Mitsubishi HC-SFS202K (HCSFS202K) — serwosilnik AC 2 kW, wał klinowy, bez hamulca, seria MELSERVO-J2S

Identyfikacja produktu

Numer części:HC-SFS202K

Szukano także jako:HCSFS202K, HC-SFS-202K

Szereg:Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (generacja J2-Super)

Typ silnika:Bezszczotkowy serwomotor AC — wał klinowy, bez hamulca, 2000 obr./min

Stan : schorzenie:Nowe w pudełku, fabrycznie zamknięte

Sprawa wału z wpustem bez hamulca

Większość decyzji dotyczących wyboru serwomotoru koncentruje się na mocy i momencie obrotowym. Konfiguracja wału i obecność hamulca są drugorzędne – dopóki tak nie jest. TheHC-SFS202Kodpowiada na konkretną parę wymagań: oś, która potrzebuje:dodatnie połączenie wału ze sprzęgłemprzez obrobiony rowek wpustowy i gdzie projekt aplikacji nie wymaga niezawodnego mechanicznego trzymania przy wyłączaniu serwa. Brak hamulca oznacza prostsze okablowanie, brak narzutu związanego z sekwencjonowaniem MBR i brak dodatkowego obciążenia termicznego w panelu z obwodu przekaźnika cewki hamulca. Wał wpustowy oznacza ścieżkę momentu obrotowego niezależną wyłącznie od tarcia pomiędzy piastą a wałem.

Ta kombinacja pasuje do szerokiego spektrum zastosowań serwomechanizmów przemysłowych — osie poziome, napędy pasowe i łańcuchowe, mechanizmy ze sprzężoną przekładnią i każdy napęd, w którym obciążenie jest podparte bocznie, grawitacja nie ma wpływu na kierunek ruchu, a interfejs sprzęgający, który pozytywnie przenosi moment obrotowy przy obciążeniach cofających i cyklicznych, jest preferencją inżynierów.

Zbudowany na platformie MELSERVO-J2S, HC-SFS202K posiada pełną specyfikację J2-Super:17-bitowy szeregowy enkoder absolutnyprzy 131 072 pozycjach na obrót, ciągłym znamionowym momencie obrotowym 9,55 Nm, wartości szczytowej 28,6 Nm i wszystkimi ulepszeniami przepustowości w pętli zamkniętej, które szybszy procesor wzmacniacza MR-J2S wydobywa z sygnału sprzężenia zwrotnego o wyższej rozdzielczości. Nie jest to uproszczona wersja — usunięcie hamulca w niczym nie wpływa na osiągi silnika. Usuwa podsystem mechaniczny, który nigdy nie był potrzebny w tej klasie zastosowań.

Dane techniczne

Wał z wpustem: dlaczego ma to znaczenie przy 2 kW

Wał prosty i wał wpustowy przenoszą moment obrotowy poprzez zasadniczo różne mechanizmy. Na prostym wale prostym otwór piasty zaciska się wokół średnicy zewnętrznej wału, a tarcie pomiędzy dwiema powierzchniami przenosi moment obrotowy. Siła zacisku — generowana przez zacisk dzielony lub pasowanie wciskowe piasty — musi być wystarczająca, aby wytrzymać szczytowy moment obrotowy w najgorszych warunkach pracy. Jeśli tak nie jest, piasta ślizga się, oś serwa traci położenie, a w zależności od zastosowania konsekwencje mogą sięgać od złomowania części po awarię maszyny.

Wpust w HC-SFS202K całkowicie zmienia mechanikę. Wpust pasuje do dopasowanego rowka wykonanego zarówno w wale, jak i w otworze piasty; pod obciążeniem wpust przenosi siły ścinające w całym przekroju i przenosi moment obrotowy bezpośrednio pomiędzy wałem i piastą. Tarcie nadal ma znaczenie — piasta powinna być nadal prawidłowo zamontowana — ale kluczowa jest główna ścieżka momentu obrotowego, a nie zacisk. Przy obciążeniach odwracalnych, obciążeniach cyklicznych i uderzeniach połączenie wpustowe pozostaje niezawodne, tam gdzie na styku opartym wyłącznie na tarciu może z czasem pojawić się mikropoślizg.

Przy 9,55 Nm ciągłym i 28,6 Nm szczytowym obciążenia wału HC-SFS202K nie są bez znaczenia. Przy doborze sprzęgła liczy się szczytowy moment obrotowy, a moment obrotowy 28,6 Nm na wale silnika o prędkości 2000 obr./min., który podlega wielokrotnym cyklom przyspieszania, obciążenia skrawającego i zwalniania, to dokładnie ten rodzaj obciążenia, w przypadku którego rowki wpustowe zawsze były preferowanym rozwiązaniem inżynieryjnym.

