Động cơ Servo AC Mitsubishi HC-SFS352BG1H — 3,5 kW có phanh điện từ & hộp số hành tinh G1H độ chính xác cao | MELSERVO J2S | Hàng mới trong hộp

Ba yếu tố có thể khiến trục servo trở nên thực sự khó thiết kế: quán tính tải lớn vượt quá băng thông điều khiển của động cơ, yêu cầu giữ vị trí bằng cơ khí khi ngắt điện và nhu cầu về mô-men xoắn đầu ra cao ở tốc độ giảm mà không cần lắp đặt hộp số ngoài cồng kềnh. Mitsubishi HC-SFS352BG1H giải quyết cả ba vấn đề trong một đơn vị lắp ráp sẵn tại nhà máy. Nó kết hợp động cơ servo quán tính trung bình HC-SFS352 đã được chứng minh với công suất 3,5 kW với hộp số hành tinh G1H độ chính xác cao và phanh điện từ tích hợp — một hệ thống truyền động tích hợp hoàn chỉnh cho các ứng dụng tự động hóa công nghiệp và máy công cụ đòi hỏi khắt khe. Hàng mới trong bao bì gốc của Mitsubishi Electric.

Thông số kỹ thuật

Ba thành phần, một bộ lắp ráp phù hợp tại nhà máy

HC-SFS352BG1H kết hợp ba hệ thống con mà nếu không sẽ yêu cầu tìm nguồn cung ứng riêng, căn chỉnh cơ khí và kỹ thuật lắp đặt:

Động cơ cơ sở HC-SFS352 là thành viên 3,5 kW của Mitsubishi trong dòng HC-SFS quán tính trung bình 2.000 vòng/phút — một động cơ có mô-men xoắn định mức 16,7 Nm và đỉnh 50,1 Nm, bộ mã hóa tuyệt đối 17 bit, vỏ IP65 có phớt dầu và mặt bích 176 × 176 mm phổ biến với các mẫu HC-SFS lớn hơn. Đây là một nền tảng đã được thiết lập cho các trục cấp liệu máy công cụ CNC và ổ đĩa tự động hóa công nghiệp.

Hộp số G1H là cấu hình giảm tốc hành tinh độ chính xác cao của Mitsubishi. Ký hiệu G1H cho biết độ chính xác đầu ra cao hơn hộp số công nghiệp tiêu chuẩn G1 — thông số khe hở nhỏ hơn và độ chính xác bánh răng được kiểm soát tốt hơn, phù hợp với các trục định vị nơi độ lặp lại góc ở trục đầu ra quan trọng như nhân mô-men xoắn.

Phanh điện từ là loại lò xo ép, ngắt điện: phanh khóa trục bằng cơ khí khi điện áp cuộn phanh bị ngắt và nhả khi được cấp điện. Đây là cấu hình an toàn phù hợp cho các trục thẳng đứng, ổ đĩa nghiêng và bất kỳ tải nào phải giữ vị trí an toàn khi không có nguồn điện servo.

Cả ba đều được lắp ráp, căn chỉnh và kiểm tra tại nhà máy như một bộ lắp ráp phù hợp. Nhà sản xuất máy nhận được một hệ thống truyền động hoàn chỉnh với các mối quan hệ kích thước đã được xác minh giữa động cơ, hộp số và phanh.

Hộp số G1H — Độ chính xác cao cho các ứng dụng định vị

Trong danh mục hộp số HC-SFS của Mitsubishi, G1H đặt đơn vị này cao hơn hộp số công nghiệp tiêu chuẩn G1 về độ chính xác đầu ra. G1H là cấu hình hộp số độ chính xác cao với khe hở được kiểm soát, dành cho các ứng dụng mà độ chính xác vị trí tại trục đầu ra của hộp số rất quan trọng đối với hiệu suất của máy.

Hộp số thực hiện đồng thời hai chức năng kỹ thuật. Thứ nhất, nó nhân mô-men xoắn định mức của động cơ theo tỷ lệ bánh răng, cung cấp mô-men xoắn đầu ra cao hơn đáng kể so với động cơ 3,5 kW đơn lẻ có thể tạo ra ở trục đầu ra. Thứ hai, nó giảm quán tính phản xạ của tải trở lại trục động cơ theo bình phương của tỷ lệ bánh răng — cho phép điều khiển các tải quán tính cao mà nếu không sẽ vượt quá tỷ lệ quán tính khuyến nghị của động cơ trong cấu hình ghép nối trực tiếp.

Đối với bàn xoay khổ lớn, đồ gá kẹp nặng và ổ đĩa giàn đa trục nơi tải cơ khí có quán tính đáng kể, hộp số G1H sẽ thay đổi hệ thống từ trạng thái cận đạt đến trạng thái nằm trong thông số kỹ thuật.

