Mitsubishi HC-SFS52 (HCSFS52) — 500W AC Serwo Silnik, Prosty Wał, Bez Hamulca, 2000 obr./min, Seria MELSERVO J2-Super

Przegląd produktu

Numer części: HC-SFS52

Szukane również jako: HCSFS52, HC SFS 52, HC-SFS-52

Seria: Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (Generacja J2-Super)

Klasyfikacja: AC Bezszczotkowy Serwo Silnik o Średniej Inercji — 500 W, klasa 200V, 2000 obr./min, Prosty Wał, Bez Hamulca

Punkt wejścia do zakresu HC-SFS 2000 obr./min

Mitsubishi HC-SFS52 to początek rodziny HC-SFS 2000 obr./min. Przy mocy 500W jest to najmniejszy silnik o najniższym momencie obrotowym w tej konkretnej linii — znamionowy moment obrotowy ciągły 2,39 Nm i dostępny na żądanie 7,16 Nm do przyspieszania — na kompaktowym kołnierzu 130 × 130 mm z prostym wałem i bez hamulca elektromagnetycznego.

To, co łączy go z każdym silnikiem wyżej w zakresie HC-SFS 2000 obr./min, to platforma J2-Super pod spodem: 17-bitowy absolutny enkoder szeregowy przy 131 072 ppr, pozycja absolutna wieloobrotowa utrzymywana po wyłączeniu zasilania przez baterię A6BAT we wzmacniaczu MR-J2S-60, oraz kompletny zestaw funkcji serwo J2-Super, w tym automatyczne strojenie w czasie rzeczywistym, adaptacyjne tłumienie drgań i filtr tłumienia rezonansu maszyny. Nie są to funkcje zarezerwowane dla większych silników w rodzinie. HC-SFS52 posiada je wszystkie.

Tym, co go wyróżnia, jest punkt pracy — 500W, 2000 obr./min, 2,39 Nm ciągłego. Ta kombinacja pasuje do dobrze zdefiniowanej kategorii osi maszyn, a HC-SFS52 doskonale się w nią wpisuje.

Specyfikacje techniczne

500W przy 2000 obr./min: Do czego ten silnik jest faktycznie przeznaczony

Dwa przecinek trzy dziewięć niutonometra momentu obrotowego ciągłego przy 2000 obr./min. Jest to skromna moc w porównaniu do szerszej rodziny HC-SFS — ale skromna pojemność jest dokładnie tym, czego potrzebują osie, które ten silnik obsługuje.

Nie każda oś serwo w maszynie jest głównym napędem posuwowym lub mechanizmem konstrukcyjnym o dużej sile. Znaczna liczba to osie o mniejszym obciążeniu, gdzie obciążenie jest stosunkowo małe, wzorzec ruchu jest powtarzalny, a najważniejsze jest precyzyjne sterowanie położeniem, niezawodna powtarzalność cykl po cyklu i kompaktowy silnik, który nie dominuje w konstrukcji maszyny. Osie pomocnicze w sprzęcie CNC. Wtórne mechanizmy posuwowe na liniach pakowania i montażu. Napędy sterowania naciągiem i ramiona balansu. Osie sterowania pozycjonowaniem. Stopnie pozycjonujące przenoszące umiarkowane ładunki podczas krótkich, częstych ruchów. Te osie potrzebują wydajnego, dobrze dobranego serwo silnika — nie potrzebują 5kW.

HC-SFS52 zapewnia prawdziwą wydajność platformy serwo J2-Super przy 500W: tę samą rozdzielczość enkodera, tę samą jakość platformy wzmacniacza, te same funkcje automatycznego strojenia i tłumienia drgań co silniki 5kW i 7kW z tej rodziny. Jedynymi mniejszymi elementami są korpus silnika, wzmacniacz i moment obrotowy.

