Động cơ servo Mitsubishi MỚI HF-KE43W1-S100 HFKE43W1S100 HF-KE43W1-S1OO

Mitsubishi HF-KE43W1-S100 | Động cơ Servo AC quán tính thấp — 400W, 1.3Nm, Tốc độ định mức 3000 vòng/phút / Tối đa 4500 vòng/phút, Trục thẳng, Không có phanh, 131072 ppr, Dòng MR-E

Mã sản phẩm: HF-KE43W1-S100

Dòng: MELSERVO HF-KE — Động cơ Servo AC quán tính thấp, Công suất nhỏ

Công suất định mức: 400 W (0.4 kW)

Công suất nguồn cấp: 0.9 kVA

Mô-men xoắn định mức: 1.3 Nm (184 oz·in)

Mô-men xoắn đỉnh: 3.8 Nm (538 oz·in)

Tốc độ định mức: 3,000 vòng/phút

Tốc độ tối đa: 4,500 vòng/phút

Loại trục: Trục thẳng tiêu chuẩn (Trơn, không có rãnh then)

Phanh điện từ: Không có

Bộ mã hóa: Tăng dần, 131,072 ppr (17-bit)

Điện áp cung cấp: Lớp 200 VAC (3 pha)

Bộ khuếch đại tương thích: Dòng MR-E (Super MR-E / S100)

Tình trạng: Mới

Tổng quan

Mitsubishi HF-KE43W1-S100 là động cơ servo AC quán tính thấp 400W thuộc dòng HF-KE, được cấu hình với trục thẳng trơn tiêu chuẩn, không có phanh điện từ và bộ mã hóa tăng dần 131,072 ppr cho nền tảng bộ khuếch đại Super MR-E.

Ba thông số kỹ thuật xác định phạm vi hoạt động và đặc điểm lắp đặt của thiết bị này: mô-men xoắn định mức 1.3 Nm với đỉnh 3.8 Nm cho động lực định vị, tốc độ định mức 3,000 vòng/phút với giới hạn 4,500 vòng/phút và trục trơn truyền mô-men xoắn hoàn toàn thông qua kẹp ma sát tại giao diện khớp nối.

Tốc độ tối đa 4,500 vòng/phút trên W1-S100 đáng được lưu ý rõ ràng — thấp hơn giới hạn 6,000 vòng/phút trên một số biến thể HF-KE43 khác.

Trong thực tế, hầu hết các ứng dụng định vị tải nhẹ hoạt động tốt trong phạm vi 3,000–4,000 vòng/phút trong quá trình di chuyển nhanh, và dải tốc độ của W1-S100 đáp ứng tốt các yêu cầu này.

Trong trường hợp yêu cầu tốc độ gần hoặc vượt quá 4,500 vòng/phút liên tục, cần chọn một biến thể khác có định mức tốc độ tối đa cao hơn.

Tuy nhiên, trong phạm vi định mức của nó, HF-KE43W1-S100 cung cấp đầy đủ mô-men xoắn định mức 1.3 Nm trên dải tốc độ liên tục, với đỉnh 3.8 Nm có sẵn cho các giai đoạn tăng tốc.

Với công suất nguồn cấp 0.9 kVA, nhu cầu cấp điện mà động cơ này đặt lên hệ thống — thông qua bộ khuếch đại MR-E-40A — là khiêm tốn.

Con số này phản ánh tổng công suất đầu vào lấy từ lưới điện trong quá trình hoạt động định mức, bao gồm cả tổn thất của bộ khuếch đại, và xác định kích thước cầu dao và dây dẫn cấp nguồn cho tủ điều khiển.

Thông số kỹ thuật chính

Trục thẳng trơn — Truyền mô-men xoắn chỉ bằng kẹp

Cấu hình W1 có trục thẳng tiêu chuẩn không có rãnh then. Với mô-men xoắn định mức 1.3 Nm — và đỉnh 3.8 Nm trong quá trình tăng tốc — khớp nối phải truyền toàn bộ mô-men xoắn thông qua ma sát giữa bề mặt trục và lỗ của bất kỳ bộ phận nào gắn vào nó: puli thời gian, trục khớp nối, bánh răng hoặc vòng đệm. Không có khóa cơ học nào hỗ trợ.

Điều này hoàn toàn đầy đủ khi khớp nối được chỉ định và lắp đặt đúng cách.

Lỗ trục phải được gia công theo dung sai phù hợp với đường kính trục, trục phải được siết chặt theo mô-men xoắn kẹp được chỉ định bởi nhà sản xuất khớp nối bằng dụng cụ đã hiệu chuẩn, và bề mặt trục và lỗ phải sạch sẽ và không bị hư hại trước khi lắp ráp.

