Новый сервомотор Mitsubishi HC-SFS353 HCSFS353

Mitsubishi HC-SFS353 | Сервопривод переменного тока MELSERVO J2S HC-SF — 3,5 кВт, 11,1 Нм, 3000 об/мин, фланец 176×176 мм, 17-разрядный абсолютный, IP65

Номер детали: HC-SFS353

Серия: MELSERVO J2S — Серия HC-SF, средняя инерция, средняя мощность

Конструкция: Прямой вал, маслостойкое уплотнение, встроенный 17-разрядный абсолютный энкодер

Номинальная выходная мощность: 3,5 кВт

Номинальный крутящий момент: 11,1 Нм

Пиковый крутящий момент: 33,4 Нм

Номинальная скорость: 3000 об/мин

Максимальная скорость: 3000 об/мин

Номинальный ток: 16,4 А

Напряжение питания: Класс 200 В переменного тока

Момент инерции: 0,00820 кг·м² (82 кг·см²)

Энкодер: 17-разрядный абсолютный, 131 072 имп/об

Размер фланца: 176 × 176 мм

Степень защиты: IP65

Совместимый усилитель: Серия MR-J2S

Состояние: Новый / Восстановленный / Излишний

Обзор

Сервопривод переменного тока Mitsubishi HC-SFS353 мощностью 3,5 кВт со средней инерцией из серии MELSERVO J2S HC-SF, обеспечивающий номинальный крутящий момент 11,1 Нм и пиковый крутящий момент 33,4 Нм на монтажном фланце размером 176 × 176 мм.При 3000 об/мин без запаса по скорости сверх номинального значения — в отличие от многих сервоприводов, работающих на номинальной скорости с более высокой максимальной — HC-SFS353 разработан для непрерывной работы на номинальной точке, при этом пиковый крутящий момент 33,4 Нм доступен для ускорения и переходных нагрузок.При мощности 3,5 кВт этот двигатель относится к диапазону, где механический масштаб становится существенным. Фланец размером 176 × 176 мм является самым большим стандартным типоразмером фланца в серии HC-SF, а инерция ротора 0,00820 кг·м² отражает физическую массу двигателя, который должен непрерывно развивать крутящий момент 11,1 Нм — ротор значительно тяжелее, чем у двигателей класса 80 × 80 мм или 130 × 130 мм.

Этот уровень инерции напрямую влияет на выбор размера оси: инерция нагрузки, отраженная на валу двигателя, должна быть сопоставлена с инерцией ротора 0,00820 кг·м², и соотношение определяет, сможет ли сервосистема поддерживать стабильную, хорошо настроенную работу позиционирования, или же коэффициенты усиления будут приближаться к пределу устойчивости усилителя.

Маслостойкое уплотнение на выходе вала и класс защиты корпуса IP65 обеспечивают защиту окружающей среды, необходимую для тяжелых условий эксплуатации станков и промышленной автоматизации при такой мощности.

17-разрядный абсолютный энкодер с разрешением 131 072 имп/об устраняет необходимость возврата в исходное положение при запуске — положение известно сразу после включения питания, что оперативно важно, когда машина должна возобновить работу после прерывания в середине цикла без необходимости возвращаться к исходному положению.

Ключевые характеристики

Параметр

Значение

HC-SFS353 отличается: номинальная и максимальная скорость обе равны 3000 об/мин. Резерва скорости выше номинальной рабочей точки нет.

Это не ограничение — это конструктивная особенность класса средней инерции 3000 об/мин с большим корпусом.

HC-SFS353 разработан для непрерывной подачи полного номинального крутящего момента до 3000 об/мин.

Кривая крутящего момента и скорости остается плоской на уровне 11,1 Нм от нулевой скорости до 3000 об/мин; нет области ослабления поля, где крутящий момент снижается до достижения максимальной скорости, поскольку максимальная скорость равна номинальной.

Двигатель может быть запрограммирован на любую скорость от нуля до 3000 об/мин и будет выдавать полный номинальный крутящий момент 11,1 Нм в этом диапазоне.

