Mitsubishi HC-SFS703 (HCSFS703) — 7kW AC Serwo Silnik, 3000 obr./min, Prosty Wał, Seria MELSERVO J2-Super

Przegląd

Numer części: HC-SFS703

Szukane również jako: HCSFS703, HC SFS 703 Seria: Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (Generacja J2-Super)

Klasyfikacja: AC Bezszczotkowy Serwo Silnik o Średniej Inercji — 7kW, 3000 obr./min, klasa 200V, Prosty Wał, Bez Hamulca

Silnik w kontekście

Siedem kilowatów przy 3000 obr./min. To jest punkt pracy, dla którego został zaprojektowany Mitsubishi HC-SFS703 — górny koniec rodziny HC-SFS 3000 obr./min, dostarczający najwyższą ciągłą moc wyjściową w tym zakresie prędkości bez przechodzenia na większą platformę fizyczną.

W ramach generacji J2-Super sprzętu Mitsubishi MELSERVO, HC-SFS703 znajduje się obok HC-SFS702 (ta sama moc 7kW przy 2000 obr./min) i powyżej HC-SFS353 (3,5kW przy 3000 obr./min). Różnica w stosunku do 702 jest prosta: zamiana niższego momentu obrotowego na wyższą prędkość wału. Tam, gdzie silnik 2000 obr./min pracujący z mocą 7kW wytwarza 33,4 Nm w sposób ciągły, HC-SFS703 pracujący z prędkością 3000 obr./min dostarcza około 22,3 Nm przy tej samej mocy — te same mechaniczne watosekundy na obrót, rozłożone na szybciej obracający się wał.

To nie jest kompromis. Dla mechanizmów wymagających prędkości obrotowej zamiast momentu obrotowego wału — napędy sprzężone z wrzecionem, posuwy śrubowe lub kulowe, sekcje przenośników o dużej przepustowości — znamionowa prędkość 3000 obr./min eliminuje stopnie redukcji, skraca czas reakcji osi i ogólnie tworzy bardziej czysty mechanicznie system. Ciągły moment obrotowy 22,3 Nm, z maksymalną mocą szczytową około 67 Nm podczas przejściowych stanów przyspieszania i hamowania, jest więcej niż wystarczający dla kategorii maszyn, które obsługuje ten silnik.

Za wałem znajduje się 17-bitowy enkoder absolutny szeregowy o rozdzielczości 131 072 ppr. Pozycja absolutna wieloobrotowa jest zachowywana podczas zdarzeń wyłączenia zasilania przy użyciu baterii znajdującej się we wzmacniaczu MR-J2S, co oznacza, że nie jest wymagany cykl powrotu do pozycji zerowej po ponownym uruchomieniu maszyny. Kompatybilna rodzina wzmacniaczy to MR-J2S-700 — platforma J2-Super o mocy 7kW w wariantach A, B i CP.

Specyfikacje techniczne

Wartości momentu obrotowego są zgodne z opublikowanym wzorcem serii HC-SFS i zweryfikowanymi obliczeniami fizycznymi. Przed finalizacją obliczeń projektowych należy potwierdzić z oficjalną kartą specyfikacji Mitsubishi HC-SFS.

3000 obr./min vs 2000 obr./min: Wybór odpowiedniego punktu prędkości

Seria HC-SFS przy 7kW daje inżynierowi rzeczywisty wybór między dwoma różnymi profilami prędkości i momentu obrotowego, a decyzja ta jest warta świadomego podjęcia, zamiast domyślnego wyboru jednego lub drugiego.

HC-SFS702 / HC-SFS702B / HC-SFS702BK — rodzina 2000 obr./min. Moment znamionowy 33,4 Nm, szczytowy 100 Nm. Wyższy moment obrotowy oznacza większą zdolność do utrzymania siły na napędach, które spędzają większość czasu pracując pod dużym obciążeniem. Osie z kulowymi śrubami w ciężkich centrach obróbczych. Napędy nawijające, gdzie stały moment obrotowy ma znaczenie w szerokim zakresie średnic rolek. Zmieniarki palet i stoły obrotowe, gdzie moment obciążenia jest ograniczeniem, a nie prędkość obrotowa.

