Mitsubishi HC-SFS353K (HCSFS353K) — Silnik serwo AC 3,5 kW, wał z wpustem, 3000 obr./min, seria MELSERVO-J2S

Identyfikacja produktu

Numer części: HC-SFS353K

Szukano również jako: HCSFS353K, HC-SFS-353K

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

 Typ silnika: Bezszczotkowy silnik serwo AC — wał z wpustem, bez hamulca, 3000 obr./min

Stan: Nowy w pudełku, fabrycznie zapieczętowany

Co wyróżnia ten silnik

Rodzina HC-SFS pracuje z dwiema prędkościami znamionowymi: 2000 obr./min i 3000 obr./min. Modele kończące się na "2" to warianty 2000 obr./min. Modele kończące się na "3" — w tym HC-SFS353K — mają znamionową prędkość 3000 obr./min. Przy mocy wyjściowej 3,5 kW, momencie obrotowym 11,1 Nm i kołnierzu 176 × 176 mm, ten silnik ma taki sam rozmiar fizyczny jak HC-SFS352 o prędkości 2000 obr./min, ale wyższą prędkość maksymalną, co czyni go odpowiednim wyborem wszędzie tam, gdzie zastosowanie wymaga pewnego zapasu momentu obrotowego kosztem szybszego posuwu szybkiego, krótszych cykli indeksowania lub wyższych prędkości osi zbliżonych do wrzeciona.

Sufiks "K" oznacza wał z wpustem — wyfrezowane gniazdo na wpust w wale silnika zapewniające dodatnie połączenie przenoszące moment obrotowy z połączonymi elementami. Brak zamontowanego hamulca; silnik ten utrzymuje pozycję dzięki blokadzie serwo w pętli zamkniętej ze wzmacniacza. Zastosowania wymagające mechanicznego zabezpieczenia przed upadkiem po wyłączeniu serwo należą do wariantu HC-SFS353BK. HC-SFS353K to specyfikacja dla osi poziomych, obrotowych stołów pozycjonujących i wszelkich napędów, gdzie grawitacja nie stanowi problemu, a interfejs sprzęgła wymaga wpustu.

Wspierany przez 17-bitowy absolutny enkoder szeregowy platformy MELSERVO-J2S i kompatybilne wzmacniacze MR-J2S-350, HC-SFS353K posiada pełny zestaw funkcji J2-Super: 131 072 pozycji na obrót rozdzielczości sprzężenia zwrotnego, zachowanie pozycji absolutnej dzięki zasilaniu awaryjnemu bateryjnemu oraz pasmo przenoszenia pętli prędkości przekraczające możliwości wzmacniaczy pierwszej generacji J2.

Specyfikacje techniczne

3000 obr./min vs 2000 obr./min — Zrozumienie kompromisu

Zarówno HC-SFS352, jak i HC-SFS353 to silniki 3,5 kW na tym samym kołnierzu 176 × 176 mm. Różnica między nimi polega na prędkości znamionowej, a co za tym idzie, na momencie obrotowym ciągłym. Przy 2000 obr./min, HC-SFS352 dostarcza 16,7 Nm w sposób ciągły. Przy 3000 obr./min, HC-SFS353K dostarcza 11,1 Nm w sposób ciągły — około dwóch trzecich wartości wariantu o niższej prędkości.

Ten kompromis jest celowy. Moc wyjściowa jest prawie taka sama (oba należą do klasy 3,5 kW). To, co silnik 3000 obr./min daje w zamian za niższy moment obrotowy ciągły, to możliwość szybszego ruchu osi — ważne, gdy czas cyklu maszyny jest określany przez posuw szybki lub prędkość indeksowania, a nie przez siłę cięcia. Oś, która spędza 80% swojego cyklu pracy na szybkim pozycjonowaniu i tylko 20% na prędkościach posuwu skrawania, często skorzysta bardziej na prędkości niż na dodatkowym zapasie momentu obrotowego, który zapewnia wariant 2000 obr./min.

Dla projektantów maszyn wybierających między tymi dwoma: jeśli największe zapotrzebowanie na moment obrotowy ciągły na osi przekracza 11,1 Nm, HC-SFS352 jest bezpieczniejszym wyborem. Jeśli budżet momentu obrotowego mieści się komfortowo w granicach 11,1 Nm, a szybsze ruchy niebędące skrawaniem znacząco skracają czas cyklu, HC-SFS353K zasługuje na swoją specyfikację.

