Siemens 1PM4 101 User manual

Siemens AG 1
HollowShaftMotors1PM4
Liquid cooled
Hohlwellenmotoren 1PM4, flüssigkeitsgekühlt
Moteurs 1PM4 à arbres creux, à refroidissement par liquide
Motores de árbol hueco 1PM4, refrigerado por líquido
Motori con albero cavo 1PM4, raffreddati a liquido
Instructions Edition 12 / 2005
610.40036.31

Siemens AG
2
Copyright Siemens AG 2005 All rights reserved
The reproduction, transmission or use of this document or its
contents is not permitted without express written authority.
Offenders will be liable for damages. All rights, including rights
created by patent grant or registration of a utility model or design,
are reserved.
Siemens AG
Automation Group
Motion Control Systeme (MC)
D-97615 Bad Neustadt / Saale
Disclaimer of Liability
We have checked the contents of this manual for agreement with
hardware and software described. Since deviations cannot be
precluded entirely, we cannot guarantee full agreement.
However, the data in the manual are reviewed regularly and any
necessary corrections included in subsequent editions.
Suggestions for improvement are welcomed.
© Siemens AG 2005
Technical data subject to change.
DANGER
indicates an imminently hazardous situation which, if not avoided,
will result in death or serious injury.
Safety Giudelines
This manual contains notes which you should observe to ensure your own personal safety, as well to protect the product and connected
equipment. These notices are highlighted in the manual by a warning triangle and are marked as follows to the level of danger.
WARNING
indicates a potentially hazardous situation which, if not avoided,
could result in death or serious injury.
CAUTION
used with the safety alert symbol indicates a potentially
hazardous situation which, if not avoided, may result in minor or
moderate injury.
NOTICE
NOTICE used without safety alert symbol indicates a potential
situation which, if not avoided, may result in an undesirable result
or state.
Qualified Personnel
The device/system may only be set up and operated in conjunction with this manual. Only qualified personnel should be allowed to install
and work on the this equipment. Qualified persons are defined as persons who are authorized to commission, to ground, and to bag
circuits, equipment, and systems in accordance with established safety practices and standards.
Warning
This device and its components may only be used for the applications described in the catalogue or technical description, and only in
connection with devices or components from other manufacturers which have been approved or recommended by Siemens.
This product can only function correctly and safely if it is transported, stored, set up, and installed correctly, and operated and
maintained as recommended.
CAUTION
used without safety alert symbol indicates a potentially hazardous
situation which, if not avoided, may result in property damage.
TableofContents Page
Safety Giudelines ....................................................... 2
1 Basic requirements .................................................. 3
2 Product information .................................................. 3
2.1 Application range ............................................................. 3
2.2 Technical parameters ...................................................... 3
2.3 Mode of operation and design ......................................... 3
2.4 Transport, Storage........................................................... 4
3 Fitting the motor.............................................................. 4
3.1 Basic requirements ......................................................... 4
3.2 Vibrations, balancing ....................................................... 4
3.3 Coolant connection.......................................................... 4
3.4 Electrical connections ..................................................... 4
4 Start-up............................................................................. 5
5 Repair................................................................................ 5
5.1 Temperature sensor ....................................................... 5
5.2 Disassembly, assembly of gear encoder GEL 244 ......... 5
5.3 Changing bearings, lubrication ........................................ 6
Annex ................................................................................. 27
ENGLISH
DANGER
D A N G E R
Note on hazardous situationSymbol
WARNING
Warning note
Symbol
Warning note
CAUTION
Symbol
CAUTION
Warning note
Note
NOTICE

Siemens AG 3
1 Basicrequirements
1PM4 hollow shaft motors conform with:
-98/37/EC MachineDirective
-73/23/EEC Low Voltage Directive and
-89/336/EEC ElectromagneticCompatibilityDirective.
Ensure that your end product conforms to all currently valid
legal requirements. Follow the compulsory national, local
and installation-specific regulations.
Starting up the motors is not permitted until the end product
conforms to this stipulations of the named guidelines.
ObservetheSIEMENSProjectPlanningInstructionsfor1PM4
motors.
The safety instructions must be observed during the
transport, storage, assembly, disassembly and operation
of the hollow shaft motors!
Failure to observe the instructions can lead to serious personal
injuries or property damage.
All activities (transport, storage, assembly, disassembly
of the hollow-shaft motors) must be performed by
qualified, skilled workers who are aware of the specific
dangers and who observe the stipulations of the present
operating instructions.
Maintenance (replacement of the gear encoder or bearing) may
only be performed by the manufacturer or authorized SIEMENS
service centers.
Mechanical hazards
Appropriate tools etc. are used for transport and assembly work
Lifting devices, ground conveyors and lifting tackle must
correspond to the valid regulations, e.g.:
EUDirectiveforMachines98/37EEC,appendix1
Regulations of the statutory industrial accident insurance institution
BGVD6, BGV D8,BGV D27, VBG9a ecc.
There is an injury hazard in the vicinity of the rotating motor.
The manufacturer of the end product is responsible for
protection against accidental contact with the rotating
motor.
Do not wear any additional clothing, jewelry or allow long
hair to hang freely.
Electricalhazards
The electrical connection to the hollow shaft motors is made as
described in the operating instructions.
All electrical work only must be performed by qualified
electricians and always with the equipment electrically
dead.
Requirements of qualified electricians according to
EN50110-1:1996(DINVDE0105-100):
- Knowledge of electrical engineering
- Experience of electrotechnical work
- Knowledge of the plant / machine
- Knowledge of the hazards and safety measures
- Ability to decide upon a safe working sequence.
Hollow-shaft motors are only driven with configured converters.
Any other connection can lead to their destruction.
Never connect the motors directly to an external three-
phase mains! The correct phase sequence is vital!
The temperature sensor and encoder system including electronics
contain electrostatically endangered components (EEC).
Do not touch the connections with your hands or with tools
which could be electrostatically charged!
Thermal hazards
The surface temperature of the motors may exceed 80oC (176oF).
Do not touch hot surfaces!
Temperature-sensitive components (electric lines, electronic
components) must not touch hot surfaces.