При расчете размера машины это означает, что максимальная скорость стола определяется номинальной скоростью двигателя 3000 об/мин, действующей непосредственно через шарико-винтовую передачу или трансмиссию, без возможности обмена крутящего момента на более высокую скорость путем работы в режиме ослабления поля.

Приложения, требующие скоростей выше тех, которые обеспечивает механическая трансмиссия при скорости двигателя 3000 об/мин, должны решать эту проблему за счет конструкции трансмиссии — передаточного числа, шага винта, а не путем эксплуатации двигателя выше его номинальных параметров.

11,1 Нм и 33,4 Нм — высокий непрерывный крутящий момент с пиковым соотношением 3:1

При номинальном крутящем моменте 11,1 Нм HC-SFS353 относится к диапазону, обычно требуемому для основных подач на больших обрабатывающих центрах: тяжелые столы, агрессивная резка и быстрые перемещения, где двигатель оси должен выдерживать значительное усилие на протяжении всего цикла обработки.

Соотношение пикового и номинального крутящего момента 3:1 при 33,4 Нм обеспечивает достаточную мощность для разгона этих тяжелых нагрузок до скорости быстрого перемещения за короткую, контролируемую фазу ускорения.

Практическим следствием работы при номинальной мощности 3,5 кВт и номинальном токе 16,4 А является тепловой режим.

Двигатель генерирует реальное тепло при номинальной нагрузке, а окружающий шкаф, конструкция крепления двигателя и рама станка должны эффективно проводить и рассеивать это тепло. Номинальные условия эксплуатации предполагают адекватное охлаждение корпуса двигателя — характеристики естественной конвекции корпуса двигателя, теплоотвод, обеспечиваемый фланцем станка, и температура окружающей среды в зоне установки двигателя — все это влияет на фактическую установившуюся температуру обмотки при длительной номинальной нагрузке.

Электронная тепловая защита усилителя MR-J2S непрерывно отслеживает среднеквадратичный ток и моделирует тепловое состояние двигателя.

Кратковременная работа при пиковом токе 33,4 Нм допускается; длительная работа при пиковом крутящем моменте или близком к нему приведет к срабатыванию защиты от перегрузки до того, как обмотка двигателя достигнет опасной температуры. Правильный расчет профиля движения для поддержания среднеквадратичного крутящего момента в пределах номинального значения 11,1 Нм является инженерным шагом, обеспечивающим надежную, бесперебойную работу.

Фланец 176 × 176 мм — масштаб и механическая интеграция

Фланец размером 176 × 176 мм относит HC-SFS353 к сервоприводам большого корпуса.

Этот размер фланца является стандартным механическим интерфейсом для двигателей самой высокой мощности в серии HC-SF и ее преемниках — тот же диаметр расположения отверстий и установочный диаметр, что и у HC-SFS502 и HC-SFS702 при более высоких мощностях, что позволяет конструкции станка вмещать ряд мощностей двигателей без изменения структурного крепления.

Для модернизации и замены фланец 176 мм является ключевым размером совместимости.

HC-SFS353 может заменить любой двигатель серии HC-SF на том же 176-мм фланце без структурных изменений, при условии совместимости интерфейса муфты вала.

Физическая глубина, диаметр вала и положение разъема энкодера различаются между вариантами двигателей одного класса фланца — эти параметры необходимо проверять индивидуально по чертежам станка перед заказом замены.

Монтаж фланца такого физического масштаба также накладывает практические требования к установке.

Сервопривод мощностью 3,5 кВт класса 176 мм является тяжелым компонентом — для его перемещения, выравнивания и затяжки крепежных болтов требуется участие двух человек и динамометрический ключ, откалиброванный на заданный момент затяжки болтов. Несоосность между установочным пояском двигателя и посадочным отверстием корпуса станка создает радиальные нагрузки на передний подшипник двигателя, которые могут значительно сократить срок службы подшипника.

17-разрядный абсолютный энкодер — 131 072 имп/об, не требуется возврат в исходное положение

17-разрядный абсолютный энкодер HC-SFS353 является системой обратной связи по положению поколения MELSERVO J2-Super, обеспечивающей 131 072 импульса на оборот абсолютных данных о положении. При установленной батарее в усилителе MR-J2S энкодер сохраняет абсолютное положение вала двигателя при отключении питания.

