Mitsubishi HC-SFS202K (HCSFS202K) — 2 кВт AC серводвигатель, шпоночный вал, без тормоза, серия MELSERVO-J2S

Идентификация продукта

Номер детали: HC-SFS202K

Также ищут как: HCSFS202K, HC-SFS-202K

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

Тип двигателя: Бесщеточный серводвигатель переменного тока — шпоночный вал, без тормоза, 2000 об/мин, 200 В переменного тока

Платформа: MELSERVO J2S (J2-Super)

Двигатель и его назначение

Выберите любые два атрибута из матрицы вариантов HC-SFS202 — тип вала и наличие тормоза — и вы получите двигатель, сконфигурированный для определенного класса применения. HC-SFS202K отвечает с шпоночным валом и без тормоза: передача положительного крутящего момента через обработанную шпоночную канавку и удержание положения в покое с помощью блокировки сервопривода усилителя, а не механического устройства с пружинным приводом.

Эта комбинация помещает этот двигатель непосредственно в область горизонтальных осей, приводов с редуктором, механизмов с ремнем ГРМ и любого применения, где путь передачи крутящего момента через шпонку и ступицу является предпочтительным с инженерной точки зрения, а нагрузка не требует безопасного удержания при выключенном сервоприводе. При мощности 2 кВт, непрерывном крутящем моменте 9,55 Нм и пиковом крутящем моменте 28,6 Нм, HC-SFS202K охватывает основную часть требований к приводам осей и автоматизации станков с ЧПУ средней мощности — достаточный крутящий момент для обработки реальных производственных нагрузок, достаточно компактный, чтобы соответствовать конструкциям станков, которые обычно занимают оси мощностью 2 кВт.

На платформе MELSERVO-J2S 17-битный последовательный абсолютный энкодер с разрешением 131 072 позиции на оборот обеспечивает качество обратной связи, необходимое усилителю MR-J2S для работы контуров скорости и положения с высокой полосой пропускания. В сочетании с улучшенным процессором усилителя J2-Super такое разрешение энкодера поддерживает точное регулирование скорости и быстрое подавление возмущений, которые требуются для прецизионной обработки и высокоцикловой автоматизации.

Технические характеристики

Шпоночный вал: Инженерное решение для надежного интерфейса передачи крутящего момента

Трение между внутренней поверхностью ступицы и наружным диаметром вала передает крутящий момент на гладком прямом валу. Сила зажима должна быть достаточно высокой, чтобы противостоять пиковому крутящему моменту — 28,6 Нм — в наихудших условиях эксплуатации, с которыми сталкивается ось. При эксплуатации станков с ЧПУ наихудшим условием является не установившаяся резка. Это внезапное реверсирование при максимальной скорости подачи, агрессивное замедление с максимальной скорости до целевой позиции или команда аварийной остановки с максимальным током. Любое из этих условий, повторяющееся в течение рабочей смены, испытывает фрикционный интерфейс таким образом, что со временем может привести к микроскольжению. Микросколжение коварно: оно достаточно мало, чтобы не превышать отдельные пороговые значения сигнализации, но достаточно велико, чтобы накапливаться в виде погрешностей размеров за несколько циклов.

Шпоночная канавка на HC-SFS202K изменяет путь передачи крутящего момента. Шпонка входит в соответствующие пазы как на валу, так и на ступице; под нагрузкой шпонка работает на сдвиг и передает крутящий момент механически, независимо от того, какое трение обеспечивает интерфейс. Реверсивные нагрузки, циклические нагрузки, ударные воздействия — ничто из этого не приводит к прогрессирующему износу правильно подогнанного шпоночного соединения так, как это может привести к износу пограничного фрикционного зажима.

Где шпоночные канавки являются естественным выбором:

Шкивы ременной передачи ГРМ, где натяжение ремня и циклические усилия зацепления зубьев создают именно те реверсивные нагрузки, с которыми шпоночные канавки хорошо справляются. Ступицы шестерен в редукторах с понижающим передаточным числом, где угловое положение между валом и шестерней должно поддерживаться для правильного зацепления зубьев. Звездочки цепи в системах транспортировки паллет, где ударные нагрузки от зацепления цепи повторяются с чередующимися направлениями. Конструкции прецизионных муфт, где внутренняя поверхность ступицы включает шпоночную канавку как часть спецификации соединения для передачи крутящего момента.

Примечание по установке из руководства по эксплуатации серводвигателя Mitsubishi: натяните ступицу муфты на вал, используя резьбовое отверстие на конце вала и тянущий болт — никогда не используйте молоток или пресс. При размере рамы 176 × 176 мм ударные силы при установке ступицы передаются через вал непосредственно на диск энкодера и подшипниковый узел на задней стороне двигателя. Повреждение энкодера, которое возникает в результате этого, не обязательно вызывает немедленную ошибку; оно имеет тенденцию вызывать прерывистые ошибки положения при вибрации, которые действительно трудно отследить до события установки ступицы. Метод с тянущим болтом занимает на несколько секунд больше времени и полностью предотвращает это.

