Mitsubishi HC-SFS152K (HCSFS152K) — Động cơ Servo AC 1.5kW, Trục có then, Không có phanh, 2000 vòng/phút, Dòng MELSERVO J2-Super

Tổng quan sản phẩm

Mã sản phẩm: HC-SFS152K

Cũng được tìm kiếm với tên: HCSFS152K, HC SFS 152K, HC-SFS-152K

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

Phân loại: Động cơ Servo AC không chổi than quán tính trung bình — 1.5 kW, loại 200V, 2000 vòng/phút, Trục có then, Không có phanh

Động cơ và Đặc điểm nhận dạng của nó

Pin Mitsubishi HC-SFS152K là động cơ servo 1.5kW, 2000 vòng/phút thuộc dòng nhỏ gọn J2-Super HC-SFS. Thông số kỹ thuật hiệu suất của nó — mô-men xoắn liên tục 7.16 Nm, mô-men xoắn đỉnh 21.6 Nm, bộ mã hóa tuyệt đối 17 bit ở 131,072 ppr, mặt bích 130 × 130 mm, IP65 — được chia sẻ với phiên bản trục thẳng của nó là HC-SFS152. Điểm khác biệt là một chữ cái ở cuối: K.

Chữ cái đó có nghĩa là có rãnh then được gia công trên trục. Không phải là giao diện kẹp ma sát. Không phải là chỗ lắp khớp nối bằng vít định vị. Một rãnh then được gia công đúng cách, cung cấp đường truyền mô-men xoắn khóa cơ học giữa trục động cơ và trục được dẫn động — một đường truyền mô-men xoắn qua tiết diện cắt của then thay vì qua lực tiếp xúc, và một đường truyền không phụ thuộc vào hình dạng kẹp còn nguyên vẹn trong nhiều năm sử dụng sản xuất.

Ở mức 1.5kW trên khung 130 × 130 mm, HC-SFS152K phù hợp với một danh mục trục máy cụ thể: kích thước khung nhỏ gọn, đầu ra mô-men xoắn có ý nghĩa và kết nối với bộ phận được dẫn động thông qua giao diện cơ khí thực sự có lợi từ then. Các ổ đai răng có ròng rọc có then. Trục đầu vào hộp số trục vít. Hub xích. Hub bánh răng trên hộp số giảm tốc nhỏ gọn. Đây là những ứng dụng mà HC-SFS152K được thiết kế.

Thông số kỹ thuật

7.16 Nm ở 2000 vòng/phút: Khả năng mô-men xoắn trong thực tế

Bảy phẩy một sáu Newton-mét mô-men xoắn liên tục đặt HC-SFS152K ở điểm làm việc hữu ích trong danh mục khung nhỏ gọn 130 × 130 mm. Đây là mô-men xoắn liên tục cao nhất có sẵn trong dòng HC-SFS 2000 vòng/phút trước khi kích thước mặt bích tăng lên 176 × 176 mm ở HC-SFS202. Điều này làm cho nó trở thành đỉnh cao của dòng sản phẩm nhỏ gọn — lựa chọn khi cấu trúc máy chỉ cho phép diện tích 130 × 130 mm nhưng yêu cầu mô-men xoắn trục vượt quá khả năng duy trì của HC-SFS102 1kW.

7.16 Nm liên tục trông như thế nào về mặt cơ khí? Trên vít me bi bước 5mm với hiệu suất 90%, mô-men xoắn này duy trì lực trục khoảng 8.1 kN — một lực cấp liệu có ý nghĩa cho máy CNC nhỏ gọn, bộ cấp liệu máy ép nhỏ và cơ cấu xử lý vật liệu hạng trung. Trên ổ cuộn ở chế độ điều khiển mô-men xoắn, 7.16 Nm bao phủ phạm vi ứng suất làm việc của trạm cuộn nhẹ đến trung bình trên phạm vi đường kính cuộn thực tế. Trên trục được kết nối bằng đai với tỷ lệ giảm 2:1, mô-men xoắn hiệu dụng tại trục được dẫn động tăng gấp đôi lên khoảng 14 Nm, ở tốc độ trục đầu ra bằng một nửa.

