Сервомотор Mitsubishi HC-SFS153K HCSFS153K

Mitsubishi HC-SFS153K (HCSFS153K) — 1,5 кВт, асинхронный серводвигатель переменного тока, вал с шпонкой, без тормоза, 3000 об/мин, серия MELSERVO J2-Super

Обзор продукта

Номер детали: HC-SFS153K

Также ищут как: HCSFS153K, HC SFS 153K, HC-SFS-153K

Серия: Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (поколение J2-Super)

Классификация: Асинхронный бесщеточный серводвигатель переменного тока со средним моментом инерции — 1,5 кВт, класс 200 В, 3000 об/мин, вал с шпонкой, без тормоза

Введение: Двигатель со специфическим назначением

Существуют серводвигатели, разработанные для гибкости, и серводвигатели, разработанные с учетом конкретного механического интерфейса.

Mitsubishi HC-SFS153K относится ко второй категории. Суффикс «K» является критическим обозначением — фрезерованный шпоночный паз на валу, который принципиально меняет способ передачи крутящего момента от двигателя к приводимому компоненту.При мощности 1,5 кВт и скорости 3000 об/мин на фланце 130 × 130 мм HC-SFS153K относится к компактным моделям среднего класса сервоприводов.Его непрерывный крутящий момент 4,78 Н·м и пиковый крутящий момент 14,3 Н·м подходят для вспомогательных осей станков, приводов конвейеров средней скорости и любого механизма, где соединение двигателя с нагрузкой должно быть одновременно точным и механически надежным.

Вал с шпонкой — это особенность, которая делает его подходящим для тех применений, где гладкий прямой вал, каким бы надежно ни был зажат, вызывает сомнения в целостности пути передачи крутящего момента в течение срока службы двигателя.

За валом: тот же 17-разрядный последовательный абсолютный энкодер с разрешением 131 072 импульсов/оборот, который используется во всей серии J2-Super HC-SFS, в паре с усилителем класса MR-J2S-200.

Технические характеристики

Параметр

Значение

Ответ связан с тем, что на самом деле делает интерфейс фрикционного зажима.

Муфта с разрезной втулкой или термоусадочная муфта передает крутящий момент через трение между внутренней поверхностью втулки и наружным диаметром вала. Это трение устанавливается силой зажима при установке — обычно установочным винтом или сквозным болтом на разрезной втулке — и должно быть достаточно большим, чтобы выдерживать пиковый крутящий момент без проскальзывания: в данном случае 14,3 Н·м при каждом переходном процессе ускорения, цикл за циклом, на протяжении всего срока службы двигателя.

В идеальных условиях фрикционные муфты мощностью 1,5 кВт справляются с этим надежно. В менее идеальных условиях — ослабление втулки из-за вибрации в течение тысяч часов, термические циклы, незначительно изменяющие геометрию зажима, ударные нагрузки от зацепления цепи или контакта зубьев шестерни — запас прочности, который казался достаточным при установке, может истощиться.

Когда это происходит, проскальзывание обычно является прерывистым, а ошибка слежения настолько мала, что не вызывает срабатывания сигнализации. Ось развивает проблему повторяемости положения, которую очень трудно диагностировать, поскольку она проявляется только тогда, когда ось работает с высокой нагрузкой.Шпоночный паз исключает этот режим отказа. Шпонка занимает соответствующие пазы как в валу, так и во втулке, передавая крутящий момент через свою площадь поперечного сечения, а не через трение.Путь передачи крутящего момента является механически надежным — он не зависит от силы зажима, не ухудшается от вибрации и не ослабляется от термических циклов.

Циклические нагрузки, реверсирование и ударные нагрузки, которые могли бы создать проблемы для фрикционного интерфейса, не влияют на шпоночное соединение.

Для двигателя мощностью 1,5 кВт при 3000 об/мин, где приводной компонент — зубчатое колесо, вход червячной передачи, шкив синхронного ремня или ступица шестерни — имеет шпоночный паз по конструкции или по требованию заказчика, HC-SFS153K является правильным и естественным выбором.

