Mitsubishi HC-SFS352 (HCSFS352) — Động cơ Servo AC 3.5kW, Trục thẳng, Không phanh, 2000 vòng/phút, Dòng MELSERVO J2-Super

Tổng quan sản phẩm

Mã sản phẩm: HC-SFS352

Cũng được tìm kiếm với tên: HCSFS352, HC SFS 352, HC-SFS-352

Dòng: Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (Thế hệ J2-Super)

Phân loại: Động cơ Servo không chổi than AC quán tính trung bình — 3.5 kW, loại 200V, 2000 vòng/phút, Trục thẳng, Không phanh

Động cơ trong dòng sản phẩm của nó

Trục thẳng ở mức 3.5kW: Lựa chọn và lắp đặt khớp nốichiếm một vị trí cụ thể và được xác định rõ ràng trong nền tảng servo J2-Super. Nó không phải là động cơ 2kW cấp thấp dành cho các trục đa dụng nhẹ, cũng không phải là các bộ phận 5kW hoặc 7kW cấp cao dành cho các ổ máy công cụ và máy công nghiệp nặng nhất. Nó là bước trung gian 3.5kW — động cơ xử lý các trục mà 2kW đã không còn đáp ứng nhưng 5kW lại vượt quá yêu cầu của ứng dụng.Nói một cách thực tế: Mô-men xoắn liên tục 16.7 Nm ở tốc độ 2.000 vòng/phút. Năm mươi mốt Newton-mét có sẵn theo yêu cầu để tăng tốc. Mặt bích 176 × 176 mm chia sẻ vòng tròn bu lông với mọi biến thể HC-SFS khung lớn khác. Trục thẳng để ghép nối sạch sẽ với các thiết bị ghép nối servo chính xác. Không có phanh — khóa servo giữ trục ở trạng thái nghỉ, không có sự phức tạp về dây điện, bảo trì rơ-le và tài nguyên bảng điều khiển bổ sung mà phanh điện từ yêu cầu.

Đằng sau tất cả những điều đó là bộ mã hóa tuyệt đối nối tiếp 17 bit của nền tảng J2-Super: 131.072 vị trí mỗi vòng quay, bộ đếm tuyệt đối đa vòng được duy trì qua quá trình tắt nguồn bằng pin trong bộ khuếch đại MR-J2S-350, báo cáo vị trí tuyệt đối ngay lập tức khi khởi động lại. Bộ mã hóa là thứ nâng tầm HC-SFS352 so với HC-SF352 thế hệ đầu tiên về mặt cơ khí và vận hành — độ phân giải cao hơn, vị trí tuyệt đối không cần định vị ban đầu và độ mượt của vận tốc thấp tốt hơn từ độ chi tiết phản hồi nhỏ hơn.

Thông số kỹ thuật

Thông số

Mô-men xoắn là đơn vị tiền tệ của một trục servo, và 16.7 Nm liên tục xứng đáng được hiểu theo các thuật ngữ cơ khí cụ thể thay vì một con số thông số trừu tượng.

Trên trục vít me với bước ren 10mm và hiệu suất 90%, 16.7 Nm mô-men xoắn động cơ duy trì tương đương với khoảng 9.4 kN lực đẩy dọc trục. Lực này đủ để điều khiển các trục bàn của trung tâm gia công hạng trung đến nặng ở tốc độ tiến dao sản xuất tối đa mà không gần chạm đến giới hạn nhiệt. Trên trục vít ren 16mm — phổ biến hơn trên các máy lớn hơn, nơi tốc độ di chuyển nhanh rất quan trọng — 16.7 Nm tạo ra khoảng 5.9 kN lực dọc trục duy trì. Cả hai trường hợp đều bao phủ một phạm vi đáng kể các tải cắt sản xuất thực tế mà không làm quá tải động cơ.

Đối với các ổ cuộn và ổ căng chạy ở chế độ điều khiển mô-men xoắn, 16.7 Nm ở tốc độ 2.000 vòng/phút thiết lập phạm vi mô-men xoắn làm việc có sẵn trên đường kính cuộn. Khi đường kính cuộn tăng lên và tốc độ động cơ cần thiết để duy trì tốc độ đường truyền giảm xuống, mô-men xoắn có sẵn vẫn ở mức 16.7 Nm — hoặc, nếu chạy dưới tốc độ định mức, mô-men xoắn còn cao hơn có sẵn từ đặc tính mô-men xoắn-tốc độ mà không vượt quá giới hạn nhiệt. Đây là lý do tại sao các động cơ servo khung trung bình 3.5kW được sử dụng phổ biến trên các trạm cuộn cỡ trung bình.

