Mitsubishi HC-SFS352B (HCSFS352B) — серводвигатель переменного тока мощностью 3,5 кВт с электромагнитным тормозом, прямой вал, 2000 об/мин, серия MELSERVO J2-Super

Обзор продукта

Номер детали:HC-SFS352B

Также искали как:HCSFS352B, ХК СФС 352Б, ХК-СФС-352Б

Ряд:Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (J2-Super Generation)

Классификация:Среднеинерционный бесщеточный серводвигатель переменного тока — 3,5 кВт, класс 200 В, 2000 об/мин, прямой вал, подпружиненный электромагнитный тормоз

Две особенности, которые определяют этот двигатель

Каждый двигатель семейства HC-SFS 2000 об/мин имеет один и тот же 17-битный абсолютный энкодер, одинаковую защиту IP65, одну и ту же философию конструкции средней инерции и одну и ту же платформу усилителя J2-Super. Что отличает один вариант от другого в пределах любой заданной мощности, так это конфигурация вала и наличие или отсутствие тормоза. ДляHC-SFS352BОба эти выбора были сделаны в определенном направлении, и понимание того, почему они были сделаны таким образом, объясняет, к каким именно приложениям относится этот двигатель.

Прямой вал.Нет шпоночного паза, нет плоскости. Гладкий цилиндрический внешний диаметр вала подходит для прецизионных сервомуфт, сильфонных муфт, дисковых муфт и ступиц с фрикционными зажимами всех стандартных типов. Для большинства сервоприводов мощностью 3,5 кВт — оси подачи с шарико-винтовой передачей, портальные ступени с ременным приводом, намоточные приводы с прямым соединением — прямой вал с муфтой правильного размера является более чистым и простым интерфейсом.

Пружинный электромагнитный тормоз.На катушку необходимо постоянно подавать напряжение 24 В постоянного тока, чтобы вал оставался свободным. Снимите это напряжение по любой причине — аварийный останов, потеря мощности, запланированное отключение сервопривода, неисправность панели — и пружина немедленно прижмет тормозной диск к фрикционной поверхности. Ось останавливается механически и остается остановленной, независимо от сервоэлектроники, логики ПЛК или какой-либо активной системы, удерживающей ее. При мощности 3,5 кВт и постоянном крутящем моменте 16,7 Нм нагрузки, которые этот двигатель обычно приводит в действие, достаточно значительны, поэтому эта отказоустойчивая характеристика не является функцией удобства. Это требование безопасности.

Технические характеристики

Почему пружинные тормоза относятся к этому классу двигателей

Физика вертикальной или наклонной сервооси мощностью 3,5 кВт создает особую проблему, которую не может решить один лишь сервоблок.

Когда усилитель MR-J2S-350 включен и сервопривод активен, контур положения замыкается через 17-битный энкодер, и усилитель непрерывно подает ток, необходимый для удержания заданного положения. Это надежно работает в нормальных условиях эксплуатации. Проблема в том, что происходит, когда нормальные условия эксплуатации заканчиваются — не постепенно, а мгновенно. Аварийный останов сбрасывает сигнал включения сервопривода. Прерывание электросети приводит к отключению мощности усилителя. Неисправность панели приводит к отключению главного контактора. В любом из этих сценариев сервоблокировка немедленно прекращается, и гравитационная сила, действующая на ось нагрузки, начинает ускорять массу вниз.

При мощности 3,5 кВт грузы, которые обычно приводит в движение этот двигатель — тяжелые Z-образные направляющие в обрабатывающих центрах, массивные портальные седла, нагруженные механизмы подъема поддонов, тяжелые поворотные столы, отклоняющиеся от горизонтали — имеют достаточную массу, чтобы неограниченное гравитационное движение не было просто ошибкой позиционирования. Это механическое событие, которое может привести к повреждению инструментов, приспособлений, заготовок и конструкции машины, а также к травмированию персонала.

Пружинный тормоз модели HC-SFS352B решает эту проблему напрямую. По умолчанию пружина удерживает тормозной диск напротив фрикционной поверхности. Катушка должна постоянно работать против пружины, чтобы вал оставался свободным. В тот момент, когда ток катушки прекращается — по любой причине — пружина замыкает тормоз. Для этого не требуется ни программного обеспечения, ни сигнала, ни синхронизации реле, ни последовательности ПЛК. Тормоз срабатывает пассивно и немедленно, каждый раз, независимо от того, что стало причиной потери мощности.

