Siemens 1FK7042-2AF71-1CG1 Servomotor 0,82 kW 3000 rpm 600V de corriente continua

Servomotor Siemens 1FK7042-2AF71-1CH0: Control de movimiento de ultraprecisión para la Industria 4.0

El Siemens 1FK7042-2AF71-1CH0 representa la cúspide de la tecnología de servomotores síncronos compactos dentro de la serie *SIMOTICS S-1FK7*, diseñada para aplicaciones que exigen precisión a nivel de micras, capacidad de respuesta dinámica e integración perfecta en ecosistemas de automatización digital. Distinguido por su encoder absoluto de 24+12 bits, freno de estacionamiento integrado y robustez con clasificación IP64, este motor está dirigido a industrias de alto riesgo como la aeroespacial, dispositivos médicos y mecanizado CNC, donde la precisión de posicionamiento, la seguridad y la transparencia de los datos no son negociables.

1. Especificaciones principales y filosofía de diseño

Innovaciones clave:

• Retroalimentación de ultra alta resolución: Cuenta con un encoder absoluto (tipo AM24DQI) con una resolución de 24 bits de una sola vuelta (16.777.216 posiciones/rev) e 12 bits de múltiples vueltas (4.096 revoluciones), lo que permite una precisión de posicionamiento sub-segundo de arco, superior a las variantes de 20 bits (por ejemplo, 1RA0) y los modelos basados en resolver (por ejemplo, 1CG1).

• Freno de seguridad integrado: Incluye un freno de estacionamiento de 24 VCC para la sujeción inmediata del par en ejes verticales o paradas de emergencia, eliminando los bloqueos mecánicos externos.

• Densidad de potencia compacta: Genera 0,82 kW de potencia nominal e 3 Nm de par continuo dentro de un tamaño de bastidor de 42 mm (montaje IMB5), logrando una relación par-peso un 15% superior a la de los competidores con freno como el 1RH1.

2. Mecánica de precisión y resistencia ambiental

Ingeniería de tolerancias:

• Descentramiento casi nulo: Descentramiento radial del eje ≤0,025 mm y concentricidad ≤0,05 mm, fundamental para minimizar la vibración en husillos de alta velocidad (>6.000 rpm).

• Eje liso (tolerancia N): Elimina los armónicos inducidos por la chaveta, lo que garantiza un funcionamiento sin vibraciones en la fabricación de productos ópticos o semiconductores.

Protección ambiental:

• Sellado IP64: Protección total contra la entrada de polvo y chorros de agua, validada para entornos de lavado (por ejemplo, envasado farmacéutico, procesamiento de alimentos).

• Autorefrigeración (IC 10): La refrigeración por convección natural reduce el ruido acústico y elimina el mantenimiento del ventilador, manteniendo el 100% del par hasta una temperatura ambiente de 60 °C.

3. Integración del encoder y Drive-CLiQ: El centro de datos del motor inteligente

El encoder AM24DQI e interfaz Drive-CLiQ transforman este motor en un centro de datos de la Industria 4.0:

• Posicionamiento absoluto al encender: Elimina las rutinas de puesta a cero, lo que aumenta la disponibilidad de la máquina en ~20% en comparación con los modelos basados en resolver (por ejemplo, 1CG1).

• Diagnóstico en tiempo real: Transmite datos de temperatura, ondulación del par y vibración a SINUMERIK Integrate o SIMATIC Edge para el mantenimiento predictivo, lo que reduce el tiempo de inactividad en un 30%.

• Interpolación NANO: Se integra con la precisión computacional de 80 bits de SINUMERIK, lo que permite una precisión de trayectoria ≤±0,001 mm mediante algoritmos de compensación de fricción y paso.

4. Aplicaciones objetivo y validación del rendimiento

Casos de uso críticos:

• Superposición de compuestos aeroespaciales: El seguimiento de múltiples vueltas del encoder garantiza una precisión de colocación de la fibra ≤±0,01 mm en contornos multieje.

• Ensamblaje de dispositivos médicos: La seguridad habilitada por el freno cumple con los estándares SIL3/PLe para la robótica colaborativa que manipula componentes estériles.

• Rectificado CNC de alta velocidad: La capacidad de sobrevelocidad de 9.000 rpm (frente a 6.000 rpm en 1RB1) admite la eliminación agresiva de material con una vibración ≤2,8 mm/s (ISO 10816-3 Grado A).

Datos de fiabilidad en campo:

• Estabilidad térmica: Mantiene una precisión del par de ±0,5% de -25 °C a +80 °C de temperatura del bobinado, aprovechando los sensores KTY84.

• Tiempo de activación del freno: Respuesta <20 ms, un 50% más rápida que los puntos de referencia industriales, evita la deriva en los sistemas verticales de recogida y colocación.

5. Ventajas comparativas sobre modelos 1FK7 similares

*Tabla: Diferenciación técnica de 1FK7042-2AF71-1CH0 frente a variantes clave*

6. Integración con el ecosistema digital de Siemens

• Optimización SINAMICS S120: Drive-CLiQ permite la configuración automática con accionamientos SINAMICS, lo que reduce la puesta en marcha a <15 minutos. Los algoritmos de control avanzados (por ejemplo, Auto Servo Tuning) compensan dinámicamente las resonancias mecánicas.

• Sincronización de gemelos digitales: Los datos del encoder alimentan SIMATIC para la puesta en marcha virtual, lo que reduce el tiempo de depuración en un 40% en celdas CNC complejas.

• Cumplimiento PROFIsafe: Admite funciones de seguridad SIL3/PLe (STO, SS1) a través de PROFINET, esencial para la colaboración humano-robot.

Conclusión: El catalizador de precisión para la fabricación inteligente

El 1FK7042-2AF71-1CH0 personifica la fusión de excelencia electro-mecánica e inteligencia digital de Siemens. Con su encoder de 24+12 bits sin igual, freno integrado y robustez IP64, aborda las brechas críticas en:

• Automatización de seguridad crítica (por ejemplo, robots médicos, montaje de aeronaves),

• Procesos de micro-precisión que requieren una fidelidad de trayectoria ≤0,001 mm,

• Sistemas de alta disponibilidad donde el posicionamiento absoluto elimina los retrasos de puesta a cero.

Este motor ofrece un retorno de la inversión (ROI) a prueba de futuro para los fabricantes de equipos originales (OEM) que modernizan la maquinaria de precisión. Para aplicaciones que requieren una resistencia EMI optimizada en cuanto a costes (por ejemplo, soldadura), las variantes 1CG1 basadas en resolver siguen siendo viables, pero donde la precisión, la seguridad y los datos impulsan la productividad, el 1CH0 se erige como un punto de referencia en la industria.