Silnik serwo AC Mitsubishi HC-KFS73K — 750W, wał z wpustem, enkoder absolutny 17-bitowy, MELSERVO MR-J2S

Marka: Mitsubishi Electric 

Seria: MELSERVO HC-KFS

Platforma: MR-J2S

Numery części: HC-KFS73K / HCKFS73K

Nowy w oryginalnym opakowaniu | Bezpłatna wysyłka ekspresowa | W magazynie

Niska bezwładność, wysoki moment obrotowy, jeden szczegół, który zmienia wszystko

Większość specyfikacji między HC-KFS73 a HC-KFS73K jest identyczna — ta sama moc wyjściowa 750W, ten sam znamionowy moment obrotowy 2,4 N·m, ten sam enkoder absolutny 17-bitowy, ten sam wzmacniacz, ten sam kołnierz. Tym, co je odróżnia, jest pojedynczy szczegół mechaniczny na wale wyjściowym: wpust z klinem.

To rozróżnienie nie jest kosmetyczne. Wał z wpustem przenosi moment obrotowy poprzez mechaniczne sprzężenie zwrotne między wałem silnika a napędzanym elementem — kołem pasowym, zębatką, piastą sprzęgła lub przekładnią — a nie tylko poprzez zacisk cierny. W zastosowaniach, w których sprzęgło jest narażone na wysokie obciążenia szczytowe, częste zmiany kierunku lub wibracje, które z czasem powodowałyby ślizganie się zaciskanej piasty, połączenie z wpustem jest wyborem inżynieryjnym, który utrzymuje zespół mechaniczny w pozycji przez tysiące godzin pracy. Jeśli maszyna została zaprojektowana do przyjęcia wału silnika z wpustem, nie ma alternatywy, która pasowałaby prawidłowo bez modyfikacji osprzętu sprzęgła.

Jest to silnik serwo o niskiej bezwładności 750W z platformy MELSERVO J2S firmy Mitsubishi Electric. Jest przeznaczony do responsywnego, powtarzalnego ruchu w kompaktowych obudowach maszyn — i jest dostarczany z dokładnie taką geometrią wału, jakiej wymagają maszyny, wokół których jest zbudowany.

Specyfikacje techniczne

Specyfikacje pochodzą ze strony produktu Mitsubishi Electric Factory Automation Americas (HC-KFS73K) oraz z katalogu wzmacniaczy serwo MELSERVO-J2-Super Servo Amplifiers & Motors (L03007D).

Niska bezwładność a ultra-niska bezwładność — zrozumienie pozycji HC-KFS73K

Seria HC firmy Mitsubishi Electric dzieli swoje silniki serwo na różne klasy bezwładności, a rozróżnienie to warto zrozumieć przed wyborem silnika do nowego projektu lub oceną zamiennika.

Seria HC-MFS (Ultra-niska bezwładność) charakteryzuje się najniższymi wartościami bezwładności wirnika w gamie HC i została zbudowana specjalnie z myślą o najszybszej możliwej akceleracji i deceleracji w zastosowaniach o bardzo wysokim cyklu pracy z lekkimi obciążeniami. Jej wartości momentu bezwładności są zminimalizowane kosztem masy wirnika.

Seria HC-KFS (Niska bezwładność) — do której należy ten silnik — zajmuje kolejny poziom. Oferuje niższą bezwładność niż silniki o średniej bezwładności, jednocześnie obsługując nieco większe masy obciążenia i szerszy zakres opcji sprzęgieł mechanicznych. Przy mocy znamionowej 750W silnika HC-KFS73K, wirnik o niskiej bezwładności nadal szybko reaguje na zmiany prędkości, ale silnik jest również fizycznie przystosowany do zastosowań obejmujących bardziej znaczące obciążenia połączone — przenośniki, stoły X-Y, osie bramowe i wieloosiowe urządzenia do obsługi, gdzie masa ruchu nie jest trywialna.