Вот почему суффикс «-B» в номере детали не является просто опцией. Для вертикальных осей и осей с гравитационной нагрузкой на этом уровне мощности именно эта спецификация делает установку безопасной.

16,7 Нм в непрерывном режиме, 50,1 Нм в пике: анализ цифр

Шестнадцать целых семь ньютон-метров — это значительный устойчивый крутящий момент для двигателя размером 130 × 130 мм… подождите — HC-SFS352B находится на подъеме.Фланец 176×176 мм, чем больше рамка. При мощности 3,5 кВт диапазон HC-SFS переходит в средне-большой корпус, и цифры крутящего момента отражают это.

Если представить 16,7 Нм в практическом контексте: на ШВП с шагом 10 мм и КПД 90 % постоянный крутящий момент двигателя в 16,7 Нм выдерживает примерно 9,4 кН осевого усилия резания или подачи. Это касается осей стола обрабатывающих центров среднего и тяжелого класса, а также механизмов подачи крупногабаритных передаточных станков с постоянной скоростью производственной подачи без приближения двигателя к его тепловому пределу. Для приводов намотки в режиме контроля натяжения крутящий момент 16,7 Нм, поддерживаемый при 2000 об/мин, обеспечивает полезный рабочий диапазон при изменении диаметра рулона на намоточных станциях среднего формата.

Пиковый крутящий момент 50,1 Нм — ровно в три раза больше непрерывного значения — справляется с переходными процессами ускорения и замедления. Ось мощностью 3,5 кВт, обеспечивающая быстрое позиционирование, циклически перемещается через короткие фазы пикового крутящего момента в начале и конце каждого перемещения, проводя большую часть цикла при постоянном крутящем моменте или ниже во время работы с постоянной скоростью. Электронная тепловая модель усилителя J2-Super отслеживает совокупный эффект нагрева в этом рабочем цикле и подает сигнал тревоги задолго до того, как температура обмотки достигнет критической точки.

Для конструкции с вертикальной осью в документации Mitsubishi содержится последовательная рекомендация: поддерживать постоянную составляющую гравитационного момента — крутящий момент, который двигатель должен непрерывно создавать, чтобы поддерживать нагрузку против силы тяжести во время движения — на уровне70% или ниже номинального непрерывного крутящего момента. При номинальном усилии 16,7 Нм этот потолок соответствует постоянной гравитационной нагрузке примерно 11,7 Нм. Оси, приближающиеся к этому значению, должны включать в себя механический противовес для снижения постоянной потребности в крутящем моменте двигателя во время движения. Пружинный тормоз полностью устраняет весь крутящий момент во время покоя, но во время фаз движения оси компонент гравитационной нагрузки несет двигатель, и этот норматив в 70% определяет безопасную рабочую границу.

Установка тормоза: последовательность действий и проводка

Пружинный тормоз на HC-SFS352B требуетвыделенная цепь 24 В постоянного токав машинном щитке — на него не подается питание через сервовыход усилителя MR-J2S-350. Конструкция панели должна включать источник питания 24 В постоянного тока подходящего номинала для тормозной катушки, тормозное реле с контактами соответствующего номинала, подавление перенапряжений на клеммах катушки и логику блокировки, которая координирует отпускание и включение тормоза с последовательностью включения сервопривода усилителя.

Последовательность отпускания — открытие тормоза:Прежде чем на тормозную катушку подается питание и тормоз отпускается, сервопривод должен достичь состояния включения и блокировки сервопривода. Отпускание тормоза до того, как сервоблокировка установится, позволяет гравитационной нагрузке ускорить ось до того, как усилитель сможет отреагировать. На вертикальной оси мощностью 3,5 кВт с большой нагрузкой это смещение может быть достаточно большим, чтобы вызвать сигнал тревоги об ошибке рассогласования, вызвать механическое столкновение или вызвать ошибку положения, которая нарушает производственный цикл. Выходной сигнал MBR (магнитное отпускание тормоза) MR-J2S-350 обеспечивает контакт, управляемый усилителем, специально для управления реле тормоза — усилитель подает сигнал, когда сервоблокировка установлена ​​и тормоз можно безопасно отпустить.

