Модуль усилителя Fanuc Spindle A06B-6102-H211

Fanuc A06B-6102-H211 | Модуль шпиндельного усилителя Alpha — SPM-11, 283–325 В / 17,5 кВт, выходной ток 48 А, интерфейс типа 1, контурное управление Cs, жесткое нарезание резьбы

Обзор

Модуль Fanuc A06B-6102-H211 представляет собой модуль шпиндельного усилителя SPM-11 из серии шпиндельных усилителей Fanuc A06B-6102 alpha — привод шпинделя мощностью 11 кВт с выходным током 48 А при входном напряжении шины постоянного тока 17,5 кВт.

Обозначение SPM-11 указывает на среднедиапазонный шпиндельный модуль, подходящий для обрабатывающих центров и токарных центров с требованиями к мощности шпинделя в диапазоне от 7,5 до 11 кВт непрерывной работы, что является распространенной спецификацией для вертикальных обрабатывающих центров с инструментом класса 40–50 и токарных центров с зажимным патроном диаметром 15–30 см.

Серия A06B-6102 представляет собой поколение шпиндельных усилителей Fanuc alpha с интерфейсом типа 1 — архитектурой управления шпинделем HRV (High Response Vector), которая обеспечила расширенные функции шпинделя, недоступные в предыдущих поколениях приводов шпинделя.

Интерфейс типа 1 специально включает в себя внутреннюю схему с высоким разрешением, которая позволяет ЧПУ использовать шпиндель в качестве управляемой оси положения для контурного управления Cs, жесткого нарезания резьбы и синхронизации шпинделя без необходимости использования отдельного внешнего датчика положения.

Встроенный в шпиндельный двигатель импульсный кодер обеспечивает обратную связь по положению через разъемы JY2 и JY4, а высокоточное внутреннее процессорное устройство привода преобразует эту обратную связь в точность положения, необходимую для работы шпинделя в режиме сервопривода.

При номинальном выходном токе 48 А SPM-11 имеет значительный запас по току для переходных процессов ускорения шпиндельного двигателя. Шпиндели станков ускоряются от нуля до рабочей скорости за одну-несколько секунд — пиковый ток во время этого ускорения может достигать двух-трехкратного значения номинальной непрерывной мощности.

Номинальная входная мощность 17,5 кВт в сочетании со способностью Alpha PSM выдавать пиковую мощность из своего банка конденсаторов шины постоянного тока обеспечивает энергию, необходимую для этих событий ускорения, без возникновения ошибок пониженного напряжения на шине.

Ключевые Спецификации

Интерфейс типа 1 — шпиндель как сервоось

Обозначение типа 1 в серии A06B-6102 означает, что модуль включает в себя внутреннюю схему с высоким разрешением, которая преобразует шпиндель из простого привода с регулируемой скоростью в ось с регулируемым положением, способную работать в режиме сервопривода.

Эта архитектурная возможность лежит в основе нескольких функций обработки, на которые полагаются современные обрабатывающие центры.

Контурное управление Cs использует шпиндель как ось C в токарных операциях, вращая заготовку с точно заданной угловой позицией, в то время как фрезерный или сверлильный инструмент перемещается по осям X и Y — это позволяет создавать контурные элементы на токарном центре, которые в противном случае потребовали бы отдельной операции обработки на VMC.

Жесткое нарезание резьбы синхронизирует угловое положение шпинделя с линейным перемещением режущего инструмента по оси Z по каждому шагу резьбы, устраняя плавающую оправку, которая требовалась в системах до жесткого нарезания резьбы, и позволяя увеличить скорость нарезания резьбы с лучшим качеством резьбы.

Синхронизация шпинделя координирует два шпинделя на двухшпиндельном токарном станке или токарном центре с вспомогательным шпинделем, согласовывая их скорости для обеспечения передачи заготовки от основного к вспомогательному шпинделю без механической опоры.

Все эти функции требуют высокоточную обработку положения интерфейса типа 1 — приводы шпинделя с более низким разрешением или аналоговым интерфейсом не могут реализовать их независимо от размера двигателя.

SPM-11 в линейке шпиндельных усилителей Alpha

Серия A06B-6102 охватывает выходные шпиндельные модули от SPM-2.2 (H202, для небольших шпиндельных двигателей) до более крупных моделей SPM для мощных обрабатывающих центров. SPM-11 находится в среднем диапазоне — выше SPM-5.5 (H206, для небольших станков или применений с вспомогательным шпинделем) и ниже SPM-15 и SPM-22, используемых на более крупных основных приводах шпинделя.

Такое позиционирование соответствует SPM-11 для широкого среднего сегмента обрабатывающих центров с ЧПУ: VMC с конусом 40 и мощностью шпинделя в диапазоне 7,5–11 кВт, токарные центры с размером патрона до 250 мм и горизонтальные обрабатывающие центры меньших классов паллет.

