Schutzarten für Servomotoren: IP65 vs. IP67 – Auswahlhilfe

Ein Einkäufer eines Verpackungsherstellers in Ontario rief im letzten Quartal an und fragte, warum die IP65 ServomotorDie Motoren seiner neuen Produktionslinie fielen innerhalb von 18 Monaten aus, während die älteren IP54-Motoren der vorherigen Linie zehn Jahre lang liefen. Die Ursache lag nicht in der Schutzart, sondern in den Umgebungsbedingungen. Die neue Produktionslinie befand sich in einem Reinigungsraum, in dem die Kabelrinnen bei jedem Reinigungszyklus überflutet wurden. Die Schutzart IP65 „Schutz gegen Strahlwasser“ eines Motors bietet keinen Schutz gegen eine Kabelrinne, die einmal wöchentlich über das Motorgehäuse läuft.Eine höhere IP-Schutzart ist nicht der richtige Ansatz. Der richtige Ansatz besteht darin, den tatsächlichen Fehlermodus zu identifizieren und die Schutzart zu wählen, die diesem entspricht.

Dieser Leitfaden ist aus der Perspektive unseres Produktpalette an IP65-Servomotoren und die Arbeitsentwurfsnotizen für die Physikmotorschutzdesign, was die raue Umgebung ist Servomotor Wir liefern am häufigsten in die Bereiche Lebensmittel und Getränke, Werkzeugmaschinen und Outdoor-Anwendungen. Das untenstehende Entscheidungsmodell ist produktunabhängig – es gilt unabhängig davon, ob Sie bei uns oder einem anderen Anbieter beziehen. Wichtig ist, dass der IP-Code ein Testergebnis und kein Marketingslogan ist. Der bestandene Test des Motors muss der Belastung durch die Anwendung entsprechen. Benötigen Sie eine Konfiguration außerhalb unseres Standardkatalogs?Ingenieurteam Sie können Ihre Umgebung anhand der IP-Testspezifikationen überprüfen.

Was die beiden Zahlen gemäß IEC 60529 tatsächlich bedeuten

Der IP-Code wird veröffentlicht in IEC 60529„Schutzgrade von Gehäusen (IP-Code)“ und die offizielle Zusammenfassung der Norm befinden sich auf der IEC-Seite zu IP-SchutzartenDer Code besteht aus zwei Ziffern nach den Buchstaben „IP“, wobei jede Ziffer einen separaten Test darstellt. Die erste Ziffer steht für den Schutz vor festen Partikeln, die zweite für den Schutz vor Wasser. Die Ziffern ergeben keine Summe; man kann nicht aus IP65 plus IP65 auf IP67 schließen.

Die erste Ziffer (6) ist für IP65 und IP67 identisch. Es handelt sich um die höchste Schutzart gegen Feststoffpartikel nach IEC-Norm. Der Test prüft die Staubdichtigkeit: Der Motor wird in eine Staubkammer gestellt und acht Stunden lang zirkulierendem Talkumpuder ausgesetzt. Jegliches Eindringen von Staub, das den Betrieb beeinträchtigen könnte, ist untersagt. Der Staubtest ist binär: Ein Motor besteht den achtstündigen Test in der Staubkammer oder nicht. Bei Schutzart IP65 tritt kein Staub auf; Staub ist bei dieser Schutzart vollständig ausgeschlossen, andernfalls fällt der Motor durch.

Die zweite Ziffer markiert den Punkt, an dem die beiden Bewertungen voneinander abweichen. Die „5“ der IP65-Norm steht für den Wasserstrahltest: Eine 6,3-mm-Düse besprüht den Motor mit Wasser mit einer Durchflussrate von 12,5 Litern pro Minute. Die Düse befindet sich in 3 Metern Entfernung und der Test dauert mindestens 3 Minuten. Der Test gilt als bestanden, wenn kein Wasser den Betrieb beeinträchtigt oder stromführende Teile erreicht. Die Schutzart IP65 schützt vor Spritzwasser, Regen und gezieltem Sprühnebel – jedoch nicht vor Wasser unter Druck oder kurzzeitigem Eintauchen. Die „7“ der IP67-Norm steht für den Immersionstest: Der Motor wird 30 Minuten lang so untergetaucht, dass sein tiefster Punkt 1000 mm und sein höchster Punkt mindestens 150 mm unter der Wasseroberfläche liegt. Der Test gilt als bestanden, wenn kein Wasser in schädlicher Menge eindringt.