Typowe zastosowania, które określają wały wpustowe o tej wydajności:

Napędy z paskiem rozrządu, w których napędzane koło pasowe musi być ściśle dopasowane do wału ze względu na wysokie napięcie paska i cykliczną zmianę momentu obrotowego. Napędy zębate, w których zębnik lub piasta koła zębatego muszą przenosić moment obrotowy bez względnego obrotu, który mógłby zmienić fazę zazębienia. Napędy łańcuchowe, w których koło łańcuchowe musi utrzymywać stałe położenie kątowe względem wału pod powtarzającymi się obciążeniami udarowymi wynikającymi ze sprzężenia łańcucha. Mechanizmy typu sprzęgłowego, w których częścią zasady działania jest wymuszone połączenie wału z elementem napędzanym.

Wskazówki dotyczące instalacji z instrukcji obsługi serwomotoru Mitsubishi:zawsze używaj gwintowanego otworu na końcu wału, aby osiowo naciągnąć piastę na wał — śruba ściągająca, podkładka i nakrętka przy czole piasty wciągają ją prosto na miejsce. Nie uderzać młotkiem ani nie wciskać piast napędowych na wał. Przy rozmiarze ramy HC-SFS202K, uderzenie wału podczas montażu piasty przenosi się bezpośrednio na tarczę enkodera z tyłu silnika. Uszkodzenie nie zawsze jest od razu widoczne, ale może powodować sporadyczne alarmy enkodera pod wpływem wibracji, które są trudne do wyśledzenia i kosztowne w diagnostyce.

Brak hamulca: co zamiast tego zapewnia blokada serwa

Bez hamulca elektromagnetycznego HC-SFS202K utrzymuje pozycję osi poprzez blokadę serwa wzmacniacza — pętla sterowania pozostaje aktywna, monitorując sprzężenie zwrotne enkodera i dostarczając prąd korekcyjny, aby utrzymać błąd położenia zerowego. W normalnych warunkach pracy blokada serwa jest bardzo skuteczna; 17-bitowy koder zapewnia szczegółowe dane o pozycji, których potrzebuje wzmacniacz MR-J2S, aby zminimalizować dryf pozycji w każdych warunkach utrzymania.

Istotnym pytaniem w przypadku każdego zastosowania jest to, co się stanie, gdy zniknie blokada serwa – w przypadku zatrzymania awaryjnego, wyzwolenia alarmowego, awarii zasilania lub planowanego wyłączenia maszyny. W przypadku osi poziomych, na których znajduje się symetrycznie obciążony mechanizm, oś po prostu wybiega, zatrzymując się pod funkcją hamulca dynamicznego wzmacniacza i pozostaje w tym miejscu, napędzana niewielkimi siłami tarcia w układzie napędowym. Nie jest konieczne żadne mechaniczne mocowanie, ponieważ żadna niezrównoważona siła nie popycha osi w żadnym kierunku.

Tam, gdzie ten obraz się zmienia – gdzie grawitacja, sprężyny napięcia wstępnego lub asymetryczne tarcie mogą przesunąć oś po wyłączeniu serwa – specyfikacja HC-SFS202K jest niewłaściwa. Osie te należą doHC-SFS202BK(hamulec i wpust) lubHC-SFS202B(hamulec, wał prosty). Silnik bez hamulca HC-SFS202K to właściwy silnik dokładnie wtedy, gdy mechaniczny system trzymania zwiększałby złożoność, napowietrzne okablowanie i elementy panelu, których aplikacja po prostu nie potrzebuje.

Jeden obszar, w którym brak hamulca naprawdę upraszcza system: maszyny wieloosiowe z wieloma osiami serwo. Do każdego hamulca dołączony jest przekaźnik, kabel hamulcowy, pochłaniacz przepięć i pobór mocy 24 V DC. Na maszynie z dwunastoma lub szesnastoma osiami serwo, wyeliminowanie hamulców z osi, które ich nie potrzebują, wymiernie zmniejsza złożoność panelu. HC-SFS202K przyczynia się do tego uproszczenia na każdej osi poziomej systemu.