Wał z wpustem przy 3,5 kW

Jedenaście niutonometrów momentu obrotowego ciągłego to nie jest trywialna wartość. Przy tej mocy, źle zamontowane sprzęgło cierne — niedokręcone śruby, nierówna powierzchnia zewnętrzna wału lub lekko za duży otwór piasty — może z czasem powodować mikropoślizgi. Mikropoślizg na osi serwo jest podstępny: często jest zbyt mały, aby natychmiast wywołać alarm błędu śledzenia, ale wystarczająco duży, aby wprowadzić dryf pozycjonowania, który narasta w kolejnych cyklach.

Gniazdo na wpust w HC-SFS353K eliminuje ten tryb awarii. Prawidłowo zamontowany wpust i piasta tworzą dodatnie połączenie przenoszące obciążenie ścinające; wpust przenosi moment obrotowy bezpośrednio między wałem a piastą, zamiast polegać wyłącznie na sile docisku. W przypadku napędów pasowych, kół zębatych łańcuchowych, kół zębatych zębatek i sprzęgieł, które muszą pozostać absolutnie zsynchronizowane z wałem pod wpływem powtarzających się odwróceń i obciążeń udarowych, wał z wpustem jest właściwą specyfikacją inżynieryjną.

Uwaga dotycząca instalacji z instrukcji obsługi Mitsubishi: Podczas montażu koła pasowego lub piasty na wale z wpustem, należy użyć gwintowanego otworu na końcu wału, aby wciągnąć element — włożyć dwustronny gwintowany pręt, umieścić podkładkę na powierzchni piasty i dokręcić nakrętkę, aby wciągnąć piastę na miejsce. Nie należy uderzać elementami w wał. Obciążenia udarowe od uderzeń przenoszą się przez wał na tarczę enkodera z tyłu silnika i mogą spowodować uszkodzenie enkodera, które nie jest od razu widoczne, ale skraca żywotność lub powoduje sporadyczne awarie w późniejszym czasie.

17-bitowy enkoder absolutny — przewaga J2S

Platforma J2-Super wprowadziła 17-bitowy (131 072 ppr) absolutny enkoder szeregowy jako standard w całej rodzinie HC-SFS. Wcześniej silniki HC-SF używały 14-bitowego urządzenia przy 16 384 ppr. Poprawa rozdzielczości jest ośmiokrotna, a jej efekty są praktyczne, a nie tylko liczbowe.

Przy 3000 obr./min — prędkości znamionowej HC-SFS353K — enkoder wysyła dane o pozycji do wzmacniacza częściej na jednostkę czasu niż silnik 2000 obr./min, po prostu dlatego, że wał obraca się szybciej. Wysoka rozdzielczość oznacza, że nawet przy tej prędkości, każda indywidualna aktualizacja pozycji reprezentuje mały krok kątowy. Pętla prędkości otrzymuje precyzyjne informacje o prędkości, co wspiera wyższe pasmo przenoszenia, które ulepszony procesor wzmacniacza MR-J2S jest zaprojektowany do wykorzystania. Rezultatem jest lepsza stabilność prędkości przy prędkości roboczej, mniejszy błąd śledzenia podczas przyspieszania i lepsze tłumienie zakłóceń podczas cyklu pracy.

Funkcjonalność absolutna działa niezależnie od oceny prędkości. Zasilanie awaryjne bateryjne we wzmacniaczu MR-J2S — przy użyciu ogniwa litowego A6BAT — zachowuje wieloobrotowy licznik pozycji absolutnej podczas zdarzeń wyłączenia zasilania. Oś dokładnie wie, gdzie się znajduje po ponownym włączeniu zasilania, bez konieczności powrotu do pozycji referencyjnej. Dla maszyn pracujących na wiele zmian lub często restartujących się po planowanych przestojach, jest to praktyczna oszczędność czasu.

Kompatybilne wzmacniacze

HC-SFS353K współpracuje ze wzmacniaczami klasy MR-J2S-350 z platformy MELSERVO-J2S. Potwierdzone kompatybilne modele to:

• MR-J2S-350A — Ogólnego przeznaczenia, interfejs analogowy/impulsowy. Tryby sterowania pozycją, prędkością i momentem obrotowym.
• MR-J2S-350B — Interfejs SSCNET (magistrala światłowodowa), do sterowników ruchu i systemów skoordynowanych wieloosiowych.
• MR-J2S-350CP — Wbudowana funkcja pozycjonowania, odpowiednia do samodzielnych zastosowań punkt-punkt bez zewnętrznego sterownika.

