Mitsubishi Servo Motor mới HF-KE43 HFKE43

Mitsubishi HF-KE43 | Động cơ Servo AC quán tính thấp — 0.4kW, 1.3Nm, 3000RPM, Mặt bích 60×60mm, 131072 ppr, Không có phớt dầu, Dòng MR-E

Mã sản phẩm: HF-KE43

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

Công suất định mức: 0.4 kW (400 W)

Mô-men xoắn định mức: 1.3 Nm

Mô-men xoắn đỉnh: 3.8 Nm

Tốc độ định mức: 3,000 RPM

Tốc độ tối đa: 6,000 RPM

Điện áp cung cấp: Lớp 200 VAC, 3 pha

Dòng điện định mức: 2.9 A

Điện áp động cơ: 102 V

Phanh điện từ: Không có

Phớt dầu: Không có (Tiêu chuẩn)

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

Lớp quán tính: Thấp

Kích thước mặt bích: 60 × 60 mm

Cấp bảo vệ: IP65

Bộ khuếch đại tương thích: Dòng MR-E

Tình trạng: Mới

Tổng quan

Mitsubishi HF-KE43 là động cơ servo AC quán tính thấp 0.4 kW thuộc dòng HF-KE của Mitsubishi Electric, được thiết kế để sử dụng với nền tảng bộ khuếch đại servo MR-E.Với mô-men xoắn định mức 1.3 Nm và mô-men xoắn đỉnh 3.8 Nm, hoạt động ở tốc độ định mức 3,000 RPM với giới hạn 6,000 RPM, và được gắn trên mặt bích nhỏ gọn 60 × 60 mm, nó mang lại hiệu suất định vị phản hồi nhanh trong một gói nhỏ gọn — định dạng phù hợp với tự động hóa tải nhẹ nơi cả không gian lắp đặt và chi phí hệ thống đều quan trọng.HF-KE43 không có phanh điện từ và không có phớt dầu.

Đây là những lựa chọn thông số kỹ thuật có chủ đích chứ không phải là thiếu sót. Việc không có phanh xác định lớp ứng dụng: trục ngang, hoặc bất kỳ trục nào mà tải không yêu cầu giữ cơ khí khi servo bị ngắt điện.

Việc không có phớt dầu có nghĩa là trục động cơ không được niêm phong, điều này chấp nhận được trong môi trường sạch và các ứng dụng mà động cơ không tiếp xúc với sương dầu từ các cơ cấu liền kề. Trong môi trường không đáp ứng các điều kiện đó, phiên bản có phớt dầu sẽ cung cấp sự bảo vệ đó.

HF-KE43 có bộ mã hóa tăng dần 17-bit với 131,072 xung mỗi vòng quay — độ phân giải cho phép chức năng tự động điều chỉnh thời gian thực của bộ khuếch đại MR-E đặc trưng hóa và khớp các độ lợi servo với tải cơ khí mà không cần can thiệp thủ công.

Kết hợp với thiết kế rôto quán tính thấp, điều này tạo ra một động cơ có thể tăng tốc và giảm tốc tải định vị nhẹ ở tốc độ chu kỳ cao với hệ thống servo duy trì theo dõi ổn định, chính xác trong suốt quá trình.

Thông số kỹ thuật chính

Thông số

Giá trị

Rôto quán tính thấp phản ứng với lệnh vận tốc nhanh hơn vì cần ít năng lượng hơn để thay đổi tốc độ của nó; hệ thống servo có thể đạt được sự thay đổi vị trí được lệnh trong thời gian ngắn hơn, và yêu cầu dòng điện của bộ khuếch đại trong giai đoạn tăng tốc thấp hơn cho một hồ sơ di chuyển nhất định.

Điều này quan trọng nhất trong các ứng dụng mà trục thực hiện nhiều lần di chuyển ngắn, nhanh mỗi phút: cơ cấu lấy và đặt, máy dán nhãn, ổ đĩa chỉ mục băng tải, bộ cấp liệu lắp ráp điện tử và các hoạt động tự động hóa chu kỳ cao tương tự.

Trong các ứng dụng này, hồ sơ di chuyển bị chi phối bởi tăng tốc và giảm tốc hơn là chạy vận tốc liên tục.

Động cơ quán tính thấp hoàn thành mỗi giai đoạn tăng tốc nhanh hơn, dừng ở vị trí đích trong thời gian ngắn hơn trước lệnh tiếp theo, và tốc độ chu kỳ tổng thể tăng lên mà không cần bộ khuếch đại lớn hơn hoặc giới hạn dòng điện mạnh hơn.

