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Antriebsprojektierung einer Vorschubachse

Erstellt von: Vekri am: 08.03.2014 11:48 (2 Antworten)

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08.03.2014 11:48	Bewerten (0)
Vekri Beiträge: 1 Bewertung: (0)	Hallo, im Rahmen meiner Techniker Abschlussarbeit soll ein Direkt- und Indirektantrieb für den Radialvorschub einer Wälzfräsmaschine projektiert und verglichen werden. Aus Spindelsteigung P=10mm und den minimalen Vorschub von 0,6mm/min ergibt sich beim Direktantrieb eine erforderliche Motordrehzahl von 0,06 1/min. Das benötigte Antriebsdrehmoment an der Spindel beträgt bei Beschleunigung Msp= 19,52 Nm Daraus wurde ein Servomotor 1FK7085-4CF7.-.... mit M₀=22Nm gewählt (richtig??, oder Auswahl nach M_max?) Aus einem Berechnungsbeispiel in einem Lehrbuch (Bozina Perovic "Werkzeugmaschinen und Vorrichtungen") konnte ich für die kleinst mögliche Spindeldrehzahl folgende Formel finden. $n_{Smin} \geq \frac{n_{Mmax} }{i_{R} }$ Der Faktor iR wird laut Beispiel mit 8192 angenommen. Das würde im Umkehrschluss bedeuten das ich für die minimal erforderliche Motordrehzahl, einen Motor mit kleiner als n_Mmax=491.52 1/min benötigen würde. Aus der 1FT7/1FK7 Reihe bei einem Stillstanddrehmoment um M₀=22 Nm beträgt das kleinst mögliche n_Mmax=6000 1/min. Das würde bedeuten das es keinen Motor gibt, der eine Höchstdrehzahl Mmax mit weniger als 491,52 1/min hat. Ist der Direktantrieb in diesem Fall somit nicht möglich? Muss doch mit der Bemessungsdrehzahl gerechnet werden( die natürlich deutlich kleiner ist)? Wie setzt sich der Regelbereich zusammen? (Geberauflösung 2048 *4?) Mit Freundlichen Grüßen Vekri
Vekri Beiträge: 1 Bewertung: (0)
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10.03.2014 09:30	Bewerten (0)
Technology Team Platin-Experte Beigetreten: 11.10.2006 Letzter Bes: 30.10.2024 Beiträge: 5931 Bewertung: (813)	Hallo Vekri, generell werden zwei Kriterien bei der Motorprojektierung berücksichtigt. Zum einen muss der max. Arbeitspunkt (max. Drehmoment, max. Drehzahl) unter der max. Motor-Kennlinie und der effektive AP (effektives Drehmoment, mittlere Drehzahl) unter der sogenannten S1-Kennlinie des Motors liegen. Zum kurzen beschleunigen kannst du die Max.-Kennlinie berücksichtigen, dadurch kann der Motor in Summe kleiner dimensioniert werden. Ein hilfreiches Tool stellt SIZER dar. Dies kannst du kostenfrei runterladen und benutzen. Hier ein Link: http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/54992004 Im allgemeinen kannst du einen 1FK/1FT auch für solch kleiner Drehzahl verwenden. Damit die Genauigkeit noch einigermaßen gut ist, empfiehlt sich die Verwendung eines hochauflösenden sin/cos-Gebers. In der Regel sind 2048 Rohstriche genug, da - zumindest der Sinamcis S120 - die Rohstriche mit 11Bit feininterpoliert. Dadurch erreicht man eine Auflösung 2^22. Die neu verwendeten DQI-Geber bei den 1FK7/1FT7 ermöglichen sogar eine Auflösung von 2^24, also 16,8Mio. Striche/Umdrehung. Was beachtet werden sollte bei solch kleiner Drehzahl: - die Motornutraste stechen stärker durch je kleiner die Drehzahl und je kleiner die Gesamtträgheit=> Einsatz eines optimierten Motors bezüglich Nutrastwelligkeit, also ein 1FT7 - falls der Effektivpunkt bei solch kleiner Drehzahl liegen sollte, müsste ein Derating des S1-Motormomentes und des Umrichters berücksichtigt werden. Bei sehr kleiner Drehzahl werden die Motorwicklungen ungleichmäßig belastet. - die Motorlager sind für Dauerbetrieb mit sehr kleiner Drehzahl nicht ausgelegt. Zur Gewährleistung der spez. Lagerlebensdauer müsste applikativ bei Pausen kurzzeitig höhere Drehzahlen angefahren werden, damit sich das Fett sauber verteilt. Evtl. kannst du an der Spindelübersetzung spielen, damit die min. Drehzahl etwas höher wird. Alternativ Einsatz eines Getriebes.
	With best regards, Technology Team Application consulting and pre sales support for SINAMICS, SIMATIC Technology, SIMOTION, SIMOTICS and MOTION CONNECT
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10.03.2014 10:03	Bewerten (0)
ServoLeo Mitglied Beigetreten: 08.07.2011 Letzter Bes: 16.09.2014 Beiträge: 1 Bewertung: (0)	Hallo Vekri, die Grundaussage des Lehrbuchs ist richtig, jedoch sind heutzutage die Geberauflösungen i.d.R. höher, so dass problemlos kleinere Drehzahlen möglich sind. Bei den angedachten Servomotoren der Baureihe 1FK7 sind verschiedene Gebervarianten möglich, zu empfehlen sind Gebersysteme mit DRIVE-CLiQ-Schnittstelle, Details siehe https://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll/csfetch/55379345/1FK7_de-DE.pdf?func=cslib.csFetch&nodeid=55379346&forcedownload=true, hierbei betragen die Geberauflösungen (pro Umdrehung / Singleturn) z.B. 20bit (AS20DQI). Für Ihre Anwendung wäre es u.U. sinnvoll eine kleinere Spindelsteigung zu verwenden, abhängig von der notwendigen Maximalgeschwindigkeit.Die Auslegung erfolgt am einfachsten mit dem (Siemens) Auslegungstool SIZER, siehe https://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll?query=SIZER&func=cslib.cssearch&content=adsearch%2Fadsearch.aspx&lang=de&siteid=csius&objaction=cssearch&searchinprim=&nodeid99=, hier können Sie Bewegungsprofile genau abbilden. Wenn Sie von „Direktantriebstechnik“ im eigentlichen Sinne sprechen, dann sollten Sie Linearmotoren für die Vorschubachse einsetzen. Die Auslegung erfolgt ebenfalls mit dem SIZER. Mit freundlichen GrüßenServoLeo

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