Praktyczne implikacje dla użytkowników serwisowych są takie, że maszyna zaprojektowana dla HC-KFS73K nie może po prostu zastąpić HC-MFS73K bez uwzględnienia parametrów mechanicznych i być może parametrów — klasa bezwładności wpływa na charakterystyki wymiarowe silnika i geometrię sprzęgła, a nie tylko na jego wydajność dynamiczną. Wymiana typu "jak za jak" oznacza tę samą serię, ten sam sufiks, ten sam numer części.

Wał z wpustem — funkcja mechaniczna i powód jego istnienia

Rowek na wpust to prostokątne wycięcie wykonane wzdłuż wału wyjściowego silnika. Dopasowany rowek jest wykonany w otworze piasty sprzęgła lub koła pasowego. Precyzyjnie szlifowany prostokątny stalowy klin pasuje jednocześnie do obu rowków, wypełniając szczelinę między wałem a piastą i tworząc mechaniczne sprzężenie zwrotne, które nie zależy od siły zacisku.

Inżynieryjne powody stosowania wału z wpustem zamiast gładkiego wału wynikają z charakteru obciążenia:

Gdy moment obrotowy jest przenoszony przez czyste tarcie — zaciskana piasta na gładkim wale — maksymalny przenoszony moment obrotowy jest funkcją siły zacisku i współczynnika tarcia między powierzchniami. Przy stałym wysokim momencie obrotowym, obciążeniach szczytowych podczas przyspieszania, obciążeniach udarowych z mechanizmu napędzanego lub wibracjach przez długie okresy pracy, piasta może się stopniowo obracać na wale. Każde mikro-ślizganie przesuwa piastę nieznacznie, a z czasem sprzęgło ślizga się na tyle, że powoduje błąd pozycji, awarię mechaniczną lub oba te zjawiska.

Wał z wpustem całkowicie eliminuje poślizg. Sprzężenie mechaniczne przenosi moment obrotowy poprzez ścinanie klina, a nie poprzez tarcie w dopasowaniu. Luzy w prawidłowo dopasowanym sprzęgle z wpustem są zasadniczo zerowe, a zdolność przenoszenia momentu obrotowego połączenia jest określana przez wytrzymałość klina na ścinanie, a nie przez siłę zacisku. Dla silnika 750W pracującego z prędkością do 5175 obr./min (natychmiastowa prędkość maksymalna) z dostępnym momentem obrotowym szczytowym 7,2 N·m, jest to odpowiednia konstrukcja sprzęgła w wielu rzeczywistych zastosowaniach.

Sam klin jest dołączony do silnika — instalacja wymaga jedynie prawidłowego osadzenia klina w obu rowkach przed zamontowaniem piasty sprzęgła na wale.

17-bitowy enkoder absolutny — brak potrzeby wyszukiwania pozycji początkowej przy uruchomieniu

Wbudowany 17-bitowy enkoder w HC-KFS73K generuje 131072 odrębnych wartości pozycji na obrót i zachowuje pełne dane pozycji absolutnej przez cykle wyłączenia zasilania. Praktyczna konsekwencja operacyjna jest natychmiastowa: po włączeniu zasilania maszyny kontroler serwo już dokładnie wie, w jakiej pozycji znajduje się każda oś wyposażona w ten silnik, bez konieczności ruchu osi w celu ustalenia punktu odniesienia.

W przypadku maszyn z wieloma osiami, złożonymi mocowaniami lub osiami pionowymi, gdzie ruch wyszukiwania pozycji początkowej mógłby spowodować problemy, jeśli zostałby zainicjowany nieprawidłowo, eliminacja cyklu wyszukiwania pozycji początkowej jest rzeczywistą korzyścią operacyjną i bezpieczeństwa. Zmniejsza również czas cyklu na początku każdej zmiany produkcyjnej — osie są gotowe do pracy natychmiast po włączeniu zasilania systemu serwo i jego inicjalizacji, a nie po zakończeniu sekwencyjnego powrotu do pozycji początkowej.

