Mitsubishi HC-SF202K (HCSF202K) — 2 кВт AC серводвигатель, вал с шпонкой, без тормоза, серия MELSERVO J2

Идентификация продукта

Номер детали: HC-SF202K

Также ищут как: HCSF202K, HC-SF-202K

Серия: Mitsubishi MELSERVO HC-SF (поколение J2)

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

Состояние: Новый в коробке, заводская упаковка

Обзор

Mitsubishi HC-SF202K — это среднеинерционный бесщеточный серводвигатель переменного тока мощностью 2 кВт из оригинальной платформы MELSERVO J2, рассчитанный на 2000 об/мин с постоянным крутящим моментом 9,55 Нм и фрезерованным шпоночным пазом на приводном валу. Электромагнитный тормоз отсутствует. Он предназначен для горизонтальных осей, приводов с редуктором, ременных передач и любых применений поколения J2 мощностью 2 кВт, где важна надежная связь вала с муфтой, а механическая фиксация при отключенном сервоприводе не требуется.

В семействе J2 HC-SF суффикс «K» означает только одно: приводной вал имеет фрезерованный шпоночный паз. Все остальное в двигателе — выходная мощность, номинальные крутящие моменты, энкодер, размеры фланца, требования к усилителю — совпадает с двигателем HC-SF202 с гладким валом. Изменение конфигурации вала касается исключительно интерфейса муфты, и это правильный выбор всякий раз, когда механическая конструкция ведомой стороны требует передачи крутящего момента через шпонку и паз, а не только через зажимной интерфейс, основанный на трении.

Два факта о HC-SF202K практически важны для любого, кто ищет замену. Во-первых, как двигатель поколения J2 с 14-битным энкодером, он совместим как с оригинальными усилителями MR-J2-200, так и с более поздней платформой MR-J2S-200 — более широкое покрытие усилителей, чем у HC-SFS202K поколения J2S, который требует оборудования MR-J2S. Во-вторых, фланец размером 176 × 176 мм используется во всех двигателях серии HC-SF/SFS мощностью от 2 кВт до 7 кВт, что упрощает прямую физическую замену в этом диапазоне мощностей.

Технические характеристики

Вал с шпонкой: что он решает при мощности 2 кВт

Путь передачи крутящего момента через соединение вала и ступицы определяет надежность соединения в течение срока службы машины. Гладкий прямой вал полностью полагается на трение между наружным диаметром вала и внутренним диаметром ступицы — сила зажима должна быть достаточно высокой, чтобы выдерживать пиковый крутящий момент без проскальзывания в наихудших условиях, с которыми когда-либо столкнется ось. Наихудшие условия для сервооси редко связаны с установившимся крутящим моментом резания; чаще это внезапное реверсирование, быстрое замедление с максимальной скорости перемещения или ударная нагрузка от прерывистого резания или резкой команды остановки оси.

Шпоночный паз, фрезерованный в валу HC-SF202K, изменяет этот расчет. Шпонка занимает соответствующие пазы как в валу, так и во втулке ступицы, передавая крутящий момент непосредственно через площадь поперечного сечения шпонки на сдвиг, а не только за счет трения. При циклической нагрузке, реверсивном крутящем моменте и ударных нагрузках — условиях, которые постепенно вызывают микроскопическое проскальзывание в недостаточно зажатых фрикционных соединениях — шпоночное соединение остается стабильным. Положение не теряется, муфта не смещается, и вал не изнашивается от фреттинга между ступицей и наружным диаметром вала.

При постоянном крутящем моменте 9,55 Нм и пиковом 28,6 Нм эти нагрузки реальны. Пиковый крутящий момент 28,6 Нм представляет собой требуемый крутящий момент во время фазы ускорения перемещения оси — момент, когда усилитель командует максимальный ток для достижения максимальной скорости перемещения нагруженной оси. Ступица муфты, установленная на гладком прямом валу с недостаточным усилием зажима, может работать без инцидентов в течение месяцев, а затем один раз проскользнуть во время агрессивной последовательности ускорения и вызвать ошибку положения, которая становится видимой только как смещение обработанного размера.

Шпоночный паз — это профилактическая мера. Ведомые шкивы, звездочки, ступицы шестерен и прецизионные муфты, где необходимо поддерживать угловое положение между валом и ведомым компонентом — это интерфейсы, которые должны быть на валу с шпонкой, и HC-SF202K является правильной спецификацией для них.

