Một Mitsubishi Servo Motor mới HF-SE202JW1-S100 HFSE202JW1S100 HF-SE202JW1-S100

Mitsubishi HF-SE202JW1-S100 | Dòng HF-SE Động cơ Servo AC Quán tính Trung bình — 2.0kW, 9.55Nm, 2000RPM, Phớt dầu, 131.072ppr, Super MR-E

Tổng quan

Động cơ Mitsubishi HF-SE202JW1-S100 là động cơ servo AC quán tính trung bình 2.0 kW thuộc dòng HF-SE, được chế tạo cho nền tảng bộ khuếch đại servo Super MR-E.

Với mô-men xoắn định mức 9.55 Nm và tốc độ 2.000 RPM trên mặt bích 176 × 176 mm, đây là thành viên 2 kW của dòng quán tính trung bình được thiết kế dựa trên cùng nguyên lý hoạt động với dòng HC-SFS / HC-SFE — mô-men xoắn lớn ở tốc độ vừa phải, chịu tải nặng hơn và tỷ lệ quán tính tải-động cơ cao hơn so với các loại động cơ nhỏ gọn quán tính thấp.

Ba chi tiết cấu hình xác định biến thể cụ thể này.

Hậu tố J có nghĩa là phớt dầu được lắp đặt sẵn tại lối ra trục, bịt kín khe hở vòng giữa trục quay và vỏ động cơ chống lại sương dầu bôi trơn và các hạt mịn có thể xâm nhập vào bên trong dọc theo bề mặt trục theo thời gian.

Hậu tố W1 xác định trục thẳng trơn không có rãnh then, truyền mô-men xoắn bằng ma sát với lỗ trục khớp nối.

Không có phanh điện từ, điều này xác nhận động cơ này được chỉ định cho các trục ngang hoặc trục đối trọng nơi tải trọng trọng lực không yêu cầu giữ cơ khí khi servo tắt.

Chỉ định S100 đánh dấu đây là động cơ đặc biệt được ghép nối với bộ khuếch đại servo Super MR-E (MR-E-Super).

Nền tảng Super MR-E đã tích hợp kiến trúc dây dẫn đơn giản hóa vào thiết kế bộ khuếch đại: các đầu nối nguồn và bộ mã hóa được đặt ở mặt trước của bộ khuếch đại để dễ dàng tiếp cận cáp, và cách bố trí đầu cuối giảm thiểu công việc đấu dây so với các thế hệ bộ khuếch đại trước đó.

Với chức năng tự động điều chỉnh theo thời gian thực làm tiêu chuẩn, Super MR-E liên tục điều chỉnh độ lợi servo trong quá trình hoạt động, loại bỏ việc tối ưu hóa độ lợi thủ công lặp đi lặp lại mà các thế hệ bộ khuếch đại Mitsubishi cũ yêu cầu khi vận hành.

Thông số kỹ thuật chính

2.0 kW ở 2.000 RPM — Nơi Quán tính Trung bình Hoạt động Tốt nhất

Dòng HF-SE hoạt động ở tốc độ định mức 2.000 RPM, điều này đặt nó vào một lớp ứng dụng khác với các động cơ quán tính thấp 3.000 RPM chiếm ưu thế trên các trục máy công cụ nhỏ. Hai nghìn RPM với vít me bước 10mm tạo ra tốc độ di chuyển nhanh 20 m/phút — phù hợp cho các máy công cụ và thiết bị tự động hóa công suất trung bình, nơi cơ cấu trục nặng hơn đáng kể so với các trục nhỏ gọn dưới một kilowatt.

Rotor quán tính trung bình là yếu tố xác định sự phù hợp của HF-SE cho ứng dụng. Rotor của nó nặng hơn về mặt vật lý so với động cơ quán tính thấp cùng khung, và khối lượng rotor bổ sung đó hoạt động như một bánh đà ổn định trong vòng lặp servo.

Trên các trục có bàn máy nặng hơn, bộ giữ phôi lớn hơn hoặc các bộ phận truyền động phản xạ quán tính đáng kể lên trục động cơ, động cơ quán tính trung bình chịu được tỷ lệ quán tính tải-động cơ cao hơn nhiều trước khi độ ổn định servo trở thành vấn đề.

