Mitsubishi HC-SFS702BK (HCSFS702BK) — Serwomotor AC 7kW, z wałkiem wpustowym i hamulcem elektromagnetycznym, seria MELSERVO-J2S

Identyfikacja produktu

Numer części: HC-SFS702BK

Szukano również jako: HCSFS702BK, HC-SFS-702BK

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

Typ silnika: Serwomotor AC bezszczotkowy — wałek wpustowy, hamulec elektromagnetyczny

Stan: Nowy w pudełku

Co oglądasz

Silnik Mitsubishi HC-SFS702BK to silnik o największej pojemności w standardowej rodzinie HC-SFS o prędkości 2000 obr./min — średniej bezwładności serwomotor AC bezszczotkowy o mocy 7 kW, który łączy dwie cechy wymagane przez najtrudniejsze osie obrabiarek i automatyki przemysłowej: wałek wpustowy do pozytywnego przenoszenia momentu obrotowego i sprężynowy hamulec elektromagnetyczny zabezpieczający przed awarią do bezpiecznego mechanicznego blokowania przy wyłączonym serwomotorze.

Przy ciągłym momencie obrotowym 33,4 Nm i szczytowym 100 Nm jest to poważne "woły robocze". Współpracuje ze wzmacniaczami klasy MR-J2S-700 z platformy serwo J2-Super firmy Mitsubishi, co oznacza, że korzysta z pełnego zestawu funkcji J2S: sprzężenia zwrotnego z enkoderem absolutnym 17-bitowym przy 131 072 ppr, pasmo pętli prędkości przekraczające 550 Hz, adaptacyjne strojenie w czasie rzeczywistym i system pozycji absolutnej, który eliminuje cykle powrotu do punktu zerowego po przerwaniu zasilania.

Sufiks "BK" zawiera obie cechy definiujące w dwóch literach: B dla hamulca elektromagnetycznego, K dla wałka wpustowego. Ta konkretna kombinacja jest określana wszędzie tam, gdzie oś przenosi duże obciążenie bezwładnościowe, przenosi moment obrotowy przez sprzęgło wpustowe lub koło pasowe i musi niezawodnie utrzymywać pozycję po wyłączeniu serwomotoru.

Specyfikacje techniczne

7 kW przy 2000 obr./min: Szczyt oferty HC-SFS

W rodzinie HC-SFS o prędkości 2000 obr./min, pojemność wzrasta od 500 W do 1 kW, 1,5 kW, 2 kW, 3,5 kW, 5 kW i wreszcie 7 kW w modelu HC-SFS702BK. Każdy kolejny krok w tabeli zapewnia większy moment obrotowy, wyższe wymagania dotyczące mocy przyłączeniowej i fizycznie dłuższą obudowę silnika — model 7 kW waży 32 kg, czyli około trzykrotnie więcej niż silnik 5 kW, co odzwierciedla dodatkową miedź, laminaty i masę wymaganą do ciągłego utrzymywania 33,4 Nm bez problemów termicznych.

Ta wartość momentu obrotowego — 33,4 Nm znamionowy, 100 Nm szczytowy — mówi coś ważnego o tym, gdzie ten silnik jest używany. Stosunek szczytowego do znamionowego 3:1 oznacza, że silnik może wytworzyć trzykrotność swojej ciągłej mocy znamionowej w krótkich impulsach, zapewniając osi moment obrotowy potrzebny do szybkiego rozpędzenia ciężkich ładunków, jednocześnie utrzymując umiarkowany moment obrotowy potrzebny do utrzymania tej prędkości podczas cyklu pracy. W przypadku ciężkiej palety, obrotnicy o dużej średnicy lub kolumny Z o dużej masie, ta kombinacja wysokiego momentu szczytowego i solidnej mocy znamionowej jest dokładnie tym, czego wymaga zastosowanie.

