodul. Beim Antriebssystem SINAMICS S120 werden diese Module "Line Modules", "Motor Modules" und "Control Unit" genannt. Die Line Modules gibt es als geregelt mit Rückspeisung (ALM, Active Line Modules), als ungeregelt mit Rückspeisung (SLM, Smart Line Modules) und als ungeregelt ohne Rückspeisung (BLM, Basic Line Modules). Für das gleichzeitige Betreiben mehrerer Motoren an einem Antriebssystem können je nach Anwendung entweder ein Motor-Module pro Motor oder ein Motor-Module für mehrere Motoren vorgesehen werden. Das zugehörige Line-Module wird prinzipiell durch die Leistungsaufnahme der verwendeten Motoren festgelegt. Weitere Abhängigkeiten sind die Netzspannung, die Rückspeisung und die Zwischenkreisspannung.

Betrieb der Linearmotoren mit SINAMICS Die Linearmotoren können am Antriebssystem SINAMICS S120 (Bauform Booksize und Blocksize) betrieben werden. Die zugehörigen Steuerungen sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Dabei gelten folgende Bedingungen: ● die Auswahl des Leistungsmoduls richtet sich nach Bemessungsstrom bzw. Maximalstrom des Motors ● die Linearmotoren sind als Vorschubantriebe einzurichten ● das Wegmesssystem richtet sich nach der Anwendung Tabelle 4- 1

Beispiele geeigneter Steuerungen zum Antriebssystem SINAMICS S120

Steuerungssystem

Regelbaugruppe

keine Steuerung

CU-320

SINUMERIK 840D sl

NCU-7x0 / NX1x

SINUMERIK 840Di sl

mit CU-320

SIMATIC

CU-320

SIMOTION

D4x0/CX32

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Systemeinbindung 4.4 Wegmesssystem

Zulässige Spannungen Für die Motoren gelten die zulässigen Netzspannungen von TN-Netzsystemen entsprechend folgender Tabelle. Tabelle 4- 2

Zulässige Netzspannungen von TN-Netzsystemen, resultierende Zwischenkreisspannungen und Umrichterausgangsspannungen

zulässige Netzspannung

resultierende Zwischenkreisspannung UZK

Umrichterausgangsspannung (Effektivwert) Uamax

400 V

600 V (geregelt)

425 V (geregelt)

528 V (ungeregelt)

380 V (ungeregelt)

634 V (ungeregelt)

460 V (ungeregelt)

480 V

Die Motoren sind im Zusammenhang mit dem Antriebssystem SINAMICS S120 generell für Betrieb an TN- und TT-Netzen mit geerdetem Sternpunkt und an IT-Netzen zugelassen. Bei Betrieb an IT-Netzen ist eine Schutzvorrichtungen vorzusehen, die im Fehlerfall eines Erdschlusses das Antriebssystem abschaltet. Bei Betrieb mit geerdetem Außenleiter ist ein Trenntransformator mit geerdetem Sternpunkt (Sekundärseite) zwischen Netz und Antriebssystem zu schalten, um eine unzulässige Beanspruchung der Motorisolierung zu vermeiden.

4.4

Wegmesssystem

Methoden zur Bestimmung der Pollage des Motors Für den Betrieb von Motoren der Produktfamilie 1FN6 unter SINAMICS sind folgende Verfahren zur Bestimmung der Pollage zugelassen: ● sättigungsbasiertes Verfahren mit Auswertung der 1. Harmonischen (Grundschwingung) ● bewegungsbasiertes Verfahren Im Kapitel "Inbetriebnahme" wird die Methode zur Bestimmung der Pollage näher beschrieben. Hinweis Der Einsatz einer Hallsensorbox zur Bestimmung der Pollage ist nicht möglich.

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Systemeinbindung 4.4 Wegmesssystem

Geeignete Messsysteme Die Auswahl des Messsystems zur Bestimmung der Motorposition in der Maschine richtet sich nach applikations- und umrichterspezifischen Randbedingungen. Im Allgemeinen können folgende Messsysteme verwendet werden: ● Inkrementelles Messsystem Nach jedem Netz-Aus ist die Anfahrt eines Referenzpunktes erforderlich, da die Position des Motors nicht in der Steuerung gespeichert wird. Zusätzlich werden Bewegungen während des Netz-Aus nicht erfasst. Bei der Verwendung von offenen Inkrementalgebern können höhere Verfahrgeschwindigkeiten erreicht werden. Das Ausgangssignal bei inkrementellen Messsystemen beträgt 1VSS (Spitze-Spitze-Wert). ● Absolutes Messsystem Absolutwertgeber sind vom Abtastprinzip gleich aufgebaut wie Inkrementalgeber. Im Gegensatz zum Inkrementalgeber kann der aktuelle Positionswert ohne Verfahrweg erkannt und an eine EnDat- bzw. SSI-Schnittstelle übertragen werden. Durch die aufwändigere Messspur bedingt, ist die Messstrecke längenmäßig begrenzt. Zusätzlich zur Absolutspur muss eine Inkrementalspur mit einem Ausgangssignal VSS = 1V (Spitze-Spitze-Wert) vorhanden sein. Die erforderliche Auflösung des Wegmesssystems richtet sich nach den Anforderungen an Genauigkeit und Störsteifigkeit.

