Сервомотор Mitsubishi HC-KFE73 HCKFE73

Серводвигатель Mitsubishi Electric HC-KFE73 AC

750 Вт | Номинальный крутящий момент 2,4 Нм | 3000 об/мин | Инкрементальный энкодер 10 000 имп/об | Совместим с MR-E-70A | Фланец 80x80 мм | Прямой вал | Корпус IP55 | Снят с производства

Базовая версия самого большого двигателя серии HC-KFE

Каждая опция, которую можно добавить к серводвигателю — тормоз, шпоночный паз, маслостойкое уплотнение — предназначена для решения конкретной задачи применения. Уберите эти опции, и останется базовый двигатель: только ротор, статор, вал и энкодер, выполняющие основную функцию преобразования электрической энергии в управляемое механическое движение. Именно это представляет собой HC-KFE73 в экосистеме MELSERVO MR-E.

При мощности 750 Вт и номинальном крутящем моменте 2,4 Нм он находится на вершине диапазона выходной мощности серии HC-KFE и сопрягается с универсальным сервоусилителем MR-E-70A.

Тормоз отсутствует, а вал прямой, без шпоночного паза.

Для горизонтальных осей, где отсутствует нагрузка от силы тяжести, а трансмиссия муфты может передавать крутящий момент без надежного шпоночного соединения, эта конфигурация обеспечивает полную выходную мощность 750 Вт серии в самой компактной и самой недорогой форме — без дополнительных вспомогательных узлов, без дополнительной проводки, без необходимости проектирования цепи тормоза на 24 В постоянного тока.

Технические характеристики

Место HC-KFE73: Вершина практического уровня

Серия HC-KFE охватывает четыре уровня выходной мощности — 100 Вт (HC-KFE13), 200 Вт (HC-KFE23), 400 Вт (HC-KFE43) и 750 Вт (HC-KFE73). Обозначение 73 ставит этот двигатель на верхний предел того, что поддерживает платформа усилителей MR-E. При увеличении выходной мощности вы полностью покидаете уровень MR-E, переходя к семействам усилителей MR-J2S или MR-J3 с их более высокопроизводительными двигателями с абсолютным энкодером.

Выбор базовой модели мощностью 750 Вт вместо одного из ее вариантов (HC-KFE73K со шпоночным пазом, HC-KFE73B с тормозом или HC-KFE73BK с обоими) экономически целесообразен в двух сценариях. Первый — это горизонтальная ось с жесткой муфтой, которая надежно передает крутящий момент только за счет трения, устраняя необходимость в шпоночном пазе. Второй — любая ось, которая не подвергается нагрузке от силы тяжести в состоянии отключения сервопривода — приводы конвейеров, горизонтальные оси подачи, поворотные столы на горизонтальных плоскостях — где электромагнитный тормоз не выполняет функции безопасности и просто увеличивает стоимость и сложность управления.

В этих ситуациях HC-KFE73 обеспечивает весь крутящий момент, который может предоставить платформа MR-E, с максимально простой конфигурацией двигателя.

Понимание разделения крутящего момента 2,4 Нм / 7,2 Нм

На спецификации каждого HC-KFE73 указаны два значения крутящего момента: номинальный 2,4 Нм и пиковый 7,2 Нм. Они отвечают на разные вопросы.

Номинальный крутящий момент (2,4 Нм) — это тепловой предел, уровень крутящего момента, который двигатель может выдерживать неограниченно долго, не превышая температурные пределы класса изоляции. При расчете размера оси среднеквадратичный эффективный крутящий момент за полный рабочий цикл должен оставаться на этом уровне или ниже. Для непрерывных процессов, таких как приводы конвейеров, вентиляторные нагрузки или намотка с постоянным натяжением, 2,4 Нм — это число, которое определяет выбор.

Пиковый крутящий момент (7,2 Нм) представляет собой переходную способность, доступную во время фаз ускорения и замедления. Он в три раза превышает номинальное значение — соотношение, одинаковое для всего семейства HC-KFE — и ограничивается мгновенным ограничением тока усилителя, а не тепловой мощностью.

На оси позиционирования точка-точка с рабочим циклом 20–30% при быстрой подаче именно пиковый крутящий момент 7,2 Нм обеспечивает быстрое достижение скорости. Это значение определяет время цикла при коротких перемещениях с высокой частотой.

В документации Mitsubishi для применений на вертикальных осях указано, что неуравновешенный крутящий момент должен быть ниже 70% номинального крутящего момента (т. е. ниже примерно 1,68 Нм для этого двигателя). Для вертикальных осей, приближающихся к этому пределу, подходящей спецификацией являются варианты с тормозом — базовый HC-KFE73 без тормоза не обеспечивает безопасного удержания при отключении питания.

