Mitsubishi HC-SF702 (HCSF702) — 7kW AC Serwo Silnik, Prosty Wał, Bez Hamulca, Seria MELSERVO J2

Identyfikacja Produktu

Numer części: HC-SF702

Szukano również jako: HCSF702, HC-SF-702

Seria: Mitsubishi MELSERVO HC-SF (Generacja J2)

Typ silnika: AC Bezszczotkowy Serwo Silnik — Prosty Wał, Bez Hamulca, 2000 obr./min

Stan: Nowy w pudełku, fabrycznie zapieczętowany

Przegląd

Bateria litowa Mitsubishi HC-SF702 to silnik o mocy 7kW z prostym wałem i bez hamulca, znajdujący się na szczycie oryginalnej serii MELSERVO J2 HC-SF — największa standardowa pojemność w tej rodzinie o średniej bezwładności, o mocy ciągłej 33,4 Nm i szczytowej 100 Nm. Jest to wytrzymały silnik do bezpośredniego napędu osi ciężkich obrabiarek: dużych kolumn Z w centrach obróbczych VMC, znaczących systemów osi W w centrach obróbczych HMC, napędów stołów obrotowych o dużej masie i wszelkich zastosowań, gdzie obciążenie osi wymaga maksymalnej mocy od tej rodziny silników.

Dwie rzeczy odróżniają HC-SF702 od innych opcji 7kW w ofercie MELSERVO. Po pierwsze, wykorzystuje on prosty wał bez wpustu, co czyni go odpowiednią specyfikacją wszędzie tam, gdzie interfejs sprzęgła jest typu piasty ciernej lub dzielonej — druga opcja to brak hamulca elektromagnetycznego — w tym silniku nie ma urządzenia hamującego sprężynowego. Pozycja jest utrzymywana w spoczynku wyłącznie przez blokadę serwo wzmacniacza. Jest to odpowiednia konfiguracja dla osi poziomych i wszelkich napędów, gdzie grawitacja nie jest czynnikiem obciążającym, a mechaniczne utrzymanie pozycji między cyklami zasilania nie jest wymagane przez konstrukcję bezpieczeństwa maszyny.

Silnik 14-bitowy absolutny enkoder szeregowy generacji J2 — 16 384 pozycji na obrót — zapewnia sygnał sprzężenia zwrotnego. Chociaż późniejszy HC-SFS702 został zmodernizowany do 17-bitowego, 14-bitowy enkoder HC-SF702 jest w pełni zdolny do wymagających zastosowań, do których ten silnik został zaprojektowany, i zachowuje kompatybilność wsteczną zarówno z oryginalnymi wzmacniaczami MR-J2-700, jak i późniejszą platformą MR-J2S-700 — elastyczność, której seria HC-SFS nie oferuje.

Specyfikacje Techniczne

7kW przy 2000 obr./min: Zrozumienie wartości wyjściowych

HC-SF702 generuje 33,4 Nm w sposób ciągły przy prędkości znamionowej 2000 obr./min. Ta kombinacja daje dokładnie 7kW. Warto być precyzyjnym co do tego, co oznacza 33,4 Nm w tej wielkości obudowy: jest to moment obrotowy, który silnik może utrzymać w nieskończoność pod obciążeniem znamionowym, w ramach swoich limitów termicznych, podczas pracy w ramach znamionowego prądu ciągłego wzmacniacza. Nie jest to wartość chwilowa. Nie jest to szczyt laboratoryjny. Jest to moment obrotowy, który oś będzie odczuwać podczas ciągłego cięcia, powolnego ruchu konturowego lub jakiegokolwiek długotrwałego stanu wysokiego obciążenia.

Szczytowy moment 100 Nm — trzykrotność obciążenia ciągłego — to moment, który wzmacniacz może nakazać podczas faz przyspieszania i hamowania. Szybkie przemieszczanie do nowej pozycji, hamowanie do zacisku, agresywne przyspieszenie od zera do prędkości posuwu skrawania: to momenty, w których wzmacniacz żąda prądu szczytowego, a silnik dostarcza moment szczytowy. Po przejściowym stanie, silnik wraca do warunków pracy ciągłej. Zarządzanie termiczne zależy od cyklu pracy, utrzymującego średni dostarczany moment obrotowy znacznie poniżej obciążenia ciągłego; wartość 100 Nm to granica dla krótkotrwałych impulsów, a nie zdolność ciągła.