Нет компромиссов в производительности. Номинальный крутящий момент 4,78 Н·м и пиковый крутящий момент 14,3 Н·м идентичны прямому валу HC-SFS153.

1,5 кВт при 3000 об/мин: Рабочая точка

Четыре целых семьдесят восемь сотых ньютон-метра при 3000 об/мин — это специфическая комбинация, подходящая для четко определенного набора типов осей.

Это больший крутящий момент, чем у HC-SFS103 мощностью 1 кВт (3,18 Н·м при той же скорости), что становится актуальным, когда ось испытывает умеренную нагрузку во всем рабочем диапазоне, а не только во время переходных процессов ускорения. Двигатель мощностью 1 кВт, ось которого постоянно требует около 3,18 Н·м, работает близко к своему тепловому пределу с небольшим запасом.

HC-SFS153K при непрерывном крутящем моменте 4,78 Н·м обеспечивает той же оси примерно на 50% большую продолжительную мощность — запас, который проявляется в более низкой рабочей температуре, более длительном сроке службы обмоток и снижении частоты срабатывания сигнализации перегрузки при требовательных производственных циклах.

Номинальная скорость 3000 об/мин служит той же цели, что и во всем диапазоне HC-SFS 3000 об/мин: обеспечение прямого соединения с механизмами, которым требуется скорость вращения вала, а не крутящий момент. Шарико-винтовая передача с шагом 5 мм, приводимая в движение со скоростью 3000 об/мин, достигает линейной скорости 15 м/мин — достаточно быстро для многих вспомогательных осей ЧПУ без редуктора.

Привод с ременной передачей с передаточным числом 2:1 преобразует это в 1500 об/мин на приводном валу, удваивая доступный крутящий момент, приближая рабочую точку к тому, где многие механизмы с редуктором или ременным приводом действительно нуждаются в ней.

Максимальная скорость 4500 об/мин расширяет рабочий диапазон выше номинальной точки в области постоянной мощности, где доступный крутящий момент пропорционально уменьшается.

Этот расширенный диапазон полезен для фаз быстрого перемещения на позиционирующих осях, где нагрузка мала, а требуемый крутящий момент при перемещении значительно ниже номинального значения.

Расположение между 103 и 203

Диапазон HC-SFS 3000 об/мин на фланце 130 × 130 мм простирается от 500 Вт (HC-SFS53) до 2000 Вт (HC-SFS203) в четыре шага. HC-SFS153K находится на третьем шаге — выше 1 кВт HC-SFS103, ниже 2 кВт HC-SFS203, и имеет тот же физический корпус и монтажный интерфейс, что и оба.

Модель

Выходная мощность

Номинальный крутящий момент

Пиковый крутящий момент

Применения с валом с шпонкой обычно включают механические соединения — звездочки, ступицы шестерен, входные валы червячных передач, шкивы ремней — все это наиболее распространено в горизонтальных механизмах: приводы конвейеров, системы подачи материалов, поворотные индексаторы на горизонтальных плоскостях, вспомогательные оси горизонтально смонтированных узлов станков.На этих осях сервоблокировка через замкнутый контур положения MR-J2S-200 полностью достаточна для удержания положения в покое.17-разрядный энкодер непрерывно отслеживает угол вала; усилитель подает корректирующий ток для поддержания нулевой ошибки слежения. На горизонтальном, сбалансированном механизме тормоз ничего не добавляет.

Практические преимущества конфигурации без тормоза для этого размера двигателя реальны. Нет цепи тормоза 24 В постоянного тока в панели. Нет реле, нет подавителя перенапряжения.

Нет блокировки MBR в ПЛК. Нет периодической проверки износа тормоза в графике технического обслуживания. Двигатель легче и короче своего аналога с тормозом, что важно для осей, где масса двигателя увеличивает инерцию движущейся конструкции.

HC-SFS153K с валом с шпонкой и без тормоза описывает простой механический интерфейс: ступица имеет шпоночный паз и заблокирована, двигатель подключен к MR-J2S-200, и ось работает чисто без дополнительного удерживающего оборудования.

