Resumo: o servomotor Siemens 1FK7 é um motor síncrono de ímãs permanentes, compacto, projetado para operar com o sistema de acionamento SINAMICS S120. Ele usa um sistema de encoder integrado para o controle de velocidade e posição, dispensa ventilação externa e é aplicado em máquinas-ferramenta, robôs, máquinas de embalagem e eixos auxiliares. A identificação correta depende do código completo da etiqueta: o tamanho, a rotação, o encoder, o eixo, o freio e o grau de proteção estão todos codificados nele.
O que é um servomotor Siemens 1FK7?
Segundo o manual de configuração da Siemens, os motores 1FK7 são motores síncronos de ímãs permanentes extremamente compactos. As opções disponíveis, as unidades de redução e os encoders permitem adaptá-los a cada aplicação, e o conjunto pode ser combinado com o sistema de acionamento SINAMICS S120. O manual informa que os motores são projetados para operar sem refrigeração externa, com o calor dissipado pela superfície do motor, e que têm alta capacidade de sobrecarga.
Nas páginas de produto do SiePortal, a linha aparece como “SIMOTICS S synchronous servo motor 1FK7”. Nas páginas consultadas, os códigos 1FK7 estão classificados como peça de reposição, com ciclo de vida “Prod. Cancellation” e indicação de sucessor 1FK7 Generation 2.
Duas condições de uso aparecem na tabela de características gerais do manual: a classe de isolamento do enrolamento do estator é F, e a altitude de instalação é de até 1000 m acima do nível do mar, havendo redução de potência acima disso.
Como funciona o servomotor 1FK7?
O 1FK7 trabalha como parte de um conjunto: o motor, o encoder integrado e o conversor SINAMICS S120. O manual descreve quatro elementos que definem esse funcionamento.
1. Motor síncrono de ímãs permanentes
O manual classifica o 1FK7 como motor síncrono de ímãs permanentes, com material magnético de terras raras.
2. Encoder: a realimentação de velocidade e posição
Os sistemas de encoder integrados permitem o controle de velocidade e de posição, e o tipo de encoder é escolhido conforme a aplicação. As opções estão detalhadas na seção 04.
3. Conversor SINAMICS S120: leitura e controle
O sinal de temperatura do motor é lido e avaliado no conversor, cuja malha de controle considera a característica de temperatura das resistências do motor.
4. Proteção térmica com sensor KTY 84
Um sensor KTY 84 (termistor PTC) fica no enrolamento do estator e é ligado pelo cabo de sinal. Segundo o manual, sua resistência é de aproximadamente 580 ohms a 20 °C e de aproximadamente 1000 ohms a 100 °C. Quando a temperatura do motor sobe, o conversor emite a mensagem “Alarm motor overtemperature”. Se esse sinal não for observado, o conversor desliga com a falha correspondente ao ser excedida a temperatura limite do motor ou a de desligamento.
Para que serve o servomotor 1FK7 na indústria?
O manual lista os seguintes campos de aplicação:
- Máquinas-ferramenta;
- Robôs e sistemas de manipulação;
- Processamento de madeira, vidro, cerâmica e pedra;
- Máquinas de embalagem, plásticos e têxteis;
- Eixos auxiliares.
Entre os benefícios citados para a versão Compact estão a economia de espaço, pela alta relação potência/peso, o uso universal em muitas aplicações e a ampla gama de motores. Para a versão High Dynamic, o manual cita a resposta dinâmica extremamente alta, graças ao baixo momento de inércia do rotor.
Quais são os principais componentes de um servomotor 1FK7?