Moc przyłączeniowa 10 kVA to wartość zapotrzebowania na energię elektryczną do projektowania systemu. Wymiary kabli, ochrona obwodów, zarządzanie termiczne panelu i obsługa energii odzyskanej skalują się od tej liczby. Wzmacniacz MR-J2 lub MR-J2S-700 zarządza regeneracją z magistrali DC — energią zwracaną, gdy silnik o masie 32 kg hamujący obciążenie o dużej bezwładności zwraca prąd do magistrali. Dla osi z częstym hamowaniem o dużej bezwładności z dużej prędkości, dobór rezystora regeneracyjnego jest elementem projektowania systemu, a nie czymś, o czym myśli się później.

Prosty wał przy 7kW: Inżynieria sprzęgieł ma znaczenie

Przy 33,4 Nm ciągłego i 100 Nm szczytowego, interfejs sprzęgła wału w HC-SF702 wymaga starannego doboru i instalacji. Prosty wał akceptuje piasty cierne lub dzielone — siła zacisku między otworem piasty a średnicą zewnętrzną wału jest jedynym mechanicznym środkiem przenoszenia momentu obrotowego, a siła ta musi być wystarczająca do przeniesienia momentu szczytowego w najgorszych warunkach pracy.

Najgorszy warunek to zazwyczaj nie cięcie w stanie ustalonym. Jest to nagłe odwrócenie podczas aktywnego obrabiania lub awaryjne hamowanie z maksymalnej prędkości szybkiego posuwu. Przy 100 Nm, piasta, która jest marginalna przy znamionowym momencie obrotowym ciągłym, będzie się ślizgać. Poślizg na osi serwo 7kW oznacza utratę pozycji, a na maszynie CNC utrata pozycji oznacza w najlepszym przypadku złomowanie części, a w najgorszym zderzenie osi.

Proces doboru sprzęgła rozpoczyna się od momentu szczytowego — 100 Nm — i idzie wstecz przez znamionowy moment obrotowy przenoszony przez sprzęgło, stosując współczynnik serwisowy producenta sprzęgła dla profilu ruchu (serwis z odwracaniem, obciążenia udarowe). Margines bezpieczeństwa powinien być duży na tym poziomie mocy. Tolerancja otworu piasty, wykończenie średnicy zewnętrznej wału i moment dokręcania śrub mocujących przyczyniają się do ostatecznego połączenia zaciskanego; każdy z tych elementów, jeśli jest poniżej standardu, podważa obliczenia.

Wytyczne Mitsubishi dotyczące instalacji silników z prostym wałem są spójne w całej serii HC-SF: użyj gwintowanego otworu na końcu wału, aby wciągnąć piastę osiowo na wał, zamiast wciskać lub wbijać ją. Przy tej wielkości obudowy i wadze silnika, obciążenia udarowe podczas montażu są przenoszone przez wał bezpośrednio na tarczę enkodera i zespół łożyska. Powstałe uszkodzenie enkodera może nie spowodować natychmiastowego błędu, ale prowadzi do sporadycznych błędów pozycji i alarmów enkodera, które pojawiają się tylko pod wpływem wibracji — często długo po uruchomieniu i trudne do zdiagnozowania.

Dla zastosowań, gdzie preferowane jest połączenie z wpustem, HC-SF702K (wał z wpustem, bez hamulca) jest wariantem równoległym. Oba montuje się identycznie na kołnierzu 176 × 176 mm.

Kompatybilność enkodera i wzmacniacza generacji J2

HC-SF702 wykorzystuje 14-bitowy absolutny enkoder szeregowy platformy J2 z rozdzielczością 16 384 pozycji na obrót. Jest to urządzenie absolutne szeregowe — dane pozycji są przesyłane jako szeregowy sygnał cyfrowy do wzmacniacza, a nie jako analogowe pary sinus/cosinus. Zasilanie bateryjne we wzmacniaczu utrzymuje licznik pozycji absolutnej wieloobrotowej między cyklami zasilania. Po włączeniu zasilania, wzmacniacz odczytuje aktualną pozycję absolutną i zgłasza ją do sterownika CNC lub sterownika ruchu; nie jest wymagane powrotne ustawienie referencyjne, o ile bateria jest sprawna.

