Fanuc A06B-0087-B403 | Động cơ Servo AC Beta iS BiS30/2000 — 3kW, 27Nm, Trục thẳng, Phanh 24V, Bộ mã hóa biA128

Mã sản phẩm: A06B-0087-B403

Dòng: Động cơ Servo AC Beta iS (βiS)

Model: BiS 30 / 2000

Cấu hình: Trục trơn thẳng (SLK), Phanh tự hãm 24V DC, Bộ mã hóa tuyệt đối biA128, IP65

Công suất định mức: 3 kW

Mô-men xoắn cực đại (khi dừng): 27 Nm

Tốc độ tối đa: 2.000 vòng/phút

Điện áp đầu vào: 200–240 VAC, 3 pha

Nguồn cấp phanh: 24V DC

Trọng lượng: 29 kg

Bộ mã hóa: Tuyệt đối biA128 (A860-2020-T301)

Tình trạng: Mới / Đã tân trang 

Tổng quan

Sản phẩm Fanuc A06B-0087-B403 là phiên bản có phanh của BiS30/2000 — một động cơ servo AC dòng Beta iS công suất 3 kW, mô-men xoắn 27 Nm, được cấu hình với trục trơn thẳng, phanh tự hãm 24V DC, bộ mã hóa xung tuyệt đối biA128 và khả năng chống bụi/nước IP65.

Hậu tố "403" là mẫu hậu tố chung cho dòng Beta iS của Fanuc cho trục trơn thẳng, có phanh, bộ mã hóa biA128 — logic hậu tố tương tự được sử dụng trên BiS8/3000-B403, BiS22/2000-B403 và các mẫu khác.

Với trọng lượng 29 kg, đây là một động cơ đáng kể: lớn nhất trong dòng compact Beta iS trước BiS40/2000 ở trên, và là thông số kỹ thuật phù hợp cho các trục cần cả mô-men xoắn giữ cao và phanh an toàn cơ học.

Phanh là mục đích chính của động cơ này, vượt ra ngoài hiệu suất của BiS30/2000.

Phiên bản B103 cung cấp cùng mô-men xoắn cực đại 27 Nm, cùng bộ mã hóa tuyệt đối, cùng khả năng bảo vệ IP65 — nhưng không có phanh. Khi một trục có thể di chuyển do trọng lực, áp lực lò xo hoặc năng lượng đàn hồi tích trữ bất cứ khi nào mô-men xoắn servo bị ngắt, B103 không phải là động cơ phù hợp bất kể mô-men xoắn của nó khớp với tải như thế nào.

A06B-0087-B403 tồn tại đặc biệt cho các trục đó: trục Z thẳng đứng của máy phay đứng, các trục nghiêng của nền tảng máy 5 trục, các trục quay của bộ định vị và bộ chia lớn, và bất kỳ trục tự động hóa nào mà việc tắt servo có nghĩa là chuyển động cơ học không kiểm soát trừ khi có phanh.

Thông số kỹ thuật chính

Phanh 24V DC — Tại sao nó tồn tại và cách hoạt động

Phanh được lắp trên A06B-0087-B403 là loại tự hãm và nhả bằng điện — trạng thái mặc định là đã khóa, và phanh yêu cầu nguồn cấp 24V DC hoạt động để mở.

Khi có điện và servo đang hoạt động bình thường, nguồn cấp phanh 24V DC cấp điện cho cuộn dây phanh, nam châm điện thắng lực lò xo, và đĩa phanh tách ra khỏi bề mặt ma sát. Trục quay tự do.

Khi nguồn cấp 24V bị ngắt — dù do lệnh tắt servo, nút dừng khẩn cấp, hay mất điện — lò xo sẽ ngay lập tức ép các bề mặt phanh lại với nhau và giữ trục bằng cơ học.

Logic an toàn này là lý do phanh tồn tại. Không có logic điều khiển nào có thể cung cấp sự an toàn cơ học tương đương.

Nếu bộ khuếch đại servo bị lỗi, nếu nguồn điện điều khiển bị hỏng, nếu máy mất nguồn điện lưới, hoặc nếu mạch dừng khẩn cấp bị ngắt — trong tất cả các trường hợp này, phanh sẽ hoạt động mà không cần bất kỳ tín hiệu chủ động nào từ CNC hoặc PLC.

Trục giữ nguyên vị trí bằng cơ học, bất kể điều gì đang xảy ra trong hệ thống điện.

Với mô-men xoắn cực đại 27 Nm của động cơ, mô-men xoắn giữ của phanh được thiết kế để phù hợp với lớp tải của động cơ.