Фланец 80x80 мм и его место в серии

Увеличение размера фланца с 60x60 мм (используется в HC-KFE43 мощностью 400 Вт) до 80x80 мм (используется в HC-KFE73 мощностью 750 Вт) является жестким размерным ограничением. Монтажные пластины станков, разработанные для стандарта 60x60 мм, не могут принять двигатель 80x80 мм без механической обработки, поскольку расположение крепежных отверстий и диаметр центрирующего пояска фланца изменяются при этом переходе.

Однако в пределах класса 80x80 мм размерная согласованность является одним из практических преимуществ линейки двигателей MELSERVO HC и HF.

HC-KFE73 имеет такой же фланец, как HC-KFS73 (совместим с MR-J2S), HC-MFS73 и эквиваленты текущего поколения серий HG-KR и HG-KN.

Это означает, что станок, монтажная пластина которого была разработана для двигателя MELSERVO размером 80x80 мм, может принять HC-KFE73 без структурных изменений.

Длина корпуса по оси отличается у стандартных, тормозных и модифицированных моделей, поэтому необходимо проверять задний зазор, но сама поверхность фланца остается неизменной.

При планировании технического обслуживания устаревших станков эта совместимость упрощает механическую замену между поколениями, когда модернизация системы привода сопровождается заменой двигателя.

MR-E-70A: Что этот усилитель приносит в систему

Предназначенный для HC-KFE73 усилитель MR-E-70A представляет собой универсальный сервоусилитель с импульсным управлением, простота которого является намеренным дизайнерским решением, а не ограничением. Он принимает команды положения в виде импульсных последовательностей от внешнего контроллера движения, модуля позиционирования ПЛК или выхода ЧПУ и выполняет их на основе обратной связи от инкрементального энкодера двигателя.

Никаких сетевых протоколов, никакой настройки полевой шины, никакого программного обеспечения привода, встроенного в ЧПУ: подключите источник импульсов, настройте коэффициенты усиления, и ось заработает.

Вариант MR-E-70AG принимает аналоговую команду скорости (±10 В) вместо импульсной последовательности, что подходит для применений, где верхний уровень системы предоставляет ссылку скорости, а не команды положения — например, управление натяжением, приводы намотчиков и регулирование скорости конвейера.

Оба варианта поддерживают до семи внутренних настроек скорости через параметры, доступные через комбинации цифровых входов, что подходит для применений, требующих работы на фиксированной скорости без непрерывного источника импульсов.

Программное обеспечение MR-Configurator обеспечивает настройку коэффициентов усиления, мониторинг и встроенную функцию автоматической настройки в реальном времени, которая автоматически адаптирует коэффициенты усиления сервопривода к подключенной нагрузке при первом запуске — практичная функция ввода в эксплуатацию для инженеров по техническому обслуживанию, работающих со станками без подробной документации по приводу.

Рейтинг корпуса IP55: Правильное чтение

Рейтинг IP55 на корпусе HC-KFE73 защищает поверхность корпуса двигателя от проникновения пыли и струй воды с любого направления, что делает этот двигатель подходящим для открытых машинных сред, зон разбрызгивания охлаждающей жидкости на горизонтально-фрезерных станках и для общего промышленного применения, где периодически проводится промывка.

В каталожной документации Mitsubishi явно указано, что рейтинг не распространяется на: часть вала и разъемы.

Эти два места обходят защиту корпуса. Охлаждающая жидкость, попадающая в зону уплотнения вала, или загрязнение на разъеме энкодера и разъеме питания двигателя со временем могут ухудшить состояние двигателя независимо от рейтинга корпуса.

Разъем энкодера особенно чувствителен — влага или металлическое загрязнение на контактах сигнала энкодера приводят к аномалиям обратной связи по положению, которые проявляются как сигналы тревоги сервопривода до того, как станет заметна какая-либо видимая коррозия разъема.

Во влажных средах или установках, непосредственно подверженных воздействию охлаждающей жидкости, соответствующим инженерным решением является либо добавление механической защиты вокруг точки выхода вала, либо выбор варианта двигателя с маслостойким уплотнением.

Для большинства общих промышленных применений корпус HC-KFE73 с рейтингом IP55 обеспечивает достаточную защиту окружающей среды.

Инкрементальный энкодер и запуск станка

Инкрементальный энкодер 10 000 имп/об на HC-KFE73 обеспечивает обратную связь по положению, которую усилитель MR-E использует для замыкания контуров скорости и положения. В отличие от абсолютных энкодеров, установленных на серии HC-KFS, этот энкодер не имеет памяти положения при отключении питания.

Практически это означает, что каждый раз при восстановлении основного питания станка необходимо выполнить возврат к началу отсчета (цикл поиска нуля) перед тем, как ЧПУ или контроллер движения примет действительное абсолютное положение.

Z-импульс двигателя (маркер одного оборота) обеспечивает эталон для цикла поиска нуля в сочетании с концевыми выключателями станка или опорными кулачками. Для станков, где возврат к началу отсчета является рутинной, быстрой операцией — как на большинстве обрабатывающих центров с ЧПУ и стандартных конфигураций осей — это незначительное неудобство, которое добавляет примерно 15–30 секунд ко времени запуска.

