Mitsubishi HC-SFS202G1H — Động cơ Servo AC có hộp giảm tốc 2kW, Hộp giảm tốc kiểu chân G1H, dòng MELSERVO-J2S

Nhận dạng sản phẩm

Mã sản phẩm: HC-SFS202G1H

Cũng được tìm kiếm với tên: HCSFS202G1H, HC-SFS-202G1H

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

Loại động cơ: Động cơ Servo AC không chổi than có hộp giảm tốc — Trục thẳng, Không có phanh, Hộp giảm tốc kiểu chân G1H

Dòng sản phẩm: MELSERVO-J2S (J2-Super)

Điểm khác biệt của động cơ này

HC-SFS202G1H kết hợp động cơ servo J2-Super 2kW đã được thiết lập với một hộp giảm tốc kiểu chân G1H trong một gói lắp ráp sẵn tại nhà máy. Sự khác biệt giữa G1H và G1 nằm ở hình học lắp đặt: trong khi biến thể G1 lắp bằng mặt bích, thì G1H sử dụng cấu hình lắp đặt bằng chân/đế — vỏ hộp giảm tốc đặt trên các đế lắp đặt ở chân đế, với trục đầu ra nhô ra từ bên hông vỏ. Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn phù hợp bất cứ khi nào bố cục máy yêu cầu một bộ truyền động song song với trục hoặc lắp trên đế thay vì lắp theo kiểu mặt bích thẳng hàng.

Kết quả là một bộ truyền động servo có hộp giảm tốc nhỏ gọn, mang lại tất cả hiệu suất của nền tảng servo J2-Super HC-SFS — bộ mã hóa tuyệt đối nối tiếp 17-bit, khả năng tương thích với bộ khuếch đại MR-J2S-200, mô-men xoắn liên tục của động cơ cơ bản là 9,55 Nm và mô-men xoắn đỉnh là 28,6 Nm — đồng thời mang lại cấu hình trục đầu ra mô-men xoắn cao, tốc độ thấp mà nhiều thiết kế hệ thống truyền động thực tế yêu cầu. Không cần hộp số ngoài để tự tìm, lắp đặt, căn chỉnh và bảo trì. Động cơ và hộp giảm tốc được giao dưới dạng một bộ phận lắp ráp chính xác, sẵn sàng lắp đặt trực tiếp vào cấu trúc máy.

HC-SFS202G1H không có phanh. Đối với các ứng dụng yêu cầu giữ cơ khí an toàn khi tắt servo, HC-SFS202BG1H (có phanh) là biến thể tương ứng.

Thông số kỹ thuật

Lắp đặt kiểu chân G1H: Tại sao tồn tại và khi nào nên chỉ định

Sự khác biệt giữa G1 và G1H hoàn toàn là về cơ khí — cả hai đều là hộp giảm tốc công nghiệp đa dụng, cả hai đều tạo ra cùng một dải tỷ số truyền đầu ra, và cả hai đều sử dụng cùng một động cơ và bộ mã hóa. Cái thay đổi là giao diện lắp đặt vỏ hộp.

Pin lithium G1 mặt bích lắp mặt vỏ hộp giảm tốc vào lỗ mặt bích máy, thẳng hàng với trục động cơ. Bộ lắp ráp là trục — thân động cơ, vỏ hộp giảm tốc và trục đầu ra đều nằm trên cùng một đường tâm, với trục đầu ra nhô ra phía trước. Điều này phù hợp với các thiết kế máy mà động cơ servo và hộp giảm tốc được lắp vào lỗ hoặc lắp vào mặt phẳng trong cấu trúc máy.

Pin lithium G1H chân đế sử dụng các chân hoặc đế lắp đặt ở đáy vỏ hộp giảm tốc. Động cơ nằm bên cạnh thay vì phía sau vỏ hộp giảm tốc trong bố cục máy. Trục đầu ra có thể nhô ra ở góc 90° so với trục động cơ tùy thuộc vào thiết kế bộ truyền động, hoặc song song với nó — đặc điểm chính là vỏ hộp được hỗ trợ bởi đáy của nó thay vì mặt của nó. Điều này phù hợp với:

Các lắp đặt truyền động băng tải và chuyền tải nơi động cơ phải nằm song song với khung băng tải thay vì nhô ra theo trục từ một mặt phẳng. Vỏ hộp lắp đế bắt trực tiếp vào thanh ray khung, và bánh xe hoặc nhông truyền động trục đầu ra nằm ở độ cao và hướng phù hợp mà không cần giá đỡ riêng.

