Сервомотор Mitsubishi AC HC-SFE102 HCSFE102 HC-SFE1O2

Mitsubishi HC-SFE102 | Серия HC-SF Среднеинерционный асинхронный серводвигатель — 1,0 кВт, 4,78 Нм, 2000 об/мин, 123 В, 6,0 А, IP65, класс F, 7,3 кг

Номер детали: HC-SFE102 (также HCSFE102)

Серия: MELSERVO HC-SF Series — Среднеинерционный, среднемощный асинхронный серводвигатель

Номинальная выходная мощность: 1000 Вт (1,0 кВт)

Номинальный крутящий момент: 4,78 Нм

Пиковый крутящий момент: 14,3 Нм

Номинальная скорость: 2000 об/мин

Номинальное входное напряжение: 123 В переменного тока

Номинальный входной ток: 6,0 А

Вес: 7,3 кг

Класс изоляции: F (155°C)

Степень защиты: IP65

Размер фланца: 130 × 130 мм

Совместимый усилитель: Серия MR-J2S

Состояние: Новый / Восстановленный / Излишний

Обзор

Mitsubishi HC-SFE102 представляет собой среднеинерционный асинхронный серводвигатель мощностью 1,0 кВт из серии HC-SF, рассчитанный на 2000 об/мин при трехфазном входе 123 В с номинальным током 6,0 А.При номинальном крутящем моменте 4,78 Нм и пиковом крутящем моменте 14,3 Нм он обеспечивает плотность крутящего момента и физические размеры — фланец 130 × 130 мм, вес 7,3 кг —, которые требуются для подающих осей станков среднего класса, приводов позиционирования конвейеров и оборудования промышленной автоматизации мощностью 1 кВт.

HC-SFE102 является членом семейства HC-SF мощностью 1 кВт, располагаясь непосредственно над моделью HC-SFE52 мощностью 0,5 кВт в той же серии. Оба двигателя имеют одинаковую монтажную базу 130 × 130 мм и одинаковую номинальную скорость 2000 об/мин, что означает, что станок, разработанный для одного из этих двигателей, может использовать другой с механической взаимозаменяемостью по фланцу — различаются только электрические соединения, выбор усилителя и параметры сервопривода.

Для применения, где анализ нагрузки подтверждает необходимость 1,0 кВт и 4,78 Нм непрерывного крутящего момента вместо 0,5 кВт / 2,39 Нм модели HC-SFE52, HC-SFE102 обеспечивает это увеличение мощности в том же механическом корпусе.

Изоляция класса F — рассчитанная на 155°C — обеспечивает запас по тепловой мощности, который требуется для непрерывной промышленной эксплуатации.

Двигатель может выдерживать периоды нагрузки выше номинальной без достижения температуры обмотки, вызывающей деградацию изоляции, что дает как двигателю, так и разработчикам системы реальный запас прочности против теплового отказа при циклах переменной нагрузки, которые возникают в реальных производственных машинах.

Ключевые характеристики

Параметр

Переход от HC-SFE52 (0,5 кВт) к HC-SFE102 (1,0 кВт) в семействе HC-SF удваивает номинальную выходную мощность, сохраняя при этом монтажный интерфейс — фланец 130 × 130 мм, круг болтов и диаметр центрирующего пояска — идентичным.

Корпус двигателя увеличивается в глубину для размещения дополнительного объема обмоток и более крупного ротора, который создает вдвое больший номинальный крутящий момент, но площадь контакта с монтажной поверхностью станка остается неизменной.

Это практическое преимущество для производителей станков, которым необходимо предлагать линейку продукции с различными вариантами мощности.

Одна механическая конструкция с монтажным фланцем 130 мм может принимать как HC-SFE52 мощностью 0,5 кВт, так и HC-SFE102 мощностью 1,0 кВт, охватывая диапазон мощности 2:1 без изменения конструктивной схемы станка. Изменяются электрические соединения, усилитель и параметры программного обеспечения; механический чертеж остается прежним.