Szczytowy moment obrotowy 7,16 Nm — trzykrotność znamionowego momentu ciągłego 2,39 Nm — radzi sobie z przejściowymi stanami przyspieszenia podczas każdego ruchu pozycjonującego. Dla osi o lekkim obciążeniu wykonującej powtarzalne krótkie ruchy, ta szczytowa zdolność pozwala skrócić czasy cykli. Oś gwałtownie przyspiesza do prędkości przejazdowej, pracuje z momentem znamionowym lub poniżej, i gwałtownie hamuje, przy czym budżet cieplny pozostaje komfortowy przez cały czas, ponieważ fazy szczytowe są krótkie.

HC-SFS52 vs HC-SFS53: Wybór właściwego punktu prędkości

Rodzina HC-SFS 500W w wersji J2-Super oferuje dwa punkty pracy. HC-SFS52 pracuje z prędkością 2000 obr./min z 2.39 Nm momentu obrotowego znamionowego. HC-SFS53 pracuje z prędkością 3000 obr./min z 1.59 Nm momentu obrotowego znamionowego. Ta sama moc 500W, ten sam kołnierz 130 × 130 mm, ta sama klasa wzmacniacza MR-J2S-60 — inny balans prędkości i momentu obrotowego.

Wybór między nimi jest kwestią projektową osi, a nie jakościową.

Wybierz HC-SFS52 przy 2000 obr./min gdy oś jest głównie ograniczona momentem obrotowym — gdy ciągłe obciążenie momentem obrotowym zbliża się do 1,5–2 Nm w sposób ciągły, a prędkość nie jest ograniczeniem. Osie ze śrubą kulową z umiarkowanymi obciążeniami przy umiarkowanych prędkościach przejazdowych. Sekcje przenośników pracujące pod stałym obciążeniem materiału. Napędy nawijania wymagające stałego naciągu w szerokim zakresie średnic rolek. Mechanizmy, w których przekładnia lub pasek od silnika do obciążenia naturalnie umieszcza punkt pracy w okolicach 2000 obr./min.

Wybierz HC-SFS53 przy 3000 obr./min gdy oś jest głównie ograniczona prędkością — gdy mechanizm potrzebuje prędkości wału, a moment obrotowy obciążenia jest komfortowo w granicach 1,59 Nm ciągłego. Lekkie osie pozycjonujące o dużej prędkości. Bezpośrednie sprzężenie śruby kulowej przy dużych prędkościach przejazdowych. Zastosowania zastępujące silniki krokowe, gdzie silnik krokowy pracował z wysokimi częstotliwościami kroków, a prędkość wału była ważniejsza niż zapas momentu obrotowego.

Oba silniki montuje się identycznie i używają tej samej rodziny wzmacniaczy. Wybór momentu obrotowego i prędkości można często ponownie ocenić podczas uruchamiania, porównując rzeczywiste zapotrzebowanie na moment obrotowy z obiema wartościami znamionowymi — ale poprawne dobranie na etapie projektowania pozwala uniknąć wymiany silnika.

Konfiguracja z prostym wałem i bez hamulca

HC-SFS52 jest dostarczany z gładkim prostym wałem i bez hamulca elektromagnetycznego. Przy mocy 500W na ramie 130 × 130 mm są to odpowiednie domyślne ustawienia dla zastosowań, które ten silnik obsługuje.

Prosty wał. Przy znamionowym momencie obrotowym 2,39 Nm i szczytowym 7,16 Nm, wymagania dotyczące przenoszenia momentu obrotowego na interfejs sprzęgła są umiarkowane. Standardowe elastyczne sprzęgła serwo — sprzęgła szczękowe, sprzęgła mieszkowe, sprzęgła tarczowe — zaciskają się na gładkim wale zewnętrznym za pomocą dzielonego piasty lub dopasowania na wcisk i komfortowo obsługują zakres momentu obrotowego. Wybór sprzęgła powinien być dopasowany do szczytowej wartości momentu obrotowego 7,16 Nm, a nie tylko do momentu znamionowego. Nawet umiarkowane przewymiarowanie w stosunku do wartości szczytowej jest dobrą praktyką.

Dla zastosowań, w których napędzany element ma otwór z wpustem — małe koło zębate, koło pasowe lub rolka — HC-SFS52K (wał z wpustem, bez hamulca) ma identyczną specyfikację wydajności i używa tego samego wzmacniacza MR-J2S-60. Jedyną różnicą jest frezowany wpust na wale.

