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

Состояние: Новый в коробке, заводская упаковка

Аргументы в пользу шпоночного вала без тормоза

Большинство решений по выбору серводвигателя сосредоточено на мощности и крутящем моменте. Конфигурация вала и наличие тормоза являются второстепенными — до тех пор, пока это не так. HC-SFS202K отвечает специфическому сочетанию требований: ось, требующая положительного соединения вала с муфтой через обработанный шпоночный паз, и где конструкция приложения не требует механической фиксации при отключении сервопривода. Отсутствие тормоза означает более простую проводку, отсутствие необходимости в последовательности MBR и дополнительной тепловой нагрузки в шкафу от цепи реле тормозной катушки. Шпоночный вал означает путь передачи крутящего момента, который не зависит только от трения между втулкой и валом.

Такое сочетание подходит для широкого спектра промышленных сервоприложений — горизонтальных осей, ременных и цепных приводов, механизмов с зубчатой передачей и любых приводов, где нагрузка поддерживается боковой опорой, гравитация не является фактором в направлении движения, а интерфейс муфты, который надежно передает крутящий момент при реверсивных и циклических нагрузках, является предпочтительным инженерным решением.

Созданный на платформе MELSERVO-J2S, HC-SFS202K несет полную спецификацию J2-Super: 17-битный последовательный абсолютный энкодер с 131 072 позициями на оборот, номинальный непрерывный крутящий момент 9,55 Нм, пиковый 28,6 Нм, а также все улучшения полосы пропускания замкнутого контура, которые более быстрый процессор усилителя MR-J2S извлекает из сигнала обратной связи с более высоким разрешением. Это не урезанная версия — удаление тормоза ничего не отнимает от производительности двигателя. Он удаляет механическую подсистему, которая никогда не была необходима для этого класса приложений.

Технические характеристики

Шпоночный вал: почему это важно при 2 кВт

Гладкий вал и шпоночный вал передают крутящий момент принципиально разными механизмами. На гладком валу втулка зажимается вокруг наружного диаметра вала, и крутящий момент передается за счет трения между двумя поверхностями. Сила зажима — создаваемая разрезной втулкой или посадкой с натягом — должна быть достаточной для сопротивления пиковому крутящему моменту в наихудших условиях эксплуатации. Если это не так, втулка проскальзывает, ось сервопривода теряет положение, и, в зависимости от приложения, последствия варьируются от бракованной детали до сбоя машины.

Шпоночный паз на HC-SFS202K полностью меняет механику. Шпонка входит в соответствующий паз, обработанный как на валу, так и во втулке; под нагрузкой шпонка работает на срез по своему поперечному сечению и передает крутящий момент непосредственно между валом и втулкой. Трение по-прежнему вносит свой вклад — втулка все еще должна быть правильно подогнана — но основной путь передачи крутящего момента — это шпонка, а не зажим. При реверсивных нагрузках, циклических нагрузках и ударных воздействиях шпоночное соединение остается надежным там, где интерфейс, основанный только на трении, со временем может развивать микроскопическое проскальзывание.

При непрерывном крутящем моменте 9,55 Нм и пиковом 28,6 Нм нагрузки на вал HC-SFS202K не являются незначительными. Пиковый крутящий момент имеет значение для выбора муфты, а 28,6 Нм на валу двигателя со скоростью 2000 об/мин, многократно проходящего через ускорение, режущую нагрузку и замедление, — это именно тот режим работы, для которого шпоночные пазы всегда были предпочтительным инженерным решением.

Типичные применения, требующие шпоночных валов такой мощности:

Приводы с зубчатым ремнем, где ведомый шкив должен оставаться абсолютно зафиксированным относительно вала при высоком натяжении ремня и циклических реверсивных крутящих моментах. Зубчатые передачи, где втулка шестерни или зубчатого колеса должна передавать крутящий момент без относительного вращения, которое могло бы изменить фазировку зацепления. Цепные звездочки, где звездочка должна сохранять фиксированное угловое соотношение с валом при повторных ударных нагрузках от зацепления цепи. Механизмы с муфтами, где положительное зацепление между валом и ведомым компонентом является частью принципа работы.

