Fanuc A06B-0087-B403 | Серводвигатель переменного тока Beta iS BiS30/2000 — 3 кВт, 27 Нм, прямой вал, тормоз 24 В, энкодер biA128

Номер детали: A06B-0087-B403

Серия: Серводвигатель переменного тока Beta iS (βiS)

Модель: BiS 30 / 2000

Конфигурация: Прямой гладкий вал (SLK), пружинный тормоз постоянного тока 24 В, абсолютный энкодер biA128, IP65

Номинальная выходная мощность: 3 кВт

Пусковой момент: 27 Нм

Максимальная скорость: 2000 об/мин

Входное напряжение: 200–240 В переменного тока, 3 фазы

Питание тормоза: 24 В постоянного тока

Вес: 29 кг

Энкодер: biA128 Абсолютный (A860-2020-T301)

Состояние: Новый / Восстановленный 

Обзор

Fanuc A06B-0087-B403 — это вариант двигателя BiS30/2000 с тормозом — серводвигатель переменного тока серии Beta iS мощностью 3 кВт и 27 Нм, сконфигурированный с прямым гладким валом, пружинным тормозом постоянного тока 24 В, абсолютным энкодером biA128 и защитой IP65.Суффикс "403" является стандартным для семейства Fanuc Beta iS для прямого гладкого вала, тормоза и энкодера biA128 — та же логика суффикса используется в BiS8/3000-B403, BiS22/2000-B403 и других.

При весе 29 кг это внушительный двигатель: самый крупный в компактном диапазоне Beta iS перед BiS40/2000, и правильная спецификация для осей, которым требуется как высокий удерживающий момент, так и механический предохранительный тормоз.

Тормоз — это то, для чего предназначен этот двигатель, помимо производительности BiS30/2000.

Вариант B103 обеспечивает тот же пусковой момент 27 Нм, тот же абсолютный энкодер, ту же защиту IP65 — но без тормоза. Когда ось может двигаться под действием силы тяжести, пружинного давления или накопленной упругой энергии при снятии крутящего момента серводвигателя, B103 не является подходящим двигателем, независимо от того, насколько хорошо его крутящий момент соответствует нагрузке.

A06B-0087-B403 существует специально для таких осей: вертикальные оси Z вертикальных обрабатывающих центров, наклонные оси пятиосевых станков, поворотные оси больших позиционеров и делительных головок, а также любая ось автоматизации, где отключение серводвигателя означает неконтролируемое механическое движение, если нет тормоза.

Ключевые характеристики

Параметр

Тормоз, установленный на A06B-0087-B403, является пружинным и электромагнитно растормаживаемым — состояние по умолчанию — включено, и для разблокировки тормоза требуется активное питание 24 В постоянного тока.

Когда питание подано и серводвигатель работает нормально, цепь питания тормоза 24 В постоянного тока возбуждает катушку тормоза, электромагнит преодолевает силу пружины, и тормозной диск отделяется от фрикционной поверхности. Вал вращается свободно.

Когда питание 24 В отключается — будь то по команде отключения серводвигателя, аварийной остановке или прерыванию питания — пружина немедленно прижимает тормозные поверхности друг к другу и механически удерживает вал.

Эта отказоустойчивая логика — причина существования тормоза. Никакая логика управления не может обеспечить эквивалентную механическую безопасность.

Если усилитель серводвигателя выходит из строя, если сбой питания управления, если машина теряет питание от сети или если срабатывает цепь аварийной остановки — во всех этих случаях тормоз включается без активного сигнала от ЧПУ или ПЛК.

Ось удерживает положение механически, независимо от того, что происходит в электрической системе.

При пусковом моменте двигателя 27 Нм удерживающий момент тормоза рассчитан на класс нагрузки двигателя.

Конкретный удерживающий момент тормоза A06B-0087-B403 рассчитан на диапазон применения BiS30/2000 — достаточный для статического удержания нагрузки оси при отсутствии возбуждения двигателя, против силы тяжести, предварительного натяга пружины или остаточного пневматического давления в зависимости от конфигурации оси машины.

Тормоз не предназначен для использования в качестве динамического стопора при работе двигателя на полной мощности — это стояночный тормоз, а не фрикционный стопор для замедления.

Спецификация 24 В постоянного тока должна быть правильной. Тормоза серии Beta iS используют 24 В постоянного тока, а не 90 В постоянного тока, используемые в более крупных двигателях Fanuc серии Alpha. Подача 90 В на катушку 24 В немедленно сожжет обмотку тормоза.

Подача только 24 В на катушку 90 В приведет к частичному электромагнитному растормаживанию — пружина никогда полностью не преодолевается, тормоз трется о диск во время работы двигателя, и как тормоз, так и двигатель подвергаются прогрессивному термическому и механическому повреждению.

