Mitsubishi HC-SFS202BK (HCSFS202BK) — 2 кВт AC серводвигатель, вал с шпонкой + тормоз, серия MELSERVO-J2S

Идентификация продукта

Номер детали: HC-SFS202BK

Также ищут как: HCSFS202BK, HC-SFS-202BK

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

Тип двигателя: Бесщеточный серводвигатель переменного тока — вал с шпонкой и электромагнитным тормозом, 2000 об/мин

Состояние: Новый в коробке, заводская упаковка

Обзор

Mitsubishi HC-SFS202BK — это бесщеточный серводвигатель переменного тока средней инерционности мощностью 2 кВт из платформы MELSERVO-J2S, сочетающий две особенности, определяющие этот конкретный вариант: фрезерованный шпоночный паз на приводном валу и пружинный электромагнитный тормоз. При непрерывном номинальном крутящем моменте 9,55 Нм и пиковом 28,6 Нм он обеспечивает необходимую мощность ускорения и установившуюся выходную мощность для широкого диапазона применений в станках и автоматизации — оси, требующие большего, чем может предложить серводвигатель малой мощности, но где двигатель мощностью 3,5 кВт или более был бы избыточным и его было бы труднее обосновать с точки зрения стоимости и занимаемого места в шкафу.

Почему именно такое сочетание? Вал со шпонкой и тормоз отвечают на два разных вопроса в дизайне приложения, и этот вариант удовлетворяет обоим одновременно. Шпоночный паз обеспечивает надежное механическое соединение между валом и приводимым компонентом — шкивом ремня ГРМ, ступицей шестерни, муфтой шарико-винтовой передачи — гарантируя, что путь крутящего момента через интерфейс не зависит только от трения. Тормоз обеспечивает безопасное удержание оси, которое является обязательным всякий раз, когда потеря питания серводвигателя означает, что нагрузка может двигаться в неконтролируемом направлении.

Благодаря 17-битному последовательному абсолютному энкодеру платформы J2-Super, HC-SFS202BK передает 131 072 позиции на оборот обратной связи на усилитель MR-J2S. Контур положения работает с мелкозернистыми данными, а абсолютная функция сохраняет полное многооборотное положение между циклами питания — последовательность поиска нуля не требуется после любого отключения, сброса аварии или перерыва в питании.

Технические характеристики

Две функции, два решенных проблемы

Вал со шпонкой

Шпоночный паз — это мелкая деталь со значительными механическими последствиями. На валу без шпонки ступица муфты передает крутящий момент за счет трения: усилие зажима между внутренней поверхностью ступицы и наружным диаметром вала должно быть достаточным для передачи пикового крутящего момента в наихудших условиях эксплуатации — внезапное реверсирование при максимальной подаче, экстренное замедление при быстрой подаче, ударная нагрузка от агрессивной резки. Если зажим недостаточен, ступица проскальзывает. Проскальзывание на оси серводвигателя означает потерю положения, а потеря положения на станке с ЧПУ — это бракованные детали.

Шпоночный паз на HC-SFS202BK полностью меняет механизм передачи крутящего момента. Шпонка занимает соответствующий паз как в валу, так и в отверстии ступицы; под нагрузкой она работает на сдвиг по сечению. Крутящий момент передается через шпонку напрямую, независимо от какого-либо вклада трения от зажима ступицы. Именно поэтому шпоночные пазы являются стандартными для приводов ремней ГРМ, звездочек цепи и любой конструкции муфты, где нагрузка циклическая, реверсивная или подвержена ударам — для применений, где интерфейс, основанный только на трении, потребовал бы значительно более высоких усилий зажима для надежной работы в течение длительного времени.

Один момент установки, применимый к этому типоразмеру: всегда устанавливайте ступицу, используя резьбовое отверстие на конце вала, а не запрессовывая или забивая ступицу силой. Тяговый болт через резьбовое отверстие ровно притягивает ступицу к валу, не вызывая осевых ударов. Ударные нагрузки при установке ступицы передаются через вал на диск энкодера на задней стороне двигателя и могут вызвать незаметное повреждение энкодера, которое не вызывает немедленной ошибки, но сокращает срок службы энкодера и может вызывать периодические ошибки обратной связи при вибрации.