IntendedUsage
The motors correspond to the harmonized standards of the
EN60034(VDE0530)series.
They are intended for industrial or commercial plants.
Special case: More stringent requirements must be taken into
consideration during the configuration and assembly for use in non-
commercialplants.
Usage for the intended purpose includes observing all the
specifications in the operating instructions.
Ambienttemperatures:-15oCto+40oC(5oFto104oF)
The motors must be protected against frost if water is used as a
coolant.Site altitude: up to1000ma.s.l.
The conditions at the location of use must correspond to all the
informationon the rating plate.
It is forbidden to use them in areas at risk of explosion.
The operating instructions are part of the scope of delivery and shall
be kept in an accessible place.
The technical details of special versions and design variants of the
motors can vary.
Please contact the manufacturer or a SIEMENS service center if you
have any questions regarding the use or operational characteristics
of the motors.
2 Productinformation
2.1 Application range
The hollow shaft of the motor serves for the supply of cooling
lubricant or the insertion of collets. The motors are used if
-the environmental conditions are unsuitable for air cooling,
-theenvironmentmustnotbethermallypollutedor
-the motor has to have a high power density in a restricted
mounting space.
Application cases: Milling machines with full encapsulation, turning
lathes with driven tools or counterspindles.
Types of construction: see Fig. 1 of the appendix
2.2 Technical parameters
Motor types 1PM4101,103,105, 107
1PM4133, 135, 137
Types of construction Fig.1
Standard protection class IP65(attheshaftentry IP55)
Coolanttemperatureatinlet oil:0oCto+10oC(32 to 500F)
water: 5°C to 25°C (41 to 770F)
Other coolants or temperatures on request
Ambient temperature max.40oC
Protect from frost if water-cooled!
Measuring-surface sound-pressure level (EN 21 680 Part 1)
1PM410. to 1PM413. approx. 69 dB(A);
72 dB(A) with L37
Balancing(EN60034-14) vibration severity grade SR
The bearings are designed for high speeds:
Motor types Standard L37
1PM4101...105 12.000min-1 18.000min-1
1PM4107 12.000min-1 15.000min-1
1PM4133 10.500min-1 15.000min-1
1PM4137 10.500min-1 13.000min-1
1PM4138 10.500min-1 12.000min-1
2.3 Mode of operation and design
Motors of the 1PM4 series are water-cooled, four-pole
asynchronous motors. The squirrel-cage rotor (rotor) has a hollow
shaft.
- Core-and-winding assembly:
Temperature sensor for temperature measurement and
regulation, and to protect against overheating, fitted in the stator
winding (a second sensor as a reserve).
- Encoder system
Incremental encoder sin/cos (I-256) for measuring the motor
speed and the relative change in the rotor position (installed at the
ND-end).
ENGLISH

Siemens AG
4
2.4 Transport,Storage
All the lifting eye-bolts provided (Fig. 2) should be used during
transport. Do not attach any additional loads.
Examplesofstandards:EU Directive for Machines 98/37 EEC,
appendix 1,
Regulations of the statutory industrial accident insurance institution
BGVD6,BGV D8, BGV D27, VBG9a.
Store in a dry, low-dust and low-vibration place
(veff <0,2mms-1).
3 Fittingthemotor
3.1 Basicrequirements
-Take note of and observe the information on the rating
plate(model, degree of protection), and warning and
informativenotices on the motor.
- Observe the permitted transverse and axial forces as stated inthe
project planning instructions.
- Check for compliance with the conditions at the assembly site.
- If lifting eye-bolts have been screwed in, they must be
eithertightened or removed after the motor has been installed.
- Motors are intended for either horizontal or vertical
installation(see fig. 1).In the case of deviation from the intended
installation, consultthe manufacturer in advance and state the
type designation andserial number.
- The inflow and outflow of cooling air must be unimpeded.Maintain
the minimum distance s shown in fig. 4 between the airinlets and
outlets, and other components. Do not take heatedoutgoing air in
again.
- Remove any transportation securing devices and keep them in
asafe place.
- Measure the insulating resistance. Dry the winding if the
valuesare < 1 kO per volt of rated voltage.
- Place it on evenly, ensure that base or flange are well
tightened,avoid distortions.
- Turn the rotor by hand. If grinding noises occur, eliminate
thecause or contact the manufacturer.
- Avoid impermissible loads. Assemble without hitting or putting
pressure on the shaft end.
- The covers which were removed in order to screw the motor
tight(6.83, fig. 2) must be re-fitted before the motor is started up.
3.2 Vibrations, balancing
Hollow shaft motors 1PM4 are supplied without a feather key.
The site vibration response of the system is determined by the
outputelements,themountingconditions, thealignment,the
installation and the effects of external vibrations. This may cause a
modification of the motor vibration values.
In the interests of reliable operation and a long bearing service life,
the vibration values specified in fig. 8 should not be exceeded.
If necessary, fully balance the rotor with the output elements
according to ISO 1940.
Suitable devices should always be used to push on or pull off the
output elements (e.g. the coupler disk, gear wheel).
As standard, the rotors are designed with a smooth shaft end, and
are balanced dynamically.
3.3 Coolantconnection
For operation of 1PH4 motors a closed coolant circuit with a heat-
exchanging unit is necessary. On the non-drirven end two threaded
joints here (6.85 Fig. 2) are to be removed. If the direction of the
coolant flow is not marked by arrows, either of the two holes can be
selected as the inlet and the other as the outlet.
Determine the cooling water flow and cooling capacity at rated
operation and maximum flow temperature +30°C (860F) of the
cooling water as shown in fig. 4, higher temperatures lead to
reduced output.
The cooling water generally has to have an anti-corrosion additive
(e.g. Tyfocor).
Maximumproportion25%
Furthermore, the following values should be sufficient for the
cooling water.
Chemically neutral, clean, cleansed from solid particles.
Maximum size of any particles carried along 100 µm
If necessary equip with a particle filter
pH-Wert 6-7
Chloride <50ppm
Conductance (water only) < 500 mS/cm
Maximum operating pressure 3 bar
Fit pressure control valve in the supply line.