Без тормоза: когда блокировка сервопривода является правильной архитектурой

Блокировка сервопривода — непрерывное удержание положения в замкнутом контуре с активным током двигателя — эффективна и точна для четко определенного класса осей. Это горизонтальные приводы, симметрично нагруженные механизмы и любое применение, где нагрузка не оказывает чистого усилия в направлении вращения вала, когда сервопривод удерживает положение. Для всех них тормоз добавил бы оборудование, проводку, последовательность реле, нагрузку на панель и интервал обслуживания без функциональной отдачи.

HC-SFS202K — это спецификация для этих осей. Удаление тормоза не убирает ничего, что фактически используется в приложении, и упрощает электрическую систему на каждой оси станка, где он применяется.

Там, где картина меняется — вертикальные салазки, рычаги, нагруженные гравитацией, наклонные оси подачи, любой привод, где нагрузка будет двигаться при падении тока сервопривода — ось относится к HC-SFS202BK (шпоночный вал с пружинным тормозом). Это инженерное решение, а не оптимизация затрат. На станках с несколькими осями мощностью 2 кВт правильное разделение того, какие оси нуждаются в тормозах, а какие нет, существенно упрощает проектирование панели.

17-битный энкодер: что дает разрешение на практике

Обновление энкодера платформы J2-Super с 14-битного устройства в предыдущей серии HC-SF до 17 бит представляло собой восьмикратное увеличение разрешения — с 16 384 до 131 072 позиций на оборот. При мощности 2 кВт и скорости 2000 об/мин это проявляется на практике несколькими способами.

Оценка скорости для контура скорости улучшается, поскольку последовательные выборки энкодера представляют собой более мелкие угловые приращения. Контур скорости получает сигнал скорости с меньшим уровнем шума, что позволяет увеличить пропорциональный коэффициент усиления без потери стабильности. Более высокое усиление означает, что усилитель быстрее корректирует возмущения скорости — изменения силы резания, вариации инерции и эффекты податливости трансмиссии, которые выводят ось из заданного профиля скорости, подавляются быстрее и с меньшей остаточной ошибкой.

При низких скоростях подачи и при замедлении до целевой позиции более мелкие приращения энкодера означают, что контур положения может обнаруживать и корректировать меньшие ошибки. Ось более повторяемо стабилизируется в заданном положении, а форма сигнала скорости на низкой скорости содержит меньше пульсаций — что важно для качества поверхности при контурной обработке и для согласованности размеров деталей от детали к детали при позиционировании.

Абсолютная функция обеспечивает резервное копирование хранения положения при любом событии питания. Литиевая батарея A6BAT в усилителе MR-J2S поддерживает счетчик оборотов в рабочем состоянии во время отключения питания. Каждый перезапуск — запланированный или нет — выводит ось в ее точно последнее известное положение. Для производственного оборудования, которое регулярно проходит через аварийные остановки, сбросы ошибок и остановки смены, устранение обязательных циклов возврата в исходное положение обеспечивает измеримую экономию времени в течение года эксплуатации.

Совместимые усилители

HC-SFS202K управляется усилителем класса MR-J2S-200, платформой J2-Super мощностью 2 кВт. Три типа интерфейсов подходят для различных системных архитектур:

MR-J2S-200A — Аналоговый и импульсный интерфейс команд. Принимает импульсные последовательности шага/направления и аналоговые команды ±10 В от систем ЧПУ и ПЛК. Доступны режимы управления положением, скоростью и крутящим моментом. Настройка через MR Configurator по RS-232C.

MR-J2S-200B — Последовательная шина SSCNET по оптоволокну. Подключается к контроллерам движения Mitsubishi серии A или Q для скоординированных многоосевых систем. Команды положения поступают по сети от контроллера движения; данные энкодера возвращаются по тому же оптоволоконному каналу.

MR-J2S-200CP — Встроенное позиционирование. До 31 целевой позиции хранится в усилителе, активируется сигналами ввода-вывода или командой CC-Link. Подходит для простого автономного позиционирования без выделенного контроллера движения.

HC-SFS202K несовместим с оригинальными усилителями MR-J2-200 (первое поколение, до J2S), которые не могут считывать протокол 17-битного энкодера. Для станков, работающих на оборудовании MR-J2 первого поколения, HC-SF202K (поколение J2, 14-битный энкодер, та же механическая спецификация) является правильным целевым продуктом для замены.

Место 202K в семействе HC-SFS 2000 об/мин

Мощность 202 знаменует собой переход от группы фланцев 130 × 130 мм к фланцу 176 × 176 мм — монтажное пространство, общее с двигателями мощностью 3,5 кВт, 5 кВт и 7 кВт в этом семействе. Станок, разработанный вокруг фланца 176 × 176 мм, может принимать любой двигатель мощностью от 2 кВт и выше без изменения монтажной пластины, что дает запас прочности конструкции для будущих модернизаций мощности.

