Сервомотор Mitsubishi HC-SFS1524B

Mitsubishi HC-SFS1524B (HCSFS1524B) — 1,5 кВт, 400 В, серводвигатель переменного тока с электромагнитным тормозом, 2000 об/мин, прямой вал, серия MELSERVO J2-Super

Обзор продукта

Номер детали: HC-SFS1524B

Также ищут как: HCSFS1524B, HC SFS 1524B, HC-SFS-1524B

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

Классификация: Серводвигатель переменного тока со средней инерцией без щеток — 1,5 кВт, класс 400 В, 2000 об/мин, прямой вал, электромагнитный тормоз с пружинным приводом

Что представляет собой этот двигатель

Две характеристики полностью определяют HC-SFS1524B по сравнению с остальными двигателями серии HC-SFS мощностью 1,5 кВт.

Первая — это напряжение питания класса 400 В — "24" в номере детали. HC-SFS152B является механически идентичной версией этого же двигателя на 200 В. HC-SFS1524B имеет ту же обмотку статора для работы от сети переменного тока 380–480 В, потребляет примерно вдвое меньший линейный ток при эквивалентной мощности и работает с усилителем MR-J2S-200_4 вместо MR-J2S-200. Для заводов и производителей оборудования, работающих на европейских или международных сетях 400 В, это устраняет необходимость в трансформаторе, который иначе потребовался бы для работы с сервоприводами Mitsubishi класса 200 В. Та же производительность двигателя, напрямую подключенная к местной сети.

Вторая — это электромагнитный тормоз — суффикс "B". Это удерживающий тормоз с пружинным приводом и электрическим растормаживанием, интегрированный в заднюю часть двигателя. Пружина прижимает тормозные колодки к диску при отключении тормозной катушки; подача напряжения на катушку 24 В постоянного тока отводит колодки и освобождает вал для движения. Практическое следствие критически важно: тормоз включен по умолчанию и освобождается только при подаче питания на катушку. Потеря питания — запланированная или непредвиденная — автоматически включает тормоз и удерживает ось. Для вертикальных осей и механизмов, нагруженных силой тяжести, это именно то поведение, которое требуется.

Помимо этих двух характеристик, HC-SFS1524B является тем же двигателем с абсолютным энкодером на 17 бит на фланце 130 × 130 мм со степенью защиты IP65, что и любой другой двигатель в семействе HC-SFS мощностью 1,5 кВт и 2000 об/мин.

Технические характеристики

Тормоз: с пружинным приводом, с электромагнитным растормаживанием

Среди различных типов тормозов двигателей, используемых в промышленном оборудовании, конструкция с пружинным приводом и электромагнитным растормаживанием, иногда называемая тормозом безопасности или нормально замкнутым тормозом, имеет особую и важную характеристику, отличающую ее от альтернатив: она безопасна при отказе.

Тормозная катушка должна постоянно находиться под напряжением 24 В постоянного тока, чтобы вал оставался свободным для вращения. Отключите питание катушки по любой причине — команда аварийной остановки, неисправность панели, сбой питания, намеренная последовательность отключения сервопривода — и пружина немедленно прижимает тормозной диск к фрикционной поверхности. Ось останавливается и остается остановленной механически, независимо от того, активен ли усилитель или включена ли блокировка сервопривода.

Это правильная конструкция для любой оси, которая может вызвать травму или повреждение оборудования при непреднамеренном движении. Вертикальная головка шпинделя. Вертикально установленный поворотный стол. Ось Z с сервоприводом на обрабатывающем центре или сверлильном станке. Контрбалансированный портальный кронштейн, где контрбаланс несовершенен и на ось сервопривода действует чистая сила тяжести. Наклонный конвейер, который будет двигаться назад под действием силы тяжести без сопротивления. Во всех этих применениях тормоз с пружинным приводом является не удобством, а функциональным требованием.

Для горизонтальных осей симметрично нагруженных механизмов, где сила тяжести не действует в направлении вращения вала, одной только блокировки сервопривода достаточно для удержания положения, а тормоз добавляет сложности без функциональных преимуществ. HC-SFS1524B специально предназначен для применений, где этот тормоз действительно необходим.

