Silnik serwo Mitsubishi HC-SFS102BK — 1kW | Wał na wpust | Hamulec elektromagnetyczny | 17-bitowy enkoder absolutny | IP65 | MELSERVO J2S

Szybkie odniesienie

Przegląd

HC-SFS102BK zajmuje dobrze zdefiniowane miejsce w gamie serwomotorów MELSERVO J2S firmy Mitsubishi: jest to 1-kW człon rodziny HC-SFS o średniej bezwładności, skonfigurowany zarówno z hamulcem elektromagnetycznym, jak i wałem na wpust. Te dwie cechy — blokowanie hamulca i pozytywne mechaniczne sprzężenie wału — definiują specyficzny typ potrzeb aplikacyjnych, w których serwo musi napędzać obciążenie poprzez sprzęgło na wpust, koło pasowe lub koło zębate, i musi bezpiecznie utrzymywać to obciążenie przed siłami zewnętrznymi, gdy maszyna nie pracuje aktywnie.

Przy mocy 1 kW i momencie obrotowym 4,78 Nm przy 2000 obr./min, ten silnik obsługuje średni zakres wymagań przemysłowych dotyczących pozycjonowania i osi posuwu. Konstrukcja HC-SFS o średniej bezwładności zapewnia lepszą tolerancję obciążenia niż warianty o niskiej bezwładności — pętla serwo pozostaje stabilna w szerszym zakresie bezwładności podłączonego obciążenia, bez wrażliwości na strojenie wzmocnienia, której wymagają silniki z mniejszym wirnikiem. 17-bitowy enkoder absolutny zapewnia 131 072 zliczeń pozycji na obrót wału i, z baterią podtrzymującą w serwowzmacniaczu, zachowuje dane o pozycji po każdym cyklu zasilania.

Wał na wpust: Dlaczego jest ważny dla transmisji mocy

Serwomotory najczęściej są dostarczane z gładkim prostym wałem, polegając na sprzęgłach ciernych lub piastach zaciskowych bez luzów do przenoszenia momentu obrotowego. Sufiks K w tym silniku identyfikuje alternatywę: wał z frezowanym rowkiem na wpust, akceptujący standardowy wpust, tworząc pozytywne połączenie mechaniczne między wałem silnika a napędzanym elementem.

W zastosowaniach wykorzystujących koła pasowe, koła zębate łańcuchowe, koła zębate lub sprzęgła z rowkami na wpust — zwłaszcza tam, gdzie moment obrotowy obciążenia jest wysoki, cykliczny lub obejmuje zmiany kierunku — połączenie na wpust zapewnia pozytywny napęd bez ryzyka poślizgu w warunkach momentu szczytowego. Sprzęgło zaciskowe na gładkim wale przenosi moment obrotowy poprzez tarcie; tarcie to może zostać pokonane pod wpływem obciążeń udarowych lub powtarzających się zmian kierunku. Interfejs na wpust jest mechanicznie pozytywny i nie zależy od wstępnego naprężenia zacisku.

HC-SFS102 o mocy 1 kW może generować do 14,3 Nm momentu szczytowego — trzykrotność wartości znamionowej ciągłej — podczas przejściowych stanów przyspieszenia. Przy tych poziomach szczytowych, odpowiednio dopasowany wpust i rowek na wpust zapewniają pełne przeniesienie momentu obrotowego na obciążenie bez mikroruchów lub tarcia na styku wału.

Hamulec elektromagnetyczny: sprężynowy, zasilanie wyłączone

Litera B w numerze części tego silnika oznacza sprężynowy, elektromagnetyczny hamulec zwalniany elektrycznie wbudowany w korpus silnika. Mechanika jest prosta: sprężyna ściskająca fizycznie blokuje płytkę hamulca do piasty wirnika, gdy cewka hamulca jest odłączona od zasilania. Podłącz 24 V DC do cewki, sprężyna się ściska, wał obraca się swobodnie. Odłącz napięcie — z powodu konstrukcji, awarii lub zatrzymania awaryjnego — a wał natychmiast się blokuje, bez żadnego polecenia z systemu sterowania.

To zachowanie zabezpieczające przed awarią jest powodem, dla którego silniki z hamulcem są określane dla dobrze zrozumiałej klasy zastosowań:

• Pionowe osie śrub kulowych gdzie grawitacja działa na wózek lub obrabiany przedmiot, gdy serwo jest wyłączone
• Pochyłe suwaki i obrotowe pozycjonery gdzie obciążenie generuje stały moment obrotowy, który powoduje ruch osi
• Mechanizmy zaciskowe gdzie obrabiany przedmiot musi pozostać zaciśnięty podczas przerwy w zasilaniu
• Osi krytyczne dla bezpieczeństwa w sprzęcie, gdzie nieoczekiwany ruch po wyłączeniu zasilania stanowi zagrożenie

Na osiach poziomych z zrównoważonym obciążeniem hamulec jest niepotrzebny — te zastosowania wykorzystują HC-SFS102K bez hamulca. W klasie osi opisanych powyżej, hamulec HC-SFS102BK zapewnia pewność mechaniczną, której nie może zapewnić elektroniczne blokowanie serwo.