Do not use any non-ferrous metals in the cooling circuit (e.g. copper
or brass pipework) (electrolyte formation).
Add in a maximum of 40% antifreeze if there is a danger of frost
action. Use and dose as directed by the manufacturer.
Theminimumrequirements for cooling with oil are:
Kinematic viscosity ≤≤
≤≤
≤ 10-5 m2s-1
Specific thermal capacity ≥≥
≥≥
≥1870Jkg-1K-1
Density ≥≥
≥≥
≥780kgm-3
3.4 Electricalconnections
Safety rules for working in electrical installations as per
EN 50110 1:1996 (DIN VDE 0105-100):
- De-energize before starting work
- Isolate from electrical supply
- Secure against switching on again
- Check electrical deadness
- Earth and short-circuit
- Cover or cordon off adjacent parts which are electrically live
- Release for work
Connect the PE conductor to .
WARNING
Danger during lifting and transporting
procedures!
Improper handling, unsuitable or defective
devices, tools etc. can cause injuries and/or
property damage.
Lifting devices, floor conveyors and lifting tackle
must conform to the currently valid regulations.
WARNING
Hazard from rotating rotor!
Provide the output elements with protection
against accidental contact.
ENGLISH
Electric shock hazard!
Only use qualified, skilled personnel.
Observe the regulations for working in
electrotechnical plants.
D A N G E R
CAUTION
Observe VDI guideline 3035 „Requirements on machine
tools“ when using cooling lubricant 3035
2.2.7.2 Cable and accessory materials
2.2.7.7 Electric components
CAUTION
Warning of motor damage!
Do not operate the motors with cooling water that does
not contain an additive.

Siemens AG 5
Assembly requirements
-Proper installation is the responsibility of the manufacturer of the
system / machine.
-Connect the motor according to the wiring diagram in the terminal
box, and observe the data on the rating plate while doing so.
-Connecting leads must be suitable for the type of application and
for the anticipated currents and voltages.
-If the motor is supplied by means of converters , high-frequency
current and voltage harmonics in the motor supply leads can
cause electromagnetic interference to be emitted.
Use shielded power and signal lines.
Observe the EMC instructions of the converter manufacturer.
-The connecting leads are to be equipped with the strain relief
device and the devices which protect against rotation and
transverse forces, and must be prevented from kinking.
Power terminal
1. The ends of the leads must not be stripped further than
necessary, i.e. the insulation must extend to the
cable lug, terminal or wire-end sleeve.
2. Match the cable lugs or wire-end sleeves to the dimensions of
the terminal board connections and to the cross-section of the
power cable, lay parallel connecting leads if necessary.
3. The cable lugs of the power terminals must rest directly on the
cable lugs of the motor winding.
4. Connectthe PE conductor.
5. The inside of the terminal box must be kept clean and free from
cable residues and moisture.
6. For permanently secure joints, the screws and bolts of the
electrical connections (except the terminal blocks) must be
tightened to the torques specified in fig. 7.
7. The minimum air gaps specified in fig.6 must beobserved, both
when connecting and when re-arranging internal connecting
leads.Maintainminimumairgapsof5.5mmfromlive,non-
insulated parts. Avoid protruding wire ends.
8. Any entries which are not in use must be sealed dust and water-
tight, and the sealing elements must be screwed in firmly and
tightly.
9. Check the seals and sealing surfaces of the terminal box to
ensure that the degree of protection is maintained.
Pulse encoder and temperature sensor
Connect with contact pins via the flanged socket fitted in the
terminalbox.
4 Start-up
Checks before starting up
1. Turn the rotor by hand, the rotor must not grind.
2. Checkthe mountingofthemotoranditsalignment.
3. Check the direction of rotation in the uncoupled state.
4. Check the suitability and setting of the output elements for the
intended conditions of use.
5. Check the electrical connections: Design, tightening torques
according to specification.
6. Check the PE conductor connection.
7. Check the functional condition of the auxiliary devices present.
8. Check the protection against accidental contact with moving and
live parts.
9. Check that the cooling water circulates at the specified flow
rate.
NOTE
The limit speed nmax (see rating plate) is the maximum
permissible peak operating speed. Higher speeds are not
permitted.
Carry out further checks if necessary.
If deviations from normal operation occur, e.g. increased
temperature, sound emission or vibrations, switch the motor off and
find the cause. Consult the manufacturer or SIEMENS service
center if necessary. Do not disable the protective devices, even in
trialoperation.Themotor cooling must be in continual operation.
5 Repair
NOTE
Maintenance (replacement of the encoder or bearing)
may only be performed by the manufacturer or
authorized SIEMENS service centers.
5.1 Temperature sensor
If the temperature sensor fails, one can switch to the reserve
temperature sensor. Switch over in the terminal box, paying
attention to the wiring diagram in the terminal box.
5.2 Disassembly,MountingtheEncoder
Observe the following additional requirements:
-Ground the work place.
-Touch a conductive, grounded object before making contact.
An electrostatic charge must not be transferred on contact.
-Do not touch the plug pins directly.
-Use suitable packaging, e.g. corrugated cardboard boxes or
conductive plastic bags (not ordinary plastic bags or
polystyrene).
Disassembly (Fig.2)
1. Remove the GAMMA ring (6.96) or in the case of L37 balancing
disc.Marktheposition!
2. Unscrew the screws (6.97) and remove the cover (6.83)
together with seal or O-ring.
3. Mark the position of the encoder wheel (8.50) on the shaft.
4. Remove the encoder wheel with a suitable tool.
5. In the terminal box, remove theshrink tubing fromthe adapter
plug, disconnect the adapter plug from the encoder lead.
ENGLISH
Thermal hazard from hot surfaces!
The surface temperatures of the motors may
exceed 80oC (176oF). Do not touch hot
surfaces! Protection must be provided
against accidental contact if necessary.
Temperature-sensitive components (electric
lines, electronic components) must not
touch hot surfaces.
WARNING
Electric shock hazard!
Observe all the instructions in section 3.4.
Switch off all additional and auxiliary circuits
when isolating.
Do not reverse these measures until the
maintenance has been completed and the
motor has been completely assembled.