Mô-men xoắn đỉnh 50.1 Nm — chính xác gấp ba lần mô-men xoắn liên tục — là thứ cho phép định vị nhanh chóng mà không cần quá khổ động cơ. Một trục 3.5kW thực hiện các di chuyển điểm-tới-điểm nhanh chóng chỉ dành một phần nhỏ của mỗi chu kỳ ở mô-men xoắn đỉnh trong giai đoạn tăng tốc, phần lớn chu kỳ ở mức mô-men xoắn liên tục hoặc thấp hơn trong quá trình chuyển động vận tốc không đổi, và một phần nhỏ khác trong quá trình giảm tốc. Mô hình nhiệt điện tử của MR-J2S-350 theo dõi chu kỳ làm việc này liên tục, tích hợp tải nhiệt theo thời gian và cảnh báo trước khi nhiệt độ cuộn dây đạt đến mức gây hư hỏng. Trên thực tế, một trục được định cỡ tốt chạy theo chu kỳ làm việc định vị điển hình sẽ không bao giờ thấy cảnh báo đó kích hoạt trong điều kiện sản xuất bình thường.

HC-SFS352 so với HC-SF352: Sự khác biệt về thế hệ bộ mã hóa

HC-SFS352 và HC-SF352 giống hệt nhau về mặt cơ khí. Cùng mặt bích 176 × 176 mm. Cùng đường kính trục. Cùng cấp bảo vệ IP65. Cùng giao diện ghép nối. Chúng có thể thay thế cho nhau về kích thước trong mọi khía cạnh vật lý, và một thiết kế lắp đặt máy dành cho một trong hai sẽ chấp nhận cái còn lại mà không cần sửa đổi.

Sự khác biệt hoàn toàn nằm ở bộ mã hóa và khả năng tương thích bộ khuếch đại mà nó tạo ra.

HC-SF352 sử dụng bộ mã hóa 14 bit — 16.384 vị trí mỗi vòng quay. Đây là động cơ thế hệ J2, tương thích với cả bộ khuếch đại MR-J2-350 thế hệ đầu tiên và bộ khuếch đại J2-Super MR-J2S-350.

Trục thẳng ở mức 3.5kW: Lựa chọn và lắp đặt khớp nốiSự khác biệt về độ phân giải có những hậu quả hữu hình. Tám lần số đếm bộ mã hóa mỗi vòng quay có nghĩa là phản hồi vận tốc nhỏ hơn tám lần ở bất kỳ tốc độ trục nào. Điều này thể hiện ở hành vi động cơ mượt mà hơn ở tốc độ tiến dao thấp — ít gợn sóng vận tốc hơn, hiệu suất sai số theo dõi tốt hơn, đầu ra mô-men xoắn ổn định hơn trong quá trình vận hành vận tốc không đổi chậm. Đối với các ứng dụng mà độ mượt ở tốc độ thấp quan trọng — trục đầu mài bề mặt, ổ cuộn tốc độ chậm, các đường chạy tinh trên các hoạt động gia công chính xác — bộ mã hóa 17 bit của HC-SFS352 mang lại hiệu suất tốt hơn đáng kể so với bộ mã hóa 14 bit của HC-SF352.Khả năng vị trí tuyệt đối về cấu trúc là như nhau ở cả hai thế hệ, nhưng lợi thế độ phân giải của bộ 17 bit áp dụng cho thanh ghi vị trí tuyệt đối cũng như vòng điều khiển vận tốc.

Trục thẳng ở mức 3.5kW: Lựa chọn và lắp đặt khớp nốiỞ mức 3.5kW với mô-men xoắn đỉnh 50.1 Nm, khớp nối kết nối HC-SFS352 với cơ cấu dẫn động đang thực hiện công việc thực tế, và việc lựa chọn cần tính đến toàn bộ phạm vi mô-men xoắn — không chỉ con số định mức 16.7 Nm.Mô-men xoắn đỉnh quyết định việc lựa chọn khớp nối. Một khớp nối linh hoạt có định mức 16.7 Nm xử lý các điều kiện định mức nhưng lại ở giới hạn trong mọi quá trình tăng tốc tạm thời ở mức 50.1 Nm. Cách tiếp cận tiêu chuẩn là chọn khớp nối ở giá trị mô-men xoắn đỉnh với hệ số an toàn phù hợp — 1.5 lần đối với tải quán tính với chu kỳ làm việc mượt mà, cao hơn đối với các ứng dụng có va đập cơ khí. Ở mô-men xoắn đỉnh 50.1 Nm với hệ số an toàn 1.5 lần, mục tiêu thiết kế khớp nối là 75 Nm trở lên. Điều này nằm trong phạm vi các khớp nối servo công nghiệp tiêu chuẩn ở kích thước khung động cơ 176 × 176 mm, nơi đường kính trục đủ lớn để hỗ trợ dung lượng lỗ khoan đáng kể.

