Mitsubishi HF-KE23 — Động cơ Servo AC nhỏ gọn, quán tính thấp cho tự động hóa chính xác tốc độ cao

MITSUBISHI ELECTRIC · ĐỘNG CƠ SERVO AC · DÒNG HF-KE

Tổng quan sản phẩm

Mitsubishi HF-KE23 là động cơ servo AC không chổi than, khung nhỏ, quán tính thấp của Mitsubishi Electric thuộc dòng HF-KE — một dòng sản phẩm được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng tự động hóa, nơi yêu cầu về gia tốc nhanh, không gian lắp đặt nhỏ gọn và độ chính xác vị trí cao là những yếu tố quyết định.

Với công suất định mức 200W, HF-KE23 nằm ở phân khúc công suất thấp hơn trong dòng động cơ servo của Mitsubishi, nhưng mô tả này chưa phản ánh hết tính hữu dụng của nó. Công suất đầu ra đơn thuần không thể hiện hết đặc tính của động cơ. Dòng HF-KE được chế tạo dựa trên thiết kế rôto quán tính thấp, cho phép động cơ phản hồi các lệnh vận tốc và vị trí với tốc độ vượt trội — loại phản hồi động lực học này trực tiếp giảm thời gian chu kỳ trong các ứng dụng đánh chỉ số tần số cao, gắp và đặt, và chuyển động phối hợp đa trục, nơi mỗi mili giây thời gian di chuyển tích lũy qua hàng nghìn chu kỳ hàng ngày.

Nó tích hợp sẵn với các bộ khuếch đại servo dòng MR-J4 và MR-JE của Mitsubishi, hoạt động trong nền tảng MELSERVO. Sự liên kết hệ sinh thái này có nghĩa là bộ khuếch đại nhận dạng động cơ, tự động điều chỉnh vòng lặp điều khiển theo đặc tính quán tính của động cơ và giao tiếp thông qua giao diện bộ mã hóa độ phân giải cao của Mitsubishi — tất cả mà không cần ánh xạ tham số thủ công hoặc công việc tương thích chéo thương hiệu.

Thông số kỹ thuật chính

Dòng HF-KE: Chế tạo cho Tốc độ và Mật độ

Dòng sản phẩm động cơ servo của Mitsubishi bao gồm nhiều loại quán tính và kích thước khung khác nhau — từ dòng HC và HG quán tính trung bình và cao đến dòng HF-KE nhỏ gọn, phản hồi nhanh. Dòng HF-KE ra đời vì một phân khúc ứng dụng tự động hóa có ý nghĩa không cần mô-men xoắn cao hoặc kích thước khung lớn. Những ứng dụng đó cần khả năng phản hồi: một động cơ phản ứng với sự thay đổi lệnh với độ trễ tối thiểu, đạt tốc độ mục tiêu nhanh chóng và giảm tốc với độ chính xác tương đương.

HF-KE23 mang lại cấu hình đó. Ba đặc điểm xác định cách nó hoạt động trong thực tế:

Rôto quán tính siêu thấp cho phản hồi động lực học tức thời. Hình dạng rôto mỏng giúp giảm thiểu khối lượng quay, trực tiếp giảm mô-men xoắn cần thiết để gia tốc và giảm tốc trục. Đối với bộ khuếch đại servo, điều này có nghĩa là vòng lặp điều khiển có thể đạt băng thông cao — theo dõi vị trí chặt chẽ hơn, ổn định nhanh hơn sau khi di chuyển và khả năng thực hiện các chuyển động ngắn, nhanh mà không bị quá đà hoặc dao động tại vị trí mục tiêu. Trên một máy chạy hàng trăm lần di chuyển định vị ngắn mỗi giờ, đặc điểm này chuyển thành cải thiện năng suất đo lường so với động cơ có quán tính rôto cao hơn.

Bộ mã hóa độ phân giải cao cho phản hồi vị trí chính xác. Dòng HF-KE sử dụng bộ mã hóa độ phân giải cao cung cấp dữ liệu vị trí góc chính xác cho bộ khuếch đại servo trong mỗi chu kỳ điều khiển. Độ phân giải này hỗ trợ đóng vòng lặp vị trí chặt chẽ ngay cả ở tốc độ rất thấp — một trục di chuyển chậm về vị trí mục tiêu duy trì chuyển động mượt mà, được kiểm soát thay vì dò dẫm hoặc bước khi nó tiến gần điểm dừng được lệnh. Đối với các ứng dụng như phân phối, định vị kiểm tra và lắp ráp chính xác, điều này có ý nghĩa đáng kể.