| Componente | O que o manual informa |
|---|---|
| Ímãs permanentes | Material magnético de terras raras |
| Enrolamento do estator | Isolação classe F; sensor de temperatura KTY 84 integrado |
| Encoder (opcional na configuração) | Incremental sin/cos 1 Vpp, 2048 sinais por rotação (S/R). Absoluto multivoltas EnDat, 2048 S/R nos tamanhos 1FK704 a 1FK710 e 512 S/R nos tamanhos 1FK701 a 1FK703, com faixa de 4096 rotações. Absoluto simples multivoltas EnDat, 32 S/R, faixa de 4096 rotações. Resolver multipolos e resolver de 2 polos. Disponível com ou sem interface DRIVE-CLiQ |
| Freio de retenção (opcional) | Mantém o eixo preso com o motor parado, tensão nominal de 24 VDC. Pode ser de ímã permanente ou de mola |
| Ponta de eixo | Lisa, sem chaveta, como configuração padrão. Com chaveta (balanceamento com meia chaveta) como opção |
| Conectores de sinal e potência | Podem ser girados em 270° |
| Redutor planetário (opcional) | Exige ponta de eixo lisa e grau de proteção IP65 |
| Placas de características | O manual lista uma segunda placa colada na tampa do mancal e uma terceira fornecida solta |
Nem toda opção existe para todos os tamanhos, e a configuração real do motor deve ser confirmada pelo código completo.
Qual a diferença entre 1FK7 Compact e High Dynamic?
1FK7 Compact
Motores com construção compacta, indicados para uso universal e disponíveis em ampla gama de tamanhos. As tabelas de seleção e dados de pedido do manual trazem a versão Compact separadamente.
1FK7 High Dynamic
Motores com baixo momento de inércia do rotor, o que, segundo o manual, resulta em resposta dinâmica extremamente alta. Também têm tabela própria no manual, assim como os motores 1FK7 para uso com o Power Module 1 AC 230 V.
Como ler o código completo de um 1FK7?
A tabela de dados de pedido da versão Compact, no manual de configuração (edição 12/2006), organiza o código em blocos.
| Trecho do código | O que indica |
|---|---|
| 1FK7 | Série de servomotores síncronos |
| Três dígitos seguintes (042, 060, 080, 100) | Tamanho do motor. Na tabela, 1FK704x tem altura de eixo (SH) 48, 1FK706x tem 63, 1FK708x tem 80 e 1FK710x tem 100 |
| 5A + letra + 71 | A letra central indica a rotação nominal |
| 1 + três caracteres finais | Encoder (letra), eixo e freio (letra) e grau de proteção (dígito) |
Rotação nominal
| Letra | Rotação nominal |
|---|---|
| C | 2000 rpm |
| F | 3000 rpm |
| H | 4500 rpm |
| K | 6000 rpm |
Na altura de eixo 63, por exemplo, a tabela lista 1FK7060-5AF71-1 no grupo de 3000 rpm e 1FK7060-5AH71-1 no de 4500 rpm. A diferença entre os dois códigos está só na letra central. Nem todos os tamanhos existem em todas as rotações: no grupo de 2000 rpm, a tabela Compact lista apenas o 1FK7105.
Encoder
Segundo o manual, o encoder é definido por uma letra na 14ª posição do número de pedido (MLFB), contando sem o hífen. A letra muda conforme o motor tenha ou não interface DRIVE-CLiQ.
| Sistema de encoder | Sem DRIVE-CLiQ | Com DRIVE-CLiQ |
|---|---|---|
| Incremental sin/cos 1 Vpp, 2048 S/R | A | D |
| Absoluto EnDat, 2048 S/R | E | F |
| Absoluto EnDat, 512 S/R | H | L |
| Absoluto simples EnDat, 32 S/R | G | K |
| Resolver (multipolos ou de 2 polos) | S ou T | U ou P |
A disponibilidade depende do tamanho, segundo as tabelas do manual:
| Tamanho | Sem DRIVE-CLiQ | Com DRIVE-CLiQ |
|---|---|---|
| 1FK702 e 1FK703 | A, H, S/T | D, L, U/P |
| 1FK704, 1FK706, 1FK708 e 1FK710 | A, E, G, S/T | D, F, K, U/P |
A correspondência exata entre cada letra de resolver (S, T, U, P) e o tipo de resolver (multipolos ou de 2 polos) deve ser confirmada na tabela do manual.
Ponta de eixo e freio
| Letra | Ponta de eixo | Freio de retenção |
|---|---|---|
| A | Com chaveta | Sem freio |
| B | Com chaveta | Com freio |
| G | Eixo liso | Sem freio |
| H | Eixo liso | Com freio |
Em todas as combinações da tabela, a tolerância de excentricidade radial é N.