Последовательность работы тормоза: что должен знать усилитель

Электромагнитный тормоз HC-SFS1524B требует отдельной цепи питания 24 В постоянного тока для тормозной катушки — он не питается через выход U/V/W сервоусилителя. Конструкция панели станка должна включать источник питания 24 В постоянного тока, рассчитанный на ток тормозной катушки, тормозное реле с соответствующей защитой от перенапряжения и логику блокировки, которая координирует включение и выключение тормоза с последовательностью включения сервопривода.

Последовательность имеет значение. Руководство по эксплуатации серводвигателей Mitsubishi содержит явное указание: при растормаживании всегда убедитесь, что сервопривод включен, прежде чем растормаживать. Ось, которая растормаживается до того, как усилитель установил блокировку сервопривода, будет двигаться под действием силы тяжести или нагрузки, пока усилитель не догонит. На вертикальной оси со значительной нагрузкой этот проскальзывание может быть достаточно большим, чтобы вызвать столкновение или ошибку положения. Блокировка, предотвращающая это, не является необязательной.

Сигнал MBR (Magnetic Brake Release) на усилителе MR-J2S-200_4 обеспечивает удобный выход для этой блокировки — усилитель может сигнализировать тормозному реле как часть своей последовательности включения, обеспечивая правильный порядок растормаживания относительно установления блокировки сервопривода. Обратитесь к руководству по эксплуатации усилителя для рекомендуемого времени последовательности, которое зависит от динамики оси.

При остановке: включите тормоз перед отключением включения сервопривода. Позволить оси замедлиться до нуля при блокировке сервопривода, а затем включить тормоз — вместо одновременного включения тормоза с отключением включения сервопривода — гарантирует, что ось уже находится в состоянии покоя, когда тормозные колодки касаются диска. Это значительно продлевает срок службы тормозного диска на осях с частыми циклами отключения сервопривода.

400 В в корпусе 130 × 130 мм

Двигатели HC-SFS на 400 В с фланцем 130 × 130 мм занимают нишу в проектировании: станки, которым требуется компактный размер двигателя, работающие от сети 400 В и требующие вертикальной оси или оси, нагруженной силой тяжести, которой требуется удерживающий тормоз в состоянии покоя.

Диапазон мощностей, доступных в этой комбинации — класс 400 В, 130 × 130 мм, с тормозом — простирается от HC-SFS524B мощностью 500 Вт через HC-SFS1024B мощностью 1 кВт до HC-SFS1524B мощностью 1,5 кВт. HC-SFS1524B является максимальной мощностью в компактном корпусе 130 × 130 мм в этом классе напряжения. Следующий шаг вверх по мощности — HC-SFS2024B мощностью 2 кВт — поставляется с большим фланцем 176 × 176 мм, что означает новый интерфейс крепления двигателя. Если конструкция станка была разработана для компактности 130 × 130 мм и 1,5 кВт достаточно для бюджета крутящего момента оси, то HC-SFS1524B является правильным и окончательным решением.

При непрерывном крутящем моменте 7,16 Нм и пиковом крутящем моменте 21,6 Нм рабочая точка 1,5 кВт при 2000 об/мин справляется с широким спектром реальных требований к вертикальным осям — оси Z с шарико-винтовой передачей и умеренной массой стола и инструмента, подъемные механизмы с сервоприводом, вертикальные транспортные станции и оси подачи пресса, где положение должно удерживаться в любой точке хода без смещения.

17-битный абсолютный энкодер и работа с вертикальной осью

На вертикальной оси с тормозом 17-битный последовательный абсолютный энкодер демонстрирует свою ценность особым образом, который менее очевиден, чем на горизонтальной оси позиционирования.

Рассмотрим, что происходит, когда вертикальная сервоось выключается в конце производственной смены — или, что более срочно, когда она останавливается в середине хода при аварийной остановке. Тормоз механически удерживает положение. Энкодер сохраняет абсолютный угол вала в многооборотном режиме в памяти, поддерживаемый батареей A6BAT в усилителе MR-J2S-200_4. При перезапуске станка контроллер считывает текущее абсолютное положение с энкодера, устанавливает блокировку сервопривода, затем растормаживает в правильной последовательности. Ось немедленно готова к работе без какого-либо движения для возврата к референсной точке.