Kołnierz 176 × 176 mm pasuje do standardowego mocowania o dużej wytrzymałości, wspólnego dla wyższych zakresów HC-SFS (punkty pojemności 352, 502 i 702). Maszyny zaprojektowane dla wariantów 3,5 kW lub 5 kW mogą pomieścić silnik 7 kW bez modyfikacji układu mocowania — zmieniają się tylko połączenia zasilania i okablowania.

Wałek wpustowy — Zbudowany do przenoszenia wysokiego momentu obrotowego

Przy mocy 7 kW i ciągłym momencie obrotowym 33,4 Nm, moment obrotowy na styku sprzęgła wału jest znaczny. Sprzęgła zaciskowe cierne działają niezawodnie w wielu zastosowaniach serwo, ale przy tym poziomie mocy — zwłaszcza na osiach poddawanych częstym zmianom kierunku, obciążeniom udarowym od cięcia lub wysokiemu wstępnemu napięciu od pasków rozrządu — wałek wpustowy całkowicie eliminuje ryzyko poślizgu.

Rowek wpustowy tworzy pozytywne dopasowanie kształtowe między wałem silnika a piastą. Wpust przenosi bezpośrednio obciążenie ścinające, zamiast polegać na tarciu zaciskowym do przenoszenia momentu obrotowego. W przypadku kół pasowych, kół zębatych, kół zębatych napędowych i piast sprzęgających, gdzie jakikolwiek poślizg obrotowy między wałem a piastą mógłby zakłócić pozycjonowanie osi lub spowodować uszkodzenie mechaniczne, połączenie wpustowe jest właściwym wyborem inżynieryjnym.

Prawidłowa instalacja na wałku wpustowym ma znaczenie: wpust musi pasować do rowka z minimalnym luzem (luźne dopasowanie wprowadza luzy), musi mieć odpowiednią długość, aby rozłożyć obciążenie ścinające na całej głębokości piasty, a mocowanie piasty musi być dokręcone zgodnie ze specyfikacją. Instrukcja obsługi Mitsubishi zaznacza, że podczas montażu elementów na wałku wpustowym należy użyć dwustronnego trzpienia w gwintowanym otworze na końcu wału, aby wciągnąć element — uderzanie w koniec wału jest wyraźnie zabronione, ponieważ obciążenie udarowe może uszkodzić enkoder z tyłu silnika.

Hamulec elektromagnetyczny — Blokada zabezpieczająca przed awarią dla ciężkich osi

Sprężynowy hamulec w HC-SFS702BK jest urządzeniem blokującym, a nie hamulcem opóźniającym. Logika działania jest prosta, ale krytyczna: napięcie 24 V DC zasila cewkę hamulca i utrzymuje tarczę z dala od powierzchni ciernej, pozwalając wałowi swobodnie się obracać pod kontrolą wzmacniacza. Usunięcie napięcia 24 V — z powodu projektu, awarii lub przerwy w zasilaniu — powoduje natychmiastowe zadziałanie sprężyny zaciskającej tarczę hamulcową, blokując wał.

Przy mocy 7 kW osie napędzane przez ten silnik są zazwyczaj na tyle duże, że siły grawitacji lub procesowe tworzą znaczące niezrównoważone obciążenia. Ciężka głowica wrzeciona w dużej obrabiarce VMC, belka poprzeczna bramy, obrotnica wielkoformatowa, tylna belka prasy przenosząca ciężką płytę oporową — każda z nich ma warunek, w którym wyłączenie serwomotoru bez mechanicznej blokady skutkuje niekontrolowanym ruchem. Hamulec HC-SFS702BK rozwiązuje ten problem jako kwestię inżynierii zabezpieczającej przed awarią, a nie wygody.