При запуске усилитель считывает истинное положение вала напрямую — возврат в исходное положение не требуется, и ось готова к управляемой работе сразу после завершения последовательности включения питания.

Для оси мощностью 3,5 кВт на большом обрабатывающем центре или промышленном станке это устраняет накладные расходы на запуск, связанные с перемещением тяжелого стола к концевому выключателю на пониженной скорости, и исключает риск того, что сбой питания во время возврата в исходное положение оставит положение оси неопределенным.

На станках, где ось должна точно перезапускаться с того места, где она находилась при потере питания — в середине сварки, в середине поворота, в середине расточки — непрерывность абсолютного положения является требованием безопасности и качества, а не удобством.

Разрешение 131 072 имп/об на двигателе преобразуется через механическую трансмиссию в разрешение позиционирования на рабочей поверхности станка.

При шаге шарико-винтовой передачи 10 мм с передаточным отношением 1:1 каждый импульс энкодера соответствует примерно 0,076 мкм перемещения стола — разрешение на несколько порядков выше, чем достижимая точность любой реальной системы шарико-винтовой передачи и направляющих.

Энкодер не является ограничивающим фактором точности позиционирования для любой реалистичной механической системы, которую может приводить в движение HC-SFS353.

Маслостойкое уплотнение и IP65 — спецификация окружающей среды для тяжелых условий эксплуатации

Сочетание защиты корпуса IP65 и маслостойкого уплотнения вала делает HC-SFS353 подходящим для сред, в которых работают сервоприводы мощностью 3,5 кВт: зона резки больших обрабатывающих центров, основание токарных станков с высоким расходом охлаждающей жидкости и промышленная автоматизация с регулярными циклами мойки.

IP65 полностью защищает корпус двигателя — защита от пыли и брызг воды со всех направлений.

Маслостойкое уплотнение на выходе вала добавляет слой герметизации, который структурная защита IP65 не может обеспечить на интерфейсе вращающегося вала. Туман охлаждающей жидкости, масляный туман от шарико-винтовых передач и редукторов, а также мелкие металлические частицы, образующиеся при интенсивной резке, представляют собой риски загрязнения в зазоре вала, которые маслостойкое уплотнение снижает на протяжении всего срока службы двигателя.

Кромка маслостойкого уплотнения является элементом обслуживания с самым коротким интервалом замены в узле двигателя. Периодический осмотр состояния уплотнения — проверка на затвердевание кромки, растрескивание или видимую утечку через уплотнение — является основным действием по техническому обслуживанию двигателей HC-SFS353 в условиях интенсивного воздействия охлаждающей жидкости.

Поврежденное уплотнение недорого заменить в рамках планового технического обслуживания; загрязнение, достигающее подшипниковой полости и энкодера из-за необнаруженного изношенного уплотнения, является гораздо более серьезным ремонтом.

Усилитель MR-J2S-350A/B — конфигурация системы

HC-SFS353 мощностью 3,5 кВт и номинальным током 16,4 А соответствует усилителю

MR-J2S-350A

(интерфейс аналогового/импульсного управления) или MR-J2S-350B (интерфейс последовательной сети SSCNET). При такой мощности MR-J2S-350 является существенным усилителем — с вентилятором охлаждения, с возможностью рекуперативного торможения для обработки энергии, возвращаемой при замедлении двигателя мощностью 3,5 кВт, приводящего тяжелую нагрузку.Обозначение "350" в усилителе относится к классу мощности, а не к ваттам — оно охватывает приложения с двигателями мощностью 3,5 кВт в семействе продуктов MR-J2S. Перед заказом убедитесь, используется ли в станке индивидуальное управление импульсами/аналоговыми командами (тип А) или сеть контроллера движения SSCNET (тип В).При номинальном токе 16,4 А разъем питания должен быть полностью вставлен, а фиксирующее кольцо установлено перед началом работы — частично вставленный разъем пушечного типа при таком уровне тока создает высокоомное соединение, которое будет быстро нагреваться и может искрить под током.

Разъем энкодера также должен быть подтвержден как полностью вставленный; прерывистое соединение энкодера при 3,5 кВт вызывает аварийные сигналы сервопривода и потенциально неконтролируемое поведение двигателя.