Các khớp nối dạng ống xếp và khớp nối đĩa trong phạm vi mô-men xoắn này cung cấp sự kết hợp giữa độ cứng xoắn cao và khả năng bù sai lệch góc/song song mà các trục định vị servo yêu cầu. Độ cứng xoắn cao rất quan trọng vì khớp nối mềm giữa động cơ và phản hồi vị trí sẽ gây ra độ trễ giữa những gì bộ mã hóa đo được và những gì tải thực sự đang làm — một độ mềm có thể gây ra dao động trong các vòng điều khiển vị trí có độ lợi cao. Ở mức 3.5kW trên một trục được định cỡ tốt, đây là một yếu tố thiết kế thực tế, không phải là lý thuyết.

Quy tắc bu lông kéo ở kích thước khung này.

Động cơ 176 × 176 mm có lỗ ren M12 ở đầu trục cho mục đích này: luôn sử dụng bu lông kéo để kéo các hub khớp nối theo trục trong quá trình lắp đặt. Phương pháp thay thế — ép hoặc đóng hub vào — truyền tác động dọc trục qua trục đến đĩa bộ mã hóa và vòng bi phía sau. Ở kích thước khung này, trục đủ dài để năng lượng tác động đến đầu bộ mã hóa là đáng kể. Hư hỏng không gây ra lỗi ngay lập tức; nó xuất hiện sau vài tuần dưới dạng lỗi bộ mã hóa không liên tục dưới rung động, một triệu chứng mất thời gian và công sức để truy ngược lại sự kiện lắp đặt. Phương pháp bu lông kéo ngăn chặn hoàn toàn điều này và chỉ mất thêm ba mươi giây cho việc lắp đặt.

Đối với các ứng dụng yêu cầu giao diện khớp nối có rãnh then — hub bánh răng, puly, đầu vào hộp số trục vít, puly tùy chỉnh có lỗ rãnh then — HC-SFS352K (trục có rãnh then, không phanh) về mặt cơ khí và điện giống hệt HC-SFS352 về mọi mặt ngoại trừ rãnh then trục. Cả hai động cơ đều sử dụng cùng bộ khuếch đại MR-J2S-350, có cùng thông số mô-men xoắn và sử dụng cùng bộ mã hóa.

Không phanh: Cấu hình này phù hợp với đâu

HC-SFS352 không có phanh điện từ là động cơ phù hợp cho mọi trục 3.5kW mà không có lực tải trọng lực hoặc lực tải liên tục tác động theo hướng quay trục khi dòng servo vắng mặt.

Điều này bao gồm nhiều trường hợp hơn so với ban đầu có vẻ. Các trục bàn máy trung tâm gia công ngang, nơi trọng lượng bàn tác động vuông góc với hướng chuyển động và khóa servo giữ vị trí một cách thoải mái khi nghỉ. Các ổ băng tải ngang và xe đẩy chuyển tiếp với tải đối xứng. Bàn chia độ quay được lắp trên mặt phẳng ngang, nơi thiết kế cơ cấu chia độ cân bằng không tạo ra mô-men xoắn trọng lực ròng ở bất kỳ góc quay nào. Các ổ cuộn với trục ngang nơi trọng lượng cuộn được đỡ bởi các ổ trục, không phải bởi trục servo.Trên tất cả những điều này, khóa servo thông qua vòng điều khiển vị trí kín của MR-J2S-350 giữ vị trí một cách đáng tin cậy và chính xác. Bộ mã hóa 17 bit liên tục giám sát góc trục; bộ khuếch đại phản ứng với bất kỳ sai lệch nào bằng dòng điện hiệu chỉnh. Đối với các trục được điều chỉnh tốt, trục không di chuyển đáng kể khi nghỉ.