Các lắp đặt truyền động phụ cho máy công cụ nơi không gian bảng điều khiển và khoảng trống kết cấu ưu tiên bố trí động cơ lắp bên cạnh hơn là loại nhô ra theo trục. Các bộ truyền động băng tải phoi, bộ truyền động bơm làm mát và các bộ lắp ráp truyền động băng đạn dao thường sử dụng cấu hình này.

Khung máy cấu hình thấp nơi độ sâu trục bị hạn chế nhưng có không gian lắp đế. Dấu chân của bộ lắp ráp G1H dọc theo trục đầu ra ngắn hơn so với cấu hình thẳng hàng G1 tương đương cho cùng một tỷ số truyền.

Các ứng dụng thay thế và sửa chữa nơi máy ban đầu sử dụng động cơ hộp số lắp chân và bộ thay thế cần duy trì cùng hình học lắp đặt và hướng trục.

Bức tranh Mô-men xoắn: Hộp giảm tốc làm gì với 9,55 Nm

Động cơ HC-SFS202 cơ bản cung cấp 9,55 Nm liên tục ở 2.000 vòng/phút. Sau giai đoạn hộp giảm tốc G1H, đầu ra đó được biến đổi:

Ở tỷ số 1/20, trục đầu ra quay ở 100 vòng/phút và mô-men xoắn liên tục lý thuyết ở đầu ra đạt khoảng 162–172 Nm (tính đến hiệu suất hộp số điển hình 85–90%). Mô-men xoắn đỉnh ở đầu ra tăng tương ứng từ mức cơ bản 28,6 Nm của động cơ, có thể vượt quá 480 Nm trong các quá trình tăng tốc ngắn.

Ở tỷ số 1/9, tốc độ đầu ra khoảng 222 vòng/phút và mô-men xoắn liên tục khoảng 77–81 Nm — một cấu hình phù hợp cho các ứng dụng băng tải và chuyền tải tốc độ trung bình, nơi tốc độ trục đầu ra cần duy trì trong phạm vi hoạt động hữu ích.

Ở tỷ số 1/5, đầu ra chạy ở 400 vòng/phút với khoảng 43–45 Nm liên tục — phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ trục đầu ra cao hơn với hệ số nhân mô-men xoắn trung bình.

Các số liệu này minh họa lý do tại sao HC-SFS202G1H không chỉ là một sản phẩm tiện lợi. Bản thân động cơ cơ bản tạo ra 9,55 Nm, phục vụ một phạm vi yêu cầu tải hạn chế. Với bộ truyền động G1H, cùng một tổ hợp động cơ và bộ khuếch đại có thể truyền động các tải yêu cầu hơn 150 Nm liên tục ở tốc độ trục thấp — các tải mà giải pháp truyền động trực tiếp sẽ yêu cầu động cơ lớn hơn và đắt tiền hơn đáng kể để xử lý. Bộ truyền động mang lại khả năng mô-men xoắn với chi phí tốc độ đầu ra, và đối với nhiều yêu cầu hệ thống truyền động thực tế, sự đánh đổi đó là hoàn toàn phù hợp.

Bộ mã hóa trục động cơ: Độ phân giải qua tỷ số truyền

Bộ mã hóa 17-bit nằm trên trục động cơ và đọc 131.072 vị trí mỗi vòng quay tại vị trí đó. Điều này có ý nghĩa gì sau giai đoạn hộp giảm tốc là đáng kể: mỗi vòng quay trục đầu ra tương ứng với nhiều vòng quay trục động cơ, và mỗi vòng quay trục động cơ đó tạo ra 131.072 xung mã hóa. Do đó, bộ khuếch đại nhận được độ phân giải vị trí hiệu dụng cực kỳ mịn ở trục đầu ra.