Mô-men xoắn đỉnh 21.6 Nm — chính xác gấp ba lần định mức liên tục — xử lý các quá trình tăng tốc và giảm tốc của mỗi chu kỳ định vị. Trục 1.5kW hoàn thành các di chuyển điểm-điểm nhanh chóng sử dụng mô-men xoắn đỉnh trong các giai đoạn dốc vận tốc ngắn và ổn định ở mô-men xoắn định mức hoặc thấp hơn trong quá trình chuyển động vận tốc không đổi. Bộ khuếch đại MR-J2S-200 với mô hình nhiệt điện tử theo dõi mẫu này và cảnh báo trước khi nhiệt độ cuộn dây tiến gần đến mức gây hư hại dưới bất kỳ chu kỳ làm việc sản xuất nào.

Tại sao lại có Trục có then ở mức 1.5kW

Việc lựa chọn giữa trục thẳng và trục có then ở mức 1.5kW xứng đáng được giải thích trực tiếp, vì lý do là thực tế chứ không phải lý thuyết.

Khớp nối kẹp ma sát trên trục thẳng truyền mô-men xoắn thông qua lực tiếp xúc giữa lỗ trục và đường kính ngoài trục. Lực đó được thiết lập khi lắp đặt và phải duy trì đủ cao để chống lại toàn bộ mô-men xoắn đỉnh — 21.6 Nm trong trường hợp này — trong suốt tuổi thọ của động cơ. Trong điều kiện lý tưởng, với khoảng thời gian kiểm tra thường xuyên và môi trường sạch sẽ ổn định, điều này hoạt động đáng tin cậy. Trong điều kiện sản xuất — rung động từ máy móc liền kề, chu kỳ nhiệt giữa các trạng thái bật và tắt máy, sự lỏng lẻo định kỳ của các bộ phận cố định mà đội bảo trì không phát hiện ra vì độ trượt tinh tế — biên độ an toàn có thể bị xói mòn. Một khớp nối chống được 21.6 Nm vào ngày lắp đặt có thể bị trượt ở 15 Nm sau hai năm sử dụng. Độ trượt là không liên tục. Lỗi theo dõi nhỏ. Cảnh báo có thể không bao giờ kích hoạt. Nhưng khả năng lặp lại vị trí suy giảm, và nguyên nhân không rõ ràng.

Rãnh then loại bỏ hoàn toàn cơ chế suy giảm này. Then truyền mô-men xoắn thông qua tiết diện cắt của nó — một hình dạng không thay đổi theo giờ sử dụng, không bị lỏng do rung động và không phụ thuộc vào bất kỳ biến số lắp đặt nào còn nguyên vẹn. Tải trọng chu kỳ, mô-men xoắn đảo chiều, mô-men xoắn đỉnh 21.6 Nm trên mỗi lần tăng tốc, các tác động sốc từ việc ăn khớp xích hoặc tiếp xúc răng bánh răng — khớp nối có then xử lý tất cả những điều này mà không bị mài mòn tích lũy như giao diện ma sát.

Đối với các ứng dụng mà HC-SFS152K thường phục vụ — xích và ròng rọc, đầu vào hộp số trục vít, ròng rọc đai răng có then, hub bánh răng trên hộp số giảm tốc chính xác — hub có lỗ rãnh then hoặc là tiêu chuẩn danh mục hoặc là yêu cầu thiết kế, và động cơ trục có then đơn giản là thông số kỹ thuật tự nhiên và chính xác. Không có chi phí hiệu suất. Mô-men xoắn định mức 7.16 Nm và mô-men xoắn đỉnh 21.6 Nm giống hệt với HC-SFS152 trục thẳng.