Khi các điều kiện này được đáp ứng, khớp nối trục trơn trên động cơ 400W sẽ chịu tải mô-men xoắn mà không gặp vấn đề gì trong suốt tuổi thọ sử dụng bình thường của máy.

Ưu điểm thực tế của trục thẳng trơn so với cấu hình có rãnh then là tính linh hoạt khi lắp ráp.

Không có ràng buộc về căn chỉnh góc giữa trục và trục nối — trục nối có thể được định vị ở bất kỳ vị trí quay nào trước khi kẹp, giúp đơn giản hóa việc lắp ráp puli thời gian và các bộ phận tương tự mà đường đi của dây đai xác định hướng trục nối lý tưởng.

Nó cũng giúp việc tháo trục nối trở nên dễ dàng: nới lỏng vít hoặc đai ốc kẹp, và trục nối sẽ trượt ra mà không cần phải tháo rãnh then trước.

Rủi ro tiềm ẩn là trượt khớp nối trong các điều kiện vượt quá mô-men xoắn kẹp ma sát — rung động liên tục, đảo chiều quay xen kẽ, hoặc bất kỳ tình huống nào mà nhu cầu mô-men xoắn đỉnh gần với ngưỡng trượt của khớp nối.

Trên trục servo 400W với đặc tính tải đã xác định và khớp nối được chỉ định đúng cách, rủi ro này được quản lý thông qua kỹ thuật phù hợp ở giai đoạn thiết kế.

Nếu ứng dụng liên quan đến đảo chiều tần số cao với quán tính đáng kể, hoặc nếu mô-men xoắn đỉnh tại khớp nối thường xuyên gần với giới hạn kẹp, biến thể trục có rãnh then (HF-KE43KW1-S100) cung cấp khóa quay dương loại bỏ hoàn toàn rủi ro này.

Tốc độ tối đa 4,500 vòng/phút — Hoạt động trong phạm vi giới hạn

Tốc độ tối đa 4,500 vòng/phút của HF-KE43W1-S100 xác định giới hạn cơ khí và điện trên cho hoạt động liên tục. Vượt quá tốc độ này — ngay cả trong thời gian ngắn — có nguy cơ quá tải vòng bi động cơ, lỗi đếm xung bộ mã hóa ở tần số vượt quá mức tối đa của bộ mã hóa, và cảnh báo quá tốc độ điện tại bộ khuếch đại MR-E.

Tốc độ định mức 3,000 vòng/phút là nơi động cơ cung cấp mô-men xoắn định mức đầy đủ 1.3 Nm; giữa 3,000 và 4,500 vòng/phút, động cơ hoạt động trong vùng suy yếu từ trường, nơi mô-men xoắn khả dụng giảm khi tốc độ tăng.

Đối với hầu hết các ứng dụng định vị tải nhẹ, hồ sơ hoạt động nằm trong giới hạn 4,500 vòng/phút. Động cơ quán tính thấp 400W thường được sử dụng cho các trục dành phần lớn thời gian chu kỳ của chúng để di chuyển định vị ở tốc độ trung bình — thường từ 500 đến 3,000 vòng/phút tùy thuộc vào bước vít me, tỷ số truyền và vận tốc bàn yêu cầu. Các chuyển động di chuyển nhanh có thể tạm thời đẩy lên tốc độ cao hơn, nhưng hoạt động liên tục gần 4,500 vòng/phút là không phổ biến trong nhiệm vụ định vị tiêu chuẩn.

Giới hạn 4,500 vòng/phút có ý nghĩa khi tính toán vận tốc bàn tối đa.

Ở tốc độ động cơ 3,000 vòng/phút với tỷ số truyền 1:1 và bước vít me 10mm, bàn di chuyển với tốc độ 500 mm/phút — nằm trong phạm vi di chuyển nhanh CNC điển hình. Nếu ứng dụng yêu cầu tốc độ di chuyển cao hơn đáng kể, tỷ số truyền và bước vít me phải được xác nhận so với giới hạn 4,500 vòng/phút trước khi chỉ định biến thể này.

Bộ mã hóa tăng dần 131,072 ppr và tính năng tự động điều chỉnh MR-E

Bộ mã hóa tăng dần 17-bit trả về 131,072 xung mỗi vòng cho vòng lặp điều khiển vị trí của bộ khuếch đại MR-E. Độ phân giải này cung cấp cho bộ khuếch đại phản hồi vận tốc và vị trí chi tiết, mà nó sử dụng theo hai cách.

Thứ nhất, nó cho phép đóng vòng lặp vị trí chặt chẽ: tại thời điểm động cơ giảm tốc về vị trí mục tiêu, bộ khuếch đại có thể phát hiện sai số theo dõi rất nhỏ và tạo ra các lệnh mô-men xoắn hiệu chỉnh trước khi sai số trở nên rõ ràng như một sự thiếu chính xác trong định vị.

