Động cơ Servo AC Mitsubishi HC-SFS102K

Dòng MELSERVO-J2S | 1 kW | 2000 RPM | Trục có rãnh then | Bộ mã hóa tuyệt đối 17-bit | IP65

Khi kết nối trục là không thể thương lượng

Không phải khớp nối cơ khí nào cũng có thể chỉ dựa vào ma sát và lắp ghép ép. Puli thời gian, bánh răng, trục bánh răng và cam gắn trên trục servo thường chịu tải mô-men xoắn đảo chiều — và trong những điều kiện đó, một trục trơn thẳng là một rủi ro. Mitsubishi HC-SFS102K giải quyết vấn đề này trực tiếp bằng trục có rãnh then được gia công, cung cấp một khóa cơ học chắc chắn giữa trục động cơ và bất kỳ bộ phận dẫn động nào được trang bị rãnh then tương ứng.

Ngoài cấu hình trục, HC-SFS102K có thông số kỹ thuật giống hệt với HC-SFS102 tiêu chuẩn: động cơ servo không chổi than AC 1 kW, 2000 RPM thuộc dòng MELSERVO-J2S, mang bộ mã hóa tuyệt đối 17-bit và bảo vệ môi trường IP65. Đây là động cơ tầm trung đã được chứng minh — với hình dạng trục mà các ứng dụng truyền động bằng dây đai, bánh răng và xích thực sự cần.

Thông số kỹ thuật

Lý do chọn trục có rãnh then trong các ứng dụng servo

Rãnh then có thể trông giống như một khe gia công đơn giản, nhưng ảnh hưởng của nó đến độ tin cậy của hệ thống là rất đáng kể. Nếu không có then, việc truyền công suất từ trục servo đến puli hoặc trục chính hoàn toàn phụ thuộc vào lực kẹp của bộ khóa côn, vít định vị trục hoặc lắp ghép ép. Khi tải đảo chiều — như xảy ra trong hầu hết mọi trục được điều khiển bằng servo — lực kẹp đó phải chống lại xung lực quán tính của sự thay đổi hướng. Theo thời gian, hoặc trong trường hợp giảm tốc khẩn cấp, kết nối có thể bị trượt hoặc mài mòn do cọ xát có thể phát triển tại giao diện.

Rãnh then và then chuyển sự phụ thuộc vào ma sát đó thành một đường cắt trực tiếp. Kết nối cơ học là chắc chắn: then ngăn chặn sự quay tương đối giữa trục và trục chính. Đối với các máy mà trục servo dẫn động dây đai thời gian, bộ bánh răng hoặc xích, trục có rãnh then của HC-SFS102K là lựa chọn thông số kỹ thuật loại bỏ một loại lỗi tiềm ẩn.

Hướng dẫn sử dụng động cơ servo của Mitsubishi đặc biệt ghi lại quy trình lắp ráp rãnh then chính xác: một bu lông hai đầu được lắp vào lỗ vít đầu trục, với một vòng đệm và đai ốc để ép bộ phận vào trục theo chiều dọc. Điều này ngăn chặn va đập búa vào đầu trục mà nếu không sẽ làm hỏng bộ mã hóa tích hợp.

Bộ mã hóa tuyệt đối 17-bit — Phân giải xuống đến 0,00274°

Với 131.072 vị trí mỗi vòng quay, bộ mã hóa tuyệt đối tích hợp chia mỗi vòng quay trục thành các bước khoảng 0,00274°. Lợi ích thực tế thể hiện rõ nhất ở tốc độ thấp, nơi bộ mã hóa thô hơn tạo ra gợn sóng mô-men xoắn có thể nhìn thấy khi vòng lặp điều khiển chuyển qua các bước tăng số đếm rời rạc. Độ phân giải bộ mã hóa của HC-SFS102K đủ cao để hiệu ứng này trở nên không thể nhận thấy trên toàn bộ dải tốc độ hoạt động của động cơ.