Один момент установки, применимый ко всем двигателям HC-SF со шпонкой: используйте резьбовое отверстие на конце вала и тянущий болт для осевого натяжения ступицы на вал, а не для забивания или запрессовки. Ударные нагрузки при установке ступицы передаются по валу на диск энкодера и подшипниковый узел на задней стороне двигателя. Возникающее повреждение энкодера не всегда проявляется немедленно — оно часто проявляется позже в виде прерывистых сигналов ошибки положения или нерегулярных показаний энкодера под вибрационной нагрузкой, которые трудно диагностировать и проследить до первоначального события установки.

Без тормоза: правильная конфигурация для этих осей

Отсутствие электромагнитного тормоза на HC-SF202K — это спецификация, а не упущение. Для горизонтальных осей, где нет гравитационной или асимметричной силы, действующей в направлении вращения вала двигателя, сервоблокировка — удержание положения в замкнутом контуре усилителя с активным током двигателя — достаточна во всех условиях остановки. Добавление тормоза на этих осях усложняет проводку, требует реле и поглотителя перенапряжений в шкафу, дополнительного потребления тока 24 В постоянного тока и последовательности блокировки MBR в логике безопасности машины, и все это для механической функции, которая на самом деле никогда не требуется приложению.

HC-SF202K подходит для осей, где это описание соответствует: подача по осям X и Y на обрабатывающих центрах, горизонтальные транспортные приводы, конвейерные оси, ременные и цепные приводы, а также вспомогательные механизмы с редуктором, где нагрузка механически поддерживается против силы тяжести, а сервоблокировка достаточна между перемещениями и в состоянии покоя.

Там, где картина отличается — вертикальные оси, рычаги с гравитационной нагрузкой, несбалансированные механизмы, которые будут дрейфовать при отключенном сервоприводе — правильным двигателем является HC-SF202BK, который добавляет пружинный электромагнитный тормоз к той же конфигурации вала со шпонкой. Механические выходные характеристики идентичны; тормоз — единственное дополнение, и он предназначен специально для этих применений.

На многоосевой машине с восемью, двенадцатью или шестнадцатью сервоосями HC-SF202K способствует упрощению электрической системы на каждой оси, которая не требует тормозной функции. Эта простота имеет реальную ценность при пусконаладке, устранении неполадок и долгосрочном обслуживании.

Энкодер поколения J2: возможности и совместимость

HC-SF202K использует 14-битный последовательный абсолютный энкодер платформы J2 с разрешением 16384 позиции на оборот. Это последовательное цифровое устройство обратной связи — данные положения передаются в виде последовательного сигнала на усилитель, а не в виде аналоговых пар синус/косинус — и включает абсолютный многооборотный счетчик с питанием от батареи.

При мощности 2 кВт и скорости 2000 об/мин разрешение 14 бит полностью соответствует требованиям приложений, для которых предназначен этот двигатель. Оси подачи станков, позиционирование конвейеров, индексирующие приводы и механизмы автоматизации с редуктором работают с допусками по положению, которые значительно меньше, чем может разрешить 16384 имп/об. Практическое ограничение 14-битного по сравнению с 17-битным кодированием наиболее ярко проявляется при очень низких скоростях подачи, при медленном контурировании или в приложениях с прямым приводом, где разрешение энкодера в точке нагрузки является основным ограничением плавности скорости. Для подавляющего большинства применений станков эпохи J2 это не является ограничивающим фактором.

Абсолютный многооборотный счетчик сохраняет данные положения между циклами питания, используя литиевую батарею A6BAT внутри сервоусилителя. Положение сохраняется при любом отключении питания — ночной остановке, срабатывании сигнализации, аварийной остановке — и ось включается в своем правильном абсолютном положении при следующем включении питания без какого-либо движения для возврата к эталону. Замените A6BAT при предупреждении о низком заряде батареи усилителя, до полного разряда, который приведет к потере сохраненного абсолютного положения.

Совместимость с усилителями — практическое преимущество HC-SF202K. Поскольку 14-битный энкодер J2 предшествует платформе J2S, он считывается двумя поколениями усилителей Mitsubishi:

• MR-J2-200A / MR-J2-200B — Оригинальные усилители поколения J2. Полная совместимость, без ограничений, без обходных путей в параметрах.
• MR-J2S-200A / MR-J2S-200B / MR-J2S-200CP — Усилители J2-Super. Полная обратная совместимость с энкодером J2.

