Mitsubishi HC-PQ43K-UE — Seria MELSERVO HC-PQ Silnik serwo AC 400 W, 3000 obr./min, wał na wpust, wersja północnoamerykańska

Przegląd

HC-PQ43K-UE to model o mocy 400 W z rodziny HC-PQ firmy Mitsubishi Electric — serii zaprojektowanej od podstaw jako bezpośredni konkurent dla technologii mikrokrokowej i 5-fazowych silników krokowych w segmencie małej mocy i wysokiej częstotliwości cykli w automatyce maszynowej. Tam, gdzie silnik krokowy ustępuje dokładności pozycjonowania na rzecz prostoty mechanicznej, HC-PQ zapewnia zamkniętą pętlę sterowania prędkością i pozycją przy tej samej kompaktowej obudowie, eliminując utratę kroków i skracając czas strojenia dzięki opatentowanemu przez Mitsubishi systemowi adaptacyjnego strojenia w czasie rzeczywistym, wbudowanemu w dopasowaną rodzinę wzmacniaczy MR-C.

Przy mocy 400 W i prędkości 3000 obr./min, ten silnik znajduje się na szczycie gamy HC-PQ, nadaje się do zadań, w których wcześniejsze modele o mocy 200 W lub poniżej 200 W wyczerpują zapas momentu obrotowego: przenośniki poziome ze zmiennymi obciążeniami, pozycjonowanie wieloosiowych bram, aplikatory etykiet, systemy dozujące i wszelkie mechanizmy, w których spójne pozycjonowanie przy zmianach bezwładności jest niepodlegające negocjacjom. Oznaczenie "-UE" identyfikuje go jako wariant zgodny z normami północnoamerykańskimi, spełniający wymagania UL i CE oraz dostarczany z dokumentacją w języku angielskim.

Specyfikacje elektryczne i mechaniczne

Koncepcja projektowa HC-PQ: Dlaczego zastąpił silniki krokowe w zastosowaniach o wysokiej częstotliwości cykli

Silniki krokowe były przez dziesięciolecia podstawą małej automatyki osiowej, ale mają fundamentalne ograniczenie — działają w pętli otwartej. Silnik albo utrzymuje pozycję, albo nie, a gdy warunki obciążenia zmieniają się w trakcie cyklu, nie ma mechanizmu korygującego. W zastosowaniach o wysokiej częstotliwości cykli lub zmiennym obciążeniu prowadzi to do utraty pozycji, zatrzymania systemu i przestojów produkcyjnych.

Mitsubishi opracowało serię HC-PQ, aby wypełnić lukę między technologią silników krokowych a większymi, bardziej złożonymi systemami serwo. Trzy konkretne decyzje projektowe definiują HC-PQ:

Architektura oparta na enkoderze. Każdy silnik HC-PQ jest dostarczany ze standardowym wyposażeniem w postaci enkodera o rozdzielczości 10000 impulsów/obrót, a nie jako opcja. Pozycja jest stale przesyłana zwrotnie do wzmacniacza w każdym momencie pracy.

Niska bezwładność wirnika. Bezwładność wirnika modelu 400 W wynosząca 0,793 oz·in² utrzymuje stosunek obciążenia do bezwładności silnika w zarządzalnym zakresie dla szerokiej gamy lekkich i średnich maszyn. W praktyce przekłada się to na szybsze przyspieszanie, krótsze czasy stabilizacji i mniej agresywne wymagania dotyczące wzmocnienia — wszystko to zmniejsza złożoność strojenia po stronie producenta maszyny.

Kompatybilne wymiary montażowe. Warianty -NK z rodziny HC-PQ wykorzystują adaptery montażowe NEMA 34 (dostępne dla modeli 200 W i 400 W), ułatwiając modernizację maszyn, które były pierwotnie budowane wokół ram silników krokowych. Standardowy HC-PQ43K-UE wykorzystuje natywne wymiary montażowe serwo firmy Mitsubishi.

Charakterystyka momentu obrotowego

Krzywa momentu obrotowego HC-PQ43 opowiada historię, której same dane znamionowe nie są w stanie przekazać. Przy prędkości znamionowej (3000 obr./min) silnik wytwarza swój ciągły moment znamionowy 184 oz·in — stabilną, zrównoważoną moc przez cały cykl pracy termicznej. Wchodząc w strefę pracy przerywanej, moment obrotowy osiąga szczyt około 414 oz·in — ponad dwukrotnie więcej niż znamionowy ciągły — dla krótkotrwałych impulsów przyspieszenia. Ta zdolność do osiągania momentu szczytowego sprawia, że silniki serwo są skuteczne w cyklach start-stop o dużej bezwładności, w których silniki krokowe mają tendencję do zatrzymywania się.