Ở tỷ số truyền 1/20, mỗi vòng quay trục đầu ra tạo ra 20 × 131.072 = 2.621.440 xung mã hóa hiệu dụng. Đối với ứng dụng định vị trục đầu ra tốc độ thấp — băng tải dừng ở vị trí chính xác, bàn quay chỉ mục đến một vị trí góc cố định — độ phân giải này cung cấp phản hồi vị trí tốt hơn nhiều so với độ chính xác định vị cơ học của hầu hết các cơ cấu truyền động. Bộ mã hóa không bao giờ là yếu tố giới hạn trong độ chính xác định vị cho các ứng dụng này.

Ở tốc độ đầu ra thấp, chất lượng ước tính vận tốc cũng được hưởng lợi tương tự. Bộ khuếch đại tính toán vận tốc từ sự khác biệt mẫu vị trí; với mã hóa trục động cơ và tỷ số truyền cao, mỗi mẫu vận tốc bao phủ nhiều xung mã hóa ngay cả ở tốc độ trục đầu ra chậm, mang lại cho vòng điều khiển vận tốc một ước tính vận tốc sạch, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao. Điều khiển vận tốc mượt mà ở vòng quay trục đầu ra rất thấp — quan trọng cho việc điều chỉnh tốc độ băng tải và các ứng dụng quấn — là kết quả trực tiếp của sự kết hợp này.

Pin lithium A6BAT trong bộ khuếch đại MR-J2S duy trì bộ đếm tuyệt đối đa vòng quay trong mọi trường hợp mất điện. Vị trí tuyệt đối của trục đầu ra được giữ lại qua các chu kỳ nguồn, cho phép khởi động lại máy mà không cần chu kỳ quay về điểm gốc.

Yêu cầu bộ khuếch đại và cài đặt hộp số điện tử

HC-SFS202G1H kết hợp với bộ khuếch đại lớp MR-J2S-200 — cùng nền tảng J2-Super 2kW được sử dụng cho tất cả các biến thể HC-SFS202. Từ góc độ của bộ khuếch đại, nó đang điều khiển một động cơ HC-SFS202. Giao thức bộ mã hóa, nhận dạng mô hình động cơ và điều khiển dòng điện không thay đổi do sự hiện diện của bộ truyền động.

Điều thay đổi khi vận hành là tỷ số truyền điện tử trong các tham số của bộ khuếch đại. Chức năng hộp số điện tử (tham số CMX/CDV theo thuật ngữ MR-J2S) thiết lập mối tương quan giữa các đơn vị lệnh vị trí từ CNC hoặc bộ điều khiển và chuyển động trục đầu ra thực tế. Với hộp giảm tốc giữa động cơ và tải, mỗi đơn vị chuyển động trục đầu ra được lệnh yêu cầu nhiều vòng quay trục động cơ hơn so với trong cấu hình truyền động trực tiếp, và các tham số hộp số điện tử phải phản ánh chính xác tỷ số truyền đã lắp đặt.

Thiết lập sai các tham số này sẽ tạo ra mối quan hệ sai giữa vị trí được lệnh và chuyển động trục thực tế — trục sẽ bị quá đà, thiếu đà hoặc tạo ra lỗi vị trí trên mỗi lần di chuyển. Việc xác minh cài đặt tỷ số truyền điện tử so với tỷ số trên nhãn của vỏ hộp giảm tốc luôn phải là kiểm tra vận hành đầu tiên trên bất kỳ trục servo có hộp giảm tốc nào.

Bộ khuếch đại tương thích:

• MR-J2S-200A — Lệnh analog/xung đa dụng, chế độ điều khiển vị trí/tốc độ/mô-men xoắn
• MR-J2S-200B — Bus sợi quang SSCNET cho hệ thống điều khiển chuyển động phối hợp
• MR-J2S-200CP — Định vị tích hợp với CC-Link, hoạt động bảng điểm độc lập

Không tương thích với bộ khuếch đại MR-J2-200 (thế hệ đầu tiên), MR-J3 hoặc MR-J4.