Mô-men xoắn Khung nhỏ gọn Cao nhất trong Dòng 2000 vòng/phút

Mặt bích 130 × 130 mm là kích thước khung nhỏ gọn trong dòng HC-SFS 2000 vòng/phút. Ba động cơ chia sẻ nó:

Trên HC-SFS152K, bước tiếp theo trong dòng trục có then HC-SFS 2000 vòng/phút là HC-SFS202K ở mức 2kW — với mặt bích lớn hơn 176 × 176 mm và sử dụng cùng bộ khuếch đại MR-J2S-200. Đây là một sự chuyển đổi cơ khí đáng kể: giá đỡ 130 × 130 mm không thể lắp vừa HC-SFS202K nếu không sửa đổi giá đỡ động cơ. Đối với các thiết kế máy bị giới hạn ở diện tích 130 × 130 mm, HC-SFS152K là tùy chọn mô-men xoắn tối đa có sẵn.

Ngược lại, HC-SFS102K bên dưới nó sử dụng một lớp bộ khuếch đại khác — MR-J2S-100 thay vì MR-J2S-200. Nâng cấp từ HC-SFS102K lên HC-SFS152K giữ nguyên mặt bích nhưng yêu cầu thay đổi bộ khuếch đại. Giá đỡ giữ nguyên; chỉ cần thay đổi động cơ và bộ khuếch đại.

Không có phanh: Cài đặt mặc định phù hợp cho các ứng dụng trục có then

HC-SFS152K không có phanh điện từ. Vị trí khi nghỉ được duy trì bởi chức năng khóa servo của bộ khuếch đại MR-J2S-200 — vòng lặp vị trí hoạt động, bộ mã hóa 17 bit giám sát góc trục ở 131,072 xung mỗi vòng quay, và dòng điện hiệu chỉnh được cung cấp để giữ lỗi theo dõi bằng không.

Đối với các loại ứng dụng mà trục có then phục vụ, đây là cấu hình phù hợp và đủ dùng trong phần lớn thời gian. Băng tải nối xích trên mặt phẳng ngang. Bộ chỉ mục truyền động bằng bánh răng trên trục ngang. Trục cấp liệu nối đai nơi tải không có thành phần thẳng đứng. Ổ đĩa đầu vào hộp số trục vít trên cơ cấu ngang. Tất cả đều là ngang hoặc tải đối xứng — không có lực hấp dẫn tác dụng dọc theo hướng quay trục khi servo không hoạt động. Khóa servo giữ vị trí sạch sẽ, đáng tin cậy và không cần phần cứng bổ sung.

Cấu hình không phanh giúp tiết kiệm tài nguyên mạch bảng điều khiển — không cần mạch phanh 24V, không cần rơle, không cần bộ triệt xung, không cần interlock MBR trong PLC — những thứ sẽ làm tăng chi phí và độ phức tạp trên mỗi trục thực sự không cần chúng.

Điều kiện biên đáng được áp dụng một cách có chủ ý. Nếu trục mang tải sẽ di chuyển do trọng lực khi dòng điện servo giảm về không — trục có then thẳng đứng, ổ đĩa nghiêng, cơ cấu chịu tải trọng lực — động cơ phù hợp là HC-SFS152BK (trục có then cộng với phanh lò xo). Trên máy có nhiều trục có then ở công suất này, việc xác định các trục thẳng đứng và nghiêng và chỉ định biến thể BK cho những trục đó, và HC-SFS152K cho các trục còn lại, sẽ tạo ra cả máy an toàn hơn và thiết kế bảng điều khiển đơn giản hơn.

Bộ mã hóa tuyệt đối 17 bit: Độ chính xác đằng sau rãnh then

Giao diện cơ khí của HC-SFS152K được chế tạo để truyền mô-men xoắn dương, đáng tin cậy thông qua rãnh then. Phản hồi phía sau trục được chế tạo để có độ chính xác: 131,072 vị trí mỗi vòng quay, bộ đếm tuyệt đối đa vòng được duy trì qua quá trình tắt nguồn bằng pin A6BAT trong bộ khuếch đại MR-J2S-200.