Der häufigste Fehler besteht darin, den IP-Code als eine einzelne Zahl zu lesen – „eine IP-Schutzart von 67 ist besser als IP 65, also ist 67 besser.“ Die beiden Ziffern sind unabhängige Testergebnisse, und „67“ bedeutet lediglich „besteht den Tauchtest“, nicht „besteht den Strahlwassertest besser als IP65“. Ein Motor mit der Schutzart IP67 hat den gleichen Strahlwassertest bestanden wie ein Motor mit der Schutzart IP65; er hat außerdem einen zusätzlichen Tauchtest bestanden.

Der Kosten-Zyklus-Kompromiss, der die meisten Anwendungen entscheidet

Jede Entscheidung zwischen IP65 und IP67 bei ein und demselben Motorgehäuse reduziert sich auf eine einzige Frage: Ist der Aufpreis für IP67 den entgangenen Motortausch wert? Bei gleicher Baugröße kostet IP67 etwa 25 % bis 40 % mehr als IP65. Dieser Aufpreis äußert sich in zweierlei Hinsicht: den höheren Anschaffungskosten und dem geringeren Dauerdrehmoment. Die Dichtungen, die einen Motor mit IP67-Schutzart auszeichnen, halten die Wärme im Gehäuse zurück. Ein abgedichteter Motor gleicher Baugröße liefert daher bei gleicher Umgebungstemperatur etwa 5 % bis 10 % weniger Dauerdrehmoment, da der Wärmeabfuhrweg des Stators reduziert ist. Das maximale Drehmoment bleibt unverändert, da dieses bei kurzen Lastwechseln durch die thermische Masse begrenzt ist. Beeinflusst werden hingegen das Dauerdrehmoment, die Nenndrehzahl unter Dauerlast und der S1-Einschaltdauerbereich. Rockwell Automation, Bosch RexrothDie meisten Motorenhersteller veröffentlichen im Datenblatt eine separate Drehmomentkurve für die Schutzart IP65/IP67; es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass die Kurve für IP54 anwendbar ist.

Die Lebensdauer ist komplexer. Ein gekapselter Motor läuft im Stator bei Lastspitzen kühler (da die Dichtung den konvektiven Wärmeaustausch mit der Luft reduziert, verbleibt die Wärme kurzzeitig im Kupfer, anstatt durch einen Lüfter abgeführt zu werden), aber im Dauerbetrieb heißer. Die Auswirkungen auf die Lebensdauer des Lagerfetts und der Isolationsklasse sind anwendungsabhängig. Bei Anwendungen mit hohem Arbeitszyklus und wenigen Lastspitzen ist IP65 langlebiger als IP67, da die Drehmomentreduzierung des IP67-Motors ihn dazu zwingt, näher an seiner thermischen Grenze zu arbeiten. Bei Anwendungen mit vielen kurzen Impulsen und einem niedrigen Arbeitszyklus kann die Schutzart IP67 länger halten als die Schutzart IP65, da die Dichtung Verunreinigungen aus dem Lagerraum fernhält, was die Lebensdauer des Lagers L10 verlängert.

Drei Bewerbungsstufen, bei denen die Wahl offensichtlich ist

Die Auswahl des geistigen Eigentums erscheint abstrakt betrachtet mehrdeutig, in konkreten Anwendungen jedoch offensichtlich. Die drei unten aufgeführten Ebenen decken etwa 90 % der in der Praxis beobachteten Entscheidungen ab.