D A N G E R
CAUTION
Warning of motor damage!
Connecting the motor directly to a three-phase system
will destroy it.
Motors may only be driven with configured converters.
Ensure that the phase sequence is correct.
The gear encoder and temperature sensor are
electrostatically endangered components (EEC).
Do not touch the connections with your hands or with
tools which could be electrostatically charged!
Damage to the encoder. Encoder systems with integrated
electronics and temperaturesensors are electrostatically
endangered components.Do not touch the connections with
your hands or with toolswhich could be electrostatically
charged!
WARNING

Siemens AG
6
6. Disconnect the shielded lead of the encoder from the terminal
box pedestal
7.Unscrew the strain relief clamp from the non-drive end shield.
8. Unscrew the screws (8.53), remove the encoder (8.51) and pull
its cable through the non-drive endshield and pull the encoder
lead through the non-drive end shield.
Assembly
The gap between the encoder wheel (8.50) and encoder (8.51) is
set with a 0.15 mm feeler gage.
The gauge and operating instructions GEL 244 are part of the scope
of delivery.
1. Slide the head of the encoder radially outwards in the non-drive
endshield until it meets the stop, tighten the screws (8.53) with a
torqueof2 Nm.
2. Attach the encoder lead to the non-drive end shield with a strain
relief clamp.
3. Connect the adapter plug of the encoder lead to the flange
connector in the terminal box.
4. Secure the plug connection with shrink tubing.
5. Lay a shielded lead from the encoder to the terminal box screw.
6. Heat the encoder wheel (8.50) to approx. 1500C (3020F) and
slide onto the shaft up to the stop. Set clearance!
7. Grease the O-ring before fitting. Secure the cover (6.83),
together with sealing ring or O-ring, with screws (6.97).
8. Slide on the GAMMA ring (6.96) up to the press on distance
(9.5 ± 0.2, fig.2). The L37 has no lip seal. Shrink on the balancing
disc,maintain clearance(2,5±0,3,Fig.2)!
5.3 Changingbearings,lubrication
Bearing replacement intervals
Bearing replacement intervals tLWfor normal operating conditions
according to fig. 9.1.
It is recommended to replace the bearings at the drive and non-drive
ends after reaching the stated operating hours, or after 3 years at
the latest.
We also recommend replacing a self-fitted encoder in order to avoid
the encoder breaking down.
Thevalues tLW apply to:
- Horizontal fitting
- Coolanttemperature+30°C(860F)
- Maximumbearingtemperature+85°C(1850F)
- Operating speednm in continuous operation at max. 75% of the
limitspeednmax
- Vibrations with vibration severity grade SR according to
EN60034-14.
Estimate the mean operating speed nmif the motor speed varies.
The bearing replacement intervals tLWare reduced by up to 50%
under more severe conditions, e.g. vertical fitting, operating above
75 % of the limit speed nmax, high vibration and impact loads, frequent
reverse operation etc.
ThevaluetLW mustbe halved for each additional 15°C(590F)by
which the bearing temperature exceeds +85°C (1850F).
Disassembly
1. Mark the original positions of the parts in relation to one another
(e.g. with a marker pen or a scribing iron) in order to simplify the
re-assembly procedure.
2. Remove the residual cooling water or oil.
3. Fit the encoder according to 5.2.
4. Unscrew the screws out of the bearing cover and end shield on
the drive end, carefully remove the drive end shield.
5. Pull the rotor out of the motor stator.
6. Pull off the rolling contact bearings using a suitable device (see
Fig.10.1).
Do not re-use the rolling contact bearings after they have been
pulled off.
Assembly
The bearings of the hollow-shaft motors, the standard design is
deep groove ball bearing with plastic bearing cage (fig. 2, 1.60).
Hybrid spindle bearings are used in option L37.
NOTE
Recommendations for replacing the bearings:
Obtain the bearings from the motor manufacturer (deep
groove ball bearing with special bearing clearance. In the
case of the L37, the hybrid spindle bearings are in a ><
arrangement).
Always replace the full set of sealing elements (radial shaft
seal, GAMMA rings).
L37 without WDR, without Gamma ring.
Ensure absolute cleanliness when changing the bearings.
1. Do not wash out the bearing before greasing.
Half fill the grease compartments (end shield, bearing cover)
with grease (see fig. 10.2).
Greasetype:LUBCONTHERMOPLEX2TML(fromLubricant
Consult)
Grease quantity per bearing as per Fig. 9.2, grease must be
evenly distributed around the raceway.
2. Heat the rolling contact bearings inductively to between 800C
and 1000C (1760Fto2120F)andpush themon.The innerbearing
ring must be flush with the shaft shoulder. Do not hit hard.
3. Removejointingmediumresidues from the driveendshieldand
casing.
4. ApplyTerostat93oranequivalentjointingmediumtothesealing
surfaces.
5. Position the rotor inside the casing.
6. Check the bearing cover seals, replace if necessary.
7. Insert the drive end shield centrally into the motor casing
without canting it.
8. Tighten the screws in the bearing cover. Screw the drive
end shield up tightly. Torques specified in Fig. 7
9. Mount the encoder system according to 5.2.
10. In the case of the L37, check the vibrations, rebalance the
balancing disc if necessary.
Bearing run-in
The bearings need a running-in time under low load. To do this, run
the motors continuously up from 0 to 75% of the limit speed nmax over
a period of 20 minutes.
In the case of the L37, repeat several times (3 or 4 times).
Oil and cold insulators are a hazard to the environment.
Dispose of these products and all parts which are to be
scrapped according to the currently valid regulations.
CAUTION
ENGLISH
Damage to the encoder and encoder wheel!
Assemble carefully. The encoder and wheel must not
be touching when assembled.
Please follow the encoder instruction manual.
