Mechatron ATC Series, Operating Manual

Page 1: ...triebsanleitung mechatron ATC mechatron ATC Serie Hochfrequenz Motorspindeln mit pneumatischem Werkzeugwechsel Original Betriebsanleitung Typen ATC 8022 30 ATC 8022 42 ATC 11045 24 ATC 12065 24 ATC 12575 12 ...

Page 2: ...n behält sich das Recht vor Korrekturen von Druckfehlern fehlerhaften Informationen und Produktverbesserungen im Rahmen des technischen Fortschritts jederzeit ohne vorherige Ankündigung durchzuführen Rev05 12 2015 Copyright mechatron GmbH 2015 ...

Page 3: ...soren für Werkzeugstellung 14 7 4 2 Anschluss von Stecker und oder Kabelpeitsche 15 7 4 3 Einstellung des Frequenzumrichters 17 7 4 4 Anschluss der Spindel am Frequenzumrichter 18 7 4 5 Netzanschluss des Frequenzumrichters 18 7 4 6 Elektrischer Anschluss des Kühlsystems 18 7 5 Anschluss der Fluidmedien Druckluft Kühlmittel 19 8 Inbetriebnahme 20 8 1 Prüfungen vor jeder Inbetriebnahme 20 Erstinbetr...

Page 4: ...en Abweichungen und Fehler nicht ausgeschlossen werden Technische und inhaltliche Änderungen Irrtümer und Druckfehler sind vorbehalten Diese Betriebsanleitung unterliegt dem Urheberrecht und darf ohne schriftliche Genehmigung des Urhebers weder ganz noch teilweise in jedweder Form reproduziert vervielfältigt oder verändert werden Bei Zuwiderhandlung droht strafrechtliche Verfolgung Alle Rechte sin...

Page 5: ... oder durch einen Kurzschluss muss sichergestellt werden dass die Motorspindel unmittelbar von der Spannung getrennt wird wenn der Strom den Nennstrom der Motorspindel überschreitet Auch bei Ausfall einer Phase ist die Motorspindel unmittelbar von der Spannung zu trennen Dies kann durch geeignete Motorschutzschalter oder die entsprechende Parametrierung des Frequenzumrichters erreicht werden Es is...

Page 6: ... Maschine vorschriftsgemäß Erden Die Maschine in die die Motorspindel eingebaut wird ist für jede bewegliche Maschineneinheit separat zu erden Auch wenn beispielsweise die beweglichen Achsen einer Fräsmaschine über Spindeln und Linearführung elektrisch leitend miteinander verbunden sind ist diese elektrische Verbindung für den Schutzleiteranschluss unzureichend und muss unbedingt durch einen sepa ...

Page 7: ... Bruchstücke erreichen hohe Fluggeschwindigkeiten und können mitunter lebensgefährliche Verletzungen verursachen Es ist daher eine trennende Schutzeinrichtung Maschinenkapselung zu verwenden die zuverlässig vor Span und Trümmerflug schützt und ferner einen Sicherheitsschalter besitzt der den Frequenzumrichter bzw die Motorspindel allpolig von der Energieversorgung trennt solange die Kapselung nich...

Page 8: ...nd montiertem Werkzeug muss G 2 5 bei Nenndrehzahl betragen 3 3 Risiken bei unzureichender Kühlung Korrekten Betrieb des Kühlsystems sicherstellen Bei luftgekühlten Motorspindeln ist sicherzustellen dass die Spindel stets durch den an gebrachten Zwangslüfter gekühlt wird Vor jedem Einschalten ist optisch und akustisch zu kontrollieren ob das Lüfterrad unbeschadet ist nicht abgedeckt wird und ein L...

Page 9: ... mit diesem durch Bohren Schleifen oder Fräsen ein Werkstück spanend zu bearbeiten Der Antrieb von Werkstücken Werkstückaufnahmen z B in Drehmaschinen oder Werkzeugen anderer Bearbeitungsverfahren z B Polierwerkzeuge ist nicht zulässig Der Einbau in bewegliche Maschinen oder andere Maschinen welche nicht unter die Definition eines ortsfesten industriellen Großwerkzeuges fallen ist nicht zulässig D...

Page 10: ...Bauteile 1 Werkzeugaufnahme 2 Sperrluftanschluss je nach Modell auch bei den Hauptanschlüssen Pos 5 3 Motorgehäuse 4 Lösezylindergehäuse 5 Kühlmittel und Pneumatikanschlüsse Kabelpeitsche 3 4 5 2 1 5 2 Technische Daten Typenübersicht Siehe Typenschild auf Motorspindel ...