Tier 1 – Allgemeine Industrie (IP65 wählen, IP67 überspringen)

Spindeln und Vorschubantriebe von Werkzeugmaschinen, Verpackungsmaschinen, Förderbänder, Palettierer, Pick-and-Place-Systeme, Montageautomatisierung und Robotik befinden sich in einem Reinraum. Der Motor ist in einem Gehäuse, hinter einer Schutzvorrichtung oder unter einer Abdeckung untergebracht. Er ist gelegentlich Spritzern, Werkzeugkühlmittelnebel und Ölnebel ausgesetzt, jedoch keinem stehenden Wasser, Kondenswasser oder Reinigungswasser. IP65 ist die richtige Wahl. IP67 ist überdimensioniert und verursacht ohne zusätzlichen Nutzen 25 % bis 40 % Mehrkosten. Zudem führt das höhere Drehmoment zu einer höheren Betriebstemperatur des Motors und verkürzt die Lebensdauer der Isolierung. Die Standardkataloge der führenden Anbieter von Antriebstechnik – also die Katalogserien, die nicht ab Lager lieferbar sind – entsprechen IP65 mit einem TENV-Gehäuse (vollständig geschlossen, nicht belüftet). Diese Schutzart geben wir und die meisten unserer Mitbewerber als Standard für allgemeine industrielle Anwendungen an.

Stufe 2 – Abwaschbar, Außenbereich, Kondensation (IP67 wählen)

Produktionslinien für Lebensmittel und Getränke, Verpackungen für Molkereiprodukte und Pharmazeutika, Außenmontage an Baumaschinen oder Schiffen, überall dort, wo eine Kabelrinne oder ein Prozessrohr Kondenswasser auf den Motor tropfen lassen kann, überall dort, wo der Motor an einer tiefen Stelle der Maschine montiert ist, wo sich Wasser ansammeln kann. IP67 ist die richtige Entscheidung. Der IP65-Wasserstrahltest deckt kein stehendes Wasser ab, und ein IP65-Motor in einem Kondenswasserbecken wird die Dichtung deutlich früher beschädigen als ein IP67-Motor. Die Mehrkosten sind gering im Vergleich zu den Kosten eines Produktionsstopps in einer Verpackungslinie, die rund um die Uhr läuft. Die Dichtungsgeometrie des IP67-Motors ist zudem wartungsfreundlich ausgelegt – die Dichtungssätze können im Rahmen der planmäßigen Wartung ausgetauscht werden, ohne dass der Motor ersetzt werden muss.

Stufe 3 — Hygienisch / CIP-Reinigung (IP69K wählen, nicht IP67)

Produktionslinien in der Molkerei-, Getränke-, Pharma- und Fleischverarbeitung, die mit einer CIP-Reinigung (Clean-In-Place) mit 80 °C heißem Wasser und 80 bis 100 bar Druck arbeiten, erfüllen nicht die Schutzart IP67, da Druck und Temperatur der CIP-Reinigung den Prüfbereich von IP67 überschreiten. IP69K, definiert in ISO 20653 und übernommen in DIN 40050-9, ist die richtige Schutzart für hygienische Reinigung.Allzweckgerät Industrieller ServomotorMotoren mit dieser Schutzart besitzen keine IP69K-Zertifizierung; diese ist hygienischen Motoren mit Edelstahlgehäuse, glatten, wasserabweisenden und bakterienresistenten Oberflächen sowie lebensmittelechten Dichtungsmaterialien vorbehalten. Ein IP69K-Motor kostet zudem etwa das Zwei- bis Dreifache eines IP65-Motors im gleichen Gehäuse, weshalb er nicht die Standardausführung für allgemeine industrielle Anwendungen ist.

Weitere IP-Schutzarten, die Sie in Datenblättern finden

Es ist wichtig, drei aufeinanderfolgende Kennzahlen zu verstehen, damit man ein Datenblatt ohne Verwirrung lesen kann. IP54IP54 ist die Standard-Schutzart für industrielle Innenräume: staubgeschützt (nicht staubdicht) und gegen Spritzwasser aus allen Richtungen geschützt. IP54 ist die Standard-Schutzart für in Schaltschränken montierte Servomotoren und die am weitesten verbreitete Schutzart. Industrieller Servomotors carry.IP55 Es handelt sich um die leicht verbesserte Version: staubgeschützt (wie IP54) und gegen Strahlwasser geschützt (gleiche Düse wie bei IP65, jedoch mit geringerem Durchfluss). IP55 ist bei Servo-Spezifikationen unüblich; IP65 ist die häufiger genannte, strahlwassergeschützte Version. IP66 ist staubdicht und verfügt über leistungsstarke Wasserstrahlen (12,5 mm Düse bei 100 l/min), die für die Reinigung von Schiffsdecks und in der Schwerindustrie eingesetzt werden, wo der Strahldruck die Anforderungen der Schutzart IP65 übersteigt.