HC-SFS703 — 3000 obr./min. Moment znamionowy ~22,3 Nm, szczytowy ~67 Nm. Wyższa prędkość obrotowa oznacza krótszy czas cyklu dla mechanizmów, które są ograniczone prędkością, a nie momentem obrotowym. Bezpośrednie sekcje przenośników. Głowice pozycjonujące laser w maszynach tnących. Wielosiowe systemy transferowe, gdzie czas przejazdu osi między stacjami kontroluje przepustowość. Szybkie napędy podajników w maszynach pakujących.

Kołnierz 176 × 176 mm jest identyczny w obu rodzinach. Mechanicznie oba silniki pasują do tej samej ramy maszyny. Decyzja jest czysto aplikacyjna: czy oś w swoim cyklu pracy walczy z momentem obciążenia, czy też przyspiesza i hamuje stosunkowo lekki ładunek z dużą częstotliwością? Odpowiedz na to pytanie dla każdej osi w maszynie, a wybór stanie się prosty.

Prosty Wał, Bez Hamulca — Kiedy Jest To Właściwa Specyfikacja

Prosty wał HC-SFS703 bez wpustu pasuje do większości zastosowań serwonapędów o wysokiej prędkości. Precyzyjne sprzęgła serwo, sprzęgła z elastycznym dyskiem i piasty napędu pasowego zaprojektowane do wałów serwo mocują się bezpośrednio do gładkiej powierzchni wału za pomocą dzielonych piast lub interfejsów z kurczliwym dopasowaniem. Przy 3000 obr./min i stosunkowo umiarkowanym momencie obrotowym na obrót, sprzęgła zaciskowe są całkowicie wystarczające — ścieżka momentu obrotowego jest bezpieczna, nie ma luzu mechanicznego, a instalacja jest prosta.

Brak hamulca elektromagnetycznego upraszcza okablowanie i zmniejsza liczbę komponentów. W spoczynku wzmacniacz MR-J2S-700 utrzymuje pozycję osi poprzez blokadę serwo w pętli zamkniętej — pętla pozycji pozostaje aktywna, sprzężenie zwrotne enkodera stale monitoruje kąt wału, a wzmacniacz dostarcza prąd potrzebny do utrzymania zerowego błędu śledzenia. Na osiach poziomych i mechanizmach o symetrycznym obciążeniu, gdzie siła grawitacji nie działa w kierunku obrotu wału, jest to zarówno niezawodne, jak i dokładne.

Właściwym silnikiem dla osi pionowych, mechanizmów posuwowych nachylonych lub dowolnego napędu ze znaczącym komponentem obciążenia grawitacyjnego jest HC-SFS703B (prosty wał z hamulcem elektromagnetycznym). W maszynie z kilkoma osiami serwo, zidentyfikowanie, które osie faktycznie potrzebują hamulca mechanicznego — i wybranie wariantu bez hamulca dla pozostałych — prowadzi do czystszego, lżejszego projektu elektrycznego z mniejszą liczbą punktów wymagających okresowej kontroli zużycia hamulca.

Jedna uwaga instalacyjna, która dotyczy konkretnie tego rozmiaru ramy: podczas montażu sprzęgła lub piasty do silnika o ramie 176 × 176 mm, zawsze używaj gwintowanego otworu M12 na końcu wału i śruby ściągającej, aby wciągnąć piastę osiowo na wał. Wciskanie lub uderzanie piast na wał w tym rozmiarze ramy przenosi obciążenia udarowe przez wał na tarczę enkodera i zespół łożyska tylnego. Powstałe uszkodzenie rzadko jest natychmiastowe — zazwyczaj objawia się później jako przerywany szum enkodera pod wpływem wibracji, którego śledzenie źródła zajmuje dużo czasu. Metoda śruby ściągającej całkowicie tego zapobiega.

