High Frequency Motor Spindle SP9 5033PC-A4-C22 사용설명서 STA Inc Spindle Technology Advance TEL: 82 (0)31 499 5581 FAX: 82 (0)31 499 5583 110209 1
SP9-5033PC-A4-C22 사용설명서 1. 본기의사용자는사용에들어가기전본설명서를 3 회이상정독하여내용을숙지한후사용하여주시기바랍니다. 2. 스핀들을가동하기위해인버터를설정할때기술자료내용을참고하십시오. 사양에맞지않는설정값을입력시모타발열과베어링파손의원인이되므로각별히주의를요합니다. 3. 고주파모터스핀들은고도의정밀도를요구하는부분이므로관리에만전을기해주시기바랍니다. 내부의베어링은초정밀급이므로사소한충격에도수명이현저히줄어들수있습니다. 공구를탈부착할때나또는기타여하한경우에도주축샤프트에충격이가해져서는안됩니다. 내부에이물질이나분진이침투하면안되므로압축공기를가하지마십시오. 4. 청소할때에는마른헝겊으로표면을닦도록하십시오. 청소를하고자하거나공구를교환할때는반드시모터를정지하고안전스위치를차단하고작업하십시오. 주축이고속으로회전하기때문에치명적인사고가일어날수있습니다. 5. 모터전력선을연결한후에는저속 (500RPM 이하 ) 에서회전방향을확인후운 전을시작하십시오. Motor Connector Pin Description (MS16S-1) Pin No. Mark Content A U (Phase) Power B V (Phase) Power C PTC Thermistor D W (Phase) Power E PTC Thermistor F GND Ground G - - 2
6. SP9-5033PC 스핀들에는온도센서 PTC Thermistor가내장되어있습니다. 정상적인운전에서는 200Ω정도가나오고냉각수공급이안되거나베어링파손등의원인으로스핀들온도가 130 이상상승하면저항값이급상승하여 4kΩ이나옵니다. 이기능을이용하여사용한다면보다안전한운전을할수있습니다. 인버터에이러한온도센서를이용하여온도가올라가면인버터자체를정지시키는기능이있습니다. 인버터의종류에따라이러한기능이없는것도있습니다. 이때는별도의시스템을구축하여사용하십시오. 7. 스핀들가동시에는 Air Purge Line 에항상청결한압축공기를공급하여야합니다. 제품가공시스핀들내부에분진및이물질의침투를방지하기위한것으로압축공기압은 1~1.5Kgf/ cm2 (Purge 작동중압력 ) 가적당하며먼지나수분을포함하여서는안됩니다. 과다한압력이공급되면베어링수명에영향이있으므로필히지켜야합니다. Air Purge Line 8. 공구를교체하기위해공압실린더를작동하고자할때에는압축공기압을 5.0 ~ 5.5Kgf/ cm2로 Setting 하여주십시오. Unclamp 시에만압축공기압을투입하고 Clamp 시에는실린더내에장착되어있는스프링에의해후진하므로압축공기압을투입하지않아도후진합니다. Unclamp 시 5.5Kgf/ cm2이상과다한압력이공급되면주축에무리가오며, 5Kgf/ cm2이하로압력이떨어지면드로바의동작이원할하지않을수있으므로공기압을지켜주십시오. 3
Air Cleaning & Tool Unclamp Line 9. 스핀들주축테이퍼부위와공구가체결되는부분은항상청결히관리하여야합니다. 이물질및분진이묻어있는상태에서공구체결시가공정밀도가떨어지고주축바란싱변화로인한베어링수명이저하됩니다. 공구를교체하기위해서는공압실린더를먼저작동하여콜렛을 Open 하고이때반드시콜렛체결부위에 Cleaning Air를공급하여콜렛부위가청결한상태에서공구를체결할수있도록하여야합니다 Cleaning Air는실린더전진 (Unclamping) 상태에서만공급하여야합니다. 실린더후진상태에서 Cleaning Air를공급하면베어링에직접압축공기를공급하므로수명이현저히단축됩니다. 각별히주의하십시오. 10. SPINDLE TAPER CLEANING 방법스핀들주축테이퍼부위와공구가체결되는콜렛부위를 PROGRAM에의해 CLEANING 하고자할경우본지침을참조하여적절한 PROGRAM을사용하시기바랍니다. 당사의스핀들은주축테이퍼부위와공구가체결되는콜렛부위를압축공기를이용하여 CLEANING 할수있습니다. 4
