Mitsubishi HC-SFS7024 (HCSFS7024) — Động cơ Servo AC 7kW, Lớp 400V, Trục thẳng, Dòng MELSERVO-J2S

Nhận dạng sản phẩm

Mã sản phẩm: HC-SFS7024

Cũng được tìm kiếm với tên: HCSFS7024, HC-SFS-7024

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

Loại động cơ: Động cơ Servo AC không chổi than — Trục thẳng, Không có phanh, 2000 vòng/phút, Lớp 400V

Sự khác biệt 400V

Mọi thứ về HC-SFS7024 đều giống hệt về mặt cơ khí với HC-SFS702 — cùng công suất đầu ra 7kW, cùng mô-men xoắn liên tục 33,4 Nm, cùng mô-men xoắn đỉnh 100 Nm, cùng mặt bích 176 × 176 mm, cùng mức bảo vệ IP65, cùng bộ mã hóa tuyệt đối nối tiếp 17 bit. Hậu tố "4" ở cuối mã sản phẩm có nghĩa là một thông số kỹ thuật điện hoàn toàn khác: động cơ này được quấn và định mức chonguồn cấp lớp 400V — ba pha 380–480V AC — thay vì lớp 200V của HC-SFS702 tiêu chuẩn.

Sự khác biệt đó có ý nghĩa to lớn ở cấp độ thiết kế hệ thống. Trong các nhà máy công nghiệp sử dụng cơ sở hạ tầng nguồn cấp 400V — tiêu chuẩn ở nhiều nơi tại Châu Âu và được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở công nghiệp quy mô lớn trên toàn thế giới — động cơ lớp 400V loại bỏ nhu cầu về biến áp hạ áp giữa nguồn cấp nhà máy và bộ điều khiển servo. Thiết kế bảng điều khiển được đơn giản hóa, tổn thất do biến áp được loại bỏ và hệ thống điện lắp đặt phù hợp hơn với điện áp nguồn thực tế. Ở mức 7kW, chi phí chuyển đổi và tổn thất điện năng đó không hề nhỏ; hoạt động ở điện áp nguồn gốc trên một máy nhiều trục với nhiều trục 7kW sẽ tạo ra sự khác biệt đáng kể về hiệu suất hệ thống và không gian bảng điều khiển.

HC-SFS7024 yêu cầu mộtbộ khuếch đại MR-J2S lớp 400V — cụ thể là MR-J2S-700A4, MR-J2S-700B4 hoặc MR-J2S-700CP4. Bộ khuếch đại lớp 200V sẽ không điều khiển động cơ này. Động cơ và bộ khuếch đại phải được khớp với nhau theo lớp điện áp mà không có ngoại lệ.

Thông số kỹ thuật

Tại sao lớp 400V ở mức 7kW lại quan trọng

Dòng điện định mức của HC-SFS7024 khoảng 17,5A — bằng khoảng một nửa so với động cơ 200V tương đương ở cùng công suất đầu ra. Đây là hệ quả trực tiếp của việc hoạt động ở điện áp gấp đôi: P = V × I, do đó tăng gấp đôi điện áp sẽ giảm một nửa dòng điện cho cùng một công suất. Việc giảm dòng điện này có những tác động thực tế trong toàn bộ hệ thống lắp đặt.

Tiết diện cáp. Với dòng điện bằng một nửa, cáp cấp nguồn cho động cơ có thể nhỏ hơn một cỡ dây dẫn trong khi vẫn nằm trong cùng định mức nhiệt. Trên một máy lớn có các trục servo 7kW và đường dây cáp dài 20m đến tủ điện — không hiếm gặp trên các trung tâm gia công lớn — sự khác biệt về chi phí cáp, trọng lượng và mức độ lấp đầy ống dẫn trên tất cả các trục của máy là có thật và có thể đo lường được.

Tổn thất chuyển mạch của bộ khuếch đại. Các bộ khuếch đại MR-J2S-700A4/B4 lớp 400V xử lý dòng điện thấp hơn ở điện áp cao hơn, điều này ảnh hưởng đến khả năng quản lý nhiệt bên trong và đặc tính chuyển mạch của chúng. Bảng điều khiển bộ khuếch đại thường có thể được thiết kế với ít yêu cầu làm mát hơn cho một công suất lắp đặt nhất định khi hoạt động ở 400V thay vì 200V.