Ciągły zakres pracy rozciąga się do 4500 obr./min ze zmniejszonym momentem obrotowym przy wyższych prędkościach, co daje projektantom maszyn elastyczność w szybszym uruchamianiu osi niż prędkość znamionowa, gdy zdarzenia z momentem szczytowym są rzadkie i pozwalają na to limity termiczne.

Kompatybilne wzmacniacze

HC-PQ43K-UE został wprowadzony wraz ze wzmacniaczami z serii MR-C i pozostał w produkcji przez epoki MR-J2 i MR-J2-Super. Zweryfikowane kompatybilne wzmacniacze obejmują:

Seria MR-C (podstawowe dopasowanie):

• MR-C40A-UE — jednofazowe wejście 230 V AC, napięcie impulsowe interfejsu 24 VDC
• MR-C40A-L-UE — jednofazowe wejście 230 V AC, napięcie impulsowe interfejsu 5 VDC

Seria MR-J2 / MR-J2-Super:

• MR-J2-40A / MR-J2S-40A — uniwersalny interfejs impulsowy/analogowy, klasa 400 W
• MR-J2S-40B — wersja magistrali światłowodowej SSCNET dla sieci sterowników ruchu Mitsubishi

Wszystkie wzmacniacze MR-C są skonfigurowane do sterowania pozycją za pomocą impulsów z funkcją elektronicznej przekładni (stosunek A/B od 1/50 do 20), akceptując częstotliwości impulsów sterujących do 200 kpps i obsługując formaty wejściowe kwadratu CW/CCW, sygnał+impuls i A/B. Maksymalna liczba impulsów sprzężenia zwrotnego pozycjonowania we wzmacniaczu wynosi 4000 impulsów/obr. (wewnętrzna rozdzielczość wzmacniacza), napędzana przez fizyczny enkoder 10000 P/obr. poprzez łańcuch przetwarzania sygnału.

Komunikacja RS-232C ze wzmacniaczem MR-C jest obsługiwana za pomocą opcjonalnego adaptera MR-C-T01 i oprogramowania MR-Configurator dla systemu Windows, umożliwiając edycję parametrów, monitorowanie przebiegów, przegląd historii alarmów i operacje automatycznego strojenia ze standardowego komputera PC.

Kabel enkodera i odniesienie do akcesoriów

Uwaga: Moc silnika jest podłączana za pomocą oddzielnego okablowania do wzmacniacza — HC-PQ43K-UE jest dostarczany z przewodami zakończonymi pierścieniowymi końcówkami o długości 0,3 m dla połączeń zasilania i uziemienia.

Stan produktu i dostępność

Ta oferta dotyczy HC-PQ43K-UE dostarczanego jako nowy w pudełku, z roczną gwarancją. Stan nowy w pudełku oznacza, że silnik nigdy nie został zainstalowany, posiada oryginalne opakowanie fabryczne i zachowuje oryginalne dane znamionowe, które można zweryfikować po otrzymaniu. Roczna gwarancja obejmuje wady produkcyjne i zapewnia wsparcie w zakresie wymiany lub naprawy w okresie gwarancyjnym.

HC-PQ43K-UE został wycofany z produkcji przez Mitsubishi Electric w ramach szerszego przejścia na koniec cyklu życia serii MR-J2/HC. Nowe zapasy nie są już produkowane. W przypadku istniejących maszyn zbudowanych wokół wzmacniaczy MR-C lub MR-J2 i silników HC-PQ, nowe jednostki w pudełku dostępne na rynku wtórnym przemysłowym są preferowanym rozwiązaniem do utrzymania oryginalnej wydajności maszyny bez kosztów inżynieryjnych związanych z migracją systemu napędowego.

W przypadku nowych projektów maszyn, obecnym odpowiednikiem Mitsubishi w segmencie 400 W / 3000 obr./min jest HG-KR43 (platforma MELSERVO-J4), który wymaga wzmacniacza MR-J4-40A lub MR-J4-40B. HC-PQ43K-UE nie jest mechanicznie ani elektrycznie zamienny z silnikami generacji J4 bez pełnego przeglądu systemu.

Często zadawane pytania

P1: Jaka jest różnica między HC-PQ43K-UE a HC-PQ43NK-UE?

Oba modele są elektrycznie identyczne — ta sama moc znamionowa 400 W, te same specyfikacje elektryczne 2,8 A / 122 V, ten sam enkoder 10000 P/obr., te same wymiary wału i wpust. Różnica polega na interfejsie montażowym. HC-PQ43K-UE wykorzystuje natywne wymiary montażowe silnika serwo firmy Mitsubishi, zaprojektowane do bezpośredniego montażu na płytach montażowych określonych przez Mitsubishi lub niestandardowych ramach maszyn zbudowanych zgodnie z rysunkiem kołnierza silnika. HC-PQ43NK-UE zawiera adapter montażowy NEMA 34, wymiarowany tak, aby pasował do standardowego rozstawu otworów NEMA 34 — przydatny przy modernizacji maszyny pierwotnie zaprojektowanej wokół silnika krokowego NEMA 34. Jeśli rama maszyny nie była pierwotnie zbudowana pod wymiary NEMA, HC-PQ43K-UE jest czystszym wyborem.