Руководство по установке из руководства по эксплуатации серводвигателей Mitsubishi: всегда используйте резьбовое отверстие на конце вала для осевого натяжения втулки на вал — стяжной болт, шайба и гайка, приложенные к торцу втулки, плотно притягивают ее. Не забивайте и не запрессовывайте втулки на вал. При размере корпуса HC-SFS202K удар по валу при установке втулки передается непосредственно на диск энкодера на задней стороне двигателя. Повреждение не всегда очевидно сразу, но оно может вызывать периодические сигналы тревоги энкодера при вибрации, которые трудно отследить и дорого диагностировать.

Отсутствие тормоза: что обеспечивает блокировка сервопривода вместо этого

Без электромагнитного тормоза HC-SFS202K удерживает положение оси с помощью блокировки сервопривода усилителем — контур управления остается активным, отслеживая обратную связь энкодера и подавая корректирующий ток для поддержания нулевой ошибки положения. В нормальных условиях эксплуатации блокировка сервопривода очень эффективна; 17-битный энкодер обеспечивает точные данные о положении, необходимые усилителю MR-J2S для минимизации дрейфа положения в любом состоянии удержания.

Релевантный вопрос для любого приложения: что происходит, когда блокировка сервопривода исчезает — при экстренной остановке, срабатывании сигнализации, сбое питания или плановой остановке машины. Для горизонтальных осей, несущих симметрично нагруженный механизм, ось просто останавливается под действием динамического тормоза усилителя и остается там, удерживаемая малыми силами трения в приводе. Механическая фиксация не требуется, поскольку ни одна неуравновешенная сила не толкает ось в каком-либо направлении.

Там, где эта картина меняется — где гравитация, пружины предварительного натяга или асимметричное трение могут перемещать ось при отключении сервопривода — HC-SFS202K является неправильным выбором. Эти оси относятся к HC-SFS202BK (с тормозом и шпонкой) или HC-SFS202B (с тормозом, гладкий вал). Безтормозной HC-SFS202K — это правильный двигатель именно тогда, когда механическая система удержания добавила бы сложность, проводку и компоненты шкафа, которые приложению просто не нужны.

Одна область, где отсутствие тормоза действительно упрощает систему: многоосевые машины с множеством сервоосей. Каждый тормоз добавляет реле, кабель тормоза, поглотитель перенапряжения и потребление питания 24 В постоянного тока. На машине с двенадцатью или шестнадцатью сервоосями исключение тормозов из осей, которые в них не нуждаются, заметно снижает сложность шкафа. HC-SFS202K способствует этому упрощению на каждой горизонтальной оси системы.

17-битный энкодер: обратная связь J2-Super при 2000 об/мин

Определяющее обновление энкодера платформы MELSERVO-J2S — от 14-битного (16 384 ппр) устройства в серии HC-SF до 17-битного (131 072 ппр) устройства в серии HC-SFS — полностью применимо к HC-SFS202K. Восьмикратное увеличение разрешения энкодера изменяет качество каждого сигнала, который усилитель MR-J2S вычисляет из данных о положении.

Оценка скорости получает наиболее прямую выгоду. Усилитель выводит скорость из последовательных выборок положения. При наличии 131 072 позиций на оборот каждая выборка охватывает тонкий угловой инкремент при 2000 об/мин, предоставляя контуру скорости оценку скорости с низким уровнем шума. Эта чистая оценка позволяет использовать более высокие пропорциональные коэффициенты усиления в контуре скорости без возбуждения механических резонансов, что приводит к более точной регулировке скорости и более быстрому подавлению возмущений при режущих нагрузках и реверсивных движениях оси.

Производительность контура положения соответственно улучшается. Тонкое разрешение позволяет контуру управления обнаруживать и корректировать очень малые отклонения положения — компенсация прогиба инструмента, коррекция теплового расширения, управление люфтом ходового винта — с уровнем чувствительности, который не может обеспечить 14-битная обратная связь.

Абсолютная функция поддерживается литиевой батареей A6BAT внутри усилителя MR-J2S. Батарея сохраняет многооборотный абсолютный счетчик положения при любом прерывании питания, запланированном или незапланированном. Перезапуск после ночной остановки, восстановления после экстренной остановки или сброса аварийного сигнала выводит ось в ее последнее известное абсолютное положение без необходимости возврата к эталону. Для плотных производственных графиков, где время перезапуска имеет значение, это ощутимая экономия времени в течение каждой смены.

