Mitsubishi HC-SFS703 (HCSFS703) — 7кВт AC серводвигатель, 3000 об/мин, прямой вал, серия MELSERVO J2-Super

Обзор

Номер детали: HC-SFS703

Также ищут как: HCSFS703, HC SFS 703 Серия: Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (поколение J2-Super)

Классификация: AC бесщеточный серводвигатель со средним моментом инерции — 7кВт, 3000 об/мин, класс 200В, прямой вал, без тормоза

Двигатель в контексте

Семь киловатт при 3000 об/мин. Это рабочая точка, для которой был разработан Mitsubishi HC-SFS703 — верхний предел семейства HC-SFS со скоростью 3000 об/мин, обеспечивающий самую высокую непрерывную выходную мощность в этом диапазоне скоростей без перехода на более крупную физическую платформу.

В поколении аппаратного обеспечения Mitsubishi MELSERVO J2-Super, HC-SFS703 находится рядом с HC-SFS702 (та же выходная мощность 7кВт при 2000 об/мин) и выше HC-SFS353 (3.5кВт при 3000 об/мин). Отличие от 702 простое: обмен меньшего непрерывного крутящего момента на более высокую скорость вращения вала. В то время как двигатель со скоростью 2000 об/мин, работающий на 7кВт, производит 33.4 Нм непрерывно, HC-SFS703 со скоростью 3000 об/мин выдает примерно 22.3 Нм при той же мощности — те же механические ватт-секунды на оборот, распределенные по более быстро вращающемуся валу.

Это не компромисс. Для механизмов, которым требуется скорость вращения, а не крутящий момент на валу — приводы, соединенные со шпинделем, подачи по ходовому винту или шарико-винтовой передаче, секции конвейера с высокой пропускной способностью — номинальная скорость 3000 об/мин исключает редукторы, сокращает время отклика оси и в целом создает более чистое механически систему. Непрерывный крутящий момент 22.3 Нм, с пиковой мощностью около 67 Нм во время переходных процессов ускорения и замедления, более чем достаточен для категорий станков, которые обслуживает этот двигатель.

За валом находится 17-битный последовательный абсолютный энкодер с разрешением 131 072 отсчетов/оборот. Многооборотная абсолютная позиция сохраняется при отключении питания с помощью батареи, установленной в усилителе MR-J2S, что означает отсутствие необходимости в цикле возврата в исходное положение при перезапуске станка. Совместимое семейство усилителей — MR-J2S-700 — платформа J2-Super мощностью 7кВт в вариантах A, B и CP.

Технические характеристики

Значения крутящего момента соответствуют опубликованной схеме серии HC-SFS и проверенным физическим расчетам. Перед окончательным расчетом конструкции подтвердите данные в официальном техническом описании Mitsubishi HC-SFS.

3000 об/мин против 2000 об/мин: выбор правильной точки скорости

Серия HC-SFS мощностью 7кВт предоставляет инженеру реальный выбор между двумя различными профилями скорости и крутящего момента, и это решение стоит принимать осознанно, а не выбирать одно из них по умолчанию.

HC-SFS702 / HC-SFS702B / HC-SFS702BK — семейство 2000 об/мин. Номинальный крутящий момент 33.4 Нм, пиковый 100 Нм. Более высокий непрерывный крутящий момент означает большую способность к поддержанию силы на приводах, которые проводят большую часть времени под большой нагрузкой. Оси с шарико-винтовой передачей на тяжелых обрабатывающих центрах. Приводы намотки с постоянным крутящим моментом, где важен постоянный крутящий момент в широком диапазоне диаметров рулона. Паллетообменники и поворотные столы, где ограничивающим фактором является крутящий момент нагрузки, а не скорость вращения.

HC-SFS703 — 3000 об/мин. Номинальный крутящий момент ~22.3 Нм, пиковый ~67 Нм. Более высокая скорость вращения означает более короткое время цикла для механизмов, ограниченных скоростью, а не крутящим моментом. Прямые приводные секции конвейера. Лазерные головки позиционирования на станках для резки. Многоосевые системы транспортировки, где время перемещения оси между станциями определяет пропускную способность. Приводы подачи высокоскоростных упаковочных машин.

