Mitsubishi HC-SFS81K (HCSFS81K) — 850W AC Serwo Silnik, Wał z wpustem, Bez hamulca, 1000 obr./min, Seria MELSERVO-J2S

Identyfikacja produktu

Numer części: HC-SFS81K

Szukano również jako: HCSFS81K, HC-SFS-81K Seria: Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (J2-Super Generation)

Typ silnika: AC Bezszczotkowy Serwo Silnik — Wał z wpustem, Bez hamulca, 1000 obr./min, 200V AC

Przegląd

Wał Mitsubishi HC-SFS81K to bezszczotkowy serwo silnik AC o mocy 850W i średniej bezwładności z platformy MELSERVO-J2S, o znamionowej prędkości 1000 obr./min i wyposażony w frezowany wpust na wale napędowym. Nie zawiera hamulca elektromagnetycznego. Jest to odpowiednia specyfikacja dla zastosowań wymagających znacznego momentu obrotowego generowanego przez silnik 1000 obr./min z jego mocy znamionowej — w połączeniu z dodatnim interfejsem sprzęgła wału z wpustem i piastą — na osiach poziomych i napędach, gdzie blokada serwo zapewnia odpowiednie utrzymanie pozycji w spoczynku.

Przy 1000 obr./min, 850 watów mocy oznacza około 8,12 Nm momentu obrotowego znamionowego ciągłego. Ta wartość jest prawie dwukrotnie większa niż moment obrotowy, jaki wygenerowałby porównywalny silnik o mocy 850W przy 2000 obr./min. Jest to główny powód, dla którego rodzina silników 1000 obr./min jest wybierana do pewnych zastosowań: nie ze względu na prędkość, ale ze względu na stały moment obrotowy przy umiarkowanych prędkościach obrotowych wału. Wejścia stołów obrotowych, stacje nawijania, wolne napędy przenośników i mechanizmy wolnoobrotowe z napędem bezpośrednim, które wymagają rzeczywistej siły momentu obrotowego bez przekładni — to naturalne zastosowania tego silnika.

Wał z wpustem zapewnia mechanicznie pewne przenoszenie momentu obrotowego przez sprzęgło, niezależnie od tarcia. 17-bitowy absolutny enkoder szeregowy zapewnia 131 072 pozycji na obrót informacji zwrotnej do wzmacniacza MR-J2S, zachowując absolutną pozycję wieloobrotową podczas przerw w zasilaniu za pomocą baterii A6BAT we wzmacniaczu.

Specyfikacje techniczne

Punkt pracy 1000 obr./min: Moment obrotowy tam, gdzie jest ważny

Moc jest równa momentowi obrotowemu pomnożonemu przez prędkość kątową. Utrzymując moc na poziomie 850W i obniżając prędkość znamionową, moment obrotowy znamionowy rośnie proporcjonalnie. HC-SFS81K przy 1000 obr./min generuje 8,12 Nm w sposób ciągły — ta sama moc przy 2000 obr./min dałaby około połowę tej wartości, czyli około 4 Nm. To nie jest subtelna różnica. Określa, czy dana oś jest w stanie wytrzymać stały moment obciążenia bez przegrzewania się silnika, i czy potrzebna jest przekładnia między silnikiem a napędzanym mechanizmem.

Dla projektantów maszyn pracujących z obciążeniami o niskiej prędkości, rodzina silników 1000 obr./min często upraszcza układ napędowy. Wał przenośnika, który musi pracować z prędkością 150 obr./min przy umiarkowanym obciążeniu momentem obrotowym, może być napędzany z silnika 3000 obr./min przez przekładnię 1/20 — lub z silnika 1000 obr./min przez stopień 1/6 lub 1/7. Silnik 1000 obr./min zmniejsza wymaganą przekładnię, co zazwyczaj oznacza niższy luz, lepszą efektywność energetyczną przez stopień przekładni i prostszy projekt mechaniczny. W niektórych przypadkach możliwe staje się sprzęgło bezpośrednie.

Szczytowy moment obrotowy 24,4 Nm — trzykrotność wartości ciągłej — pokrywa zapotrzebowanie przejściowe. Uruchomienie obciążonego mechanizmu od spoczynku do prędkości roboczej, zmiana kierunku przy wysokich częstotliwościach cykli lub pochłanianie obciążeń udarowych z napędzanego procesu — wszystko to wykorzystuje moment szczytowy. Stosunek trzy do jednego zapewnia wzmacniaczowi wystarczający zapas do sterowania agresywnym przyspieszeniem bez przekraczania przez silnik jego znamionowej wartości ciągłej podczas fazy ruchu.