Khung nhỏ gọn cho thiết kế máy bị hạn chế không gian. Kích thước vật lý của HF-KE23 cho phép các nhà chế tạo máy chỉ định một trục servo có khả năng trong các thể tích cấu trúc mà một động cơ lớn hơn sẽ bị loại trừ. Trên các máy đa trục — đơn vị gắp và đặt bốn trục, robot Cartesian cỡ nhỏ, trạm lắp ráp nhỏ gọn — việc lắp nhiều trục servo vào một diện tích nhỏ mà không ảnh hưởng đến thiết kế cơ khí là một hạn chế thực sự. Dòng HF-KE giải quyết trực tiếp vấn đề này.

Tích hợp hệ sinh thái MELSERVO

HF-KE23 được thiết kế để tích hợp trực tiếp với nền tảng MELSERVO của Mitsubishi. Các dòng bộ khuếch đại tương thích bao gồm dòng MR-J4 — bộ điều khiển servo thế hệ hiện tại của Mitsubishi với các tùy chọn tự động điều chỉnh nâng cao, điều chỉnh một lần chạm và kết nối mạng — và dòng MR-JE, một dòng bộ khuếch đại đơn giản hóa và tối ưu hóa chi phí, phù hợp cho các ứng dụng trục độc lập và các nền tảng máy nhỏ hơn.

Trong cả hai dòng bộ khuếch đại, HF-KE23 đều hưởng lợi từ trí thông minh phía bộ điều khiển của Mitsubishi. Bộ khuếch đại MR-J4 tự động triệt tiêu cộng hưởng máy, xác định tỷ lệ quán tính của động cơ trong quá trình hoạt động ban đầu và điều chỉnh các tham số khuếch đại để tối ưu hóa phản hồi mà không cần lặp lại điều chỉnh thủ công. Đối với các nhà chế tạo máy và tích hợp hệ thống, điều này giúp giảm đáng kể thời gian vận hành so với các nền tảng servo cũ hơn, nơi việc điều chỉnh khuếch đại là một quy trình thủ công, lặp đi lặp lại.

Các tùy chọn kết nối mạng trên nền tảng MR-J4 — bao gồm mạng servo cáp quang SSCNETIII/H và giao diện xung — cho phép HF-KE23 hoạt động như một phần của hệ thống chuyển động đa trục đồng bộ dưới các dòng bộ điều khiển MELSEC iQ-R hoặc iQ-F của Mitsubishi, hoặc như một trục độc lập được điều khiển bằng lệnh xung từ bất kỳ bộ điều khiển chuyển động nào có đầu ra tương thích.

Dòng MR-JE cung cấp một đường dẫn tích hợp đơn giản hơn cho các ứng dụng không yêu cầu kết nối mạng hoặc đồng bộ hóa đa trục — bộ khuếch đại chấp nhận lệnh vị trí xung, xử lý tất cả điều khiển động cơ bên trong và được cấu hình thông qua phần mềm MR Configurator2 của Mitsubishi.

Nơi HF-KE23 được chỉ định

Công suất 200W và cấu hình quán tính thấp làm cho HF-KE23 trở thành một chỉ định thường xuyên trên các máy có yêu cầu thiết kế trục nhỏ, nhanh, chính xác:

• Trục quay và trục tuyến tính của đơn vị gắp và đặt
• Định vị trục X, Y và Z của robot Cartesian nhỏ
• Thiết bị phân phối chính xác và ứng dụng keo
• Định vị bàn kiểm tra và đo lường
• Trục ứng dụng nhãn và đăng ký
• Trục công cụ điều khiển servo của trạm lắp ráp nhỏ gọn
• Thiết bị xử lý bán dẫn và điện tử
• Điều khiển trục cấp của đơn vị khoan và taro tốc độ cao
• Trục đăng ký và cắt theo chiều dài của máy đóng gói
• Bàn định vị căn chỉnh quang học và khắc laser

Ghi chú lắp đặt và vận hành

HF-KE23 tuân theo các quy ước lắp đặt động cơ servo tiêu chuẩn của Mitsubishi. Nó được lắp vào mặt máy thông qua mẫu bích tiêu chuẩn và kết nối với tải được dẫn động thông qua khớp nối trục, bộ truyền động đai răng và puly, hoặc kết nối trực tiếp tùy thuộc vào thiết kế cơ khí của máy.