Sama rozdzielczość — 131072 pozycji na obrót — przekłada się na rozdzielczość kątową poniżej minuty kątowej na wale silnika. Poprzez wszelkie mechaniczne redukcje obciążenia, ta rozdzielczość dodatkowo się mnoży. W zastosowaniach wymagających precyzyjnej kontroli pozycji na pełnym zakresie ruchu wyjściowego, enkoder nie staje się czynnikiem ograniczającym dokładność systemu ruchu.

Kompatybilne wzmacniacze serwo

HC-KFS73K jest dopasowany do rodziny wzmacniaczy MR-J2S-70. Wszystkie cztery warianty interfejsu obsługują ten sam silnik; wybór zależy od architektury magistrali sterującej maszyny:

W maszynach zbudowanych z wieloosiowym sterowaniem SSCNET i wzmacniaczem MR-J2S-70B napędzającym HC-KFS73K, wymiana silnika obejmuje tylko silnik — wzmacniacz, okablowanie i parametry systemu pozostają niezmienione. To samo dotyczy każdego innego wariantu interfejsu. Konfiguracja wzmacniacza jest przechowywana we wzmacniaczu i kontrolerze, a nie w silniku.

Jeśli istniejący wzmacniacz maszyny jest sprawny, nie należy go wymieniać w ramach wymiany silnika, chyba że został niezależnie zidentyfikowany jako przyczyna usterki.

Rodzina HC-KFS73 — przegląd wariantów

HC-KFS73 był produkowany w kilku kombinacjach wałów i hamulców, wszystkie z tą samą podstawową specyfikacją 750W, 2,4 N·m, 3000 obr./min:

Ta oferta dotyczy HC-KFS73K: wał z wpustem, bez hamulca elektromagnetycznego. Właściwy wariant dla konkretnej maszyny jest określany przez numer części na tabliczce znamionowej silnika — dokładne dopasowanie jest jedynym niezawodnym podejściem do wymiany typu "jak za jak".

Gdzie stosowany jest HC-KFS73K

Połączenie niskiej bezwładności, mocy wyjściowej 750W, kołnierza 80mm i wału z wpustem jasno wskazuje na zestaw typów maszyn i osi, w których wszystkie te atrybuty są jednocześnie istotne.

Napędy przenośników i linii transferowych — osie napędzane paskiem, gdzie wał silnika jest bezpośrednio połączony z kołem pasowym napędowym poprzez piastę koła pasowego z wpustem. Zastosowania te obejmują stały moment obrotowy przeciwko ruchomemu obciążeniu pasa, zmiany kierunku w pozycjach indeksowania i cykle powtarzające się tysiące razy na zmianę. Sprzęgło z wpustem radzi sobie ze stałym momentem obrotowym i momentem obrotowym przy zmianie kierunku; wirnik o niskiej bezwładności radzi sobie z szybkim ustalaniem pozycji w każdym indeksie.

Stoły X-Y i systemy pozycjonowania bramowego — gdzie osie napędzane śrubą kulową lub paskiem zębatym wymagają precyzyjnego sprzężenia między silnikiem a elementem napędowym, a oś musi poruszać się szybko i dokładnie osiadać w każdym punkcie docelowym przez tysiące cykli.

Drukowanie, etykietowanie i kontrola naciągu wstęgi — zastosowania krytyczne pod względem rejestracji, gdzie pozycja wału silnika musi być ściśle powiązana z napędzanym wałkiem lub rolką dociskową bez błędu kątowego, jaki poślizg piasty wprowadziłby podczas produkcji.

Robotyka i automatyczny montaż — siłowniki przegubowe i osie pozycjonujące w sprzęcie automatyki starszej generacji zbudowanym na platformie MR-J2S, gdzie HC-KFS73K był określonym silnikiem dla danej konfiguracji osi.

Maszyny pakujące — napędy szczęk zgrzewających poprzecznie, osie formowania-wypełniania-zgrzewania i urządzenia do obrotowego podawania, gdzie stała relacja fazowa między silnikiem a napędzaną krzywką lub mechanizmem jest utrzymywana przez interfejs sprzęgła z wpustem.