Anbringung des Messsystems Das Messsystem sollte möglichst steif und möglichst nahe an den Motorkomponenten angebaut sein. Hinweis Temperaturbereich des Wegmesssystems beachten Die Oberflächentemperatur der selbstgekühlten 1FN6- Motoren kann über 100° C erreichen. Temperaturempfindliche Bauteile und elektrische Leitungen dürfen deshalb nicht an den heißen Oberflächen anliegen. Das Wegmesssystem muss den auftretenden Temperaturen standhalten. Deshalb beachten Sie den angegebenen Temperaturbereich des Herstellers.

Hinweis Unterstützung bei der Optimierung der Anbringung des Messsystems – z. B. durch Berechnung von Resonanzfrequenzen des Lageregelkreises – erhalten Sie über Ihre zuständige Siemens-Niederlassung.

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Systemeinbindung 0 Funktionen des SME12x

Funktionen des SME12x Das SME12x (Sensor Module External) ist ein Gerät mit Steckverbindungen, das den Anschluss der verschiedenen Sensoren eines Direktantriebes (WMS und Temperatursensoren) ermöglicht. Der Ausgang des SME12x wird per DRIVE-CLiQ an das Antriebssystem der Baureihe SINAMICS angeschlossen werden. Das SME12x erfüllt damit folgende Funktionen: ● alle Signalleitungen können motornah angeschlossen werden ● Temperatursensoren können vollständig ausgewertet werden – Thermischer Motorschutz durch Auswertung von Temp-S – Anzeige des Temperaturverlaufs durch Auswertung von Temp-F ● Schutztrennung gemäß DIN EN 61800-5-1 für Temperatursensoren

Varianten Es werden zwei Varianten des SME12x zur Verfügung gestellt, die sich hinsichtlich ihrer Eingänge für das Wegmesssystem (WMS) unterscheiden: ● SME120 für inkrementelle Wegmesssysteme ● SME125 für absolute Wegmesssysteme Das folgende Bild zeigt die Variante SME120. 6FKXW]OHLWHUDQVFKOXVV 01P (LQJDQJ7HPSHUDWXU VHQVRU (LQJDQJ+DOOVHQVRU

$XVJDQJ'5,9(&/L4 

(LQJDQJ0HVVV\VWHP

Bild 4-3

SME120

Weitere Informationen Weitere Informationen, z.B. zu Schnittstellen und Maßen, finden Sie in der Dokumentation zu SINAMICS S120 "Control Units und Ergänzende Systemkomponenten".

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Systemeinbindung 4.5 Kühlungsystem

Kein direkter Anschluss der Temperaturüberwachungskreise! GEFAHR Bei den Temperaturüberwachungskreisen besteht Gefahr durch elektrischen Schlag! Ein direkter Anschluss der Temperaturüberwachungskreise Temp-F und Temp-S über den Geberstecker des SMC20 (X520) erfüllt nicht die Vorgaben der Schutztrennung gemäß DIN EN 61800-5-1. Ein Anschluss der Temperaturüberwachungskreise Temp F und Temp S über den Geberstecker des SMC20 (X520) ist deshalb ohne Verwendung eines geeigneten Schutzmoduls (z.B. SME12x) nicht zulässig.

4.5

Kühlungsystem

4.5.1

Begriff "Kühlung" Hinweis Im gesamten Dokument bezeichnet der Begriff "Kühlung" eine Wasserkühlung des Motors.

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Systemeinbindung 4.5 Kühlungsystem

4.5.2

Kühlung des Motors

Anschlussmöglichkeit einer Kühlung (≤ 1FN6007) Während des Betriebs erwärmt sich der Motor. Um eine möglichst hohe Leistungsdichte zu erhalten, ist eine Kühlung erforderlich. Die Motoren der Baugrößen 1FN6003 und 1FN6007 bieten diese Möglichkeit und sind auch mit Primärteil- Hauptkühler erhältlich.

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)URQWDQVLFKW)1 Bild 4-4

)URQWDQVLFKW)1

Frontansicht der 1FN6- Motoren mit Wasserkühlung

Der Ein- bzw. Ausgang des Kühlkreislaufes ist nicht fest zugeordnet und kann beliebig gewählt werden. Die Steckanschlüsse an der Frontseite sind für Kühlschläuche mit 10mm Durchmesser vorgesehen.

