Mitsubishi HC-SFS202K (HCSFS202K) — 2 кВт AC серводвигатель, вал с шпонкой, 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 AC серводвигатель — вал с шпонкой, без тормоза, 2000 об/мин, 200 В AC

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 валом с шпонкой и без тормоза: передача положительного крутящего момента через обработанную шпоночную канавку и удержание положения в покое через блокировку сервопривода усилителя, а не через механическое устройство с пружинным приводом.

Эта комбинация помещает этот двигатель непосредственно в область горизонтальных осей, приводов с зубчатой передачей, механизмов с ременной передачей 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 отключении сервопривода. 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.

17-битный последовательный абсолютный энкодер платформы MELSERVO-J2S с 131 072 позициями 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 обеспечивает точное регулирование скорости и быстрое подавление помех, которые требуются для прецизионной обработки и высокоцикловой автоматизации.

Технические характеристики

Вал с шпонкой: Инженерное решение для надежного интерфейса передачи крутящего момента

Трение между отверстием ступицы и наружным диаметром вала передает крутящий момент на гладком прямом валу. Сила зажима должна быть достаточно высокой, чтобы выдерживать пиковый крутящий момент — 28,6 Нм — в наихудших условиях эксплуатации, с которыми сталкивается ось. В обслуживании станков с ЧПУ наихудшим условием является не стационарная резка. Это внезапное реверсирование при максимальной скорости холостого хода, агрессивное замедление с максимальной скорости до целевой позиции или команда аварийной остановки с максимальным током. Любое из этих условий, повторяющееся в течение производственной смены, испытывает фрикционный интерфейс таким образом, что со временем может привести к микроскольжению. Микросколжение коварно: оно достаточно мало, чтобы пропустить отдельные пороговые значения сигнализации, но достаточно велико, чтобы накапливаться в погрешности размеров за несколько циклов.

Шпоночная канавка на HC-SFS202K изменяет путь передачи крутящего момента. Шпонка входит в соответствующие пазы как в валу, так и в 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 постепенному ухудшению правильно подогнанного соединения со шпонкой так, как это может привести к ухудшению граничного фрикционного зажима.

Где шпоночные канавки являются естественным выбором:

Шкивы ременной передачи, где натяжение ремня и циклические силы зацепления зубьев создают именно те реверсивные нагрузки, с которыми шпоночные канавки хорошо справляются. Ступицы зубчатых колес в редукторах с пониженным передаточным числом, где угловое положение между валом и зубчатым колесом должно поддерживаться для правильного зацепления зубьев. Звездочки цепи в системах транспортировки паллет, где ударные нагрузки от зацепления цепи повторяются в противоположных направлениях. Конструкции прецизионных муфт, где отверстие ступицы включает внутреннюю шпоночную канавку как часть спецификации соединения для передачи крутящего момента.

Замечание по установке из руководства по эксплуатации серводвигателей Mitsubishi: натяните ступицу муфты на вал, используя резьбовое отверстие на конце вала и тянущий болт — никогда не ударяйте молотком или не давите. 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 сигнализацию; 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, коммутацию реле, нагрузку на панель и интервал обслуживания без функциональной отдачи.

HC-SFS202K — это спецификация для этих осей. Удаление тормоза не удаляет 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 (вал с шпонкой с тормозом с пружинным приводом). Это инженерное решение, а не оптимизация затрат. На станках с несколькими осями мощностью 2 кВт правильное разделение осей, которым нужны тормоза, и тех, которым они не нужны, существенно упрощает проектирование панели.

17-битный энкодер: что дает разрешение на практике

Обновление энкодера платформы J2-Super с 14-битного устройства в более ранней 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 практически несколькими способами.

Оценка скорости для контура скорости улучшается, поскольку последовательные выборки энкодера представляют более мелкие угловые приращения. Контур скорости получает сигнал скорости с меньшим уровнем шума, что позволяет увеличить пропорциональный коэффициент усиления без потери устойчивости. Более высокое усиление означает, что усилитель быстрее корректирует отклонения 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 во время замедления до целевой позиции более мелкие приращения энкодера означают, что контур положения может обнаруживать и корректировать меньшие ошибки. Ось более повторяемо останавливается в заданном положении, а форма волны скорости на низкой скорости содержит меньше пульсаций — что важно для качества поверхности при контурной обработке и для постоянства размеров от детали к детали при позиционировании.

Функция абсолютного позиционирования резервирует хранение положения при любом событии питания. Литиевая батарея A6BAT в усилителе MR-J2S поддерживает счетчик многооборотных вращений в рабочем состоянии во время отключения питания. Каждый перезапуск — запланированный или нет — выводит ось в ее последнее известное положение. Для производственного оборудования, которое регулярно проходит через аварийные остановки, сбросы сигнализации и остановки в конце смены, устранение обязательных циклов поиска начальной позиции 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 архитектур систем:

MR-J2S-200A — Аналоговый и импульсный интерфейс команд. Принимает импульсные сигналы 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 серии A или Q компании Mitsubishi 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 выбором.

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

Мощность 202 означает переход от группы фланцев 130 × 130 мм к группе 176 × 176 мм — монтажная площадь, общая 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 для будущих модернизаций мощности.

Типичные применения

Оси подачи стола X и Y обрабатывающего центра с ЧПУ. Основные горизонтальные оси стола вертикальных и горизонтальных обрабатывающих центров несут нагрузки от заготовок и приспособлений при постоянных скоростях подачи при резке и высоких скоростях холостого хода. Это горизонтальные оси — тормоз не требуется — а вал с шпонкой подходит для прецизионных конструкций муфт, используемых в шарико-винтовых передачах с высокой жесткостью. Непрерывный крутящий момент 9,55 Нм обеспечивает достаточную мощность для продолжительной тяжелой резки без приближения к тепловому пределу.

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

Поворотные оси с сервоприводом и приводы с зубчатой передачей. Приводы поворотных столов 4-й оси, использующие прямозубые или косозубые редукторы между серводвигателем и входом стола, требуют ступицы зубчатого колеса на стороне двигателя со шпонкой для точного выравнивания зацепления. 17-битный энкодер обеспечивает угловое разрешение, требуемое для точного индексирования при многосторонней 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 ременным приводом используют серводвигатели со шпоночными приводными шкивами и выигрывают от быстрой реакции и высокой полосы пропускания платформы J2-Super. Рейтинг IP65 подходит для условий мойки и пыли, распространенных в пищевой и фармацевтической упаковке.

Горизонтальные конвейерные и транспортные сервоприводы. Сервоуправляемые транспортные конвейеры, поворотные станции и системы накопления деталей используют сервоприводы средней мощности на горизонтальных осях, где блокировка сервопривода обеспечивает адекватное удержание положения покоя, а вал с шпонкой 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, тот же номинальный крутящий момент 9,55 Нм, пиковый крутящий момент 28,6 Нм, 17-битный энкодер, вал с шпонкой, фланец 176 × 176 мм, тот же класс усилителя. HC-SFS202BK добавляет электромагнитный тормоз с пружинным приводом; HC-SFS202K — нет. Выбирайте вариант без тормоза для горизонтальных осей, где блокировка сервопривода обеспечивает адекватное удержание при любых 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 передачи крутящего момента через шпонку и ступицу. Выбирайте исключительно на основе конструкции муфты приводимого механизма.

В4: Может ли HC-SFS202K заменить HC-SF202K 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 считать — 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 двигателей Mitsubishi HC-SFS с валом со шпонкой — 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.