Grau de proteção
| Dígito | Grau de proteção |
|---|---|
| 0 | IP64 |
| 2 | IP65, com flange do lado de acionamento IP67 |
| 3 | IP64 e pintura antracite |
| 5 | IP65, com flange do lado de acionamento IP67, e pintura antracite |
Como aplicar na prática
- Localize a etiqueta de dados do motor e copie o código completo, incluindo os três últimos caracteres.
- Separe o código em blocos: série e tamanho, rotação, encoder, eixo e freio, grau de proteção.
- Confirme no manual ou no catálogo da Siemens se a combinação de tamanho e encoder existe para aquele motor.
- Não trate como equivalentes dois códigos que diferem em qualquer posição, ainda que a carcaça seja a mesma.
- Se a etiqueta estiver ilegível ou incompleta, a especificação deve ser confirmada pela etiqueta original do equipamento ou pela documentação técnica do fabricante.
Esta leitura vale para a versão Compact da primeira geração do 1FK7. O sucessor 1FK7 Generation 2 tem documentação própria, e a estrutura do código dele deve ser verificada nela.
Quais pontos do 1FK7 exigem atenção na manutenção?
O manual da Siemens traz avisos que ajudam a evitar danos ao motor e a evitar diagnósticos errados.
Encoder
Ao substituir o encoder, a posição do sistema de encoder em relação à EMF do motor precisa ser ajustada, e apenas pessoal qualificado pode fazer a substituição. A troca do encoder, portanto, exige procedimento próprio. O artigo sobre as diferenças entre encoder incremental SIN/COS e encoder absoluto EnDat complementa esse assunto.
Freio de retenção
O freio não é um freio de trabalho: ele serve para prender o eixo com o motor parado. A parada de emergência é permitida de forma restrita, e exceder as condições especificadas, ou acelerar o motor repetidamente contra um freio ainda fechado, causa desgaste inadmissível, caso em que a função de frenagem não pode mais ser garantida. A tensão nominal é de 24 VDC com tolerância de mais ou menos 10%, e tensões fora dessa faixa podem causar falhas. Motores com ou sem freio não podem ser modificados depois, e os motores com freio são mais longos.
Sensor de temperatura
Em um ensaio adicional de alta tensão, as pontas dos cabos do sensor de temperatura devem ser colocadas em curto antes do teste. Se a tensão de teste for ligada ao terminal do sensor, ele é destruído, e a polaridade deve ser respeitada.
A decisão entre reparar e substituir é tratada no artigo sobre servomotor industrial, e a rotina de inspeção está no checklist de manutenção preventiva de servomotores.
Perguntas frequentes
O servomotor 1FK7 precisa de ventilação externa?
Não. O manual informa que os motores são projetados para operar sem refrigeração externa, com o calor dissipado pela superfície do motor.
Qual a altitude máxima de instalação indicada pelo manual?
Até 1000 m acima do nível do mar. Acima disso há redução de potência.
Um 1FK7 sem freio pode receber o freio depois?
Não. O manual informa que motores com ou sem freio de retenção não podem ser modificados posteriormente.
O encoder absoluto altera o torque do motor?
Segundo o manual, quando um encoder absoluto é usado, o torque nominal é reduzido em 10%.
Preciso do código completo para identificar um 1FK7?
Sim. Série, tamanho e rotação ficam nos primeiros blocos, mas encoder, eixo, freio e grau de proteção só aparecem nos últimos caracteres.
Dois motores 1FK7 com a mesma altura de eixo podem ser trocados entre si?
A compatibilidade depende do código completo, da configuração da máquina, da versão do hardware e da documentação técnica. Não é possível afirmá-la só pela carcaça.
Esta leitura vale para o 1FK7 Generation 2?
Não deve ser assumida. O 1FK7 Generation 2 tem documentação própria na Siemens.
Fontes consultadas: Siemens, SINAMICS S120 Synchronous Motors 1FK7, Configuration Manual, edição 12/2006, seções 1.1, 1.2, 1.3.1, 6.1, 6.2 e 6.3; Siemens SiePortal, páginas dos produtos 1FK7.
Precisa identificar ou avaliar um servomotor Siemens 1FK7? Fale com o Laboratório Eletrônico ou conheça a Assistência Técnica CNC da FNF Soluções Industriais.
