Mitsubishi HC-SF301B (HCSF301B) — 3kW AC Serwomotor, Prosty Wał + Hamulec, 1000 obr./min, Seria MELSERVO J2

Identyfikacja produktu

Numer części: HC-SF301B

Szukano również jako: HCSF301B, HC-SF-301B

Seria: Mitsubishi MELSERVO HC-SF (Generacja J2)

Typ silnika: Bezszczotkowy serwomotor AC — Prosty wał z hamulcem elektromagnetycznym, 1000 obr./min

Stan: Nowy w pudełku, fabrycznie zapieczętowany

Przegląd

Litera Mitsubishi HC-SF301B zajmuje specyficzne miejsce w gamie serwosilników MELSERVO: moc znamionowa 3kW przy stosunkowo niskiej prędkości znamionowej 1000 obr./min. Ta kombinacja daje moment obrotowy — 28,6 Nm — który jest niezwykle wysoki jak na silnik tego rozmiaru fizycznego. Tam, gdzie serwosilnik o wyższej prędkości generuje określoną moc poprzez szybkie obroty przy umiarkowanym momencie obrotowym, HC-SF301B robi to odwrotnie: niższa prędkość, znacznie większy moment obrotowy dostępny na wale bez przekładni redukcyjnej.

Ta cecha sprawia, że silnik ten ma odpowiednią specyfikację dla innego rodzaju obciążenia niż typowy silnik osi obrabiarki o prędkości 2000–3000 obr./min. Bezpośrednio sprzężone napędy palet, zastosowania z napędem bezpośrednim stołu obrotowego, gdzie wyeliminowano przekładnie, systemy przenośników pracujące z niskimi prędkościami wału i wszelkie mechanizmy, w których moment obrotowy obciążenia pozostaje bliski wartości znamionowej przez większość cyklu pracy — to środowiska, w których profil 1000 obr./min, wysoki moment obrotowy HC-SF301B uzasadnia jego specyfikację.

Litera "B" w numerze części oznacza hamulec elektromagnetyczny — samoczynnie działające, zabezpieczające przed awarią urządzenie przytrzymujące, które utrzymuje wał w miejscu po odłączeniu zasilania 24V DC. W połączeniu z prostym wałem do interfejsów sprzęgających zaciskowych, jest to konfiguracja dla osi poziomych lub pionowych z hamulcem, gdzie interfejs wału nie wymaga wpustu. Wariant z hamulcem jest niezbędny dla każdej osi, która utrzymuje obciążenie pod wpływem grawitacji lub musi utrzymywać pozycję podczas wyłączenia zasilania, zatrzymania awaryjnego i warunków alarmowych.

Ten silnik należy do oryginalnej generacji HC-SF J2, wyposażonej w 14-bitowy absolutny enkoder szeregowy platformy. Jest kompatybilny zarówno z oryginalnymi wzmacniaczami MR-J2-350, jak i późniejszymi wzmacniaczami MR-J2S-350, co czyni go odpowiednim dla maszyn pracujących z dowolną generacją sprzętu serwo Mitsubishi.

Specyfikacje techniczne

Profil 1000 obr./min — Dlaczego prędkość znamionowa ma znaczenie

Prędkość i moment obrotowy są zawsze w napięciu w danej wielkości obudowy. Silnik pracujący z prędkością 2000 obr./min i mocą 3kW wytwarza około 14,3 Nm w sposób ciągły. Jeśli tę samą moc przepuścić przez konstrukcję uzwojenia 1000 obr./min, ciągły moment obrotowy wzrośnie do 28,6 Nm — dokładnie dwukrotnie. Fizyczne wymiary silnika nie muszą się zmieniać; konstrukcja elektromagnetyczna przesuwa punkt pracy.

