Серводвигатель Mitsubishi HC-SFS102BK — 1 кВт | Шпоночный вал | Электромагнитный тормоз | 17-битный абсолютный энкодер | IP65 | MELSERVO J2S

Краткое руководство

Обзор

HC-SFS102BK занимает четко определенное место в линейке серводвигателей MELSERVO J2S от Mitsubishi: это 1-киловаттный представитель семейства среднеинерционных двигателей HC-SFS, сконфигурированный как с электромагнитным тормозом, так и с шпоночным валом. Эти две особенности — тормозное удержание и надежное механическое соединение вала — определяют конкретный тип применения, когда сервопривод должен приводить в движение нагрузку через шпоночное соединение, шкив или звездочку, и должен надежно удерживать эту нагрузку от внешних сил, когда машина не работает активно.

При мощности 1 кВт и непрерывном крутящем моменте 4,78 Нм при 2000 об/мин этот двигатель подходит для большинства промышленных задач позиционирования и подачи. Среднеинерционная конструкция HC-SFS обеспечивает лучшую устойчивость к нагрузкам по сравнению с низкоинерционными вариантами — контур сервопривода остается стабильным при более широком диапазоне инерции подключенной нагрузки без чувствительности к настройке коэффициента усиления, которая требуется для двигателей с меньшим ротором. 17-битный абсолютный энкодер обеспечивает 131 072 отсчета положения на оборот вала и, при наличии резервной батареи в усилителе, сохраняет данные о положении при каждом цикле включения питания.

Шпоночный вал: почему он важен для передачи мощности

Серводвигатели чаще всего поставляются с гладким прямым валом, полагаясь на фрикционные муфты или зажимные ступицы без люфта для передачи крутящего момента. Суффикс K в этом двигателе обозначает альтернативу: вал с фрезерованным шпоночным пазом, принимающий стандартную шпонку для создания надежного механического соединения между валом двигателя и приводимым компонентом.

Для применений, использующих шкивы, звездочки цепной передачи, зубчатые колеса или муфты со шпоночными пазами — особенно когда крутящий момент нагрузки высок, цикличен или включает смену направления — шпоночное соединение обеспечивает надежный привод без риска проскальзывания при пиковых нагрузках. Зажимная муфта на гладком валу передает крутящий момент за счет трения; это трение может быть преодолено при ударных нагрузках или повторных реверсах. Шпоночный интерфейс является механически надежным и не зависит от предварительного натяга зажима.

1-киловаттный HC-SFS102 может развивать до 14,3 Нм пикового крутящего момента — в три раза больше номинального непрерывного значения — во время переходных процессов ускорения. При этих пиковых уровнях правильно установленная шпонка и шпоночный паз обеспечивают полную передачу крутящего момента на нагрузку без микроперемещений или износа в месте соединения вала.

Электромагнитный тормоз: пружинный, с отключением питания

Буква B в номере детали этого двигателя обозначает пружинный электромагнитный тормоз с электрическим растормаживанием, встроенный в корпус двигателя. Механика проста: пружина сжатия физически блокирует тормозную пластину против ступицы ротора всякий раз, когда тормозная катушка обесточена. Подайте 24 В постоянного тока на катушку, пружина сожмется, вал будет вращаться свободно. Снимите напряжение — по конструкции, по ошибке или при аварийной остановке — и вал немедленно заблокируется без какой-либо команды от системы управления.

Такое безопасное поведение является причиной того, что двигатели с тормозом выбираются для хорошо изученного класса применений:

• Вертикальные оси с шарико-винтовой передачей, где гравитация действует на каретку или заготовку при отключенном питании сервопривода
• Наклонные салазки и поворотные позиционеры, где нагрузка создает постоянный крутящий момент, стремящийся сдвинуть ось
• Зажимные механизмы, где заготовка должна оставаться зажатой при перерыве в подаче питания
• Оси с критически важными функциями безопасности, на оборудовании, где неожиданное движение при отключении питания представляет опасность

На горизонтальных осях с сбалансированными нагрузками тормоз не нужен — для таких применений используется HC-SFS102K без тормоза. Для описанного выше класса осей тормоз HC-SFS102BK обеспечивает механическую надежность, которую не может обеспечить электронная блокировка сервопривода.