Page 11: ...Feuchtigkeit zu prüfen Außerdem ist die Motorspindel auf mechanische Beschädigung insbesondere der Motorwelle bzw der Werkzeugaufnahme zu überprüfen 7 2 Montage der Motorspindel Zur Montage der Motorspindel an der Werkzeugmaschine ist eine Klemmhalterung zu ver wenden welche die Motorspindel über die Mantelfläche großflächig kraftschlüssig einspannt Sofern eine Halterung eigens hierfür konstruiert...

Page 12: ...en keinesfalls aus brennbarem Material hergestellt sein Andernfalls besteht erhöhte Brandgefahr im Fehlerfall 7 3 Installation des Kühlsystems Luftgekühlte Motorspindeln Sorgen Sie dafür dass die Lüftungsschlitze nicht abgedeckt werden mindestens 30mm Abstand zu anderen Oberflächen und kein Schmutz oder Feuchtigkeit eindringen kann Falls die Umgebungsbedingungen dies erfordern Beispiel Werkstattum...

Page 13: ...n Hinweise mit besonderer Sorgfalt Ein fehlerhafter elektrischer Anschluss oder mangelnde Schutzvorkeh rungen können im Fehlerfall zu gefährlichen Situationen führen Im elektrischen Anschluss sind Schutzvorkehrungen gegen folgende Fehlerfälle zu treffen Schutz gegen Kurzschluss Überlastschutz bei Überschreiten des Motornennstroms Schutz gegen Unterspannung Schutz gegen Phasenasymmetrie bzw Phasena...

Page 14: ...igabe Werkzeug gespannt an die Maschinensteuerung weitergegeben werden kann Die Spindel darf unter keinen Umständen mit fehlerhaft gespanntem Werkzeug anlaufen können Das Werkzeug kann sich im schlimms ten Falle lösen es besteht Lebensgefahr durch Trümmerflug wenn Trümmer auch die Maschinenkapselung durchdringen können Die Spindel darf nicht ohne gespanntes Werkzeug anlaufen da dies zu mechanische...

Page 15: ...auch tatsächlich korrekt abgelegt sind Der Sensor S1 kann zwar die korrekte Auswurfstellung des Werk zeugspanners erfassen jedoch kann hiermit nicht sichergestellt werden dass das Werkzeug korrekt abgelegt wurde Um Kollisionen und damit Beschädigungen der Maschine zu vermeiden sollte eine zusätzliche externe Überwachung am Werkzeugmagazin vorgesehen werden Hinweis Wird ein Werkzeug ausgeworfen 1 u...

Page 16: ...iblich Pin Belegung Pin Farbe Belegung 1 Motor U 1 Sensor 2 24V 2 Motor V 2 Sensor 2 Signal 3 Motor W 3 Sensor 2 0V 4 PTC1 4 Sensor 1 24V 5 PTC2 5 Sensor 1 Signal 6 n b 6 Sensor 1 0V 7 PE Erde PE 7 PE n b Bei Motorspindeln mit drei getrennten Anschlusssteckern für Motorwicklung und Überwachung lautet die Steckerbelegung wie folgt Motorwicklung Wicklungsschutz PTC Werkzeugüberwachung Pin Belegung P...

Page 17: ...e Anschluss des Schutzleiters der Motorspindel sowie die anschließende Schutzleiterprüfung ist nach den entspre chenden nationalen Vorschriften unbedingt durch qualifiziertes Personal durchzuführen 7 4 3 Einstellung des Frequenzumrichters Der Frequenzumrichter ist gemäß der o g Schutzvorkehrungen zu parametrieren sofern dies nicht bereits durch andere Schutzvorkehrungen erfüllt wird Dies betrifft ...

Page 18: ...n Frequenzumrichtern schließen Sie L braun an Klemme R und N blau an Klemme T des Frequenzumrichters an Bei Verwendung von dreiphasigen Frequenzumrichtern schließen Sie L1 an R L2 an S und L3 an Klemme T des Frequenzumrichters an Zur Unterdrückung von Rückeinspeisungen in das Netz durch den Frequenzumrichter sind unbedingt eingangsseitige Netzfilter zu verwenden Dies gilt sowohl hinsichtlich der E...

Page 19: ...ämtliche Druckluftanschlüsse sind mit trockener gefilterter ungeölter Druckluft zu versorgen Maximalwerte Partikelgröße 5µm Partikelgehalt 5mg m Drucktaupunkt 3 C Restölgehalt 1mg m Folgende Betriebsdrücke müssen für die Medienanschlüsse eingehalten werden bei Überschreiten kann es zu Beschädigungen Leckagen oder erhöhtem Medienverbrauch kommen bei Unterschreiten kann die Funktion ggf nicht korrek...