Ma to ogromne znaczenie przy wymiarowaniu układu napędowego. Moment obrotowy obciążenia wymagany do poruszania mechanizmem w stanie ustalonym określa, czy dany silnik może wykonać pracę w sposób ciągły, czy też przegrzeje się próbując. Na osiach, gdzie moment obrotowy obciążenia jest wysoki w stosunku do prędkości maszyny — ciężkie zmieniacze narzędzi cyklicznie pracujące z umiarkowanymi prędkościami, zmieniacze palet przenoszące duże przyrządy, napędy nawijania obsługujące gęste zwoje — silnik 2000 obr./min o mocy 3kW osiągnie swój limit termiczny znacznie szybciej niż HC-SF301B przy tym samym obciążeniu mechanicznym.

Szczytowy moment obrotowy 85,9 Nm jest równie istotny. Przy trzykrotności znamionowej wartości ciągłej, wzmacniacz może zażądać maksymalnego momentu obrotowego przyspieszenia na krótkie okresy — rozpędzając obciążenie o dużej bezwładności i zatrzymując je — bez konieczności utrzymywania przez silnik tego poziomu prądu. Prawidłowo dobrany do bezwładności obciążenia i cyklu pracy, HC-SF301B pracuje w większości cyklu roboczego w granicach swojej ciągłej wartości znamionowej, wykorzystując szczytową wydajność tylko podczas faz przyspieszania i hamowania każdego ruchu.

Prosty wał i hamulec — ta konfiguracja w kontekście

Prosty wał: HC-SF301B wykorzystuje gładki, cylindryczny wał, dobrany do sprzęgieł zaciskowych lub dzielonych. Jest to standardowy interfejs dla sprzęgieł tarczowych, sprzęgieł mieszkowych i sprzęgieł szczękowych z piastami dzielonymi zaciskowymi, gdzie moment obrotowy jest przenoszony przez dopasowanie osiowe i tarcie zaciskowe. Przy 28,6 Nm ciągłego i 85,9 Nm szczytowego, dobór sprzęgła i moment dokręcania połączenia nie są szczegółami, które można pozostawić zgadywaniu. Otwór piasty musi pasować do średnicy wału w odpowiedniej tolerancji, a elementy mocujące muszą być dokręcone momentem zgodnym ze specyfikacją producenta sprzęgła dla wartości szczytowego momentu obrotowego — a nie wartości znamionowej ciągłej — aby zapewnić brak poślizgu podczas wymagających profili ruchu.

Dla każdego, kto przechodzi między konfiguracjami wałów: wariant z wpustem tego silnika to HC-SF301BK, który dodaje frezowany wpust do wału, ale jest inaczej identyczny. Oba są mechanicznie wymienne w punkcie mocowania kołnierza; jedyną zmianą jest interfejs sprzęgła na końcu napędzanym.

Hamulec elektromagnetyczny: Przy mocy 3kW i 28,6 Nm ciągłego, stawka utraty zasilania przez oś bez hamulca jest proporcjonalna do przenoszonego obciążenia. Silnik z hamulcem w zastosowaniach pionowych lub ciężkich poziomych oznacza, że oś utrzymuje pozycję w momencie odłączenia zasilania 24V DC — czy to z założenia podczas kontrolowanego wyłączenia, czy z konieczności podczas awarii. Konstrukcja sprężynowa jest z natury zabezpieczająca przed awarią: potrzebuje zasilania, aby pozostać otwartą, a nie zamkniętą.

Jak w przypadku wszystkich serwosilników z hamulcami elektromagnetycznymi, prawidłowa sekwencja przez wyjścia MBR (blokada hamulca) wzmacniacza MR-J2 lub MR-J2S jest ważna. Wzmacniacz hamuje oś do zatrzymania przed zwolnieniem hamulca w celu jego załączenia. Pominięcie tej sekwencji — podłączenie cewki hamulca bezpośrednio do przekaźnika zatrzymania awaryjnego bez blokady MBR — grozi załączeniem sprężyny na wciąż poruszającym się wale, co szybko pogarsza powierzchnie cierne hamulca i może spowodować wstrząs mechaniczny w mechanizmie obciążenia.