Enkoder 17-bitowy: J2-Super Feedback przy 2000 obr./min

Decydująca aktualizacja enkodera platformy MELSERVO-J2S — z 14-bitowego (16 384 ppr) urządzenia z serii HC-SF do 17-bitowego (131 072 ppr) urządzenia z serii HC-SFS — dotyczy w pełni modelu HC-SFS202K. Ośmiokrotna rozdzielczość enkodera zmienia jakość każdego sygnału obliczanego przez wzmacniacz MR-J2S na podstawie danych o położeniu.

Szacowanie prędkości przynosi największe bezpośrednie korzyści. Wzmacniacz wyznacza prędkość na podstawie kolejnych próbek pozycji. Przy dostępnych 131 072 pozycjach na obrót, każda próbka pokrywa drobny przyrost kątowy przy 2000 obr./min, co zapewnia pętlę prędkości szacunkową prędkość o niskim poziomie szumów. To czyste oszacowanie pozwala na większe proporcjonalne wzmocnienia w pętli prędkości bez wzbudzania rezonansów mechanicznych, co przekłada się na ściślejszą regulację prędkości i szybsze tłumienie zakłóceń podczas obciążeń skrawaniem i odwracania osi.

Odpowiednio poprawia się wydajność pętli pozycyjnej. Wysoka rozdzielczość pozwala pętli sterującej wykrywać i korygować bardzo małe odchyłki położenia — kompensację ugięcia narzędzia, korekcję wzrostu temperatury, zarządzanie luzem śruby pociągowej — z poziomem czułości, któremu 14-bitowe sprzężenie zwrotne nie jest w stanie dorównać.

Funkcja absolutna jest utrzymywana przezBateria litowa A6BATwewnątrz wzmacniacza MR-J2S. Bateria podtrzymuje wieloobrotowy licznik położenia bezwzględnego podczas wszelkich przerw w zasilaniu, planowanych i nieplanowanych. Ponowne uruchomienie po nocnym wyłączeniu, przywróceniu zatrzymania awaryjnego lub zresetowaniu alarmu podnosi oś do ostatniej znanej pozycji bezwzględnej bez żadnego ruchu powrotnego odniesienia. W przypadku napiętych harmonogramów produkcji, gdzie liczy się czas ponownego uruchomienia, jest to konkretna oszczędność czasu na każdej zmianie.

Kompatybilne wzmacniacze

Model HC-SFS202K można sparować zMR-J2S-200wzmacniacz klasy. Trzy warianty obejmują główne architektury sterowania stosowane na platformie J2-Super:

MR-J2S-200Apobiera polecenia analogowe i impulsowe z systemów CNC i sterowników PLC. Dostępne są tryby sterowania pozycją, prędkością i momentem obrotowym. Konfiguracja i monitorowanie za pomocą konfiguratora MR (MRZJW3-SETUP) poprzez RS-232C.

MR-J2S-200Bdziała poprzez światłowodową magistralę szeregową SSCNET pod kontrolą kontrolera ruchu Mitsubishi — serii A lub Q. Skoordynowany ruch wieloosiowy z interpolacją jest obsługiwany na poziomie sterownika; wzmacniacz wykonuje polecenia trajektorii otrzymane przez sieć, korzystając ze sprzężenia zwrotnego lokalnego enkodera.

MR-J2S-200CPposiada wbudowaną funkcję pozycjonowania, przechowującą wewnętrznie do 31 pozycji docelowych. Polecenia CC-Link lub I/O wybierają cele i wyzwalają ruchy, dzięki czemu ten wariant nadaje się do samodzielnego pozycjonowania bez dedykowanego kontrolera ruchu.

Wszystkie trzy warianty w pełni obsługują 17-bitowy enkoder HC-SFS202K i prąd znamionowy 11 A. Urządzenie HC-SFS202K nie jest kompatybilne z oryginalnymi wzmacniaczami MR-J2-200 (pierwszej generacji, przed J2S), które nie obsługują 17-bitowego formatu enkodera, ani ze wzmacniaczami MR-J3 i MR-J4. Tam, gdzie zainstalowane wzmacniacze to MR-J2 pierwszej generacji, właściwym celem źródła zasilania będzie HC-SF202K (silnik J2 z 14-bitowym enkoderem).

Gdzie HC-SFS202K pasuje do rodziny HC-SFS 2000 obr./min

Model HC-SFS202K awansuje z grupy kołnierzy 130 × 130 mm na kołnierze 176 × 176 mm — ten sam obszar montażowy jest wspólny dla wszystkich modeli w tej rodzinie o mocy od 2 kW do 7 kW. Maszyna zaprojektowana w oparciu o ten rozmiar kołnierza może pomieścić zwiększenie mocy silnika w tym zakresie bez zmiany płyty montażowej.