Trong khi động cơ quán tính thấp có thể yêu cầu cài đặt độ lợi thận trọng hoặc thể hiện cộng hưởng ở tỷ lệ quán tính trên 5:1, dòng HF-SE được thiết kế cho tỷ lệ lên tới 15:1 với cài đặt bộ khuếch đại phù hợp — trực tiếp mở rộng phạm vi cấu hình cơ khí mà động cơ này có thể phục vụ mà không cần hộp số để giảm quán tính tải phản xạ.

Với mô-men xoắn định mức 9.55 Nm với tỷ lệ đỉnh-định mức điển hình là 3:1, mô-men xoắn cực đại 28.65 Nm có sẵn hỗ trợ tăng tốc mạnh mẽ cho các tải nặng hơn phù hợp với lớp động cơ này.

Tính toán chu kỳ làm việc — xác nhận rằng mô-men xoắn RMS trên toàn bộ hồ sơ chuyển động nằm trong giới hạn 9.55 Nm — là bước định cỡ trục xác định xem HF-SE202 có phù hợp với tải hay không.

Phớt dầu (J) — Bảo vệ lối ra trục trong thực tế

Phớt dầu tại lối ra trục là một phần tử làm kín duy nhất mà bảo vệ thân máy IP65 không thể cung cấp. Trục quay phải đi qua tấm chắn cuối của động cơ với một khe hở vòng nhỏ để cho phép quay tự do.

Nếu không có phớt dầu, khe hở này là một con đường mở cho sương dầu bôi trơn từ các vít me, hộp số hoặc ổ đỡ liền kề di chuyển vào bên trong dọc theo bề mặt trục và tích tụ trong khoang ổ đỡ và khu vực quấn dây trong suốt tuổi thọ của động cơ.

Với phớt dầu J được lắp đặt, một phớt môi tiếp xúc với bề mặt trục quay và chủ động đẩy chất lỏng và hạt ra khỏi khe hở trục.

Hiệu quả kết hợp là HF-SE202JW1-S100 được làm kín cả về thân máy (IP65) và tại trục — phù hợp cho các cài đặt nơi trục động cơ ở gần các nguồn bôi trơn hoặc nơi có khả năng bị bắn tóe định kỳ tại trục.

Môi phớt dầu là bộ phận bảo trì có khoảng thời gian kiểm tra ngắn nhất trên động cơ.

Vật liệu môi phớt (thường là cao su nitrile) hơi cứng lại sau nhiều năm chu kỳ nhiệt và tiếp xúc với dầu.

Kiểm tra định kỳ xem môi phớt có bị nứt, biến dạng hoặc rò rỉ rõ ràng qua phớt — kết hợp với việc thay thế kịp thời khi phát hiện xuống cấp — là hành động bảo trì bảo vệ ổ đỡ và bộ mã hóa của động cơ khỏi bị nhiễm bẩn trong suốt tuổi thọ của động cơ.

Bộ mã hóa tuyệt đối 131.072ppr — Đọc vị trí trực tiếp khi khởi động

Bộ mã hóa tuyệt đối 17-bit tích hợp trong HF-SE202JW1-S100 cung cấp 131.072 xung mỗi vòng quay với khả năng giữ vị trí tuyệt đối khi kết hợp với pin tại bộ khuếch đại Super MR-E. Khi bật nguồn, bộ khuếch đại đọc trực tiếp vị trí góc tuyệt đối của trục động cơ từ bộ mã hóa — CNC hoặc bộ điều khiển của máy có vị trí trục chính xác ngay từ chu kỳ quét đầu tiên, không cần bất kỳ hành trình quay về điểm tham chiếu nào.

Đối với trục quán tính trung bình 2 kW điều khiển tải nặng, giá trị thực tế của khả năng giữ vị trí tuyệt đối là đáng kể. Loại bỏ hành trình quay về điểm tham chiếu có nghĩa là máy không cần di chuyển bàn máy nặng đến công tắc tham chiếu mỗi khi hệ thống bật nguồn.