Wał z wpustem: Pewne połączenie momentu obrotowego przy tej mocy

Przy 8,12 Nm ciągłego i 24,4 Nm szczytowego, interfejs sprzęgła wału w HC-SFS81K przenosi rzeczywiste obciążenie mechaniczne. Piasta zaciskowa na gładkim, prostym wale opiera się na wystarczającej sile zacisku we wszystkich warunkach pracy — w tym na obciążeniach cyklicznych, zmianach kierunku i postępujących efektach tarcia między otworem piasty a średnicą zewnętrzną wału przez lata eksploatacji produkcyjnej.

Rowek na wpust zmienia podstawowy mechanizm. Moment obrotowy przepływa przez wpust na ścinanie, a nie przez tarcie powierzchniowe. Przy obciążeniach odwracających i cyklicznych, jakie generują maszyny produkcyjne, prawidłowo dopasowane połączenie z wpustem degraduje się znacznie wolniej niż marginalne połączenie cierne — a jego tryb awarii, gdy w końcu nastąpi, jest zazwyczaj widoczny (widoczny zużycie wpustu lub rowka), a nie podstępne mikropóźnienia, które mogą rozwijać się w połączeniach ciernych bez oczywistych oznak zewnętrznych.

Zastosowania, które naturalnie wymagają wałów z wpustem przy tej mocy:

Napędy pasów zębatych, gdzie naprężenie pasa i obciążenia cykliczne zębów tworzą naprzemienne momenty obrotowe na wale silnika. Są to dokładnie te warunki, które stopniowo powodują mikropóźnienia w połączeniach opartych wyłącznie na tarciu. Połączenia piast zębatych, gdzie rejestracja kątowa między wałem a zębatką jest ważna dla prawidłowego zazębienia. Napędy kół łańcuchowych w systemach transportu i przenoszenia materiałów, gdzie impulsy zazębienia łańcucha docierają wielokrotnie. Napędy ślimakowe na małych stołach obrotowych, gdzie zębatka jest zamocowana na wale silnika.

Z instrukcji obsługi serwo silników Mitsubishi: Podczas montażu piasty na wale silnika z wpustem, należy użyć gwintowanego otworu na końcu wału i śruby ściągającej, aby wciągnąć piastę osiowo na miejsce, zamiast wbijać ją lub wciskać. Przy tym rozmiarze ramy, uderzenie osiowe podczas montażu piasty przenosi się przez wał na tarczę enkodera z tyłu silnika. Uszkodzenie może nie spowodować natychmiastowej awarii — zazwyczaj objawia się jako przerywane błędy pozycji i alarmy enkodera pod wpływem wibracji, trudne do powiązania z wydarzeniem instalacyjnym. Metoda śruby ściągającej eliminuje ten tryb awarii.

Brak hamulca: Logika zastosowania

Utrzymanie pozycji w spoczynku w HC-SFS81K zapewnia blokada serwo wzmacniacza — pętla pozycji pozostaje aktywna, enkoder stale monitoruje pozycję wału, a prąd korygujący utrzymuje zerowy błąd śledzenia. W przypadku osi poziomych i mechanizmów, na które nie działa żadna siła wypadkowa w kierunku obrotu wału podczas trzymania, jest to zarówno wystarczające, jak i najprostsza architektura.

Dodanie hamulca do tych osi wymaga okablowania przekaźników, tłumików przepięć, prądu 24V DC, logiki blokady MBR w obwodzie bezpieczeństwa i okresowej kontroli tarczy hamulcowej. Żaden z tych dodatkowych elementów nie przynosi żadnych korzyści funkcjonalnych, gdy obciążenie naturalnie pozostaje na miejscu dzięki samej blokadzie serwo.

Obliczenia zmieniają się dla osi pionowych, pochyłych prowadnic, ramion obciążonych grawitacyjnie i wszelkich mechanizmów, w których obciążenie wywiera ciągły moment obrotowy w jednym kierunku, gdy serwo aktywnie nie steruje ruchem. Te osie należą do kategorii HC-SFS81BK (wał z wpustem z hamulcem sprężynowym). HC-SFS81K jest odpowiedni specjalnie dla kategorii zastosowań poziomych i symetrycznie obciążonych, gdzie blokada serwo obsługuje wszystko.

