Siemens 1FK7042-2AF71-1CG1 Servomotor compacto y duradero con retroalimentación del resolvedor para un rendimiento óptimo en espacios pequeños

Servomotor Siemens 1FK7042-2AF71-1CG1: Accionamiento síncrono robusto para automatización exigente

El Siemens 1FK7042-2AF71-1CG1 es un servomotor síncrono de alta eficiencia de la serie *SIMOTICS S-1FK7 Compact*, diseñado para el control de movimiento de precisión en entornos industriales con limitaciones de espacio. Se distingue por su sistema de retroalimentación basado en resolver, su robustez con clasificación IP64 y su densidad de potencia optimizada, este motor está dirigido a aplicaciones que requieren resistencia a EMI, estabilidad térmica y respuesta dinámica rápida, lo que lo diferencia de las variantes con codificador absoluto en el mismo tamaño de bastidor.

1. Especificaciones técnicas principales y filosofía de diseño

Innovaciones clave:

• Retroalimentación centrada en resolver: Equipado con un resolver síncrono multispeed de 2 polos (frente a codificadores absolutos de 20+12 bits en modelos como 1RA0/1RB127). Este sistema analógico ofrece inmunidad a EMI en entornos con ruido eléctrico (por ejemplo, soldadura, calentamiento por inducción), pero requiere rutinas de puesta a cero al encenderse.

• Densidad de potencia ultracompacta: Genera 0,82 kW de potencia nominal a 3 Nm de par continuo dentro de un tamaño de bastidor de 42 mm (montaje IMB5), con un peso de solo ~4,6 kg—ideal para brazos robóticos o plataformas móviles.

• Eficiencia de autoenfriamiento: Enfriamiento IC 10 (convección natural) elimina los ventiladores externos, lo que reduce el mantenimiento y el ruido acústico.

2. Rendimiento térmico y dinámico

Resistencia térmica:

• Sensores KTY84: La monitorización integrada de la temperatura del bobinado del estator permite el apagado térmico predictivo, lo que prolonga la vida útil en un 20% en ciclos de trabajo cíclicos.

• Eficiencia y reducción de potencia: Funciona con una eficiencia de η ≈ 90%, manteniendo el 100% del par hasta 60°C ambiente, lo cual es fundamental para fundiciones o moldeo de plástico26. La constante de tiempo térmica de 35 minutos garantiza la estabilidad durante las sobrecargas intermitentes.

Respuesta dinámica:

• Baja inercia del rotor (0,00067 kg·m²): Logra una aceleración de 0–3000 rpm en <80 ms, superando a las variantes con freno (por ejemplo, 1UB0).

• Linealidad del par: Mantiene una desviación de ±1,8% en el rango de 0–4500 rpm, lo que garantiza una fuerza constante en los ejes de avance de CNC.

3. Robustez mecánica y precisión

• Sellado IP64: Protección total contra la entrada de polvo y chorros de agua, validada para lavado (procesamiento de alimentos) y sitios con alta presencia de partículas (fábricas textiles).

• Control de tolerancia:

  • Excentricidad radial del eje: ≤0,025 mm

  • Concentricidad: ≤0,05 mm
    Minimiza la vibración en husillos de alta velocidad (>6.000 rpm).

• Eje liso (tolerancia N): Elimina los armónicos inducidos por la chaveta, crucial para los sistemas de alineación óptica.

4. Aplicaciones objetivo y validación de campo

Casos de uso industrial:

• Soldadura por puntos automotriz: La inmunidad del resolver a las interferencias de RF garantiza un posicionamiento estable en celdas robóticas con alta presencia de EMI.

• Envasado farmacéutico: La clasificación IP64 resiste salpicaduras de productos químicos durante el llenado de viales (120 ciclos/min).

• Ensamblaje de PCB de electrónica: Repetibilidad de ±5μm para la colocación de componentes, aprovechando la aceleración de baja inercia.

Mitigación de modos de fallo:

• Deriva de la señal del resolver: <0,5% de tasa de fallos en campo, resuelta mediante cables Drive-CLiQ blindados.

• Degradación de los rodamientos: La ausencia de freno (cf. 1UB0) requiere actualizaciones de los ejes verticales a variantes con freno (por ejemplo, 1RH1).

5. Ventajas comparativas

6. Integración de accionamiento y preparación para la Industria 4.0

• Interfaz Drive-CLiQ: La autoconfiguración con los accionamientos SINAMICS S120 reduce la puesta en marcha a <15 minutos46. Admite diagnósticos en tiempo real (temperatura, ondulación del par) a través de SINUMERIK Integrate.

• Cumplimiento de PROFIsafe: Permite funciones de seguridad SIL3/PLe (STO, SBC) para robótica colaborativa.

• Alimentación de gemelo digital: Los flujos de datos del resolver a SIMATIC para la puesta en marcha virtual, lo que reduce el tiempo de depuración en un 30%.

Tabla de especificaciones técnicas

*Tabla: Métricas avanzadas de 1FK7042-2AF71-1CG1 frente a variantes de la competencia*

Conclusión: Ajuste estratégico para entornos eléctricamente hostiles

El 1FK7042-2AF71-1CG1 destaca como una solución rentable y robusta frente a EMI para la automatización de ejes horizontales. Su diseño basado en resolver, el sellado IP64 y la ausencia de freno lo hacen ideal para:

• Aplicaciones con alta EMI (por ejemplo, soldadura por arco, corte por plasma),

• Sistemas horizontales de ciclo rápido que requieren una aceleración ≤80 ms,

• Actualizaciones de bajo presupuesto donde el posicionamiento absoluto no es esencial.

Para ejes verticales o tareas críticas para la posición absoluta, variantes como 1FK7xx-1xHx (freno) o 1FK7xx-1xAx (codificador de 24 bits) ofrecen alternativas adaptadas. Este motor es un ejemplo del compromiso de Siemens con la precisión optimizada para la aplicación—equilibrando el rendimiento, la durabilidad y el coste en los accionamientos industriales.