Außerhalb der Norm IEC 60529 ist die am häufigsten verwechselte Nennleistung die NEMA 4X, was dem NEMA-Gehäusetyp entspricht, der IP66 mit einer Korrosionsbeständigkeitsanforderung (typischerweise Edelstahl 304 oder 316) annähert. Nr. 250 NEMA ist der US-amerikanische Parallelstandard zu IEC 60529 und wird in nordamerikanischen Projekten teilweise spezifikationsgemäß vorgeschrieben. Die beiden Systeme sind nicht direkt austauschbar – NEMA-Schutzarten umfassen zusätzliche Prüfungen auf Korrosions-, Vereisungs- und Ölbeständigkeit, die bei IEC 60529 nicht vorgesehen sind. Ein Gehäuse nach NEMA 4X entspricht jedoch in etwa IP66 hinsichtlich Wasser- und Staubdichtigkeit und ist in Nordamerika der Standard für die Reinigung von Produkten der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie. NFPA 79Die US-amerikanische elektrische Norm für Industriemaschinen ist die dritte Referenz, die regelt, wie die IP-Schutzart mit den umfassenderen Spezifikationen für Maschinenverdrahtung und Erdung zusammenwirkt. Die vierte Referenz, die gelegentlich in nordamerikanischen Spezifikationen auftaucht, ist die UL-Normenindex für Gehäuse und Motorgehäuse – UL 50 und UL 50E für Gehäuse, UL 1004 für rotierende elektrische Maschinen – was eine dritte Dimension (UL-gelistet / anerkannt) zusätzlich zur NEMA- oder IEC-Klassifizierung hinzufügt.

Wie man den IP-Abschnitt eines Servomotor-Datenblatts liest

Im IP-Bereich der meisten Geräte erscheinen drei Zahlen. Servomotor Datenblätter, und die meisten Beschaffungsteams lesen nur das erste.Die erste ist die IP-Schutzart der Wellendichtung. (typischerweise IP65 für allgemeine Zwecke, IP67 für raue Umgebungen). Das zweite Merkmal ist die IP-Schutzart des Steckers bzw. der Kabelverschraubung. wenn der Motor angeschlossen ist. Das dritte ist die Bewertung des Lüfters. wenn der Motor über einen integrierten Lüfter verfügt (die meisten IP65- und IP67-Motoren haben keinen – sie sind TENV, vollständig geschlossen und nicht belüftet – aber einige Hochleistungsmotoren verfügen über einen separaten Lüfter, der eine andere IP-Schutzart haben kann).

Für den Betrieb ist die Schutzart des gesamten Systems entscheidend, nicht die des einzelnen Motors. Ein Servomotor mit Schutzart IP67 und einer Kabelverschraubung mit Schutzart IP65 versagt an der Verschraubung, nicht am Motorgehäuse. Ein Servomotor mit Schutzart IP67 und einem Lüfter mit Schutzart IP54 versagt an der Lüfterwelle, nicht am Gehäuse. Geben Sie die IP-Schutzart auf Systemebene an, einschließlich Stecker, Kabel und Lüfter. Stellen Sie außerdem sicher, dass die Spezifikationen für Kabelverschraubung und Stecker in der Stückliste mit den Motorspezifikationen übereinstimmen. Die meisten Feldausfälle, die dem Motor zugeschrieben werden, sind tatsächlich auf Fehler an der Kabelverschraubung oder dem Stecker zurückzuführen – ein Punkt, der im Datenblatt verschwiegen wird, da dort nur die Nennleistung des Motors angegeben ist.