Phanh điện từ — Tại sao cấu hình này lại quan trọng

Chữ B trong HC-SFS352BG1H là phanh điện từ lò xo ép, và việc đưa nó vào đây không phải là ngẫu nhiên. Với công suất đầu ra 3,5 kW cùng với hộp số độ chính xác cao bổ sung thêm khả năng nhân mô-men xoắn, động cơ điều khiển tải với năng lượng cơ khí đáng kể. Khi nguồn điện servo bị ngắt — dù là cố ý khi kết thúc chu kỳ, trong quá trình dừng khẩn cấp hay khi mất điện — tải không có phanh cơ khí có thể di chuyển do trọng lực hoặc quán tính.

Phanh lò xo ép khóa trục hộp số ngay khi điện áp cuộn phanh giảm. Đây là thông số kỹ thuật phù hợp cho:

• Các trục thẳng đứng nơi khối lượng tải phải được giữ chống lại trọng lực bất cứ khi nào động cơ không được lệnh
• Các trục nghiêng hoặc xiên nơi trọng lực tạo ra một thành phần mô-men xoắn liên tục trên ổ đĩa
• Yêu cầu giữ an toàn trong thiết kế máy nơi yêu cầu trục không di chuyển trong quá trình bảo trì hoặc khi cửa bảo vệ mở
• Giữ vị trí chính xác các ứng dụng nơi vị trí phải được khóa bằng cơ khí giữa các chu kỳ chuyển động mà không phụ thuộc vào dòng điện servo liên tục

Một lưu ý quan trọng: phanh điện từ là thiết bị giữ cơ khí, không phải là phanh giảm tốc động. Nó được thiết kế để hoạt động sau khi trục đã dừng, khóa trục khi đứng yên.

Bộ mã hóa tuyệt đối 17 bit — Định vị không cần định vị gốc

Bộ mã hóa tích hợp trong HC-SFS352BG1H đọc trục động cơ ở tốc độ 131.072 xung/vòng thông qua liên kết nối tiếp tốc độ cao của Mitsubishi đến bộ khuếch đại servo. Bộ khuếch đại tính toán tỷ lệ hộp số trong các tham số bánh răng điện tử của nó, dịch dữ liệu vị trí động cơ một cách chính xác thành góc trục đầu ra cho bộ điều khiển CNC hoặc chuyển động.

Kiến trúc tuyệt đối có nghĩa là vị trí được lưu giữ qua các chu kỳ nguồn. Với bộ pin bộ khuếch đại servo được lắp đặt, bộ đếm vị trí đa vòng vẫn tồn tại khi máy tắt — do đó, việc khởi động không yêu cầu trình tự định vị gốc. Đối với máy có bàn xoay khổ lớn hoặc đồ gá đa trục nặng mà việc định vị gốc từng trục trước khi sản xuất bắt đầu tốn thời gian, việc loại bỏ quy trình khởi động đó sẽ mang lại lợi ích năng suất trực tiếp.

Bộ khuếch đại servo tương thích

HC-SFS352BG1H kết hợp với MR-J2S-350A (lệnh tương tự/xung) hoặc MR-J2S-350B (lệnh mạng kỹ thuật số SSCNET) bộ khuếch đại servo, cả hai đều có định mức 3,5 kW trong nền tảng MELSERVO J2S. Tỷ lệ hộp số G1H phải được lập trình vào tham số tỷ lệ bánh răng điện tử của bộ khuếch đại trong quá trình vận hành. Phanh điện từ yêu cầu nguồn điện DC 24V riêng biệt được kết nối với mạch phanh theo thông số kỹ thuật dây nối của Mitsubishi.

Môi trường ứng dụng

HC-SFS352BG1H là một giải pháp được thiết kế riêng cho các danh mục ứng dụng cụ thể nơi động cơ, phanh và hộp số độ chính xác cao đều phải có mặt:

Bàn xoay khổ lớn và đầu nghiêng trên các trung tâm gia công nơi khối lượng đồ gá kẹp tạo ra quán tính tải cao, trục thứ 4 hoặc thứ 5 phải giữ vị trí dưới lực cắt và ổ đĩa phải khóa bằng cơ khí khi cửa máy mở

Các trục thẳng đứng nặng trên các trung tâm gia công CNC, máy khoan và thiết bị lắp ráp tự động nơi công suất 3,5 kW ở đầu ra hộp số cung cấp biên độ lực để di chuyển và giữ tải đáng kể ở bất kỳ vị trí nào trong hành trình trục

Robot công nghiệp — các khớp vai và cánh tay trên của robot khớp nối tải trung bình đến lớn nơi việc nhân mô-men xoắn thông qua hộp số G1H mở rộng phạm vi mô-men xoắn hiệu dụng của động cơ để phù hợp với yêu cầu cấu trúc của khớp

Ổ đĩa chia độ chính xác — bộ chia độ quay, bộ chia độ hình sao và hệ thống truyền động quay nơi thông số khe hở chặt hơn của G1H đảm bảo định vị góc lặp lại tại trạm đầu ra sau mỗi lần chia độ

