Mitsubishi HC-SFS502 (HCSFS502) — Серводвигатель переменного тока 5 кВт, прямой вал, без тормоза, серия MELSERVO-J2S

Идентификация продукта

Номер детали: HC-SFS502

Также ищут как: HCSFS502, HC-SFS-502

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

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

Состояние: Новый в коробке, заводская упаковка

Обзор

Mitsubishi HC-SFS502 — это бесщеточный серводвигатель переменного тока средней инерционности мощностью 5 кВт из платформы MELSERVO-J2S — прямой вал, без тормоза, номинальной скоростью 2000 об/мин с постоянным крутящим моментом 23,9 Нм и пиковым крутящим моментом 71,6 Нм. Это чистый, незагроможденный приводной двигатель мощностью 5 кВт для горизонтальных осей и любых применений, где нагрузка поддерживается в боковом направлении, гравитация не играет роли в направлении вращения вала, и механическая фиксация при выключенном сервоприводе не требуется.

Удаление тормоза и указание прямого вала не снижает производительность этого двигателя в каком-либо существенном смысле. Выходная мощность составляет те же 5 кВт. Показатели постоянного и пикового крутящего момента те же. 17-разрядный последовательный абсолютный энкодер — 131 072 позиции на оборот — идентичен любому другому двигателю в семействе HC-SFS. Что HC-SFS502 предлагает в дополнение к своим вариантам BK или B, это именно то, что нужно многим приложениям: 5 кВт хорошо контролируемой сервовыходной мощности на прямом валу, без накладных расходов на проводку, последовательности реле и компонентов панели, которые требуется тормозной системе на осях, которые в ней не нуждаются.

Это поколение J2-Super мощностью 5 кВт. HC-SFS502 заменяет старый HC-SF502 в том же габарите фланца, с тем же классом усилителя, теперь обозначающим оборудование MR-J2S-500, и обеспечивает модернизацию 17-разрядного энкодера, представленную платформой J2-Super. Для машин, уже работающих с усилителями MR-J2S-500, или для новых сборок, изначально предусматривающих оборудование J2S, HC-SFS502 является двигателем мощностью 5 кВт без тормоза и с прямым валом, который требуется дизайном системы.

Технические характеристики

Что означает 5 кВт при 2000 об/мин на практике

HC-SFS502 занимает определенную нишу в диапазоне мощностей серводвигателей — достаточно требователен, чтобы средние двигатели не могли его заменить, но не настолько велик, чтобы требовать инфраструктуры системы мощностью 7 кВт. Номинальный постоянный крутящий момент 23,9 Нм является определяющим показателем: это то, что двигатель может выдерживать бесконечно при номинальных тепловых условиях, ось за осью, смену за сменой. Когда анализ рабочего цикла станка показывает, что максимальный постоянный крутящий момент резания или передачи на данной оси приближается или превышает то, что может выдерживать двигатель мощностью 3,5 кВт непрерывно, 5 кВт — это шаг мощности, который решает проблему запаса.

Пиковый крутящий момент 71,6 Нм — ровно в три раза больше постоянного — определяет, что усилитель может потребовать во время переходных процессов ускорения и замедления. На большом столе ЧПУ, перемещающем значительную заготовку и оснастку из одного положения в другое при быстрой подаче, требуемый крутящий момент во время разгона значительно превышает нагрузку при постоянном резании. Потолок в 71,6 Нм дает оси возможность быстро завершить это быстрое перемещение, после чего двигатель возвращается в пределы своего номинального значения, как только ось достигает целевого положения и начинает операцию обработки.

Мощность электросети 7,5 кВА — это электрический след. При номинальном токе 25 А необходимо соответствующим образом рассчитать проводку панели, защиту цепи и выбор контактора. Рекуперативная энергия — энергия, возвращаемая в шину постоянного тока при замедлении нагрузки с большой инерцией — обрабатывается усилителем MR-J2S-500, но следует подтвердить мощность резистора рекуперации для осей с частыми или высокоэнергетическими событиями замедления, такими как циклическое перемещение тяжелых столов на высоких скоростях быстрой подачи.