Bez hamulca. Blokada serwo za pomocą wzmacniacza MR-J2S-60 niezawodnie utrzymuje pozycję na osiach poziomych i symetrycznie obciążonych. 17-bitowy enkoder monitoruje kąt wału z dokładnością 131 072 zliczeń na obrót; wzmacniacz dostarcza prąd korygujący, aby utrzymać zerowy błąd śledzenia. Przy mocy 500W na osi poziomej blokada serwo jest całkowicie wystarczająca, a brak hamulca oznacza brak obwodu hamulca 24V, brak przekaźnika, brak blokady MBR i brak kontroli tarczy hamulcowej w harmonogramie konserwacji.

Warunkiem granicznym jest ten sam, co w przypadku każdej decyzji o silniku z hamulcem: jeśli oś przenosi obciążenie grawitacyjne, które spowodowałoby ruch po zerowym spadku prądu serwo, wymagany jest hamulec. Dla tych zastosowań — osie pionowe, pochylone posuwy — HC-SFS52B (prosty wał, hamulec sprężynowy) jest właściwą specyfikacją. Przy mocy 500W osie pionowe zazwyczaj przenoszą lekkie obciążenia, a połączenie umiarkowanego ładunku i hamulca sprężynowego zapewnia mechanicznie bezpieczną i łatwo sekwencjonowaną oś.

MR-J2S-60: Dopasowanie wzmacniacza

HC-SFS52 jest parowany ze wzmacniaczem z rodziny MR-J2S-60 — platforma J2-Super o najmniejszej pojemności, ze znamionową mocą wyjściową 600W. Trzy warianty interfejsu:

MR-J2S-60A to wzmacniacz z ogólnym przeznaczeniem analogowym i impulsowym. Akceptuje polecenia pozycji impulsowych z kontrolerów CNC i PLC, a także analogowe referencje prędkości i momentu obrotowego. Dostępne są wszystkie tryby sterowania — pozycja, prędkość, moment obrotowy i przełączane kombinacje P/S, S/T, T/P. RS-232C łączy się z MR Configurator do konfiguracji i monitorowania diagnostycznego. Standardowy wybór dla osi pomocniczych w obrabiarkach, samodzielnych napędów pozycjonujących i wszelkich zastosowań, gdzie źródłem poleceń jest zewnętrzny kontroler.

MR-J2S-60B łączy się z kontrolerami ruchu Mitsubishi serii A i Q za pomocą magistrali szeregowej światłowodowej SSCNET. Wszystkie polecenia osi i sprzężenie zwrotne enkodera przesyłane są przez łącze światłowodowe. Dla maszyn wieloosiowych, gdzie oś HC-SFS52 musi być skoordynowana z większymi osiami pod kontrolerem ruchu Mitsubishi — oś posuwu pomocniczego w centrum obróbczym wieloosiowym, oś pozycjonująca wtórna w skoordynowanym systemie transferowym — magistrala SSCNET zapewnia sprzężenie osi w czasie rzeczywistym.

MR-J2S-60CP zapewnia wbudowane pozycjonowanie jednoosiowe z maksymalnie 31 zapisanymi pozycjami w tabeli punktów, aktywowanymi przez cyfrowe wejścia/wyjścia lub polecenie sieci CC-Link. Dla samodzielnych osi pozycjonujących indeksowanych lub punkt-punkt, które nie wymagają koordynacji z innymi osiami — pozycjonowanie znaków rejestrowych na maszynie procesowej zwojowej, prosty obrotowy posuw indeksowany, oś pomocnicza w sprzęcie pakującym — CP eliminuje koszt i złożoność dedykowanego kontrolera ruchu.

