Động cơ Servo Mitsubishi HC-SFS102BK — 1kW | Trục có rãnh | Phanh điện từ | Bộ mã hóa tuyệt đối 17-bit | IP65 | MELSERVO J2S

Tham khảo nhanh

Tổng quan

HC-SFS102BK chiếm một vị trí rõ ràng trong dòng động cơ servo MELSERVO J2S của Mitsubishi: đây là thành viên 1kW của dòng HC-SFS quán tính trung bình, được cấu hình với cả phanh điện từ và trục có rãnh. Hai tính năng này kết hợp với nhau — giữ phanh và giao diện kết nối cơ khí dương — xác định một loại nhu cầu ứng dụng cụ thể, nơi động cơ servo phải điều khiển tải thông qua khớp nối có rãnh, ròng rọc hoặc bánh răng xích, và phải giữ tải đó an toàn chống lại các lực bên ngoài khi máy không hoạt động.

Với công suất 1kW và mô-men xoắn liên tục 4,78 Nm ở tốc độ 2.000 vòng/phút, động cơ này xử lý phạm vi trung bình của các yêu cầu định vị và trục cấp liệu công nghiệp. Thiết kế HC-SFS quán tính trung bình mang lại khả năng chịu tải tốt hơn các biến thể quán tính thấp — vòng lặp servo vẫn ổn định trên phạm vi quán tính tải kết nối rộng hơn mà không bị nhạy cảm với việc điều chỉnh độ lợi mà các động cơ có rôto nhỏ hơn yêu cầu. Bộ mã hóa tuyệt đối 17-bit cung cấp 131.072 điểm vị trí mỗi vòng quay trục và, với pin dự phòng trong bộ khuếch đại, lưu giữ dữ liệu vị trí qua mọi chu kỳ cấp điện.

Trục có rãnh: Tại sao nó quan trọng đối với truyền động công suất

Động cơ servo thường được cung cấp với trục thẳng trơn, dựa vào khớp nối ma sát hoặc bộ kẹp không có độ rơ để truyền mô-men xoắn. Hậu tố K trên động cơ này xác định một lựa chọn thay thế: một trục có rãnh được gia công, chấp nhận một rãnh tiêu chuẩn để tạo ra kết nối cơ khí dương giữa trục động cơ và bộ phận được dẫn động.

Đối với các ứng dụng sử dụng ròng rọc dây đai, bánh răng xích, bánh răng hành tinh hoặc khớp nối có rãnh — đặc biệt là khi mô-men xoắn tải cao, theo chu kỳ hoặc liên quan đến đảo chiều — kết nối có rãnh cung cấp truyền động dương mà không có nguy cơ trượt dưới điều kiện mô-men xoắn đỉnh. Khớp nối kẹp trên trục trơn truyền mô-men xoắn thông qua ma sát; ma sát đó có thể bị vượt qua dưới tải trọng sốc hoặc đảo chiều lặp đi lặp lại. Giao diện có rãnh là dương về mặt cơ khí và không phụ thuộc vào lực ép của kẹp.

HC-SFS102 1kW có thể tạo ra tới 14,3 Nm mô-men xoắn đỉnh — gấp ba lần giá trị liên tục định mức — trong các quá trình tăng tốc tạm thời. Ở các mức đỉnh đó, rãnh và chốt được lắp đúng cách đảm bảo toàn bộ mô-men xoắn truyền đến tải mà không bị chuyển động nhỏ hoặc mài mòn tại giao diện trục.

Phanh điện từ: Lò xo ép, ngắt điện

Chữ B trong mã sản phẩm của động cơ này chỉ ra một phanh điện từ loại lò xo ép, ngắt điện được tích hợp vào thân động cơ. Cơ chế hoạt động rất đơn giản: một lò xo nén khóa vật lý đĩa phanh vào trục quay bất cứ khi nào cuộn dây phanh bị ngắt điện. Cấp điện áp 24V DC cho cuộn dây, lò xo bị nén, trục quay tự do. Ngắt điện áp — do thiết kế, do lỗi hoặc do dừng khẩn cấp — và trục sẽ khóa ngay lập tức, mà không cần bất kỳ lệnh nào từ hệ thống điều khiển.

Hành vi an toàn này là lý do tại sao các động cơ có phanh được chỉ định cho một loại ứng dụng được hiểu rõ:

• Trục vít me đứng nơi trọng lực tác động lên xe đẩy hoặc phôi khi động cơ servo không được cấp điện
• Các thanh trượt nghiêng và bộ định vị quay nghiêng nơi tải tạo ra mô-men xoắn không đổi thúc đẩy trục di chuyển
• Cơ cấu kẹp nơi phôi phải được giữ chặt trong quá trình mất điện
• Các trục quan trọng về an toàn trên thiết bị mà chuyển động bất ngờ khi tắt nguồn có thể gây nguy hiểm

Trên các trục ngang với tải cân bằng, phanh là không cần thiết — các ứng dụng đó sử dụng HC-SFS102K không có phanh. Đối với loại trục được mô tả ở trên, phanh của HC-SFS102BK cung cấp sự chắc chắn về cơ khí mà khóa servo điện tử không thể có.