Ràng buộc thực tế là sự phù hợp quán tính tải.

Động cơ quán tính thấp nhạy cảm hơn với tỷ lệ giữa quán tính tải và quán tính rôto so với thiết kế quán tính trung bình hoặc cao.

Hướng dẫn ứng dụng của Mitsubishi khuyến nghị giữ tỷ lệ quán tính tải trên quán tính rôto trong giới hạn khuyến nghị — thường là 10 đến 15 lần đối với lớp HF-KE — để có hiệu suất servo ổn định mà không yêu cầu độ lợi quá mức.

Vượt quá tỷ lệ này không ngăn cản hoạt động, nhưng nó làm cho độ lợi servo cần thiết cho định vị phản hồi, được giảm chấn tốt, tiến gần đến giới hạn ổn định của bộ khuếch đại, làm cho việc điều chỉnh khó khăn hơn và giới hạn băng thông có thể đạt được.

Bộ mã hóa 131,072 ppr — Độ phân giải phản hồi trong Thực tế

Bộ mã hóa tăng dần 17-bit cung cấp 131,072 xung mỗi vòng quay cho vòng lặp điều khiển vị trí của bộ khuếch đại MR-E.

Độ phân giải định vị thực tế mà điều này tạo ra phụ thuộc vào cơ cấu truyền động cơ khí giữa động cơ và tải: ở bước vít meka 10mm với khớp nối trực tiếp với động cơ, mỗi xung bộ mã hóa tương ứng với khoảng 0.076 μm di chuyển của bàn máy — nhỏ hơn độ chính xác của bất kỳ cơ cấu vít meka thực tế nào, có nghĩa là bộ mã hóa không phải là yếu tố giới hạn trong bất kỳ hệ thống định vị trục thực tế nào.

Bộ mã hóa là loại tăng dần — nó đếm xung từ một tham chiếu được thiết lập khi khởi động.

Cần có một chu kỳ quay về tham chiếu (homing) sau mỗi lần bật nguồn trước khi trục chấp nhận lệnh vị trí. Trên hầu hết các máy, đây là một trình tự ngắn, tự động khi khởi động; trên các hệ thống mà nút dừng khẩn cấp hoặc mất điện thường xuyên xảy ra, việc homing lặp lại làm tăng thêm chi phí vận hành nhỏ.

Số xung cao cũng cung cấp đủ độ phân giải cho chức năng tự động điều chỉnh của bộ khuếch đại MR-E để quan sát và giảm thiểu sai số theo dõi vận tốc ở mức dưới mili giây. Tự động điều chỉnh hoạt động bằng cách quan sát khoảng cách giữa vận tốc được lệnh và vận tốc thực tế trong các lần di chuyển thử nghiệm, sau đó điều chỉnh các tham số độ lợi — độ lợi vòng lặp vị trí, độ lợi vòng lặp tốc độ, thời gian tích phân — để giảm sai số này mà không gây ra dao động.

Ở 131,072 ppr, quan sát vận tốc đủ chính xác để tự động điều chỉnh hội tụ về các cài đặt độ lợi ổn định, được khớp tốt trên toàn bộ dải tốc độ và mô-men xoắn của dòng MR-E.

Không có phớt dầu — Chỉ định phiên bản phù hợp

HF-KE43 được mô tả là "động cơ servo không có phớt dầu" — một cấu hình động cơ tiêu chuẩn mà khe hở trục ở đầu cuối phía trước không được niêm phong chống lại sự xâm nhập của chất lỏng hoặc hạt.

Đây là thông số kỹ thuật cơ bản, và nó hoàn toàn phù hợp với phần lớn môi trường ứng dụng của động cơ: phòng máy sạch, lắp đặt trong vỏ máy cách xa khu vực chất lỏng gia công, thiết bị lắp ráp điện tử và bất kỳ lắp đặt nào mà thân động cơ không tiếp xúc trực tiếp với sương dầu hoặc chất làm mát.

Khi việc lắp đặt đặt động cơ gần các cơ cấu bôi trơn — vít meka có bôi trơn tập trung, vùng bắn dầu hộp số, hoặc môi trường máy có chất làm mát — phiên bản có phớt dầu là lựa chọn đúng.

Một phớt môi ở khe hở trục không tốn kém về hiệu suất chức năng nhưng loại bỏ đường dẫn xâm nhập gây ra sự xâm nhập dầu mỡ dần dần vào khoang ổ trục và cuối cùng là cụm bộ mã hóa.

Mô hình HF-KE43 tương đương có lắp phớt dầu mang ký tự "J" ở cuối (ví dụ: HF-KE43JW1-S100), và kích thước vật lý giống nhau.