Verwendete Materialien Folgende Materialien werden für den Primärteil- Hauptkühler innerhalb der Motoren verwendet: ● Kühlanschluss : Aluminium 3.3535 (AlMg3); ENAW -5754 ● Front- Heckplatte: Aluminium 3.3547 (AlMg4,5Mn); ENAW-5083 ● Gehäuse: Aluminium 3.3206 (AlMgSi0,5); ENAW-6063 T66 ● Dichtung: Viton

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Systemeinbindung 4.5 Kühlungsystem

4.5.3

Kühlkreisläufe

Anforderungen an die Kühlkreisläufe Wir empfehlen, die Kühlkreisläufe als geschlossene Systeme auszuführen, um Algenwachstum zu vermeiden. Der maximal zulässige Druck beträgt 10 bar. Hinweis Es wird davon abgeraten, Kühlkreise von Maschinen auch zur Kühlung der Motoren zu nutzen: Durch Verschmutzungen und Langzeitablagerungen kann es hier zu Verstopfung kommen! Das gilt insbesondere für Kühlschmierstoffkreise. Werden Kühlkreise von Maschinen auch zur Kühlung der Motoren benutzt, müssen alle hier aufgeführten Anforderungen erfüllt werden. Beachten Sie auch die Anforderungen an das Kühlmedium sowie maximale Stillstandszeiten von Kühlkreisläufen entsprechend den Angaben des Kühlmittelherstellers!

Zusammenschalten von Kühlkreisen Werden mehrere Motoren an den Kühlkreislauf angeschlossen, muss die Kühlung der Primärteile parallel geschaltet werden. Dabei sind Temperatur- und Druckdifferenzen zwischen Vorlauf und Rücklauf zu beachten. VORSICHT Starre Verbindungen zwischen Kühlkreisläufen können zu Problemen mit der Dichtheit führen! Beim Zusammenschalten von Kühlkreisläufen wird dringend empfohlen, flexible Verbindungen (Schläuche) zu verwenden!

Einsatz von Kühlaggregaten Ein vergleichsweise kostengünstigstes System ist der Einsatz eines ungeregelten Kühlaggregats, an das alle eingesetzten Kühler angeschlossen werden. Nachteil hierbei ist, dass die Vorlauftemperatur schwanken kann. Die maximale Leistungsdichte des Motors und seine Wärmeisolierung gegenüber der Maschine können nicht als konstant betrachtet werden, was bei der Auslegung beachtet werden muss. Im Gegensatz dazu ist es natürlich auch möglich, jedem Kühler sein eigenes geregeltes Kühlaggregat zuzuordnen. Dies ermöglicht hinsichtlich der Kühlung die vollständige Kontrolle über die Leistungsdichte des Motors, da die Vorlauftemperatur stets konstant gehalten wird. Herstellerempfehlung Hersteller von Kühlaggregaten werden im Anhang empfohlen

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Systemeinbindung 4.5 Kühlungsystem

4.5.4

Kühlmedien

Bereitstellung des Kühlmediums Die Bereitstellung des Kühlmediums erfolgt kundenseitig. Als Kühlmedium soll ausschließlich Wasser mit Korrosionsschutz eingesetzt werden.

Begründung für den Einsatz von Wasser mit Korrosionsschutzmittel Bei Einsatz von unbehandeltem Wasser kann es aufgrund von Härteablagerungen, Algenund Schleimbildungen sowie Korrosion zu erheblichen Schäden und Störungen kommen, z.B. ● Verschlechterung des Wärmeübergangs ● höhere Druckverluste aufgrund von Querschnittsverengungen ● Verstopfung der Düsen, Ventile, Wärmetauscher und Kühlkanäle

Generelle Anforderungen an das Kühlmedium Das Kühlmedium muss vorgereinigt oder gefiltert werden, um Verstopfungen des Kühlkreislaufs zu vermeiden. Eisbildung ist nicht zulässig! Hinweis Die maximal zulässige Größe für Partikel im Kühlmedium beträgt 100 μm.

Anforderungen an das Wasser Das Wasser, welches als Basis des Kühlmediums verwendet wird, muss mindestens folgende Anforderungen erfüllen: ● Konzentration von Chlorid: c < 100 mg/l ● Konzentration von Sulfat: c < 100 mg/l ● 6,5 ≤ ph-Wert ≤ 9,5 Weitere Anforderungen stimmen Sie bitte mit dem Hersteller des Korrosionsschutzmittels ab!

Anforderungen an das Korrosionsschutzmittel Das Korrosionsschutzmittel muss folgende Anforderungen erfüllen: ● Basis ist Ethylenglykol (auch "Ethandiol"). ● Wasser und Korrosionsschutzmittel entmischen sich nicht. ● Der Gefrierpunkt des verwendeten Wassers wird mindestens auf -5 °C herabgesetzt. ● Das verwendete Korrosionsschutzmittel muss mit den verwendeten Fittings und Schläuchen des Kühlsystems sowie den Materialien des Motorkühlers verträglich sein.

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Systemeinbindung 4.5 Kühlungsystem Stimmen Sie diese Anforderungen, insbesondere die Materialienverträglichkeit, mit dem Kühlgerätehersteller und dem Hersteller des Korrosionsschutzmittels ab!

Geeignete Mischung ● 25 % - 30 % Ethylenglykol (= Ethandiol) ● Wasseranteil enthält max. 2 g/l gelöste Mineralsalze und ist weitgehend frei von Nitrit und Phosphat Herstellerempfehlung Hersteller von Korrosionsschutzmitteln werden im Anhang empfohlen.

4.5.5

Festlegen der Vorlauftemperatur

Grundlagen Bei der Festlegung der Vorlauftemperatur der Kühler spielen im Wesentlichen zwei Größen eine Rolle: Die Leistungsdichte des Motors und Schäden durch Betauung.