Platforma J2-Super: Co zapewnia 17-bitowy enkoder

Enkoder zamontowany w HC-SFS703 to ten sam 17-bitowy szeregowy enkoder absolutny używany w całej gamie J2-Super HC-SFS — 131 072 pozycji na obrót, szeregowo przesyłane dane pozycji absolutnej do wzmacniacza przez dedykowany kabel enkodera.

Praktyczne implikacje dla wydajności maszyny są wielorakie.

Rozdzielczość pozycji przy 3000 obr./min. 131 072 zliczeń na obrót oznacza, że przy prędkości znamionowej wzmacniacz otrzymuje niezwykle precyzyjne aktualizacje pozycji kątowej. Dla osi pozycjonujących śrubę kulową, ta rozdzielczość umożliwia uzyskanie elektronicznych przełożeń poniżej mikrona bez wyczerpania liczników enkodera. W zastosowaniach kontroli prędkości, takich jak napędy przenośników i kontrola napięcia, zapewnia ona pętli sprzężenia zwrotnego prędkości wystarczającą rozdzielczość do tłumienia tętnień prędkości przy niskiej częstotliwości bez polowania.

Pozycja absolutna po włączeniu zasilania. Gdy maszyna jest włączana po weekendzie, po zatrzymaniu awaryjnym lub po błędzie kontrolera zasilanego bateryjnie, HC-SFS703 natychmiast raportuje swoją dokładną absolutną pozycję kątową wału — w tym skumulowany licznik wieloobrotowy — do wzmacniacza, bez żadnego ruchu wału. Wzmacniacz weryfikuje pozycję i oś jest gotowa. Brak cyklu powrotu do pozycji zerowej oznacza szybsze ponowne uruchomienie, prostsze sekwencje uruchamiania i brak potrzeby mechanicznego znacznika referencyjnego lub czujnika zbliżeniowego dla osi, gdzie potrzebna jest pozycja absolutna.

Lokalizacja baterii. Bateria zapasowa, która utrzymuje licznik absolutny wieloobrotowy podczas wyłączenia zasilania, to Mitsubishi A6BAT jednostka litowa, umieszczona wewnątrz wzmacniacza MR-J2S-700 — nie w silniku. Ma to znaczenie dla konserwacji: wymiana baterii odbywa się w szafie sterowniczej, a nie przy silniku, i nie ma potrzeby demontażu silnika. Wymień A6BAT, gdy wzmacniacz wyświetli alarm niskiego poziomu baterii. Pozwolenie na całkowite rozładowanie baterii resetuje licznik absolutny i wymaga cyklu powrotu do pozycji referencyjnej przed wznowieniem produkcji przez oś.

Kompatybilne wzmacniacze

HC-SFS703 jest przeznaczony do użytku ze rodziną wzmacniaczy MR-J2S-700 — platformą J2-Super o mocy 7kW. Trzy warianty obejmują główne architektury sterowania:

MR-J2S-700A akceptuje polecenia impulsowe i analogowe z systemów CNC, sterowników PLC i kontrolerów ruchu. Dostępne są tryby sterowania pozycją, prędkością i momentem obrotowym, a także tryb przełączania (P/S, S/T, T/P). Połączenie RS-232C obsługuje oprogramowanie konfiguracyjne MR Configurator. Jest to wybór ogólnego przeznaczenia dla obrabiarek i ogólnych zastosowań automatyki, gdzie polecenie osi pochodzi ze źródła sygnału impulsowego lub analogowego.