Wszystkie trzy warianty obsługują protokół enkodera 17-bitowego HC-SFS353K i są przystosowane do ciągłego prądu silnika 16,4 A.

HC-SFS353K nie jest kompatybilny ze wzmacniaczami MR-J3 ani MR-J4, które używają innego interfejsu enkodera. Nie jest również kompatybilny ze wzmacniaczami MR-J2 pierwszej generacji, które poprzedzają protokół enkodera J2S.

Rodzina HC-SFS 3000 obr./min — Referencja wydajności

W ramach podrodziny HC-SFS 3000 obr./min, 353K znajduje się w środku pod względem wydajności:

Wszystkie modele w tej tabeli wykorzystują 17-bitowy absolutny enkoder szeregowy, zasilanie klasy 200 V AC, stopień ochrony IP65 i uszczelniony olejowo wał. Model 353 wykorzystuje większy kołnierz 176 × 176 mm, zgodny z HC-SFS352 o prędkości 2000 obr./min przy tej samej mocy.

Typowe zastosowania

Szybkie osie pomocnicze w centrach obróbczych CNC. Oś wtórne w centrach obróbczych 5-osiowych — obrotnice osi A, obrotnice stołu osi B, napędy magazynków narzędzi — korzystają z silników 3000 obr./min, gdzie szybki czas indeksowania między pozycjami jest ważniejszy niż surowy moment obrotowy przy niskich prędkościach posuwu. Wał z wpustem nadaje się do konstrukcji z napędem bezpośrednim lub przekładniowym w mechanizmach stołów obrotowych.

Szybkie cykle przenośników i indeksowania transferowego. Systemy transferowe napędzane serwo z krótkimi odległościami między stacjami i wysokimi wskaźnikami cykli wykorzystują silniki 3000 obr./min do skrócenia fazy przyspieszania do prędkości każdego ruchu. Dwanaście stacji cyklujących co 8 sekund w komórce montażowej samochodów wymaga szybkiej reakcji osi, a nie maksymalnego momentu obrotowego przy niskiej prędkości.

Napędy pasowe i łańcuchowe. Linie pakujące, maszyny etykietujące i urządzenia do formowania, napełniania i zgrzewania, które wykorzystują napędzane serwo osie pasowe, zazwyczaj wymagają wałów z wpustem na kole pasowym napędowym, aby zapobiec obracaniu się piasty na wale pod wpływem naprężenia pasa. Przy 3,5 kW, HC-SFS353K zapewnia wystarczającą wydajność dla tego typu ciągłej produkcji.

Stoły pozycjonujące X-Y i systemy bramowe. Płaskie systemy pozycjonowania serwo do obróbki laserowej, dozowania lub inspekcji wykorzystują silniki 3000 obr./min na szybkich osiach skanujących, gdzie stała prędkość na długich dystansach określa jakość. Połączenie wysokiej rozdzielczości i wysokiej prędkości maksymalnej jest dokładnie tym, czego wymagają te zastosowania.

Oś nawijania i kontroli napięcia. Nawijarki i odwijarki materiałów z rdzeniami o średniej wydajności wykorzystują napędy serwo 3,5 kW w trybie sterowania momentem obrotowym do regulacji napięcia wstęgi. Silnik pracuje w szerokim zakresie prędkości; znamionowa prędkość 3000 obr./min zapewnia zapas dla szybkich odcinków ścieżki wstęgi.

Nowy w pudełku, fabrycznie zapieczętowany

Ten HC-SFS353K jest wysyłany w oryginalnym opakowaniu Mitsubishi — karton ochronny nienaruszony, osłony wału i złącza na miejscu, wewnętrzna piankowa podkładka nienaruszona. Fabrycznie zapieczętowany oznacza brak wcześniejszej instalacji, brak nagromadzonej historii termicznej, brak naprężeń podczas obsługi wału z wpustem lub zespołu enkodera.

Dla zespołów serwisowych budujących zapasy strategiczne dla maszyn pracujących na platformie J2S, zapasy fabrycznie nowe w pudełku o specyfikacji 3,5 kW 3000 obr./min są coraz trudniejsze do zdobycia, ponieważ ta generacja produktów coraz bardziej wchodzi w fazę wycofywania. Silniki wchodzące do służby bezpośrednio z zapasów fabrycznie zapieczętowanych nie niosą ze sobą zmiennych wydajności, które występują w jednostkach naprawionych lub odnowionych.