Praktyczne uwagi dotyczące okablowania przy 7 kW:

Cewka hamulca generuje znaczący impuls napięcia indukcyjnego przy wyłączeniu. Tłumik przepięć na zaciskach cewki nie jest opcjonalny w tej skali — bez niego impuls może z czasem pogorszyć stan styków przekaźnika i obciążyć obwody wejścia/wyjścia wzmacniacza. Użyj wyjścia MBR (blokada hamulca) wzmacniacza MR-J2S do sterowania przekaźnikiem hamulca, zapewniając, że hamulec nie zostanie włączony, gdy silnik nadal pracuje pod obciążeniem. Włączenie hamulca na obracającym się wale przy 7 kW szybko zużyje powierzchnię cierną i spowoduje wstrząs mechaniczny w układzie napędowym — sygnał MBR zapobiega temu, narzucając prawidłową sekwencję czasową hamowania do blokowania.

Dla osi pionowych, własne wytyczne Mitsubishi zalecają takie dobranie osi, aby niezrównoważony moment obrotowy pozostawał poniżej 70% momentu obrotowego silnika. Przy 33,4 Nm znamionowym, oznacza to, że statyczne obciążenie niezrównoważone nie powinno przekraczać około 23 Nm na wale silnika — wartość, którą warto sprawdzić w stosunku do rzeczywistego obciążenia przed instalacją na dowolnej osi pionowej.

17-bitowy enkoder absolutny — Dlaczego ma znaczenie przy tej mocy

HC-SFS702BK wykorzystuje ten sam 17-bitowy szeregowy enkoder absolutny, co cała rodzina HC-SFS: 131 072 rozróżnialnych pozycji na obrót wału, przesyłanych przez szybkie łącze szeregowe do wzmacniacza MR-J2S.

Przy mocy 7 kW ma to znaczenie w sposób wykraczający poza prostą dokładność pozycjonowania. Pętla prędkości wzmacniacza działa na podstawie danych prędkości pochodzących z enkodera — większa rozdzielczość oznacza dokładniejsze szacowanie prędkości, co z kolei oznacza lepsze tłumienie zakłóceń, gdy siły cięcia, zmiany bezwładności lub zmiany obciążenia zakłócają oś. Oś przenosząca dużą bezwładność i tnąca z dużymi prędkościami posuwu wymaga ścisłej pętli prędkości, aby uniknąć polowania, oscylacji i błędów pozycjonowania podczas cięcia. 17-bitowy enkoder, w połączeniu z pętlą prędkości wzmacniacza J2S o pasmie 550 Hz+, zapewnia tę ścisłość.

Funkcja absolutna utrzymuje dane pozycji aktywne dzięki zasilaniu bateryjnemu — ogniwo litowe A6BAT we wzmacniaczu serwo MR-J2S. Po każdej przerwie w zasilaniu oś powraca do dokładnie ostatniej znanej pozycji bez cyklu powrotu do punktu zerowego. W przypadku dużych maszyn, gdzie powrót do punktu zerowego ciężkiej osi marnuje czas i stwarza ryzyko kolizji z mocowaniem, ma to znaczenie operacyjne.

Gdzie specyfikowany jest HC-SFS702BK

Oś W i napędy palet w poziomej centrum obróbczym. Duże systemy transportu palet w HMC przenoszą ciężkie mocowania na duże odległości. Oś W lub napęd pozycjonujący głowicę czołową wymaga wysokiego, stałego momentu obrotowego, sprzęgła wpustowego do przenoszenia obciążenia napędu palety bez poślizgu i hamulca do utrzymania pozycji palety podczas obróbki lub ładowania mocowania.

Duża kolumna Z w VMC. Ciężkie pionowe centra obróbcze o znacznej masie głowicy wrzeciona wykorzystują klasę 7 kW na osi Z. Wałek wpustowy jest bezpośrednio połączony z napędem śruby kulowej lub zębatki i listwy, a hamulec jest niezbędny do zapobiegania opadaniu kolumny Z po wyłączeniu serwomotoru.