Những lợi ích của việc bỏ qua phanh trên các trục ngang là có thật và tích lũy trên một máy có nhiều trục servo. Không cần thiết kế và đấu dây các mạch phanh DC 24V. Không cần rơ-le phanh và bộ triệt xung trên mỗi trục. Không cần trình tự khóa MBR trong chương trình PLC. Không cần đo độ mòn đĩa phanh trong lịch bảo trì. Một động cơ nhẹ hơn trên mỗi trục nơi động cơ là một phần của cấu trúc chuyển động. Vận hành đơn giản hơn với ít tham số hơn để cài đặt.Ranh giới rất rõ ràng: bất kỳ trục nào mà mất dòng servo sẽ khiến tải di chuyển dưới tác động của trọng lực hoặc lực liên tục khác thì cần có phanh. Đối với các ứng dụng đó — trục Z thẳng đứng, trục nghiêng, cơ cấu chịu tải trọng lực — HC-SFS352B (trục thẳng, phanh tác động bằng lò xo) là thông số kỹ thuật chính xác. Trên một máy có sự kết hợp giữa trục ngang và trục dọc ở công suất này, việc chỉ định HC-SFS352 cho các trục ngang và HC-SFS352B cho các trục dọc là kết quả thiết kế tối ưu.Bộ khuếch đại tương thích

HC-SFS352 được thiết kế cho dòng bộ khuếch đại MR-J2S-350 — nền tảng J2-Super có công suất 3.5kW. Ba biến thể giao diện:

MR-J2S-350A

là bộ khuếch đại giao diện tương tự và xung đa dụng. Nó chấp nhận các lệnh vị trí xung từ bộ điều khiển CNC và PLC, cộng với các tham chiếu tốc độ và mô-men xoắn tương tự. Tất cả các chế độ điều khiển — vị trí, tốc độ, mô-men xoắn và các kết hợp chuyển đổi P/S, S/T, T/P — đều có sẵn. Cổng RS-232C hỗ trợ MR Configurator để cấu hình tham số, tự động điều chỉnh và giám sát chẩn đoán. Đối với các trục tiến dao máy công cụ và định vị công nghiệp đa dụng, nơi trục nhận lệnh từ hệ thống CNC hoặc PLC bên ngoài, đây là lựa chọn tiêu chuẩn.

MR-J2S-350B

kết nối với bộ điều khiển chuyển động dòng A và dòng Q của Mitsubishi qua bus nối tiếp cáp quang SSCNET. Tất cả các lệnh trục, phản hồi bộ mã hóa, trạng thái báo lỗi và dữ liệu giám sát đều truyền qua liên kết cáp quang — không có dây xung hoặc tương tự riêng biệt từ bộ điều khiển đến trục. Đối với các máy đa trục yêu cầu chuyển động phối hợp — tạo đường bao đồng thời, bánh răng điện tử, trục tiến dao đồng bộ — bus SSCNET cung cấp kết nối trục thời gian thực chặt chẽ mà giao diện tương tự và xung không thể cung cấp.

MR-J2S-350CPGhi chú về khả năng tương thích.

HC-SFS352 yêu cầu bộ khuếch đại MR-J2S-350. Nó không tương thích với MR-J2-350 thế hệ đầu tiên, không thể giải mã giao thức nối tiếp 17 bit của J2-Super. Đối với các máy đang chạy phần cứng MR-J2-350 gốc, HC-SF352 (cùng thông số cơ khí, bộ mã hóa 14 bit) là động cơ phù hợp. Không tương thích với bộ khuếch đại MR-J3 hoặc MR-J4 nếu không có bộ chuyển đổi nâng cấp.

Dòng HC-SFS 2000 vòng/phút — 352 trong bối cảnhMọi mẫu trong dòng HC-SFS 2000 vòng/phút đều có sẵn bốn cấu hình trục và phanh: trục thẳng (HC-SFS352), trục thẳng có phanh (HC-SFS352B), trục có rãnh then (HC-SFS352K) và trục có rãnh then có phanh (HC-SFS352BK). Bộ khuếch đại đi kèm là MR-J2S-350 cho cả bốn biến thể.Công suất

Mô-men xoắn định mứcMô-men xoắn đỉnh

Mặt bíchBộ khuếch đại

Dòng HC-SFS2022.000 W

9.55 Nm28.6 Nm176 × 176 mmMR-J2S-200Dòng HC-SFS3523.500 W

16.7 Nm

Q1: Sự khác biệt thực tế giữa HC-SFS352 và HC-SF352 là gì?