17-bitowy enkoder i pozycja absolutna

Enkoder J2-Super o rozdzielczości 131 072 ppr to to samo urządzenie, które znajduje się we wszystkich silnikach z rodziny HC-SFS, od 500W HC-SFS52 do 7kW HC-SFS702. Przy 1000 obr./min wysoka rozdzielczość zapewnia czystszy sygnał prędkości dla pętli prędkości — każdy przyrost między próbkami to drobniejszy krok kątowy, więc szacowanie prędkości obliczane przez wzmacniacz na podstawie kolejnych odczytów enkodera zawiera mniej szumów ziarnistości. Przy tej umiarkowanej prędkości roboczej przekłada się to na płynną, stabilną regulację prędkości nawet przy zmiennych warunkach obciążenia.

Funkcja absolutna wymaga baterii litowej A6BAT we wzmacniaczu MR-J2S. Utrzymuje ona licznik pozycji wieloobrotowej podczas wszelkich przerw w zasilaniu, niezależnie od tego, jak krótkich lub długich. Każde ponowne uruchomienie — rutynowe wyłączenie, wyzwolenie alarmu, odzyskiwanie po zatrzymaniu awaryjnym — przywraca oś do jej dokładnej ostatniej znanej pozycji absolutnej. Brak powrotu do punktu referencyjnego, brak cyklu pozycjonowania, brak zużycia czasu produkcji na ponowne pozycjonowanie.

Wymień baterię A6BAT, gdy wzmacniacz wyzwoli alarm niskiego poziomu baterii. Całkowite rozładowanie baterii resetuje licznik wieloobrotowy, a maszyna nie może wznowić produkcji do czasu ukończenia powrotu do punktu referencyjnego.

Kompatybilne wzmacniacze

HC-SFS81K jest parowany ze wzmacniaczem klasy MR-J2S-100 — platforma J2-Super o mocy 1kW. Wszystkie trzy warianty interfejsu obsługują 17-bitowy enkoder i prąd znamionowy silnika wynoszący około 5A:

MR-J2S-100A — Uniwersalny interfejs analogowo-impulsowy. Akceptuje impulsy krokowe/kierunkowe i komendy analogowe ±10V. Tryby sterowania pozycją, prędkością i momentem obrotowym. Konfiguracja przez MR Configurator przez RS-232C. Standardowy wybór dla systemów sterowanych CNC i PLC.

MR-J2S-100B — Magistrala światłowodowa SSCNET. Łączy się z kontrolerami ruchu serii A lub Q firmy Mitsubishi dla skoordynowanych systemów wieloosiowych. Komendy pozycji podróżują przez sieć światłowodową; dane enkodera wracają przez ten sam link.

MR-J2S-100CP — Wbudowane pozycjonowanie z zapisaną tabelą punktów. Do 31 pozycji zapisanych we wzmacniaczu, wyzwalanych przez I/O lub CC-Link. Nadaje się do samodzielnego pozycjonowania indeksowanego bez dedykowanego kontrolera ruchu.

HC-SFS81K nie jest kompatybilny z oryginalnymi wzmacniaczami MR-J2-100 — protokół enkodera J2S 17-bitowego jest nieczytelny dla sprzętu pierwszej generacji MR-J2. W przypadku maszyn z wzmacniaczami MR-J2-100, należy zastosować HC-SF81K (generacja J2, enkoder 14-bitowy, ta sama specyfikacja mechaniczna).

Rodzina HC-SFS 1000 obr./min — gdzie plasuje się 850W

Wszystkie silniki z tej rodziny standardowo wykorzystują 17-bitowy absolutny enkoder szeregowy, zasilanie klasy 200V AC, stopień ochrony IP65 i uszczelniony wał olejowy. HC-SFS81K znajduje się w dolnej części zakresu 1000 obr./min z kołnierzem 130 × 130 mm, dzieląc jego rozstaw montażowy z serią HC-SFS121 bezpośrednio powyżej.

Każdy punkt mocy jest dostępny we wszystkich kombinacjach wału i hamulca: wał prosty bez hamulca, wał prosty z hamulcem (B), wał z wpustem bez hamulca (K) i wał z wpustem z hamulcem (BK). Typ wału i obecność hamulca nie wpływają na wybór wzmacniacza — wszystkie warianty o danej mocy wykorzystują tę samą klasę wzmacniacza.