Uwagi dotyczące kompatybilności. HC-SFS52 wymaga wzmacniacza MR-J2S-60. Jest niekompatybilny ze wzmacniaczem pierwszej generacji MR-J2-60, który nie potrafi dekodować protokołu szeregowego enkodera J2-Super 17-bitowego. Dla maszyn z oryginalnym sprzętem MR-J2-60, HC-SF52 (ta sama specyfikacja mechaniczna, enkoder 14-bitowy) jest właściwym silnikiem. Niekompatybilny ze wzmacniaczami MR-J3 lub MR-J4 bez zestawu adaptera odnowienia.

17-bitowy enkoder przy 500W: Nie jest to dodatek

Łatwo byłoby założyć, że 17-bitowy enkoder absolutny jest funkcją, która ma większe znaczenie w dużych, precyzyjnych osiach niż w kompaktowym silniku 500W. To założenie jest warte zbadania.

Rozdzielczość przy niskiej mocy. Enkoder 131 072 zliczeń na obrót w HC-SFS52 zapewnia dokładnie taką samą jakość sprzężenia zwrotnego prędkości, jak w każdym innym silniku HC-SFS. Na osi 500W używanej do sterowania naciągiem, pozycjonowania rejestrowego lub lekkiego napędu posuwowego, gdzie ważne jest płynne działanie przy niskich prędkościach, dokładne sprzężenie zwrotne prędkości z 17-bitowego enkodera bezpośrednio przyczynia się do stabilnego momentu obrotowego i spójnego śledzenia pozycji. Grubszy enkoder przy 500W generowałby większe tętnienia prędkości, większe wahania momentu obrotowego i gorszą powtarzalność pozycjonowania — szczególnie przy niskich prędkościach, gdzie częstotliwość zliczeń enkodera jest niska, a różnica między 16 384 a 131 072 zliczeń na obrót jest najbardziej zauważalna.

Pozycja absolutna przy 500W. Zdolność pozycjonowania absolutnego na osi 500W ma znaczenie z tych samych powodów operacyjnych, co na osi 5kW. Oś sterowania rejestrowego na linii pakującej, która musi wznowić dokładną pozycję po zatrzymaniu linii, nie korzysta z powrotu do punktu zerowego. Oś pomocnicza w maszynie CNC, która musi powrócić do zdefiniowanej pozycji po zmianie narzędzia lub awaryjnym zatrzymaniu, nie powinna wymagać ruchu powrotnego do punktu odniesienia, aby tam dotrzeć. Absolutny enkoder HC-SFS52 eliminuje te wymagania dotyczące powrotu do punktu zerowego, tak samo jak w przypadku większych silników.

Lokalizacja i serwis baterii. Bateria podtrzymująca A6BAT znajduje się we wzmacniaczu MR-J2S-60, a nie w silniku. Wymiana baterii jest zadaniem na poziomie panelu, które nie wymaga dostępu do silnika. Wymień ją przy pierwszym alarmie niskiego poziomu baterii ze wzmacniacza — całkowicie rozładowana bateria resetuje licznik wieloobrotowy i wymaga cyklu powrotu do punktu odniesienia, zanim oś będzie mogła wznowić produkcję.

Rodzina HC-SFS 2000 obr./min — 52 na dole

HC-SFS52 jest punktem wejścia do zakresu HC-SFS 2000 obr./min. Wraz z HC-SFS102 (1kW) i HC-SFS152 (1,5kW) dzieli kompaktowy kołnierz montażowy 130 × 130 mm. Powyżej poziomu 1,5kW rodzina przechodzi na ramę 176 × 176 mm w HC-SFS202 — zmiana mechaniczna oznacza, że trzy modele o kompaktowej ramie nie mogą być bezpośrednio zamienione na silniki o większej ramie bez modyfikacji interfejsu montażowego.

W ramach każdego kroku pojemności każdy model jest dostępny w czterech konfiguracjach wału i hamulca: prosty wał (HC-SFS52), prosty wał z hamulcem (HC-SFS52B), wał z wpustem (HC-SFS52K) i wał z wpustem z hamulcem (HC-SFS52BK). Wszystkie cztery używają wzmacniacza MR-J2S-60 przy tej pojemności.

