Động cơ Servo Mitsubishi HC-SFS52G1H — 500W | Hộp số G1H Độ chính xác cao | Bộ mã hóa tuyệt đối 17 bit | Phớt dầu | IP65 | MELSERVO J2S

Có một loại ứng dụng servo mà vấn đề cơ bản không phải là tốc độ — mà là lực tại trục đầu ra. Bàn xoay, bộ định vị góc chính xác, ổ trục cuộn dây điều khiển lực căng, trục máy cấp liệu chậm: điểm chung là tải trọng đòi hỏi mô-men xoắn lớn hơn trục servo trần có thể cung cấp, ở tốc độ trục thấp hơn vòng quay định mức của động cơ, với độ chính xác định vị được duy trì qua hàng trăm nghìn chu kỳ. Mitsubishi HC-SFS52G1H được chế tạo chuyên dụng cho loại ứng dụng đó. Nó kết hợp động cơ quán tính trung bình HC-SFS52 công suất 500W — với bộ mã hóa tuyệt đối 17 bit và vỏ bọc kín IP65, có phớt dầu — với hộp số G1H độ chính xác cao được tích hợp sẵn tại nhà máy, tạo ra một bộ truyền động hộp số nhỏ gọn, có thể lắp trực tiếp, cung cấp mô-men xoắn khuếch đại ở tốc độ đầu ra giảm mà không làm giảm độ phân giải định vị.

Thông số kỹ thuật

Hộp số không phải là phụ kiện — Nó là điểm mấu chốt

Trên nhiều trang sản phẩm động cơ servo, hộp số được coi như một tùy chọn bổ sung: đây là động cơ, và đây là hộp số bạn có thể gắn vào. HC-SFS52G1H khác biệt. Mitsubishi lắp ráp và vận chuyển đơn vị này như một thành phần duy nhất, được căn chỉnh và kiểm tra sẵn tại nhà máy. Hộp số không được bắt vít vào động cơ tại hiện trường — nó đi kèm như một phần của động cơ, với các giao diện cơ khí được xác định và hiệu suất được xác minh.

Sự khác biệt đó có trọng lượng thực tế. Các tổ hợp hộp số-động cơ được lắp ráp tại hiện trường đòi hỏi sự căn chỉnh trục cẩn thận, lựa chọn khớp nối và xác minh cơ khí. Truyền mô-men xoắn phụ thuộc vào chất lượng của việc lắp ráp đó. Tích hợp tại nhà máy loại bỏ các biến số đó: việc căn chỉnh đã được thực hiện, giao diện đã được xác định và toàn bộ cụm được lặp lại theo kích thước từ đơn vị này sang đơn vị khác.

Hộp số G1H thực hiện cơ học như thế nào:

Giảm tốc độ nhân mô-men xoắn đầu ra theo tỷ lệ bánh răng và chia tốc độ đầu ra theo cùng một yếu tố. Mô-men xoắn định mức 2,39 Nm của động cơ HC-SFS52 trở thành, ở tỷ lệ 1/20, khoảng 47,8 Nm tại trục đầu ra của hộp số — với tốc độ đầu ra giảm xuống còn 100 vòng/phút. Sự biến đổi đó cho phép động cơ lớp 500W xử lý các yêu cầu tải mà nếu không sẽ đòi hỏi một ổ đĩa lớn hơn và đắt tiền hơn đáng kể.

Tại sao lại là G1H, không phải G1:

G1H là ký hiệu hộp số độ chính xác cao của Mitsubishi. So với hộp số công nghiệp thông thường G1, G1H được chế tạo với dung sai chặt chẽ hơn với độ rơ được kiểm soát. Trong hệ thống servo mà độ chính xác định vị bắt nguồn từ bộ mã hóa — 131.072 xung mỗi vòng quay động cơ — một hộp số có độ rơ cao ở đầu ra sẽ hấp thụ một phần độ phân giải đó dưới dạng vùng chết, làm suy giảm độ chính xác định vị hiệu quả nhìn thấy ở tải. G1H ngăn chặn sự suy giảm đó, truyền độ phân giải cấp bộ mã hóa một cách hiệu quả qua giai đoạn giảm tốc đến trục đầu ra.