위그림과같이 SPINDLE 후방에서압축공기를공급하여공구를 CLAMPING 하기전에압축공기를몇초간공급하고 CLAMPING을합니다. CLAMPING 시에는반드시 CLEANING AIR를먼저잠근후 CLAMPING을하십시오. 다음은자동 PROGRAM에의해 CLEANING 하고자할경우순서입니다. 1) 가공완료 2) 공구를교체하기위해 ATC 장치에진입 3) 스핀들실린더전진 (Unclamping) 4) Z축상승하여공구가완전히빠지지않은상태 ( 공구가콜렛끝단에서 2~4mm들어가있는상태 ) 까지 Z축상승후 Cleaning Air 공급 5) 일정시간 (1~2초) Cleaning Air 공급후차단 6) Z축상승 7) 다음작업에필요한공구위치로스핀들이동또는 ATC장치회전 8) Z축하강하면서 Cleaning Air 공급시작 9) 공구가콜렛에 2~4mm 진입하였으면 Cleaning Air 차단. 10) Clamping 하기위해 Setting한위치까지 Z축하강 11) 공구 Clamping 12) Z축상승하여가공위치도달상기와같은방법으로스핀들주축테이퍼부위와공구가체결되는부위를 Cleaning 하십시오. 11. 공구를삽입하지않은상태에서실린더를후진하면콜렛이파손될수있으므로공구삽입유무를확인후실린더를작동하고공구삽입상태에서만실린더를후진하여공구를 Clamping 한다음스핀들을구동하십시오. 공구삽입이없는상태에서 Clamping 및회전은치명적인사고및고장의원인이됩니다. 그리고공구를교체하기위해실린더를전진 (Unclamping) 상태에서스핀들주축이회전하면그즉시스핀들은파손되어회전하지않습니다. 각별히주의하여주십시오. 5
12. Unbalancer한공구는사용을삼가십시오. 사용하고자하는공구는최대rpm 에서최소한 G=2.5의 Balancing을갖추어야합니다. 13. 자동공구교환장치 (ATC) 사용시주의사항 ATC 장치를사용할경우에는아래의그림을참조하시어조건을만족시켜야하며조건을만족시키지못할경우 SPINDLE BEARING 및 Collet의파손이발생할수있습니다. 위와같이 ATC 장치에의해공구삽입시공구와 SPINDLE SHAFT 의편심량이최 대 0.02mm를벗어나면안됩니다. Collet 및 Bearing의파손이발생할수있습니다. ATC 장치에서공구삽입시또는기타작업시 SPINDLE Collet에 700N(71Kgf) 이상힘이가해지면 SPINDLE 파손의원인이됩니다. SPINDLE은공구 CLAMPING 상태에서 UNCLAMPING 동작을할때 Collet 끝단면이최대 1.2mm가밀려나갑니다. 반대로공구를 CLAMPING 할때에는 1.2mm가끌려올라갑니다. 이상황을고려하여 ATC 장치의설계및제작시 TENSION 장치등을설치하고 SPINDLED Collet 끝단면에 700N(71Kgf) 이상의힘이가해지지않도록하십시오. 6
14. 스핀들회전시냉각수를반드시공급하여야합니다. 주축이고속으로회전하므로모터및베어링에열이발생하므로이를냉각하지않으면베어링파손및모터의고장원인이되므로스핀들작동시에는냉각수를필히공급하여야합니다. 냉각수의온도는 20도가적당하며 20도이하가되지않도록주의하여주십시오. 공구교체등으로인해스핀들정지시냉각기도동시에정지할수있도록시스템을구축하십시오. 그래야만좀더정밀한가공을할수있습니다. 냉각수는부패되는것을방지하기위해방부제를소량함유하여야하며동한기에는동파를예방하기위해부동액을함유하여야합니다. 적절한첨가제로는 SK케미칼 의 SKY BRINE이적당합니다. 물과함께혼합하여사용할수있습니다. 7
15. 가공기 Head Frame에스핀들장착시도면에기입한 Mounting 위치를확인하고장착하여주십시오. Mounting 위치를벗어나장착하면베어링에무리한힘이가해져베어링수명이저하됩니다. 꼭지켜주십시오. 그리고장착시너무무리한힘을가해장착하지마십시오. 16. 스핀들운전시급가속, 급정지하지마십시오. 스핀들수명및인버터고장의원인이될수있습니다. 초기속도에서최대속도까지 10초이상으로설정하여주시고정시시에는 15초정도로설정하여주십시오. 17. 절삭유분사노즐 SP9-5033PC-A4 Spindle에는절삭유분사노즐이장착되어있습니다. 사용조건에따라시스템을구축하여제품가공작업시절삭유노즐을이용하여절삭유공급도할수있으며압축공기를분사하여 Air 냉각도가능합니다. 제품가공 ( 절삭유냉각및 Air 냉각분사 ) 8