Bateria litowa A6BAT znajduje się we wzmacniaczu serwo, a nie w silniku. Wymiana baterii odbywa się we wzmacniaczu podczas planowanej konserwacji, niezależnie od silnika. Monitoruj alarm baterii wzmacniacza i wymień A6BAT przed całkowitym wyczerpaniem — całkowite wyczerpanie baterii oznacza utratę licznika pozycji absolutnej i maszynę wymagającą cyklu powrotu do punktu zerowego przed wznowieniem produkcji.

Kompatybilność wzmacniaczy jest praktyczną zaletą HC-SF702 nad HC-SFS702 w maszynach z starszym sprzętem. Ponieważ 14-bitowy enkoder J2 poprzedza protokół szeregowy J2S, jest on czytelny przez obie generacje wzmacniaczy:

• MR-J2-700A / MR-J2-700B — Oryginalne wzmacniacze generacji J2 (warianty analogowo/impulsowe i SSCNET). Pełna kompatybilność, bez ograniczeń.
• MR-J2S-700A / MR-J2S-700B / MR-J2S-700CP — Wzmacniacze J2-Super, kompatybilne wstecznie z enkoderem J2. Nie wymaga konwersji.

HC-SFS702 (17-bitowy enkoder J2S) nie działa na wzmacniaczach MR-J2. HC-SF702 działa na obu. Dla zespołów serwisowych i inżynieryjnych wspierających maszyny z wzmacniaczami pierwszej generacji MR-J2-700, ma to znaczenie: HC-SF702 jest dokładnym celem zaopatrzenia i nie jest wymagana modernizacja wzmacniacza, aby go zaakceptować.

HC-SF702 vs HC-SFS702: Który silnik potrzebuje Twoja maszyna?

To pytanie pojawia się za każdym razem, gdy trzeba wymienić silnik 7kW z rodziny J2. Oba silniki wyglądają niemal identycznie i mają ten sam kołnierz 176 × 176 mm, więc fizyczna wymiana na powierzchni montażowej jest prosta. Różnica polega na enkoderze — a co za tym idzie, na wymaganiach dotyczących wzmacniacza.

Wydajność mechaniczna jest identyczna. Rozdzielczość sprzężenia zwrotnego i wymagania dotyczące wzmacniacza są różne. Przed zakupem silnika należy sprawdzić model wzmacniacza aktualnie zainstalowany w maszynie. Jeśli pokazuje MR-J2-700 (bez S), należy zakupić HC-SF702. Jeśli pokazuje MR-J2S-700, oba silniki działają — chociaż HC-SFS702 z 17-bitowym enkoderem jest opcją o wyższej rozdzielczości, gdy wzmacniacz ją obsługuje.

Hamulec vs Brak hamulca: Dlaczego HC-SF702 vs HC-SF702B

HC-SF702 nie posiada hamulca elektromagnetycznego. HC-SF702B dodaje hamulec sprężynowy do tego samego silnika. Poza tą jedną różnicą, oba modele są identyczne pod względem mocy znamionowej, momentu obrotowego, enkodera, typu wału i kompatybilności ze wzmacniaczem.

HC-SF702 bez hamulca jest właściwą specyfikacją, gdy:

• Oś jest pozioma, bez składowej obciążenia grawitacyjnego w kierunku ruchu
• Blokada serwo wzmacniacza jest wystarczająca do utrzymania pozycji podczas każdego stanu zatrzymania w aplikacji
• Analiza bezpieczeństwa maszyny potwierdza, że utrata zasilania serwo na tej osi nie powoduje niebezpiecznego niekontrolowanego ruchu
• Profil ruchu obejmuje częste szybkie cykle, gdzie sekwencjonowanie załączania/wyłączania hamulca dodaje niepotrzebnej złożoności sterowania

Gdy którykolwiek z tych warunków nie jest spełniony — szczególnie osie pionowe, silnie niezbalansowane obciążenia poziome lub jakakolwiek oś w maszynie, gdzie utrata pozycji po wyłączeniu serwo stanowi zagrożenie dla bezpieczeństwa — HC-SF702B jest właściwym wariantem. Hamulec nie jest funkcją komfortu; jest to urządzenie zabezpieczające, a jego obecność lub brak w silniku o dużej mocy jest decyzją inżynierii bezpieczeństwa, a nie optymalizacją kosztów.