Duże osie rewolwerowe i koników w tokarkach CNC. Wysokowydajne centra tokarskie z rewolwerami o dużej średnicy wykorzystują serwomotory tej klasy do szybkiego, zdecydowanego indeksowania. Wałek wpustowy pozytywnie zazębia się z mechanizmem napędu rewolweru, a hamulec utrzymuje rewolwer w wybranej stacji, podczas gdy mechanizm blokujący go zabezpiecza do cięcia.

Napędy pozycjonujące linii transferowych. Ciężkie systemy transportu palet z dużymi płytami mocującymi i długimi skokami transportowymi wykorzystują serwomotory o dużej mocy do szybkiego i dokładnego pozycjonowania między stacjami. Hamulec utrzymuje pozycję na każdej stacji podczas mocowania, blokowania lub operacji przetwarzania.

Duże obrotnice i osie obrotowo-przesuwne. Obrotnice serwo z napędem bezpośrednim lub przekładniowe, używane do obróbki 4-osiowej i 5-osiowej na dużych częściach, wymagają wysokiego momentu obrotowego do dokładnego pozycjonowania pod obciążeniem cięcia. Połączenie wałka wpustowego z przekładnią ślimakową lub wejściem napędu bezpośredniego musi być pozytywne i wolne od poślizgu.

Ramiona robotów i systemy obsługi ciężkich ładunków. Roboty przemysłowe i systemy obsługi typu bramowego o ładownościach w zakresie 200–500 kg wykorzystują serwomotory tej klasy na głównych przegubach i osiach ruchu. Blokada hamulca jest wymagana w każdej pozycji spoczynkowej, aby zapobiec ugięciu przegubu pod wpływem grawitacji.

Rodzina HC-SFS 2000 obr./min — Podsumowanie pełnego zakresu

Każdy punkt pojemności jest dostępny w czterech kombinacjach wału i hamulca: prosty bez hamulca, wpustowy bez hamulca, prosty z hamulcem i wpustowy z hamulcem. HC-SFS702BK to wariant wpustowy z hamulcem na szczycie tego zakresu o mocy 7 kW.

Nowy w pudełku — Co oznacza stan w tej skali

Serwomotor o masie 32 kg to znaczący element do obsługi i instalacji. Fabrycznie zapakowany nowy w pudełku oznacza, że silnik dociera w oryginalnym opakowaniu Mitsubishi ze wszystkimi osłonami ochronnymi: nasadką końcową wału, osłonami przeciwpyłowymi złączy i wewnętrzną piankową podporą. Brak wcześniejszego obciążenia instalacyjnego na wałku wpustowym, brak historii termicznej z poprzedniej pracy, brak nagromadzonego zużycia na powierzchni ciernej hamulca.

Dla działów utrzymania ruchu zarządzających dużą flotą maszyn, posiadanie nowego w pudełku zapasu dla osi 7 kW eliminuje najdroższy rodzaj przestoju: oczekiwanie na naprawę lub pozyskanie silnika, podczas gdy maszyna produkcyjna stoi bezczynnie. Hamulec i enkoder to dwa elementy, które najprawdopodobniej wymagają wymiany w starszym silniku — nowy egzemplarz w pudełku nie ma żadnych z tych obaw.

Przechowywanie w chłodnych, suchych warunkach, wolnych od wibracji, utrzymuje pełną specyfikację przez kilka lat. W przypadku przechowywania dłuższego niż pięć lat, zaleca się okresowe powolne obracanie wału w celu rozprowadzenia smaru łożyskowego przed instalacją.

Często zadawane pytania

P1: Które wzmacniacze serwo współpracują z HC-SFS702BK?

HC-SFS702BK wymaga wzmacniacza klasy MR-J2S-700. Dwie główne opcje to MR-J2S-700A (interfejs poleceń impulsowych/analogowych ogólnego przeznaczenia) i MR-J2S-700B (magistrala światłowodowa SSCNET dla systemów sterowników ruchu). Oba obsługują 17-bitowy enkoder szeregowy HC-SFS702BK i zapewniają odpowiednią moc dla znamionowego prądu tego silnika wynoszącego 35 A. Silnik nie jest kompatybilny ze starszymi wzmacniaczami MR-J2 ani ze wzmacniaczami serii MR-J3 / MR-J4 bez dedykowanego sprzętu konwersyjnego.