Последовательность включения — включение тормоза:Правильная процедура — сначала замедлить ось, чтобы она находилась под управлением сервопривода, затем включить тормоз для удержания остановленного положения, а затем отключить сервопривод. Применение тормоза к движущейся оси (даже на низкой скорости) приводит к нагреванию фрикционного диска и его износу. На осях с частыми циклами отключения сервопривода следование этой трехэтапной последовательности вместо одновременного включения тормоза и снятия сервопривода значительно продлевает срок службы тормоза.

Подавление перенапряжений:Когда тормозная катушка обесточивается, сжимающееся магнитное поле создает всплеск индуктивного напряжения, который может повредить контакты реле и повлиять на соседнюю электронику. Обратный диод на тормозной катушке постоянного тока или варисторной/RC-цепи для переменного тока является обязательным. Это стандартная практика промышленных панелей для любой индуктивной нагрузки; Тормозная катушка не является исключением. Подберите подавитель в соответствии с индуктивностью катушки и номиналом контактов реле; Руководство по эксплуатации серводвигателя Mitsubishi и данные по применению производителя реле содержат справочные значения.

Абсолютный энкодер на тормозной вертикальной оси

17-битный последовательный абсолютный энкодер со скоростью 131 072 имп/мин на HC-SFS352B является стандартным оборудованием J2-Super, но его значение на тормозной вертикальной оси выходит за пределы разрешающей способности.

Многооборотный абсолютный счетчик поддерживается в периоды отключения питания с помощью батареи A6BAT в усилителе MR-J2S-350. В сочетании с пружинным тормозом это создает особое эксплуатационное преимущество: когда машина выключается — будь то в конце смены, при аварийном останове или при незапланированной потере мощности — тормоз механически удерживает ось в любом положении, в котором она остановилась, а энкодер сохраняет точный угол вала в памяти на протяжении всего простоя. При перезапуске контроллер немедленно считывает абсолютное положение без необходимости перемещения вала.

Для тяжелой вертикальной оси производственного станка это означает: ось безопасно паркуется, тормоз удерживает ее в этом положении, а когда питание возвращается, станок точно знает, где находится ось, и может сразу возобновить производство. Никакого движения в исходное положение, никакой последовательности поиска референтной отметки, никакого риска случайного контакта с приспособлением или заготовкой во время стартового движения для поиска референтного маркера. Комбинация абсолютного энкодера и отказоустойчивого тормоза делает вертикальную сервоось большой мощности безопасной в состоянии покоя и эффективной в эксплуатации при перезапуске.

Обслуживание батареи:Замените A6BAT, когда MR-J2S-350 отображает сигнал о низком заряде батареи. В частности, на вертикальной оси с торможением сброс счетчика из-за разрядки батареи требует цикла возврата в исходное положение, что означает перемещение оси при определенных условиях, чтобы найти исходное положение, прежде чем можно будет возобновить производство. На машине, где это движение сопряжено с риском или требует ручного освобождения рабочей зоны, рассмотрение сигнала тревоги о низком заряде батареи как элемента немедленного обслуживания, а не как отложенного, является простым управлением рисками.

Совместимые усилители

HC-SFS352B сочетается сМР-ДЖ2С-350Семейство усилителей — платформа J2-Super мощностью 3,5 кВт. Три варианта интерфейса:

МР-ДЖ2С-350Апринимает импульсные команды положения и аналоговые задания скорости или крутящего момента от внешних контроллеров ЧПУ и ПЛК. Доступны все режимы управления — положение, скорость, крутящий момент и комбинации переключения P/S, S/T, T/P. RS-232C подключается к MR Конфигуратору для ввода в эксплуатацию, настройки параметров и диагностики неисправностей. Это стандартный выбор для осей подачи станков и общепромышленных приложений позиционирования, где источником команд оси является внешний контроллер.

МР-ДЖ2С-350Бподключается к контроллерам движения Mitsubishi A-серии и Q-серии через оптоволоконную последовательную шину SSCNET. Все команды оси, обратная связь с энкодером, данные аварийных сигналов и сигналы мониторинга передаются по оптоволоконной сети. Для скоординированных многоосных станков — вертикальных осей, которые должны перемещаться синхронно с горизонтальными осями, портальных систем со связанными подачами Z и X, многоосных передаточных станков — шина SSCNET обеспечивает соединение осей в реальном времени, чего не могут достичь импульсные и аналоговые интерфейсы.