G1 so với G1H so với G5/G7: Chọn biến thể hộp giảm tốc phù hợp

Đối với điều khiển chuyển động công nghiệp đa dụng — bộ truyền động băng tải, hệ thống chuyền tải, bàn quay chỉ mục, xử lý vật liệu — G1 và G1H là các lựa chọn phù hợp và hiệu quả về chi phí. G5 và G7 là các biến thể chính xác với thông số kỹ thuật độ rơ chặt chẽ hơn cho các ứng dụng mà độ chính xác góc ở trục đầu ra là yêu cầu chính. G1H đặc biệt giải quyết các yêu cầu bố cục mà G1 không đáp ứng được — nó không phải là một sự hạ cấp hay thay thế, nó là biến thể phù hợp cho một tập hợp các thiết kế máy khác.

Ứng dụng điển hình

Bộ truyền động servo băng tải con lăn và băng tải dây đai. Băng tải dây chuyền sản xuất phải khởi động, dừng và giữ vị trí chính xác — hệ thống tích lũy bộ phận, chuyền tải giữa các trạm lắp ráp, băng tải ra khỏi các ô CNC — sử dụng bộ truyền động servo với hộp giảm tốc lắp chân để phù hợp với cấu trúc khung băng tải. Lắp đặt kiểu chân của HC-SFS202G1H tích hợp gọn gàng vào khung băng tải tiêu chuẩn, và bộ mã hóa tuyệt đối duy trì vị trí bộ phận nhất quán qua mọi lần dừng khẩn cấp và khởi động lại.

Bộ truyền động trạm máy chuyền động xích. Bộ truyền động chỉ mục trạm chuyền tải sử dụng hệ thống xích và nhông thường yêu cầu động cơ hộp số lắp chân ở đầu trạm truyền động. Lắp đặt G1H cho phép động cơ và vỏ hộp giảm tốc bắt trực tiếp vào khung đế máy chuyền tải, với nhông đầu ra được định vị ở độ cao phù hợp cho bộ truyền động xích.

Kiểm soát độ căng quấn và mở. Máy quấn và mở vật liệu hoạt động ở chế độ điều khiển mô-men xoắn ở tốc độ trục thấp sử dụng bộ truyền động servo lắp chân, nơi trục đầu ra kết nối trực tiếp với trục cuộn qua khớp nối hoặc bộ giới hạn mô-men xoắn. G1H cung cấp hướng lắp đặt và độ cao trục đầu ra phù hợp để phù hợp với thiết kế cơ khí của các giá đỡ quấn trên các dây chuyền chuyển đổi, in ấn và cán màng.

Bộ truyền động bàn quay chỉ mục với động cơ lắp đế. Bàn quay chỉ mục lớn nơi động cơ truyền động phải nằm dưới bề mặt bàn và kết nối với bánh răng sâu hoặc bánh răng ăn khớp từ bên dưới sử dụng động cơ hộp số lắp chân làm bộ truyền động chính. HC-SFS202G1H định vị trục đầu ra chính xác cho hình học này, và bộ mã hóa J2-Super cung cấp độ chính xác góc cần thiết cho việc chỉ mục lắp ráp đa trạm.

Bộ truyền động cơ cấu chấp hành cổng, cửa sập và cửa công nghiệp. Các ứng dụng điều khiển cổng và lối vào công nghiệp được điều khiển bằng servo sử dụng động cơ hộp số lắp chân, nơi động cơ phải được neo vào cấu trúc đế thay vì nhô ra từ mặt phẳng. Sự kết hợp giữa tốc độ đầu ra thấp, mô-men xoắn đầu ra cao và phản hồi vị trí tuyệt đối đáp ứng các yêu cầu chức năng của hệ thống cổng truy cập điều khiển bằng servo.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Sự khác biệt giữa các biến thể hộp giảm tốc G1H và G1 là gì?