Совместимые усилители

HC-SFS202K сочетается с усилителем класса MR-J2S-200. Три варианта охватывают основные архитектуры управления, используемые на платформе J2-Super:

MR-J2S-200A принимает аналоговые команды и команды импульсной последовательности от систем ЧПУ и ПЛК. Доступны режимы управления положением, скоростью и крутящим моментом. Настройка и мониторинг через MR Configurator (MRZJW3-SETUP) по RS-232C.

MR-J2S-200B работает по оптоволоконной последовательной шине SSCNET под управлением контроллера движения Mitsubishi — серии A или Q. Многоосевое скоординированное движение с интерполяцией обрабатывается на уровне контроллера; усилитель выполняет команды траектории, полученные по сети, используя локальную обратную связь энкодера.

MR-J2S-200CP включает встроенную функцию позиционирования, хранящую до 31 целевой позиции внутри. Команды CC-Link или дискретные входы выбирают цели и запускают перемещения, что делает этот вариант подходящим для автономного позиционирования без выделенного контроллера движения.

Все три варианта полностью поддерживают 17-битный энкодер HC-SFS202K и номинальный ток 11 А. HC-SFS202K несовместим с усилителями оригинальной серии MR-J2-200 (первое поколение, до J2S), которые не могут интерпретировать формат 17-битного энкодера, а также с усилителями MR-J3 или MR-J4. Там, где установлены усилители первого поколения MR-J2, HC-SF202K (двигатель J2 с 14-битным энкодером) является правильным выбором для замены.

Место HC-SFS202K в семействе HC-SFS 2000 об/мин

HC-SFS202K переходит от группы фланцев 130 × 130 мм к группе 176 × 176 мм — это тот же монтажный размер, который используется для всех моделей от 2 кВт до 7 кВт в этом семействе. Машина, разработанная с учетом этого размера фланца, может вместить модернизацию мощности двигателя в этом диапазоне без изменений монтажной пластины.

Суффикс "K" последовательно обозначает шпоночный вал во всем семействе HC-SFS. Каждая мощность от 500 Вт до 7 кВт доступна в варианте со шпоночным валом, и в пределах каждой мощности вариант со шпоночным гладким валом без тормоза механически сочетается с тем же фланцем и электрически с тем же усилителем, что и вариант с гладким валом. Выбор вала не влияет на выбор усилителя.

Типичные применения

Оси привода с зубчатым ремнем на станках. Приводы индексирования магазина инструментов, конвейерные ленты для перемещения паллет и оси конвейерной передачи, использующие зубчатые ременные интерфейсы, требуют шпоночных шкивов, чтобы предотвратить вращение шкива относительно вала под действием натяжения ремня и циклических сил зацепления зубьев. При непрерывном крутящем моменте 9,55 Нм HC-SFS202K хорошо справляется с нагрузками механизмов смены инструмента среднего формата и паллет в пределах своего теплового рейтинга.

Вспомогательные оси с зубчатой передачей. Вспомогательные приводы поворотных столов с ЧПУ, использующие зубчатую муфту между валом сервопривода и входом стола, а также механизмы подачи с зубчатой передачей в специализированных станках требуют шпоночного вала для положительного соединения втулки шестерни без люфта. Пиковый крутящий момент 28,6 Нм обеспечивает крутящий момент ускорения для быстрого индексирования, а непрерывный крутящий момент 9,55 Нм покрывает устойчивое вращательное движение.

Оси подачи с шарико-винтовой передачей с зубчатой муфтой. В обрабатывающих центрах, где редуктор находится между серводвигателем и входом шарико-винтовой передачи, сторона двигателя зубчатой муфты обычно использует шпоночный интерфейс. Шпоночный вал HC-SFS202K обеспечивает это соединение, а высокое разрешение энкодера J2-Super передается через передаточное число, обеспечивая высокую эффективную разрешающую способность контура положения на столе.

Горизонтальные конвейерные и транспортные приводы. Сервоприводное индексирование конвейера на автоматизированных сборочных линиях, системы транспортировки деталей и оборудование для паллетирования используют серводвигатели средней мощности на горизонтальных транспортных осях. Это именно те оси, где тормоз не нужен — нагрузка горизонтально поддерживается, а конвейер удерживает положение за счет механического трения при снятии блокировки сервопривода — и где шпоночный вал подходит для конструкции звездочки или муфты.