CAUTION

Siemens AG 7
Inhalt Seite
Sicherheitstechnische Hinweise ........................... 7
1 Grundlegende Anforderungen............................... 8
2 Angaben zum Erzeugnis .......................................... 8
2.1 Anwendungsbereich..................................................... 8
2.2 Technische Kennwerte ................................................. 8
2.3 Arbeitsweise, Aufbau ................................................... 8
2.4 Transport, Lagerung ...................................................... 9
3 Motormontage ........................................................... 9
3.1 Grundlegende Anforderungen...................................... 9
3.2 Imitierte Schwingungen, Wuchtung ............................... 9
3.3 Kühlmittelanschluss ....................................................... 9
3.4 Elektrischer Anschluss.................................................. 9
4 Inbetriebnahme ....................................................... 10
5 Instandhaltung ......................................................... 10
5.1 Temperatursensor ....................................................... 10
5.2 Demontage,MontageZahnradgeberGEL244............. 10
5.3 Lagerwechsel, Schmierung ........................................ 11
Anhang............................................................................... 27
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Weitergabe sowie Vervielfältigung dieser Unterlage, Verwertung
und Mitteilung ihres Inhalts ist nicht gestattet, soweit nicht
ausdrücklich zugestanden. Zuwiderhandlungen verpflichten zum
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Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der
Patenterteilung oder GM-Eintragung.
Siemens AG
Bereich Automatisierungs- und Antriebstechnik
Geschäftsgebiet Motion Control Systeme (MC)
D-97615 Bad Neustadt an der Saale
Haftungsausschluss
Wir haben den Inhalt der Druckschrift geprüft. Dennoch können
Abweichungen nicht ausgeschlossen werden, so dass wir für
die vollständige Übereinstimmung keine Gewähr übernehmen. Die
Angaben in dieser Druckschrift werden regelmäßig überprüft, und
notwendige Korrekturen sind in den nachfolgenden Auflagen
enthalten.
Für Verbesserungsvorschläge sind wir dankbar.
©Siemens AG 2003
Technische Änderungen bleiben vorbehalten.
GEFAHR
bedeutet, dass Tod, schwere Körperverletzung oder erheblicher
Sachschaden eintreten werden, wenn die entsprechenden
Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.
SicherheitstechnischeHinweise
Diese Betriebsanleitung enthält Hinweise, die Sie zu Ihrer persönlichen Sicherheit sowie zur Vermeidung von Sachschäden beachten
müssen. Die Hinweise zu Ihrer persönlichen Sicherheit sind durch ein Warndreieck hervorgehoben, Hinweise zu alleinigen Sachschäden
stehen ohne Warndreieck. Je nach Gefährdungsgrad werden sei folgendermaßen dargestellt:
WARNUNG
bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzungen eintreten
können, wenn die entsprechenden Vosichtsmaßnahmen nicht
getroffen werden.
VORSICHT
mit Warndreieck bedeutet, dass eine leichte Körperverletzung
eintreten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen
nicht getroffen werden.
ACHTUNG
bedeutet, dass ein unerwünschrtes Ereignis oder Zustand
eintreten kann, wenn der entsprechende Hinweis nicht beachtet
wird.
Qualifiziertes Personal
Inbetriebsetzung und Betrieb des Gerätes dürfen nur von qualifiziertem Personal vorgenommen werden. Qualifiziertes Personal im Sinne
der sicherheitstechnischen Hinweise dieser Betriebsanleitung sind Personen,
die die Berechtigung haben, Geräte, Systeme und Stromkreise gemäß den Standards der Sicherheitstechnik in Betrieb zu nehmen, zu
erden und zu kennzeichnen.
Warnung
Das Gerät darf nur für die im Katalog und in der Projektierungsanleitung vorgesehenen Einsatzfälle und nur in Verbindung mit von
Siemens empfohlenen bzw. zugelassenen Fremdgeräten und -komponenten verwendet werden.
Der einwandfreie und sichere Betrieb des Produktes setzt sachgemäßen Transport, sachgemäße Lagerung, Aufstellung und Montage
sowie sorgfältige Bedienung und Instandsetzung voraus.
VORSICHT
ohne Warndreieck bedeutet, dass ein Sachschaden eintreten
kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht
getroffen werden.
DEUTSCH
Gefahrenhinweis
G E F A H R
Piktogramm
WARNUNG
Warnhinweis
Piktogramm
VORSICHT
Piktogramm Warnhinweis
Warnhinweis
VORSICHT
Hinweis
ACHTUNG

Siemens AG
8
1 Grundlegende Anforderungen
FürHohlwellenmotoren1PM4bestehtKonformitätmit:
-98/37/EG Maschinenrichtlinie
-73/23/EWG Niederspannungsrichtlinie
-89/336/EWG Richtlinieüberdieelektromagnetische
Verträglichkeit.
Sichern Sie für Ihr Endprodukt die Einhaltung aller beste-
henden Rechtsvorschriften! Beachten Sie die verbindlichen
nationalen, örtlichen und anlagenspezifischen Vorschriften!
Die Inbetriebnahme der Motoren ist so lange untersagt, bis
das Endprodukt die Bestimmunngen der genannten
Richtlinien erfüllt.
BeachtenSiedieSIEMENS-Projektierungsanleitungfür1PM4-
Motoren.
Für Transport, Lagerung, Montage, Demontage und
Betrieb der Hohlwellenmotoren müssen die Hinweise zur
Sicherheit beachtet werden!
Das Nichteinhalten kann schwere Körperverletzungen oder
Sachschäden bewirken.
Alle Tätigkeiten (Transport, Lagerung, Montage, Demonta-
ge der Hohlwellenmotoren) dürfen nur durch qualifizierte
Fachkräfte ausgeführt werden, die die besonderen
Gefahren kennen und die Festlegungen der vorliegenden
Betriebsanleitung einhalten.
Die Instandhaltung (Wechsel der Zahnradgeber oder Lager) erfolgt
nur durch den Hersteller oder autorisierte SIEMENS-Servicezentren.
MechanischeGefährdungen
Für Transport- und Montagearbeiten werden geeignete Hilfsmittel
benutzt.
Hubgeräte, Flurförderzeuge und Lastaufnahmemittel
müssen den geltenden Vorschriften entsprechen, z.B:
EWG-Richtliniefür Maschinen98/37EG,Anhang1
Berufsgenossenschaftliche Vorschriften BGV D6, BGV D8,
BGVD27, VBG 9a u.a.