Hệ thống hàn và cắt tự động — các trục giàn và cổng lớn nơi sự kết hợp giữa công suất đầu ra 3,5 kW, nhân mô-men xoắn của hộp số và phanh cơ khí cung cấp chuyển động được kiểm soát đáng tin cậy với khả năng giữ an toàn

Tóm tắt các biến thể HC-SFS352

Động cơ cơ sở HC-SFS352 có sẵn trong nhiều cấu hình. BG1H kết hợp hai tùy chọn:

• HC-SFS352 — trục thẳng, không phanh, không hộp số
• HC-SFS352B — có phanh điện từ, không hộp số
• HC-SFS352G1H — có hộp số G1H, không phanh
• HC-SFS352BG1H — có phanh điện từ + hộp số G1H (mục này)

Tất cả các biến thể đều có cùng công suất đầu ra 3,5 kW, bộ mã hóa tuyệt đối 17 bit, vỏ động cơ IP65 và mặt bích động cơ 176 × 176 mm.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Bộ khuếch đại servo nào tương thích với HC-SFS352BG1H?

Các bộ khuếch đại phù hợp là MR-J2S-350A (lệnh tương tự hoặc xung từ PLC hoặc bộ điều khiển bên ngoài) hoặc MR-J2S-350B (mạng cáp quang SSCNET cho hệ thống chuyển động đa trục của Mitsubishi). Cả hai đều có định mức 3,5 kW trong nền tảng MELSERVO J2S. Tỷ lệ hộp số phải được lập trình vào các tham số tỷ lệ bánh răng điện tử của bộ khuếch đại trong quá trình vận hành.

Q2: Nguồn điện nào cần thiết cho phanh điện từ?

Phanh điện từ lò xo ép yêu cầu một nguồn điện DC 24V riêng biệt được kết nối với mạch phanh thông qua cáp và đầu nối phanh của động cơ. Phanh nhả khi cấp điện áp DC 24V vào cuộn dây và khóa khi ngắt điện áp. Bản thân bộ khuếch đại servo không cung cấp nguồn cho phanh — phải cung cấp nguồn DC 24V chuyên dụng trong thiết kế điện của máy. Tham khảo thông số kỹ thuật dây nối của Mitsubishi để biết loại đầu nối và định tuyến cáp phù hợp.

Q3: Sự khác biệt giữa hộp số G1, G1H, G5 và G7 trên dòng HC-SFS là gì?

G1 là hộp số giảm tốc công nghiệp tiêu chuẩn — loại bánh răng trụ, phù hợp với hầu hết các ứng dụng tự động hóa và xử lý nơi độ chính xác trục đầu ra vừa phải có thể chấp nhận được. G1H là phiên bản độ chính xác cao của cấu hình G1 — nó có khe hở chặt hơn và độ chính xác bánh răng được cải thiện so với G1, làm cho nó phù hợp với các trục định vị nơi độ lặp lại góc ở đầu ra quan trọng. G5 và G7 là bánh răng hành tinh xoắn ốc có thông số khe hở chặt nhất, dành cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác góc trục đầu ra cao nhất như bàn xoay chính xác. G1H là lựa chọn cân bằng phù hợp cho các ứng dụng định vị công nghiệp đòi hỏi khắt khe mà không có chi phí cao của G5/G7.

Q4: HC-SFS352BG1H có thể được sử dụng trên trục thẳng đứng mà không cần phanh điện từ hoạt động liên tục không?

Phanh không yêu cầu phải được cấp điện liên tục trong quá trình hoạt động bình thường — nó chỉ cần được cấp điện (nhả) trong quá trình chuyển động có điện. Trong bất kỳ trạng thái nào khi nguồn điện servo bị ngắt hoặc trục đứng yên và phải giữ chống lại trọng lực, phanh nên được ngắt điện để cho phép lò xo khóa trục. Hướng dẫn chung của Mitsubishi là mô-men xoắn không cân bằng của trục thẳng đứng phải nằm trong phạm vi 70% mô-men xoắn định mức của động cơ để giữ phanh đáng tin cậy. Luôn xác nhận mô-men xoắn giữ của phanh so với tải thực tế trước khi vận hành.

Q5: HC-SFS352BG1H có còn được sản xuất không và sản phẩm tương đương thế hệ hiện tại là gì?

Dòng HC-SFS thuộc thế hệ MELSERVO J2S của Mitsubishi, đã được kế thừa bởi các sản phẩm dòng J4 và J5. Các đơn vị HC-SFS352BG1H mới trong hộp vẫn có sẵn thông qua các kênh tự động hóa công nghiệp cho việc bảo trì máy, phụ tùng thay thế và các hệ thống nền tảng J2S hiện có. Đối với các thiết kế máy mới, các sản phẩm tương đương thế hệ hiện tại của Mitsubishi với hộp số G1H và phanh trong lớp 3,5 kW thuộc dòng HG-SR (MELSERVO J4) — cung cấp bộ mã hóa 22 bit và vỏ IP67 nhưng yêu cầu bộ khuếch đại J4 và giao diện cáp khác.