Фланец размером 176 × 176 мм идентичен для обоих семейств. Механически оба двигателя подходят для одной и той же рамы станка. Выбор зависит исключительно от применения: борется ли ось в рабочем цикле с крутящим моментом нагрузки, или она тратит его на ускорение и замедление относительно легкой нагрузки с высокой частотой? Ответьте на этот вопрос для каждой оси станка, и выбор станет очевидным.

Прямой вал, без тормоза — когда это правильная спецификация

Прямой вал HC-SFS703 без шпоночного паза подходит для большинства высокоскоростных сервоприводов. Прецизионные сервомуфты, гибкие дисковые муфты и ступицы ременных приводов, разработанные для сервовалов, зажимаются непосредственно на гладкой наружной поверхности вала с помощью разъемных ступиц или термоусадочных соединений. При 3000 об/мин с относительно умеренным непрерывным крутящим моментом на оборот фрикционные зажимные муфты полностью достаточны — путь крутящего момента надежен, нет механического люфта, а установка проста.

Отсутствие электромагнитного тормоза упрощает проводку и уменьшает количество компонентов. В состоянии покоя усилитель MR-J2S-700 удерживает положение оси с помощью сервоблокировки в замкнутом контуре — контур положения остается активным, обратная связь от энкодера непрерывно отслеживает угол вала, а усилитель подает любой ток, необходимый для поддержания нулевой ошибки слежения. На горизонтальных осях и симметрично нагруженных механизмах, где нет чистого гравитационного усилия вдоль направления вращения вала, это надежно и точно.

Правильный двигатель для вертикальных осей, наклонных механизмов подачи или любого привода со значительной составляющей гравитационной нагрузки — это HC-SFS703B (прямой вал с электромагнитным тормозом). На станке с несколькими сервоосями определение того, какие оси действительно нуждаются в механическом тормозе — и выбор варианта без тормоза для остальных — приводит к более чистому, легкому электрическому дизайну с меньшим количеством точек, требующих периодической проверки износа тормоза.

Одно замечание по установке, применимое конкретно к этому типоразмеру: при установке муфты или ступицы на двигатель с фланцем 176 × 176 мм всегда используйте резьбовое отверстие M12 на конце вала и тянущий болт для осевого натягивания ступицы на вал. Вдавливание или забивание ступиц на вал этого типоразмера передает ударные нагрузки через вал на диск энкодера и задний подшипниковый узел. Возникающие повреждения редко бывают немедленными — они обычно проявляются позже в виде прерывистого шума энкодера при вибрации, что требует много времени для отслеживания источника. Метод с тянущим болтом полностью предотвращает это.

Платформа J2-Super: что дает 17-битный энкодер

Энкодер, установленный на HC-SFS703, — это тот же 17-битный последовательный абсолютный блок, используемый во всем диапазоне J2-Super HC-SFS — 131 072 позиции на оборот, последовательные абсолютные данные позиции передаются усилителю по выделенному кабелю энкодера.

Практические последствия для производительности станка многочисленны.

Разрешение по положению при 3000 об/мин. 131 072 отсчета на оборот означает, что при номинальной скорости усилитель получает чрезвычайно точные обновления углового положения. Для осей позиционирования с шарико-винтовой передачей это разрешение поддерживает субмикронные электронные передаточные числа без исчерпания счетчиков энкодера. Для приложений управления скоростью, таких как конвейерные приводы и управление натяжением, оно обеспечивает петлю обратной связи по скорости достаточным разрешением для подавления пульсаций скорости на низкой частоте без колебаний.

Абсолютное положение при включении питания. Когда станок включается после выходных, после аварийной остановки или после сбоя контроллера с резервным питанием от батареи, HC-SFS703 немедленно сообщает усилителю свой точный абсолютный угол вала — включая накопленное многооборотное значение — без какого-либо движения вала. Усилитель проверяет положение, и ось готова. Отсутствие цикла возврата в исходное положение означает более быстрый перезапуск, более простое начальное секвенирование и отсутствие необходимости в механическом референтном маркере или датчике приближения для осей, где требуется абсолютное положение.