Leistungsdichte Je niedriger die Vorlauftemperatur der Kühlung, desto mehr Wärmeverluste des Motors können abgeführt werden. Damit steigt die Leistungsdichte des Motors.

Betauung Gewöhnlich entsteht Betauung, wenn Teile des Kühlkreislaufs oder Außenteile kälter sind als die umgebende Luft: Die Luft in der Nähe der kälteren Oberflächen wird abgekühlt. Damit steigt die relative Luftfeuchtigkeit und erreicht unter Umständen den Grenzwert von 100 %. Um die Bildung von Betauung zu minimieren, darf die Vorlauftemperatur der Kühlkreisläufe maximal 3 K unter der Temperatur der umgebenden Luft liegen. Bei Einsatz der Maschinen in Regionen mit sehr hoher Luftfeuchtigkeit sollte die Vorlauftemperatur sogar über der Temperatur der umgebenden Luft liegen.

Festlegen der Vorlauftemperatur Für das Festlegen der Vorlauftemperatur gelten folgende Regeln: ● möglichst niedrige Vorlauftemperatur für möglichst hohe Leistungsdichte ● nicht zu niedrige Vorlauftemperatur zur Vermeidung von Betauung Hinweis Betauung kann zu Schädigungen der einhausenden Maschine (z.B. Rost) führen. Betauung ist zu vermeiden! Wählen Sie die Vorlauftemperaturen so aus, dass keine Betauung auftreten kann.

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Systemeinbindung 4.5 Kühlungsystem Das folgende Bild zeigt eine Lösung zur Regelung der Vorlauftemperatur der Kühlkreisläufe. Als Führungsgröße der Vorlauftemperatur sollte bei einer Folgeregelung die Umgebungstemperatur der Maschine gewählt werden: TVORL = TUmgebung - 3 K sichert die motornahen Bereiche gegen Betauung. Wird die Vorlauftemperatur über einen Festwertregler geregelt, richtet sich der Temperaturwert nach der maximalen Umgebungstemperatur: TVORL = TUmgebung,MAX - 3 K.

9RUODXIWHPSHUDWXUGHV.¾KOPLWWHOVLQr&

Muss die Dauervorschubkraft des Motors voll ausgeschöpft werden, ist die Vorlauftemperatur auf maximal 35 °C zu begrenzen. In diesem Fall kann bei ungünstigen Umgebungsbedingungen Betauung auftreten.



LQGLHVHP%HUHLFKZLUGGLH %HPHVVXQJVNUDIWQLFKWHUUHLFKW

 

LQGLHVHP%HUHLFK GURKW%HWDXXQJ





















8PJHEXQJVWHPSHUDWXUGHU0DVFKLQHLQr&

Bild 4-5

Kennlinie der Vorlauftemperatur der Kühlkreisläufe

Folgeregelung der Vorlauftemperatur Bei der Folgeregelung wird die Vorlauftemperatur der aktuellen Umgebungstemperatur am Einsatzort des Motors angepasst. Hierdurch kann der Motor im Durchschnitt kühler gehalten werden als bei einer Festwertregelung. Die Lebensdauer und die Leistungsdichte des Motors erhöhen sich dadurch. Deshalb ist die Folgeregelung günstiger als die Regelung der Vorlauftemperatur über einen Festwertregler.

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Systemeinbindung 4.6 Bremskonzepte

4.6

Bremskonzepte

Sicherheitshinweis WARNUNG Betriebsstörungen können zu unkontrollierten Bewegungen des Antriebs führen. Es müssen Maßnahmen getroffen werden, um die maximal mögliche kinetische Energie des Maschinenschlittens im Störungsfall abzubremsen.

Mögliche Betriebsstörungen Betriebsstörungen können z.B. auftreten bei: ● Ausfall des Stromnetzes ● Geberausfall, Ansprechen der Geberüberwachung ● Ausfall der übergeordneten Steuerung (z.B. NCU), Busausfall ● Ausfall des Regelungsmoduls ● Antriebsfehler ● Fehler im NC

Bremskonzepte Der Entwurf und die Berechnung von Bremssystemen hängt von der maximalen kinetischen Energie, also der maximalen Masse des Maschinenschlittens und seiner maximalen Geschwindigkeit, ab. Die Berechnung kann deshalb nur für eine konkrete Maschine durchgeführt werden. Um den Maschinenschlitten bei Störungen sicher abzubremsen, sind ausreichend dimensionierte Dämpfungs- und Stoßverzehrelemente an den Enden der Verfahrwege zu verwenden. Befinden sich mehrere Schlitten auf einer Achse, so müssen auch zwischen den Schlitten Dämpfungs- und Stoßverzehrelemente eingebaut werden. Um die kinetische Energie des Schlittens zu verringern, bevor er auf die Dämpfungselemente aufprallt, können zusätzlich folgende Maßnahmen (auch kombiniert) ergriffen werden: 1. Elektrisches Bremsen über die Energie im Zwischenkreis:

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Systemeinbindung 4.6 Bremskonzepte Beachten Sie die Dokumentation des verwendeten Antriebssystems! 2. Elektrisches Bremsen über Kurzschließen des Primärteils (entspricht Ankerkurzschluss): Beachten Sie auch die Dokumentation des verwendeten Antriebssystems! Nachteil: Die Bremskraft ist abhängig von der Geschwindigkeit (siehe Kurzschlussbremskennlinie im Kap: "Technische Daten und Kennlinien") Die Kurzschlussbremsung ist nicht geeignet, den Schlitten vollständig abzubremsen. Hinweis Beim elektrischen Bremsen durch Kurzschließen des Primärteils sind spezielle Schütze erforderlich, da sehr hohe Ströme fließen können. - Das Freigaben-Timing für das Antriebssystem muss beachtet werden. 3. Mechanisches Bremsen über Bremselemente: Die Bremsfähigkeit muss möglichst so hoch dimensioniert werden, dass der Schlitten bei maximaler kinetischer Energie sicher abgebremst werden kann. Nachteil: Die relativ lange Ansprechzeit der Bremssteuerung führt zu langen ungebremsten Verfahrwegen. Es wird empfohlen, alle drei Maßnahmen im Zusammenwirken vorzusehen. Die Maßnahmen (2) und (3) dienen in diesem Fall als zusätzliche Absicherung, falls Maßnahme (1) versagt: Das Kurzschließen des Primärteils wirkt zuerst bei hohen Geschwindigkeiten, und bei niedrigeren Geschwindigkeiten setzt die Wirkung der mechanischen Bremse ein. Herstellerempfehlung Hersteller von Bremselementen werden in Anhang empfohlen

Einsatz einer Haltebremse Die Motoren können aufgrund von Rastkräften in eine magnetische Vorzugslage gezogen werden, wenn der Motor nicht mehr vom Antrieb gespeist wird. Dabei können bei bereits stillstehendem Antrieb unvorhersehbare Bewegungen bis zu einer halben Polteilung in beide Richtungen auftreten. Um eventuelle Schäden z.B. am Werkstück und/oder am Werkzeug zu verhindern, kann der Einsatz einer Haltebremse sinnvoll sein. Aufgrund der fehlenden Selbsthemmung sollte bei geneigten oder vertikalen Antrieben ohne Gewichtsausgleich eine Haltebremse vorgesehen werden, um den Antrieb in beliebigen Positionen abstellen und stromlos schalten zu können. Eine Haltebremse kann auch erforderlich sein, wenn ● die Lagerreibung die Rastkräfte nicht kompensiert bzw. nicht übersteigt und dadurch unvorhersehbare Bewegungen auftreten ● unvorhersehbare Bewegungen des Antriebs zu Schäden führen können (z.B. erreicht ein Motor mit einer großen Masse auch eine große kinetische Energie) ● Gewichtsbelastete Antriebe in beliebigen Positionen abgestellt und stromlos geschaltet werden müssen

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Gekoppelte Motoren 5.1

5

Parallelgeschaltete Motoren

Voraussetzung für die Parallelschaltung Die Position der parallel geschalteten Primärteile zueinander muss für den Betrieb bestimmte Bedingungen erfüllen. Grundvoraussetzung für die Parallelschaltung ist eine ausreichend steife, mechanische Kopplung. Zusätzlich müssen folgende Einschränkungen gewährleistet sein: ● gleiche Primärteil- Baugröße ● gleicher Wicklungstyp ● gleicher Luftspalt Beim Parallelbetrieb mehrerer Motoren an einem Leistungsmodul sind die nationalen Vorschriften zu beachten. Insbesondere in Nordamerika sind besondere Vorkehrungen (gesonderter Motorschutz) zu treffen. Hinweis Bestellbezeichnungen für parallel geschaltete Motoren Die Bestellbezeichnungen (MLFB) der Motoren dürfen sich nur in der Stelle "elektrischer Anschluss" unterscheiden. Die Anschlussart hat für die Bestellung von Motoren in Bezug auf die MLFB keine Bedeutung. Zu beachten ist allerdings, dass bei der Parallelschaltung von Primärteilen die Leistungsleitungen gleich lang sein müssen, um eine gleichmäßige Stromverteilung zu erreichen. Zum besseren Verständnis wird nachfolgend eine Rumpf-MLFB gezeigt. Nur bei der als "⃞" dargestellte Platzhalter darf die MLFB abweichen, ansonsten muss sie übereinstimmen: 1FN3xxx-xxxx0-0⃞A1

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Gekoppelte Motoren 5.1 Parallelgeschaltete Motoren