Оси намотки и контроля натяжения. Оси обработки материалов, работающие в режиме управления крутящим моментом для регулирования натяжения полотна или крутящего момента намотки, используют команду тока серводвигателя в качестве эталона крутящего момента. 17-битный энкодер HC-SFS202K обеспечивает плавную обратную связь по скорости с низким уровнем пульсаций, необходимую для режима управления крутящим моментом для регулирования натяжения без колебаний в широком диапазоне скоростей.

Новый в коробке, заводская упаковка

Заводская упаковка означает оригинальную упаковку Mitsubishi со всеми неповрежденными защитными крышками — шпоночный паз и паз для шпонки защищены торцевой крышкой вала, порты разъема энкодера и разъема питания остаются запечатанными, а масляное уплотнение в точке прохода вала находится в состоянии, как при производстве. Двигатель никогда не устанавливался, не подключался к питанию и не имеет механической или тепловой истории.

Для машин, которые в настоящее время остановлены в ожидании этой детали, наличие на складе нового в заводской упаковке полностью исключает время ремонта из критического пути. Для запасов планового технического обслуживания заводские герметичные блоки правильно хранятся в течение нескольких лет при стабильной температуре и низкой влажности. По истечении пяти лет хранения медленное ручное вращение вала в рамках проверки перед установкой помогает перераспределить смазку подшипников перед вводом двигателя в эксплуатацию.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какие усилители совместимы с HC-SFS202K?

HC-SFS202K требует усилителя класса MR-J2S-200. Три стандартных варианта: MR-J2S-200A (универсальное аналоговое/импульсное управление, управление положением/скоростью/крутящим моментом), MR-J2S-200B (оптоволоконная шина SSCNET для контроллеров движения Mitsubishi) и MR-J2S-200CP (встроенное позиционирование по таблице точек с CC-Link). Все они поддерживают 17-битный последовательный энкодер. HC-SFS202K несовместим с усилителями первого поколения MR-J2-200 или с усилителями MR-J3 / MR-J4.

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

Эти два двигателя идентичны по всем электрическим и механическим характеристикам — 2 кВт, 9,55 Нм, пиковый 28,6 Нм, 17-битный энкодер, шпоночный вал, фланец 176 × 176 мм, то же требование к усилителю. Единственное отличие в том, что HC-SFS202BK имеет пружинный электромагнитный тормоз; HC-SFS202K — нет. Выбирайте безтормозной HC-SFS202K для горизонтальных осей и любых приложений, где блокировка сервопривода достаточна во всех условиях остановки. Выбирайте HC-SFS202BK, когда ось несет гравитационную нагрузку или требует механической фиксации при отключении сервопривода.

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

Механически и электрически идентичны — та же выходная мощность, крутящий момент, энкодер, фланец и класс усилителя. Единственное отличие — интерфейс вала. HC-SFS202 имеет гладкий прямой вал для муфт с фрикционным зажимом. HC-SFS202K имеет обработанный шпоночный паз для надежной передачи крутящего момента шпонкой и втулкой. Выбирайте в зависимости от конструкции муфты ведомого механизма. Между двумя типами валов нет разницы в производительности при правильно установленных условиях муфты.

В4: Может ли HC-SFS202K заменить HC-SF202K старого поколения J2?

Оба двигателя имеют одинаковый фланец 176 × 176 мм и механически взаимозаменяемы на монтажном интерфейсе. Однако поколения энкодеров различаются: HC-SF202K использует 14-битный энкодер и совместим как с усилителями MR-J2, так и с MR-J2S. HC-SFS202K использует 17-битный энкодер и требует усилителей MR-J2S. Если в машине установлены усилители первого поколения MR-J2-200, HC-SFS202K работать не будет — вместо него следует использовать HC-SF202K. Если усилители — MR-J2S-200, то HC-SFS202K является прямой заменой с более высоким разрешением обратной связи.

В5: Поставляется ли ключ с HC-SFS202K?

Стандартная практика Mitsubishi для HC-SFS двигателей со шпоночным валом — поставлять ключ отдельно от вала — шпоночный паз обработан в валу, но сам ключ обычно не входит в комплект поставки двигателя. Перед сборкой проверьте размеры ключа по спецификациям шпоночного паза вала и втулки и используйте ключ с правильной посадкой и допуском для крутящего момента и ударных нагрузок приложения. Обратитесь к соответствующему руководству по эксплуатации серводвигателей Mitsubishi для получения размеров вала и рекомендуемых спецификаций ключа для корпуса HC-SFS202.