Đối với các ứng dụng trục có then nói riêng, bộ mã hóa tuyệt đối mang lại giá trị thực tế dễ bị bỏ qua ở giai đoạn thiết kế. Trục xích hoặc trục nối bánh răng không chỉ đơn giản là dừng ở cùng một góc trục mỗi khi máy dừng. Việc thay đổi dụng cụ, dừng khẩn cấp, thay ca, và dừng bảo trì có thể khiến trục ở bất kỳ vị trí nào trong phạm vi di chuyển của nó. Với bộ mã hóa tuyệt đối, bộ điều khiển biết chính xác vị trí trục ngay lập tức khi khởi động lại — không cần di chuyển. Khớp nối có then giữ mối quan hệ cơ khí giữa động cơ và bộ phận được dẫn động với độ trượt bằng không, và bộ mã hóa tuyệt đối báo cáo chính xác vị trí góc của bộ phận đó so với khung tọa độ của máy.

Đặc biệt đối với các cơ cấu chỉ mục — bàn quay, băng tải chỉ mục, đồ gá lắp ráp đa trạm — sự kết hợp giữa đường truyền mô-men xoắn dương có then và bộ mã hóa tuyệt đối có nghĩa là vị trí chỉ mục được giữ chính xác qua mọi sự kiện tắt nguồn và báo cáo chính xác khi khởi động lại. Không cần homing, không cần di chuyển xác minh chỉ mục, không chậm trễ sản xuất.

Chăm sóc pin. Pin A6BAT trong bộ khuếch đại MR-J2S-200 duy trì bộ đếm đa vòng qua tất cả các giai đoạn tắt nguồn. Thay thế nó khi có cảnh báo pin yếu đầu tiên. Cạn kiệt hoàn toàn sẽ đặt lại bộ đếm và yêu cầu chu kỳ quay về tham chiếu khi khởi động lần tiếp theo.

Bộ khuếch đại tương thích

HC-SFS152K kết hợp với dòng bộ khuếch đại MR-J2S-200 — nền tảng J2-Super 2kW. Ba biến thể:

MR-J2S-200A chấp nhận lệnh vị trí xung từ bộ điều khiển CNC và PLC, cộng với 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. RS-232C kết nối với MR Configurator. Đây là lựa chọn tiêu chuẩn cho các trục phụ máy công cụ, ổ đĩa băng tải và các ứng dụng định vị công nghiệp chung.

MR-J2S-200B 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 và phản hồi đều đi qua mạng cáp quang. Đối với các máy đa trục nơi trục có then phải phối hợp theo thời gian thực với các trục khác — một đoạn băng tải đồng bộ với cánh tay robot, một bàn chỉ mục phối hợp với trục chính gia công — bus SSCNET cung cấp sự kết nối trục chặt chẽ mà giao diện xung và tương tự không thể đạt được.

MR-J2S-200CP cung cấp chức năng định vị một trục tích hợp với tối đa 31 vị trí bảng điểm được lưu trữ, được kích hoạt bằng I/O kỹ thuật số hoặc lệnh CC-Link. Đối với các trục định vị độc lập — bàn quay có các vị trí trạm xác định, một đoạn băng tải chỉ mục có bước cố định — CP loại bỏ nhu cầu về bộ điều khiển chuyển động chuyên dụng.

Lưu ý về khả năng tương thích. HC-SFS152K yêu cầu bộ khuếch đại MR-J2S-200. Nó không tương thích với MR-J2-200 thế hệ đầu tiên, không thể đọc giao thức bộ mã hóa J2-Super 17 bit. Đối với máy chạy phần cứng MR-J2-200 gốc, HC-SF152K (trục có then, bộ mã hóa 14 bit, kích thước cơ khí tương tự) 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.

Ứng dụng điển hình

Hệ thống truyền động xích và ròng rọc. Xích băng tải truyền động servo, cơ cấu chỉ mục và hệ thống truyền tải nơi ròng rọc động cơ được lắp then với trục động cơ. Việc ăn khớp xích tạo ra các xung mô-men xoắn chu kỳ tại mỗi mắt xích — giao diện có then xử lý chúng một cách đáng tin cậy qua hàng triệu chu kỳ mà khớp kẹp ma sát sẽ bị căng thẳng dần dần. Mô-men xoắn liên tục 7.16 Nm và mô-men xoắn đỉnh 21.6 Nm cung cấp khả năng lực thực tế cho các cơ cấu truyền động bằng xích hạng trung trên khung nhỏ gọn 130 × 130 mm.