Przejście z HC-SFS52 na HC-SFS102 podwaja moment obrotowy ciągły z 2,39 Nm do 4,78 Nm — znaczący wzrost dla osi, gdzie moment obrotowy pracy regularnie zbliża się do sufitu ciągłego HC-SFS52. Klasa wzmacniacza zmienia się z MR-J2S-60 na MR-J2S-100, ale kołnierz 130 × 130 mm pozostaje taki sam, więc montaż silnika nie wymaga modyfikacji.

Typowe zastosowania

Osie pomocnicze w centrach obróbczych CNC i tokarkach. Napędy indeksowania magazynu narzędzi, osie pozycjonowania koników, siłowniki pozycjonowania szczęk uchwytu i napędy pozycjonowania dysz chłodziwa w obrabiarkach CNC. Te osie przenoszą lekkie obciążenia, pracują rzadziej w porównaniu do głównych osi posuwowych i wymagają dokładnego sterowania pozycją, a nie wysokiego momentu obrotowego. HC-SFS52 zapewnia pełną funkcjonalność serwo J2-Super w kompaktowym opakowaniu odpowiednim do obsługi osi pomocniczych.

Osie sterowania rejestrowego i naciągu wstęgi w maszynach pakujących i drukarskich. Napędy pozycjonowania znaków rejestrowych, siłowniki ramion balansu i napędy rolek napinających na liniach pakujących, maszynach etykietujących i prasach drukarskich. Sterowanie naciągiem wstęgi wymaga precyzyjnej modulacji momentu obrotowego przy niskich i umiarkowanych prędkościach wału — znamionowa prędkość 2000 obr./min i rozdzielczość enkodera 17-bitowego dobrze pasują do tych zastosowań.

Wtórne osie posuwowe w maszynach do konwersji i cięcia. Napędy pozycjonowania noży tnących, napędy rolek zwijających na zwijarkach małego formatu i napędy nawijarek ścinków na liniach konwersji, gdzie obciążenie napędzane jest lekkie, a moment obrotowy pracy mieści się w znamionowym zakresie HC-SFS52.

Kompaktowe stopnie pozycjonujące X-Y i stoły współrzędnościowe. Lekkie stopnie pozycjonujące precyzyjne w sprzęcie inspekcyjnym, systemach znakowania laserowego i centrach obróbczych małego formatu. Przy mocy 500W i wysokiej rozdzielczości enkodera, HC-SFS52 zapewnia dokładność pozycjonowania wymaganą przez te zastosowania, bez masy silnika i zajmowanej przestrzeni panelu większej jednostki.

Napędy indeksowania wieżyczek i zmieniaczy narzędzi. Napędy indeksowania wieżyczek narzędziowych, napędy ramion małych automatycznych zmieniaczy narzędzi i napędy magazynów indeksowanych w kompaktowych centrach tokarskich i obróbczych CNC. Połączenie znamionowej prędkości 2000 obr./min, szczytowego momentu obrotowego 7,16 Nm do szybkiego przyspieszania indeksowania i absolutnego enkodera do natychmiastowej wiedzy o pozycji po ponownym uruchomieniu dobrze pasuje do mechanizmów wieżyczek i ATC.

Często zadawane pytania

P1: Jaka jest różnica między HC-SFS52 a HC-SF52?

Oba są silnikami 500W, 2000 obr./min, z prostym wałem na kołnierzu 130 × 130 mm o identycznych wymiarach mechanicznych i stopniu ochrony IP65. Różnica polega na generacji enkodera. HC-SF52 używa enkodera 14-bitowego (16 384 ppr) i jest kompatybilny zarówno ze wzmacniaczami pierwszej generacji MR-J2-60, jak i J2-Super MR-J2S-60. HC-SFS52 używa enkodera 17-bitowego (131 072 ppr) i wymaga tylko wzmacniacza MR-J2S-60. Dla maszyn już używających wzmacniaczy MR-J2S-60, HC-SFS52 oferuje ośmiokrotnie wyższą rozdzielczość enkodera i lepszą wydajność przy niskich prędkościach. Dla maszyn z oryginalnym sprzętem MR-J2-60, HC-SF52 jest kompatybilnym silnikiem.

