数控机床的全新驱动方案

数控机床的全新驱动方案

基于数控机床对驱动系统要求的日益增高,西门子推出了一款高度集成、可广泛应用于常规车床和铣床的驱动器Sinamics S120 Combi,该驱动器集成了电源模块、一个用于驱动主轴电机的电机模块、2~3个用于驱动进给电机的电机模块(功率相对较低)。驱动器有六种型号可选,但其应用几乎可覆盖一半单轴数控机床的应用。
简单的数控车床通常只配备两根几何轴(X、Z轴)和一根主轴,因此三个电机模块就可以驱动整台车床。在一些简单车床上有时也会配备一把动力刀具,极个别情况下还会配备伺服刀塔或尾架。总之,在常规车床上六个电机模块足够。
简单的铣床通常配备三根几何轴(X、Y、Z轴)和一根主轴,因此四个电机模块就可以驱动整台铣床。铣床上有时也会配备另外两根几何轴(A、C轴),这种情况下六个电机模块就可以满足使用。对于常规数控机床而言,将电源模块和3~4个电机模块集成为一个单元,是最佳的驱动方案。
相对于由独立的电源模块和电机模块构成的模块式驱动器,这种针对常规机床结构定制的集成式驱动器更具优势。西门子在开发Sinamics S120 Combi驱动器时,免去了模块间的接口,优化了驱动器的结构。
在结构紧凑的机床上,如何节约控制柜中的空间尤其重要。除了改进设备尺寸外,如何尽量节约接线空间也是关键。
Sinamics S120 Combi针对外部冷却方式进行了改良,但是在必要时它也可以整个安装在控制柜内部,使用配套的安装框架即可安装。外部冷却的优点是控制柜内只残留15%~19%的损耗热量,大部分热量散发到控制柜外部。因此控制柜冷却装置的功率可大大降低,通常一个简单的换热器足够,而不再需要空调装置。除了风扇外,整台Sinamics S120 Combi设备也是为高温环境设计的。因此,在控制柜内温度达到55℃时,设备仍可运行。在温度达到45℃时甚至不会出现降容。内部风扇同样受到监控,防止设备内部出现热源,避免电解电容器提前变干。
在一些常规标准车床和铣床上,有时需要不止两个电机模块。因此,Sinamics S120 Combi上保留了久经验证的直流母线连接,可以备连接最多两个S120书本型紧凑电机模块。因此,Sinamics S120 Combi集成式驱动器也继承了模块式书本型S120的部分灵活性。连接S120书本型紧凑电机模块时,该模块整个安装在控制柜内部,即使S120 Combi的散热器安装在控制柜外部。在小型电机模块上,损耗功率的影响非常小。

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