Yêu cầu lắp đặt: cuộn dây phanh cần một nguồn điện DC 24V riêng biệt được kết nối với cáp phanh của động cơ — tách biệt với nguồn cấp cho bộ khuếch đại servo. Mạch này phải được bao gồm trong thiết kế điện của máy; bộ khuếch đại MR-J2S không cung cấp nguồn cho cuộn dây phanh.

Phớt dầu và IP65: Sẵn sàng cho sàn máy

Mọi HC-SFS102BK đều được cung cấp kèm theo phớt dầu được lắp đặt sẵn tại nhà máy ở lỗ trục phía dẫn động. Trong môi trường máy công cụ, sương làm mát và hơi dầu là những yếu tố thường xuyên. Theo thời gian, nếu không có phớt, các chất gây ô nhiễm đó sẽ di chuyển dọc theo trục vào vỏ ổ trục và khoang bộ mã hóa, làm suy giảm cả hai. Phớt dầu là rào cản cơ khí chính ngăn chặn đường xâm nhập đó.

Vỏ động cơ IP65 bổ sung khả năng chống bụi hoàn toàn và chống tia nước từ mọi hướng. Cùng với nhau, phớt dầu và xếp hạng IP65 cho phép động cơ này được lắp đặt trực tiếp trên các trung tâm gia công CNC, máy tiện, máy mài và thiết bị sản xuất chung mà không cần vỏ bảo vệ hoặc bao bọc bổ sung xung quanh thân động cơ. Đó chính xác là tiêu chuẩn mà Mitsubishi quy định cho việc sử dụng máy công cụ, và là thông số kỹ thuật mà động cơ này đáp ứng.

Bộ mã hóa tuyệt đối 17-bit: 131.072 ppr, có pin dự phòng

Bộ mã hóa tích hợp trong HC-SFS102BK phân giải trục động cơ thành 131.072 vị trí bằng nhau mỗi vòng quay. Là một thiết bị tuyệt đối, nó luôn biết vị trí của mình trong phạm vi độ phân giải đó — bao gồm cả ngay sau khi cấp điện, trước khi bộ khuếch đại servo đưa ra bất kỳ lệnh di chuyển nào.

Với pin lithium Mitsubishi A6BAT được lắp đặt trong giá đỡ pin của bộ khuếch đại servo, bộ đếm đa vòng quay được bảo toàn qua mọi lần tắt máy. Khi máy khởi động lại, mọi trục sẽ báo cáo vị trí cuối cùng đã biết của nó cho bộ điều khiển mà không cần trình tự quay về điểm tham chiếu. Đối với trục có rãnh điều khiển ròng rọc hoặc bánh răng xích được kết nối với cơ cấu bên ngoài — nơi việc định vị có thể liên quan đến việc quản lý cẩn thận phanh và cơ cấu được dẫn động — tham chiếu vị trí được lưu giữ này đặc biệt có giá trị.

Độ phân giải 131.072 ppr của bộ mã hóa là tiêu chuẩn trên các dòng HC-SFS và HC-MFS J2S. Nó đại diện cho độ phân giải định vị thực tế của hệ thống, tùy thuộc vào cơ cấu truyền động giữa trục động cơ và tải.

Bộ khuếch đại Servo: MR-J2S-100A và MR-J2S-100B

HC-SFS102BK được xếp hạng để sử dụng với bộ khuếch đại MR-J2S-100A (giao diện lệnh xung/tương tự) và MR-J2S-100B (giao diện mạng nối tiếp SSCNET), cả hai đều ở mức công suất 1kW trong dòng MELSERVO J2S.

MR-J2S-100A nhận lệnh vị trí dưới dạng chuỗi xung vi sai hoặc hở từ PLC, thẻ chuyển động và bộ điều khiển CNC độc lập. Nó hỗ trợ các chế độ điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men xoắn, với khả năng chuyển đổi chế độ giữa vị trí/tốc độ, tốc độ/mô-men xoắn và mô-men xoắn/vị trí trong quá trình hoạt động. Cài đặt tham số sử dụng giao tiếp RS-232C hoặc RS-422 với phần mềm MR Configurator.

MR-J2S-100B sử dụng SSCNET — mạng servo nối tiếp tốc độ cao chuyên dụng của Mitsubishi — để kết nối nhiều bộ khuếch đại với bộ điều khiển chuyển động. Bus SSCNET truyền các lệnh chuyển động đồng bộ đến tất cả các trục cùng một lúc, cho phép phối hợp đa trục chính xác: bánh răng điện tử, nội suy, chu kỳ kẹp đồng bộ. Đối với các máy có nhiều trục servo J2S, biến thể B tích hợp HC-SFS102BK vào cùng hệ thống SSCNET với các trục khác mà không làm tăng độ phức tạp của dây dẫn.