Cả hai động cơ đều là loại 3.5kW, 2000 vòng/phút, trục thẳng trên mặt bích 176 × 176 mm với kích thước cơ khí và bảo vệ IP65 giống hệt nhau. Sự khác biệt là ở thế hệ bộ mã hóa. HC-SF352 sử dụng bộ mã hóa 14 bit (16.384 ppr) và tương thích với cả bộ khuếch đại MR-J2-350 thế hệ đầu tiên và MR-J2S-350 J2-Super. HC-SFS352 sử dụng bộ mã hóa 17 bit (131.072 ppr) và chỉ yêu cầu bộ khuếch đại MR-J2S-350. Đối với các máy đã chạy bộ khuếch đại MR-J2S-350, HC-SFS352 là lựa chọn ưu tiên vì độ phân giải cao hơn và hiệu suất tốc độ thấp tốt hơn. Đối với các máy vẫn sử dụng phần cứng MR-J2-350 gốc, HC-SF352 là động cơ tương thích.

Q2: Tại sao HC-SFS352 lại cần bộ khuếch đại MR-J2S-350 cụ thể, chứ không phải MR-J2S-200?

Lớp bộ khuếch đại được ghép với công suất định mức và yêu cầu dòng điện của động cơ. Ở mức 3.5kW, HC-SFS352 tiêu thụ dòng điện lớn hơn so với MR-J2S-200 có định mức cung cấp. Bảng tương thích của Mitsubishi rất rõ ràng: MR-J2S-200 ghép với động cơ lên đến 2kW (và các biến thể 1.5kW và 2kW 3000 vòng/phút) trong khi MR-J2S-350 là bộ khuếch đại phù hợp cho nhóm công suất 3.5kW. Sử dụng bộ khuếch đại không đủ công suất sẽ dẫn đến lỗi quá tải trong quá trình vận hành sản xuất bình thường.

Q3: Có thể sử dụng HC-SFS352 trên trục thẳng đứng mà không cần phanh không?Chỉ sau khi xác minh cẩn thận rằng trục an toàn khi không có cơ cấu giữ cơ khí. Khóa servo giữ vị trí một cách đáng tin cậy khi bộ khuếch đại được kích hoạt trong điều kiện hoạt động bình thường, nhưng nó không cung cấp khả năng giữ nếu dòng servo giảm xuống 0 một cách bất ngờ. Trên trục thẳng đứng mà tải sẽ rơi hoặc di chuyển dưới tác động của trọng lực khi tắt servo, HC-SFS352B (trục thẳng có phanh tác động bằng lò xo) là thông số kỹ thuật chính xác. Trên các trục ngang hoặc trục cân bằng đối xứng đã được xác nhận — nơi không có lực ròng tác động theo hướng quay trục khi servo không hoạt động — HC-SFS352 không có phanh là thông số kỹ thuật sạch sẽ và chính xác hơn.

Q4: Pin dự phòng bộ mã hóa tuyệt đối nằm ở đâu và khi nào cần thay thế?Pin dự phòng — pin lithium Mitsubishi A6BAT — nằm bên trong bộ khuếch đại servo MR-J2S-350, không phải trong động cơ. Nó duy trì bộ đếm tuyệt đối đa vòng trong suốt thời gian tắt nguồn. Việc thay pin là một công việc ở cấp độ bảng điều khiển, không yêu cầu chạm vào động cơ hoặc khớp nối. Thay pin A6BAT khi nhận được cảnh báo pin yếu đầu tiên từ bộ khuếch đại. Pin đã cạn hoàn toàn sẽ đặt lại bộ đếm đa vòng và yêu cầu một chu kỳ trả về tham chiếu trước khi trục có thể tiếp tục sản xuất. Trên bất kỳ máy nào mà chuyển động định vị ban đầu này yêu cầu chuẩn bị hoặc tiềm ẩn rủi ro, cảnh báo pin yếu nên được coi là một hạng mục bảo trì khẩn cấp.

Q5: HC-SFS352 còn hàng không và lộ trình thay thế dài hạn là gì?HC-SFS352 đã ngừng sản xuất bởi Mitsubishi nhưng vẫn có sẵn thông qua các đại lý bán lại thiết bị tự động hóa công nghiệp và các nhà cung cấp chuyên nghiệp về servo Mitsubishi dưới dạng hàng tồn kho mới và hàng đã tân trang đã kiểm tra. Đối với các máy sử dụng phần cứng J2-Super, lộ trình tìm nguồn cung ứng này đã được thiết lập tốt. Đối với các thiết kế máy mới hoặc nâng cấp toàn bộ nền tảng, sản phẩm tương đương về mặt cơ khí thế hệ hiện tại là HG-SR352 (dòng MR-J4, 3.5kW, 2000 vòng/phút, bộ mã hóa 22 bit, mặt bích 176 × 176 mm, IP67) ghép với bộ khuếch đại MR-J4-350. Nâng cấp từ HC-SFS352 lên HG-SR352 yêu cầu thay thế cả động cơ và bộ khuếch đại như một cặp tương thích.