Bản chất tuyệt đối của bộ mã hóa quan trọng vì một lý do khác: vị trí được giữ qua các chu kỳ nguồn. Không cần quay về điểm tham chiếu, không cần trình tự định vị ban đầu, không phụ thuộc vào việc động cơ đã đứng yên trong khi mất điện. Bộ khuếch đại đọc vị trí trục chính xác ngay khi hệ thống hoạt động, bất kể điều gì đã xảy ra khi nó tắt. Đối với các máy thường xuyên bật/tắt nguồn hoặc cần tiếp tục định vị chính xác sau khi dừng khẩn cấp, đây là một lợi thế vận hành thực tế hơn là một lợi thế lý thuyết.

Bộ khuếch đại servo tương thích

HC-SFS102K được thiết kế để ghép nối với bộ khuếch đại lớp 1 kW MR-J2S. Các mẫu tương thích đã được xác minh từ danh mục MELSERVO-J2-Super của Mitsubishi bao gồm:

MR-J2S-100A hỗ trợ các chế độ điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men xoắn độc lập, cũng như hoạt động chế độ hỗn hợp trong một chu kỳ — chuyển đổi vị trí/tốc độ, chuyển đổi tốc độ/mô-men xoắn, chuyển đổi mô-men xoắn/vị trí — làm cho nó trở thành tùy chọn linh hoạt nhất cho các máy cần thay đổi chiến lược điều khiển giữa các giai đoạn hoạt động. MR-J2S-100B là lựa chọn phù hợp bất cứ khi nào nhiều trục phải di chuyển với sự đồng bộ hóa chặt chẽ qua SSCNET.

Việc đấu dây tuân theo bố trí MELSERVO tiêu chuẩn: nguồn động cơ đến các đầu cuối U, V, W; cáp phản hồi bộ mã hóa đến đầu nối CN2. Không cần phần cứng giao diện bổ sung hoặc thay đổi tệp tham số cụ thể do biến thể trục có rãnh then.

Nơi động cơ này được chỉ định

HC-SFS102K xuất hiện trong bất kỳ ứng dụng nào kết hợp công suất servo 1 kW với truyền động bằng dây đai hoặc bánh răng. Các lĩnh vực ứng dụng được ghi lại trong danh mục MELSERVO-J2S bao gồm:

• Máy băng tải và truyền động — băng tải chia bước truyền động bằng dây đai thời gian, nơi rãnh then đảm bảo đăng ký đáng tin cậy dưới các chu kỳ khởi động/dừng đảo chiều
• Robot công nghiệp — trục khớp nối tay, nơi trục có rãnh then ngăn ngừa trượt dưới tải động chu kỳ cao điển hình của các hoạt động gắp và đặt
• Bàn định vị X-Y — trục sử dụng truyền động dây đai thời gian hoặc trục vít bi với đính kèm puli truyền động bằng dây đai
• Đầu xoay và đầu chia bước — cơ cấu định vị quay, nơi tải thay đổi hướng với mỗi bước chia bước
• Máy quấn và kiểm soát lực căng — trục cuộn dây, nơi đảo chiều mô-men xoắn trong quá trình điều chỉnh lực căng sẽ chống lại việc lắp trục chỉ dựa vào ma sát
• Máy móc chuyên dụng và thiết bị thử nghiệm — cơ cấu tùy chỉnh, nơi hình dạng khớp nối làm cho trục có then trở thành lựa chọn lắp đặt thực tế

Quán tính tải: Tham số duy nhất đáng kiểm tra trước khi vận hành

Tài liệu MELSERVO-J2S của Mitsubishi khuyến nghị giữ tỷ lệ mô-men quán tính tải so với mô-men quán tính động cơ ở mức 15 lần trở xuống để có hiệu suất vòng kín ổn định. Đối với động cơ quán tính trung bình như HC-SFS102K, điều này để lại khoảng trống hợp lý cho hầu hết các tải cơ khí điển hình — nhưng đáng để tính toán trước khi vận hành, đặc biệt khi động cơ dẫn động tải quán tính cao thông qua khớp nối trực tiếp 1:1.