In der Nähe des rotierenden Motors besteht Verletzungsgefahr.
Der Hersteller des Endproduktes ist für den Berührungsschutz des
rotierenden Motors zuständig.
Tragen Sie keine weite Kleidung, Schmuck oder lange
offene Haare!
ElektrischeGefährdungen
Der elektrische Anschluss der Hohlwellenmotoren erfolgt nach den
Angaben der Betriebsanleitung.
Alle Elektroarbeiten werden nur im spannungslosen
Zustand durch eine Elektrofachkraft ausgeführt.
Anforderungen an die Elektrofachkraft nach EN 50110-1:1996
(DINVDE0105-100):
- Kenntnisse der Elektrotechnik
- Erfahrungen mit elektrotechnischen Arbeiten
- Kenntnisse der Anlage / Maschine
- Kenntnisse der Gefährdungen und Sicherheitsmaßnahmen
- Fähigkeiten zu Entscheidungen zum sicheren Arbeitsablauf.
Hohlwellenmotoren werden nur mit den projektierten Umrichtern be-
trieben. Davon abweichender Anschluss kann zur Zerstörung
führen.
Schließen Sie niemals die Motoren direkt an ein fremdes
Drehstromnetz an! Beachten Sie die richtige Phasenfolge!
Temperatursensor und Gebersystem mit integrierter Elektronik sind
elektrostatisch gefährdete Bauteile (EGB).
Berühren Sie nicht die Anschlüsse mit den Händen oder mit
Werkzeugen, die elektrostatisch aufgeladen sein können!
ThermischeGefährdung
Die Oberflächentemperaturen der Motoren können über 80oC
(176oF) betragen.
Berühren Sie nicht heiße Oberflächen!
Temperaturempfindliche Bauteile (elektrische Leitungen, elektroni-
sche Bauteile) dürfen nicht an heißen Oberflächen anliegen.
BestimmungsgemäßerGebrauch
DieMotorenentsprechendenharmonisiertenNormenderReihe
EN60034(VDE0530).
Sie sind für industrielle oder gewerbliche Anlagen bestimmt.
Sonderfall: Für den Einsatz in nicht gewerblichen Anlagen bei
Projektierung und Montage erhöhte Anforderungen berücksichtigen.
Das Einhalten aller Vorgaben der Betriebsanleitung ist Bestandteil
der bestimmungsgemäßen Verwendung.
Umgebungstemperaturen:-15oCbis+40oC(5oFbis104oF)
Bei Verwendung von Wasser als Kühlmittel Motoren vor Frost
schützen!
Aufstellungshöhe:Maximal1000 m über NN.
DieBedingungenamEinsatzort müssen allen Angaben des
Leistungsschildes entsprechen.
Der Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen ist
verboten.
Die Betriebsanleitung ist Bestandteil des Lieferumfangs und ist
zugänglich aufzubewahren.
Sonderausführungen und Bauvarianten der Motoren können in
technischen Details abweichen.
WendenSiesichandenHerstellerodereinSIEMENS-Service-
zentrum, wenn zu Einsatz oder Betriebsverhalten der Motoren
Fragen bestehen!
2 Angaben zum Erzeugnis
2.1 Anwendungsbereich
Die Hohlwelle des Motors dient dem Zuführen von Kühlschmiermittel
oder der Durchführung von Spannwerkzeugen. Die Motoren
werden eingesetzt, wenn
-ungeeignete Umgebungsbedingungen für die Luftkühlung
bestehen,
-die Umgebung thermisch nicht belastet werden darf oder
-hohe Leistungsdichte des Motors bei beschränktem Einbauraum
gefordert wird.
Anwendungsfälle: Fräsmaschinen mit Vollkapselung, Drehmaschi-
nen mit angetriebenen Werkzeuge oder Gegenspindeln.
Bauformen: Fig. 1 der Anlage
2.2 TechnischeKennwerte
Motorentypen 1PM4101,103,105,107
1PM4133,135,137
Bauformen Fig.1
Standardschutzart IP65(amWellendurchtrittIP55)
KühlmitteltemperaturamZulauf Öl:0oCbis+10oC(32bis500F)
Wasser:5°C bis 25°C (41 bis770F)
Andere Kühlmittel oder Temperaturen auf Anfrage
Umgebungstemperatur max.40oC(78°F)
Bei Wasserkühlung vor Frost schützen!
Messflächenschalldruckpegel nach EN 21 680 Teil 1
1PM410.bis1PM413. ca. 69 dB(A); mit L37 72 dB(A)
Wuchtung nach EN 60034-14 Schwingstärke-Stufe SR
Die Lager sind ausgelegt für hohe Drehzahlen:
Motortypen Standard L37
1PM4101...105 12.000min-1 18.000min-1
1PM4107 12.000min-1 15.000min-1
1PM4133 10.500min-1 15.000min-1
1PM4137 10.500min-1 13.000min-1
1PM4138 10.500min-1 12.000min-1
2.3 Arbeitsweise,Aufbau
Motorender Baureihe 1PM4 sindflüssigkeitsgekühltevierpolige
Asynchronmaschinen. Der Käfigläufer (Rotor) besitzt eine
Hohlwelle.
Motoraktivteil:
-Temperatursensor zur Temperaturmessung und Regelung sowie
zum Schutz gegen unzulässige Erwärmung, eingebaut in der
Ständerwicklung (ein zweiter Sensor als Reserve).
Gebersystem:
-Inkrementallagersin/cos(I-256)zum Bestimmen von Motor-
drehzahl und relativerÄnderung der Läuferlage (auf der B-Seite).
DEUTSCH

Siemens AG 9
2.4 Transport,Lagerung
Für den Transport alle vorhandenen Hebeösen (Fig. 2) benutzen.
Keine zusätzlichen Lasten anbringen.
Beispielefür Standards: EWG-Richtlinie fürMaschinen 89/392 EWG,
Anhang 1, Berufsgenossenschaftliche Vorschriften BGV D6, BGV
D8,BGVD27,VBG9a,ISO7531.
Die Lagerung erfolgt im trockenen, staub- und schwingungsarmen
(veff <0,2mms-1)Raum.