Прямой вал, без тормоза: правильная спецификация для горизонтальных приводов

Каждый вариант двигателя в семействе HC-SFS существует потому, что разные приложения имеют разные требования к валу и архитектуре безопасности станка. HC-SFS502 без тормоза и с прямым валом — это не компромисс, а оптимизированная спецификация для четко определенной категории применений.

Зачем без тормоза? Удержание положения в покое на горизонтальной оси обеспечивается сервозамком усилителя — контур положения остается замкнутым, энкодер непрерывно отслеживает положение вала, а усилитель подает корректирующий ток для поддержания нулевой ошибки. Это надежно, точно и не требует дополнительных ресурсов панели. Пружинный тормоз на той же оси добавит проводку 24 В постоянного тока, реле, поглотитель перенапряжения, схему блокировки MBR в логике безопасности станка и текущее обслуживание тормозного диска и катушки. Ни одна из этих инфраструктур не дает функциональных преимуществ на оси, где гравитация не действует в направлении вращения вала, и никакая неуравновешенная сила не угрожает переместить ось при снятии сервотока.

На станке с несколькими осями мощностью 5 кВт — большом обрабатывающем центре с подвижной колонной, портальной системе, многошпиндельном станке — исключение тормозов на осях, которые в них не нуждаются, приводит к заметно более простому электрическому дизайну. Меньше реле, меньше соединений проводки, меньше потребление тока 24 В и процесс ввода в эксплуатацию, который не требует проверки синхронизации тормозов на этих осях.

Зачем прямой вал? Фрикционные муфты — дисковые муфты, сильфонные муфты, кулачковые муфты с зажимными ступицами — являются стандартным интерфейсом для высокопроизводительных шарико-винтовых передач и прямых приводов сервоосей. Они обеспечивают отличную жесткость на кручение, нулевой люфт и компенсируют небольшие угловые и параллельные смещения без внесения податливости в контур положения. На правильно подобранной и установленной фрикционной муфте мощностью 5 кВт сила зажима более чем достаточна для передачи пикового крутящего момента 71,6 Нм без проскальзывания.

Там, где требуется шпоночный вал и соединение со шпонкой — шкивы зубчатых ремней, ступицы шестерен, приводные звездочки — правильным двигателем является HC-SFS502K (шпоночный вал, без тормоза) или HC-SFS502BK (шпоночный вал с тормозом). HC-SFS502 с прямым валом предназначен для конструкций муфт, которым не требуется шпоночный паз.

Одно замечание по установке, которое важно для этого размера корпуса: используйте резьбовое отверстие на конце вала и тянущий болт для осевой посадки ступицы муфты на вал, а не для запрессовки или забивания ударной силой. При мощности 5 кВт и соответствующей массе двигателя удар по валу при установке ступицы передается на узел энкодера на задней стороне двигателя. Возникающее повреждение энкодера проявляется не как немедленная неисправность, а как прерывистые ошибки положения и сигналы тревоги энкодера, которые появляются при вибрации во время производства — их трудно отследить, дорого диагностировать и полностью можно избежать.

17-разрядный энкодер: производительность J2-Super при 5 кВт

Переход от HC-SF502 (поколение J2, 14-разрядный энкодер, 16 384 ппр) к HC-SFS502 (поколение J2S, 17-разрядный энкодер, 131 072 ппр) представляет собой восьмикратное увеличение разрешения энкодера. При мощности 5 кВт и скорости 2000 об/мин это улучшение разрешения окупается во всем диапазоне рабочих скоростей.