Đối với các ứng dụng mà vị trí góc trục đầu ra là một biến số chất lượng — góc dừng của bàn xoay chỉ mục, định hướng đồ gá phôi, góc đặt nhãn — sự khác biệt giữa G1 và G1H thể hiện trực tiếp ở đầu ra.

Nền tảng động cơ: HC-SFS52 — Quán tính trung bình, IP65, Bộ mã hóa tuyệt đối

HC-SFS52 là đại diện 500W của Mitsubishi trong dòng quán tính trung bình HC-SFS, một lớp động cơ được thiết kế cho phạm vi ứng dụng servo công nghiệp tầm trung rộng lớn. Quán tính trung bình có nghĩa là rôto được định cỡ có chủ đích để xử lý quán tính tải phản xạ cao hơn mà không yêu cầu điều chỉnh độ lợi cực kỳ chặt chẽ — vòng lặp servo vẫn ổn định trên phạm vi điều kiện tải kết nối rộng hơn so với động cơ quán tính thấp cho phép.

Vỏ IP65 có phớt dầu. Vỏ động cơ đạt được khả năng chống bụi hoàn toàn và chống tia nước từ mọi hướng. Trục đầu cuối ổ đĩa đi qua một phớt dầu được lắp sẵn tại nhà máy, bịt kín đường mà chất lỏng cắt, sương dầu bôi trơn và các hạt mịn có thể di chuyển vào khoang ổ trục và vỏ bộ mã hóa trong suốt tuổi thọ của động cơ. Sự kết hợp này là thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho động cơ servo được lắp đặt trực tiếp trên máy công cụ mà không cần thêm vỏ bảo vệ môi trường.

Mặt bích 130 × 130 mm. Vết bệ đỡ đặt động cơ này vào phạm vi trung bình của dòng HC-SFS — lớn hơn các biến thể nhỏ gọn 60mm và 80mm, phù hợp với lớp công suất 500W và độ cứng cơ khí cần thiết của cụm hộp số.

Bộ mã hóa tuyệt đối 17 bit. 131.072 xung vị trí mỗi vòng quay động cơ, được lưu giữ qua các chu kỳ tắt nguồn với pin dự phòng Mitsubishi A6BAT trong bộ khuếch đại. Kết quả thực tế: mỗi lần bật nguồn, máy sẽ ở vị trí được lệnh cuối cùng mà không cần chuỗi quay về điểm tham chiếu. Trong môi trường sản xuất mà việc định vị ban đầu tốn thời gian và liên quan đến việc quản lý chuyển động trục cẩn thận, việc loại bỏ quy trình đó là một lợi ích vận hành cụ thể.

Không có phanh: Chọn biến thể phù hợp

HC-SFS52G1H có không có phanh điện từ. Đây không phải là một hạn chế — đây là thông số kỹ thuật phù hợp cho một lớp ứng dụng đáng kể.

Các biến thể có phanh (HC-SFS52BG1H) được thiết kế cho các trục cần giữ vị trí bằng cơ học ở dòng điện bằng không: vít me dọc chịu tải trọng trọng lực, cơ cấu kẹp, bộ định vị nghiêng nơi tải tạo ra mô-men xoắn trên trục đầu ra khi nghỉ. Nếu ứng dụng có yêu cầu đó, biến thể B là phù hợp.

Đối với trục ngang, ổ trục điều khiển lực căng, bàn xoay được dừng bằng servo thay vì giữ chống lại tải trọng trọng lực, và bất kỳ trục nào mà phanh điện tử của bộ khuếch đại servo (phanh động) xử lý việc giảm tốc đầy đủ — HC-SFS52G1H không có phanh là thông số kỹ thuật phù hợp và đơn giản hơn. Không cần thiết kế mạch cấp nguồn phanh DC 24V. Không cần theo dõi hao mòn phanh. Không cần quản lý thời gian nhả phanh trong chương trình chuyển động. Ít thành phần hơn trong hệ thống, với hiệu suất servo tương đương.

Khả năng tương thích bộ khuếch đại servo

HC-SFS52G1H hoạt động với bộ khuếch đại MR-J2S-60A hoặc MR-J2S-60B, cả hai đều được định mức 500W trong nền tảng MELSERVO J2S.