При номинальном крутящем моменте 4,78 Нм HC-SFE102 подходит для основных подающих осей обрабатывающих центров среднего размера, где масса стола и силы резания требуют большей мощности крутящего момента, чем может обеспечить двигатель мощностью 0,5 кВт.

На обрабатывающем центре со столом массой 100–200 кг и шарико-винтовой передачей 10 мм с передаточным отношением 1:1 номинальный и пиковый крутящий момент HC-SFE102 обеспечивают достаточную силу для агрессивных циклов резания без постоянной работы двигателя вблизи его теплового предела.

4,78 Нм номинальный / 14,3 Нм пиковый — диапазон рабочего крутящего момента

Соотношение пикового и номинального крутящего момента 3:1 в серии HC-SF дает HC-SFE102 трехкратную возможность непрерывного крутящего момента для фаз ускорения. На практике: двигатель выдерживает нагрузку оси и преодолевает сопротивление резания при 4,78 Нм или менее в установившемся режиме; во время ускорения от покоя до высокой скорости движения доступно 14,3 Нм для максимально быстрого изменения скорости нагрузки.

Время, в течение которого может поддерживаться пиковый крутящий момент до срабатывания электронной тепловой модели усилителя, ограничено расчетом среднеквадратичного тока.

При номинальном токе 6,0 А пиковый ток для 14,3 Нм составляет примерно 18 А — усилитель отслеживает среднеквадратичный ток в скользящем окне и допускает кратковременные пики, предотвращая превышение среднего тока тепловой мощности двигателя.

Правильно рассчитанный профиль движения для HC-SFE102 поддерживает среднеквадратичный крутящий момент ниже 4,78 Нм, используя пиковый крутящий момент для самых коротких фаз ускорения, которые допускает приложение.

Для применений с резкими изменениями крутящего момента нагрузки — конвейер, сталкивающийся с переменным противодавлением от веса материала, или ось станка, переходящая между холостым ходом и контактом с материалом — запас пикового крутящего момента обеспечивает резерв по току для поглощения этих переходных процессов без входа сервопривода в ошибку слежения.

Изоляция класса F — тепловой предел 155°C

Изоляция обмоток класса F HC-SFE102 рассчитана на тепловую стойкость 155°C в самой горячей точке. При нормальной эксплуатации при номинальном токе, температуре окружающей среды и адекватной вентиляции температура обмотки остается значительно ниже этого предела.

Рейтинг класса F создает реальный тепловой буфер — это означает, что двигатель может выдерживать кратковременные перегрузки, повышенные температуры окружающей среды или условия ограниченного воздушного потока без достижения температуры обмотки, при которой деградация изоляции становится быстрой.

Срок службы изоляции сокращается вдвое при каждом устойчивом повышении температуры на 10°C выше предельного значения класса.

Двигатель, работающий на 20°C выше номинального класса изоляции, имеет примерно четверть номинального срока службы изоляции.

Класс F при 155°C, работающий при температуре окружающей среды 40°C с правильно подобранным усилителем, приводящим его под номинальной нагрузкой, будет иметь температуру обмотки обычно на 60–80°C выше температуры окружающей среды — оставляя запас 35–55°C ниже предельного значения класса в нормальных условиях.

Этот запас важен в двух конкретных сценариях: станки, работающие в условиях повышенной температуры окружающей среды (литейные цеха, летнее производство без климат-контроля, закрытые шкафы с недостаточной вентиляцией), и станки, которые быстро переключаются между холостым ходом и полной нагрузкой.

В обоих случаях класс F обеспечивает тепловой резерв, который позволяет HC-SFE102 поглощать тепловые всплески без деградации изоляции из-за высоких температур.

IP65 и среда станков

IP65 — полная защита от пыли и защита от струй воды с любого направления — является минимальным практическим требованием для серводвигателя, работающего в рабочей зоне станка с ЧПУ или рядом с ней.

Туман охлаждающей жидкости, конденсат от холодных деталей и теплого воздуха, струи для очистки, а также мелкие металлические и абразивные частицы, образующиеся при обработке, присутствуют в этих средах с различной интенсивностью, и двигатель без адекватной защиты потребует замены в течение месяцев, а не лет.