Сравните это с инкрементальным энкодером: при перезапуске положение оси неизвестно. Требуется цикл возврата к домашней точке, что означает перемещение оси — потенциально через диапазон силы тяжести нагрузки — для поиска референсного маркера перед началом производства. На вертикальной оси Z в обрабатывающем центре или вертикально перемещающейся роботизированной руке это движение возврата к домашней точке требует тщательной последовательности и является нетривиальным дополнением к процедуре запуска. Абсолютный энкодер устраняет это.

Для станков, которые могут испытывать внезапные остановки — будь то по сигналу тревоги, аварийной остановке или потере питания — комбинация тормоза с пружинным приводом и абсолютного энкодера означает, что ось безопасно останавливается, остается там, где остановилась, и перезапускается с точного известного положения. Это конструкция, которую обеспечивает HC-SFS1524B.

Совместимые усилители

Три варианта усилителей MR-J2S-200 класса 400 В поддерживают HC-SFS1524B:

MR-J2S-200A4 — это универсальный усилитель с аналоговым и импульсным интерфейсом. Он принимает команды положения в виде импульсных последовательностей от внешних ЧПУ-контроллеров, ПЛК или индексаторов, а команды скорости или крутящего момента — в виде аналоговых сигналов напряжения. Доступны режимы управления положением, скоростью и крутящим моментом, а также комбинированные режимы P/S, S/T и T/P. Интерфейс RS-232C подключается к программному обеспечению для настройки MR Configurator. Это стандартный выбор для большинства применений в станкостроении и промышленной автоматизации, где команда оси поступает от внешнего контроллера.

MR-J2S-200B4 подключается к контроллерам движения Mitsubishi серий A и Q через оптоволоконную последовательную шину SSCNET. Все данные положения и информация мониторинга передаются по оптоволоконной линии — нет отдельной аналоговой или импульсной проводки к оси. Для скоординированных многоосевых систем под управлением контроллера движения Mitsubishi это правильный усилитель. Синхронизация в реальном времени, которую обеспечивает SSCNET, особенно ценна на многоосевых станках, где вертикальные оси должны двигаться в координации с горизонтальными.

MR-J2S-200CP4 включает встроенную функцию позиционирования. До 31 целевой позиции хранится в виде данных таблицы точек внутри усилителя и активируется сигналами ввода-вывода или командами сети CC-Link. Для автономных вертикальных осей позиционирования — подъемных станций, питателей прессов с сервоприводом, индексаторов оси Z на сборочном оборудовании — где полный контроллер движения не требуется, CP4 обеспечивает локальное интеллектуальное позиционирование.

Все три усилителя включают выходной сигнал MBR (Magnetic Brake Release) для координации времени работы тормозного реле с последовательностью включения/отключения сервопривода.

Примечание о классе напряжения: Усилители MR-J2S-200_4 предназначены только для класса 400 В и не должны подключаться к сети 200 В. Суффикс "4" как на двигателе, так и на усилителе должен совпадать во всей системе.

Семейство тормозных двигателей HC-SFS 400 В: где находится 1524B

HC-SFS1524B является двигателем с самой высокой мощностью в тормозном семействе 400 В, который подходит для фланца 130 × 130 мм. Переход на HC-SFS2024B означает принятие большего корпуса и переработку интерфейса крепления двигателя. Для конструкций станков, которые используют компактность 130 × 130 мм, 1524B является самым мощным вариантом с самым высоким крутящим моментом, доступным до увеличения размера корпуса.

Типичные применения

Вертикальная ось Z на обрабатывающих центрах и сверлильных станках. Архетипичное применение сервопривода с тормозом: вертикально перемещающаяся головка шпинделя или ползун Z, где вес шпинделя, инструмента и механизма ползуна будет падать под действием силы тяжести при отключении тока сервопривода. Тормоз с пружинным приводом механически удерживает положение Z при аварийной остановке и отключении питания. Абсолютный энкодер устраняет необходимость возврата к домашней точке при перезапуске. Номинальное напряжение 400 В подключается непосредственно к основному источнику питания станка без трансформатора.

Подачи прессов и штамповочных машин с сервоприводом. Вертикальные приводы ползунов и оси подушек штампа с сервоприводом на прессах, где положение должно точно удерживаться в любой точке хода, в том числе во время остановок в середине цикла. Комбинация непрерывного крутящего момента 7,16 Нм, пикового крутящего момента 21,6 Нм для ускорения и тормоза безопасности подходит для этих механизмов на станках с европейским напряжением.