Типичные применения

Оси подачи стола X и Y обрабатывающих центров с ЧПУ. Основные горизонтальные оси стола на вертикальных и горизонтальных обрабатывающих центрах несут нагрузки от заготовок и оснастки при устойчивых скоростях подачи резания и высоких скоростях ускоренного перемещения. Это горизонтальные оси — тормоз не требуется — а шпоночный вал подходит для прецизионных конструкций муфт, используемых в шарико-винтовых передачах с высокой жесткостью. Непрерывный крутящий момент 9,55 Нм обеспечивает достаточный крутящий момент для устойчивой тяжелой резки без работы вблизи теплового предела.

Механизмы ременной передачи ГРМ на многоосевых станках. Вторичные оси многошпиндельных обрабатывающих центров, трансферных станков и высокоскоростного сборочного оборудования, которые используют зубчатые ремни ГРМ между серводвигателем и приводимым механизмом, требуют шпоночных шкивов со стороны двигателя. Повторяющиеся циклы натяжения ремня создают именно те реверсивные нагрузки, с которыми шпоночные канавки справляются более надежно, чем конструкции с фрикционным зажимом.

Сервоприводные поворотные оси и приводы с редуктором. Приводы поворотных столов 4-й оси с использованием прямозубых или косозубых шестерен между серводвигателем и входом стола требуют шпоночной ступицы со стороны двигателя для обеспечения положительного выравнивания зацепления. 17-битный энкодер обеспечивает угловое разрешение, требуемое для точного индексирования при многогранной обработке, а пиковый крутящий момент 28,6 Нм справляется с инерционными требованиями быстрого индексирования стола.

Высокоскоростные оси упаковки и маркировки. Оси подачи, протяжки пленки и коррекции регистрации на упаковочных линиях с приводом от ремня ГРМ используют серводвигатели со шпоночными ведущими шкивами и выигрывают от быстрой реакции и высокой полосы пропускания платформы J2-Super. Рейтинг IP65 обеспечивает защиту от условий мойки и пыли, распространенных в пищевой и фармацевтической упаковке.

Сервоприводы горизонтальных конвейеров и транспортеров. Сервоуправляемые конвейеры, поворотные станции и системы накопления деталей используют сервоприводы средней мощности на горизонтальных осях, где блокировка сервопривода обеспечивает адекватное удержание в покое, а шпоночный вал подходит для интерфейса звездочки или муфты.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какие усилители совместимы с HC-SFS202K?

HC-SFS202K требует усилитель класса MR-J2S-200 платформы MELSERVO-J2S (J2-Super). Три стандартных варианта: MR-J2S-200A (аналоговое/импульсное управление), MR-J2S-200B (оптоволоконная шина SSCNET для контроллеров движения) и MR-J2S-200CP (встроенное позиционирование). Все они поддерживают 17-битный последовательный энкодер и номинальный ток двигателя 11 А. Этот двигатель несовместим с усилителями MR-J2-200 первого поколения или с усилителями MR-J3 / MR-J4.

В2: В чем разница между HC-SFS202K и HC-SFS202BK?

Идентичны по всем электрическим и механическим характеристикам — та же мощность 2 кВт, номинальный крутящий момент 9,55 Нм, пиковый крутящий момент 28,6 Нм, 17-битный энкодер, шпоночный вал, фланец 176 × 176 мм, тот же класс усилителя. HC-SFS202BK добавляет пружинный электромагнитный тормоз; HC-SFS202K — нет. Выбирайте вариант без тормоза для горизонтальных осей, где блокировка сервопривода обеспечивает адекватное удержание во всех условиях остановки. Выбирайте вариант BK для вертикальных осей или любого применения, где нагрузка должна удерживаться механически при отключении питания сервопривода.

В3: В чем разница между HC-SFS202K и HC-SFS202 (прямой вал)?

Механически и электрически идентичны — та же выходная мощность 2 кВт, те же значения крутящего момента, тот же энкодер, тот же фланец, те же требования к усилителю. Единственное отличие — вал: HC-SFS202 имеет гладкий прямой вал для фрикционных муфт; HC-SFS202K имеет обработанную шпоночную канавку для положительной передачи крутящего момента через шпонку и ступицу. Выбирайте исключительно на основе конструкции муфты приводимого механизма.

В4: Может ли HC-SFS202K заменить HC-SFS202K первого поколения на станке с усилителями MR-J2-200?

Не напрямую. HC-SFS202K использует 17-битный энкодер J2S, который усилители MR-J2-200 не могут считывать — подключение этого двигателя к усилителю MR-J2 первого поколения вызовет ошибку энкодера. Для станков, работающих на оригинальных усилителях MR-J2-200, выбирайте HC-SF202K (поколение J2, 14-битный энкодер) для прямой замены. Если усилители MR-J2S-200, то совместимы как HC-SF202K, так и HC-SFS202K — HC-SFS202K предлагает более высокое разрешение энкодера.

В5: Поставляется ли ключ с HC-SFS202K?

Стандартная практика для Mitsubishi с серводвигателями HC-SFS со шпоночным валом — это поставка шпоночной канавки, обработанной на валу, без ключа в комплекте поставки двигателя. Перед заказом ключа проверьте размеры шпоночной канавки в руководстве по эксплуатации серводвигателя серии HC-SFS202 и выберите ключ с правильной шириной, высотой, длиной и допуском для конструкции ступицы и условий крутящего момента и ударных нагрузок в приложении.