Tham khảo cấu hình dòng HC-SFS102

Tất cả các biến thể đều có cùng công suất đầu ra 1kW, mô-men xoắn định mức 4,78 Nm, tốc độ định mức 2.000 vòng/phút, bộ mã hóa 17-bit, phớt dầu, IP65 và mặt bích 130x130mm. Sự khác biệt là loại trục và phanh:

HC-SFS102BK là lựa chọn phù hợp khi cả hai giao diện trục có rãnh và giữ phanh điện từ đều được yêu cầu đồng thời. Đối với các ứng dụng trục thẳng có phanh, sử dụng HC-SFS102B. Đối với trục có rãnh không có phanh, sử dụng HC-SFS102K.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Mục đích của trục có rãnh trên HC-SFS102BK là gì và khi nào nên chỉ định nó?

Trục có rãnh cung cấp giao diện truyền mô-men xoắn cơ khí dương giữa trục động cơ và bộ phận được dẫn động — ròng rọc, bánh răng xích, bánh răng hoặc trục nối có rãnh. Đây là lựa chọn phù hợp khi ứng dụng sử dụng các bộ phận có rãnh, khi tải mô-men xoắn đỉnh cao hoặc đảo chiều, hoặc khi ứng dụng yêu cầu giao diện trục không thể chỉ dựa vào lực ép của kẹp ma sát. Đối với các ứng dụng sử dụng bộ kẹp không có độ rơ trên trục trơn, HC-SFS102B không có rãnh là lựa chọn đơn giản hơn.

Q2: Bộ khuếch đại servo nào tương thích với HC-SFS102BK?

HC-SFS102BK hoạt động với MR-J2S-100A (giao diện lệnh xung và tương tự) hoặc MR-J2S-100B (giao diện mạng nối tiếp SSCNET). Cả hai đều là bộ khuếch đại lớp 1kW trong nền tảng MELSERVO J2S. Phanh điện từ yêu cầu một nguồn điện DC 24V riêng biệt được kết nối trực tiếp với cáp phanh của động cơ — mạch này độc lập với bộ khuếch đại và phải được bao gồm trong thiết kế điện của máy.

Q3: Bộ mã hóa HC-SFS102BK có lưu giữ dữ liệu vị trí sau khi tắt nguồn không?

Có, khi một pin lithium Mitsubishi A6BAT được lắp đặt trong giá đỡ pin của bộ khuếch đại servo. Bộ đếm vị trí đa vòng quay của bộ mã hóa tuyệt đối 17-bit được bảo toàn qua các chu kỳ tắt nguồn, vì vậy máy sẽ ở vị trí cuối cùng đã biết ngay khi khởi động lại mà không cần trình tự quay về điểm tham chiếu. Bộ khuếch đại sẽ đưa ra cảnh báo pin yếu trước khi pin giảm xuống dưới ngưỡng điện áp tối thiểu, cung cấp thông báo trước để thay thế theo lịch trình.

Q4: Sự khác biệt giữa HC-SFS102BK và HC-SF102BK cũ hơn là gì?

HC-SFS102BK thuộc dòng MELSERVO J2S (bộ mã hóa tuyệt đối 17-bit, độ phân giải cao). HC-SF102BK cũ hơn thuộc nền tảng MELSERVO J2 trước đó với bộ mã hóa có độ phân giải thấp hơn. Hai dòng này sử dụng bộ khuếch đại và cáp bộ mã hóa khác nhau và không thể thay thế lẫn nhau về mặt điện. Khi thay thế HC-SFS102BK trong máy thuộc nền tảng J2S hiện có, sản phẩm thay thế phải là HC-SFS102BK — thay thế bằng HC-SF102BK sẽ yêu cầu thay đổi bộ khuếch đại và dây dẫn.

Q5: HC-SFS102BK có còn sẵn không và sản phẩm tương đương thế hệ hiện tại là gì?

Dòng HC-SFS là một phần của thế hệ MELSERVO J2S, đã được kế thừa bởi các nền tảng J4 và J5. Các đơn vị HC-SFS102BK mới trong hộp vẫn có sẵn thông qua các nhà phân phối phụ tùng tự động hóa công nghiệp để bảo trì và thay thế các máy J2S hiện có — đây là sản phẩm thay thế trực tiếp cho các đơn vị bị lỗi hoặc hư hỏng mà không cần thay đổi hệ thống nào. Đối với các thiết kế máy mới, sản phẩm tương đương thế hệ hiện tại có chức năng tương đương trong lớp 1kW / 2.000 vòng/phút / có rãnh / có phanh là HG-SR102BK (dòng MELSERVO J4), yêu cầu bộ khuếch đại J4 và cáp bộ mã hóa khác.