Mechanische Anordnungen Zwei elektrisch parallel zu betreibende Primärteile können entweder auf einer gemeinsamen Sekundärteilspur oder auf zwei einzelnen Sekundärteilspuren angeordnet werden. Die Leitungsabgangsrichtung kann gleich sein oder entgegengesetzt. Dadurch ergeben sich für elektrisch parallel geschaltete Motoren (Master M und Stoker S) vier grundlegende mechanische Anordnungen, die in der folgenden Tabelle dargestellt sind. Tabelle 5- 1

grundlegende mechanische Anordnungen parallel geschalteter Motoren

eine Sekundärteilspur

gleiche Leitungsabgangsrichtung

entgegengesetzte Leitungsabgangsrichtung

TANDEM-Anordnung

JANUS-Anordnung

/HLWXQJVDEJDQJ

/HLWXQJVDEJDQJ

0 0 zwei Sekundärteilspuren

6

PARALLEL-Anordnung /HLWXQJVDEJDQJ

6 /HLWXQJVDEJDQJ

ANTIPARALLEL-Anordnung /HLWXQJVDEJDQJ

0

/HLWXQJVDEJDQJ

0 6

6

/HLWXQJVDE

Bezugspunkte zur Ausrichtung der Primärteile Hinweis Werden Linearmotoren auf einer gemeinsamen Sekundärteilspur parallel geschaltet, muss die Lage der Primärteile zueinander ein definiertes Raster aufweisen, um eine übereinstimmende Pollage zu erreichen. Bei getrennten Sekundärteilspuren muss zusätzlich die Lage der Spuren zueinander berücksichtigt werden. Die Bezugspunkte zur erforderlichen Ausrichtung der parallel geschalteten Linearmotoren beziehen sich immer auf den Master: ● beim Primärteil: Gehäuseprofilkante an der Frontseite ● beim Sekundärteil: Mitte eines Bohrloches, das für die Befestigung am Maschinenbett vorgesehen ist

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Gekoppelte Motoren 5.1 Parallelgeschaltete Motoren Das folgende Bild zeigt diese Bezugspunkte. 5HIHUHQ]NDQWHQ ˂[ 

˂V 

0DVWHU

˂[

˂V

6WRNHU

Bild 5-1

Parallelanordnung mit zwei Sekundärteilspuren

Der Abstand Δs ist der Abstand von der Profilkante des Masters zur Profilkante des Stokers. Das Vorzeichen von Δs gibt die Bewegungsrichtung der Verschiebung an. Hinweis Bei Angaben zur Lage von Master und Stoker zueinander ist immer die Position der Gehäuseprofilkante des Master (Δs = 0) maßgebend.

Gleiche Leitungsabgangsrichtung Die Phasenfolge von Master und Stoker ist bei gleichem Leitungsabgang identisch. Entsprechend muss die Lage von Master und Stoker gegenüber der Lage der Sekundärteilspur(en) identisch sein, (xM = xS) siehe folgendes Bild. [0

0DVWHU

˱3

˂[

˂V

6WRNHU

[6 ˱3 3ROZHLWH [ 0 [6

Bild 5-2

Lage von Master und Stoker bei gleichem Leitungsabgang

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Gekoppelte Motoren 5.1 Parallelgeschaltete Motoren PARALLEL- Anordnung Bei der PARALLEL-Anordnung hat man die Möglichkeit, die zweite Sekundärteilspur um Δx zu verschieben, siehe obiges Bild. So ergibt sich für den Referenzabstand Δs: Δs = Δx ± n ‧ 2τP

mit n = 0, 1, 2, …

Ist die Sekundärteilspur nicht verschoben (Δx = 0) ergibt sich für den Referenzabstand Δs: Δs = ± n ‧ 2τP

mit n = 0, 1, 2, …

TANDEM- Anordnung Bei der TANDEM-Anordnung muss entsprechend der Abstand der Referenzkanten ein ganzzahliges Vielfaches der Polweite sein, siehe folgendes Bild:

˂V

6WRNHU

0DVWHU

/3

Bild 5-3

/0,1

Lage von Master und Stoker bei der TANDEM- Anordnung

Δs = ΔsMIN +n ‧ 2τP

mit n = 0, 1, 2, …

ΔsMIN setzt sich zusammen aus der Gesamtlänge des Primärteiles (LP) und einem Mindestabstand zwischen Master und Stoker (LMIN), der je nach Anwendungsfall für Leitungsabgang des Stokers benötigt wird. ΔsMIN muss immer ein ganzzahliges Vielfaches von 2τP sein. Baugröße

Baulänge

Δs

2τP

(n = 0, 1, 2,..)

[mm]

[mm] 1FN6003

1LCxx / 1WCxx

375 +n ‧ 2τP

Selbst - und Wasserkühlung

1LExx / 1WExx

500 +n ‧ 2τP

(2 fest angeschlossene Leitungen)

1LGxx / 1WGxx

625 +n ‧ 2τP

1LJxx / 1WJxx

750 +n ‧ 2τP

1LLxx / 1WLxx

875 +n ‧ 2τP

25

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Gekoppelte Motoren 5.1 Parallelgeschaltete Motoren

Baugröße

Baulänge

Δs

2τP

(n = 0, 1, 2,..)

