انواع سروو موتورهای زیمنس و مشخصات فنی آنها

سروو موتور یکی از اجزای کلیدی در سامانه‌ های کنترل حرکت (Motion Control) و اتوماسیون صنعتی است که نقش آن تبدیل هوشمند و دقیق انرژی الکتریکی به حرکت مکانیکی با قابلیت کنترل بالا است. برند زیمنس (Siemens) به‌عنوان یکی از پیشروان جهانی در حوزه فناوری ‌های محرکه و کنترل مجموعه گسترده ‌ای از سروو موتورهای سنکرون، آسنکرون، خطی و ممان (Torque) را برای نیازهای مختلف صنعتی تولید می ‌کند.

مزیت بزرگ سروو موتورهای زیمنس، ترکیب فناوری ‌های مکانیکی و الکترونیکی پیشرفته ادغام کامل با درایوهای خانواده SINAMICS و امکان اتصال به زیرساخت دیجیتال کارخانه‌ها از طریق پلتفرم‌هایی مانند SIDRIVE IQ است. این ویژگی ‌ها نه ‌تنها دقت و کارایی را افزایش می‌دهند بلکه هزینه‌های انرژی، نگهداری و زمان توقف را به حداقل می ‌رسانند.

اصل کارکرد سروو موتور

سروو موتور زیمنس همانند سایر سروو موتورهای حرفه‌ای بر اساس مکانیزم کنترل حلقه بسته (Closed Loop Control) کار می‌ کنند. حلقه بسته به معنی وجود فیدبک مداوم از وضعیت محور (Position, Speed, Torque) به واحد کنترل است.

این اجزا نقش‌های زیر را دارند:

1. موتور – تبدیل توان الکتریکی به حرکت مکانیکی
2. سنسور فیدبک (انکودر یا ریزولور) – اندازه‌گیری موقعیت و سرعت محور و ارسال آن به کنترلر
3. کنترلر و منبع تغذیه – پردازش اطلاعات فیدبک، مقایسه با مقادیر هدف و صدور فرمان به موتور
4. کابل‌های تغذیه و سیگنال – انتقال توان و داده بین اجزا

این ساختار اجازه می‌دهد سروو موتور بتواند حرکتی دقیق، نرم و با قابلیت تکرار بالا ایجاد کند که برای کاربردهای حساس مانند CNC، رباتیک، بسته‌بندی و تولید خودکار ضروری است.

انواع سروو موتورهای زیمنس

سروو موتورهای زیمنس را می‌توان به چهار دسته اصلی تقسیم کرد:

1. سروو موتورهای سنکرون (Synchronous Servo Motors)
2. سروو موتورهای آسنکرون (Asynchronous Servo Motors)
3. موتورهای خطی (Linear Motors)
4. موتورهای ممان یا Torque Motors

هر دسته برای طیف خاصی از نیازهای صنعتی طراحی شده و ویژگی‌ها و مزایای متفاوتی ارائه می‌دهد.

۱. سروو موتورهای سنکرون زیمنس

سروو موتورهای سنکرون زیمنس از پیشرفته‌ ترین محرکه‌ های کنترل حرکت در صنعت محسوب می ‌شوند که با ترکیب فناوری‌ های دقیق الکترومکانیکی و سیستم‌های کنترلی دیجیتال توانسته ‌اند جایگاه ویژه‌ای در تولید، رباتیک و ماشین‌ ابزار پیدا کنند. در این موتورها سرعت چرخش روتور دقیقاً با فرکانس میدان مغناطیسی استاتور هماهنگ است. موضوعی که باعث ایجاد حرکت یکنواخت بدون نوسان و با دقت بسیار بالا می‌شود.

زیمنس با توسعه سری‌های متنوع مانند 1FT7، 1FK7 و SIMOTICS S-1FK2، توانسته پاسخگوی طیف وسیعی از نیازهای صنعتی باشد. از ماشین ‌آلات بسته‌ بندی با چرخه‌های سریع گرفته تا سیستم‌های CNC که به دقت میکرونی نیاز دارند. این موتورها معمولاً به فیدبک دقیق از طریق انکودرهای مطلق یا افزایشی مجهز هستند و با درایوهای خانواده SINAMICS به‌طور کامل یکپارچه می‌شوند بنابراین کاربر می‌تواند از قابلیت‌هایی مانند تنظیم نرم، بهره‌وری انرژی و حفاظت پیشرفته بهره‌مند شود.