MR-J2S-700B łączy się z kontrolerami ruchu Mitsubishi serii A i Q za pośrednictwem światłowodowej magistrali szeregowej SSCNET. Wszystkie polecenia pozycji są przesyłane przez sieć światłowodową; sprzężenie zwrotne enkodera wraca przez ten sam link. Jest to właściwy wzmacniacz dla skoordynowanych systemów wieloosiowych pod kontrolerem ruchu Mitsubishi — obrabiarek z jednoczesnym konturowaniem wieloosiowym, maszyn transferowych lub dowolnych zastosowań, gdzie kilka osi musi poruszać się w określonej relacji geometrycznej.

MR-J2S-700CP zawiera wbudowane funkcje pozycjonowania. Do 31 pozycji docelowych można zapisać w tabelach punktów wewnątrz wzmacniacza i aktywować poleceniem I/O lub sieci CC-Link. Nie jest wymagany oddzielny kontroler ruchu. Właściwy wybór dla samodzielnych osi indeksowanych lub punkt-punkt, gdzie pełny kontroler ruchu nie jest uzasadniony.

Uwagi dotyczące kompatybilności. HC-SFS703 wymaga wzmacniacza J2-Super. Nie jest kompatybilny z oryginalnymi wzmacniaczami MR-J2 (pierwszej generacji), które nie potrafią odczytać protokołu enkodera J2S 17-bitowego. Nie jest również kompatybilny ze wzmacniaczami MR-J3 ani MR-J4. W przypadku maszyn używających oryginalnego sprzętu MR-J2, HC-SF703 (generacja J2, enkoder 14-bitowy, te same wymiary mechaniczne) jest mechanicznie identycznym celem zaopatrzeniowym, który będzie działał ze wzmacniaczami pierwszej generacji MR-J2.

Rodzina HC-SFS 3000 obr./min — Kontekst możliwości

HC-SFS703 jest silnikiem o najwyższej mocy w zakresie HC-SFS 3000 obr./min. Dzieli kołnierz 176 × 176 mm z HC-SFS353, co czyni go bezpośrednim mechanicznym ulepszeniem dla maszyn, w których oś 3,5kW wymaga przeprojektowania w celu uzyskania większej mocy.

Typowe zastosowania

Szybkie osie obrabiarek. Posuwy w szlifierkach, frezarkach i tokarkach CNC, gdzie prędkość szybkiego posuwu jest czynnikiem napędzającym czas cyklu, korzystają z serwosilnika 3000 obr./min napędzającego śrubę kulową z wyższą prędkością liniową bez przekładni redukcyjnej między silnikiem a śrubą. Rozdzielczość enkodera 17-bitowego utrzymuje sprzężenie zwrotne pozycji poniżej mikrona w całym zakresie posuwu.

Pozycjonowanie laserowe i plazmowe. Osie pozycjonujące głowicę tnącą w systemach laserowych i plazmowych płaskich wymagają dużej prędkości obrotowej w połączeniu z wysoką rozdzielczością sprzężenia zwrotnego pozycji dla dokładnego śledzenia ścieżki. Znamionowa prędkość 3000 obr./min i enkoder 131 072 ppr HC-SFS703 idealnie się do tego nadają.

Maszyny pakujące i montażowe o dużej przepustowości. Główne osie posuwowe w liniach pakujących — napędy folii, rolki ciągnące w maszynach formujących-wypełniających-zgrzewających, stacje obrotowego wykrawania — pracują w sposób ciągły z dużą prędkością pod umiarkowanym obciążeniem. Punkt pracy 7kW 3000 obr./min pasuje do tych mechanizmów bez potrzeby stosowania stopni redukcji, które wprowadzają luzy i zwiększają inercję osi.

Napędy maszyn transferowych i bramowych. Bramowe i transferowe systemy napędzane serwo z umiarkowaną masą ładunku i częstymi cyklami start-stop wykorzystują silniki o wysokiej prędkości i średniej inercji, aby zminimalizować czas przejazdu osi między stacjami. Połączenie znamionowej prędkości HC-SFS703, momentu szczytowego do przyspieszania i enkodera absolutnego idealnie pasuje do tej klasy maszyn.

