Motori ed encoder Siemens nell’automazione industriale – costruzione, applicazione e diagnostica

I motori e gli encoder Siemens nell’automazione industriale sono uno degli argomenti chiave per i manutentori, gli ingegneri dell’automazione e i progettisti di macchine. Nella pratica industriale, è il sistema di azionamento che determina maggiormente la precisione, la dinamica, l’efficienza energetica e l’affidabilità dell’intera linea di processo. In questo articolo parliamo delle soluzioni di azionamento Siemens dal punto di vista di un professionista: un tecnico dell’assistenza e qualcuno che lavora con questi dispositivi in condizioni di produzione reali.

Uno dei leader mondiali nel campo dell’automazione è Siemens, che da anni sviluppa sistemi di azionamento completi che includono motori siemens, sistemi di misura e sistemi di controllo avanzati. Di particolare rilievo è la famiglia di motori SIMOTICS, progettati praticamente per ogni segmento dell’industria.

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Motori Siemens SIMOTICS – la piattaforma di azionamento completa

I motori elettrici dominano l’ambiente dell’automazione industriale e gli azionamenti per motori Siemens sono lo standard in molti impianti di produzione. La serie SIMOTICS è stata progettata come un ecosistema coerente, che consente una facile integrazione con inverter, servoazionamenti e sistemi di controllo.

La famiglia SIMOTICS comprende quattro gruppi principali:

• SIMOTICS S – Servomotori per un controllo preciso del movimento
• SIMOTICS M – motori elettrici classici con potenza e dinamica elevate
• SIMOTICS L – Motori lineari per movimento diretto
• SIMOTICS T – Motori coppia per azionamenti diretti

Grazie a questa struttura, è possibile scegliere una soluzione sia per le applicazioni più semplici che per i processi tecnologici più impegnativi.

SIMOTICS S – I servomotori e il ruolo degli encoder

I servomotori SIMOTICS S sono utilizzati ovunque siano fondamentali un’elevata precisione di posizionamento e un movimento dinamico. Sono utilizzati, tra l’altro, in macchine per l’imballaggio, macchine da stampa, macchine per la distribuzione e sistemi pick & place.

Caratteristiche principali dei servomotori SIMOTICS S:

• Gamma di potenza da 0,05 kW a 45,5 kW (serie 1FT2, 1FK2, 1FT7)
• Gamma di potenza da 0,5 kW a 7 kW (serie 1FG1)
• Grado di protezione standard IP64, opzionale IP65 e IP67
• Intervallo di temperatura operativa da -15 °C a +40 °C
• Possibilità di raffreddamento naturale, forzato o a liquido

Un componente integrale del servomotore è l’encoder Siemens, responsabile del feedback di posizione, velocità e direzione di rotazione. Nella pratica, l’encoder è una delle fonti più comuni di errori del sistema di azionamento.

Tipi di encoder utilizzati in SIMOTICS S:

• Encoder assoluto monogiro
• Encoder assoluto multigiro
• encoder incrementale
• risolutore

Nelle versioni con interfaccia DRIVE-CLiQ, il segnale dell’encoder viene elaborato digitalmente già nel motore, il che migliora notevolmente l’immunità alle interferenze elettromagnetiche. Le versioni senza DRIVE-CLiQ richiedono un azionamento in grado di convertire i segnali analogici.

SIMOTICS M – Motori a induzione e sincroni

SIMOTICS M è un gruppo di motori progettati per il funzionamento continuo in applicazioni industriali complesse. Comprende sia motori a induzione che unità sincrone di Siemens, spesso utilizzati nei settori della carta, della stampa, dell’acciaio e dei macchinari pesanti.

Parametri operativi tipici di SIMOTICS M:

• Potenza: da 2,8 kW a 1 340 kW
• Coppia: da 13 Nm a 12.435 Nm
• Velocità: fino a 40.000 giri al minuto
• Grado di protezione: IP55 (raffreddamento naturale), IP65 (raffreddamento a liquido)

I motori raffreddati a liquido, come il SIMOTICS M-1FE, sono costituiti da uno statore e da un rotore separati, il che nella pratica richiede una diagnostica precisa del sistema di raffreddamento e dell’isolamento degli avvolgimenti.

SIMOTICS L – Motori lineari per applicazioni di precisione

I motori lineari SIMOTICS L eliminano i componenti meccanici come le viti a sfera e le cinghie, riducendo in modo significativo il gioco e l’usura. Vengono utilizzati nei centri di lavoro, nelle taglierine laser e nelle macchine con un movimento dinamico molto elevato.

Parametri di funzionamento di SIMOTICS L:

• Forza: da 150 N a 10 375 N
• Potenza: da 1,7 kW a 81,9 kW (serie 1FN3)
• Velocità lineare: fino a 836 m/min

Nella pratica operativa, è fondamentale monitorare la temperatura e la qualità del raffreddamento a liquido, poiché anche piccoli disturbi possono causare errori di posizionamento.

SIMOTICS T – Motori coppia come azionamenti diretti

I SIMOTICS T sono motori sincroni a magneti permanenti progettati per funzionare come azionamenti diretti. Sostituiscono i classici riduttori, eliminando i giochi meccanici e aumentando la precisione degli assi rotanti.

Parametri operativi SIMOTICS T:

• Coppia: da 10 Nm a 7.000 Nm
• Potenza: da 1,7 kW a 380 kW
• Velocità: fino a 1 200 giri al minuto

Questi motori sono comunemente utilizzati nelle tavole rotanti CNC, nei magazzini utensili e negli avvolgitori dove la stabilità della coppia a basse velocità è fondamentale.

Diagnostica dei motori, encoder e assistenza Siemens

Dal punto di vista del funzionamento e della manutenzione, l’assistenza dei motori Siemens è di grande importanza. In pratica, i problemi più comuni riguardano gli encoder, l’isolamento degli avvolgimenti e i sistemi di raffreddamento.

Guida tecnica pratica per gli ingegneri:

• Controlla regolarmente il segnale dell’encoder: i valori instabili spesso indicano un cavo danneggiato o un elemento di misura sporco.
• Nei motori con DRIVE-CLiQ, controlla la qualità della comunicazione digitale, soprattutto dopo l’aggiornamento del quadro elettrico.
• Nelle applicazioni ad alta potenza, monitora le temperature dei cuscinetti e degli avvolgimenti: il surriscaldamento riduce notevolmente la durata del motore.
• Per i motori trifase Siemens, presta attenzione alla simmetria delle tensioni e delle correnti, poiché l’asimmetria spesso causa danni all’isolamento.

Il giusto motore Siemens, il giusto encoder Siemens e una diagnostica regolare sono alla base di un’automazione industriale affidabile. Dal punto di vista dell’assistenza, è chiaro che investire nella qualità e nel corretto funzionamento degli azionamenti Siemens riduce in modo significativo i tempi di fermo e i costi di manutenzione.

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