Bộ cáp — cả cáp nguồn động cơ và cáp bộ mã hóa — phải được chọn để phù hợp với đặc điểm đầu nối của động cơ và giao diện cáp tương ứng của bộ khuếch đại. Tài liệu lựa chọn cáp của Mitsubishi và phần mềm MR Configurator2 cung cấp tài liệu tham khảo cho các số bộ phận cáp chính xác dựa trên chiều dài yêu cầu và tuyến đường lắp đặt.

Thiết lập tham số ban đầu với bộ khuếch đại MR-J4 rất đơn giản: bộ khuếch đại đọc nhận dạng động cơ từ bộ mã hóa khi bật nguồn, tải các tham số động cơ tương ứng và sẵn sàng cho quy trình tự động điều chỉnh một lần chạm. Chạy quy trình tự động điều chỉnh với tải máy thực tế được gắn sẽ tạo ra một bộ tham số đã điều chỉnh phản ánh đặc tính quán tính và ma sát thực tế của trục đã lắp ráp — một điểm khởi đầu đáng tin cậy hơn đáng kể so với việc điều chỉnh chỉ từ các giá trị danh nghĩa.

Câu hỏi thường gặp

Q1. Những bộ khuếch đại servo nào tương thích với Mitsubishi HF-KE23?

HF-KE23 tương thích với các bộ khuếch đại servo dòng MR-J4 và MR-JE của Mitsubishi trong nền tảng MELSERVO. MR-J4 hỗ trợ tự động điều chỉnh nâng cao và các tùy chọn giao tiếp mạng; MR-JE phù hợp cho các ứng dụng trục độc lập đơn giản hơn. Xác minh xếp hạng công suất và loại giao diện của bộ khuếch đại với các yêu cầu ứng dụng của bạn trước khi đặt hàng.

Q2. Quán tính thấp có ý nghĩa gì đối với hiệu suất máy trong thực tế?

Một rôto quán tính thấp gia tốc và giảm tốc nhanh hơn với một đầu ra mô-men xoắn điều khiển nhất định. Trên các ứng dụng chu kỳ cao — gắp và đặt, đánh chỉ số, đăng ký — điều này làm giảm thời gian dành cho mỗi lần di chuyển và cho phép thời gian chờ ngắn hơn giữa các lần di chuyển. Hiệu quả tích lũy đối với năng suất máy là đáng kể khi trục hoàn thành hàng nghìn chu kỳ mỗi ca.

Q3. HF-KE23 có thể được sử dụng với bộ điều khiển chuyển động không phải của Mitsubishi không?

Có, khi bộ khuếch đại MR-JE hoặc MR-J4 được cấu hình cho chế độ đầu vào xung. Trong cấu hình này, bộ khuếch đại chấp nhận tín hiệu xung bước/hướng hoặc CW/CCW tiêu chuẩn từ bất kỳ đầu ra bộ điều khiển chuyển động tương thích nào. Động cơ và bộ khuếch đại xử lý tất cả điều khiển servo bên trong — bộ điều khiển bên ngoài chỉ cần tạo ra các xung lệnh vị trí.

Q4. Bộ khuếch đại MR-J4 có yêu cầu điều chỉnh khuếch đại thủ công khi sử dụng với HF-KE23 không?

Thông thường là không. MR-J4 bao gồm chức năng tự động điều chỉnh một lần chạm đo tỷ lệ quán tính của trục và tự động điều chỉnh các tham số khuếch đại trong quá trình hoạt động ban đầu. Điều chỉnh khuếch đại thủ công có thể cần thiết cho các ứng dụng có đặc tính tải bất thường hoặc yêu cầu thời gian ổn định nghiêm ngặt, nhưng đối với hầu hết các trục tự động hóa tiêu chuẩn, kết quả tự động điều chỉnh là đủ để sử dụng sản xuất ngay lập tức.

Q5. HF-KE23 có phù hợp cho các ứng dụng trục dọc không?

HF-KE23 có sẵn trong các biến thể có phanh và không có phanh. Đối với các ứng dụng trục dọc, nơi động cơ phải giữ vị trí khi ngắt điện — ngăn chặn sự trôi do trọng lực trong thời gian máy nghỉ hoặc mất điện — nên chỉ định biến thể có phanh. Xác nhận xem đơn vị đang được cung cấp có bao gồm tùy chọn phanh giữ trước khi lắp đặt trên bất kỳ trục dọc nào.