[mm]

[mm] 1LNxx / 1WNxx

1000 +n ‧ 2τP

1FN6007

1LCxx / 1WCxx

375 +n ‧ 2τP

Selbst- und Wasserkühlung

1LExx / 1WExx

500 +n ‧ 2τP

(2 Einbaqudosen)

1LGxx / 1WGxx

625 +n ‧ 2τP

1LJxx / 1WJxx

750 +n ‧ 2τP

1LLxx / 1WLxx

875 +n ‧ 2τP

1LNxx / 1WNxx

1000 +n ‧ 2τP

1FN6008

1LCxx

500 +n ‧ 2τP

1FN6016

1LExx

700 +n ‧ 2τP

1FN6024

1LGxx

1000 +n ‧ 2τP

25

50

Selbstkühlung (2 Einbaudosen)

Hinweis Mindestabstand bei der Tandem- Anordnung Sofern es die Verlegung der Leistungsleitung zulässt, kann der Abstand Δs in Schritten von 2τP verringert werden. Maßgebend für den Mindestabstand des Stokers vom Master ist der kleinst mögliche Biegeradius der Leistungsleitung evtl. zuzüglich Steckverbindungslänge.

Entgegengesetzte Leitungsabgangsrichtung Eine Phase des Stokers wird belegt wie beim Master, die anderen beiden werden vertauscht. Deshalb ist die Lage der Primärteile gegenüber den Sekundärteilspur nicht mehr identisch: Der Stoker muss um einen Abstand Δs ≠ 2τP verschoben werden, damit die Kraftbildung in beiden Motoren gleich ist.

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Gekoppelte Motoren 5.1 Parallelgeschaltete Motoren ANTIPARALLEL- Anordnung 5HIHUHQ]NDQWH *HK¦XVHNDQWH

0DVWHU

˱3

˂[ 

˂V

6WRNHU

˱3 3ROSDDUZHLWH ˂[ 9HUVDW]GHU6HNXQG¦UWHLOVSXUHQ

Bild 5-4

Lage von Master und Stoker bei der Antiparallen- Anordnung

Ziel der Antiparallel- Anordnung ist es, beide Primärteile möglichst platzsparend nebeneinander anzuordnen. Dabei spielt beispielsweise der Leitungsabgang der Primärteile eine entscheidende Rolle. Grundlage für die Berechnung ist eine gedankliche Janus-Anordnung in der Master und Stoker den definierten Abstand Δs haben (siehe Kap. "Janus-Anordnung"). Der Stoker befindet sich real auf einer parallelen Sekundärteilspur, die keine Verschiebung zur Spur des Masters aufweist (ΔX = 0). Der Abstand Δs entspricht exakt dem Abstand Δs der ideellen Janus-Anordnung. Durch Verschieben des Stokers um ganzzahlige Vielfache von 2τp nach links, kann der Platzbedarf der Primärteilanordnung minimiert werden. Δs = ± n ·2τp

n = 0, 1, 2, 3.........

JANUS - Anordnung ˂V

0DVWHU

Bild 5-5

6WRNHU

Lage von Master und Stoker bei der JANUS-Anordnung

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Gekoppelte Motoren 5.1 Parallelgeschaltete Motoren Bei der Janus-Anordnung gibt es einen kleinstmöglichen Abstand Δsmin zwischen Master und Stoker, um eine gleichmäßige Kraftbildung zu erreichen. Δs = Δsmin + n ·2τp

Baugröße

n = 0, 1, 2, 3...

Baulänge

Δs

2τP

(n = 0, 1, 2,..)

[mm]

[mm] 1FN6003

1LCxx

1FN6007

398,1 + n ·2τp

1LExx

648,1 + n 2τp

Selbstkühlung

1LGxx

898,1 + n ·2τp

1LJxx

1148,1 + n ·2τp

1LLxx

1398,1 + n ·2τp

1LNxx

1648,1 + n ·2τp

1FN6003

1WCxx

423,1 + n ·2τp

1FN6007

1WExx

673,1 + n ·2τp

Wasserkühlung

1WGxx

923,1 + n ·2τp

1WJxx

1173,1 + n ·2τp

1WLxx

1423,1 + n ·2τp

1WNxx

1673,1 + n ·2τp

1FN6008, 1FN6016, 1FN6024

1LCxxx

783,9 + n ·2τp

Selbstkühlung

1LExxx

1283,9 + n ·2τp

1LGxxx

1783,9 + n ·2τp

25

25

50

Linearmotoren SIMOTICS L-1FN6 Projektierungshandbuch, 06/2012, 6SN1197-0AB78-0AP4

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Gekoppelte Motoren 5.2 Doppelkammmotoren

5.2

Doppelkammmotoren

Aufbau eines Doppelkammmotors Das folgende Bild zeigt den Aufbau eines Doppelkammmotors mit dem 1FN6. Mit dieser Aufbauvariante können die Anzugskräfte auf den beweglichen Schlitten minimiert werden.

6WDQGDUG3ULP¦UWHLO

6WDQGDUG3ULP¦UWHLO

/XIWVSDOW

%HZHJXQJV ULFKWXQJ

6FKOLWWHQPLWDXIJHVFKUDXEWHQ 6WDQGDUG6HNXQG¦UWHLOHQ

Bild 5-6

prinzipieller Aufbau eines Doppelkammmotors mit dem 1FN6

Der Aufbau des Doppelkammmotors ist mit dem 1FN6 ohne elektromagnetische Einschränkungen bezüglich Material und Dicke des Schlittens möglich. Es können zwei Standard-Primärteile eingesetzt werden, und der Aufbau ist prinzipiell mit allen Motoren realisierbar.