Generacja J2 — Kompatybilność enkodera i wzmacniacza

Seria HC-SF wykorzystuje 14-bitowy absolutny enkoder szeregowy z 16384 pozycjami na obrót. Jest to urządzenie sprzężenia zwrotnego oryginalnej generacji J2 i odróżnia rodzinę HC-SF od późniejszej serii HC-SFS, która została zmodernizowana do 17-bitowego enkodera z 131072 ppr.

W praktyce 14 bitów to nadal wydajny enkoder do zastosowań, do których przeznaczony jest HC-SF301B. Na osi 1000 obr./min napędzającej obciążenie przez przekładnię redukcyjną, efektywna rozdzielczość na obciążeniu — po tym, jak przełożenie pomnoży zliczenia silnika — jest zazwyczaj więcej niż wystarczająca do zadań pozycjonowania i kontroli prędkości. Różnica między 14-bitowym a 17-bitowym staje się bardziej widoczna w zastosowaniach z napędem bezpośrednim lub o wysokim przełożeniu pracujących z niskimi prędkościami, gdzie każdy bit rozdzielczości enkodera przyczynia się do płynnej kontroli prędkości.

Funkcja absolutna działa między cyklami zasilania, wspierana przez baterię A6BAT znajdującą się we wzmacniaczu serwo. Dopóki bateria jest sprawna, maszyna przywraca absolutną pozycję przy następnym włączeniu zasilania bez sekwencji powrotu do punktu zerowego.

Kompatybilność wzmacniaczy jest szersza dla silników HC-SF niż dla silników HC-SFS. Ponieważ enkoder HC-SF poprzedza platformę J2S, jest on odczytywany przez:

• MR-J2-350A / MR-J2-350B — Oryginalne wzmacniacze generacji J2 (warianty analogowo/impulsowe i SSCNET)
• MR-J2S-350A / MR-J2S-350B / MR-J2S-350CP — Wzmacniacze J2-Super, wstecznie kompatybilne z enkoderem HC-SF

HC-SFS301B (odpowiednik J2S z 17-bitowym enkoderem) wymaga wzmacniaczy MR-J2S i nie będzie działać z oryginalnym MR-J2. HC-SF301B nie ma takiego ograniczenia — działa z obiema generacjami wzmacniaczy. Dla zespołów serwisowych obsługujących starsze maszyny z wzmacniaczami MR-J2 pierwszej generacji, ma to znaczenie: HC-SF301B jest odpowiednim silnikiem dla tego sprzętu bez konieczności modernizacji wzmacniacza.

HC-SF vs HC-SFS — Wiedza, jakiego silnika potrzebuje Twoja maszyna

Obie rodziny wyglądają prawie identycznie z zewnątrz i mają te same wymiary kołnierza. Różnica jest wewnętrzna i związana z okablowaniem.

Przy zamawianiu zamiennika, zweryfikuj aktualnie zainstalowaną generację wzmacniacza. Podłączenie silnika z 17-bitowym enkoderem do wzmacniacza MR-J2 pierwszej generacji spowoduje alarm błędu enkodera i oś nie będzie działać. Jeśli wzmacniacz to MR-J2 (bez "S"), wybierz HC-SF301B. Jeśli wzmacniacz to MR-J2S, oba warianty będą działać — chociaż dla zamiany jeden do jednego, HC-SF301B pozostaje dokładnym odpowiednikiem.

Typowe zastosowania

Napędy stołów obrotowych i obrotnic. Stoły obrotowe 4-osiowe, które indeksują z umiarkowaną prędkością pod ciężarem dużego elementu obrabianego i przyrządu, wymagają stałego momentu trzymającego po zaciśnięciu i powtarzalnego pozycjonowania indeksowego podczas obracania. Ciągła wartość znamionowa 28,6 Nm HC-SF301B radzi sobie ze znaczną bezwładnością stołu bez nadmiernego obciążenia silnika, a hamulec mechanicznie utrzymuje oś obrotową między cyklami, gdy samo zaciskanie jest niewystarczające.