Замена вышедшего из строя SPM-11 на производственном станке проста с точки зрения физической замены — модуль занимает стандартное положение на рейке усилителя Alpha, подключаясь к шине постоянного тока и к интерфейсу шпинделя ЧПУ.

Параметры шпиндельного двигателя, хранящиеся в ЧПУ, должны соответствовать установленной модели двигателя, а история аварийных сигналов ЧПУ предоставляет код неисправности, который определяет, была ли неисправность в приводе шпинделя, шпиндель-двигателе или кодере положения двигателя.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какие аварийные сигналы шпинделя на A06B-6102-H211 указывают на неисправность модуля, а не на неисправность двигателя?

Коды аварийных сигналов красного светодиода модуля (AL-03–AL-12) указывают на неисправности внутри аппаратного обеспечения привода — предохранитель звена постоянного тока, входной предохранитель, перегрев силового полупроводника, перенапряжение или перегрузка по току на шине постоянного тока. AL-01 (перегрев двигателя) и AL-02 (чрезмерное отклонение скорости) обычно указывают на двигатель или систему обратной связи, а не на сам привод.

Когда появляются AL-08–AL-12, подозревается неисправность аппаратного обеспечения привода. 

Всегда проверяйте изоляцию обмоток двигателя на несколько сотен мегаом перед заменой модуля — отказ изоляции двигателя, вызывающий сквозной ток в выходном каскаде привода, является наиболее распространенной первопричиной перегрузки по току в звене постоянного тока (AL-12) и отключения привода.

В2: Что означает суффикс #H520 в варианте CE A06B-6102-H211#H520?

Суффикс #H520 обозначает вариант модуля SPM-11 с маркировкой CE, произведенный для европейского рынка и соответствующий директивам CE по электробезопасности. Электрические характеристики — номинальное входное напряжение, выходной ток и функции управления шпинделем — идентичны базовому A06B-6102-H211.

Маркировка CE указывает на то, что модуль был протестирован и документирован на соответствие соответствующим директивам ЕС, охватывающим низковольтное оборудование и электромагнитную совместимость. Для станков, работающих в ЕС, вариант CE является обязательным номером детали; для других рынков базовый H211 и #H520 функционально взаимозаменяемы.

В3: Поддерживает ли SPM-11 одновременное контурное управление Cs и жесткое нарезание резьбы?

Нет. Контурное управление Cs, жесткое нарезание резьбы, синхронизация шпинделя и ориентация являются взаимоисключающими режимами работы — ЧПУ командует одним режимом за раз, и переключение между ними требует предварительной отмены активного режима.

Коды аварийных сигналов ER-11–ER-22 в приводе шпинделя специально сигнализируют о попытках команды второго режима при активном другом режиме.

Это ограничение программного управления, а не ограничение аппаратного обеспечения модуля — аппаратное обеспечение SPM-11 поддерживает все режимы, но только один из них может быть активен в любой момент времени в рамках последовательности программы обработки.

В4: Может ли A06B-6102-H211 использоваться с любым шпиндельным двигателем Alpha, или двигатель должен соответствовать номинальным параметрам привода?

Привод SPM-11 с выходным током 48 А рассчитан на шпиндельные двигатели серии Alpha мощностью от 7,5 до 11 кВт в непрерывном режиме. Использование значительно более мощного шпиндельного двигателя — такого, который требует постоянного тока выше 48 А при нагрузке резания — вызовет срабатывание защиты от перегрузки по току и приведет к аварийным сигналам шпинделя во время операций резания.

Номинальный ток двигателя (с его паспортной таблички или спецификации шпиндельного двигателя Fanuc) должен соответствовать номинальному выходному току усилителя для надежной работы при полной нагрузке.

SPM-11 может без проблем управлять шпиндельными двигателями меньшей мощности (с меньшим потреблением тока в непрерывном режиме), хотя это и не типичный сценарий использования.

В5: Какой размер PSM необходим для поддержки A06B-6102-H211 в полной конфигурации станка?

Потребность SPM-11 во входной мощности 17,5 кВт должна быть учтена в общей мощности PSM вместе со всеми модулями SVM в стеке усилителей осей станка.

Типичный VMC с тремя осевыми модулями SVM (общей мощностью 2–6 кВт) плюс SPM-11 требует PSM мощностью примерно 20–25 кВт в пиковом режиме для обработки одновременного ускорения осей и шпинделя. 

Процедура выбора PSM Fanuc суммирует пиковые нагрузки всех модулей для определения минимальной требуемой мощности PSM — занижение мощности PSM приведет к аварийным сигналам пониженного напряжения на шине постоянного тока, особенно во время наиболее требовательных одновременных последовательностей движения.