P2: Co dodaje wałek wpustowy w porównaniu do standardowego wałka prostego w HC-SFS702B?

Oba modele są identyczne mechanicznie i elektrycznie, z wyjątkiem wału. HC-SFS702BK ma obrobiony rowek wpustowy w wale, który tworzy pozytywne połączenie przenoszące obciążenie ścinające z piastą sprzęgającą lub elementem napędzanym. Przy mocy 7 kW i ciągłym momencie obrotowym 33,4 Nm, zastosowania wykorzystujące koła pasowe z napędem bezpośrednim, koła zębate lub koła zębate napędowe korzystają z połączenia wpustowego, aby wyeliminować ryzyko poślizgu spowodowanego momentem obrotowym. Jeśli sprzęgło jest typu zaciskowego ciernego (zacisk dzielony lub piasta kompresyjna) i nie ma mechanicznego wymogu wpustu, HC-SFS702B (wałek prosty) jest odpowiednim modelem.

P3: "B" oznacza hamulec — jak się włącza i do czego służy?

Hamulec jest sprężynowy i zabezpieczający przed awarią: napięcie 24 V DC utrzymuje go otwartym podczas normalnej pracy, a sprężyna włącza tarczę hamulcową w momencie usunięcia tego napięcia. Jest to urządzenie blokujące, a nie hamulec opóźniający — wzmacniacz serwo obsługuje wszystkie kontrolowane hamowania, a hamulec włącza się dopiero po zatrzymaniu osi. Jest używany na osiach pionowych i w każdym zastosowaniu, gdzie oś wyłączona z zasilania poruszałaby się pod wpływem grawitacji lub sił procesowych. Zawsze kieruj sterowanie hamulcem przez wyjście blokady MBR wzmacniacza, aby zapewnić, że hamulec włączy się dopiero po zwolnieniu silnika do zatrzymania.

P4: Czy 17-bitowy enkoder absolutny potrzebuje baterii i gdzie jest zainstalowany?

Tak — szeregowy enkoder absolutny wymaga zasilania bateryjnego do zachowania danych pozycji podczas wyłączenia zasilania. Bateria nie znajduje się w silniku; jest to ogniwo litowe A6BAT zamontowane wewnątrz wzmacniacza serwo MR-J2S-700. Gdy bateria jest sprawna, oś zachowuje swoją absolutną pozycję po przerwaniu zasilania i nie wymaga cyklu powrotu do punktu zerowego po ponownym uruchomieniu. Monitoruj alarm baterii wzmacniacza i wymień A6BAT przy najbliższym planowanym przestoju, gdy pojawi się ostrzeżenie — nie dopuść do całkowitego rozładowania baterii, ponieważ wymusza to operację ponownego powrotu do punktu zerowego.

P5: Czy HC-SFS702BK może zastąpić starszy HC-SF702 lub HC-SF702B w istniejącej maszynie?

Wymiary kołnierza i geometria wału są kompatybilne — HC-SFS702BK zamontuje się w tym samym miejscu co HC-SF702 lub HC-SF702B bez modyfikacji mechanicznych. Jednak interfejs enkodera jest inny: HC-SFS702BK wykorzystuje 17-bitowy enkoder szeregowy, który wymaga wzmacniacza MR-J2S-700. Oryginalny wzmacniacz MR-J2 nie może komunikować się z tym enkoderem. Jeśli maszyna jest już wyposażona we wzmacniacze MR-J2S o mocy 700A, wymiana jest bezpośrednia mechanicznie i elektrycznie. Jeśli maszyna ma oryginalne wzmacniacze MR-J2, wzmacniacz musi zostać zmodernizowany w tym samym czasie.