Page 20: ...chine eingebaut wird sicherzustellen dass die Maschine allen anzuwendenden CE Richtlinien entspricht 8 1 Prüfungen vor jeder Inbetriebnahme Erstinbetriebnahme und regelmäßiger Betrieb Vor jedem Anlauf der HF Spindel sind folgende Prüfungen durchzuführen und ggf Fehler zu beheben falls solche festgestellt werden 1 Arbeitet die Werkzeugüberwachung und Schaltungslogik korrekt Ist ein Anlauf der Spind...

Page 21: ...d korrekt ausge wuchtet 6 Steht die Motorwelle samt Anbauelemente frei und wird nicht von anderen Teilen berührt Ist das Werkzeug nicht im Eingriff 8 2 Einfahren der Spindel Eine kalte Spindel ist vor Inbetriebnahme stets gründlich einzufahren um die Lager schonend auf Betriebstemperatur zu bringen Die genannten Einlaufzeiten sind zu verdoppeln wenn die Spindel über mehr als eine Woche nicht genut...

Page 22: ...eßend kann die Spindel regelmäßig in Betrieb genommen werden Hinweis Während dem Fettverteilungslauf erwärmen sich die Lager stärker als im Normalbe trieb und die Drehzahl kann unregelmäßig schwanken Diese Effekte verschwinden jedoch mit zunehmender Einlaufzeit 8 3 Allgemeine Betriebsbedingungen im regelmäßigen Betrieb Es ist stets darauf zu achten dass keine Kollisionen im Betrieb entstehen Kolli...

Page 23: ...chungsgefahr Nach dem Ablegen des Werkzeuges und während dem Anfahren der nächsten Werkzeugposition ist der Werkzeugkegel zum Schutz vor eindringenden Fremdkörpern mit Druckluft auszublasen Druckbeaufschlagung an Druckluftanschluss K 9 Wartung Hinweis Die Lager der Motorspindel sind lebensdauerfettgeschmiert Ein Nachschmieren jeglicher Art ist daher nicht zulässig und kann die Lebensdauer der Lage...

Page 24: ...ekühlte Spindeln sind auf Leckage prüfen Kühlmittelschläuche und Anschlüsse kontrollieren Die Schläuche dürfen weder geknickt noch porös oder spröde sein Ggf kompletten Kühlmittelschlauch ersetzen Sicherstellen dass das Kühlmittel zirkulieren kann und nirgends austritt 9 4 Monatliche Wartung Kontrollieren dass im Kühlmittel kein Schmutz und keine Ablagerungen vorhanden sind Ablagerungen können die...

Page 25: ...tenfrei zugesandt werden Eine Nachbes serung erfolgt schnellstens nach den technischen Erfordernissen Fehlerhafte Bauteile werden ohne Berechnung der Material und Lohnkosten durch Ersatz oder Instandsetzung ausgetauscht Die ersetzen Teile werden unser Eigentum Direkte oder indirekte Folgeschäden werden nicht ersetzt Die Kosten von Nachbesserungen die wir nicht selbst vornehmen übernehmen wir nur w...

Page 26: ...006 95 EG Die unvollständige Maschine darf erst dann in Betrieb genommen werden wenn festgestellt wurde dass die Maschine in die die unvollständige Maschine eingebaut werden soll den Bestimmungen der Richtlinie Maschinen 2006 42 EG entspricht sowie falls gefordert den Bestimmungen der Richtlinie Elektromagnetische Verträglichkeit 2004 108 EC EMC Der Hersteller verpflichtet sich die speziellen Unte...

Page 27: ...27 Betriebsanleitung mechatron ATC 12 Anhang 12 1 Einstellung der V f Kennlinie des Frequenzumrichters ATC 8022 30 ISO20 ATC 11045 24 ATC 8022 42 HSK25 ...

Page 28: ...28 Betriebsanleitung mechatron ATC ATC 12055 18 ATC 12065 24 ATC 12575 12 ...

Page 29: ...ating Manual mechatron ATC mechatron ATC Series High Frequency Motorspindles with pneumatic tool change Operating Manual english translation Types ATC 8022 30 ATC 8022 42 ATC 11045 24 ATC 12065 24 ATC 12575 12 ...

Page 30: ...chatron ATC This manual contains important information about the correct usage of the product You should therefore always have it ready to hand as long as you are using the product Rev05 12 2015 Copyright mechatron GmbH 2015 ...