Khi tỷ lệ quán tính vượt quá hướng dẫn, chức năng tự động điều chỉnh thời gian thực của MR-J2S-100A vẫn sẽ cố gắng thích ứng — nhưng băng thông phản hồi và thời gian ổn định sẽ suy giảm. Việc thêm bộ giảm tốc cơ khí để tăng tỷ lệ quán tính hiệu dụng thường là một giải pháp đáng tin cậy hơn so với chỉ điều chỉnh độ lợi.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Sự khác biệt chính xác giữa HC-SFS102K và HC-SFS102 tiêu chuẩn là gì?

Sự khác biệt duy nhất là cấu hình trục. HC-SFS102 có trục thẳng trơn không có rãnh then. HC-SFS102K có cùng đường kính và chiều dài trục nhưng bao gồm một khe rãnh then được gia công với một then. Tất cả các thông số kỹ thuật điện — công suất, tốc độ, mô-men xoắn, bộ mã hóa, khả năng tương thích bộ khuếch đại — đều giống nhau giữa hai biến thể.

Q2: Trục có rãnh then có ảnh hưởng đến tải trọng xuyên tâm tối đa cho phép không?

Không. Tải trọng xuyên tâm và hướng trục cho phép được xác định bởi khả năng chịu tải của vòng bi và hình dạng mặt cắt ngang trục, giống nhau ở cả hai biến thể trục thẳng và trục có rãnh then. Rãnh then không làm giảm khả năng chịu tải của trục trong dòng MELSERVO HC-SFS. Kiểm tra bảng tải trọng trục trong hướng dẫn sử dụng động cơ servo để biết các giá trị cụ thể áp dụng cho kích thước trục của HC-SFS102.

Q3: Có phiên bản có phanh của HC-SFS102K không?

Có. HC-SFS102BK chỉ định động cơ tương đương với cả trục có rãnh then và phanh điện từ an toàn tích hợp. Phanh được kích hoạt bằng lò xo và nhả khi cấp nguồn 24 VDC — nó giữ trục ở vị trí khi bộ truyền động bị ngắt điện, điều này cần thiết cho các trục thẳng đứng và một số cài đặt quan trọng về an toàn. Biến thể BK có mô-men quán tính cao hơn và trọng lượng lớn hơn do có thêm cụm phanh.

Q4: Có thể sử dụng HC-SFS102K với các dòng bộ khuếch đại Mitsubishi mới hơn như MR-J4 không?

Dòng HC-SFS thuộc thế hệ MR-J2S. Khả năng tương thích trực tiếp với bộ khuếch đại MR-J4 không phải là tiêu chuẩn — giao diện bộ mã hóa và giao thức truyền thông khác nhau. Mitsubishi cung cấp các công cụ chuyển đổi (công cụ làm mới MR-J2S-B renewal tools) cho phép bộ khuếch đại MR-J4-B-RJ020 điều khiển động cơ dòng HC bằng dây điện hiện có, đây là lộ trình nâng cấp được khuyến nghị cho các cơ sở muốn giữ lại động cơ HC của họ trong khi chuyển sang phần cứng bộ truyền động mới hơn. Xác nhận yêu cầu phiên bản phần mềm với Mitsubishi trước khi thử kết hợp này.

Q5: HC-SFS102K được liệt kê là đã ngừng sản xuất — nó có còn sẵn không?

Mitsubishi đã loại bỏ dần dòng MELSERVO-J2S thông qua các kênh sản xuất chính thức, nhưng HC-SFS102K vẫn còn sẵn có rộng rãi từ các nhà cung cấp hàng tồn kho được chứng nhận và dịch vụ trao đổi/sửa chữa. Cơ sở lắp đặt của các máy thời kỳ J2S tiếp tục tạo ra nhu cầu ổn định, vì vậy nguồn cung cấp nhìn chung là đáng tin cậy. Đối với các cơ sở bảo trì nhiều máy có động cơ này, việc giữ một đơn vị dự phòng sẽ giảm thiểu rủi ro ngừng hoạt động đột xuất trong thời gian chậm trễ tìm nguồn cung ứng.