3 Motormontage
3.1 Grundlegende Anforderungen
-Angaben des Leistungsschildes (Bauform, Schutzart), Warn-
und Hinweisschilder am Motor beachten.
- Zulässige Quer- und Axialkräfte nach Projektierungsanleitung
einhalten.
-ÜbereinstimmungmitdenBedingungenamMontageortprüfen.
-Eingeschraubte Hebeösen nach dem Aufstellen fest anziehen
oder entfernen.
- Motoren sind für horizontale oder für vertikale Aufstellung
vorgesehen (siehe Fig. 1).
Bei Abweichung von der vorgesehenen Aufstellung vorher den
Hersteller konsultieren mit Angabe von Typbezeichnung und
Fertigungsnummer.
-Transportsicherungen, sofern vorhanden, entfernen und
aufbewahren.
-Isolationswiderstand messen. Bei Werten < 1 kΩ je Volt
Bemessungspannung die Wicklung trocknen.
-Gleichmäßige Auflage, gute Fuß- oder Flanschbefestigung
beachten, Verspannungen vermeiden.
-Läufer von Hand drehen. Bei möglichen Schleifgeräuschen die
Ursache beseitigen oder den Hersteller konsultieren.
-Unzulässige Belastungen vermeiden.
-Montage ohne Druck und Schläge auf das Wellenende ausführen.
3.2 Imitierte Schwingungen, Wuchtung
Hohlwellenmotoren 1PM4 besitzen keine Passfeder.
Das Schwingverhalten des Systems am Einsatzort wird beeiflusst
durch Abtriebselemente, Anbauverhältnisse, Ausrichtung,
Aufstellung und Fremdschwingungen. Damit können sich die
Schwingwerte des Motors ändern.
Als Voraussetzung für die sichere Funktion und lange Lagerlebens-
dauer Schwingwerte nach Fig. 8 nicht überschreiten.
BeiBedarf Läufer mit denAbtriebselementen nach ISO1940komplett
auswuchten.
Das Auf- und Abziehen von Abtriebselementen (z.B. Kupplungs-
scheibe, Zahnrad) nur mit geeigneten Vorrichtungen ausführen.
Standardmäßig sind die Läufer mit glattem Wellenende ausgeführt
und dynamisch ausgewuchtet.
3.3 Kühlmittelanschluss
1PM4-Motoren erfordern einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf
mit Rückkühlaggregat. Für den Kühlmittelanschluss werden an der
B-Seite zwei Verschlussschraubungen (6.85 Fig. 2) entfernt.
IIstdieRichtung des Kühlmittelstroms nichtdurchPfeile vorgegeben,
können Ein- und Austrittsöffnung frei gewählt werden.
Kühlwasserstrom und Kühlleistung bei Bemessungsbetrieb und
maximaler Vorlauftemperatur des Kühlwassers +30°C (86°F) nach
Fig.4 bestimmen, höhere Temperaturen bewirken Leistungs-
minderung.
Das Kühlwasser muss generell mit einem Additiv gegen Korrosion
versehen werden (z.B. Tyfocor).
Anteil max. 25%
Desweiteren sollte das Kühlwasser folgenden Werten genügen.
Chemisch neutral, sauber, von Feststoffen gereinigt.
Größe evtl. mitgeführter Partikel max.100µm
ggf. Partikelfilter vorsehen
pH-Wert 6-7
Chloride <50ppm
Leitwert (nur Wasser) <500mS/cm
Betriebsdruck max. 3 bar
Überdruckventil in Zuleitung vorsehen.
Im Kühlkreislauf keine Buntmetalle (z.B. Kupfer- oder Messing-
leitungen) verwenden (Elektrolytbildung).
Bei Gefahr von frosteinwirkung Frostschutzmittel beimischen, max.
40%, Anwendung und Dosierung nach Herstellerangaben.
FürKühlung mitÖlgeltendieMindestanforderungen:
Kinematische Viskosität ≤≤
≤≤
≤ 10-5 m2s-1
Spezifische Wärmekapazität ≥≥
≥≥
≥1870Jkg-1K-1
Dichte ≥≥
≥≥
≥780kgm-3
3.4 ElektrischerAnschluss
Sicherheitsregeln für das Arbeiten in elektrischen Anlagen
nachEN50110-1:1996(DINVDE0105-100):
- Nur im spannungslosen Zustand arbeiten
- Freischalten
- Gegen Wiedereinschalten sichern
- Spannungsfreiheit feststellen
- Erden und Kurzschließen
- Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken
oder abschranken
- Freigabe zur Arbeit
Schutzleiter an anschließen!
Montageanforderungen
-Sachgerechte Installation liegt in der Verantwortung des Herstel-
lers der Anlage / Maschine.
-MotornachSchaltbildimKlemmenkastenanschließen,dabei
Daten des Leistungsschilds beachten.
DEUTSCH
WARNUNG
Gefährdung bei Hebe- und Transportvorgängen!
Unsachgemäße Ausführung, ungeeignete oder
schadhafte Geräte und Hilfsmittel können Verlet-
zungen und/oder Sachschäden bewirken.
Hubgeräte, Flurförderzeuge und Lastaufnahme-
mittel müssen den Vorschriften entsprechen.
Stromschlaggefahr!
Nur qualifizierte Fachkräfte einsetzen!
Vorschriften für Arbeiten in
elektrotechnischen Anlagen einhalten!
GEFAHR
G E F A H R
WARNUNG
Gefährdung durch rotierenden Läufer!
Sichern Sie die Abtriebselemente mit
Berührungsschutz!
ACHTUNG
Beachten Sie VDI-Richtlinie 3035 "Anforderungen an Werk-
zeugmaschinen... beim Einsatz von Kühlschmierstoffen"!
2.2.7.2 Leitungs- und Armaturenwerkstoffe
2.2.7.7 Elektrische Bauteile
ACHTUNG
Warnung vor Motorschäden!
Motoren nicht mit Kühlwasser ohne Additiv betreiben.

Siemens AG
10
-Anschlussleitungen der Verwendungsart, den auftretenden
Spannungen und Stromstärken anpassen.