Электромагнитный тормоз

Тормоз на HC-SFS202BK является пружинным: давление механической пружины прижимает фрикционный диск к тормозной пластине, а напряжение 24 В постоянного тока на катушку удерживает его в открытом состоянии, позволяя свободно вращаться валу. Снимите 24 В — в любой момент, по любой причине — и пружина немедленно закроется. Не требуется логика управления, не нужен сигнал от усилителя, нет задержки. Вот что означает «безопасный» в данном контексте: состояние по умолчанию — заблокировано, и для его открытия требуется питание.

Для оси мощностью 2 кВт, несущей нагрузку со значительным гравитационным компонентом — вертикальный слайд инструмента, выступающий рычаг, ось Z с несбалансированной головкой шпинделя — эта характеристика «по умолчанию заблокировано» — именно то, что требует безопасная конструкция машины. Ось удерживает положение при аварийной остановке, отключении питания, срабатывании сигнализации и последовательностях обслуживания.

Правильная последовательность работы тормоза через выход MBR (блокировка электромагнитного тормоза) усилителя MR-J2S имеет решающее значение. Сигнал MBR задерживает включение тормоза до тех пор, пока усилитель не подтвердит, что скорость оси упала ниже безопасного порога после замедления. Подключение реле тормоза напрямую от контакта аварийной остановки — без блокировки MBR в цепи — приведет к срабатыванию пружины при вращающемся валу. При мощности 2 кВт и пиковом моменте 28,6 Нм возникающий удар ускоряет износ тормоза и может вызвать механические ударные нагрузки в приводимом механизме. Блокировка MBR не является опцией; именно так тормоз должен использоваться.

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

Обновление энкодера поколения J2-Super с 14-бит (16 384 имп/об в серии HC-SF) до 17-бит (131 072 имп/об в серии HC-SFS) не было инкрементальным. В восемь раз больше позиций на оборот передает заметно более точные данные во все части контура управления.

При 2000 об/мин — номинальной скорости HC-SFS202BK — энкодер передает обновления положения, которые разрешают гораздо меньшие угловые шаги, чем старое 14-битное устройство. Усилитель MR-J2S использует эти данные одновременно для трех целей: оценка скорости для контура скорости, расчет ошибки слежения для контура положения и опорный сигнал фазы коммутации для векторного управления током. Лучшие данные в каждом расчете означают, что контуры могут быть настроены на более высокую полосу пропускания при сохранении стабильности, а более высокая полоса пропускания означает более быстрое исправление ошибок и лучшее подавление помех во время рабочего цикла.

Многооборотный абсолютный счетчик продолжает бесшумно работать в фоновом режиме. При поддержке литиевой батареи A6BAT в усилителе MR-J2S он накапливает данные вращения вала при любом событии питания и сохраняет их неограниченно долго, пока батарея исправна. При следующем включении питания — будь то после планового ночного отключения, восстановления после аварийной остановки или сбоя питания — ось считывает свое текущее абсолютное положение и сообщает его контроллеру без какого-либо движения для поиска нуля. Для машин, работающих непрерывно или требующих короткого времени перезапуска, исключение цикла поиска нуля экономит измеримое время производства в течение года эксплуатации.

Совместимость усилителей

HC-SFS202BK сочетается с усилителем класса MR-J2S-200. Три варианта интерфейса охватывают основные системные архитектуры, используемые в установках MELSERVO-J2S:

MR-J2S-200A обрабатывает аналоговые и импульсные входные сигналы — стандартный выбор для систем ЧПУ и ПЛК, использующих команды шага/направления или аналоговую команду скорости ±10 В. Он поддерживает режимы управления положением, скоростью и крутящим моментом и включает интерфейс RS-232C для программного обеспечения настройки MR Configurator.

MR-J2S-200B подключается к контроллерам движения Mitsubishi через оптоволоконную последовательную шину SSCNET. В многоосевых системах, где все оси координируются контроллером движения серии A или Q, усилитель типа B получает данные траектории по сети и выполняет их локально. Оптоволоконная шина исключает прокладку кабелей энкодера между контроллером и каждым усилителем — обратная связь по положению идет обратно по той же сети.