Tránh biến áp nguồn cấp. Trong môi trường nguồn cấp 400V, hệ thống servo lớp 200V yêu cầu một biến áp hạ áp. Ở mức 7kW, biến áp đó là một chi phí vật chất, điện và tài chính. HC-SFS7024 với bộ khuếch đại lớp 400V kết nối trực tiếp với thanh cái nguồn của nhà máy mà không cần chuyển đổi trung gian.

Con số công suất nguồn cấp 10 kVA là tham chiếu thiết kế hệ thống để kết nối nguồn cấp, cầu chì và tính toán năng lượng tái sinh — con số này áp dụng như nhau bất kể lớp điện áp nguồn cấp, vì nhu cầu điện năng được xác định bởi công suất đầu ra định mức của động cơ.

33,4 Nm liên tục, 100 Nm đỉnh

Đặc tính mô-men xoắn của HC-SFS7024 giống hệt với HC-SFS702 ở 200V: 33,4 Nm mô-men xoắn liên tục và 100 Nm cho các đợt tăng tốc. Ở tốc độ định mức 2.000 vòng/phút, đây là những con số đáng kể — định mức liên tục bao gồm các tải gia công hoặc truyền tải liên tục nặng nhất mà trục có thể gặp phải trong quá trình sản xuất, và tỷ lệ đỉnh ba trên một cho phép bộ khuếch đại kiểm soát pha tăng tốc của mọi di chuyển nhanh.

Điều làm cho công suất 7kW khác biệt với các động cơ nhỏ hơn trong dòng HC-SFS là con số 33,4 Nm liên tục. HC-SFS502 ở mức 5kW cung cấp 23,9 Nm. Bước nhảy từ 23,9 Nm lên 33,4 Nm — tăng 40% mô-men xoắn liên tục — là ranh giới giữa một trục hoạt động trong giới hạn nhiệt vào những ngày sản xuất nặng và một trục gần quá tải trong cùng chu kỳ làm việc. Đối với các trục máy công cụ lớn nhất, hệ thống truyền tải pallet nặng nhất và tự động hóa công nghiệp tải nặng mà định mức liên tục của động cơ 5kW thực sự là giới hạn, 7kW là thông số kỹ thuật cần thiết.

Mô-men xoắn đỉnh 100 Nm hỗ trợ các cấu hình tăng tốc mạnh mẽ. Bàn máy VMC lớn hoặc bộ gá quay nặng không tăng tốc chậm đến tốc độ di chuyển nhanh. Khả năng yêu cầu 100 Nm trong suốt pha tăng tốc — sau đó quay trở lại mức hoạt động 33,4 Nm — là điều cho phép thời gian di chuyển nhanh ngắn trên các trục nặng mà không cần động cơ lớn hơn.

Trục thẳng ở mức 7kW: Kỷ luật lắp đặt

Với mô-men xoắn liên tục 33,4 Nm và mô-men xoắn đỉnh 100 Nm, các yêu cầu đối với giao diện trục-khớp nối đòi hỏi sự chú ý cẩn thận. Trục thẳng trên HC-SFS7024 dựa vào khớp nối kẹp ma sát để truyền mô-men xoắn — lực kẹp giữa đường kính ngoài trục và lỗ trong khớp nối phải đủ để chịu được 100 Nm ở đỉnh mà không bị trượt trong bất kỳ điều kiện hoạt động nào.

Việc lựa chọn khớp nối phải dựa trên con số mô-men xoắn đỉnh, không phải mô-men xoắn liên tục. Hệ số dịch vụ của nhà sản xuất khớp nối cho tải trục servo đảo chiều phải được áp dụng. Ở mức 7kW và khối lượng động cơ 32 kg, hậu quả cơ học của việc trượt khớp nối là nghiêm trọng: sai số vị trí ở mức tối thiểu, có thể gây hư hỏng cơ học ở mức tối đa và khó khăn trong chẩn đoán các sự kiện trượt không liên tục tương quan với các cấu hình chuyển động cụ thể thay vì tạo ra các điều kiện lỗi nhất quán.