МР-ДЖ2С-350СРвключает встроенную функцию одноосного позиционирования с возможностью сохранения до 31 позиции таблицы точек, активируемой цифровым вводом/выводом или командой сети CC-Link. Для автономных осей вертикального подъема, индексированной подачи пресса или подъемника поддонов, которые не требуют координации в реальном времени с другими осями, CP устраняет затраты и сложность специального контроллера движения.

Все три усилителя обеспечивают выход MBR (магнитное отпускание тормоза) для управления реле тормоза, поддерживают полный набор защитных функций J2-Super, а также включают автонастройку в реальном времени и адаптивное подавление вибрации.

Примечания по совместимости:Для HC-SFS352B требуется усилитель MR-J2S-350. Этонесовместим с MR-J2-350 первого поколенияусилитель, который не может прочитать 17-битный кодировщик J2-Super. Для машин с оригинальным оборудованием MR-J2-350HC-SF352B(те же механические характеристики, 14-битный энкодер, пружинный тормоз) является подходящим двигателем. Не совместим с усилителями MR-J3 или MR-J4 без комплекта адаптера для замены.

Семейство HC-SFS с тормозом, 2000 об/мин: где находится 352B

HC-SFS352B занимает вторую позицию в диапазоне тормозных 176×176 мм. Все четыре модели имеют один и тот же монтажный интерфейс — рама машины, созданная для любой из них, вмещает все без механической модификации. Шаг крутящего момента от HC-SFS202B (9,55 Нм) до HC-SFS352B (16,7 Нм) составляет примерно 75 %, что становится актуальным сравнением, когда вертикальная ось, работающая вблизи потолка непрерывного крутящего момента агрегата мощностью 2 кВт, требует более устойчивого крутящего момента, а не просто большей пиковой мощности.

При мощности 3,5 кВт при 2000 об/мин работает вся матрица валов и тормозов: прямой вал без тормоза (HC-SFS352), прямой вал с тормозом (HC-SFS352B), шпоночный вал без тормоза (HC-SFS352K) и шпоночный вал с тормозом (HC-SFS352BK). Все четверо используют усилитель MR-J2S-350. Выбор между прямым валом и валом со шпонкой осуществляется интерфейсом механической муфты; Выбор между тормозом и отсутствием тормоза зависит от того, имеет ли ось гравитационную составляющую нагрузки.

Типичные применения

Вертикальная ось Z на крупных обрабатывающих центрах с ЧПУ.Тяжелые шпиндельные головки и Z-образные направляющие на крупноформатных вертикальных обрабатывающих центрах, портальных станках и горизонтально-расточных станках. Пружинный тормоз механически удерживает ось Z при аварийном останове и выключении питания; абсолютный энкодер исключает возврат в исходное положение при перезапуске; Непрерывный крутящий момент 16,7 Нм обеспечивает запас сил для тяжелого шпиндельного узла плюс силы реакции режущей нагрузки на Z-подачу во время торцевого фрезерования и растачивания.

Механизмы подъема паллет и заготовок с сервоприводом.Подъемники для поддонов, подъемники для деталей и станции вертикальной передачи на обрабатывающих участках и в гибких производственных системах. Эти механизмы неоднократно переносят определенные полезные нагрузки через диапазоны вертикального перемещения, должны удерживать положение под нагрузкой на каждой станции во время завершения операций и должны перезапускаться в точное известное положение без возврата в исходное положение. Комбинация отказоустойчивого тормоза и абсолютного энкодера HC-SFS352B напрямую отвечает этому требованию.

Приводы вертикального пресса и подушки матрицы.Оси пресс-плунжеров с сервоприводом, сервоприводы подушек штампа и оси выпрямителя или выравнивателя с сервоприводом на линиях пресса, где плунжер должен удерживать положение точно в любой точке хода, в том числе во время смены инструмента, регулировочных остановок и аварийных остановок.

Тяжелые наклонные оси подачи на обрабатывающем и формовочном оборудовании.Наклонные устройства смены паллет, угловые направляющие подачи и наклонные механизмы передачи на обрабатывающих центрах и формовочном оборудовании, где весовая составляющая оси создает постоянную потребность в гравитационном крутящем моменте. Тормоз защищает от обратного хода при отключении питания сервопривода; Рекомендуемый крутящий момент 70% определяет, какую гравитационную нагрузку может выдержать двигатель во время движения.