P2: HC-SFS52 używa wzmacniacza MR-J2S-60. Czy można go używać z MR-J2S-100 lub MR-J2S-200 zamiast tego?

Nie — silnik i wzmacniacz muszą być dopasowane do właściwej klasy pojemności. MR-J2S-60 jest właściwym wzmacniaczem dla HC-SFS52 przy 500W 2000 obr./min. Użycie większej klasy wzmacniacza nie poprawia wydajności; tabele kompatybilności Mitsubishi określają MR-J2S-60 dla tego silnika. Odwrotnie, HC-SFS52 nie może być również używany z mniejszym wzmacniaczem — nie ma mniejszego standardowego wzmacniacza J2-Super poniżej MR-J2S-60. Właściwe dopasowanie to MR-J2S-60 dla wszystkich wariantów HC-SFS52, niezależnie od konfiguracji wału lub hamulca.

P3: Jak HC-SFS52 porównuje się do HC-SFS53 (3000 obr./min) dla tego samego zastosowania?

Oba są silnikami J2-Super 500W na kołnierzu 130 × 130 mm używającymi wzmacniacza MR-J2S-60, ale oferują różne profile prędkości i momentu obrotowego. HC-SFS52 przy 2000 obr./min zapewnia 2.39 Nm ciągłego — więcej momentu obrotowego, mniejsza prędkość wału. HC-SFS53 przy 3000 obr./min zapewnia 1.59 Nm ciągłego — mniej momentu obrotowego, większa prędkość wału. Jeśli Twoja oś wymaga ciągłego momentu obrotowego powyżej około 1,5 Nm, a prędkość jest drugorzędna, HC-SFS52 jest lepszym wyborem. Jeśli oś jest krytyczna pod względem prędkości, a moment obrotowy obciążenia jest stale niski, preferowany jest HC-SFS53. Oba silniki są mechanicznie i elektrycznie wymienne na tym samym montażu i wzmacniaczu.

P4: Gdzie znajduje się bateria podtrzymująca absolutnego enkodera?

Litowa bateria Mitsubishi A6BAT znajduje się wewnątrz wzmacniacza serwo MR-J2S-60, a nie w silniku. Utrzymuje ona wieloobrotowy licznik absolutny przez wszystkie okresy wyłączenia zasilania, umożliwiając osi natychmiastowe raportowanie swojej dokładnej pozycji po ponownym uruchomieniu, bez żadnego ruchu powrotnego do punktu zerowego. Wymień ją, gdy wzmacniacz wygeneruje alarm niskiego poziomu baterii. Całkowicie rozładowana bateria resetuje licznik wieloobrotowy, a cykl powrotu do punktu odniesienia jest wymagany, zanim oś będzie mogła wznowić produkcję. Wymiana baterii przy pierwszym alarmie — zamiast odkładania — zapobiega nieplanowanemu przestojowi produkcji.

P5: HC-SFS52 został wycofany z produkcji. Czy jest nadal dostępny i jaka jest ścieżka aktualizacji?

HC-SFS52 pozostaje dostępny u dystrybutorów nadwyżek automatyki przemysłowej i specjalistycznych dostawców serwo Mitsubishi jako nowy zapas magazynowy i przetestowane jednostki po renowacji — praktyczna ścieżka zaopatrzenia dla maszyn wykorzystujących platformę J2-Super. W przypadku nowych projektów maszyn lub pełnych modernizacji platformy, odpowiednikiem obecnej generacji jest HG-KR053 lub HG-KR13 (seria MR-J4, 500W lub 1kW, 3000 obr./min, enkoder 22-bitowy, IP67, kołnierz 60 × 60 mm lub 80 × 80 mm w zależności od modelu) sparowany ze wzmacniaczem MR-J4-60 lub MR-J4-100. Należy pamiętać, że wymiary kołnierza w silnikach obecnej generacji o mocy 500W różnią się od podstawy 130 × 130 mm HC-SFS52, więc adaptacja mechaniczna jest potrzebna przy modernizacji do obecnego sprzętu.