Trên các máy mà hành trình quay về điểm tham chiếu liên quan đến việc di chuyển chậm, cẩn thận đến công tắc giới hạn — cần thiết để bảo vệ dụng cụ và phôi khỏi sự không chắc chắn về vị trí của trục khi khởi động — bộ mã hóa tuyệt đối loại bỏ hoàn toàn chi phí này sau khi vị trí gốc ban đầu được thiết lập một lần.

Độ phân giải 131.072 ppr tương đương với khoảng 0.076 μm mỗi xung tại bàn máy với vít me bước 10mm và khớp nối 1:1.

Điều này vượt xa độ chính xác cơ khí của bất kỳ hệ thống vít me và ray dẫn nào, xác nhận rằng bộ mã hóa không phải là yếu tố giới hạn độ chính xác định vị cho bất kỳ trục nào mà động cơ này sẽ điều khiển. Phản hồi bộ mã hóa cũng cung cấp độ phân giải vận tốc cho phép điều khiển tốc độ mượt mà, ổn định trên toàn bộ dải hoạt động từ 0 đến 2.000 RPM, bao gồm cả tốc độ bò chậm được sử dụng cho các trình tự định vị gốc và tiếp cận đầu dò.

Nền tảng bộ khuếch đại Super MR-E — Đơn giản hóa dây dẫn và Tự động điều chỉnh

Chỉ định S100 chỉ ghép nối động cơ này với bộ khuếch đại servo Super MR-E (dòng MR-E-Super), nền tảng servo một trục của Mitsubishi được thiết kế cho thị trường tự động hóa nhỏ gọn, hiệu quả về chi phí.

Triết lý thiết kế của Super MR-E tập trung vào việc giảm độ phức tạp của việc tích hợp mà không làm giảm hiệu suất điều khiển.

Vị trí đầu nối ở mặt trước bộ khuếch đại — đầu nối nguồn và bộ mã hóa có thể truy cập từ cùng một mặt với các đầu cuối tín hiệu — đơn giản hóa bố cục bảng điều khiển và định tuyến cáp trong các tủ điều khiển nhỏ gọn.

Thời gian đấu dây tiêu chuẩn được giảm bớt vì các kết nối cáp có thể nhìn thấy và dễ dàng tiếp cận trong quá trình lắp ráp, và cách bố trí mặt trước loại bỏ nhu cầu định tuyến trước cáp trước khi bộ khuếch đại được lắp đặt trong tủ.

Chức năng tự động điều chỉnh theo thời gian thực liên tục xác định quán tính tải được kết nối với trục động cơ và điều chỉnh độ lợi vòng lặp vận tốc và vị trí của servo để duy trì phản hồi ổn định, được giảm chấn tốt.

Khi tải thay đổi trong chu kỳ máy — khi phôi được nạp hoặc dỡ, khi băng tải đầy hoặc trống — chức năng tự động điều chỉnh sẽ điều chỉnh độ lợi tương ứng, duy trì hiệu suất định vị nhất quán mà không cần sự can thiệp của người vận hành. 

Điều này đặc biệt có giá trị trên các máy có thời gian vận hành hạn chế, vì nhu cầu tối ưu hóa độ lợi thủ công trên nhiều điều kiện hoạt động được giảm đáng kể.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Trục thẳng trơn (W1) có ý nghĩa gì đối với việc lựa chọn khớp nối?

Trục trơn W1 không có rãnh then. Tất cả việc truyền mô-men xoắn đều dựa vào sự kẹp ma sát giữa bề mặt trục và lỗ trục khớp nối.

Với mô-men xoắn định mức 9.55 Nm và mô-men xoắn cực đại điển hình gần 28 Nm, dung sai lỗ trục khớp nối (tiêu chuẩn ISO h6 cho lớp trục này), mô-men xoắn siết được chỉ định của phần tử kẹp và tình trạng bề mặt trục cùng nhau xác định mô-men xoắn ma sát có thể đạt được tại giao diện.

Đối với các trục có đảo chiều mô-men xoắn cao thường xuyên, thông số mô-men xoắn kẹp phải được xác minh so với mô-men xoắn cực đại của động cơ. Kiểm tra lại mô-men xoắn kẹp sau 50–100 giờ hoạt động đầu tiên — khi quá trình định vị ban đầu xảy ra — là thực hành vận hành tiêu chuẩn cho các cài đặt trục trơn.