Wymaganie instalacyjne: cewka hamulca wymaga dedykowanego zasilacza 24 V DC podłączonego do kabla hamulca silnika — oddzielnego od zasilania serwowzmacniacza. Obwód ten musi być uwzględniony w projekcie elektrycznym maszyny; serwowzmacniacz MR-J2S nie dostarcza zasilania do cewki hamulca.

Uszczelka olejowa i IP65: Gotowy na halę produkcyjną

Każdy HC-SFS102BK jest dostarczany z fabrycznie zamontowaną uszczelką olejową przy otworze wału od strony napędu. W środowiskach obrabiarek mgła chłodziwa i opary smaru są stałe. Z czasem, bez uszczelki, te zanieczyszczenia migrują wzdłuż wału do obudowy łożyska i komory enkodera, degradując oba. Uszczelka olejowa jest główną barierą mechaniczną zapobiegającą tej ścieżce wnikania.

Obudowa silnika IP65 zapewnia całkowite wykluczenie pyłu i odporność na strumienie wody z dowolnego kierunku. Razem uszczelka olejowa i stopień ochrony IP65 umożliwiają bezpośredni montaż tego silnika na centrach obróbczych CNC, tokarkach, szlifierkach i ogólnym sprzęcie produkcyjnym bez dodatkowych obudów ochronnych wokół korpusu silnika. Jest to dokładnie standard, który Mitsubishi określa dla zastosowań w obrabiarkach i specyfikacja, którą ten silnik spełnia.

17-bitowy enkoder absolutny: 131 072 ppr, z podtrzymaniem bateryjnym

Enkoder wbudowany w HC-SFS102BK rozdziela wał silnika na 131 072 równe pozycje na obrót. Jako urządzenie absolutne, zawsze zna swoją pozycję w ramach tej rozdzielczości — w tym natychmiast po cyklu zasilania, zanim serwowzmacniacz wydał jakiekolwiek polecenie ruchu.

Z bateria litowa Mitsubishi A6BAT zainstalowaną w uchwycie baterii serwowzmacniacza, licznik obrotów wielokrotnych jest zachowywany podczas każdego wyłączenia. Po ponownym uruchomieniu maszyny, każda oś zgłasza swoją ostatnią znaną pozycję do kontrolera bez sekwencji powrotu do punktu odniesienia. W przypadku osi z wałem na wpust napędzającej koło pasowe lub koło zębate połączone z zewnętrznym mechanizmem — gdzie powrót do punktu odniesienia może wymagać ostrożnego ręcznego zarządzania hamulcem i napędzanym mechanizmem — zachowana referencja pozycji jest szczególnie cenna.

Rozdzielczość enkodera 131 072 ppr jest standardem w seriach HC-SFS i HC-MFS J2S. Reprezentuje praktyczną rozdzielczość pozycjonowania systemu, podlegającą mechanicznemu przeniesieniu między wałem silnika a obciążeniem.

Serwowzmacniacz: MR-J2S-100A i MR-J2S-100B

HC-SFS102BK jest przeznaczony do pracy z serwowzmacniaczami MR-J2S-100A (interfejs poleceń impulsowych / analogowych) i MR-J2S-100B (interfejs sieci szeregowej SSCNET), oba o mocy 1 kW w rodzinie MELSERVO J2S.

MR-J2S-100A odbiera polecenia pozycji jako impulsy różnicowe lub z otwartym kolektorem z PLC, kart ruchu i samodzielnych kontrolerów CNC. Obsługuje tryby sterowania pozycją, prędkością i momentem obrotowym, z możliwością przełączania trybów między pozycją/prędkością, prędkością/momentem obrotowym i momentem obrotowym/pozycją podczas pracy. Konfiguracja parametrów odbywa się za pomocą komunikacji RS-232C lub RS-422 z oprogramowaniem MR Configurator.

MR-J2S-100B wykorzystuje SSCNET — dedykowaną, szybką sieć szeregową serwo firmy Mitsubishi — do podłączenia wielu serwowzmacniaczy do kontrolera ruchu. Magistrala SSCNET przesyła zsynchronizowane polecenia ruchu do wszystkich osi jednocześnie, umożliwiając precyzyjną koordynację wieloosiową: przekładnie elektroniczne, interpolację, zsynchronizowane cykle blokowania. W przypadku maszyn z wieloma osiami serwo J2S, wariant B integruje HC-SFS102BK w tym samym systemie SSCNET co inne osie, bez dodatkowej złożoności okablowania.