Перед вводом в эксплуатацию сменного двигателя измерьте напряжение питания тормоза машины на клеммах разъема тормоза, чтобы подтвердить 24 В постоянного тока.

Производительность BiS30/2000 — где 27 Нм имеют значение

Пусковой момент 27 Нм двигателя BiS30/2000 является определяющим параметром для типов осей, которые обслуживает этот двигатель. Пусковой момент — это максимальный крутящий момент, доступный от двигателя при остановке — крутящий момент, который сервоусилитель подает для удержания заданной позиции против приложенной нагрузки.

Для вертикальной оси Z, несущей тяжелую головку шпинделя, требование к пусковому моменту включает вес головки, трение уплотнений каретки линейных направляющих и любые компоненты силы резания, передаваемые обратно через шпиндель.

Для поворотного стола это включает комбинированный момент массы стола, заготовки и приспособления, действующий вокруг оси поворота.

При максимальной скорости 2000 об/мин BiS30/2000 не является высокоскоростным двигателем.

Компромисс, присущий конструкции Beta iS, заключается в том, что более высокий пусковой момент при компактных размерах достигается за счет максимальной рабочей скорости. Рабочий диапазон BiS30/2000 оптимизирован для 0–2000 об/мин — диапазон скоростей, типичный для приводимых в движение осей, которые он обслуживает.

Скорости быстрой подачи на тяжелых вертикальных осях ограничиваются скорее способностью оси к ускорению (которая зависит от доступного крутящего момента минус крутящий момент нагрузки), чем скоростью двигателя, и 2000 об/мин при типичном шаге шарико-винтовой передачи и передаточном отношении для применений с тяжелыми осями обычно достаточно.

Прямой гладкий вал с 27 Нм — требования к муфте

Гладкий вал передает полный пусковой момент 27 Нм на ведомый компонент только за счет трения — втулка муфты зажимает вал и удерживает его за счет контактного давления на поверхности отверстия.

При добавлении тормоза к сборке возникает дополнительный фактор: когда тормоз включается и удерживает ось неподвижно, в то время как внешняя сила пытается ее сдвинуть — например, при аварийной остановке во время обработки — интерфейс муфты может испытывать ударные нагрузки крутящего момента, превышающие статическую грузоподъемность, на которую было рассчитано фрикционное зажимное устройство.

Это стоит учесть на этапе спецификации муфты.

Сила зажима втулки должна быть рассчитана на удерживающий момент тормоза, а не только на рабочий момент двигателя, и должна учитывать динамические нагрузки при включении тормоза.

Втулка муфты, достаточная для рабочего момента 27 Нм, но недооцененная для механического удара при включении тормоза против движущейся нагрузки, будет постепенно изнашиваться, и износ проявится в виде биения вала и ухудшения повторяемости позиционирования до полного отказа муфты.

На практике это означает: подтвердите динамический номинальный крутящий момент производителя муфты, а не только статический номинальный крутящий момент, при указании муфты для установки с тормозом.

Абсолютный энкодер biA128 — позиционирование без возврата в ноль

Пульс-кодер biA128 (A860-2020-T301) сохраняет полную ссылку на положение вала при циклах включения/выключения питания без резервной батареи. Когда система серводвигателя включается — будь то после планового отключения или после непредвиденного сбоя питания — ЧПУ считывает истинное положение вала непосредственно с biA128. Нет необходимости в возврате в ноль, нет движения для поиска нуля, нет задержки при запуске для установления положения.

На вертикальной или наклонной оси с механическим тормозом эта комбинация особенно практична. Ось не движется при отключении питания, потому что ее удерживает тормоз. При восстановлении питания biA128 считывает положение вала — все еще под тем же углом, что и при отключении питания — и ЧПУ немедленно получает правильные данные о положении.

Станок может возобновить производство точно с того места, где остановился, без какого-либо цикла перепозиционирования. В системах с инкрементальными энкодерами потребуется возврат в ноль перед принятием любой команды оси, что увеличит время запуска пропорционально длине оси и скорости поиска нуля.

Совместимость с IP65 и усилителем Beta i

Защита IP65 защищает A06B-0087-B403 от воздействия охлаждающей жидкости и случайных струй воды, типичных для производственной среды обработки. При весе 29 кг этот двигатель достаточно большой, чтобы уплотнение вала — часть сборки IP65 — несло значительную радиальную нагрузку от муфты и любого натяжения ремня, если ось использует ременной привод.

Состояние уплотнения вала должно быть включено в периодические проверки технического обслуживания наряду с состоянием подшипников.

Двигатель предназначен для семейства сервоусилителей Fanuc Beta i — одноосевых приводов βiSV и комбинированного модуля серво-шпиндель βiSVSP — рассчитанных на класс выходной мощности 3 кВт двигателя BiS30/2000. Он интегрируется с системами ЧПУ Fanuc, включая серии 0i-C, 0i-D, 0i-F, 30i, 31i и 32i.