HC-SFS202K (поколение J2S, 17-битный) работает только с усилителями MR-J2S-200. HC-SF202K работает с обоими. Для машин, в настоящее время работающих с оригинальными усилителями MR-J2-200 — значительная установленная база в станках, произведенных в эпоху J2 — HC-SF202K является правильной целью для поиска, и обновление усилителя вместе с заменой двигателя не требуется.

HC-SF против HC-SFS при 2 кВт: практическое решение о замене

Каждый раз, когда требуется замена 2-киловаттного двигателя Mitsubishi с валом со шпонкой семейства J2, возникает одно и то же сравнение. Как HC-SF202K, так и HC-SFS202K обеспечивают 9,55 Нм постоянного, 28,6 Нм пикового крутящего момента на фланце 176 × 176 мм, с валом со шпонкой и без тормоза. Выходные характеристики одинаковы. Монтаж одинаков. Интерфейс вала одинаков.

Решение сводится к одной проверке: какой усилитель установлен в машине? Проверьте табличку усилителя. Если на ней написано MR-J2-200 (без S), выбирайте HC-SF202K — HC-SFS202K выдаст ошибку энкодера и не будет работать. Если на ней написано MR-J2S-200, оба двигателя подходят; HC-SFS202K предлагает обратную связь с более высоким разрешением, но HC-SF202K является полностью допустимой альтернативой, которая исключает любой риск неопределенности совместимости на старых машинах.

Семейство HC-SF 2000 об/мин — 2 кВт в контексте

HC-SF202K отмечает переход от группы фланцев 130 × 130 мм к группе фланцев 176 × 176 мм в диапазоне HC-SF 2000 об/мин. От 2 кВт и выше все двигатели этого семейства имеют больший фланец, и в каждом диапазоне мощностей варианты с валом со шпонкой и гладким валом имеют одинаковый шаблон крепежных отверстий. Различия в суффиксах тормоза и типа вала не влияют на интерфейс фланца.

Типичные применения

Приводы с ременной передачей. Оси станков, использующие зубчатые ременные передачи между серводвигателем и шариковинтовой передачей или входным валом рейки, требуют ведущего шкива со шпонкой. Натяжение ремня в сочетании с циклическими нагрузками от зубчатого зацепления создают именно те условия, при которых шпоночное соединение предотвращает вращение ведущего шкива относительно вала двигателя. Номинальный крутящий момент HC-SF202K 9,55 Нм обеспечивает работу осей станков среднего диапазона при номинальных скоростях ремня с достаточным запасом.

Поворотные оси с редукторной муфтой. Приводы 4-й оси ЧПУ, входные валы червячных передач поворотных столов и вспомогательные оси с редуктором используют серводвигатели с валами со шпонкой на стороне ступицы шестерни для надежного соединения с передачей крутящего момента без люфта. HC-SF202K обеспечивает мощность 2 кВт и интерфейс со шпонкой, которые требуются этим конструкциям, с полной совместимостью с усилителями MR-J2, изначально установленными в большом количестве машин, использующих их.

Транспортные приводы с цепью и звездочкой. Системы автоматизированной транспортировки, использующие цепные и звездочные приводы на индексирующих осях с сервоуправлением, требуют звездочки со шпонкой для предотвращения вращения ведущей звездочки относительно вала двигателя под импульсными нагрузками, характерными для зацепления цепи. HC-SF202K подходит для горизонтальных транспортных конвейеров, систем транспортировки паллет и механизмов индексирования заготовок такого типа при мощности 2 кВт.

Обслуживание устаревших станков. Двойная совместимость HC-SF202K с усилителями делает его приоритетным выбором для машин, построенных в эпоху J2, работающих с усилителями MR-J2-200. Вместо того чтобы искать двигатель и одновременно обновлять усилитель до MR-J2S — более сложного и дорогостоящего вмешательства — HC-SF202K напрямую устанавливается вместо существующего оборудования. Для сервисных бригад, обслуживающих парки машин эпохи J2, это имеет практическое значение.

Оси высокоцикловой упаковки и маркировки. Приводы с ременной передачей на упаковочных линиях — подача продукта, приводы аппликаторов этикеток, станции формирования коробок — работают с высокой частотой циклов при умеренных нагрузках. Вал со шпонкой подходит для интерфейса шкива ременной передачи, а абсолютный энкодер эпохи J2 обеспечивает точность регистрации, необходимую для согласованного выравнивания продукта и этикетки без цикла возврата к эталону после каждой аварийной остановки или перезапуска машины.