Требования к установке:тормозной катушке требуется выделенный источник питания 24 В постоянного тока, подключенный к кабелю тормоза двигателя — отдельно от источника питания сервоусилителя. Эта цепь должна быть включена в электрическую схему машины; усилитель MR-J2S не подает питание на тормозную катушку.

Маслосъемное уплотнение и IP65: готовы к работе в цеху

Каждый HC-SFS102BK поставляется с заводской установкой маслосъемного уплотнения на входном отверстии вала со стороны привода. В условиях станков туман СОЖ и пары смазочных материалов являются постоянными. Со временем, без уплотнения, эти загрязнители мигрируют по валу в подшипниковый узел и отсек энкодера, ухудшая их состояние. Маслосъемное уплотнение является основным механическим барьером, предотвращающим этот путь проникновения.

Корпус двигателя IP65 обеспечивает полную защиту от пыли и устойчивость к струям воды с любого направления. Вместе маслосъемное уплотнение и степень защиты IP65 позволяют устанавливать этот двигатель непосредственно на обрабатывающие центры с ЧПУ, токарные станки, шлифовальные станки и общее производственное оборудование без дополнительных защитных кожухов или корпусов вокруг корпуса двигателя. Именно такой стандарт Mitsubishi устанавливает для использования в станках, и этому стандарту соответствует данный двигатель.

17-битный абсолютный энкодер: 131 072 имп/об, с резервным питанием от батареи

Энкодер, встроенный в HC-SFS102BK, разделяет вал двигателя на 131 072 равных положения на оборот. Как абсолютное устройство, он всегда знает свое положение в пределах этого разрешения — в том числе сразу после цикла включения питания, до того, как сервоусилитель выдал первую команду движения.

С литиевой батареи Mitsubishi A6BAT, установленной в держателе батареи сервоусилителя, многооборотный счетчик сохраняется при любом отключении питания. При перезапуске машины каждая ось сообщает контроллеру свое последнее известное положение без последовательности возврата на ноль. Для оси со шпоночным валом, приводящей шкив или звездочку, соединенные с внешним механизмом — где поиск нуля может включать тщательное ручное управление тормозом и приводимым механизмом — это сохраненное опорное положение особенно ценно.

Разрешение энкодера 131 072 имп/об является стандартом для серий HC-SFS и HC-MFS J2S. Оно представляет собой практическое разрешение позиционирования системы, зависящее от механической передачи между валом двигателя и нагрузкой.

Сервоусилитель: MR-J2S-100A и MR-J2S-100B

HC-SFS102BK рассчитан на использование с усилителями MR-J2S-100A (интерфейс импульсных/аналоговых команд) и MR-J2S-100B (интерфейс последовательной сети SSCNET), оба мощностью 1 кВт в семействе MELSERVO J2S.

MR-J2S-100A принимает команды положения в виде дифференциальных или оптоэлектронных импульсных последовательностей от ПЛК, плат управления движением и автономных контроллеров с ЧПУ. Он поддерживает режимы управления положением, скоростью и крутящим моментом с возможностью переключения между положением/скоростью, скоростью/крутящим моментом и крутящим моментом/положением во время работы. Настройка параметров осуществляется через связь RS-232C или RS-422 с программным обеспечением MR Configurator.

MR-J2S-100B использует SSCNET — выделенную высокоскоростную последовательную сервосеть Mitsubishi — для подключения нескольких усилителей к контроллеру движения. Шина SSCNET одновременно передает синхронизированные команды движения на все оси, обеспечивая точную многоосную координацию: электронное редукторное зацепление, интерполяцию, синхронизированные циклы зажима. Для машин с несколькими сервоосями J2S вариант B интегрирует HC-SFS102BK в ту же систему SSCNET, что и другие оси, без дополнительной сложности в проводке.