Q2: Tại sao HF-SE202JW1-S100 không có phanh điện từ và khi nào thì cần phiên bản có phanh?

Việc thiếu phanh cho thấy động cơ này được chỉ định cho các trục ngang hoặc các trục mà cơ cấu đối trọng bên ngoài hỗ trợ tải khi servo tắt. Trên các trục ngang, không có xu hướng di chuyển khi mô-men xoắn động cơ bị loại bỏ, làm cho phanh trở nên không cần thiết.

Trên các trục dọc hoặc trục nghiêng nơi trọng lực tác động lên tải, phiên bản có phanh — được chỉ định bằng chữ B trong mã số bộ phận — cung cấp khả năng giữ cơ khí an toàn khi servo bị ngắt điện. Lắp đặt phiên bản W1 không có phanh trên trục dọc không cân bằng sẽ tạo ra nguy cơ trục bị trôi khi tắt servo.

Q3: Bộ mã hóa là 131.072 ppr — điều này có yêu cầu pin để giữ vị trí tuyệt đối không?

Có. Bộ mã hóa tuyệt đối 17-bit trên HF-SE202JW1-S100 giữ vị trí khi mất điện chỉ khi pin dự phòng được lắp đặt tại bộ khuếch đại Super MR-E. Với pin được lắp đặt và bảo trì, bộ khuếch đại đọc vị trí thực của trục tại mỗi lần bật nguồn mà không cần định vị gốc.

Nếu không có pin, bộ mã hóa hoạt động ở chế độ tăng dần và cần quay về điểm tham chiếu sau mỗi chu kỳ bật nguồn. Tình trạng pin nên được kiểm tra tại các khoảng thời gian bảo trì theo lịch trình, vì pin cạn sẽ gây mất vị trí tại lần gián đoạn nguồn tiếp theo.

Q4: Có thể sử dụng HF-SE202JW1-S100 với bộ khuếch đại Super MR-E khác với định mức -200A không?

HF-SE202 2.0 kW yêu cầu bộ khuếch đại Super MR-E MR-E-200A (hoặc biến thể S100 tương đương) được định mức cho lớp 200W — lưu ý rằng các chỉ định công suất của Mitsubishi MR-E tuân theo quy ước đánh số khác với công suất đầu ra của động cơ.

Dòng điện đầu ra định mức của bộ khuếch đại phải đáp ứng dòng điện định mức của động cơ (khoảng 11A cho lớp 2kW).

Sử dụng bộ khuếch đại quá nhỏ sẽ hạn chế mô-men xoắn cực đại có sẵn và có thể kích hoạt bảo vệ quá tải trước khi động cơ hoàn thành các chuyển động tăng tốc được lập trình. Xác nhận mã số bộ phận bộ khuếch đại với hướng dẫn lựa chọn Super MR-E cho sự kết hợp HF-SE202.

Q5: Các điểm kiểm tra quan trọng đối với HF-SE202JW1-S100 đã qua sử dụng là gì?

Kiểm tra môi phớt dầu tại lối ra trục xem có bị nứt hoặc cứng không — phớt bị xuống cấp là con đường xâm nhập chất lỏng phổ biến nhất trên động cơ này.

Xoay trục bằng tay và kiểm tra độ nhám ổ đỡ; mặt bích 176mm mang ổ đỡ lớn hơn các động cơ nhỏ hơn, và bất kỳ độ nhám nào cũng có thể nghe thấy trước khi nó trở nên quan trọng về mặt cơ khí. Xác minh bề mặt trục không bị mài mòn hoặc trầy xước từ các lần lắp đặt khớp nối trước đó. 

Đo điện trở cuộn dây ba pha để cân bằng pha và kiểm tra điện trở cách điện với đất bằng máy đo cách điện. Xác nhận pin bộ mã hóa ở phía bộ khuếch đại còn tốt trước khi giả định dữ liệu vị trí tuyệt đối là hợp lệ.

Chạy thử trên bộ khuếch đại Super MR-E tương thích ở tốc độ 2.000 RPM với chức năng tự động điều chỉnh hoạt động và theo dõi sai số theo dõi xác nhận động cơ đã sẵn sàng sản xuất trước khi lắp đặt.