Новый в коробке, заводская упаковка

Заводская упаковка означает оригинальную упаковку Mitsubishi со всеми нетронутыми компонентами — паз для шпонки на валу защищен колпачком на конце вала, все порты разъемов закрыты, масляное уплотнение находится в состоянии, как при производстве, а внутренняя пенопластовая упаковка не повреждена. Двигатель никогда не устанавливался, не подключался к питанию и не имеет тепловой или механической истории.

Для машины, ожидающей эту деталь для возобновления производства, наличие на складе нового в коробке означает отсутствие времени на ремонт и неопределенности относительно предыдущего состояния. Двигатель поставляется готовым к прямой установке. Для плановых запасов запчастей заводская упаковка хорошо хранится в течение нескольких лет в стабильных, сухих условиях без вибрации. По истечении пяти лет хранения медленное вращение вала перед вводом в эксплуатацию помогает перераспределить смазку подшипников перед первым включением.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какие усилители совместимы с HC-SF202K?

HC-SF202K совместим как с оригинальными усилителями поколения J2, так и с усилителями J2-Super (J2S) класса 200. Подтвержденные совместимые модели: MR-J2-200A и MR-J2-200B (оригинальное поколение J2), и MR-J2S-200A, MR-J2S-200B, и MR-J2S-200CP (поколение J2-Super). 14-битный энкодер поколения J2 считывается обеими платформами. HC-SF202K не совместим с усилителями MR-J3 или MR-J4, которые используют другой интерфейс энкодера.

В2: В чем разница между HC-SF202K и HC-SFS202K?

Оба двигателя обеспечивают 9,55 Нм постоянного, 28,6 Нм пикового крутящего момента на фланце 176 × 176 мм с валом со шпонкой и без тормоза — механически взаимозаменяемы по креплению. Разница заключается в поколении энкодера: HC-SF202K использует 14-битный энкодер (16384 имп/об) и работает с усилителями MR-J2 и MR-J2S. HC-SFS202K использует 17-битный энкодер (131072 имп/об) и требует только усилителей MR-J2S. Если машина работает с оригинальными усилителями MR-J2-200, выбирайте HC-SF202K. Если она работает с MR-J2S-200, оба двигателя совместимы.

В3: В чем разница между HC-SF202K и HC-SF202 (гладкий вал)?

Эти два двигателя идентичны электрически и механически во всех отношениях, кроме вала. HC-SF202 имеет гладкий прямой вал для фрикционных зажимных муфт. HC-SF202K имеет фрезерованный шпоночный паз для передачи крутящего момента через шпонку и ступицу. Те же номинальные характеристики, те же значения крутящего момента, тот же энкодер, та же совместимость с усилителем, тот же фланец. Выбирайте между ними исключительно на основе конструкции муфты ведомого механизма — нет никакой разницы в производительности между ними при правильно установленных условиях.

В4: В чем разница между HC-SF202K и HC-SF202BK?

Опять же, разница в одной функции: HC-SF202BK добавляет пружинный электромагнитный тормоз. Все остальное — вал со шпонкой, 2 кВт, 9,55 Нм, 28,6 Нм пиковый, 14-битный энкодер, фланец 176 × 176 мм, совместимость с усилителем — идентично. HC-SF202K без тормоза подходит для горизонтальных осей и любых применений, где сервоблокировка обеспечивает достаточную фиксацию во всех условиях остановки. HC-SF202BK необходим для вертикальных осей, механизмов с гравитационной нагрузкой или любых применений, где безопасная конструкция машины требует надежной механической фиксации при отключении питания сервопривода.

В5: Включает ли HC-SF202K шпонку для шпоночного паза?

Стандартная практика Mitsubishi для всего ряда HC-SF с валом со шпонкой — поставлять двигатель без шпонки — шпоночный паз фрезеруется в валу, но сама шпонка не входит в комплект поставки двигателя. Перед заказом шпонки проверьте размеры шпоночного паза вала по отношению к ведомой ступице и выберите шпонку с правильными допусками по ширине, высоте и длине для ступицы, а также для крутящего момента и рабочего цикла приложения. Обратитесь к руководству по эксплуатации серводвигателей Mitsubishi для получения размеров вала и шпоночного паза серии HC-SF202.