Подъемные станции и вертикальные оси транспортных машин. Оси подъема деталей, подъемники паллет и вертикальные транспортные шаттлы на сборочных и сварочных транспортных машинах. Эти механизмы работают на умеренной скорости, несут определенные полезные нагрузки и должны удерживать положение на каждой станции под нагрузкой во время завершения работы станции. Абсолютный энкодер означает, что положение подъема известно немедленно при любом перезапуске.

Оси шарниров роботов на платформах 400 В. Вторичные приводы шарниров роботов — плечо, локоть — где европейские стандарты станков требуют тормоз для любой оси, которая будет двигаться под действием силы тяжести при отключении питания сервопривода. Компактный корпус 130 × 130 мм подходит для геометрии манипуляторов роботов, где упаковка двигателя ограничена.

Вертикальные оси подачи на шлифовальных станках с ЧПУ и электроэрозионных станках. Оси подачи шлифовальной головки и электрода Z, где ось должна парковаться в известном положении при выключении станка и возобновлять работу с этого точного положения без какого-либо движения возврата к домашней точке, которое могло бы коснуться заготовки или повредить электрод. Тормоз удерживает; абсолютный энкодер сообщает; ось перезапускается чисто.

Часто задаваемые вопросы

В1: В чем разница между HC-SFS1524B и HC-SFS152B?

Это один и тот же двигатель при разных напряжениях питания. HC-SFS152B — это двигатель класса 200 В, развивающий номинальный крутящий момент 7,16 Нм и требующий усилитель MR-J2S-200A/B/CP. HC-SFS1524B — это эквивалент класса 400 В — тот же корпус, тот же крутящий момент, тот же тормоз, тот же 17-битный энкодер — требующий усилитель MR-J2S-200A4/B4/CP4. Для станков, работающих от сети 400 В, 1524B является прямым выбором; двигатель и усилитель подключаются к сети без понижающего трансформатора.

В2: Какое напряжение и ток требуются для электромагнитной тормозной катушки?

Тормоз с пружинным приводом на HC-SFS1524B растормаживается при подаче 24 В постоянного тока на тормозную катушку. Этот источник питания 24 В должен поступать от панели станка — он отделен от источника питания двигателя и выхода сервоусилителя. Тормозное реле и его источник питания 24 В должны быть рассчитаны и последовательно соединены соответствующим образом. Для защиты контактов реле при отключении катушки требуется защита от перенапряжения (диод или варистор) на клеммах катушки.

В3: Можно ли использовать тормоз в качестве динамического тормоза при замедлении?

Нет. Электромагнитный тормоз на HC-SFS1524B является удерживающим тормозом, а не рабочим тормозом. Он предназначен для удержания неподвижной оси, а не для замедления движущейся. Применение тормоза во время работы двигателя приведет к быстрому износу фрикционных поверхностей и может повредить тормозной механизм. Правильная последовательность: замедлить ось до остановки под управлением сервопривода, затем включить тормоз для удержания остановленного положения.

В4: Где находится батарея абсолютного энкодера и как она работает с тормозной вертикальной осью?

Резервная батарея — Mitsubishi A6BAT — находится в усилителе MR-J2S-200_4, а не в двигателе. Она поддерживает многооборотный абсолютный счетчик во время отключений питания. На тормозной вертикальной оси это означает, что ось останавливается и удерживает свое положение механически при отключении питания, а энкодер сохраняет это точное положение в памяти. При перезапуске контроллер немедленно считывает абсолютное положение — возврат к домашней точке не требуется. Замените A6BAT, когда усилитель выдаст сигнал низкого заряда батареи; разряженная батарея сбрасывает абсолютный счетчик и требует цикла возврата к референсной точке.

В5: Совместим ли HC-SFS1524B с усилителями MR-J3 или MR-J4?

Нет. HC-SFS1524B требует усилитель MR-J2S-200 класса 400 В (вариант A4, B4 или CP4). Он не совместим напрямую с усилителями MR-J3 или MR-J4. Для новых конструкций станков, где оборудование J2-Super больше недоступно, эквивалентом текущего поколения будет серия HG-SR или HF-SP с усилителем MR-J4 400 В — но это требует замены как двигателя, так и усилителя одновременно, а также проверки совместимости кабелей и разъемов.