Расположение батареи. Резервная батарея, которая поддерживает многооборотный абсолютный счетчик при отключении питания, — это литиевый элемент Mitsubishi A6BAT, расположенный внутри усилителя MR-J2S-700 — а не в двигателе. Это важно для обслуживания: замена батареи производится в шкафу управления, а не у двигателя, и двигатель не нужно беспокоить. Замените A6BAT, когда усилитель выдаст сигнал низкого заряда батареи. Полное разряжение батареи сбрасывает абсолютный счетчик и требует цикла возврата в исходное положение перед тем, как ось сможет возобновить работу.

Совместимые усилители

HC-SFS703 разработан для использования с семейством усилителей MR-J2S-700 — платформой J2-Super мощностью 7кВт. Три варианта охватывают основные архитектуры управления:

MR-J2S-700A принимает импульсные и аналоговые команды от систем ЧПУ, ПЛК и контроллеров движения. Доступны режимы управления положением, скоростью и крутящим моментом, а также переключаемый режим работы (P/S, S/T, T/P). Соединение RS-232C поддерживает программное обеспечение для настройки MR Configurator. Это универсальный выбор для станков и общего промышленного применения, где команда оси поступает от источника импульсного или аналогового сигнала.

MR-J2S-700B подключается к контроллерам движения Mitsubishi серий A и Q через оптоволоконную последовательную шину SSCNET. Все команды положения передаются по оптоволоконной сети; обратная связь от энкодера возвращается по той же линии. Это правильный усилитель для скоординированных многоосных систем под управлением контроллера движения Mitsubishi — станков с одновременным контурным перемещением по нескольким осям, трансферных станков или любого применения, где несколько осей должны двигаться в определенном геометрическом соотношении.

MR-J2S-700CP включает встроенные функции позиционирования. До 31 целевой позиции может быть сохранено в таблицах точек внутри усилителя и активировано командой ввода-вывода или сети CC-Link. Отдельный контроллер движения не требуется. Правильный выбор для автономных индексируемых или точечных осей, где полный контроллер движения не оправдан.

Примечания по совместимости. HC-SFS703 требует усилитель J2-Super. Он несовместим с оригинальными усилителями MR-J2 (первого поколения), которые не могут считывать протокол 17-битного энкодера J2S. Также несовместим с усилителями MR-J3 или MR-J4. Для станков, работающих на оригинальном оборудовании MR-J2, HC-SF703 (поколение J2, 14-битный энкодер, те же механические размеры) является механически идентичным аналогом для замены, который будет работать с усилителями первого поколения MR-J2.

Семейство HC-SFS 3000 об/мин — контекст мощности

HC-SFS703 — двигатель самой высокой мощности в диапазоне HC-SFS 3000 об/мин. Он имеет фланец 176 × 176 мм, как и HC-SFS353, что делает его прямой механической заменой для станков, где ось мощностью 3.5кВт нуждается в модернизации для более высокой выходной мощности.

Типичные применения

Высокоскоростные оси станков. Подачи шлифовальных, фрезерных и токарных станков с ЧПУ, где скорость быстрого перемещения является фактором, определяющим время цикла, выигрывают от серводвигателя 3000 об/мин, работающего с шарико-винтовой передачей на более высокой линейной скорости без редуктора между двигателем и винтом. Разрешение 17-битного энкодера обеспечивает обратную связь по положению на субмикронном уровне по всему диапазону перемещения.

Лазерная резка и плазменное позиционирование. Оси позиционирования режущей головки на лазерных и плазменных системах с плоским столом требуют высокой скорости поворота в сочетании с высокоточным отслеживанием положения. Номинальная скорость 3000 об/мин и энкодер 131 072 отсчетов/оборот HC-SFS703 идеально подходят для этого.