Ổ đĩa đầu vào hộp số trục vít trên bàn chỉ mục nhỏ gọn. Bàn chỉ mục quay, tháp pháo truyền động servo và đồ gá định vị góc sử dụng hộp số trục vít hoặc bánh răng nghiêng giữa động cơ và trục đầu ra. Đầu vào hộp số trục vít thường sử dụng khớp nối lỗ then với trục động cơ, và khả năng chống quay ngược của bánh răng có nghĩa là vị trí được duy trì phần lớn thông qua tỷ lệ giảm bánh răng thay vì khóa servo trong các khoảng thời gian dừng. HC-SFS152K cung cấp kết nối phía động cơ có then và ngân sách mô-men xoắn cho các cơ cấu này ở kích thước khung nhỏ gọn.

Trục truyền động chính bằng đai răng. Trục máy sử dụng đai răng và giảm tốc bằng ròng rọc nơi ròng rọc phía động cơ được lắp then với trục động cơ. Lực căng đai tạo tải trọng hướng tâm và tiếp tuyến kết hợp lên giao diện trục. Ròng rọc có then xử lý mẫu tải này một cách đáng tin cậy mà không có nguy cơ ròng rọc quay trên trục dưới lực căng đai và mô-men xoắn truyền động kết hợp — một nguy cơ mà kẹp ma sát phải được thiết kế cẩn thận để chống lại.

Trục phụ CNC với cơ cấu nối bánh răng. Trục quay bộ thay pallet, trục chính của băng chuyền dao quay, và trục chính của băng tải phoi trên trung tâm gia công CNC nơi động cơ kết nối qua cơ cấu bánh răng hoặc xích với bộ phận được dẫn động. Các trục này quay thường xuyên dưới tải trọng xác định, và trục có then đảm bảo kết nối truyền động luôn dương trong suốt vòng đời của cơ cấu.

Trục cấp liệu máy ép và tạo hình nhỏ gọn. Bộ cấp liệu máy ép hạng nhẹ, đầu ra máy làm thẳng cuộn, và cơ cấu tiến liệu truyền động servo trên máy dập và tạo hình nhỏ gọn. Bản chất chu kỳ của việc cấp liệu máy ép — tăng tốc, cấp liệu tốc độ không đổi, giảm tốc, dừng, lặp lại — quay qua toàn bộ phạm vi mô-men xoắn đỉnh đến liên tục trên mỗi hành trình. Giao diện có then duy trì nhiệm vụ này vô thời hạn; mô-men xoắn đỉnh 21.6 Nm xử lý quá trình tăng tốc ban đầu của mỗi hành trình cấp liệu.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Sự khác biệt thực tế giữa HC-SFS152K (có then) và HC-SFS152 (trục thẳng) là gì?

Thông số kỹ thuật hiệu suất giống hệt nhau — cùng mô-men xoắn định mức 7.16 Nm, cùng mô-men xoắn đỉnh 21.6 Nm, cùng bộ mã hóa 17 bit, cùng bộ khuếch đại, cùng mặt bích. Sự khác biệt duy nhất là giao diện mô-men xoắn trục-hub. HC-SFS152K truyền mô-men xoắn thông qua rãnh then được gia công — một kết nối cơ học dương không phụ thuộc vào lực kẹp và không suy giảm theo giờ sử dụng. HC-SFS152 dựa vào kẹp ma sát từ hub. Đối với các bộ phận được dẫn động có lỗ rãnh then (hub bánh răng, ròng rọc, ròng rọc có then), HC-SFS152K là sự kết hợp tự nhiên. Đối với khớp nối chính xác trục trơn trên trục ngang với điều kiện tải sạch sẽ, ổn định, HC-SFS152 đơn giản hơn. Lựa chọn được xác định bởi thiết kế hub của bộ phận được dẫn động.