طراحی فشرده و بهره‌وری بالا باعث شده که نصب آن‌ها حتی در فضاهای محدود آسان باشد و دوام بالا در شرایط سخت محیطی حفظ گردد. قابلیت ادغام این موتورها با سامانه‌هایی مانند SIDRIVE IQ نیز امکان پایش وضعیت و بهینه‌سازی هوشمند عملکرد را فراهم می‌کند به طوری که بهره‌وری کل سیستم و طول عمر تجهیز به شکل محسوسی افزایش می‌یابد.

مزایا:

• دقت موقعیت‌دهی بالا (High Positioning Accuracy)
• محدوده تنظیم گشتاور و سرعت گسترده
• عملکرد بهینه در بارهای متغیر
• مقاومت بالا در برابر اضافه‌بار

سری‌های مهم سروو موتورهای سنکرون زیمنس:

الف) 1FT7

• طراحی فشرده و سازگار با سیستم‌های کنترل دیجیتال مدرن
• مناسب برای فضاهای محدود
• دفع حرارت مؤثر بدون نیاز به تهویه اجباری در بسیاری از مدل‌ها

ب) SIMOTICS S-1FK2

• چندمنظوره با پاسخ دینامیکی فوق‌العاده
• اینرسی پایین و حفاظت مکانیکی قوی
• کاربرد در رباتیک، ماشین‌کاری دقیق، سیستم‌های بسته‌بندی و خطوط مونتاژ

ج) 1FK7

• در سه نسخه بر اساس اینورترهای SINAMICS S110، S120 و S120 Combi
• انعطاف‌پذیری بالا و بهینه‌سازی شده برای نسل جدید ماشین‌آلات
• قابلیت دفع حرارت طبیعی برای کاهش نیاز به سیستم‌های خنک‌کننده

د) SIMOTICS S-1FL6 (برای درایو V90)

• عملکرد بالا با نصب آسان
• دفع حرارت از طریق بدنه (Housing) بدون نیاز به فن
• گزینه‌ای اقتصادی برای کاربردهای کنترل حرکت ساده تا متوسط

ترکیب ایده‌آل: سروو موتورهای سنکرون زیمنس با مبدل‌های فرکانس SIMODRIVE 611 و SIMOVERT هم‌خوانی کامل دارند.

۲. سروو موتورهای آسنکرون زیمنس

سروو موتورهای آسنکرون زیمنس گزینه‌ای قابل اعتماد و اقتصادی برای کاربردهایی هستند که علاوه بر نیاز به کنترل دقیق باید در شرایط کاری سخت و طولانی‌ مدت هم پایدار عمل کنند. برخلاف مدل‌های سنکرون، سرعت روتور در این موتورها کمی کمتر از فرکانس میدان مغناطیسی استاتور است که همین ویژگی باعث انعطاف‌پذیری و مقاومت بیشتر آن‌ها در برابر تغییرات بار و محیط می‌شود.

زیمنس این خانواده را در سری‌هایی مانند 1PH8 و 1PH2 عرضه کرده است که هر کدام متناسب با نیازهای خاص صنعتی طراحی شده‌اند. سری 1PH8، با سازگاری کامل با درایو SINAMICS S110 و S120، برای ماشین‌ابزار، جرثقیل، خطوط تولید پیوسته و حتی سیستم‌های پیچیده پردازشی ایده‌آل است. در این مدل‌ها راندمان بالا، طراحی مستحکم و توانایی کار مداوم تحت بارهای سنگین از ویژگی‌های شاخص محسوب می‌شود. سری 1PH2 نیز به‌عنوان موتور داخلی قفس سنجابی با خنک‌کاری آبی به‌طور ویژه برای کنترل سرعت اسپیندل در تراش‌ها و ماشین‌آلات CNC توسعه یافته است.