Page 31: ...4 2 Connection of plug and or wire whip 43 7 4 3 Setting of the frequency inverter 45 7 4 4 Connection of the spindle to the frequency inverter 46 7 4 5 Power supply of the frequency inverter 46 7 4 6 Electrical connection of the cooling system 46 7 5 Connection of the fluid media air coolant 47 8 Initial operation 48 8 1 Checklist for every time the motor spindle is used initial operation as well...

Page 32: ...content changes of this manual as well as content and literal errors reserved This manual is protected by international copyrights It is strictly forbidden to copy this manual whether in parts nor in the whole without the written approval of the author In case of violati on legal steps will be taken All rights reserved 2 Personnel requisition for installation and operation For installation initial...

Page 33: ...sing matching motor protection switches or the proper programming of the variable frequency drive VFD It must be ensured that the spindle will not start automatically again after the protection device has been triggered once In case that these instructions are neglected dangerous temperatures of the motor spindle might be a consequence what can cause defects of spindle or machine or even increase ...

Page 34: ...conductor must be tested pursuant to the IEC 60601 standard before using the unit During maintenance and installation DIN VDE 0105 During maintenance or installation work dangers might occur by electrical shock as well as accidentally start of the device Therefore always follow the five safety rules when installing or maintaining the device Disconnect from power supply Protect against power connec...

Page 35: ... ensured that the power supply is completely shut down to avoid an accidental start of the spindle This should be done by unplugging the spindle or the VFD from the power supply Only use balanced and undamaged tools Because of the high rotation speed of the spindle motor tools and tool holders must be well balanced An insufficient balanced tool can cause vibrations which will lead to bearing damag...

Page 36: ... injuries when touching the hot surface damage of the motor spindle or in worst case lead to a bursting cooling hose with risks of scalding with hot coolant To protect the motor winding our motor spindles are equipped with a PTC trigger temperature 110 C or 70 C which is connected to a switch off Depending on the application a further temperature measurement of the spindle housing in the region of...

Page 37: ...CE conformity of the machine tool It is strictly forbidden to use the motor spindle by holding it in the hand The motor spindle must only be used by verifiably qualified personnel Every use differing from the purpose described in this manual is strictly forbidden We exclude any direct or indirect liability for damages or injuries caused by using the motor spindle different as described in purpose ...

Page 38: ...of the machine 5 1 Parts 1 Toolholder 2 Sealing air connection depending on model also at the main terminal Pos 5 3 Motor housing 4 Clamping cylinder housing 5 Coolant and air connections pigtail 3 4 5 2 1 5 2 Technical data Type table See type plate ...

Page 39: ... motor shaft and the tool holder for mechanical damages 7 2 Mounting of the motor spindle To mount the motor spindle a clamping holder must be used which clamps the housing of the motor spindle In case a special holder is made by the end user it must be ensured that The holder is able to carry the weight of the motor spindle The holder is furthermore able to absorb the static forces during working...

Page 40: ...unted at must not be made of flammable material Otherwise the risk of fire in case of a fault is increased 7 3 Installation of the cooling system Air cooled motor spindles Ensure that the ventilator slots are not covered at least 30mm distance to other surfaces and no foreign particles or liquids can enter the spindle In case that the environment makes it necessary e g workshop environment with ot...

Page 41: ...dangerous situations in case of a fault The following protections must be ensured when using the device Protection against short circuit Protection against overload when exceeding the nominal current Protection against under voltage Protection against asymmetric phases or phase loss Protection against self initiating restart after shutdown Protection against Initiating with incorrectly clamped too...

Page 42: ...ol can be passed to the machine control The spindle should under no circumstances start with faulty clamped tool The tool can loosen in the worst case there is danger to life by flying debris because debris can penetrate the machine casing The spindle must not start without a clamped tool as this may cause mechanical damage to the inside of the spindle The sensors are running as NPN inductive prox...

Page 43: ...rectly The sensor S1 can cover the correct ejection position of the tool clamping but it cannot be used to ensure that the tool has been ejected correctly To avoid collisions and damage to the machine an additional external monitoring should be provided on the tool magazine Note If a tool is ejected 1 and the release cylinder is released without subse quent addition of a new tool 3 the sensor S2 t...