Odwołanie do konfiguracji rodziny HC-SFS102

Wszystkie warianty mają tę samą moc wyjściową 1 kW, moment znamionowy 4,78 Nm, prędkość znamionową 2000 obr./min, enkoder 17-bitowy, uszczelkę olejową, IP65 i kołnierz 130×130 mm. Różnice dotyczą typu wału i hamulca:

HC-SFS102BK jest właściwym wyborem, gdy zarówno interfejs wału na wpust, jak i blokowanie hamulcem elektromagnetycznym są wymagane jednocześnie. W przypadku zastosowań z prostym wałem i hamulcem należy użyć HC-SFS102B. W przypadku wału na wpust bez hamulca należy użyć HC-SFS102K.

FAQ

P1: Jaki jest cel wału na wpust w HC-SFS102BK i kiedy należy go określić?

Wał na wpust zapewnia pozytywny mechaniczny interfejs przenoszenia momentu obrotowego między wałem silnika a napędzanym elementem — kołem pasowym, kołem zębatym, kołem zębatym lub piastą sprzęgła na wpust. Jest to właściwy wybór, gdy aplikacja wykorzystuje elementy na wpust, gdy obciążenia momentem szczytowym są wysokie lub odwracalne, lub gdy aplikacja wymaga interfejsu wału, który nie może polegać wyłącznie na wstępnym naprężeniu zacisku ciernego. W przypadku zastosowań wykorzystujących piasty zaciskowe bez luzów na gładkich wałach, prostszym rozwiązaniem jest HC-SFS102B bez wpustu.

P2: Jaki serwowzmacniacz jest kompatybilny z HC-SFS102BK?

HC-SFS102BK współpracuje z MR-J2S-100A (interfejs poleceń impulsowych i analogowych) lub MR-J2S-100B (interfejs sieci szeregowej SSCNET). Oba są serwowzmacniaczami klasy 1 kW z platformy MELSERVO J2S. Hamulec elektromagnetyczny wymaga oddzielnego zasilacza 24 V DC podłączonego bezpośrednio do kabla hamulca silnika — obwód ten jest niezależny od serwowzmacniacza i musi być uwzględniony w projekcie elektrycznym maszyny.

P3: Czy enkoder HC-SFS102BK zachowuje dane o pozycji po wyłączeniu zasilania?

Tak, gdy bateria litowa Mitsubishi A6BAT jest zainstalowana w uchwycie baterii serwowzmacniacza. Licznik pozycji wielokrotnych 17-bitowego enkodera absolutnego jest zachowywany podczas cykli wyłączania zasilania, dzięki czemu maszyna znajduje się w ostatniej znanej pozycji natychmiast po ponownym uruchomieniu, bez sekwencji powrotu do punktu odniesienia. Serwowzmacniacz wyświetla ostrzeżenie o niskim poziomie baterii, zanim bateria spadnie poniżej minimalnego progu napięcia, zapewniając wcześniejsze powiadomienie o zaplanowanej wymianie.

P4: Jaka jest różnica między HC-SFS102BK a starszym HC-SF102BK?

HC-SFS102BK należy do serii MELSERVO J2S (wysoka rozdzielczość, 17-bitowy enkoder absolutny). Starszy HC-SF102BK pochodzi z wcześniejszej platformy MELSERVO J2 z enkoderem o niższej rozdzielczości. Obie serie używają różnych serwowzmacniaczy i różnych kabli enkodera i nie są elektrycznie wymienne. Wymieniając HC-SFS102BK w istniejącej maszynie z platformy J2S, zamiennik musi być HC-SFS102BK — zastąpienie HC-SF102BK wymagałoby zmian serwowzmacniacza i okablowania.

P5: Czy HC-SFS102BK jest nadal dostępny i jaki jest jego odpowiednik obecnej generacji?

Seria HC-SFS jest częścią generacji MELSERVO J2S, która została zastąpiona przez platformy J4 i J5. Nowe jednostki HC-SFS102BK w pudełku są nadal dostępne u dystrybutorów części automatyki przemysłowej do konserwacji i wymiany istniejących maszyn J2S — jest to bezpośredni zamiennik dla uszkodzonych lub wadliwych jednostek bez żadnych zmian w systemie. W przypadku nowych projektów maszyn, funkcjonalnym odpowiednikiem obecnej generacji w klasie 1 kW / 2000 obr./min / na wpust / z hamulcem jest HG-SR102BK (seria MELSERVO J4), która wymaga serwowzmacniaczy J4 i innych kabli enkodera.