Stan, pozyskiwanie i wysyłka

Mitsubishi Electric wycofało z produkcji całą serię HC-KFS wraz z szerszym wycofaniem platformy MR-J2S. Produkt nie jest już aktywnie produkowany i jest niedostępny w autoryzowanej sieci dystrybucji Mitsubishi. Dostępne dziś jednostki nowe w pudełku to oryginalne zapasy produkcyjne fabryczne, które były magazynowane przed zamknięciem linii — nigdy nie zainstalowane, nigdy nie zasilane, w zapieczętowanym opakowaniu fabrycznym Mitsubishi Electric.

W przypadku konserwacji sprzętu, gdzie maszyna została pierwotnie zbudowana wokół HC-KFS73K, jest to bezpośrednia ścieżka wymiany. Jednostka jest wysyłana nowa, w oryginalnym opakowaniu Mitsubishi, z dołączonym klinem. W tej ofercie zawarta jest bezpłatna wysyłka ekspresowa. Zamówienia międzynarodowe są wysyłane za pośrednictwem DHL Express, FedEx International Priority lub UPS Express z pełnym śledzeniem od wysyłki do dostawy. Jednostki dostępne w magazynie są wysyłane tego samego dnia roboczego dla zamówień otrzymanych przed codziennym terminem odbioru przez przewoźnika.

FAQ

P1: Wał mojego istniejącego silnika jest gładki (bez rowka na wpust), ale maszyna używa zaciskanej piasty sprzęgła. Czy mogę zastąpić wersję HC-KFS73K z wpustem bez modyfikacji maszyny?

Nie bez wymiany lub modyfikacji piasty sprzęgła. Wał z wpustem HC-KFS73K wymaga piasty sprzęgła z dopasowanym rowkiem na wpust wykonanym w jego otworze — piasta z gładkim otworem przeznaczona do gładkiego wału nie będzie prawidłowo pasować do klina, a wymuszenie montażu uszkodzi gniazdo klina lub spowoduje, że klin będzie wystawał ponad powierzchnię wału, gdzie nie będzie mógł zmieścić się w otworze piasty. Jeśli istniejące sprzęgło maszyny jest typu zaciskanego z gładkim otworem, przeznaczonego dla HC-KFS73 (wał prosty), właściwym zamiennikiem jest wersja HC-KFS73 z prostym wałem. Jeśli maszyna używa piasty sprzęgła z wpustem — co jest powodem, dla którego pierwotnie wybrano HC-KFS73K — wtedy HC-KFS73K jest właściwym zamiennikiem, a istniejąca piasta będzie go bezpośrednio pasować.

P2: Czym HC-KFS73K różni się od HC-MFS73K? Oba są silnikami serwo Mitsubishi 750W z wałami z wpustem.

Oba silniki mają tę samą moc znamionową (750W), ten sam 17-bitowy enkoder absolutny i konfigurację wału z wpustem, ale należą do różnych klas bezwładności i używają różnych wzmacniaczy. HC-KFS73K jest silnikiem o niskiej bezwładności z serii HC-KFS, kompatybilnym z rodziną wzmacniaczy MR-J2S-70. HC-MFS73K jest silnikiem o ultra-niskiej bezwładności z serii HC-MFS, również kompatybilnym z rodziną wzmacniaczy MR-J2S-70, ale ze znacznie niższym momentem bezwładności wirnika. Oba silniki różnią się również prądem znamionowym (HC-KFS73K: 5,8A; HC-MFS73K: 5,1A) oraz wymiarami fizycznymi, co czyni je niedopuszczalnymi zamiennikami na poziomie kołnierza i sprzęgła bez modyfikacji maszyny. W kontekście konserwacji, wymień uszkodzony silnik na dokładnie ten sam numer części z tabliczki znamionowej silnika — nie zastępuj między seriami bezwładności, nawet przy tej samej mocy.