Przyrostek „K” konsekwentnie oznacza wał z wpustem w całej rodzinie HC-SFS. Każda moc od 500 W do 7 kW jest dostępna w wersji z wałem wpustowym, a w ramach każdej mocy wariant bez hamulca z wpustem z wałem prostym łączy się mechanicznie z tym samym kołnierzem i elektrycznie z tym samym wzmacniaczem, co wariant z wałem prostym. Wybór wału nie ma wpływu na wybór wzmacniacza.

Typowe zastosowania

Osie napędowe paska rozrządu w obrabiarkach.Napędy indeksujące magazynów narzędzi, pasy transportowe palet i osie przenoszące przenośników wykorzystujące interfejsy z zębatymi paskami rozrządu wymagają kół pasowych z wpustem, aby zapobiec obracaniu się koła pasowego względem wału przez naprężenie paska i cykliczne siły sprzężenia zębów. Przy obciążeniu ciągłym 9,55 Nm model HC-SFS202K radzi sobie z obciążeniami średnioformatowego zmieniacza narzędzi i mechanizmów paletowych w granicach swojej wytrzymałości cieplnej.

Osie pomocnicze napędzane przekładnią.Napędy pomocnicze stołu obrotowego CNC wykorzystujące sprzęgło zębate pomiędzy wałem serwa a wejściem stołu oraz mechanizmy posuwu napędzane przekładnią w specjalistycznych obrabiarkach wymagają wału wpustowego, aby zapewnić pewne połączenie piasty koła zębatego bez luzów. Wartość szczytowa 28,6 Nm zapewnia moment przyspieszający umożliwiający szybkie indeksowanie, natomiast wartość ciągła 9,55 Nm zapewnia ciągły ruch obrotowy.

Osie pociągowe ze śrubą kulową ze sprzęgłem zębatym.W centrach obróbkowych, gdzie przekładnia redukcyjna znajduje się pomiędzy serwomotorem a wejściem śruby kulowej, sprzęgło zębate po stronie silnika zazwyczaj wykorzystuje interfejs kluczowany. Wałek z wpustem w modelu HC-SFS202K zapewnia to połączenie, a wysoka rozdzielczość enkodera J2-Super jest przekazywana zwrotnie przez przełożenie przekładni, zapewniając wysoką efektywną rozdzielczość pętli pozycyjnej na stole.

Napędy przenośników poziomych i transferów.Indeksowanie przenośników napędzanych serwo na zautomatyzowanych liniach montażowych, systemach przenoszenia części i sprzęcie paletyzującym wykorzystuje serwomotory o średniej wydajności na poziomych osiach przenoszenia. To są dokładnie te osie, w których hamulec jest niepotrzebny — ładunek jest podtrzymywany poziomo, a przenośnik utrzymuje pozycję dzięki tarciu mechanicznemu po zwolnieniu blokady serwa — i gdzie wał klinowy pasuje do konstrukcji koła łańcuchowego lub sprzęgła.

Osie sterujące uzwojeniem i napięciem.Osie do transportu materiałów działające w trybie kontroli momentu obrotowego w celu regulacji naprężenia wstęgi lub momentu uzwojenia wykorzystują bieżące polecenie serwomotoru jako moment odniesienia. 17-bitowy enkoder HC-SFS202K zapewnia płynne sprzężenie zwrotne prędkości o niskim tętnieniu, wymagane w trybie kontroli momentu obrotowego do regulacji napięcia bez oscylacji w szerokim zakresie prędkości.

Nowe w pudełku, fabrycznie zamknięte

Fabrycznie uszczelnione oznacza oryginalne opakowanie Mitsubishi ze wszystkimi pokrywami ochronnymi w nienaruszonym stanie — rowek wpustowy wału i szczelina wpustowa są chronione zaślepką na końcu wału, złącze enkodera i porty złącza zasilania pozostają uszczelnione, a uszczelka olejowa w miejscu przelotowym wału jest w stanie fabrycznym. Silnik nigdy nie był instalowany, nigdy nie był zasilany i nie ma historii mechanicznej ani termicznej.

W przypadku maszyn, które obecnie nie oczekują na tę część, nowa dostawa w magazynie całkowicie usuwa czas realizacji naprawy ze ścieżki krytycznej. W przypadku planowanych zapasów konserwacyjnych, fabrycznie zamknięte jednostki są prawidłowo przechowywane przez wiele lat w stabilnych warunkach temperatury i niskiej wilgotności. Po pięciu latach przechowywania powolny, ręczny obrót wału w ramach kontroli przed montażem pomaga w ponownym rozprowadzeniu smaru łożyskowego przed oddaniem silnika do użytku.