Там, где ось действительно вертикальна или нагружена гравитацией, HC-SFS153BK (вал с шпонкой плюс пружинный тормоз) является правильной спецификацией.

На станке с несколькими осями такой мощности применение теста на вертикальную ось к каждой из них и соответствующее назначение спецификаций приводит к более чистому дизайну, чем использование тормозов по умолчанию везде.

Совместимые усилители

HC-SFS153K сопрягается с семейством усилителей MR-J2S-200 — платформой J2-Super мощностью 2 кВт. Несмотря на то, что двигатель имеет мощность 1,5 кВт, потребляемый ток при 3000 об/мин требует усилителя класса 2 кВт, а не MR-J2S-100 мощностью 1 кВт. Это соответствует всему диапазону HC-SFS 3000 об/мин: как HC-SFS153, так и HC-SFS203 используют MR-J2S-200.

MR-J2S-200A обрабатывает аналоговые команды и команды импульсных последовательностей от систем ЧПУ, ПЛК и внешних контроллеров движения. Доступны режимы управления положением, скоростью и крутящим моментом, а также комбинации режимов переключения P/S, S/T и T/P. RS-232C подключается к программному обеспечению настройки MR Configurator. Это стандартный выбор для станков и общего промышленного применения.

MR-J2S-200B подключается к контроллерам движения Mitsubishi серии A и Q через оптоволоконную последовательную шину SSCNET.

Все команды оси и обратная связь от энкодера передаются по оптоволоконной сети. Требуется для многоосевых станков, где скоординированное движение осей — электронное редукторное преобразование, контурная обработка, синхронизированные подачи — управляется контроллером движения Mitsubishi.MR-J2S-200CP включает встроенное одноосное позиционирование с до 31 точкой таблицы, активируемое дискретными входами/выходами или сигналами сети CC-Link.Для автономных осей позиционирования, не требующих координации с другими осями, CP устраняет необходимость в выделенном контроллере движения.

Примечания о совместимости. HC-SFS153K требует усилитель MR-J2S-200. Он несовместим с усилителем первого поколения MR-J2-200, который не может декодировать протокол энкодера J2-Super 17-бит.

Для станков, работающих на оригинальном оборудовании MR-J2-200, HC-SF153K (вал с шпонкой, 14-битный энкодер, те же механические размеры) является правильным двигателем. Несовместим с усилителями MR-J3 или MR-J4 без комплекта адаптера обновления.

Типичные примененияОсновные оси с ременным и синхронным приводом. Оси станков, где двигатель приводит в движение редуктор с ременной передачей — очень распространенная схема для серводвигателей 3000 об/мин — используют шкивы с шпонкой в качестве стандартной практики проектирования.

Натяжение ремня предварительно нагружает ступицу шкива радиально, а шпонка предотвращает вращение шкива на валу под комбинированной радиальной и тангенциальной нагрузкой ременного привода. Вал с шпонкой HC-SFS153K — это именно то, что требуется этим приводам.Приводы с червячной передачей.

Поворотные столы, сервоприводные револьверные головки и механизмы углового позиционирования с червячными редукторами соединяют двигатель с червячным валом через ступицу с шпонкой.Сопротивление червячной передачи обратному ходу означает, что двигатель часто удерживает положение через редуктор, а не через сервоблокировку, а шпоночный интерфейс обеспечивает механически надежное соединение двигателя с червяком на протяжении всего цикла позиционирования и фазы удержания.

Приводы цепных звездочек на конвейерных и транспортных системах.

Сервоприводные секции конвейеров и транспортные механизмы с цепными приводами устанавливают звездочку на валу двигателя, используя шпоночный паз.Цепные приводы создают прерывистые ударные нагрузки — каждое зацепление звена цепи создает кратковременный всплеск крутящего момента — и шпоночный интерфейс надежно справляется с этими циклическими ударными нагрузками там, где фрикционный зажим будет постепенно испытывать трудности.

Приводы вспомогательных осей станков с ЧПУ.