На номинальной скорости улучшается качество оценки скорости. Усилитель MR-J2S вычисляет скорость оси по последовательным выборкам положения энкодера. При 131 072 позициях на оборот каждый угловой шаг между выборками в восемь раз меньше, чем при 16 384 ппр. Контур скорости получает оценку скорости с меньшим уровнем шума, что позволяет увеличить пропорциональный коэффициент усиления до того, как механические резонансы станут проблемой стабильности. Более высокое усиление означает более быстрое подавление помех — возмущения силы резания, эффекты податливости трансмиссии и изменения нагрузки корректируются быстрее, удерживая ось на заданном профиле скорости во время производства.

При низких скоростях подачи — медленные контурные перемещения, нарезка резьбы, шлифовка профиля — 17-разрядный энкодер обеспечивает мелкие угловые шаги, необходимые для плавного регулирования скорости. Более грубые данные энкодера на низкой скорости создают пульсацию скорости, которая проявляется на обработанной поверхности как периодический узор. 131 072 ппр HC-SFS502 значительно подавляют эту пульсацию по сравнению со старым 14-разрядным устройством, что заметно по качеству обработки поверхности при точных операциях с медленной подачей.

Абсолютная функция сохраняет свое значение независимо от номинальной скорости. Литиевая батарея A6BAT в усилителе MR-J2S поддерживает многооборотный счетчик положения в рабочем состоянии при любом отключении питания. При следующем включении питания — будь то после плановой остановки, срабатывания сигнализации или неожиданного сбоя питания — ось считывает свое абсолютное положение, и станок возобновляет работу без цикла возврата к началу. Для производственных операций, где время перезапуска напрямую влияет на пропускную способность, исключение обязательных циклов поиска начальной позиции имеет реальную коммерческую ценность.

Совместимые усилители

HC-SFS502 требует усилитель класса MR-J2S-500 из платформы MELSERVO-J2S. Три варианта интерфейса охватывают основные архитектуры управления:

MR-J2S-500A принимает аналоговые и импульсные команды от систем ЧПУ и ПЛК. Поддерживаются все режимы управления положением, скоростью и крутящим моментом. Настройка, диагностика и мониторинг в реальном времени через MR Configurator (MRZJW3-SETUP) по интерфейсу RS-232C. Стандартный выбор для станков, использующих выход команды положения ЧПУ или управление импульсным сигналом ПЛК.

MR-J2S-500B подключается к контроллерам движения Mitsubishi через оптоволоконную последовательную шину SSCNET — архитектуру скоординированных многоосных систем, используемую в системах контроллеров движения серий A и Q. Команды положения поступают по сети от контроллера; усилитель выполняет их локально, используя обратную связь от энкодера вала двигателя. Кабельные линии энкодера между усилителем и стойкой ЧПУ заменяются оптоволоконным кабелем SSCNET.

MR-J2S-500CP включает встроенную таблицу точек для автономного позиционирования. До 31 целевой позиции хранится в усилителе и активируется командами ввода-вывода или CC-Link. Этот вариант подходит для применений, где выделенный контроллер движения не требуется и достаточно простой функции индексированного позиционирования.

Все три варианта полностью поддерживают 17-разрядный последовательный энкодер HC-SFS502 и рассчитаны на номинальный ток двигателя 25 А. HC-SFS502 несовместим с оригинальными усилителями MR-J2-500 (первое поколение, до J2S), которые не могут считывать формат 17-разрядного энкодера. Для машин, работающих на оборудовании MR-J2-500 первого поколения, HC-SF502 (поколение J2, 14-разрядный энкодер) является правильным двигателем — обновление усилителя не требуется.

HC-SFS502 в семействе HC-SFS 2000 об/мин

HC-SFS502 находится между двигателями мощностью 3,5 кВт и 7 кВт на том же фланце 176 × 176 мм, который используют все двигатели от 2 кВт и выше в этом диапазоне. В пределах мощности 502 полный матричный суффикс охватывает все комбинации вала и тормоза: прямой вал (HC-SFS502), прямой вал с тормозом (HC-SFS502B), шпоночный вал (HC-SFS502K) и шпоночный вал с тормозом (HC-SFS502BK). Все четыре используют один и тот же фланец, энкодер и требуют усилитель MR-J2S-500. Выбор суффикса вала и тормоза не влияет на выбор усилителя.