Systemy transportu palet w centrach obróbczych poziomo. Przenośniki paletowe przesuwają ciężkie palety między pozycjami obróbczymi a załadunkowymi z relatywnie niskimi prędkościami, ale wysokim zapotrzebowaniem na moment obrotowy. Prędkość 1000 obr./min i wysoki moment obrotowy ciągły sprawiają, że HC-SF301B jest dobrze przystosowany do tego zadania, szczególnie w starszych generacjach systemów HMC Mitsubishi, które pierwotnie miały wzmacniacze MR-J2.

Napędy przenośników wiórów i obiegu chłodziwa. Niektóre pomocnicze napędy obrabiarek o większych formatach — przenośniki wiórów, przenośniki ślimakowe i zintegrowane systemy obiegu chłodziwa — wykorzystują napędy serwo, gdzie wymagana jest regulacja prędkości i kontrolowany rozruch. Serwosilniki o niskiej prędkości i wysokim momencie obrotowym pasują do tej roli, gdzie standardowy silnik indukcyjny wymagałby zewnętrznej przekładni.

Osie nawijania i obsługi materiałów. Systemy obsługi materiałów typu roll-to-roll, maszyny do nawijania drutu i podobne zastosowania wykorzystują serwosilniki 1000 obr./min w trybie kontroli momentu obrotowego do bezpośredniego regulowania napięcia wstęgi lub momentu nawijania bez przekładni redukcyjnej. Moment obrotowy silnika na wale jest zmienną sterującą, a znamionowy moment obrotowy HC-SF301B zapewnia wystarczającą wydajność dla zastosowań nawijania o średniej pojemności.

Pomocnicze osie pras i wykrawarek napędzanych sprzęgłem. Pomocnicze osi serwo pras mechanicznych — jednostki podawania materiału, mechanizmy wyrzucania części — pracują z niskimi prędkościami i wymagają precyzyjnej kontroli odległości podawania na cykl prasy. Połączenie wysokiego momentu obrotowego, zachowania pozycji absolutnej i hamulca zapewnia dokładne pokrycie wymagań funkcjonalnych tych osi.

Nowy w pudełku, fabrycznie zapieczętowany

Oferowany tutaj HC-SF301B to oryginalne opakowanie Mitsubishi — fabrycznie zapieczętowany karton, nie naruszone osłony wału i złączy, nienaruszona pianka wewnętrzna. Nowy w pudełku oznacza, że silnik nigdy nie był zasilany, nigdy nie był zainstalowany i nie ma historii serwisowej do uwzględnienia.

Dla maszyn, które są obecnie zatrzymane w oczekiwaniu na tę część, zapas nowy w pudełku całkowicie eliminuje zmienną czasu naprawy. Dla zapasów planowanej konserwacji, fabrycznie zapieczętowany zapas przechowuje się niezawodnie przez wiele lat w odpowiednich warunkach: chłodne, suche, wolne od wibracji środowisko, z dala od bezpośredniego światła i ekstremalnych wilgotności. Po pięciu latach okresowe powolne obracanie wału jako część rutynowej konserwacji magazynowej pomaga rozprowadzić smar w łożyskach przed oddaniem silnika do użytku.

Często zadawane pytania

P1: Które wzmacniacze są kompatybilne z HC-SF301B?