Mô-men xoắn giữ cụ thể của phanh A06B-0087-B403 được định cỡ cho phạm vi ứng dụng BiS30/2000 — đủ để giữ tải trục ở trạng thái tĩnh khi động cơ không được cấp điện, chống lại trọng lực, lực ép lò xo, hoặc lực khí nén còn sót lại tùy thuộc vào cấu hình trục của máy.

Phanh không được thiết kế để sử dụng như một điểm dừng động khi động cơ đang chạy với mô-men xoắn đầy đủ — nó là phanh đỗ, không phải phanh ma sát để giảm tốc.

Thông số 24V DC phải chính xác. Phanh dòng Beta iS sử dụng 24V DC, không phải 90V DC trên các động cơ dòng Alpha lớn hơn của Fanuc. Áp dụng 90V cho cuộn dây 24V sẽ làm cháy ngay lập tức cuộn dây phanh.

Chỉ áp dụng 24V cho cuộn dây 90V sẽ tạo ra sự nhả điện từ một phần — lò xo không được thắng hoàn toàn, phanh bị kéo lê trên đĩa trong quá trình hoạt động của động cơ, và cả phanh lẫn động cơ đều bị hư hỏng nhiệt và cơ học dần dần.

Trước khi đưa động cơ thay thế vào hoạt động, hãy đo điện áp nguồn cấp phanh của máy tại các đầu nối phanh để xác nhận 24V DC.

Hiệu suất BiS30/2000 — Khi 27 Nm Quan trọng

Mô-men xoắn cực đại 27 Nm của BiS30/2000 là thông số xác định cho các loại trục mà động cơ này phục vụ. Mô-men xoắn cực đại là mô-men xoắn tối đa có sẵn từ động cơ khi đứng yên — mô-men xoắn mà bộ khuếch đại servo cung cấp để giữ một vị trí được lệnh chống lại tải tác dụng.

Đối với trục Z thẳng đứng chịu đầu trục nặng, yêu cầu mô-men xoắn cực đại bao gồm trọng lượng của đầu trục, ma sát của các vòng đệm xe trượt tuyến tính, và bất kỳ thành phần lực cắt nào truyền ngược lại qua đầu trục.

Đối với bàn nghiêng, nó bao gồm mô-men xoắn kết hợp của khối lượng bàn, phôi và đồ gá tác dụng quanh trục quay nghiêng.

Với tốc độ tối đa 2.000 vòng/phút, BiS30/2000 không phải là động cơ tốc độ cao.

Sự đánh đổi cố hữu trong thiết kế Beta iS là mô-men xoắn cực đại cao ở kích thước khung nhỏ gọn phải trả giá bằng tốc độ hoạt động tối đa. Phạm vi làm việc của BiS30/2000 được tối ưu hóa cho 0–2.000 vòng/phút — phạm vi tốc độ điển hình của các trục được dẫn động mà nó phục vụ.

Tốc độ di chuyển nhanh trên các trục nặng bị giới hạn nhiều hơn bởi khả năng tăng tốc của trục (phụ thuộc vào mô-men xoắn có sẵn trừ mô-men xoắn tải) hơn là tốc độ động cơ, và 2.000 vòng/phút ở bước vít me và tỷ số truyền điển hình cho các ứng dụng trục nặng thường là đủ.

Trục trơn thẳng với 27 Nm — Yêu cầu khớp nối

Trục trơn truyền toàn bộ 27 Nm mô-men xoắn cực đại đến bộ phận được dẫn động chỉ bằng lực ma sát — trục khớp nối kẹp trục và giữ bằng áp lực tiếp xúc trên bề mặt lỗ.

Với phanh được thêm vào bộ phận này, có một yếu tố bổ sung cần xem xét: khi phanh hoạt động và giữ trục đứng yên trong khi một lực bên ngoài đang cố gắng di chuyển nó — ví dụ, trong quá trình dừng khẩn cấp khi gia công — giao diện khớp nối có thể chịu tải mô-men xoắn va đập vượt quá khả năng giữ tĩnh mà lực kẹp ma sát được định cỡ.

Điều này đáng được xem xét ở giai đoạn chỉ định khớp nối.

Lực kẹp trục khớp nối phải được định cỡ cho mô-men xoắn giữ của phanh, không chỉ mô-men xoắn chạy của động cơ, và phải tính đến tải động trong quá trình phanh hoạt động.