Was der Verkäufer Ihnen nicht sagen wird

Drei wichtige Hinweise, die Sie vor der Unterzeichnung der Bestellung beachten sollten. Erstens prüft IEC 60529 nicht die chemische Beständigkeit. Der Wasserstrahltest verwendet sauberes Wasser. Ein Motor, der die Schutzart IP65 mit sauberem Wasser besteht, kann in einer realen Produktionsanlage, in der Spritzwasser aus Reinigungsmitteln, Kühlschmierstoffen, Hydrauliköl oder ätzenden Reinigungslösungen besteht, dennoch versagen. Bei Anwendungen mit Chemikalienkontakt ist die Spezifikation des Dichtungsmaterials ebenso wichtig wie die IP-Schutzart. Fluorelastomer-Dichtungen (FKM) sind beständig gegen die meisten Kühlschmierstoffe und Reinigungsmittel; EPDM ist beständig gegen Dampf und einige Säuren; Nitrilkautschuk (NBR) ist ölbeständig, aber nicht ozonbeständig. Im Datenblatt des Herstellers wird üblicherweise standardmäßig nur „NBR“ angegeben, und der Kontakt mit Chemikalien wird als nicht relevant betrachtet.

Zweitens wird die IP-Schutzart an einem neuen Motor geprüft. Die Dichtungen eines brandneuen IP65-Motors bestehen den Test; die Dichtungen eines fünf Jahre alten IP65-Motors, der 1000 Temperaturzyklen, zehn Riemenschlupf und zwei Kühlmittelwechsel durchlaufen hat, möglicherweise nicht. Die Dichtung ist ein Verschleißteil, und die IP-Schutzart ist das Ergebnis einer einmaligen Werksprüfung. Die korrekte Interpretation lautet: „Schutzart IP65 bei Erstinbetriebnahme, Dichtungssatz muss im Wartungsplan ausgetauscht werden.“ Ein Motor, dessen Dichtungen fünf Jahre lang nicht geprüft oder ausgetauscht wurden, arbeitet mit einer reduzierten Schutzart, und der tatsächliche Schutz im praktischen Einsatz kann eher IP54 entsprechen.

Drittens gibt die IP-Schutzart keine Auskunft über die Wärmeleistung. Wie bereits erwähnt, liefern IP65- und IP67-Motoren im gleichen Gehäuse ein geringeres Dauerdrehmoment als IP54-Motoren. Die Reduzierung der Nennleistung variiert jedoch je nach Hersteller und wird in Marketingmaterialien selten hervorgehoben. Die SMMA (Small Motors & Motion Association) veröffentlicht Hinweise zum Vergleich von Drehmomentkurven über verschiedene Nennwerte hinweg; die Faustregel lautet, den Hersteller nach der Dauerdrehmomentkurve für die spezifische IP-Schutzart des Motors zu fragen, nicht nach der IP54-Kurve aus dem Katalog.

Checkliste für Beschaffungsentscheidungen

Die Entscheidungsregel, die wir neuen Beschaffungsteams übergeben. Sie ist absichtlich kurz gehalten:

• Umwelteinflüsse: Ermitteln Sie, ob der Motor Spritzwasser, Strahlwasser, Eintauchen oder einer CIP-Reinigung ausgesetzt ist. Ordnen Sie die zweite Ziffer der entsprechenden Expositionsstufe zu.
• Dauerbetriebszyklus: Bei einer Luftfeuchtigkeit über 60 % ist IP65 fast immer die richtige Wahl; die thermische Belastung durch IP67 verkürzt die Lebensdauer der Isolierung.
• Ersatzkosten im Vergleich zu den Motorkosten: Wenn der Motor an einer 24/7-Anlage betrieben wird, bei der ein Austausch einen Produktionsstopp erfordert, amortisiert sich der Aufpreis für die Schutzart IP67 bereits beim ersten Mal, wenn die Dichtung den Motor rettet.
• Chemische Kompatibilität: Prüfen Sie, ob das Dichtungsmaterial gegen die in der Umgebung vorkommenden Chemikalien beständig ist; Standard-NBR ist möglicherweise nicht ausreichend.
• Stecker und Kabelverschraubung: Überprüfen Sie die IP-Schutzart des gesamten Systems, nicht nur die des Motors.
• Thermische Leistungsreduzierung: Fragen Sie den Verkäufer nach der Drehmomentkurve für den Dauerbetrieb bei der gewünschten Schutzart (IP-Schutzart).
• Wartungsplan für Dichtungen: Planen Sie ein Austauschintervall für die Dichtungssätze von 3 bis 5 Jahren ein; die IP-Schutzart ist ein einmaliges Testergebnis, kein dauerhafter Zustand.

Häufig gestellte Fragen