HC-SFS502 против HC-SF502: какой двигатель нужен вашему станку?

Производительность идентична. Монтаж идентичен. Поколение энкодера и требование к усилителю являются действующим отличием. Проверьте табличку усилителя перед заказом: MR-J2-500 (без S) означает, что HC-SF502 — правильный двигатель. MR-J2S-500 означает, что оба двигателя совместимы, при этом HC-SFS502 обеспечивает более высокое разрешение энкодера.

Типичные применения

Оси стола X и Y больших обрабатывающих центров с ЧПУ. Основные оси подачи стола на больших вертикальных и горизонтальных обрабатывающих центрах перемещают значительные массы заготовок при постоянных скоростях резания и высоких скоростях быстрой подачи. Это горизонтальные оси — тормоз не требуется — а прямой вал подходит для высокопроизводительных шарико-винтовых передач с прецизионными дисковыми или сильфонными муфтами. Постоянный крутящий момент 23,9 Нм HC-SFS502 обеспечивает достаточный крутящий момент для этих осей без работы на пределе тепловой нагрузки.

Приводы колонны обрабатывающего центра с подвижной колонной. На обрабатывающих центрах с подвижной колонной и портального типа ось привода колонны или поперечной балки перемещает тяжелую конструктивную отливку по линейным направляющим. Это оси с большой инерцией и высокой скоростью быстрой подачи, где мощность 5 кВт является правильной спецификацией для станков среднего и большого формата. Пиковый крутящий момент 71,6 Нм обеспечивает ускорение; постоянный крутящий момент 23,9 Нм покрывает постоянную нагрузку при перемещении между событиями позиционирования.

Приводы вращения стола HMC (ось B). Приводы поворотных столов горизонтальных обрабатывающих центров с ЧПУ, использующие прямое соединение между серводвигателем и червячной передачей или механизмом привода стола, требуют постоянного крутящего момента и высокоточную обратную связь по положению. Прямой вал HC-SFS502 подходит для конструкций фрикционных муфт, используемых в прецизионных приводных узлах оси B, а 17-разрядный энкодер обеспечивает угловое разрешение, необходимое для точного индексирования при многосторонней обработке.

Приводы портальных и гантри-осей. Большие портальные обрабатывающие системы и портальные координатно-измерительные машины используют сервоприводы на оси перемещения портала для перемещения поперечной балки на большие расстояния с высокой скоростью. Суммарная инерция поперечной балки и любого инструмента значительна; 5 кВт обеспечивают ускорение и постоянную мощность перемещения без избыточного увеличения мощности до уровня 7 кВт.

Приводы шарниров промышленных роботов. Основные оси шарниров промышленных роботов с высокой полезной нагрузкой — оси вращения талии и плечевые шарниры больших 6-осевых манипуляторов — используют сервоприводы средней инерции и средней мощности в этом диапазоне. Это хорошо контролируемые сбалансированные нагрузки на правильно противовешенных конструкциях роботов, что делает конфигурацию с прямым валом без тормоза подходящей там, где механическая конструкция обеспечивает достаточную стабильность оси в покое.

Новый в коробке, заводская упаковка

Заводская упаковка означает оригинальную упаковку Mitsubishi без каких-либо нарушений — внешняя коробка, внутренняя пенопластовая подложка, защитный колпачок на конце вала, крышка разъема энкодера и уплотнение разъема питания — все цело и в состоянии, как при производстве. Без предыдущей установки. Без тепловых циклов от предыдущего использования. Без истории нагрузки на подшипники, которую нужно учитывать.

Для станка, ожидающего этот двигатель, новый в заводской упаковке устраняет время ремонта полностью и поставляет узел в известном состоянии без переменных от предыдущего обслуживания. Для плановых запасов запасных частей — особенно там, где такая мощность и конфигурация встречаются на нескольких осях в парке станков — заводская упаковка обеспечивает единообразные, готовые к вводу в эксплуатацию узлы.