MR-J2S-200CP имеет встроенную таблицу точек для автономного позиционирования. До 31 позиции могут быть запрограммированы непосредственно в усилителе с помощью MR Configurator, а команды ввода-вывода выбирают целевые точки и запускают перемещения. Этот вариант подходит для машин, где выделенный контроллер движения не требуется и достаточно простой функции индексированного позиционирования.

HC-SFS202BK не совместим с усилителями первого поколения MR-J2-200 (которые не могут считывать 17-битный энкодер J2S), а также с усилителями MR-J3 или MR-J4, которые используют другой интерфейс энкодера. Для машин, работающих с оригинальными усилителями MR-J2, HC-SF202BK (двигатель поколения J2 с 14-битным энкодером) является правильной альтернативой.

Серия HC-SFS 2000 об/мин — где находится 202BK

HC-SFS202BK находится в нижней части диапазона фланцев 176 × 176 мм — тот же физический монтажный размер, что и у двигателей 352, 502 и 702 выше. Это важно для разработчиков машин, планирующих пути модернизации или поддерживающих стандартизированные по фланцу конструкции для нескольких осей: схема болтов и диаметр центрирующего пояска не меняются от 2 кВт до 7 кВт в этом классе фланцев.

Для каждой точки мощности суффикс варианта указывает тип вала и наличие тормоза:

• Без суффикса / B = прямой вал / прямой вал с тормозом
• K / BK = вал со шпонкой / вал со шпонкой с тормозом

Таким образом, HC-SFS202BK — это версия с валом со шпонкой и тормозом мощностью 2 кВт — конфигурация для осей, которым одновременно требуются обе функции.

Типичные применения

Вторичные оси позиционирования вертикальных и горизонтальных обрабатывающих центров. На вертикальных и горизонтальных обрабатывающих центрах вторичные оси — приводы поворотных столов, поворотные оси B, механизмы зажима паллет — обычно используют серводвигатели мощностью 2 кВт класса средней инерционности. Вал со шпонкой подходит для прямого зацепления шестерен или приводов ремней ГРМ, распространенных в конструкциях поворотных осей; тормоз механически удерживает ось между позициями индексации во время режущей части цикла.

Индексация станций автоматизированной сборки. Сервоприводные поворотные индексаторы в автоматизированных сборочных линиях быстро проходят фиксированные угловые положения, останавливаются на каждой станции во время операций сборки, а затем снова индексируются. Тормоз удерживает стол во время остановки, не полагаясь на крутящий момент серводвигателя — а абсолютный энкодер подтверждает точное угловое положение на каждой станции без возврата к нулю при начале смены.

Сервоприводы упаковочных машин. Приводы пленки, механизмы поперечной запайки и оси подачи продукта на упаковочных линиях используют сервоприводы мощностью 2 кВт в режиме непрерывной высокоцикловой работы. Интерфейсы ремней ГРМ на этих осях обычно требуют валов со шпонкой на ведущем шкиве, чтобы предотвратить вращение ступицы шкива под действием натяжения ремня. Рейтинг IP65 подходит для условий мойки, распространенных в пищевой и фармацевтической упаковке.

Приводы шарниров роботов-манипуляторов. Многоосевые системы роботов-манипуляторов и SCARA используют серводвигатели средней мощности на первичных осях перемещения и вращения. Вал со шпонкой подходит для прецизионных муфт валов, распространенных в конструкции шарниров роботов; тормоз обеспечивает безопасное удержание положения в режиме обучения и при отключении питания.

Индексация револьверной головки токарных станков с ЧПУ. Сервоприводная индексация револьверной головки на токарных станках с ЧПУ требует быстрого и точного углового позиционирования с последующим надежным механическим удержанием во время работы выбранного инструмента под силой резания. При непрерывном крутящем моменте 9,55 Нм и пиковом 28,6 Нм HC-SFS202BK справляется со стандартной инерционностью многопозиционной револьверной головки и обеспечивает удерживающий момент, необходимый для противодействия нагрузкам резания между циклами индексации.