Một trục khớp nối đủ cho mô-men xoắn chạy 27 Nm nhưng được định cỡ thấp cho cú sốc cơ học khi phanh hoạt động chống lại tải đang di chuyển sẽ bị mài mòn dần, và sự mài mòn này sẽ biểu hiện dưới dạng độ lệch tâm trục và suy giảm độ lặp lại vị trí trước khi khớp nối hỏng hoàn toàn.

Trên thực tế, điều này có nghĩa là: xác nhận xếp hạng mô-men xoắn động của nhà sản xuất khớp nối, không chỉ xếp hạng mô-men xoắn tĩnh, khi chỉ định khớp nối cho việc lắp đặt động cơ có phanh.

Bộ mã hóa tuyệt đối biA128 — Vị trí không cần định vị lại

Bộ mã hóa xung biA128 (A860-2020-T301) giữ nguyên tham chiếu vị trí trục đầy đủ qua các chu kỳ nguồn mà không cần pin dự phòng. Khi hệ thống servo khởi động — dù sau khi tắt máy theo kế hoạch hay sau sự kiện mất điện đột ngột — CNC đọc trực tiếp vị trí trục thực từ biA128. Không cần quay về điểm tham chiếu, không cần di chuyển định vị, không có độ trễ khởi động để thiết lập vị trí.

Trên trục thẳng đứng hoặc trục nghiêng có phanh cơ học, sự kết hợp này đặc biệt thực tế. Trục không di chuyển trong khi tắt nguồn vì phanh giữ nó. Khi nguồn điện được khôi phục, biA128 đọc vị trí trục — vẫn ở cùng góc mà nó đã ở khi nguồn điện bị ngắt — và CNC ngay lập tức có dữ liệu vị trí chính xác.

Máy có thể tiếp tục sản xuất từ chính xác vị trí đã dừng mà không cần bất kỳ chu kỳ định vị lại nào. Trên các hệ thống bộ mã hóa tăng dần, cần phải quay về điểm tham chiếu trước khi bất kỳ lệnh trục nào có thể được chấp nhận, làm tăng thời gian khởi động tương ứng với chiều dài trục và tốc độ quay về điểm tham chiếu.

Khả năng tương thích IP65 và bộ khuếch đại Beta i

Khả năng chống bụi/nước IP65 bảo vệ A06B-0087-B403 khỏi sương làm mát và tia nước bắn vào điển hình trong môi trường gia công sản xuất. Với trọng lượng 29 kg, động cơ này đủ lớn để vòng đệm trục — là một phần của cụm IP65 — chịu tải xuyên tâm đáng kể từ khớp nối và bất kỳ lực căng dây đai nào nếu trục sử dụng truyền động dây đai.

Tình trạng vòng đệm trục nên được đưa vào kiểm tra bảo trì định kỳ cùng với tình trạng ổ trục.

Động cơ được thiết kế cho dòng bộ khuếch đại servo Beta i của Fanuc — ổ đĩa đơn βiSV và mô-đun servo-trục chính kết hợp βiSVSP — được định cỡ cho lớp công suất đầu ra 3 kW của BiS30/2000. Nó tích hợp với các bộ điều khiển CNC Fanuc bao gồm Dòng 0i-C, 0i-D, 0i-F, 30i, 31i và 32i.

Nguồn cấp phanh 24V DC là một mạch riêng biệt với đầu ra bộ khuếch đại servo — nó phải được cấp nguồn độc lập từ nguồn cung cấp điều khiển 24V DC của máy và được khóa liên động đúng cách để phanh nhả trước khi cho phép servo và khóa lại trước khi vô hiệu hóa servo.

Một mạch phanh bị khóa liên động không chính xác — một mạch nhả quá muộn hoặc khóa quá sớm so với thời gian cho phép/vô hiệu hóa servo — sẽ gây ra báo động quá tải servo (động cơ chống lại phanh trong quá trình khởi động) hoặc trôi vị trí không kiểm soát (phanh nhả trong khi servo vẫn bị vô hiệu hóa).

Câu hỏi thường gặp

Q1: Sự khác biệt giữa A06B-0087-B403 và A06B-0087-B103 là gì?

Cả hai đều là động cơ BiS30/2000 chia sẻ cùng công suất định mức 3 kW, mô-men xoắn cực đại 27 Nm, tốc độ tối đa 2.000 vòng/phút, trục trơn thẳng, bộ mã hóa tuyệt đối biA128 và cấu tạo IP65. Sự khác biệt duy nhất là phanh: B403 có phanh tự hãm 24V DC; B103 thì không. B403 được chỉ định cho các trục mà việc ngắt mô-men xoắn servo cho phép chuyển động không kiểm soát do trọng lực, lò xo hoặc tải — trục thẳng đứng, trục nghiêng và trục quay chịu tải. B103 phù hợp cho các trục ngang và cân bằng nơi rủi ro này không có. Lắp đặt B103 trên một trục yêu cầu phanh sẽ tạo ra nguy cơ an toàn.