Việc lắp đặt khớp nối tuân theo cùng hướng dẫn như tất cả các động cơ dòng HC-SFS: sử dụng lỗ ren ở đầu trục và bu lông kéo để định vị khớp nối theo trục thay vì ép hoặc đóng đinh vào. Ở kích thước khung này, tác động theo trục trong quá trình lắp khớp nối sẽ truyền trực tiếp đến đĩa mã hóa và cụm ổ trục ở phía sau động cơ, và hư hỏng do đó có xu hướng gây ra lỗi mã hóa không liên tục dưới rung động, khó truy ngược về nguyên nhân lắp đặt ban đầu.

Đối với các ứng dụng mà cơ cấu dẫn động yêu cầu kết nối then hoa — puli dây đai thời gian, khớp nối bánh răng, xích — phiên bản HC-SFS7024K (trục có then hoa) là phù hợp. HC-SFS7024 trục thẳng dành cho thiết kế khớp nối kẹp ma sát.

Bộ mã hóa 17 bit: Phản hồi J2-Super ở 400V

Lớp điện áp không ảnh hưởng đến bộ mã hóa. HC-SFS7024 sử dụng cùng bộ mã hóa tuyệt đối nối tiếp 17 bit như tất cả các động cơ dòng HC-SFS khác — 131.072 vị trí mỗi vòng quay, truyền dữ liệu nối tiếp đến bộ khuếch đại và vị trí tuyệt đối đa vòng được hỗ trợ bởipin lithium A6BAT trong bộ khuếch đại MR-J2S-700_4.

Ở mức 7kW và 2.000 vòng/phút, độ phân giải 17 bit mang lại lợi ích trong hai lĩnh vực. Chất lượng vòng lặp vận tốc được cải thiện vì ước tính vận tốc của bộ khuếch đại từ các mẫu vị trí liên tiếp tốt hơn gấp tám lần so với bộ mã hóa 14 bit trong thế hệ HC-SF cũ hơn. Tín hiệu vận tốc sạch hơn đó hỗ trợ băng thông vòng lặp tốc độ cao hơn và khả năng chống nhiễu tốt hơn trong các tải cắt, điều này quan trọng nhất đối với các trục nặng nơi biến động lực tải lớn nhất. Độ mượt của tốc độ chạy thấp cũng được cải thiện — có liên quan đến mài bề mặt, tạo đường viền và bất kỳ hoạt động nào chạy ở tốc độ chậm trên toàn bộ hành trình trục.

Chức năng tuyệt đối cho phép khởi động lại máy mà không cần chu kỳ định vị lại sau mỗi lần bật nguồn. Đối với các trung tâm gia công lớn, nơi chu kỳ định vị lại trục Z mất 30–90 giây và xảy ra mỗi lần bắt đầu ca, nhiều lần khôi phục sau dừng khẩn cấp mỗi ngày và mỗi lần đặt lại báo động, giá trị năng suất của việc loại bỏ chu kỳ này tích lũy đáng kể trong một năm làm việc.

Bộ khuếch đại tương thích: Chỉ lớp 400V

HC-SFS7024 là động cơ lớp 400V nghiêm ngặt. Cuộn dây của nó được thiết kế cho nguồn cấp 400V và không thể sử dụng với bộ khuếch đại 200V trong bất kỳ trường hợp nào. Các bộ khuếch đại tương thích là:

MR-J2S-700A4 — 7kW, lớp 400V, giao diện đa năng. Chấp nhận lệnh vận tốc tương tự và lệnh vị trí xung từ các hệ thống CNC và PLC. Chế độ điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men xoắn. Lựa chọn tiêu chuẩn cho máy 400V có điều khiển trục xung CNC hoặc PLC.

MR-J2S-700B4 — 7kW, lớp 400V, giao diện bus cáp quang SSCNET. Kết nối với bộ điều khiển chuyển động dòng A hoặc dòng Q của Mitsubishi để nội suy đa trục phối hợp. Trục nhận lệnh quỹ đạo qua mạng SSCNET; phản hồi bộ mã hóa quay trở lại qua cùng một mạng.