Wysokowydajne 4. osie i indeksowanie obrotowe. Osie obrotowe w centrach obróbczych wykorzystujące bezpośrednią lub jednostopniową redukcję przekładniową wymagają rozdzielczości enkodera do precyzyjnego pozycjonowania kątowego i zdolności momentu obrotowego do utrzymania pozycji stacji indeksowania pod obciążeniami skrawania przyłożonymi na każdej stacji.

Często zadawane pytania

P1: Które wzmacniacze są kompatybilne z HC-SFS703?

HC-SFS703 wymaga wzmacniacza klasy MR-J2S-700. Trzy standardowe warianty to MR-J2S-700A (polecenie analogowe/impulsowe, tryby pozycji/prędkości/momentu obrotowego), MR-J2S-700B (światłowodowa magistrala SSCNET dla kontrolerów ruchu Mitsubishi) i MR-J2S-700CP (wbudowane pozycjonowanie, do 31 tabel punktów). Silnik nie jest kompatybilny z oryginalnymi wzmacniaczami MR-J2-700 pierwszej generacji ani ze wzmacniaczami MR-J3/MR-J4.

P2: Jaka jest różnica między HC-SFS703 a HC-SFS702?

Oba są silnikami J2-Super o mocy 7kW na kołnierzu 176 × 176 mm z 17-bitowymi enkoderami absolutnymi, ale pracują z różnymi prędkościami znamionowymi. HC-SFS702 ma znamionową prędkość 2000 obr./min z momentem obrotowym 33,4 Nm w sposób ciągły — wyższy moment obrotowy, niższa prędkość. HC-SFS703 ma znamionową prędkość 3000 obr./min z momentem obrotowym ~22,3 Nm w sposób ciągły — niższy moment obrotowy, wyższa prędkość. Wybór zależy od tego, czy oś jest ograniczona momentem obrotowym (702), czy prędkością (703). Wymiary kołnierza są identyczne, więc mechaniczna zamiana między nimi jest prosta.

P3: Czy HC-SFS703 może być używany z oryginalnym wzmacniaczem MR-J2 (pierwszej generacji)?

Nie. HC-SFS703 wykorzystuje protokół enkodera szeregowego 17-bitowego J2-Super, który nie jest odczytywany przez oryginalne wzmacniacze MR-J2. W przypadku maszyn używających sprzętu MR-J2 pierwszej generacji, HC-SF703 — te same wymiary mechaniczne, enkoder 14-bitowy — jest właściwym silnikiem. HC-SF703 współpracuje ze wzmacniaczami MR-J2-700 lub MR-J2S-700.

P4: Gdzie znajduje się bateria zapasowa enkodera absolutnego?

Bateria zapasowa dla licznika absolutnego wieloobrotowego to Mitsubishi A6BAT, znajdująca się wewnątrz wzmacniacza serwo MR-J2S-700 — nie w korpusie silnika. Wymiana baterii odbywa się w szafie sterowniczej. Wymień A6BAT, gdy wzmacniacz wygeneruje alarm niskiego poziomu baterii; całkowicie rozładowana bateria resetuje licznik absolutny i wymaga cyklu powrotu do pozycji referencyjnej przed wznowieniem produkcji przez oś.

P5: Czy HC-SFS703 posiada stopień ochrony IP65 i co on obejmuje?

Tak. HC-SFS703 posiada stopień ochrony IP65 na korpusie silnika, zapewniający pełną ochronę przed pyłem i ochronę przed strumieniami wody skierowanymi z dowolnego kierunku. Uszczelka olejowa jest zamontowana na wyjściu wału. Złącze enkodera i złącze zasilania muszą być prawidłowo połączone z ich zespołami kablowymi, aby utrzymać stopień ochrony IP65 w eksploatacji — otwarte lub źle osadzone złącza kompromitują stopień ochrony obudowy w tych punktach, niezależnie od stopnia ochrony korpusu silnika.