Справочник по конфигурации семейства HC-SFS102

Все варианты имеют одинаковую выходную мощность 1 кВт, номинальный крутящий момент 4,78 Нм, номинальную скорость 2000 об/мин, 17-битный энкодер, маслосъемное уплотнение, IP65 и фланец 130×130 мм. Различия заключаются в типе вала и тормозе:

HC-SFS102BK — правильный выбор, когда одновременно требуются как шпоночный интерфейс вала, так и электромагнитное тормозное удержание. Для применений с прямым валом и тормозом используйте HC-SFS102B. Для шпоночного вала без тормоза используйте HC-SFS102K.

Часто задаваемые вопросы

В1: Каково назначение шпоночного вала на HC-SFS102BK и когда его следует выбирать?

Шпоночный вал обеспечивает надежный механический интерфейс передачи крутящего момента между валом двигателя и приводимым компонентом — шкивом, звездочкой, шестерней или ступицей шпоночной муфты. Это правильный выбор, когда в приложении используются шпоночные компоненты, когда пиковые нагрузки крутящего момента высоки или реверсивны, или когда приложение требует интерфейса вала, который не может полагаться только на предварительный натяг зажимной муфты. Для применений, использующих зажимные ступицы без люфта на гладких валах, нешпоночный HC-SFS102B является более простым вариантом.

В2: Какой сервоусилитель совместим с HC-SFS102BK?

HC-SFS102BK работает с MR-J2S-100A (интерфейс импульсных и аналоговых команд) или MR-J2S-100B (интерфейс последовательной сети SSCNET). Оба являются усилителями класса 1 кВт платформы MELSERVO J2S. Электромагнитному тормозу требуется отдельный источник питания 24 В постоянного тока, подключенный непосредственно к кабелю тормоза двигателя — эта цепь независима от усилителя и должна быть включена в электрическую схему машины.

В3: Сохраняет ли энкодер HC-SFS102BK данные о положении после отключения питания?

Да, при установке литиевой батареи Mitsubishi A6BAT в держатель батареи сервоусилителя. Многооборотный счетчик 17-битного абсолютного энкодера сохраняется при циклах отключения питания, поэтому машина находится в своем последнем известном положении сразу после перезапуска без последовательности возврата на ноль. Усилитель выдает сигнал предупреждения о низком заряде батареи до того, как напряжение батареи упадет ниже минимального порогового значения, предоставляя заблаговременное уведомление о плановой замене.

В4: В чем разница между HC-SFS102BK и старым HC-SF102BK?

HC-SFS102BK относится к серии MELSERVO J2S (абсолютный энкодер высокого разрешения, 17-битный). Старый HC-SF102BK относится к более ранней платформе MELSERVO J2 с энкодером более низкого разрешения. Две серии используют разные усилители и разные кабели энкодера и не являются электрически взаимозаменяемыми. При замене HC-SFS102BK в существующей машине платформы J2S замена должна быть на HC-SFS102BK — замена на HC-SF102BK потребует изменений в усилителе и проводке.

В5: Доступен ли HC-SFS102BK до сих пор, и каков эквивалент текущего поколения?

Серия HC-SFS является частью поколения MELSERVO J2S, которое было заменено платформами J4 и J5. Новые в коробке HC-SFS102BK по-прежнему доступны через дистрибьюторов промышленных автоматизированных компонентов для обслуживания и замены существующих машин J2S — это прямая замена вышедшим из строя или поврежденным устройствам без каких-либо изменений в системе. Для новых конструкций машин функциональным эквивалентом текущего поколения в классе 1 кВт / 2000 об/мин / шпоночный вал / тормоз является HG-SR102BK (серия MELSERVO J4), который требует усилителей J4 и других кабелей энкодера.