Często zadawane pytania

P1: Które wzmacniacze są kompatybilne z HC-SFS202K?

HC-SFS202K wymagaMR-J2S-200wzmacniacz klasy. Trzy standardowe warianty toMR-J2S-200A(sterowanie analogowe/impulsowe ogólnego przeznaczenia, sterowanie pozycją/prędkością/momentem obrotowym),MR-J2S-200B(magistrala światłowodowa SSCNET dla sterowników ruchu Mitsubishi), orazMR-J2S-200CP(wbudowane pozycjonowanie stołu punktowego z CC-Link). Wszystkie obsługują 17-bitowy koder szeregowy. Urządzenie HC-SFS202K nie jest kompatybilne ze wzmacniaczami MR-J2-200 pierwszej generacji ani ze wzmacniaczami MR-J3 / MR-J4.

P2: Jaka jest różnica pomiędzy modelem HC-SFS202K i HC-SFS202BK?

Obydwa silniki są identyczne pod każdą specyfikacją elektryczną i mechaniczną — 2 kW, 9,55 Nm, 28,6 Nm w szczycie, 17-bitowy enkoder, wał z wpustem, kołnierz 176 × 176 mm, te same wymagania dotyczące wzmacniacza. Jedyna różnica polega na tym, żeHC-SFS202BK posiada hamulec elektromagnetyczny uruchamiany sprężyną; theHC-SFS202K nie. Wybierz model HC-SFS202K bez hamulca do osi poziomych i wszelkich zastosowań, w których blokada serwa jest wystarczająca w każdych warunkach zatrzymania. Wybierz HC-SFS202BK, gdy oś przenosi obciążenie grawitacyjne lub wymaga niezawodnego mechanicznego trzymania przy wyłączaniu serwa.

P3: Jaka jest różnica pomiędzy HC-SFS202K i HC-SFS202 (prosty wał)?

Identyczny pod względem mechanicznym i elektrycznym — ta sama moc wyjściowa, moment obrotowy, enkoder, kołnierz i klasa wzmacniacza. Jedyną różnicą jest interfejs wału. TheHC-SFS202 ma gładki, prosty wałdo sprzęgieł cierno-zaciskowych. TheHC-SFS202K ma obrobiony maszynowo rowek wpustowydo dodatniego przenoszenia momentu obrotowego przez wpust i piastę. Wybierz w oparciu o konstrukcję sprzęgła napędzanego mechanizmu. Nie ma różnicy w wydajności pomiędzy obydwoma typami wałów przy prawidłowo zamontowanym sprzęgle.

P4: Czy HC-SFS202K może zastąpić HC-SF202K starszej generacji J2?

Obydwa silniki mają ten sam kołnierz o wymiarach 176 × 176 mm i są mechanicznie wymienne w interfejsie montażowym. Jednak generacje koderów różnią się:HC-SF202K wykorzystuje 14-bitowy koderi jest kompatybilny zarówno ze wzmacniaczami MR-J2, jak i MR-J2S. TheHC-SFS202K wykorzystuje 17-bitowy koderi wymaga wzmacniaczy MR-J2S. Jeśli w urządzeniu działają wzmacniacze MR-J2-200 pierwszej generacji, HC-SFS202K nie będzie działać — zamiast tego użyj HC-SF202K. Jeśli wzmacniacze to MR-J2S-200, HC-SFS202K jest bezpośrednim zamiennikiem typu drop-in z wyższą rozdzielczością sprzężenia zwrotnego.

P5: Czy klucz jest dostarczany z modelem HC-SFS202K?

Standardową praktyką Mitsubishi w przypadku silników HC-SFS z wałem wpustowym jest dostarczanie wpustu oddzielnie od wału — rowek wpustowy jest obrabiany w wale, ale sam wpust zwykle nie jest dołączany do opakowania silnika. Przed montażem sprawdź kluczowe wymiary ze specyfikacjami rowków wpustowych wału i piasty i użyj prawidłowo dopasowanego wpustu z odpowiednią tolerancją dla warunków momentu obrotowego i obciążenia udarowego w danym zastosowaniu. Informacje o wymiarach wału i zalecanych kluczowych specyfikacjach dla rozmiaru ramy HC-SFS202 można znaleźć w odpowiedniej instrukcji obsługi serwomotoru Mitsubishi.