Для клиентов, переходящих с MR-J2S на более новые поколения усилителей, инструменты обновления Mitsubishi поддерживают миграцию на усилители MR-J4-B при сохранении существующего контроллера движения MR-J2S-B, что позволяет модернизировать приводную электронику без замены аппаратного обеспечения контроллера.

Часто задаваемые вопросы

В1: Почему максимальная скорость равна номинальной скорости 3000 об/мин?

В отличие от большинства сервоприводов, где существует запас скорости выше номинальной, HC-SFS353 рассчитан на полную работу с номинальным крутящим моментом до 3000 об/мин — максимальная и номинальная скорость совпадают.

Это означает, что двигатель выдает 11,1 Нм на любой скорости от нуля до 3000 об/мин без снижения крутящего момента в области ослабления поля.

Приложения, требующие более высоких скоростей стола, должны достигать их за счет механической трансмиссии (шаг винта, передаточное число), а не путем эксплуатации двигателя выше его номинальной скорости.

В2: Инерция ротора составляет 0,00820 кг·м² — как это влияет на выбор размера оси?

Инерция ротора 0,00820 кг·м² является эталоном для согласования нагрузки. Общие рекомендации Mitsubishi для серии HC-SF со средней инерцией рекомендуют поддерживать отраженную инерцию нагрузки на валу двигателя в пределах примерно 15-кратного значения инерции ротора — в данном случае, до примерно 0,123 кг·м² отраженной инерции нагрузки.

Превышение этого соотношения делает настройки коэффициента усиления сервопривода более консервативными и может снизить достижимую полосу пропускания позиционирования. Существенная инерция ротора HC-SFS353 по сравнению с меньшими двигателями означает, что он изначально выдерживает более тяжелые механические нагрузки до того, как несоответствие инерции станет проблемой.

В3: Требуется ли HC-SFS353 возврат в исходное положение при запуске?

Нет. 17-разрядный абсолютный энкодер сохраняет положение вала при потере питания, если в усилителе MR-J2S установлена резервная батарея.

При включении питания усилитель считывает абсолютное положение напрямую с энкодера — ось имеет правильные данные о положении без какого-либо перемещения для поиска исходного положения.

Состояние батареи следует проверять во время планового технического обслуживания; разряженная батарея означает потерю данных абсолютного положения при следующем отключении питания, и поиск исходного положения становится необходимым до замены батареи.

В4: Какой совместимый усилитель MR-J2S для HC-SFS353?

HC-SFS353 мощностью 3,5 кВт требует усилитель

MR-J2S-350A

(интерфейс аналогового/импульсного управления) или MR-J2S-350B (интерфейс SSCNET). Это усилитель класса 3,5 кВт в линейке MELSERVO J2-Super, оснащенный вентилятором охлаждения и возможностью рекуперативного торможения.Обозначение "350" в усилителе относится к классу мощности, а не к ваттам — оно охватывает приложения с двигателями мощностью 3,5 кВт в семействе продуктов MR-J2S. Перед заказом убедитесь, используется ли в станке индивидуальное управление импульсами/аналоговыми командами (тип А) или сеть контроллера движения SSCNET (тип В).В5: Каковы основные проверки при установке HC-SFS353 мощностью 3,5 кВт?

Перед затяжкой крепежных болтов убедитесь в соосности установочного фланца и посадочного отверстия — несоосность 176-мм фланца на таком тяжелом двигателе создает радиальные нагрузки на передний подшипник, ускоряющие износ.

Проверьте полное вставление пушечных разъемов на кабелях питания и энкодера с полностью установленными фиксирующими кольцами. При номинальном токе 16,4 А убедитесь, что сечение кабеля питания двигателя и контакты разъема рассчитаны на этот ток без чрезмерного нагрева в соединениях.

После первоначальной установки запустите ось на пониженной скорости и нагрузке, контролируя индикатор ошибки слежения усилителя MR-J2S — любая ошибка слежения, увеличивающаяся со скоростью, указывает на механическую проблему или проблему с подключением энкодера, которую следует устранить до начала производственной эксплуатации при полной нагрузке.