Рейтинг IP65 HC-SFE102 означает, что корпус двигателя, обмотки и отсек энкодера герметизированы от этих условий.

Выход вала является единственным зазором, который тестирование IP65 не герметизирует полностью — вращающийся вал должен проходить через передний щит двигателя, и кольцевой зазор в этой точке является путем для миграции смазочного тумана от соседних шарико-винтовых передач и подшипников в корпус двигателя со временем. Для установок рядом со смазываемыми механизмами вариант HC-SF серии с масляным уплотнением добавляет кромчатое уплотнение на выходе вала для закрытия этого пути.

Где двигатель установлен вдали от прямого воздействия охлаждающей жидкости — внутри вторичного корпуса, на оси станка далеко над зоной резания — стандартная спецификация IP65 достаточна.

Где корпус двигателя находится в основной рабочей зоне станка, в непосредственной близости от форсунок подачи охлаждающей жидкости, или где двигатель промывается при очистке, вариант с масляным уплотнением является консервативным и правильным выбором.

7,3 кг — физические размеры и соображения по установке

При весе 7,3 кг HC-SFE102 является двигателем, требующим внимательного механического обращения при установке и техническом обслуживании.

Этот вес — примерно на 60% больше, чем у сопоставимого двигателя мощностью 1 кВт с меньшим фланцем 80 мм — отражает более крупный ротор, более длинный сердечник статора и более тяжелый корпус, которые требуются для среднеинерционного формата с фланцем 130 мм для обеспечения непрерывного крутящего момента 4,78 Нм при 2000 об/мин.

На практике при установке вес 7,3 кг означает, что двигатель не должен опираться только на свои электрические разъемы при затяжке крепежных болтов — повреждение разъема и смещение в посадочном месте двигателя являются рисками, когда вес двигателя приходится на неподдерживаемый жгут кабелей.

Опорный блок или второй человек, удерживающий двигатель, пока первый выравнивает и затягивает крепежные болты, является правильной практикой установки.

На станке масса 7,3 кг также влияет на характеристики механического резонанса оси.

Двигатель, его муфта и приводимый механизм образуют комбинированную динамическую систему, а изменения массы двигателя — например, замена более легкого двигателя на HC-SFE102 или наоборот — требуют переоценки настроек усиления сервопривода и, возможно, механической податливости муфты между двигателем и шарико-винтовой передачей.

Совместимость с усилителем серии MR-J2S

HC-SFE102 предназначен для использования с сервоусилителями Mitsubishi серии MR-J2S. При мощности 1,0 кВт и номинальном токе 6,0 А соответствующим усилителем является MR-J2S-100A (аналоговый/импульсный интерфейс) или MR-J2S-100B (интерфейс последовательной сети SSCNET).

Двигатели серии HC-SF используют круглые разъемы типа «пушка» (типа MS) для силовых кабелей и кабелей энкодера — формат разъема, обеспечивающий надежное виброустойчивое соединение в установках станков, но требующий полного зацепления стопорного кольца перед включением двигателя.

Частично установленный разъем «пушка» проявляется как ошибки энкодера или прерывистые ошибки оси, а не как очевидная проблема с подключением.

Платформа MR-J2S поддерживает режимы управления положением, скоростью и крутящим моментом, автонастройку и интерфейс последовательной связи RS-232C/RS-422 для настройки параметров с помощью программного обеспечения MR Configurator.

Для установок, переходящих с MR-J2S на более новые поколения усилителей, инструменты обновления Mitsubishi поддерживают миграцию на усилители MR-J4-B с использованием существующего контроллера движения MR-J2S-B, позволяя модернизировать приводную электронику, сохраняя при этом двигатель и механический интерфейс неизменными.

Часто задаваемые вопросы

В1: В чем разница между HC-SFE102 и HC-SFS102?

Оба являются среднеинерционными двигателями серии HC-SF мощностью 1,0 кВт, 2000 об/мин с одинаковым фланцем 130 × 130 мм, номинальным крутящим моментом 4,78 Нм и совместимостью с усилителем MR-J2S.