MR-J2S-700CP4 — 7kW, lớp 400V, định vị tích hợp với giao diện CC-Link. Dành cho các ứng dụng định vị độc lập hoặc máy sử dụng bus trường CC-Link.

Sử dụng bộ khuếch đại lớp 200V (MR-J2S-700A, MR-J2S-700B không có hậu tố "4") với động cơ này sẽ gây hư hỏng động cơ. Điện áp định mức của động cơ là 400V; việc cấp tín hiệu điều khiển lớp 200V sẽ gây ra các vấn đề về nhiệt và điện. Hậu tố "4" trên cả động cơ và bộ khuếch đại phải luôn khớp nhau.

HC-SFS7024 so với HC-SFS702: Hiệu suất giống nhau, Nguồn cấp khác nhau

Đầu ra cơ khí giống hệt nhau. Lớp điện áp nguồn cấp, dòng điện định mức và khả năng tương thích bộ khuếch đại là những khác biệt có tác dụng. Các nhà thiết kế máy chọn giữa hai loại này nên dựa trên cơ sở hạ tầng nguồn cấp có sẵn. Nguồn cấp 400V — chọn HC-SFS7024 với bộ khuếch đại 400V. Nguồn cấp 200V — chọn HC-SFS702 với bộ khuếch đại 200V.

Ứng dụng điển hình

Trục cấp chính cho VMC và HMC cơ sở hạ tầng 400V. Các trung tâm gia công đứng và ngang lớn được lắp đặt tại các cơ sở Châu Âu và quốc tế sử dụng nguồn cấp 3 pha 400V sử dụng động cơ servo lớp 400V trên toàn bộ hệ thống. Trên một VMC lớn, các trục X, Y và Z điều khiển bàn máy nặng và đầu trục chính ở tốc độ cắt liên tục là ứng dụng tự nhiên cho công suất của HC-SFS7024. Nguồn cấp 400V kết nối trực tiếp với bộ khuếch đại MR-J2S-700_4 mà không cần chuyển đổi trung gian.

Hệ thống truyền tải pallet nặng và ổ đĩa con thoi trên các dây chuyền HMC 400V. Bộ thay đổi pallet và hệ thống truyền tải trên các trung tâm gia công định dạng lớn trong các cơ sở 400V sử dụng bộ điều khiển servo 7kW trên ổ đĩa con thoi và trạm kẹp. Dòng điện tiêu thụ giảm ở 400V giúp đơn giản hóa việc đi dây bảng điều khiển cho một máy có nhiều trục servo công suất cao.

Trục cấp cho máy tiện CNC lớn và trung tâm tiện. Các trung tâm tiện hạng nặng với khối lượng tháp pháo và băng trượt lớn, hoạt động từ nguồn cấp 400V, sử dụng HC-SFS7024 trên trục băng trượt Z và trục trượt ngang X. Mô-men xoắn liên tục 33,4 Nm cung cấp khả năng kiểm soát mô-men xoắn liên tục cho các hoạt động tiện sâu dưới tải cắt không đổi.

Bàn quay truyền động trực tiếp và hệ thống trục thứ 4 lớn. Bàn quay trục thứ 4 định dạng lớn trên các trung tâm gia công trong môi trường 400V sử dụng động cơ servo 7kW cho ổ đĩa đánh chỉ mục và tạo đường viền chính. Bộ mã hóa tuyệt đối duy trì độ chính xác định vị góc trên tất cả các sự kiện nguồn, và độ phân giải 17 bit hỗ trợ các bước góc nhỏ cần thiết cho các hoạt động tạo đường viền 5 trục.

Máy truyền động công nghiệp 400V và tích hợp dây chuyền. Các dây chuyền truyền động đa trạm và hệ thống lắp ráp tự động trong các cơ sở công nghiệp lớn ở Châu Âu và Châu Á tiêu chuẩn hóa nguồn cấp 400V tích hợp bộ điều khiển servo ở lớp 400V trên toàn bộ thiết kế dây chuyền. HC-SFS7024 cung cấp công suất 7kW ở điện áp nguồn gốc của hệ thống cho các trục truyền động và đánh chỉ mục có công suất cao nhất.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Có thể sử dụng HC-SFS7024 với bộ khuếch đại MR-J2S-700A hoặc MR-J2S-700B tiêu chuẩn 200V không?