Ở 131,072 ppr, bước vị trí trên mỗi xung với bước vít me 10mm và khớp nối 1:1 xấp xỉ 0.076 μm — nhỏ hơn bất kỳ độ chính xác cơ khí nào của máy công cụ thực tế, vì vậy bộ mã hóa không giới hạn độ phân giải định vị có thể đạt được trong bất kỳ cài đặt thực tế nào.

Thứ hai, số lượng xung cao hỗ trợ tính năng tự động điều chỉnh theo thời gian thực của MR-E.

Tự động điều chỉnh quan sát sai số theo dõi vận tốc trong quá trình hoạt động bình thường và điều chỉnh dần các độ lợi servo — độ lợi vòng lặp vị trí, độ lợi vòng lặp tốc độ, độ lợi tích phân — để giảm thiểu sai số mà không gây ra dao động.

Quá trình bắt đầu tự động khi servo được kích hoạt và tiếp tục chạy nền khi máy hoạt động. Đối với động cơ 400W trên trục định vị tải nhẹ, tự động điều chỉnh thường hội tụ về các cài đặt ổn định, phù hợp trong vài chu kỳ máy đầu tiên, loại bỏ nhu cầu tối ưu hóa độ lợi thủ công khi đưa vào vận hành.

Vì bộ mã hóa là tăng dần chứ không phải tuyệt đối, cần có chu kỳ trả về tham chiếu (homing) sau mỗi lần cấp nguồn để thiết lập tham chiếu vị trí trục.

Trục di chuyển đến công tắc tham chiếu hoặc điểm dừng cơ khí ở tốc độ giảm, bộ khuếch đại ghi nhận số xung bộ mã hóa tại vị trí tham chiếu và hệ tọa độ được thiết lập từ điểm đó.

Đây là một trình tự khởi động máy tự động trên hầu hết các hệ thống được điều khiển bởi Mitsubishi và thường thêm 5 đến 30 giây vào thời gian khởi động tùy thuộc vào hành trình trục và cài đặt tốc độ homing.

Đầu nối S100 và Bộ khuếch đại MR-E — Tính thực tế của dây nối hệ thống

Chỉ định S100 xác định cấu hình đầu nối động cơ là giao diện Super MR-E. Trên bộ khuếch đại MR-E, các đầu nối nguồn và bộ mã hóa xuất ra từ mặt trước của thiết bị — một thiết kế giúp đơn giản hóa việc định tuyến cáp khi bộ khuếch đại được lắp đặt trong bảng điều khiển có khoảng trống hạn chế ở hai bên và phía trên.

Các đường cáp từ mặt trước bộ khuếch đại đến các đầu nối nguồn và bộ mã hóa của động cơ có thể đi theo một đường thẳng mà không cần định tuyến quanh thân bộ khuếch đại.

Bộ khuếch đại servo MR-E-40A cung cấp hai giao diện điều khiển trong một thiết bị duy nhất: đầu vào chuỗi xung để điều khiển vị trí và tốc độ từ đầu ra xung của CNC hoặc PLC, và đầu vào tương tự (±10V) để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn.

Cả hai đều có sẵn mà không cần thay đổi phần cứng, làm cho sự kết hợp HF-KE43W1-S100 / MR-E-40A có thể sử dụng trong cả kiến trúc máy điều khiển bằng xung hoặc điều khiển tương tự. Chế độ điều khiển được chọn bằng tham số và cấu hình dây nối.

Các chức năng bảo vệ tích hợp trong MR-E-40A bao gồm tắt nguồn quá dòng, tắt nguồn quá áp tái sinh, bảo vệ quá tải thông qua rơle nhiệt điện tử, bảo vệ lỗi bộ mã hóa, bảo vệ quá tốc độ ở 4,500 vòng/phút và bảo vệ sai số vị trí quá mức.

Chức năng bảo vệ quá tốc độ đặc biệt thực thi giới hạn cơ khí 4,500 vòng/phút của W1-S100 ở cấp độ bộ khuếch đại, ngăn ngừa hoạt động vượt quá tốc độ tối đa định mức một cách vô tình bất kể nguồn lệnh.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Sự khác biệt giữa HF-KE43W1-S100 và HF-KE43KW1-S100 là gì?

Cả hai đều là động cơ HF-KE 400W cho bộ khuếch đại Super MR-E với cùng mô-men xoắn định mức, tốc độ, bộ mã hóa và định mức công suất. Sự khác biệt là ở trục: HF-KE43W1-S100 có trục thẳng trơn tiêu chuẩn không có rãnh then, truyền mô-men xoắn chỉ bằng kẹp ma sát.