18. 스핀들을장기간사용하다보면콜렛부분이마모되거나손상되어가공정밀도가떨어질수있습니다. 이때에는새로운콜렛으로교체하여사용하십시오. 교체방법은다음과같습니다. 콜렛분해방법 1) 스핀들회전을중지시키고안전하게전기장치를차단하십시오. 2) Front Cover 분해 3) 실린더를전진하여콜렛을 OPEN 합니다. 4) 10mm 절삭공구를빼냅니다. 5) 콜렛의스패너홈을이용하여 14mm 스패너로콜렛을고정하고콜렛중앙으로 3.0mm T렌치를이용하여 M6 Lock-screw 를시계반대방향으로돌려 1회전합니다. 6) 스핀들주축의 24mm 스패너홈에스패너로고정하고콜렛을시계반대방향으로돌려분해합니다. 9
콜렛조립방법 1) 새로운콜렛을준비하여콜렛중앙으로부터 Lock-screw가삽입되어있는지확인하고없으면분해하였던콜렛에서빼내어삽입하십시오. 2) 실린더를전진 (Unclamping) 하여주십시오. 3) 10mm절삭공구를콜렛에삽입한상태로콜렛을주축에삽입하여시계방향으로회전하면서조립하십시오. 이때더이상회전이안되고절삭공구가고정되면콜렛을시계반대방향으로 330 ~ 360도회전하여공구가잘빠지고들어가는지확인하십시오. 330 ~ 360도사이를벗어나면드로바센서의감지가이루어지지않습니다. 4) 공구를빼내고콜렛을 14mm 스패너로고정한다음 3.0mm T렌치를이용하여 Lock-screw를시계방향으로회전하여고정하면됩니다. Lock-screw 고정후 Clamping 과 Unclamping을하여공구가잘빠지고들어가는지공구가정상적으로체결되는지확인하여이상없으면다음작업을시행하여주십시오. 10mm공구를삽입하고실린더를반복작동하여 Clamping 과 Unclamping을 20 회이상반복하고 Set-screw를다시고정하십시오. 30일에한번씩콜렛이풀리지않았는지확인후재조정하여상기와같은방법으로고정하여주십시오. 5) Front Cover 를장착하고정상작동하십시오. 10
19. 스핀들을시동할때에는항상주축의음향에이상이없는가를먼저감청하여소음의정도가평소보다심할때에는가동을중지하여야합니다. 20. 스핀들가동상의문제가발생시에는임의로분해하지말고당사로연락하여주십시오. 베어링의교환은반드시지정된번호의베어링을사용하여폐사의교육을이수한엔지니어에의해실시되어야합니다. 단지베어링의교체만으로수리가완료되는것이아니라워밍업프로그래밍에의한장시간의워밍업이필요합니다. 21. Technical Specification 1) Speed range : to 50,000rpm 2) Max. Frequency : 1,667Hz 3) Max. Motor voltage : 220V 4) Power range : 3.3kw (S1 100% Duty Cycle) 5) Torque : 1.0Nm (S1 100% Duty Cycle) 6) Motor Current : 13.1A 7) Motor technology : integrated induction motor, standard with PTC 8) Motor Poles : 4pole 9) Ball Bearing lubrication : Grease 10) Mounting : horizontal or vertical 11) Mounting diameter : Φ90 12) Cooling : water 13) Inlet coolant temperature : 20 14) Collet Size: 10mm 15) Air purge pressure : 1.0 ~ 1.5kgf/ cm2 16) Air Cylinder pressure : Min.5kgf/ cm2 ~ Max. 5.5kgf/ cm2 17) Spindle weight : 10kg 11
18) Spindle Connections WI------Cooling Water IN WO----- Cooling Water OUT PG------Air Purge (air sealing) 1.0~1.5kgf/ cm2 SE------Drawbar Sensor Cable Line CLN-----Air Cleaning 4~5kgf/ cm2 TOOL----Tool Unclamp 5~5.5kgf/ cm2 CL------Coolant A------U (Power) B------V (Power) C------PTC (Thermistor) D------W (Power) E------ PTC (Thermistor) F------GND (Ground) 19) Dimensions 12