HC-SFS102 относится к серии MELSERVO J2S и оснащен 17-битным абсолютным энкодером с разрешением 131 072 имп/об — при наличии батареи в усилителе он обеспечивает сохранение абсолютного положения при потере питания, устраняя необходимость в поиске начальной точки при запуске. 

HC-SFE102 является более ранним вариантом серии HC-SF с конфигурацией энкодера своего поколения. При поиске замены убедитесь, что интерфейс энкодера совместим с установленным усилителем, прежде чем заменять один вариант другим.

В2: Номинальное напряжение указано как 123 В — это однофазный или трехфазный двигатель?

HC-SFE102 является трехфазным асинхронным серводвигателем. Рейтинг 123 В — это номинальное напряжение двигателя — напряжение противо-ЭДС, при котором обмотки статора рассчитаны на работу, когда усилитель приводит двигатель в движение с номинальной скоростью.

Это не напряжение питания усилителя; напряжение питания составляет 200–230 В трехфазное для усилителя MR-J2S, который затем генерирует выходное напряжение переменной частоты и переменного напряжения для привода двигателя.

Напряжение двигателя 123 В указано на заводской табличке двигателя и используется для проверки параметров двигателя, а не для расчетов подключения питания.

В3: Что означает изоляция класса F для срока службы и условий эксплуатации?

Изоляция класса F рассчитана на температуру обмотки 155°C. При нормальной эксплуатации — номинальная нагрузка, температура окружающей среды 40°C, адекватная вентиляция — обмотка работает значительно ниже этого предела, обеспечивая тепловой запас против перегрузок и повышенных температур окружающей среды.

Срок службы изоляции экспоненциально снижается с повышением температуры: устойчивая работа при 155°C сокращает срок службы вдвое по сравнению с устойчивой работой при 145°C. Рейтинг класса F позволяет HC-SFE102 выдерживать кратковременные перегрузки и повышенные температуры окружающей среды, не приближаясь к тепловому пределу, при котором деградация становится быстрой.

В4: Требуется ли HC-SFE102 поиск начальной точки при каждом запуске?

Это зависит от установленного варианта энкодера. Поколение HC-SFE (более ранняя серия HC-SF) использовало инкрементальный энкодер в некоторых конфигурациях, что требовало цикла поиска начальной точки после каждого включения питания. HC-SFS102 (серия J2S) оснащен абсолютным энкодером, который сохраняет положение при потере питания.

Если установленный HC-SFE102 имеет инкрементальный энкодер, для установления опорной точки положения требуется цикл поиска начальной точки при запуске.

Если возможность абсолютного энкодера важна для приложения — избежание поиска начальной точки после аварийной остановки или потери питания — то подходящей спецификацией является HC-SFS102 с абсолютным положением с питанием от батареи.

В5: Каковы основные проверки при установке или оценке подержанного HC-SFE102?

Вращайте вал вручную и прислушивайтесь к плавности работы подшипников — двигатель весом 7,3 кг оснащен более крупными подшипниками, чем двигатели меньшего размера, и шероховатость подшипников обнаруживается как тактильное сопротивление или слышимый скрежет задолго до того, как она станет механически серьезной.

Осмотрите контакты разъема «пушка» на силовых кабелях и кабелях энкодера на предмет коррозии или погнутых контактов. Измерьте сопротивление трехфазных обмоток между всеми парами фаз на предмет баланса и проверьте сопротивление изоляции на землю с помощью меггера; номинальный ток 6,0 А в двигателе средней мощности создает реальное тепло, и состояние изоляции обмоток стоит проверить перед установкой.

Осмотрите поверхность вала на предмет фреттинга или царапин от предыдущих установок муфты. При тестовом запуске, подключенном к совместимому усилителю MR-J2S, отслеживайте ошибку слежения, подтвердите, что ток при отсутствии нагрузки находится в ожидаемых пределах, и проверьте обратную связь энкодера за полный оборот перед вводом двигателя в эксплуатацию.