P3: Czy HC-KFS73K wymaga zewnętrznego chłodzenia, czy jest samowystarczalny?

HC-KFS73K wykorzystuje chłodzenie wentylatorem — wewnętrzny wentylator wbudowany w zespół silnika cyrkuluje powietrze przez elementy termiczne silnika podczas pracy. Jest to odmienne od konstrukcji samoczynnie chłodzonej (całkowicie zamkniętej, bez wymuszonej wentylacji) stosowanej w niektórych innych wariantach serii HC. Silniki chłodzone wentylatorem są w pełni samowystarczalne pod względem wymagań chłodzenia — nie potrzebują zewnętrznego dopływu powietrza, obiegu chłodzenia wodnego ani wymuszonego przepływu powietrza z obudowy maszyny. Silnik wytwarza własny przepływ powietrza wewnętrznie. Instalacja musi zapewnić środowisko w zakresie znamionowej temperatury otoczenia silnika (0°C do +40°C) z odpowiednią przestrzenią wokół korpusu silnika, aby wentylator mógł efektywnie odprowadzać ciepło. Nie instaluj silnika w zamkniętej obudowie, która zatrzymuje ciepło, które wentylator ma odprowadzać.

P4: Silnik nie ma hamulca elektromagnetycznego. Co utrzymuje oś w pozycji, gdy maszyna jest zatrzymana lub wyłączona?

Bez wbudowanego hamulca, HC-KFS73K utrzymuje pozycję wyłącznie poprzez aktywne sterowanie serwo — wzmacniacz zasila uzwojenia silnika, aby utrzymać zadaną pozycję, gdy serwo jest włączone. Po wyłączeniu serwo lub odłączeniu zasilania, wał silnika nie jest mechanicznie ograniczony. To, czy jest to akceptowalne, zależy całkowicie od zastosowania: osie poziome z zrównoważonymi obciążeniami nie stanowią problemu po wyłączeniu serwo, ponieważ nie ma siły powodującej ruch osi. Osie pionowe lub osie z niezrównoważonym obciążeniem są typowym przypadkiem, w którym konfiguracja bez hamulca wymaga dodatkowego rozważenia — albo przeciwwagi w konstrukcji maszyny, oddzielnego zewnętrznego hamulca, albo użycia wariantu HC-KFS73BK (wał z wpustem, z hamulcem elektromagnetycznym), który zapewnia mechaniczne blokowanie wału po odłączeniu zasilania.

P5: Czy wzmacniacz MR-J2S-70A sterujący HC-KFS73K można zastąpić wzmacniaczem obecnej generacji MR-J4?

Bezpośrednia wymiana kabla i zasilania między wzmacniaczem MR-J4 a silnikiem HC-KFS73K nie jest możliwa bez sprzętu adaptacyjnego, ponieważ MR-J4 używa innego protokołu komunikacji enkodera niż wbudowany enkoder HC-KFS73K. Mitsubishi Electric opracowało udokumentowaną ścieżkę migracji przy użyciu wzmacniaczy serwo MR-J4-DU_B-RJ020 w połączeniu z zestawami kabli narzędziowych do odnawiania MR-J2S, które pozwalają napędom MR-J4 sterować niektórymi starszymi silnikami serii HC. Jeśli rozważana jest modernizacja platformy wzmacniacza dla istniejącej maszyny wykorzystującej silniki HC-KFS73K, należy potwierdzić kompatybilność konkretnego narzędzia do odnawiania z pomocą techniczną Mitsubishi Electric przed podjęciem decyzji o zakupie sprzętu — wersja oprogramowania wzmacniacza i numer części narzędzia do odnawiania muszą być prawidłowo dopasowane, aby kombinacja działała. W przypadku prostej wymiany silnika, gdy istniejący wzmacniacz MR-J2S-70 jest sprawny, wymiana samego silnika na inny HC-KFS73K jest szybszą i mniej ryzykowną ścieżką.