Silnik serwo AC Mitsubishi HC-SFS102G1H ze zintegrowaną przekładnią redukcyjną

Seria MELSERVO-J2S | Silnik 1 kW | 2000 obr./min | Przekładnia G1H | Wyjście kołnierzowe | IP65

Gdy redukcja prędkości jest częścią wymagań

Nie każda oś sterowania ruchem wymaga napędu bezpośredniego. Powolne stoły obrotowe, przegubowe przeguby robotów, mechanizmy indeksujące i precyzyjne zespoły posuwowe często potrzebują większego momentu obrotowego przy niższej prędkości wyjściowej niż może dostarczyć sam silnik serwo — i potrzebują tego momentu obrotowego dostarczanego z przewidywalnym zazębieniem przekładni, a nie z zewnętrzną przekładnią, która wprowadza własne zmienne wyrównania.

Mitsubishi HC-SFS102G1H odpowiada na tę potrzebę bezpośrednio. Łączy silnik serwo AC bezszczotkowy HC-SFS102 z przekładnią redukcyjną G1H, zaprojektowaną specjalnie do ogólnych zastosowań w maszynach przemysłowych — tworząc zintegrowany zespół napędowy z wałem wyjściowym kołnierzowym, zbudowany do rzeczywistych warunków instalacji, a nie tylko do warunków testowych.

Podstawowe parametry silnika (HC-SFS102)

Przekładnia G1H — co dodaje i dlaczego ma znaczenie

Oznaczenie „G1” w nazewnictwie Mitsubishi HC-SFS odnosi się do wariantu przekładni redukcyjnej przeznaczonej do maszyn przemysłowych ogólnego przeznaczenia. „H” oznacza wyjście kołnierzowe z otworem — gdzie wyjście przekładni jest dostarczane przez kołnierz, a nie przez wystający wał, co upraszcza montaż do stołów obrotowych, zespołów rewolwerowych i obciążeń typu dyskowego bez potrzeby stosowania dodatkowych elementów sprzęgających.

Dostępne przełożenia w rodzinie G1H dla serii HC-SFS to 1/5, 1/12 i 1/20. Przełożenie zamontowane w konkretnej jednostce HC-SFS102G1H określa prędkość wyjściową i proporcjonalne mnożenie momentu obrotowego. Przy przełożeniu 1/12, na przykład, silnik wejściowy o prędkości 2000 obr./min daje prędkość wyjściową około 167 obr./min, podczas gdy dostępny moment obrotowy na wyjściu rośnie proporcjonalnie do przełożenia przekładni (pomniejszony o straty sprawności). Pozwala to na wymianę prędkości obrotowej na siłę trzymania i gęstość momentu obrotowego, których wymagają kompaktowe mechanizmy napędzane przekładniami.

W porównaniu do precyzyjnych wariantów przekładni Mitsubishi G5/G7, G1H jest przeznaczona do pracy w przemyśle ogólnym — zoptymalizowana pod kątem wytrzymałości, obciążalności i łatwości serwisowania w szerszym zakresie warunków zastosowania, zamiast wymagań dotyczących bardzo niskiego luzu dla sprzętu optycznego lub metrologicznego.

17-bitowy enkoder absolutny — podstawa pętli sprzężenia zwrotnego

Wszystko poniżej pętli sterowania zależy od tego, co wraca z enkodera. Przy 131 072 impulsach na obrót, wbudowany enkoder absolutny HC-SFS102 ma znacznie wyższą rozdzielczość niż 16 384 ppr dostępne w standardowym wariancie HC-SF102 — przewaga rozdzielczości 8×, która wygładza ruch przy niskich prędkościach i zwiększa dokładność pozycjonowania całego systemu z przekładnią.

Ponieważ enkoder jest absolutny, dane o pozycji pozostają nienaruszone po przerwaniu zasilania. Uruchom ponownie maszynę w trakcie cyklu, odzyskaj po zatrzymaniu awaryjnym lub wznowij po planowym wyłączeniu — system sterowania odczytuje aktualną pozycję natychmiast po włączeniu zasilania, niezależnie od tego, gdzie znalazł się wał wyjściowy. W zastosowaniach obejmujących osie pionowe lub precyzyjne indeksowanie, ta możliwość eliminuje całą klasę potencjalnych błędów z obrazu operacyjnego.

Kompatybilność ze wzmacniaczem serwo

HC-SFS102G1H jest sterowany za pomocą tej samej rodziny wzmacniaczy serwo MR-J2S, co standardowy HC-SFS102. Kompatybilne wzmacniacze dla klasy mocy 1 kW obejmują:

Przekładnia jest mechanicznie przymocowana do silnika serwo i jest przezroczysta dla wzmacniacza — nie jest wymagana żadna specjalna konfiguracja wzmacniacza dla wariantu G1H. Kabel enkodera podłącza się przez standardowy port CN2, a okablowanie zasilania silnika odbywa się według tego samego układu zacisków U, V, W, co w pozostałych rodzinach MR-J2S.