Typowe zastosowania

Oś posuwu X i Y w VMC. W centrach obróbczych pionowych o dużym formacie, główne osie stołu X i Y przenoszą ciężkie detale i muszą generować ciągłą siłę skrawania, utrzymując precyzyjną prędkość konturową. Żadna z osi nie jest zazwyczaj obciążona grawitacyjnie w kierunku ruchu, co czyni HC-SF702 bez hamulca czystą specyfikacją — pełna moc 7kW bez narzutu okablowania i sekwencjonowania systemu hamulcowego.

Oś wrzeciona i osie pinoli w HMC. Obracające się stoły osi B w centrach obróbczych poziomych i osie przesuwu pinoli z zespołami wrzecion o dużej masie wymagają maksymalnej mocy w zakresie 2000 obr./min. Szczytowy moment 100 Nm HC-SF702 radzi sobie z wymaganiami bezwładnościowymi szybkiego indeksowania osi B i przyspieszania pinoli bez nadmiernego rozmiaru systemu napędowego.

Duże osie posuwu tokarek CNC. Ciężkie centra tokarskie CNC z masami suportu osi Z, które wymagają ciągłych sił posuwu podczas głębokich operacji toczenia, wykorzystują serwo napędy 7kW do utrzymania stałej prędkości skrawania przeciwko oporowi skrawania. Prędkość znamionowa 2000 obr./min w połączeniu z 33,4 Nm ciągłego momentu obrotowego zapewnia moc napędową wymaganą przez te operacje.

Maszyny transferowe sterowane serwo. Linie transferowe do produkcji wielkoseryjnej wykorzystują serwo napędy na głównej osi indeksowania tarczy, aby osiągnąć szybkie i precyzyjne pozycjonowanie kątowe. Szczytowy moment obrotowy 100 Nm radzi sobie z wymaganiami przyspieszenia kątowego dużej, obciążonej tarczy; obciążenie ciągłe 33,4 Nm pokrywa ciągły moment obrotowy podczas operacji skrawania, jeśli silnik napędza przez stopień przekładni.

Napędy płyt formujących w maszynach do formowania wtryskowego. Systemy wymiany pomp hydraulicznych sterowane serwo w dużych maszynach do formowania wtryskowego wykorzystują serwo silniki o dużej mocy, bezpośrednio sprzężone z wałami pomp. Prosty wał i wysoki moment obrotowy ciągły HC-SF702 nadają się do tego zastosowania napędu pompy z bezpośrednim sprzężeniem, gdzie silnik pracuje pod stałym obciążeniem przez dłuższy czas, a konstrukcja bez hamulca upraszcza instalację.

Nowy w pudełku, fabrycznie zapieczętowany

Fabrycznie zapieczętowany oznacza oryginalne opakowanie Mitsubishi — karton zewnętrzny, wewnętrzne wsparcie piankowe i osłony ochronne nienaruszone. Nakrętka na końcu wału na miejscu, porty złączy enkodera i zasilania zakryte, brak wcześniejszej instalacji. Przy wadze około 32 kg, HC-SF702 jest wysyłany w solidnym opakowaniu, które chroni uszczelkę olejową, zespół enkodera i wał podczas transportu.

Dla maszyny, która jest obecnie niedostępna i czeka na ten silnik, nowy w pudełku eliminuje całkowicie czas naprawy. Brak zmiennych związanych z regeneracją, brak pytań o historię poprzednich serwisów, brak niepewności co do stanu enkodera po poprzedniej awarii. Silnik dociera w takim samym stanie, w jakim opuścił fabrykę Mitsubishi.

W przypadku długoterminowego przechowywania, warunki chłodne, suche i wolne od wibracji utrzymują pełną specyfikację przez kilka lat. Po pięciu latach przechowywania, krótkie, powolne obracanie wału przed uruchomieniem rozprowadza smar w łożyskach, zanim silnik wejdzie do służby.

Często zadawane pytania

P1: Które wzmacniacze są kompatybilne z HC-SF702?