При хранении в соответствующих условиях — стабильная, прохладная, сухая среда вдали от вибрации и прямого света — заводская упаковка HC-SFS502 сохраняет полную спецификацию в течение нескольких лет. По истечении пяти лет хранения медленное предварительное вращение вала перед вводом в эксплуатацию помогает перераспределить смазку подшипников перед вводом двигателя в эксплуатацию.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какие усилители совместимы с HC-SFS502?

HC-SFS502 требует усилитель класса MR-J2S-500 из платформы MELSERVO-J2S. Три стандартных варианта: MR-J2S-500A (универсальная аналоговая/импульсная команда), MR-J2S-500B (оптоволоконная шина SSCNET для контроллеров движения Mitsubishi) и MR-J2S-500CP (встроенное позиционирование с CC-Link). Все они поддерживают 17-разрядный последовательный энкодер и номинальный ток двигателя 25 А. HC-SFS502 несовместим с оригинальными усилителями MR-J2-500 или с усилителями MR-J3 / MR-J4.

В2: В чем разница между HC-SFS502 и HC-SF502?

Оба двигателя обеспечивают 23,9 Нм постоянно и 71,6 Нм пиково на фланце 176 × 176 мм с прямым валом и без тормоза — механически взаимозаменяемы по монтажной поверхности. Разница заключается в поколении энкодера: HC-SF502 использует 14-разрядный энкодер (16 384 ппр) и совместим как с усилителями MR-J2-500, так и с MR-J2S-500. HC-SFS502 использует 17-разрядный энкодер (131 072 ппр) и требует только усилители MR-J2S-500. Проверьте модель установленного усилителя перед заказом. Если на нем указано MR-J2-500 (без S), то HC-SF502 является правильным двигателем.

В3: Почему на HC-SFS502 нет электромагнитного тормоза?

HC-SFS502 разработан для горизонтальных осей и приводов, где сервозамок обеспечивает адекватное удержание положения при любых условиях остановки. На этих осях добавление тормоза влечет за собой проводку, релейное оборудование, последовательность MBR и сложность панели, которые не нужны применению. Для осей, несущих нагрузку от гравитации — вертикальные колонны, наклонные салазки, неуравновешенные механизмы — правильным двигателем является HC-SFS502B (прямой вал с тормозом). Тормоз является сознательным выбором конструкции для безопасности оси, а не дополнительным аксессуаром; указывайте его там, где ось в нем нуждается.

В4: Как 17-разрядный энкодер сравнивается с 14-разрядным энкодером в старом HC-SF502?

17-разрядный энкодер обеспечивает 131 072 позиции на оборот по сравнению с 16 384 в 14-разрядном устройстве — восьмикратное увеличение разрешения. На практике контур скорости усилителя MR-J2S получает более точный сигнал скорости, что обеспечивает более широкую полосу пропускания управления и лучшее подавление помех. На низких скоростях подачи более мелкие угловые шаги уменьшают пульсацию скорости, которая иначе проявлялась бы как изменение качества поверхности. Абсолютная функция работает одинаково в обоих случаях; положение сохраняется между циклами питания благодаря батарее A6BAT в усилителе.

В5: Нужно ли периодически менять батарею абсолютного энкодера, и где она находится?

Да. Литиевая батарея Mitsubishi A6BAT, которая поддерживает многооборотный счетчик положения 17-разрядного абсолютного энкодера, находится внутри сервоусилителя MR-J2S — а не в двигателе. Замените ее, когда усилитель отобразит предупреждение о низком заряде батареи. Не ждите полного разряда батареи: разряженная A6BAT приведет к сбросу счетчика абсолютного положения, что потребует цикла возврата к началу перед возобновлением производства. При нормальных условиях эксплуатации A6BAT обычно служит несколько лет, но это зависит от температуры и частоты отключения питания станка.