HF-KE43KW1-S100 có trục có rãnh then, bổ sung khóa quay dương giữa trục và trục nối.

Biến thể có rãnh then được ưu tiên cho các trục có đảo chiều tần số cao thường xuyên hoặc nơi tải mô-men xoắn đỉnh liên tục có thể vượt qua lực kẹp ma sát của trục trơn. Đối với các trục định vị sạch, tải trung bình với khớp nối được chỉ định đúng cách, biến thể trục trơn W1 là hoàn toàn đầy đủ.

Q2: Tốc độ tối đa được liệt kê là 4,500 vòng/phút. Điều này có giới hạn tốc độ di chuyển nhanh không?

Có, theo tỷ lệ với truyền động cơ khí. Ở tốc độ động cơ 4,500 vòng/phút với khớp nối 1:1 với vít me bước 10mm, vận tốc bàn tối đa là 45 m/phút. Đối với hầu hết các ứng dụng trục 400W — định vị tải nhẹ, ổ đai băng tải nhỏ, lắp ráp điện tử — điều này cao hơn nhiều so với tốc độ di chuyển nhanh cần thiết.

Nếu ứng dụng yêu cầu tốc độ di chuyển cao hơn, tỷ số truyền, bước vít me và vòng tua động cơ cần thiết phải được tính toán để xác nhận giới hạn 4,500 vòng/phút không bị vượt quá trong hoạt động bình thường.

Q3: HF-KE43W1-S100 có yêu cầu trả về tham chiếu (homing) sau mỗi lần cấp nguồn không?

Có. Bộ mã hóa tăng dần không có bộ nhớ vị trí được lưu trữ — vị trí chỉ được biết tương đối với một điểm tham chiếu được thiết lập bởi chu kỳ homing khi khởi động.

Bộ khuếch đại MR-E thực hiện điều này tự động khi khởi động trên hầu hết các cấu hình máy: trục di chuyển đến công tắc tham chiếu ở tốc độ giảm, số xung bộ mã hóa tại vị trí đó được ghi nhận và hệ tọa độ được thiết lập. 

Nếu nguồn bị ngắt giữa chu kỳ, chu kỳ homing phải bắt đầu lại từ đầu khi nguồn được khôi phục. Các máy mà việc gián đoạn nguồn thường xuyên sẽ gây bất tiện trong vận hành nên xem xét biến thể bộ mã hóa tuyệt đối.

Q4: Con số 0.9 kVA công suất nguồn cấp dùng để làm gì?

Công suất nguồn cấp là tổng nhu cầu đầu vào AC từ nguồn cấp khi động cơ và bộ khuếch đại hoạt động ở công suất định mức — bao gồm cả tổn thất của bộ khuếch đại. Nó được sử dụng để xác định kích thước cầu dao, công tắc tơ, dây dẫn cấp nguồn và ngân sách công suất tổng thể của bảng điều khiển khi nhiều ổ đĩa chia sẻ nguồn chung.

Ở mức 0.9 kVA, sự kết hợp HF-KE43W1-S100 / MR-E-40A tiêu thụ khoảng 0.9 kVA từ nguồn cấp 200 VAC ở tải định mức đầy đủ. Nhu cầu thực tế thấp hơn trong quá trình hoạt động tải một phần, điều này điển hình cho một trục định vị chỉ chạy ở mô-men xoắn định mức trong các giai đoạn tăng tốc và giảm tốc.

Q5: Khớp nối nên được lắp đặt trên trục thẳng trơn như thế nào?

Làm sạch kỹ cả bề mặt trục và lỗ trục nối — bất kỳ sự nhiễm bẩn nào cũng làm giảm hệ số ma sát hiệu quả và do đó làm giảm khả năng chịu tải kẹp. Xác nhận đường kính lỗ trục nối khớp với đường kính trục theo đặc điểm kỹ thuật phù hợp (thường là lắp ghép hơi chặt hoặc khe hở hẹp đối với khớp nối động cơ servo).

Áp dụng trục nối vào trục, định vị nó ở vị trí trục mong muốn và siết chặt vít hoặc đai ốc kẹp theo mô-men xoắn do nhà sản xuất khớp nối chỉ định bằng cờ lê lực đã hiệu chuẩn — không phải bằng cảm giác. Sau khi lắp đặt ban đầu và một chu kỳ chạy ngắn, kiểm tra lại mô-men xoắn kẹp, vì sự dịch chuyển nhỏ tại giao diện là bình thường. Đánh dấu vị trí tương đối của trục và trục nối trước mỗi lần bảo trì để có thể phát hiện bất kỳ sự trượt quay nào bằng mắt thường khi lắp ráp lại.