Cả hai đều là hộp giảm tốc công nghiệp đa dụng trong cùng dải tỷ số truyền, và cả hai đều sử dụng cùng động cơ cơ bản và bộ mã hóa. Sự khác biệt là ở cách lắp đặt: G1 là loại mặt bích lắp mặt đối mặt với lỗ mặt bích máy, với trục đầu ra nhô ra theo trục thẳng hàng với động cơ. G1H là loại chân đế lắp qua các đế/chân đế, với động cơ nằm bên cạnh vỏ hộp giảm tốc thay vì phía sau nó. Chỉ định G1H khi bố cục máy yêu cầu lắp đế hoặc độ sâu trục không phù hợp với lắp ráp thẳng hàng.

Q2: Bộ khuếch đại nào tương thích với HC-SFS202G1H?

HC-SFS202G1H sử dụng cùng bộ khuếch đại với tất cả các biến thể HC-SFS202: lớp MR-J2S-200. Ba tùy chọn là MR-J2S-200A (lệnh analog/xung), MR-J2S-200B (bus SSCNET cho bộ điều khiển chuyển động) và MR-J2S-200CP (định vị tích hợp). Tất cả đều hỗ trợ bộ mã hóa 17-bit. Động cơ không tương thích với bộ khuếch đại MR-J2-200 (thế hệ đầu tiên), MR-J3 hoặc MR-J4. Hãy nhớ cài đặt các tham số tỷ số truyền điện tử trong bộ khuếch đại để khớp với tỷ số truyền đã lắp đặt thực tế trước khi vận hành.

Q3: Tỷ số truyền ảnh hưởng đến mô-men xoắn và tốc độ trục đầu ra như thế nào?

Tốc độ trục đầu ra bằng tốc độ định mức của động cơ chia cho tỷ số truyền. Mô-men xoắn đầu ra bằng mô-men xoắn định mức của động cơ nhân với tỷ số truyền, sau đó giảm bởi hiệu suất hộp số (thường là 85–90%). Ở tỷ số 1/20 với mô-men xoắn định mức 9,55 Nm của động cơ cơ bản và hiệu suất khoảng 87%, mô-men xoắn đầu ra liên tục khoảng 166 Nm ở 100 vòng/phút. Tỷ số cụ thể được đóng dấu trên nhãn của vỏ hộp giảm tốc — hãy xác nhận điều này trước khi cài đặt các tham số hộp số điện tử của bộ khuếch đại.

Q4: Bộ truyền động có ảnh hưởng đến độ phân giải bộ mã hóa ở trục đầu ra không?

Bộ mã hóa đọc trên trục động cơ ở 131.072 ppr bất kể tỷ số truyền. Sau giai đoạn hộp giảm tốc, mỗi vòng quay trục đầu ra tương ứng với nhiều vòng quay trục động cơ, nhân số xung mã hóa hiệu dụng trên mỗi vòng quay trục đầu ra với tỷ số truyền. Ở tỷ số 1/20, độ phân giải hiệu dụng ở trục đầu ra là hơn 2,6 triệu xung mỗi vòng quay — tốt hơn nhiều so với độ chính xác định vị cơ học của hầu hết các cơ cấu truyền động, nghĩa là bộ mã hóa không bao giờ là yếu tố giới hạn trong độ chính xác định vị cho loại ứng dụng này.

Q5: HC-SFS202G1H có phù hợp cho các ứng dụng trục thẳng đứng không có phanh không?

HC-SFS202G1H không có phanh điện từ. Vị trí khi đứng yên được duy trì thông qua khóa servo của bộ khuếch đại. Đối với các trục thẳng đứng hoặc cơ cấu chịu tải trọng trọng trường mà tải trọng phải được giữ bằng cơ khí khi tắt nguồn servo — để ngăn chuyển động không kiểm soát trong quá trình dừng khẩn cấp, lỗi nguồn hoặc tắt máy theo kế hoạch — HC-SFS202BG1H (cùng động cơ và hộp giảm tốc, có thêm phanh điện từ kiểu lò xo) là chỉ định phù hợp. Sử dụng biến thể không phanh trên trục thẳng đứng yêu cầu đánh giá cẩn thận các yêu cầu an toàn của máy; trong hầu hết các trường hợp, biến thể có phanh là lựa chọn phù hợp cho bất kỳ trục nào có thành phần tải trọng trọng trường.