Питание тормоза 24 В постоянного тока является отдельной цепью от выхода сервоусилителя — оно должно питаться независимо от цепи управления 24 В постоянного тока станка и правильно блокироваться, чтобы тормоз растормаживался до включения серводвигателя и тормозил до отключения серводвигателя.

Неправильно заблокированная цепь тормоза — которая растормаживается слишком поздно или тормозит слишком рано относительно времени включения/отключения серводвигателя — приводит либо к аварийным сигналам перегрузки серводвигателя (двигатель борется с тормозом при запуске), либо к неконтролируемому смещению положения (тормоз растормаживается, пока серводвигатель еще отключен).

Часто задаваемые вопросы

В1: В чем разница между A06B-0087-B403 и A06B-0087-B103?

Оба являются двигателями BiS30/2000 с одинаковой номинальной выходной мощностью 3 кВт, пусковым моментом 27 Нм, максимальной скоростью 2000 об/мин, прямым гладким валом, абсолютным энкодером biA128 и конструкцией IP65. Единственное отличие — тормоз: B403 оснащен пружинным тормозом 24 В постоянного тока; B103 — нет. B403 предназначен для осей, где снятие крутящего момента серводвигателя допускает неконтролируемое движение под действием силы тяжести, пружины или нагрузки — вертикальные оси, наклонные оси и несущие нагрузку поворотные оси. B103 подходит для горизонтальных и сбалансированных осей, где этот риск отсутствует. Установка B103 на ось, требующую тормоза, создает опасность.

В2: Питание тормоза составляет 24 В постоянного тока. Почему это напряжение критично?

Катушка тормоза BiS30/2000 рассчитана на 24 В постоянного тока. Более крупные двигатели Fanuc серии Alpha используют тормоза на 90 В постоянного тока. Подача 90 В на тормозную катушку 24 В этого двигателя немедленно сжигает обмотку.

Подача 24 В на катушку 90 В приводит к частичному электромагнитному растормаживанию — пружина не преодолевается, тормоз трется о фрикционный диск во время работы, генерируя тепло и вызывая прогрессирующее механическое повреждение как тормоза, так и подшипников двигателя. 

Перед подключением питания измерьте напряжение питания тормоза станка на разъеме тормозного кабеля и подтвердите 24 В постоянного тока.

В3: Можно ли использовать тормоз в качестве динамического стопора при вращении двигателя?

Нет. Пружинный тормоз на A06B-0087-B403 является удерживающим тормозом (стояночным тормозом), а не динамическим фрикционным тормозом. Он предназначен для удержания оси неподвижно при снятии крутящего момента серводвигателя — в состоянии покоя или при замедлении до нуля.

Включение тормоза против вращающегося двигателя на значительной скорости создает тепловое трение, превышающее тепловую конструкцию тормоза, быстро разрушает материал тормозной накладки и может повредить подшипник вала двигателя из-за радиальной нагрузки, создаваемой прогибом тормозного диска под действием удара.

Динамическое торможение — это ответственность сервоусилителя, осуществляемая посредством контролируемого замедления тока.

В4: После аварийной остановки с потерей питания требуется ли повторный поиск нуля перед возобновлением производства?

Нет. Абсолютный энкодер biA128 сохраняет положение вала при отключении питания — при восстановлении питания системы серводвигателя ЧПУ считывает истинный угол вала непосредственно с энкодера.

Поскольку механический тормоз удерживает ось неподвижно во время отключения питания, вал не переместился.

ЧПУ имеет точные данные о положении сразу после восстановления питания, и станок может возобновить работу точно с того положения, в котором он находился при аварийной остановке, без какого-либо возврата в ноль или поиска нуля.

В5: Каковы наиболее важные проверки для подержанного A06B-0087-B403?

Сначала проверьте тормоз — подайте 24 В постоянного тока и убедитесь, что вал вращается свободно без заеданий; отключите 24 В и убедитесь, что вал надежно блокируется без ползучести под действием ручного крутящего момента. Тормоз, который частично растормаживается или не удерживает полностью, требует обслуживания перед установкой двигателя на любую ось. Осмотрите поверхность гладкого вала на предмет износа от ранее проскользнувшей втулки муфты.

При 27 Нм износ поверхности вала более значителен, чем у более легких двигателей Beta iS — оцените, находится ли поверхность вала в пределах допустимых размеров, прежде чем устанавливать новую муфту.

Проверьте разъем энкодера biA128 (A860-2020-T301) на наличие корродированных контактов и трещин в местах выхода кабеля. Измерьте сопротивление обмоток между всеми тремя фазами и проверьте сопротивление изоляции относительно земли.

Прогон на стенде до 2000 об/мин на усилителе Beta i с правильно заблокированным тормозом, подтвержденным положением абсолютного энкодера и контролируемым током нагрузки — это правильная финальная проверка перед установкой двигателя на станок.