HC-SF301B współpracuje zarówno ze wzmacniaczami generacji J2, jak i J2-Super klasy 350. Potwierdzone kompatybilne modele to MR-J2-350A (ogólnego przeznaczenia analogowo/impulsowy, J2), MR-J2-350B (SSCNET, J2), MR-J2S-350A (ogólnego przeznaczenia, J2S), MR-J2S-350B (SSCNET, J2S) i MR-J2S-350CP (wbudowane pozycjonowanie, J2S). 14-bitowy enkoder HC-SF jest odczytywany przez obie generacje. Silnik nie jest kompatybilny ze wzmacniaczami MR-J3 ani MR-J4, które używają zupełnie innego interfejsu enkodera.

P2: Jaka jest różnica między HC-SF301B a HC-SFS301B?

Oba silniki to 3kW, 1000 obr./min, prosty wał z hamulcem, kołnierz 176 × 176 mm — mechanicznie wymienne na powierzchni montażowej. Kluczowa różnica to generacja enkodera. HC-SF301B wykorzystuje 14-bitowy enkoder (16384 ppr) i jest kompatybilny ze wzmacniaczami MR-J2 i MR-J2S. HC-SFS301B wykorzystuje 17-bitowy enkoder (131072 ppr) i wymaga wzmacniaczy MR-J2S — nie będzie działać na sprzęcie MR-J2 pierwszej generacji. Dopasuj silnik do wzmacniacza aktualnie zainstalowanego w maszynie.

P3: Dlaczego silnik 3kW ma tak wysoki moment znamionowy (28,6 Nm)?

Moment obrotowy i prędkość są powiązane mocą: P = T × ω. Przy tej samej mocy wyjściowej 3kW przy 1000 obr./min zamiast 2000 obr./min, moment znamionowy podwaja się w porównaniu do silnika 2000 obr./min o tej samej pojemności. HC-SF301B wytwarza 28,6 Nm w sposób ciągły właśnie dlatego, że jest przeznaczony do zastosowań o niższej prędkości i wyższym momencie obrotowym, gdzie obciążenie wymaga stałego momentu obrotowego zamiast wysokiej prędkości wału. Dla osi o wysokim momencie obrotowym, które w przeciwnym razie wymagałyby przekładni redukcyjnej, może to uprościć projekt mechaniczny.

P4: Jak działa hamulec elektromagnetyczny i czy można go bezpiecznie używać jako hamulca zatrzymującego?

Hamulec jest sprężynowy i zabezpieczający przed awarią — ciśnienie sprężyny zaciska tarczę hamulcową, a napięcie 24V DC ją zwalnia. W momencie odłączenia zasilania sprężyna zaciska wał. Jest to tylko urządzenie przytrzymujące, a nie hamulec zatrzymujący. Może być załączony dopiero po tym, jak wzmacniacz wyhamuje silnik do zatrzymania, używając wyjścia MBR (blokada hamulca) wzmacniacza do prawidłowego sekwencjonowania przekaźnika hamulca. Załączenie sprężyny na poruszającym się wale przy 3kW powoduje szybkie zużycie hamulca i wstrząsy mechaniczne.

P5: Czy HC-SF301B można zastąpić HC-SF302B, jeśli dostępny jest tylko 302B?

Tylko częściowo. HC-SF302B to 3kW przy 2000 obr./min z momentem znamionowym około 14,3 Nm — ta sama moc wyjściowa, ale połowa momentu ciągłego i dwukrotność prędkości znamionowej. Jeśli obciążenie wymaga blisko 28,6 Nm momentu ciągłego przy niskich prędkościach wału, 302B nie poradzi sobie z tym odpowiednio i ulegnie przeciążeniu. Jeśli obciążenie jest lekko obciążone momentem obrotowym, a oś po prostu potrzebuje 3kW przy umiarkowanej prędkości, 302B może być funkcjonalny — ale wymagałby zmian parametrów (elektroniczne przełożenie, limity prędkości, ustawienia przyspieszenia) i przeglądu cyklu pracy w stosunku do limitów momentu obrotowego 302B. Dla prawdziwej zamiany jeden do jednego, wybierz HC-SF301B.