MR-J2S-60A là biến thể đầu vào xung và tương tự đa năng. Nó nhận lệnh vị trí dưới dạng chuỗi xung từ PLC, bộ điều khiển CNC độc lập và thẻ chuyển động, và hỗ trợ các chế độ điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men xoắn độc lập hoặc kết hợp. Các cổng giao tiếp nối tiếp RS-232C và RS-422 cho phép truy cập tham số và giám sát qua phần mềm MR Configurator của Mitsubishi.

MR-J2S-60B kết nối với bus nối tiếp tốc độ cao SSCNET được sử dụng bởi các bộ điều khiển chuyển động Mitsubishi (Q172D, Q173D và các đơn vị chuyển động dòng A). Trong các hệ thống SSCNET, tất cả các trục nhận các gói lệnh đồng bộ hóa trong mỗi chu kỳ giao tiếp — thường là 0,88ms — đạt được sự phối hợp đa trục chặt chẽ. Đối với các máy có nhiều trục servo yêu cầu chuyển động đồng bộ, kiến trúc biến thể B và SSCNET loại bỏ hiện tượng rung thời gian giữa các trục mà hệ thống chuỗi xung không thể ngăn chặn hoàn toàn.

Việc lựa chọn bộ khuếch đại theo bộ điều khiển chủ. Cụm động cơ và hộp số giống hệt nhau bất kể loại bộ khuếch đại nào được sử dụng.

Lựa chọn tỷ số truyền

Hộp số G1H trên nền tảng HC-SFS52 được cung cấp với nhiều tỷ số giảm — thường là 1/5, 1/9, 1/12, 1/15, 1/20 và 1/25. Mỗi tỷ số là một cấu hình mã sản phẩm riêng biệt trong dòng HC-SFS52G1H.

Việc lựa chọn tỷ số đòi hỏi phải biết tốc độ trục đầu ra và mô-men xoắn cần thiết. Ở một tốc độ hoạt động động cơ nhất định, tốc độ trục đầu ra bằng tốc độ động cơ chia cho tỷ số truyền, và mô-men xoắn đầu ra liên tục bằng mô-men xoắn định mức của động cơ nhân với tỷ số truyền (tính đến hiệu suất hộp số). Động cơ luôn hoạt động ở dải tốc độ định mức 0–2.000 vòng/phút — tỷ số truyền biến đổi dải đó thành bất kỳ tốc độ đầu ra nào mà ứng dụng yêu cầu.

Khi đặt hàng một đơn vị thay thế, hãy xác nhận tỷ số truyền từ tài liệu máy gốc hoặc bảng tên hộp số. Thay thế một tỷ số khác sẽ tạo ra động học không chính xác và có thể gây ra lỗi chuyển động, lỗi quá tốc độ hoặc can thiệp cơ khí.

Môi trường ứng dụng

Sự kết hợp của HC-SFS52G1H với đầu ra chính xác được giảm tốc độ, động cơ kín IP65 và bộ mã hóa tuyệt đối phù hợp với một loạt thiết bị công nghiệp nhất quán:

Bàn xoay chỉ mục chính xác — bàn đồ gá yêu cầu các chuyển động chỉ mục góc chính xác giữa các trạm gia công hoặc lắp ráp. Độ chính xác góc chỉ mục G1H giới hạn lỗi góc chỉ mục; bộ mã hóa tuyệt đối có nghĩa là máy ở đúng vị trí mỗi khi khởi động; lắp ngang loại bỏ nhu cầu về phanh.

Bộ định vị góc trên thiết bị lắp ráp tự động — trục xoay các bộ phận hoặc dụng cụ đến một góc xác định để lắp ráp, kiểm tra hoặc phân phối, nơi độ chính xác góc trục đầu ra gắn liền với chất lượng sản phẩm.

Ổ trục cấp liệu vật liệu điều khiển lực căng — các trục xử lý cuộn, cấp dây và phân phối lá kim loại nơi giảm tốc độ đưa tốc độ động cơ vào phạm vi tốc độ quy trình trong khi servo điều khiển mô-men xoắn để duy trì lực căng không đổi.