Q2: Nguồn cấp phanh là 24V DC. Tại sao điện áp này lại quan trọng?

Cuộn dây phanh của BiS30/2000 được thiết kế cho 24V DC. Các động cơ dòng Alpha lớn hơn của Fanuc sử dụng phanh 90V DC. Áp dụng 90V cho cuộn dây phanh 24V của động cơ này sẽ làm cháy cuộn dây ngay lập tức.

Áp dụng 24V cho cuộn dây 90V sẽ tạo ra sự nhả điện từ một phần — lò xo không được thắng, phanh bị kéo lê trên đĩa ma sát trong quá trình chạy, tạo ra nhiệt và gây hư hỏng cơ học dần dần cho cả phanh và ổ trục động cơ. 

Trước khi kết nối nguồn, hãy đo điện áp nguồn cấp phanh của máy tại đầu nối cáp phanh và xác nhận 24V DC.

Q3: Phanh có thể được sử dụng như một điểm dừng động khi động cơ đang quay không?

Không. Phanh tự hãm trên A06B-0087-B403 là phanh giữ (phanh đỗ), không phải phanh ma sát động. Nó được thiết kế để giữ trục đứng yên khi mô-men xoắn servo bị ngắt — khi đứng yên, hoặc trong quá trình giảm tốc về 0.

Việc kích hoạt phanh chống lại động cơ đang quay ở tốc độ đáng kể sẽ tạo ra nhiệt ma sát vượt quá thiết kế nhiệt của phanh, làm suy giảm vật liệu má phanh nhanh chóng, và có thể làm hỏng ổ trục động cơ do tải xuyên tâm được tạo ra bởi sự lệch của đĩa phanh dưới tác động va đập.

Dừng động là trách nhiệm của bộ khuếch đại servo, thông qua giảm tốc dòng điện được kiểm soát.

Q4: Sau khi dừng khẩn cấp do mất điện, trục có cần được định vị lại trước khi có thể tiếp tục sản xuất không?

Không. Bộ mã hóa tuyệt đối biA128 giữ nguyên vị trí trục qua các lần mất điện — khi hệ thống servo khôi phục nguồn, CNC đọc góc trục thực trực tiếp từ bộ mã hóa.

Vì phanh cơ học giữ trục đứng yên trong khoảng thời gian tắt nguồn, trục đã không di chuyển.

CNC có dữ liệu vị trí chính xác ngay sau khi khôi phục nguồn, và máy có thể tiếp tục từ chính xác vị trí nó đã ở khi dừng khẩn cấp xảy ra, mà không cần quay về điểm tham chiếu hoặc di chuyển định vị.

Q5: Các kiểm tra quan trọng nhất đối với A06B-0087-B403 đã qua sử dụng là gì?

Kiểm tra phanh trước — cấp nguồn 24V DC và xác nhận trục quay tự do không bị kéo lê; ngắt nguồn 24V và xác nhận trục khóa chặt không bị trượt dưới lực xoắn thủ công. Phanh nhả một phần hoặc không giữ hoàn toàn cần được bảo trì trước khi động cơ được lắp vào bất kỳ trục nào. Kiểm tra bề mặt trục trơn xem có bị mài mòn do trục khớp nối trước đó bị trượt hay không.

Với 27 Nm, sự mài mòn trên bề mặt trục sẽ nghiêm trọng hơn so với các động cơ Beta iS nhẹ hơn — đánh giá xem bề mặt trục có nằm trong dung sai kích thước hay không trước khi lắp khớp nối mới.

Kiểm tra đầu nối bộ mã hóa biA128 (A860-2020-T301) xem có bị ăn mòn chân pin không, và bộ giảm căng cáp tại điểm ra cáp có bị nứt không. Đo điện trở cuộn dây giữa tất cả ba pha và kiểm tra điện trở cách điện với đất.

Chạy thử trên bàn thử nghiệm đến 2.000 vòng/phút trên bộ khuếch đại Beta i với phanh được khóa liên động đúng cách, vị trí bộ mã hóa tuyệt đối được xác minh và dòng điện tải được giám sát là kiểm tra cuối cùng đúng đắn trước khi động cơ được lắp đặt trên máy.