Không. HC-SFS7024 làđộng cơ lớp 400V được quấn cho nguồn cấp 380–480V AC. Nó chỉ được sử dụng với bộ khuếch đại lớp 400V —MR-J2S-700A4, MR-J2S-700B4, hoặc MR-J2S-700CP4. Kết nối động cơ 400V với bộ khuếch đại lớp 200V sẽ gây hư hỏng động cơ. Luôn xác minh rằng cả động cơ và bộ khuếch đại đều có hậu tố "4" (chỉ lớp 400V) trước khi lắp đặt.

Q2: Sự khác biệt thực tế giữa HC-SFS7024 và HC-SFS702 là gì?

Hai động cơ này tạo ra đầu ra cơ khí giống hệt nhau — cùng mô-men xoắn liên tục 33,4 Nm, mô-men xoắn đỉnh 100 Nm, tốc độ định mức 2.000 vòng/phút, bộ mã hóa 17 bit và mặt bích 176 × 176 mm. Sự khác biệt duy nhất là lớp điện áp nguồn cấp: HC-SFS7024 hoạt động trên nguồn cấp lớp 400V (380–480V); HC-SFS702 hoạt động trên nguồn cấp lớp 200V (200–230V). Dòng điện định mức thấp hơn của HC-SFS7024 (~17,5A so với 35A) giúp đơn giản hóa việc đi dây và loại bỏ nhu cầu về biến áp hạ áp trong môi trường cơ sở hạ tầng 400V.

Q3: HC-SFS7024 có phanh điện từ không?

Không. HC-SFS7024 là phiên bản trục thẳng, không có phanh. Vị trí khi dừng được duy trì thông qua khóa servo của bộ khuếch đại. Đối với các trục thẳng đứng, cơ cấu chịu tải trọng của trọng lực hoặc bất kỳ trục nào yêu cầu giữ cơ khí an toàn khi ngắt nguồn servo, HC-SFS7024B (trục thẳng có phanh tác động bằng lò xo) là thông số kỹ thuật phù hợp. Phanh là lựa chọn quan trọng về an toàn cho bất kỳ trục nào mà việc mất kiểm soát servo có thể gây ra chuyển động không kiểm soát.

Q4: Pin bộ mã hóa tuyệt đối nằm ở đâu và khi nào cần thay thế?

Pin lithium Mitsubishi A6BAT hỗ trợ bộ đếm vị trí đa vòng của bộ mã hóa tuyệt đối 17 bit nằm bên trong bộ khuếch đại servo MR-J2S-700_4 — không nằm trong động cơ. Thay thế nó khi bộ khuếch đại hiển thị cảnh báo pin yếu, trước khi hết hoàn toàn. Pin A6BAT hết hoàn toàn sẽ đặt lại bộ đếm vị trí tuyệt đối, yêu cầu chu kỳ quay về điểm tham chiếu trước khi máy có thể tiếp tục sản xuất.

Q5: HC-SFS7024 có phải là bộ thay thế trực tiếp cho HC-SFS7024B nếu phiên bản có phanh không có sẵn không?

Không — hai mẫu này không thể thay thế cho nhau nếu máy được thiết kế có phanh. HC-SFS7024 không có phanh điện từ; HC-SFS7024B có phanh an toàn tác động bằng lò xo. Việc thay thế động cơ không phanh trên một trục được chỉ định có phanh sẽ loại bỏ chức năng an toàn được thiết kế. Việc thay thế này chỉ nên thực hiện sau khi đánh giá lại chính thức các yêu cầu an toàn của trục xác nhận rằng nó có thể chấp nhận được. Đối với mục đích bảo trì và sửa chữa, luôn tìm nguồn cung ứng phiên bản có thông số kỹ thuật phanh phù hợp với máy.