این موتورها علاوه بر دوام مکانیکی، هزینه نگهداری پایینی دارند و با ساختار مدولار خود، تعمیرات و تعویض قطعات را ساده می‌کنند. ترکیب سروو موتورهای آسنکرون زیمنس با سیستم‌های کنترلی دقیق و ابزارهای مانیتورینگ دیجیتال بهره‌وری انرژی و پایداری تولید را به حداکثر می‌رساند در حالی که هزینه‌های عملیاتی و توقف‌های ناخواسته را کاهش می‌دهد.

مزایا:

• قیمت پایین‌تر نسبت به سنکرون‌ها
• پایداری در شرایط کاری سخت
• عمر طولانی و نگهداری کم

سری‌های اصلی:

الف) 1PH8

• سازگار با اینورترهای S110 و S120
• مناسب برای طیف وسیعی از تجهیزات: ابزار ماشین، جرثقیل، ماشین‌آلات تولید پیوسته، تجهیزات پمپاژ
• امکان کار در محیط‌های صنعتی سنگین با کنترل سرعت دقیق

ب) 1PH2 (موتورهای داخلی – Built-in)

• موتور آسنکرون قفس سنجابی با خنک‌کاری آبی
• طراحی ویژه برای کنترل سرعت اسپیندل در تراش‌ها و ماشین‌آلات CNC

۳. موتورهای خطی (SIMOTICS L)

این موتورها حرکت را مستقیماً به‌صورت خطی ایجاد می‌کنند و نیاز به انتقال مکانیکی (مانند بال‌اسکرو یا تسمه) را حذف می‌نمایند.

مزایا:

• حذف لقی، اصطکاک و ارتعاشات اضافی
• طراحی ساده‌تر ماشین
• چگالی نیرو بالا در حجم کم
• بدون نیاز به نگهداری مکانیکی

کاربردها شامل برش لیزر، ماشین‌آلات مونتاژ پُربازده و تجهیزات حمل قطعات با دقت بالا است.

۴. موتورهای ممان (SIMOTICS T – Torque Motors)

این موتورها برای ایجاد گشتاور زیاد در سرعت‌های پایین طراحی شده‌اند.

مزایا:

• قابلیت درایو مستقیم بدون استفاده از گیربکس (Direct Drive)
• حذف لقی کامل سیستم انتقال
• کاهش تعداد قطعات متحرک و در نتیجه کاهش هزینه نگهداری
• دقت و پایداری بالا برای محورها و میزهای چرخان

کاربردها شامل ماشین‌های فرز CNC، میزهای ایندکس‌دار، رولینگ‌میل‌ها و سیستم‌های پیچش فیلم یا کاغذ است.

ادغام دیجیتال و ابزارهای پشتیبان سروو موتورهای زیمنس

یکی از نقاط قوت مهم زیمنس، یکپارچگی کامل سخت‌افزار و نرم‌افزار در سامانه‌های محرکه است:

• SIDRIVE IQ Fleet: پایش دیجیتال، تحلیل وضعیت و بهینه‌سازی عملکرد سروو موتور برای حداکثر بهره‌وری و حداقل توقف
• SIMOTICS Digital Data App: دسترسی سریع به داده‌های فنی و قطعات یدکی از طریق کد ماتریسی روی موتور
• Drive Technology Configurator: انتخاب آسان ترکیب مناسب موتور، گیربکس و اینورتر با داده‌های کامل CAD و دیتاشیت

جمع‌بندی

زیمنس با خانواده گسترده سروو زیمنس مانند سروو موتورهای سنکرون، آسنکرون، خطی و ممان، از کاربردهای ساده صنعتی تا پیچیده‌ترین پروژه‌های اتوماسیون را پوشش می‌دهد.

ترکیب این موتورها با سیستم‌های درایو زیمنس و ابزارهای دیجیتال، نه‌تنها کیفیت و دقت تولید را تضمین می‌کند، بلکه بهره‌وری انرژی، پایداری و طول عمر تجهیزات را در سطحی فراتر از استانداردهای فعلی بازار ارائه می‌دهد.