Dopasowanie zastosowania — gdzie to urządzenie pasuje

HC-SFS102G1H najlepiej sprawdza się tam, gdzie umiarkowany moment obrotowy na wyjściu, kompaktowa obudowa i zintegrowane sprzężenie zwrotne pozycji są cenniejsze niż surowa prędkość. Udokumentowane obszary zastosowań serii HC-SFS G1H obejmują:

• Stoły obrotowe z indeksem — gdzie głównym wymogiem jest precyzyjne pozycjonowanie kątowe przy niskich prędkościach wyjściowych
• Osie przegubów robotów — napędy ramion i łokci w małych i średnich robotach przemysłowych
• Zespoły rewolwerowe — rewolwery narzędziowe w centrach tokarskich, gdzie sztywność przy niskiej prędkości decyduje o dokładności powtarzania
• Systemy przenośników i transportu — napędy z redukcją prędkości na przenośnikach indeksujących i transporterach typu walking beam
• Sterowanie nawijaniem i naciągiem — stała regulacja naciągu przy zmieniających się średnicach szpul
• Mechanizmy ładowania i rozładowywania — kompaktowe zespoły napędowe w urządzeniach do obsługi części

IP65 i uszczelka olejowa — standardowe wyposażenie, nie dodatek

Zarówno stopień ochrony IP65, jak i wbudowana uszczelka olejowa są standardem w HC-SFS102G1H. Ta kombinacja ma znaczenie dla silnika z przekładnią: sama przekładnia pracuje w oleju, a połączenie między wałem silnika a skrzynią biegów jest dokładnie miejscem, gdzie w przeciwnym razie mogłoby dojść do przedostania się płynu do korpusu silnika. Uszczelka olejowa zamyka tę szczelinę. IP65 zapewnia ochronę pozostałej części korpusu silnika — blokując kurz i strumienie wody z otoczenia instalacji.

Krawędź uszczelki olejowej wymaga utrzymania poziomu oleju przekładniowego w skrzyni biegów poniżej punktu styku uszczelki, gdy urządzenie jest zainstalowane poziomo. Instrukcja obsługi Mitsubishi określa ograniczenia dotyczące orientacji instalacji dla przekładni G1H, aby zapewnić prawidłowe zarządzanie olejem — szczegóły, które warto potwierdzić przed ustaleniem ostatecznego układu maszyny.

Często zadawane pytania

P1: Jaki moment obrotowy i prędkość wyjściową mogę oczekiwać od HC-SFS102G1H?

Wyjście zależy od zamontowanego przełożenia — 1/5, 1/12 lub 1/20. Przy znamionowym momencie obrotowym silnika 4,78 N·m, przełożenie 1/12 daje około 47–52 N·m na wyjściu (uwzględniając sprawność przekładni), podczas gdy prędkość wyjściowa spada do około 167 obr./min przy znamionowej prędkości silnika. Przed doborem aplikacji należy potwierdzić konkretne przełożenie na tabliczce znamionowej jednostki.

P2: Czy G1H to przekładnia precyzyjna, czy standardowy typ przemysłowy?

G1H to wariant przekładni przemysłowej ogólnego przeznaczenia w gamie przekładni Mitsubishi HC-SFS. Priorytetem są w niej wytrzymałość i obciążalność dla ogólnych zadań automatyzacji. W zastosowaniach wymagających minimalnego luzu — sprzęt metrologiczny, obsługa półprzewodników lub pozycjonowanie o wysokiej precyzji — odpowiednimi wyborami są warianty G5 i G7.

P3: Czy przełożenie przekładni wpływa na konfigurację wzmacniacza serwo?

Sam wzmacniacz nie wymaga specjalnej konfiguracji dla przekładni. Enkoder nadal odczytuje pozycję wału silnika z rozdzielczością 131 072 ppr. Skalowanie pętli pozycji dla zredukowanej prędkości wyjściowej jest obsługiwane za pomocą parametrów elektronicznego przełożenia w wzmacniaczu MR-J2S — w szczególności ustawień mnożnika impulsów komendy — które kompensują mechaniczne zmniejszenie w obliczeniach sterowania.

P4: Czy HC-SFS102G1H można zamontować w dowolnej orientacji?

Obowiązują ograniczenia dotyczące orientacji ze względu na olej przekładniowy wewnątrz skrzyni biegów G1H. Silnik musi być zainstalowany w kierunku, który utrzymuje olej przekładniowy poniżej krawędzi uszczelki olejowej na wale silnika. Instrukcja obsługi silnika serwo Mitsubishi (SH030052) zawiera schematy orientacji dla każdego typu przekładni redukcyjnej. Ignorowanie ich może prowadzić do migracji oleju do korpusu silnika, powodując degradację izolacji i zanieczyszczenie łożysk.

P5: Czy HC-SFS102G1H jest nadal w produkcji i czy dostępne są jednostki zapasowe?

Silnik bazowy HC-SFS102 i seria przekładni G1H należą do generacji MELSERVO-J2S, którą Mitsubishi wycofała na rzecz nowszych platform. Kompletne jednostki G1H są dostępne u certyfikowanych dostawców nadwyżek magazynowych i autoryzowanych dostawców regeneracji. Biorąc pod uwagę dużą zainstalowaną bazę systemów J2S nadal działających w zakładach produkcyjnych na całym świecie, dostępność zarówno nowych, jak i odnowionych jednostek pozostaje rozsądnie stabilna. Zaleca się posiadanie jednostki zapasowej dla zakładów eksploatujących wiele maszyn z tą konfiguracją.