-Bei Umrichterspeisung können hochfrequente Strom- und
Spannungsschwingungen in den Motorzuleitungen elektromagne-
tische Störungen bewirken.
Nur abgeschirmte Leistungs- und Signalleitungen verwenden.
EMV-Hinweise des Umrichterherstellers beachten.
-Anschlussleitungen mit Verdreh-, Zug- und Schubentlastung
sowie Knickschutz versehen.
Leistungsanschluss
1. Leitungsenden nur soweit abisolieren, dass die Isolierung bis
Kabelschuh, Klemme oder Aderendhülse reicht.
2. Größe der Kabelschuhe oder Aderendhülsen den Abmessungen
der Anschlüsse des Klemmenbretts und dem Querschnitt der
Netzleitung anpassen, ggf. parallele Anschlussleitungen
verwenden.
3. Kabelschuhe der Leistungsanschlüsse müssen direkt auf den
Kabelschuhen der Motorwicklung aufliegen.
4. Schutzleiter anschließen.
5. Das Innere des Klemmenkastens muss sauber und frei von
Leitungsresten und Feuchtigkeit sein.
6. Schraubenverbindungen der elektrischen Anschlüsse (außer
Klemmenleisten) für dauerhaft sichere Verbindungen mit
DrehmomentennachFig.7anziehen.
7. Beim Anschließen und Umsetzen der inneren Verbindungs-
leitungen Mindestluftstrecken nach Fig. 6 einhalten. Mindestluft-
strecken bei nicht isolierten unter Spannung stehenden Teilen
von 5,5 mm einhalten. Abstehende Drahtenden vermeiden.
8. Nicht benutzte Einführungen staub- und wasserdicht verschlie-
ßen, Verschlusselemente fest und dicht einschrauben.
9. Dichtungen und Dichtflächen des Klemmenkastens prüfen, damit
Schutzart eingehalten wird.
Impulsgeber und Temperatursensor
Anschluss über die im Klemmenkasten eingebaute Flanschdose
mit Kontaktstiften herstellen.
4 Inbetriebnahme
Prüfungen vor Inbetriebnahme
1. Läufer von Hand drehen, der Läufer darf nicht schleifen.
2. Montage des Motors und die Ausrichtung prüfen.
3. Drehrichtung im ungekuppelten Zustand kontrollieren.
4. Eignung und Einstellung der Abtriebselemente für die vorgesehe-
nen Einsatzbedingungen prüfen.
5. Prüfung der elektrischen Anschlüsse: Ausführung, Anziehdreh-
momente nach Vorschrift.
6. Schutzleiteranschluss prüfen.
7. Funktionsfähigkeit der Zusatzeinrichtungen (sofern vorhanden)
prüfen.
8. Berührungsschutzmaßnahmen für bewegte und
spannnungsführende Teile prüfen.
9. Prüfen der Zirkulation des Kühlwassers auf vorgegebene
Durchlaufmenge.
HINWEIS
Die Grenzdrehzahl nmax (siehe Leistungsschild) ist die höchste
zulässige Betriebsdrehzahl. Höhere Drehzahlen sind nicht
zulässig.
Weitere Prüfungen bei Bedarf ausführen.
Bei Veränderungen gegenüber dem normalen Betrieb, z.B. erhöhte
Temperatur, Schallemission oder Schwingungen Motor abschalten
undUrsacheermitteln.BeiBedarfHerstelleroder SIEMENS-
Servicezentrum konsultieren.
Schutzeinrichtungen auch im Probebetrieb nicht außer Funktion
setzen. Motorkühlung muss ständig in Betrieb sein.
5 Instandhaltung
HINWEIS
Instandhaltung (Wechsel der Geber und Lager) erfolgt
nur durch den Hersteller oder autorisierte SIEMENS-
Servicezentren.
5.1 Temperatursensor
Bei Ausfall des Temperatursensors kann auf den Reservesensor
umgeschaltetwerden.UmklemmenimKlemmenkasten,Schaltbildim
Klemmenkastenbeachten!
5.2 Demontage, Montage Geber
Beachten Sie zusätzlich folgende Anforderungen:
-Arbeitsplatz erden.
-Vor Berühren leitfähigen geerdeten Gegenstand anfassen.
Durch Berühren keine elektrostatische Ladung übertragen.
-Steckerpins nicht direkt anfassen.
-Geeignete Verpackung verwenden, z.B. Schachtel aus Wellpap-
pe oder leitfähige Kunststoffbeutel (keine üblichen Kunststoffe
oder Polystyrol).
DEUTSCH
Beschädigung des Gebers!
Gebersysteme mit integrierter Elektronik und Temperatur-
sensoren sind elektrostatisch gefährdete Bauteile.
Berühren Sie nicht die Anschlüsse mit den Händen oder mit
Werkzeugen, die elektrostatisch aufgeladen sein können!
VORSICHT
Stromschlaggefahr!
Beachten Sie alle Hinweise nach Punkt 3.4!
Beim Freischalten auch alle Zusatz- und
Hilfsstromkreise ausschalten.
Diese Maßnahmen erst dann zurücknehmen,
wenn die Instandhaltung abgeschlossen und
der Motor vollständig montiert ist.
G E F A H R
Thermische Gefährdung durch heiße Oberflächen!
Die Oberflächentemperatur der Motoren kann
über 80oC (176oF) betragen.
Heiße Oberflächen nicht berühren!
Bei Bedarf Berührungsschutz vorsehen!
Temperaturempfindliche Bauteile (elektrische
Leitungen, elektronische Bauteile) dürfen nicht
an heißen Oberflächen anliegen.
VORSICHT
ACHTUNG
Warnung vor Motorschäden!
Der direkte Anschluss an das Drehstromnetz führt zur
Zerstörung des Motors.
Motoren nur mit den projektierten Umrichtern betreiben.
Richtige Phasenfolge beachten!
Zahnradgeber und Temperatursensor sind elektrostatisch
gefährdete Bauteile (EGB).
Berühren Sie nicht die Anschlüsse mit den Händen oder
Werkzeugen, die elektrostatisch aufgeladen sein können!