Новый в коробке, заводская упаковка

Этот HC-SFS202BK поставляется в оригинальной упаковке Mitsubishi — внешняя коробка запечатана, внутренняя пенопластовая упаковка нетронута, защитный колпачок на конце вала и все крышки разъемов на месте. Заводская упаковка означает отсутствие предыдущей установки, отсутствие накопленной тепловой истории в обмотках, отсутствие износа подшипников от предыдущего использования. Масляный уплотнитель на сквозном отверстии вала и защита корпуса IP65 находятся в состоянии, как при производстве.

Для производственного оборудования, ожидающего этот компонент для возобновления работы, наличие на складе нового в коробке означает немедленную отправку вместо времени ремонта. Для запасов планового технического обслуживания заводские герметичные блоки надежно хранятся в надлежащих условиях — стабильная температура, низкая влажность, отсутствие вибрации — в течение нескольких лет. По истечении пяти лет хранения медленное ручное вращение вала как часть проверки перед установкой помогает перераспределить смазку подшипников перед первым включением.

Часто задаваемые вопросы

В1: Какие усилители совместимы с HC-SFS202BK?

HC-SFS202BK требует усилитель класса MR-J2S-200 из платформы MELSERVO-J2S. Три основных варианта: MR-J2S-200A (универсальный аналоговый/импульсный командный), MR-J2S-200B (оптоволоконная шина SSCNET для контроллеров движения Mitsubishi) и MR-J2S-200CP (встроенная функция позиционирования). Все они поддерживают 17-битный последовательный энкодер. Этот двигатель не совместим с оригинальными усилителями MR-J2-200 или с усилителями MR-J3 / MR-J4.

В2: В чем разница между HC-SFS202BK и HC-SFS202B?

Оба двигателя идентичны по всем характеристикам — 2 кВт, номинальный крутящий момент 9,55 Нм, пиковый 28,6 Нм, 17-битный энкодер, фланец 176 × 176 мм, те же требования к усилителю, тот же класс защиты IP65. Единственное отличие — вал. HC-SFS202B имеет простой прямой вал для муфт с зажимом трением. HC-SFS202BK имеет фрезерованный шпоночный паз для надежной передачи крутящего момента через шпонку и ступицу. Выбирайте исключительно на основе интерфейса муфты, требуемого приводимым механизмом.

В3: Достаточно ли прочен электромагнитный тормоз, чтобы удерживать ось под действием силы тяжести?

Тормоз является безопасным удерживающим устройством, рассчитанным на удержание вала двигателя в неподвижном состоянии под действием статической нагрузки оси в покое — при условии, что несбалансированный гравитационный момент на валу двигателя не превышает примерно 70% номинального крутящего момента двигателя (примерно 6,7 Нм для этого двигателя). Этот порог основан на опубликованных рекомендациях Mitsubishi для вертикальных осей. Для нагрузок, создающих больший несбалансированный момент, следует использовать дополнительную контрбалансировку вместе с тормозом, а не полагаться только на тормоз.

В4: Какая батарея требуется для 17-битного энкодера и где она установлена?

Абсолютный энкодер сохраняет многооборотное положение при отключении питания с помощью литиевой батареи Mitsubishi A6BAT, которая устанавливается внутри сервоусилителя MR-J2S — а не в двигателе. Исправная батарея сохраняет абсолютное положение неограниченно долго при любом перерыве в питании, устраняя циклы поиска нуля при перезапуске. Когда усилитель выдает сигнал низкого заряда батареи, замените A6BAT во время следующего планового обслуживания до полного разряда, который приведет к потере абсолютного положения.

В5: Может ли HC-SFS202BK заменить HC-SFS152BK, если требуется двигатель большей мощности?

Оба двигателя используют одну и ту же платформу усилителя MR-J2S и имеют 17-битный абсолютный энкодер, но требуют разных номиналов усилителя — HC-SFS152BK сочетается с MR-J2S-200 (который также охватывает 202), в то время как увеличение мощности означает подтверждение того, что существующий усилитель может справиться с номинальным током двигателя 2 кВт. Что более важно, замена двигателя мощностью 1,5 кВт на двигатель мощностью 2 кВт также изменяет размер фланца с 176 мм на 130 мм у HC-SFS152BK — это не одинаковый размер фланца. 202BK использует фланец 176 × 176 мм; 152BK использует фланец 130 × 130 мм. Замена двигателя между этими двумя точками мощности требует изменений в монтажной плите двигателя, а не только параметров усилителя.