Высокопроизводительная упаковка и сборка. Основные оси подачи на упаковочных линиях — приводы пленки, ролики протяжки пленки в машинах формования-наполнения-запайки, станции роторной высечки — работают непрерывно на высокой скорости при умеренной нагрузке. Рабочая точка 7кВт при 3000 об/мин соответствует этим механизмам без необходимости использования редукторов, которые добавляют люфт и увеличивают инерцию оси.

Приводы трансферных станков и порталов. Сервоприводные портальные и трансферные системы с умеренной массой нагрузки и частыми циклами пуск-стоп используют высокоскоростные двигатели со средним моментом инерции для минимизации времени перемещения оси между станциями. Сочетание номинальной скорости HC-SFS703, пикового крутящего момента для ускорения и абсолютного энкодера идеально подходит для этого класса машин.

Высокомощные 4-е оси и индексные поворотные устройства. Поворотные оси обрабатывающих центров, использующие прямой или одноступенчатый редуктор, нуждаются в разрешении энкодера для точного углового позиционирования и мощности крутящего момента для удержания положения индексируемой станции под нагрузками резания, прикладываемыми на каждой станции.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какие усилители совместимы с HC-SFS703?

HC-SFS703 требует усилитель класса MR-J2S-700. Три стандартных варианта: MR-J2S-700A (аналоговая/импульсная команда, режимы положения/скорости/крутящего момента), MR-J2S-700B (оптоволоконная шина SSCNET для контроллеров движения Mitsubishi) и MR-J2S-700CP (встроенное позиционирование, до 31 таблицы точек). Двигатель несовместим с оригинальными усилителями MR-J2-700 первого поколения или с усилителями MR-J3/MR-J4.

В2: В чем разница между HC-SFS703 и HC-SFS702?

Оба являются 7кВт двигателями J2-Super на фланце 176 × 176 мм с 17-битными абсолютными энкодерами, но они работают на разных номинальных скоростях. HC-SFS702 рассчитан на 2000 об/мин с непрерывным крутящим моментом 33.4 Нм — более высокий крутящий момент, более низкая скорость. HC-SFS703 рассчитан на 3000 об/мин с непрерывным крутящим моментом ~22.3 Нм — более низкий крутящий момент, более высокая скорость. Выбор зависит от того, ограничена ли ось крутящим моментом (702) или скоростью (703). Размеры фланца идентичны, поэтому механическая замена между ними проста.

В3: Можно ли использовать HC-SFS703 с оригинальным усилителем MR-J2 (первого поколения)?

Нет. HC-SFS703 использует протокол 17-битного последовательного энкодера J2-Super, который не считывается оригинальными усилителями MR-J2. Для станков, работающих на оборудовании MR-J2 первого поколения, HC-SF703 — те же механические размеры, 14-битный энкодер — является правильным двигателем. HC-SF703 работает с усилителями MR-J2-700 или MR-J2S-700.

В4: Где находится резервная батарея абсолютного энкодера?

Резервная батарея для многооборотного абсолютного счетчика — это Mitsubishi A6BAT, расположенная внутри сервоусилителя MR-J2S-700 — а не в корпусе двигателя. Замена батареи производится в шкафу управления. Замените A6BAT, когда усилитель выдаст сигнал низкого заряда батареи; полностью разряженная батарея сбрасывает абсолютный счетчик и требует цикла возврата в исходное положение перед тем, как ось сможет возобновить работу.

В5: Имеет ли HC-SFS703 рейтинг IP65, и что он охватывает?

Да. HC-SFS703 имеет рейтинг IP65 на корпусе двигателя, обеспечивая полную защиту от проникновения пыли и защиту от струй воды, направленных с любого направления. Масляный уплотнитель установлен на выходе вала. Разъем энкодера и разъем питания должны быть правильно соединены с соответствующими кабельными сборками для поддержания рейтинга IP65 в эксплуатации — открытые или плохо установленные разъемы компрометируют степень защиты корпуса в этих точках независимо от рейтинга корпуса двигателя.