Do długoterminowego przechowywania: chłodne, suche, wolne od wibracji warunki zachowują pełną specyfikację przez kilka lat. W przypadku przechowywania powyżej pięciu lat, wytyczne Mitsubishi zalecają okresowe powolne obracanie wału w celu rozprowadzenia smaru w łożyskach przed oddaniem silnika do użytku.

Często zadawane pytania

P1: Jakie wzmacniacze są kompatybilne z HC-SFS353K?

HC-SFS353K wymaga wzmacniacza klasy MR-J2S-350. Główne warianty to MR-J2S-350A (ogólnego przeznaczenia analogowy/impulsowy), MR-J2S-350B (magistrala światłowodowa SSCNET) i MR-J2S-350CP (wbudowana funkcja pozycjonowania z CC-Link). Wszystkie mają moc 3,5 kW i obsługują protokół enkodera szeregowego 17-bitowego używany przez ten silnik. HC-SFS353K nie jest kompatybilny ze wzmacniaczami MR-J3, MR-J4 ani oryginalnymi MR-J2 (pierwszej generacji).

P2: Jaka jest różnica między HC-SFS352K a HC-SFS353K?

Oba modele mają tę samą moc wyjściową 3,5 kW, kołnierz 176 × 176 mm, enkoder 17-bitowy, stopień ochrony IP65, wał z wpustem i kompatybilność ze wzmacniaczem MR-J2S-350 — ale pracują z różnymi prędkościami znamionowymi. HC-SFS352K ma znamionową prędkość 2000 obr./min z momentem obrotowym ciągłym 16,7 Nm. HC-SFS353K ma znamionową prędkość 3000 obr./min z momentem obrotowym ciągłym 11,1 Nm. Wybierz 353K, gdy priorytetem jest wyższa prędkość; wybierz 352K, gdy zapas momentu obrotowego ciągłego jest ważniejszy niż maksymalna prędkość osi.

P3: Czy HC-SFS353K posiada hamulec elektromagnetyczny?

Nie. HC-SFS353K nie zawiera hamulca. Pozycja jest utrzymywana w spoczynku dzięki blokadzie serwo wzmacniacza — pętla sterowania pozostaje aktywna i utrzymuje oś za pomocą prądu silnika. W zastosowaniach wymagających mechanicznego zabezpieczenia przed upadkiem po wyłączeniu serwo (osie pionowe, ramiona obciążone grawitacją), HC-SFS353BK (wał z wpustem z hamulcem elektromagnetycznym sprężynowym) jest właściwym wariantem do określenia.

P4: Czy enkoder absolutny wymaga baterii i gdzie jest zainstalowany?

Tak. 17-bitowy enkoder absolutny szeregowy zachowuje wieloobrotowe dane pozycji podczas wyłączenia zasilania dzięki zasilaniu awaryjnemu bateryjnemu. Bateria — litowe ogniwo Mitsubishi A6BAT — znajduje się wewnątrz wzmacniacza serwo MR-J2S, a nie w silniku. Gdy jest sprawna, utrzymuje pozycję absolutną podczas każdej przerwy w zasilaniu, eliminując potrzebę cyklu powrotu do pozycji zerowej po ponownym uruchomieniu. Monitoruj alarm niskiego poziomu baterii wzmacniacza i proaktywnie wymieniaj A6BAT podczas następnego planowanego przestoju konserwacyjnego, zanim nastąpi całkowite rozładowanie.

P5: Czy HC-SFS353K może zastąpić HC-SFS352K, jeśli maszyna potrzebuje wyższej prędkości?

Oba silniki montuje się na tym samym kołnierzu 176 × 176 mm i mają tę samą klasę wzmacniacza (MR-J2S-350), więc fizyczna wymiana jest możliwa bez zmian montażowych. Jednak charakterystyka prędkości i momentu obrotowego jest inna — 353K pracuje szybciej, ale generuje mniejszy moment obrotowy ciągły. Przed zastąpieniem należy zweryfikować, czy wymagania momentu obrotowego osi mieszczą się komfortowo w granicach 11,1 Nm ciągłego we wszystkich punktach cyklu pracy, oraz czy istniejące parametry wzmacniacza (przekładnia elektroniczna, ograniczenia prędkości, rampy przyspieszenia) zostały zaktualizowane, aby odzwierciedlić znamionową prędkość 3000 obr./min. Przegląd parametrów w MR Configurator przed pierwszym włączeniem zasilania po wymianie jest zdecydowanie zalecany.