HC-SF702 jest kompatybilny zarówno z oryginalnymi wzmacniaczami generacji J2, jak i J2-Super klasy 700. Potwierdzone kompatybilne modele to MR-J2-700A i MR-J2-700B (oryginalna generacja J2), oraz MR-J2S-700A, MR-J2S-700B i MR-J2S-700CP (generacja J2-Super). 14-bitowy enkoder J2 jest czytelny przez obie generacje wzmacniaczy. HC-SF702 nie jest kompatybilny ze wzmacniaczami MR-J3 ani MR-J4, które używają zupełnie innego interfejsu enkodera.

P2: Jaka jest różnica między HC-SF702 a HC-SFS702?

Oba są silnikami 7kW, 2000 obr./min, 33,4 Nm, z prostym wałem, bez hamulca, na kołnierzu 176 × 176 mm — mechanicznie wymienne na miejscu montażu. Różnica polega na generacji enkodera: HC-SF702 wykorzystuje 14-bitowy enkoder (16 384 ppr) i działa z wzmacniaczami MR-J2 i MR-J2S. HC-SFS702 wykorzystuje 17-bitowy enkoder (131 072 ppr) i wymaga tylko wzmacniaczy MR-J2S. Jeśli maszyna działa z oryginalnymi wzmacniaczami MR-J2-700, należy zakupić HC-SF702. Jeśli działa z wzmacniaczami MR-J2S-700, oba silniki działają — HC-SFS702 oferuje sprzężenie zwrotne o wyższej rozdzielczości.

P3: Dlaczego HC-SF702 nie ma hamulca elektromagnetycznego?

HC-SF702 jest wariantem bez hamulca w zakresie 7kW J2 z prostym wałem, zaprojektowanym do osi poziomych i wszelkich napędów, gdzie mechaniczne zabezpieczenie przed awarią nie jest wymagane. Pozycja w spoczynku jest utrzymywana przez blokadę serwo wzmacniacza. W zastosowaniach wymagających mechanicznego zabezpieczenia przed awarią — osie pionowe, mechanizmy obciążone grawitacyjnie lub jakakolwiek oś, gdzie wyłączenie serwo powoduje niebezpieczny niekontrolowany ruch — HC-SF702B (identyczny silnik ze sprężynowym hamulcem elektromagnetycznym) jest właściwą specyfikacją.

P4: Czy absolutny enkoder potrzebuje baterii i gdzie się znajduje?

Tak. 14-bitowy absolutny enkoder szeregowy przechowuje dane pozycji wieloobrotowej podczas wyłączenia zasilania za pomocą baterii litowej Mitsubishi A6BAT umieszczonej wewnątrz wzmacniacza serwo — nie w silniku. Sprawna bateria utrzymuje pozycję absolutną podczas każdej przerwy w zasilaniu, eliminując potrzebę cyklu powrotu do punktu zerowego po ponownym uruchomieniu. Wymień A6BAT, gdy wzmacniacz wyświetli ostrzeżenie o niskim poziomie baterii. Całkowite wyczerpanie baterii powoduje utratę zapisanej pozycji absolutnej, wymagając cyklu powrotu do punktu referencyjnego przed wznowieniem produkcji przez maszynę.

P5: HC-SF702 waży około 32 kg — co powinienem wiedzieć o obsłudze i instalacji?

Przy wadze 32 kg, HC-SF702 wymaga dwóch osób lub mechanicznego wspomagania do bezpiecznego pozycjonowania podczas instalacji. Użyj otworu na śrubę M8 do podnoszenia (na przedniej ściance w pobliżu kołnierza) do podnoszenia od góry — nie podnoś za kable, złącze ani wał. Podczas dopasowywania silnika do śruby kulowej lub sprzęgła, użyj narzędzi do wyrównywania, aby zminimalizować zarówno przesunięcie kątowe, jak i równoległe przed dokręceniem śrub mocujących; obciążenia promieniowe wału od niewyrównanego sprzęgła przy tej wielkości obudowy mogą znacząco skrócić żywotność łożysk. Nigdy nie uderzaj żadnym elementem w wał — użyj gwintowanego otworu na końcu wału i śruby ciągnącej do dopasowania piast.