Page 44: ...r W 3 Sensor 2 0V 4 PTC1 4 Sensor 1 24V 5 PTC2 5 Sensor 1 Signal 6 n b 6 Sensor 1 0V 7 PE Ground PE 7 PE n b For motor spindles with three separate connectors for motor winding and monitoring the pin assignment is as follows Motor winding Winding protection PTC Tool monitoring Pin Assignment Pin Assigment Pin Assignment 1 Motor U 1 PTC1 1 Sensor 1 24V 2 Motor V 2 PTC2 2 Sensor 1 Signal 3 Motor W 3...

Page 45: ...ular the correct connection of the protective conductor of the motor spindle and the subsequent PE test should be carried out according to national regulations and by qualified personnel 7 4 3 Setting of the frequency inverter The frequency inverter must be parameterized according to the above mentioned precautions if this is not already being met by other safeguards This applies particularly to t...

Page 46: ... PE clamp of the frequency inverter before connecting external conductor When using single phase frequency inverters connect L brown to clamp R and N blue to clamp T of the frequency inverter When using three phase frequency inverters connect L1 to clamp R L2 to clamp S and L3 to clamp T of the drive To suppress feedbacks into the grid through the frequency inverter input sided line filter must be...

Page 47: ...cylinder an extra exhaust port is not provided W1 Coolant flow W2 Coolant drain Following operating pressures must be maintained for the media connections excess can cause damage leaks or increased media consumption shortfalls can cause that the function cannot be fulfilled correctly Port Operating pressure Flow volume W1 W2 Max 1 bar Min 1l min Z1 6 8 bar S 0 5 2 bar K 3 4 bar The pneumatic conne...

Page 48: ...e the motor spindle is used initial operation as well as regular operation The following checks must be done before every operation of the motor spindle operation is only allowed in case that there are no faults detected 1 Do the tool monitoring and the circuit logic work correctly Is a start of the spindle only possible in the previously described permitted operating positions It must be examined...

Page 49: ...A cold motor spindle has to be run in carefully before working with it to ensure that the bea rings reach operation temperature slowly The running in times must be doubled if the spindle is factory new not used for over one week or a change of the bearings has taken place With shutdown times of less than 1 hour no new retraction is required For running in the speed has to be adjusted to the minimu...

Page 50: ... during using Collisions can be caused on one hand by touching rotating parts without blade tool shaft motor shaft clamping nut with solid parts work piece machine on the other hand by wrong cutting parameters rpm too low feed rate too high improper tools or too hard work piece materials Unnoticed collisions can cause heavy damages at the machine and lead to an increased risk of accident Especiall...

Page 51: ... will lead to a significant reduction of the bearing life time 9 1 Maintenance and control after initial operation After initial operation new motor spindle as well as modification of a used system or machi ne all fixtures and bolted connections of mechanical and electrical parts as well as all plug connections electrical and coolant plugs have to be checked and retightened if necessary Also the c...

Page 52: ...y replace the whole coolant hose Ensure that the coolant can circulate well 9 4 Monthly maintenance Check the coolant for foreign particles or deposits Deposits can block the coolant hoses Therefore replace defiled coolant immediately 9 5 Spare part replacement Changes repairs or replacement of spare parts must only be done by qualified personnel authorized by the manufacturer Opening the spindle ...

Page 53: ... All damages or abnormal cha racteristics have to be submitted to the manufacturer immediately The defect devices or parts must be sent back to us for free A repair will be done as fast as possible Faulty parts will be replaced without charging material and working cost by replacement or reparation The replaced parts become our property Direct or consequential damages are not covered by our respon...

Page 54: ...EG The partially completed machine must not be put into service until it has been ascertained that the machine into which it is to be incorporated complies with the requirements of the Machine ry Directive 2006 42 EG as well as if necessary complies with the requirements of Electro magnetic Compatibility EMC Directive 2004 108 EC EMC The manufacturer undertakes to transmit to national authorities ...

Page 55: ...55 Operating Manual mechatron ATC 12 Appendix 12 1 Setting of the V f ratio of the frequency inverter ATC 8022 30 ISO20 ATC 11045 24 ATC 8022 42 HSK25 ...

Page 56: ...56 Operating Manual mechatron ATC ATC 12055 18 ATC 12065 24 ATC 12575 12 ...

Page 57: ...57 Betriebsanleitung mechatron ATC Notizen Notes ...

Page 58: ...58 Operating Manual mechatron ATC Notizen Notes ...

Page 59: ...59 Betriebsanleitung mechatron ATC ...

Page 60: ...60 Operating Manual mechatron ATC Mechatron GmbH Eulerweg 11 64291 Darmstadt Germany Tel 49 0 6151 49 244 70 Fax 49 0 6151 49 244 89 info mechatron gmbh de www mechatron gmbh de M ...