P2: Z jakim wzmacniaczem serwo Mitsubishi należy sparować HC-PQ43K-UE?

Przeznaczonym wzmacniaczem jest MR-C40A-UE (jednofazowy 230 VAC, wersja północnoamerykańska). MR-C40A-UE to model o mocy 400 W z rodziny wzmacniaczy MR-C, który został opracowany specjalnie do użytku z gamą silników HC-PQ. W przypadku instalacji już korzystających ze wzmacniaczy MR-J2-Super, MR-J2S-40A (uniwersalny interfejs impulsowy/analogowy) jest również kompatybilny i obsługuje ten sam silnik HC-PQ43. Mieszanie z wzmacniaczami MR-J3 lub J4 nie jest obsługiwane — te generacje używają innego protokołu interfejsu enkodera i wymagałyby innej serii silników.

P3: Czy HC-PQ43K-UE posiada stopień ochrony IP65 i co to oznacza dla środowisk instalacyjnych?

Tak — HC-PQ43K-UE posiada stopień ochrony IP65, co oznacza, że korpus silnika jest w pełni chroniony przed pyłem i przed bezpośrednimi strumieniami wody z dowolnego kierunku. Czyni go to odpowiednim do instalacji w środowiskach z myciem natryskowym, mgłą chłodziwa lub znacznym zanieczyszczeniem powietrza. Dwa wyłączenia to otwór wału (gdzie wał wychodzi z przedniej powierzchni) i koniec złącza kablowego — te obszary nie mają stopnia ochrony IP65. W zastosowaniach obejmujących zanurzenie lub ciągły kontakt z wodą pod wysokim ciśnieniem, wymagane byłoby dodatkowe uszczelnienie otworu wału. Silniki z opcją uszczelnienia olejowego w linii Mitsubishi adresują to dla wyższych wymagań ochrony.

P4: Czy HC-PQ43K-UE może być używany do zastosowań z osią pionową?

HC-PQ43K-UE nie posiada hamulca elektromagnetycznego — sufiks K oznacza wał na wpust, a nie hamulec. W przypadku osi pionowych, gdzie obciążenie może spaść pod wpływem grawitacji, gdy serwo jest odłączone od zasilania lub wystąpi alarm, sam ten silnik nie jest wystarczający. Zastosowanie osi pionowej z tym silnikiem wymaga albo zewnętrznego hamulca mechanicznego na napędzanym mechanizmie, albo zamiany na HC-PQ43BK-UE (ten sam silnik ze zintegrowanym hamulcem sprężynowym, zwalnianym elektrycznie). Wariant z hamulcem wymaga zasilania 24 VDC do zwolnienia hamulca i dodaje około 0,247 oz·in² do całkowitej bezwładności wirnika. Jeśli konstrukcja maszyny nie może pomieścić silnika z hamulcem, przeciwwaga lub śruba pociągowa o wystarczającej zdolności samoblokowania mogą być również akceptowalne — ale jest to decyzja projektowa mechaniczna, która musi być oceniona dla każdego zastosowania.

P5: Jak HC-PQ43K-UE porównuje się do obecnego Mitsubishi HG-KR43 i czy możliwa jest bezpośrednia wymiana?

Oba silniki mają moc znamionową 400 W i prędkość 3000 obr./min, ale nie są bezpośrednio zamienne. HC-PQ43K-UE został zaprojektowany dla generacji wzmacniaczy MR-C i MR-J2 i wykorzystuje starszy interfejs enkodera; HG-KR43 jest zaprojektowany dla wzmacniaczy MR-J4 z nowoczesnym enkoderem absolutnym 18-bitowym (262144 zliczeń/obr.). Różnią się również wymiarami montażowymi — rozmiar kołnierza i rozstaw otworów zmieniły się między generacjami. Migracja z HC-PQ43K-UE do HG-KR43 wymaga nowego wzmacniacza (MR-J4-40A lub -40B), nowych kabli enkodera i zasilania, ponownego mapowania wszystkich parametrów i weryfikacji interfejsu mechanicznego przed zamontowaniem nowego silnika. W przypadku maszyn, w których celem jest naprawa typu "jak jest", pozyskanie nowego HC-PQ43K-UE w pudełku jest znacznie szybsze i tańsze niż migracja platformy.