Nếu có bất kỳ sự không chắc chắn nào về độ sạch của môi trường lắp đặt, việc chỉ định phiên bản có phớt dầu là lựa chọn ít rủi ro hơn. Sự khác biệt về chi phí là không đáng kể; sự khác biệt về tuổi thọ dịch vụ trong môi trường ẩm ướt hoặc bôi trơn thì không.

Không có phanh — Ý nghĩa cấu hình trục

HF-KE43 không có phanh điện từ. Đối với các trục định vị ngang — lớp ứng dụng chính cho động cơ quán tính thấp 0.4 kW — điều này là đúng. Không có xu hướng di chuyển do trọng lực khi servo bị ngắt điện, do đó không cần cơ cấu giữ giữa các lần di chuyển định vị hoặc khi máy dừng.

Đối với các trục nghiêng hoặc trục thẳng đứng mà trọng lực tác động lên tải khi động cơ tắt, phiên bản có phanh (HF-KE43B hoặc tương đương có "B" ở cuối) phải được chọn. Lắp đặt HF-KE43 không phanh trên trục thẳng đứng không được hỗ trợ sẽ tạo ra nguy cơ rơi khi mỗi lần tắt servo — khi báo động servo, dừng khẩn cấp, tắt servo theo chương trình và mất điện.

Trên các máy có đối trọng khí nén hỗ trợ hoàn toàn tải thẳng đứng, phiên bản không phanh lại có thể chấp nhận được; sự hỗ trợ cơ khí thay thế chức năng phanh.

Hệ thống bộ khuếch đại MR-E — Điều khiển Vị trí, Tốc độ và Mô-men xoắn

HF-KE43 được thiết kế cho dòng bộ khuếch đại servo MR-E, đặc biệt là MR-E-40A cho lớp động cơ 400W.

Nền tảng MR-E cung cấp hai giao diện điều khiển: giao diện xung để điều khiển vị trí và tốc độ (chấp nhận đầu vào xung vi sai hoặc hở từ bộ điều khiển chủ hoặc PLC) và giao diện đầu vào tương tự để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn (tham chiếu tương tự 0 đến ±10V).

Cả hai giao diện đều có sẵn trên MR-E-40A tiêu chuẩn, cho phép nhà thiết kế hệ thống lựa chọn kiến trúc điều khiển mà không cần thay đổi phần cứng động cơ hoặc bộ khuếch đại.

Chức năng tự động điều chỉnh thời gian thực của MR-E bắt đầu từ thời điểm servo được kích hoạt và liên tục điều chỉnh các tham số độ lợi trong khi máy đang chạy. Độ lợi vị trí, độ lợi tốc độ và thời gian tích phân vòng lặp tốc độ đều được quản lý bởi chức năng tự động điều chỉnh dựa trên sai số theo dõi quan sát được.

Đối với kỹ sư vận hành, điều này có nghĩa là động cơ có thể được lắp đặt, kết nối và chạy các chu kỳ sản xuất mà không cần phiên điều chỉnh độ lợi chuyên dụng — tự động điều chỉnh hội tụ về các cài đặt phù hợp trong vài chu kỳ hoạt động đầu tiên.

Chức năng điều khiển triệt tiêu rung động thích ứng cũng có sẵn thông qua bộ khuếch đại MR-E: bộ khuếch đại xác định các cộng hưởng cơ học tần số thấp trong cấu trúc tải và loại bỏ chúng khỏi phản hồi servo, ngăn chặn cộng hưởng bị khuếch đại bởi vòng lặp điều khiển vị trí.

Trên các máy khung nhẹ mà cộng hưởng cơ học là một vấn đề, chức năng này có thể loại bỏ nhu cầu điều chỉnh tham số chống rung thủ công.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Sự khác biệt giữa HF-KE43 và HF-KE43B là gì?

HF-KE43 không có phanh điện từ; HF-KE43B là cùng một động cơ có phanh điện từ được lắp đặt sẵn tại nhà máy. Các thông số kỹ thuật điện — công suất định mức, mô-men xoắn, tốc độ, bộ mã hóa và khả năng tương thích bộ khuếch đại — giống hệt nhau giữa hai loại.

Phiên bản có phanh có kích thước vật lý dài hơn do mô-đun phanh, tiêu thụ thêm dòng điện từ mạch cấp phanh và yêu cầu trình tự khóa liên động phanh của bộ khuếch đại MR-E. HF-KE43 (không phanh) được chỉ định cho trục ngang và trục thẳng đứng cân bằng trọng lực; HF-KE43B là bắt buộc đối với trục thẳng đứng hoặc trục nghiêng mà tải phải được giữ bằng cơ khí khi servo bị ngắt điện.