Projektierung Die Projektierung von Doppelkammmotoren folgt im Wesentlichen dem normalen Ablauf. Einziger Unterschied: Die bewegte Masse ist in diesem Fall durch den Schlitten und die darauf montierten Sekundärteile bestimmt. Folglich sind diese Massen zu berücksichtigen: ● Masse der Sekundärteile ● Masse des Schlittens ● Masse der Führungselemente ● Masse des Längenmesssystems

Linearmotoren SIMOTICS L-1FN6

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Projektierungshandbuch, 06/2012, 6SN1197-0AB78-0AP4

Bestellbezeichnungen 6.1

6

Aufbau der Bestellbezeichnungen Die Bestellbezeichnung besteht aus einer Kombination von Buchstaben und Ziffern, der maschinenlesbaren Fabrikatebezeichnung MLFB. Für eine Bestellung ist die Angabe der eindeutigen MLFB ausreichend. Die MLFB besteht aus drei Blöcken, die durch Bindestriche getrennt sind. Der erste Block umfasst sieben Stellen und kennzeichnet Produktfamilie und Baugröße des Primär- bzw. Sekundärteils. Im zweiten Block sind weitere Ausführungsmerkmale, wie z. B. Baulänge und Geschwindigkeit, verschlüsselt. Der dritte Block ist für zusätzliche Angaben vorgesehen. Beachten Sie bitte, dass nicht jede theoretisch mögliche Kombination verfügbar ist.

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Bestellbezeichnungen 6.2 Primärteil

6.2

Primärteil

)1[[[[[[[$ HOHNWULVFKH0DVFKLQH Synchronmaschine

/LQHDUPRWRU 7\SHQUHLKH %DXEUHLWH 

%DXDUW

.¾KOXQJ

%DXO¦QJH

ฬPP ฬPP ฬPP ฬPP ฬPP

1 ฬJHNDSVHOW6WDQGDUG /ฬ6HOEVWN¾KOXQJ :ฬ:DVVHUN¾KOXQJ &ฬ0RGXOH (ฬ0RGXOH *ฬ0RGXOH -ฬ0RGXOH /ฬ0RGXOH 1ฬ0RGXOH 4ฬ0RGXOH

 

*HVFKZLQGLJNHLWY0$;)0$; ฬPV ฬPV [\ฬ[\PV

QLFKWEHOHJW /HLWXQJVDQVFKOXVV F ฬ/HLVWXQJVXQG6LJQDOOHLWXQJJHWUHQQWP/HLWXQJVO¦QJHPLW6WHFNHUQ K ฬ(LQEDXGRVHQ/HLVWXQJVXQG6LJQDOOHLWXQJJHWUHQQW

QLFKWEHOHJW 6HQVRULN

1 ฬ37&XQG.7

Bild 9-3

SME 12x

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%HPHVVXQJVVWURP,1ื$ %HPHVVXQJVVWURP$,1ื$ %HPHVVXQJVVWURP,1ุ$

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0RWRU

/HLVWXQJVOHLWXQJPD[P /HLVWXQJVOHLWXQJPD[P /HLVWXQJVOHLWXQJPD[P

Maximal zulässige Leitungslängen (geschirmt und Antriebssystem Bauform "Booksize")

Vorteile vorkonfektionierter Leitungen Vorkonfektionierte Leitungen bieten gegenüber selbst konfektionierten Leitungen unter anderem Sicherheit, einwandfreie Funktion und häufig Kostenvorteile. Technische Daten für MOTION-CONNECT® Signalleitungen (z.B. Adernquerschnitt, Außendurchmesser, maximale Strombelastung) befinden sich im Katalog.

Interne Schaltung des Primärteils Das folgende Bild zeigt die interne Schaltung des Primärteils. 8 9 :

3(

7HPS6

7HPS) ෥ 

˽

˽

Bild 9-4

˽

˽

interne Schaltung des Primärteils

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100

Projektierungshandbuch, 06/2012, 6SN1197-0AB78-0AP4

Anschluss des Motors 9.2 Elektrischer Anschluss

9.2.3

Elektrischer Anschluss am Motor %DXJU¸VVHQ)1ELV)1

%DXJU¸VVH)1

(LQEDXGRVH 6LJQDO

(LQEDXGRVH /HLVWXQJ

$QVFKOXVVOHLWXQJ /HLVWXQJ

3ROELOG%OLFNDXIGLH6WHFNVHLWH

3ROELOG$QVLFKWVWHFNVHLWLJDP0RWRU 





3(



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3( 











 3(

/HLVWXQJVHLQEDXGRVHQ



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  0

/HLVWXQJVVWHFNHUGHU $QVFKOXVVOHLWXQJ

6LJQDOHLQEDXGRVH

3(



*U¸¡H

0

6LJQDOEXFKVHGHU $QVFKOXVVOHLWXQJ

(OHNWULVFKH$QVFKOXVVEHOHJXQJGHU6LJQDOH

/HLVWXQJVOHLWXQJ

3,1

6LJQDOOHLWXQJ

8



9



5.7