22. 다음은 SP9-5033 의전압 [U]V, 주파수 [f]hz, 출력 [P]Kw, 토크 [M]Nm 의관계를나타낸그래프입니다. 주파수 0 Hz에서전압 0V, 1,000Hz에서 220V 되도록설정하고 1,667Hz 에서도같은 220V로인버터를설정하였을때아래와같은운전특성을얻을수있습니다. Speed [rpm] 15,000 20,000 30,000 40,000 50,000 Frequency [Hz] 500 667 1,000 1,334 1,667 Power(S1) [Kw] 1.7 2.2 3.3 3.3 2.6 Torque [Nm] 1.0 1.0 1.0 0.8 0.5 Voltage [V] 110 147 220 220 220 Current [A] 13.1 13.1 13.1 12.7 10.2 13
Drawbar Position Sensor 설명서 다음은 Drawbar Position Sensor 관련사항입니다. 참고하여서 Machine Control에연결한다음 Clamp / Unclamp Position 를 Spindle과함께포장되어있는 Processor를 Setting 하여사용하십시오. Drawbar Position Sensor는 STA Inc. 사의특허상품입니다. 14
1. 배선방법 1) Spindle 후방의위치센서케이블과 UTP(LAN) 케이블을연장하여Drawbar Sensor Controller와연결하십시오. 2) Drawbar Sensor Controller에 DC24V의전원을연결하십시오. 3) Drawbar Sensor Controller의 A.B.C는 Drawbar Position을감지하는출력단자입니다. 적색램프의 A.B.C가점등될때나오는신호가출력되는단자임으로각각의단자를귀사설비의 N.C Controller 신호입력단자에연결하십시오. Drawbar Sensor의출력신호는 NPN방식입니다. 아래의회로도를참조하여 N.C Controller와적합한회로를구성하여사용하여주십시오. 15
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2. 사용방법 1) 배선결선이완벽하게끝난후전원을투입하면적색램프 3개와녹색램프 1개가동시에몇번점멸합니다. 만약점멸하지않으면결선상태를점검후다시전원을투입하십시오. 2) Sensor Controller의오른쪽아래에가변저항 (H,L) 이두개있는데가변저항의역할은드로바의위치 Setting후열변형에따른허용범위를입력할수있는 Switch 임으로적정한수치에 H.L을조정하여사용할수있습니다. 예를들어가변저항 H.L의수치를 2에똑같이맞추고임의의 A.B.C중한개의 A버튼을눌렀을경우 - 0.2mm + 0.2mm A버튼을누르면 A버튼을누른지점이 0 이되며그지점부터 -,+ 각각 0.2mm씩의감지범위를갖게됩니다. 3) Sensor Controller에서 Drawbar의 Unclamping위치, Clamping위치를각각 Setting하십시오. 가 ) Unclamping위치 Setting 방법실린더를전진하여드로바위치를 Unclamping위치에놓으십시오. 가변저항 (H)=3, (L)=1의위치에놓고 Sensor Controller의 A.B.C 버튼중임의의버튼을 1회누름니다. ( 예 :A 버튼 ) 이것으로 A에적색램프가점등되며 Unclamping위치를기억하여 A단자로출력하게됩니다. 가변저항 (H)=3, (L)=1의위치가적정합니다. 나 ) Clamping위치 Setting 방법공구를콜렛에삽입하고실린더를후진하여드로바위치를 Clamping위치에놓으십시오가변저항 (H)=3, (L)=1의위치에놓고 Sensor Controller의 A.B.C 버튼중임의의버튼을 1회누름니다. ( 예 :B 버튼 ) 이것으로 B에적색램프가점등되며 Clamping위치를기억하여 B단자로출력하게됩니다. 가변저항 (H)=3, (L)=1의위치가적정합니다. 21
4) Setting이완료되었습니다. Drawbar를동작시켜 Drawbar의위치마다 A.B.C의램프가점등되는지반복확인후이상이없으면사용하십시오. 만약램프의점등이깜빡거리거나아예점등되지않으면처음부터다시 Setting 하십시오. 22
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MEMO 24