Оси вращения паллетообменников, приводы магазинов инструментов, приводы конвейеров для стружки на обрабатывающих центрах с ЧПУ часто используют шпоночные соединения на интерфейсе двигателя и механизма, особенно там, где ось соединяется с существующим редукторным механизмом, разработанным вокруг входа с валом с шпонкой.Приводные валки текстильного и конвертингового оборудования. Приводы подающих и натяжных валков на продольно-резательных станках, ламинационных линиях и оборудовании для текстильной обработки, где ступица валка соединена шпонкой с приводным валом для всего ассортимента продукции. Замена двигателя на таких машинах без изменения ступицы валка проста, когда двигатель имеет ту же спецификацию шпоночного паза.Часто задаваемые вопросы

В1: Почему HC-SFS153K использует усилитель MR-J2S-200, а не MR-J2S-100, учитывая, что его мощность всего 1,5 кВт?Это соответствует HC-SFS152 (1,5 кВт при 2000 об/мин), который также использует MR-J2S-200 — ток при такой комбинации мощности и скорости требует усилителя большего размера независимо от номинальной мощности двигателя.

В2: Какова практическая разница между HC-SFS153K (с шпонкой) и HC-SFS153 (прямой вал)?

Технические характеристики идентичны — тот же номинальный крутящий момент 4,78 Н·м, тот же пиковый крутящий момент 14,3 Н·м, тот же энкодер, тот же усилитель. Разница заключается исключительно в пути передачи крутящего момента от вала к ступице. Фрезерованный шпоночный паз HC-SFS153K передает крутящий момент механически через площадь поперечного сечения шпонки; прямой вал HC-SFS153 полагается на фрикционный зажим от муфты.Вариант с шпонкой подходит, когда приводной компонент имеет шпоночный паз, когда механизм включает циклическое реверсирование или ударные нагрузки, или когда долгосрочная целостность пути передачи крутящего момента при вибрации является приоритетом проектирования. Для прецизионных муфт с гладким отверстием на чистых горизонтальных осях прямой вал HC-SFS153 проще и столь же надежен.

В3: Может ли HC-SFS153K заменить HC-SF153K на станке, работающем с усилителем первого поколения MR-J2-200?

Нет. 17-битный энкодер HC-SFS153K несовместим с усилителем первого поколения MR-J2-200.Только HC-SF153K (вал с шпонкой, 14-битный энкодер) совместим с оригинальным оборудованием MR-J2-200.

Если станок уже был модернизирован до усилителя MR-J2S-200, HC-SFS153K является прямой заменой механически, а более высокое разрешение энкодера является автоматическим преимуществом.

В4: Где находится батарея резервного питания абсолютного энкодера?Батарея — литиевая ячейка Mitsubishi A6BAT — находится внутри сервоусилителя MR-J2S-200, а не в двигателе. Она поддерживает многооборотный абсолютный счетчик в периоды отключения питания. Замените ее при первом сигнале низкого заряда батареи от усилителя.

Не откладывайте: полностью разряженная батарея сбрасывает многооборотный счетчик, требуя цикла возврата к эталону при следующем запуске, прежде чем ось сможет вернуться в производство. На станках с высокой доступностью сигнал низкого заряда батареи следует рассматривать как задачу немедленного технического обслуживания.

В5: HC-SFS153K снят с производства. Каковы варианты поиска и модернизации?HC-SFS153K остается доступным в виде излишков складских запасов и проверенных восстановленных единиц через специалистов по компонентам сервоприводов Mitsubishi, что делает его практичным вариантом для обслуживания существующих машин платформы J2-Super.

Для новых конструкций станков или полной модернизации платформы эквивалент текущего поколения относится к сериям HG-KR или HF-KP с усилителями MR-J4 или MR-JE — но двигатель и усилитель должны быть заменены вместе, поскольку протокол энкодера несовместим.Для станков с большим количеством единиц HC-SFS153K, где усилители все еще функциональны, поддержание существующей платформы J2-Super за счет поиска излишков двигателей часто более экономично, чем полная модернизация системы привода.