Q2: Động cơ không có phớt dầu. Điều này có nghĩa là nó không đạt chuẩn IP65 không?

Không — xếp hạng IP65 áp dụng cho thân động cơ bất kể có lắp phớt dầu hay không. IP65 có nghĩa là hoàn toàn kín bụi và được bảo vệ chống lại tia nước từ mọi hướng, bao gồm vỏ động cơ, khu vực quấn dây và khoang bộ mã hóa.

Phớt dầu đặc biệt giải quyết khe hở trục — một không gian vòng hẹp mà thử nghiệm IP65 không bảo vệ hoàn toàn chống lại sự xâm nhập của sương dầu dưới sự tiếp xúc kéo dài. HF-KE43 tiêu chuẩn không có phớt dầu phù hợp với môi trường công nghiệp sạch và thông thường.

Trong môi trường có sương dầu, phiên bản có phớt dầu cung cấp lớp niêm phong bổ sung tại điểm vào trục.

Q3: Cần bộ khuếch đại nào, và HF-KE43 có hỗ trợ cả điều khiển vị trí và tốc độ không?

MR-E-40A là bộ khuếch đại servo phù hợp cho HF-KE43. Nó hỗ trợ cả điều khiển vị trí (qua đầu vào xung cho đầu ra xung CNC hoặc PLC) và điều khiển tốc độ/mô-men xoắn (qua tham chiếu tương tự ±10V).

Chế độ điều khiển được chọn bằng tham số và cấu hình dây, không phải bằng phiên bản phần cứng, vì vậy cùng một tổ hợp động cơ và bộ khuếch đại có thể được sử dụng trong cả hai kiến trúc.

MR-E-40A cũng cung cấp chế độ điều khiển vị trí với đầu ra xung bộ mã hóa để tích hợp với bộ điều khiển chuyển động hoặc PLC mong đợi phản hồi bộ mã hóa vuông góc.

Q4: Độ phân giải bộ mã hóa 131,072 ppr có ý nghĩa gì đối với độ chính xác định vị?

Độ phân giải và độ chính xác là hai thứ khác nhau: 131,072 ppr là độ phân giải phản hồi, đặt bước tăng vị trí nhỏ nhất mà hệ thống servo có thể phát hiện và điều khiển. Độ chính xác định vị thực tế phụ thuộc vào hệ thống cơ khí — bước vít meka, độ rơ, độ thẳng của ray dẫn hướng và sự giãn nở nhiệt.

Với vít meka bước 10mm được khớp nối trực tiếp, 131,072 ppr cho phép di chuyển khoảng 0.076 μm mỗi lần đếm bộ mã hóa, nhỏ hơn nhiều so với độ chính xác của bất kỳ vít meka thực tế nào.

Trong thực tế, bộ mã hóa không phải là yếu tố giới hạn về độ chính xác định vị — đó là cơ khí. Độ phân giải 17-bit chủ yếu cung cấp phản hồi vận tốc ổn định ở tốc độ thấp và mật độ dữ liệu mà chức năng tự động điều chỉnh của MR-E cần để đặt độ lợi servo chính xác.

Q5: Các kiểm tra chính khi lắp đặt HF-KE43 đã qua sử dụng là gì?

Xoay trục bằng tay và kiểm tra chuyển động ổ trục trơn tru, không có tiếng lạo xạo hoặc nghiến — rôto quán tính thấp của dòng HF-KE có trục nhẹ, và mài mòn ổ trục có thể nghe thấy trước khi nó trở nên đáng kể về mặt cơ khí. Kiểm tra đầu nối bộ mã hóa xem có bị cong chân không và kiểm tra vết nứt ở bộ giảm căng cáp. Đo điện trở cuộn dây giữa ba pha để cân bằng.

Kiểm tra điện trở cách điện với đất bằng máy đo megger — ngay cả động cơ tiêu chuẩn (không có phớt dầu) đã hoạt động trong môi trường ẩm ướt cũng có thể cho thấy điện trở cách điện giảm.

Khi chạy thử, theo dõi màn hình sai số theo dõi của bộ khuếch đại MR-E ở tốc độ định mức và xác nhận nó nằm trong giới hạn bình thường; sai số theo dõi quá mức ở tốc độ mà động cơ đã xử lý đúng trước đây cho thấy bộ mã hóa bị suy giảm hoặc các vấn đề về khớp nối cơ khí chứ không phải lỗi cuộn dây động cơ.