Ổ trục cấp liệu chậm chính xác trên thiết bị mài và hoàn thiện — trục di chuyển bàn nơi chuyển động chậm, mượt mà, điều khiển mô-men xoắn yêu cầu giảm động cơ 2.000 vòng/phút xuống còn vài vòng/phút ở trục truyền động.

Trục phụ CNC không yêu cầu giữ phanh — ổ trục băng chuyền dao, ổ trục đồ gá xoay và cơ cấu băng chuyền phoi trên trung tâm gia công CNC, hoạt động trong cùng hệ thống MELSERVO J2S với động cơ HC-SFS trục chính.

Tham chiếu biến thể HC-SFS52

HC-SFS52G1H là lựa chọn phù hợp khi yêu cầu giảm tốc độ chính xác cao, không cần phanh cơ học và đầu ra trục thẳng từ hộp số phù hợp với giao diện bộ phận được dẫn động.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Có những tỷ số truyền nào cho HC-SFS52G1H?

Hộp số G1H được cung cấp với nhiều tùy chọn tỷ số — thường là 1/5, 1/9, 1/12, 1/15, 1/20 và 1/25. Mỗi tỷ số là một cấu hình riêng biệt. Tỷ số truyền phải được xác nhận từ tài liệu máy gốc hoặc bảng tên hộp số trước khi đặt hàng thay thế. Lắp đặt một đơn vị có tỷ số khác sẽ tạo ra tốc độ và mô-men xoắn đầu ra không chính xác và có thể gây ra lỗi chuyển động hoặc hư hỏng máy.

Q2: Sự khác biệt giữa HC-SFS52G1H và HC-SFS52BG1H là gì?

Hai mẫu này giống hệt nhau về động cơ, bộ mã hóa, loại hộp số và tất cả các thông số kỹ thuật điện. Sự khác biệt duy nhất là ký hiệu B: HC-SFS52BG1H bao gồm một phanh điện từ đóng bằng lò xo; HC-SFS52G1H thì không. Chọn biến thể B cho các trục dọc, cơ cấu chịu tải trọng trọng lực hoặc bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu giữ trục bằng cơ học ở dòng điện bằng không. Chọn HC-SFS52G1H cho các trục ngang và các ứng dụng mà phanh động của servo đủ để giảm tốc và nghỉ.

Q3: Bộ khuếch đại servo nào hoạt động với HC-SFS52G1H?

HC-SFS52G1H tương thích với MR-J2S-60A (giao diện lệnh xung/tương tự) và MR-J2S-60B (giao diện mạng nối tiếp SSCNET). Cả hai đều là bộ khuếch đại MELSERVO J2S lớp 500W. Việc lựa chọn bộ khuếch đại phụ thuộc vào loại bộ điều khiển chủ. Không giống như biến thể có phanh, HC-SFS52G1H không yêu cầu mạch cấp nguồn phanh DC 24V riêng biệt.

Q4: Bộ mã hóa 17 bit có duy trì dữ liệu vị trí sau khi mất điện không?

Có, với pin lithium Mitsubishi A6BAT được lắp đặt trong giá đỡ pin của bộ khuếch đại servo. Pin duy trì số đếm vị trí tuyệt đối đa vòng qua bất kỳ sự gián đoạn nguồn nào. Nếu không có pin, vị trí sẽ bị mất khi tắt máy và cần định vị lại khi khởi động lại. Bộ khuếch đại sẽ tạo cảnh báo pin yếu trước khi đạt đến ngưỡng, đưa ra cảnh báo trước để thay pin theo lịch trình.

Q5: Xếp hạng IP của phần hộp số là gì và nó có ảnh hưởng đến kế hoạch lắp đặt không?

Thân động cơ là IP65 — hoàn toàn kín bụi, chống tia nước. Phần hộp số có IP44, bảo vệ chống lại các hạt rắn lớn hơn 1mm và nước bắn từ mọi hướng, nhưng không được xếp hạng cho tiếp xúc trực tiếp với tia làm mát. Trên máy công cụ nơi chất làm mát được phun mạnh gần vỏ hộp số, một bộ làm lệch hướng hoặc tấm chắn cơ khí nên được tích hợp vào thiết kế máy. Bản thân thân động cơ không yêu cầu bảo vệ thêm trong môi trường CNC tiêu chuẩn.