Шарнирные оси промышленных роботов с гравитационной загрузкой.Приводы плечевых и локтевых суставов тяжелых промышленных роботов и большие шарнирные оси с сервоприводом на сварочных, погрузочно-разгрузочных и сборочных машинах, где вращение суставов под действием силы тяжести создает постоянную потребность в крутящем моменте, а надежное удержание является требованием функциональной безопасности.

Часто задаваемые вопросы

В1: В чем разница между HC-SFS352B и HC-SFS352?

Оба двигателя J2-Super мощностью 3,5 кВт, 2000 об/мин, с прямыми валами, 17-битными энкодерами и идентичными электрическими характеристиками на фланце 176 × 176 мм. Единственное отличие — тормоз.HC-SFS352 не имеет тормоза— положение покоя удерживается сервозамком усилителя.HC-SFS352B оснащен подпружиненным электромагнитным тормозом.который включается механически при снятии напряжения 24 В с тормозной катушки. Для проверенных горизонтальных осей без гравитационной нагрузки модель HC-SFS352 без тормоза проще и легче. Для вертикальных осей, наклонных подач и любого механизма, нагруженного силой тяжести, обязательным условием является отказоустойчивый тормоз HC-SFS352B.

Вопрос 2: Можно ли установить HC-SFS352B в качестве прямой замены HC-SF352B на машину с усилителем MR-J2-350?

Механически да — оба двигателя имеют одинаковый фланец 176 × 176 мм, диаметр вала и расположение разъемов тормоза. Однако решающим фактором является совместимость усилителя.HC-SF352B имеет 14-битный энкодер.совместим с усилителями MR-J2-350 и MR-J2S-350.HC-SFS352B имеет 17-битный энкодер.для этого требуется только усилитель MR-J2S-350. Установка HC-SFS352B на машину с усилителем MR-J2-350 первого поколения приведет к сбою связи с энкодером. Установите соответствие между поколением двигателя и поколением усилителя.

В3: Тормоз включается при отключении сервопривода в конце цикла или только при потере питания?

Тормоз срабатываетвсякий раз, когда отключается питание тормозной катушки 24 В., независимо от причины — запланированное отключение сервопривода в конце цикла, аварийный останов, прерывание подачи электроэнергии или обесточивание реле. Для планового отключения сервопривода рекомендуется следующая последовательность: замедлить ось до состояния покоя под управлением сервопривода, подать питание на тормозную катушку для механического удержания остановленного положения, затем отключить включение сервопривода. Эта последовательность предотвращает включение тормоза на движущейся оси, что приводит к нагреву и износу. Во многих конструкциях машин используется выходной сигнал MBR MR-J2S-350 для автоматического управления этой последовательностью посредством внутренней синхронизации усилителя.

Вопрос 4. Где находится батарея абсолютного энкодера и что произойдет, если ее не заменить своевременно?

Литиевый элемент Mitsubishi A6BATнаходится вУсилитель MR-J2S-350, а не в моторе. Он поддерживает многооборотный абсолютный счетчик во время всех периодов отключения питания. Замените его при первом сигнале о низком заряде батареи усилителя. Полностью разряженная батарея сбрасывает многооборотный счетчик — данные абсолютного положения теряются. При следующем запуске контроллер не будет знать положение оси, и для возобновления производства потребуется цикл возврата в исходное положение. На вертикальной оси с торможением, где перемещение в исходное положение требует тщательной подготовки зазора оси, это является значительным перерывом в производстве, который полностью предотвращается своевременной заменой батареи.

Вопрос 5: Какое подавление перенапряжений требуется для проводки тормозной катушки и почему?

Тормозная катушка является индуктивной нагрузкой. Когда реле обесточивается и прекращает подачу тока на катушку, коллапс магнитного поля вызывает всплеск напряжения, который может вызвать дугу на контактах реле и потенциально вызвать помехи в соседней управляющей электронике. Аобратный диодмежду клеммами катушки (для тормозных цепей постоянного тока) иливаристор или RC-демпфер(для цепей переменного тока) поглощает этот выброс и защищает контакты реле. Это стандартное требование для любой индуктивной катушки промышленной панели, не специфичное для тормозов Mitsubishi. Отсутствие этого параметра сокращает срок службы контактов реле и создает риск ЭМС. Подберите подавитель в соответствии с индуктивностью катушки и номинальным напряжением; В инструкции по эксплуатации двигателя и данных производителя реле указаны справочные параметры.