Для станков, где перебои в подаче питания часты или где циклы поиска нуля нарушат производственный процесс, варианты с абсолютным энкодером серии HC-KFS (17-бит, 131 072 имп/об, совместим с MR-J2S) устраняют это ограничение, но стоят дороже.

HC-KFE73 с его инкрементальным энкодером является правильной спецификацией, когда поиск нуля при запуске является операционно приемлемым.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какой усилитель MR-E подходит для HC-KFE73, и поддерживает ли он режимы управления положением и скоростью?

HC-KFE73 сопрягается с MR-E-70A или MR-E-70AG. MR-E-70A работает в режиме управления положением, принимая импульсные команды от внешнего контроллера. MR-E-70AG добавляет аналоговый вход команды скорости для применений управления скоростью.

Оба имеют обозначение «70», соответствующее классу двигателей мощностью 750 Вт. Ни один из них не поддерживает интерфейс абсолютного энкодера — серия MR-E предназначена исключительно для двигателей с инкрементальным энкодером семейства HC-KFE. Если требуется работа с абсолютным энкодером, двигатель и усилитель должны быть модернизированы до серии MR-J2S или более поздней.

В2: HC-KFE73 имеет прямой вал без шпоночного паза. Какой метод соединения рекомендуется?

Для двигателей без шпоночного паза передача крутящего момента полностью зависит от силы зажима муфты или натяга между отверстием муфты и валом двигателя. Жесткая зажимная муфта (разъемная с зажимными винтами) является стандартным выбором для соединения вала с муфтой на прямых валах.

Конструкция муфты также должна обеспечивать компенсацию несоосности — предпочтительны муфты с сильфоном или диском — чтобы предотвратить нагрузку на передний подшипник двигателя от радиальных сил, вызванных несоосностью. Для применений, требующих надежного блокирования крутящего момента независимо от силы зажима — высокие циклические нагрузки, частые реверсы или повышенный крутящий момент — выбор HC-KFE73K (вариант со шпоночным пазом) является соответствующим инженерным решением.

В3: Как HC-KFE73 сравнивается с HC-KFS73 с точки зрения пригодности для применения?

Оба двигателя имеют одинаковые номинальные и пиковые значения крутящего момента (2,4 Нм / 7,2 Нм), номинальную скорость (3000 об/мин) и размеры фланца (80x80 мм). Разница заключается в энкодере и уровне усилителя.

HC-KFE73 использует инкрементальный энкодер 10 000 имп/об и требует усилитель MR-E-70A, в то время как HC-KFS73 имеет 17-битный абсолютный энкодер (131 072 имп/об) и требует серию MR-J2S-70A/B.

HC-KFS73 устраняет циклы поиска нуля и обеспечивает обратную связь с более высоким разрешением при более высокой стоимости системы. Для новых конструкций станков, где важно сохранение абсолютного положения, HC-KFS73 является лучшей спецификацией. Для замены в существующих станках на базе MR-E, HC-KFE73 является правильным соответствием установленному усилителю.

В4: Подходит ли HC-KFE73 для вертикальных осей без электромагнитного тормоза?

Сам двигатель механически способен работать в любом монтажном положении, но отсутствие тормоза создает соображение безопасности, специфичное для вертикальных осей. Когда сервоусилитель обесточен — во время контролируемого отключения, аварийной остановки или сбоя питания — вертикальная ось, несущая нагрузку, будет дрейфовать или падать под действием силы тяжести, если нет удерживающего механизма. HC-KFE73 без тормоза не обеспечивает пассивного удержания.

Для вертикальных осей, где нагрузка может удерживаться механическим замком или противовесом, или где ход оси ограничен жестким упором, который удерживает нагрузку при отключении питания, базовый двигатель может быть приемлемым.

Для вертикальных осей, где свободное падение при отключении питания представляет опасность для безопасности или риск повреждения заготовки, HC-KFE73B (с электромагнитным тормозом) является требуемой спецификацией.

В5: Какие современные двигатели Mitsubishi могут заменить HC-KFE73 при модернизации станка?

Наиболее прямой механической заменой в текущем производстве является серия HG-KR73 (MELSERVO J4, совместим с MR-J4-70A), которая имеет такой же фланец 80x80 мм. HG-KR73 имеет 22-битный абсолютный энкодер (4 194 304 имп/об), работает с усилителем MR-J4-70A и обеспечивает те же значения крутящего момента 2,4 Нм / 7,2 Нм при 3000 об/мин.

Механическая замена проста — тот же фланец, тот же шаблон болтов — но усилитель должен быть заменен с MR-E-70A на MR-J4-70A, кабели энкодера заменены на тип MR-J3ENCBL, а система привода должна быть повторно введена в эксплуатацию с параметрами сервопривода, соответствующими двигателю HG. В контексте запланированной модернизации этот переход также обеспечивает работу с абсолютным энкодером, устраняя циклы поиска нуля при каждом запуске.