Q2: Tại sao HC-SFS152K sử dụng bộ khuếch đại MR-J2S-200 khi nó chỉ có 1.5kW?

Lớp bộ khuếch đại được xác định bởi nhu cầu dòng điện của động cơ tại điểm hoạt động của nó, không chỉ đơn thuần là công suất danh định. Ở 2.000 vòng/phút và 1.5kW, HC-SFS152K rút dòng điện vượt quá đầu ra định mức của MR-J2S-100. Bảng tương thích của Mitsubishi xác nhận MR-J2S-200 cho HC-SFS152 ở 2000 vòng/phút. Điều này có một hệ quả thực tế hữu ích: cả HC-SFS152K và HC-SFS202K (2kW, 2000 vòng/phút, trục có then) đều sử dụng MR-J2S-200, vì vậy việc nâng cấp từ 1.5kW lên 2kW chỉ yêu cầu thay đổi động cơ — bộ khuếch đại và bảng điều khiển không thay đổi.

Q3: Có thể sử dụng HC-SFS152K với bộ khuếch đại MR-J2-200 thế hệ đầu tiên không?

Không. HC-SFS152K sử dụng giao thức nối tiếp bộ mã hóa J2-Super 17 bit, mà bộ khuếch đại MR-J2-200 gốc không thể giải mã. Kết nối động cơ này với MR-J2-200 thế hệ đầu tiên sẽ gây ra lỗi giao tiếp bộ mã hóa khi khởi động. Đối với máy chạy phần cứng MR-J2-200 gốc, động cơ trục có then phù hợp là HC-SF152K — kích thước cơ khí tương tự, bộ mã hóa 14 bit, tương thích với cả bộ khuếch đại MR-J2-200 và MR-J2S-200.

Q4: Pin sao lưu bộ mã hóa tuyệt đối nằm ở đâu và điều gì xảy ra khi nó cạn kiệt hoàn toàn?

Pin Mitsubishi A6BAT lithium nằm bên trong bộ khuếch đại servo MR-J2S-200, không phải trong động cơ. Nó duy trì bộ đếm tuyệt đối đa vòng qua tất cả các giai đoạn tắt nguồn. Thay thế nó khi có cảnh báo pin yếu đầu tiên từ bộ khuếch đại. Pin cạn kiệt hoàn toàn sẽ đặt lại bộ đếm đa vòng — dữ liệu vị trí tuyệt đối bị mất. Khi khởi động lại, bộ điều khiển không biết vị trí trục và phải hoàn thành chu kỳ quay về tham chiếu trước khi có thể tiếp tục sản xuất. Trên các trục truyền động bằng xích hoặc bánh răng nơi homing yêu cầu phối hợp cơ cấu với vị trí tham chiếu, đây có thể là một quy trình khởi động lại không hề đơn giản. Coi cảnh báo pin yếu là một hạng mục bảo trì ngay lập tức sẽ ngăn nó trở thành sự gián đoạn sản xuất không mong muốn.

Q5: HC-SFS152K đã ngừng sản xuất. Nó có còn có thể mua được không và lộ trình nâng cấp là gì?

HC-SFS152K vẫn có sẵn thông qua các đại lý bán lẻ phụ tùng tự động hóa công nghiệp và các nhà cung cấp chuyên nghiệp servo Mitsubishi dưới dạng hàng tồn kho mới và các đơn vị đã được tân trang đã kiểm tra — một con đường tìm nguồn cung ứng thực tế và đã được thiết lập tốt cho các máy sử dụng phần cứng J2-Super. Đối với các thiết kế máy mới hoặc nâng cấp nền tảng toàn diện, sản phẩm tương đương thế hệ hiện tại sẽ thuộc dòng HF-SP hoặc HG-SR ở công suất 1.5kW 2000 vòng/phút với bộ khuếch đại MR-J4 — nhưng lưu ý rằng các động cơ 1.5kW thế hệ hiện tại trong dòng sản phẩm của Mitsubishi có xu hướng có khung nhỏ hơn so với diện tích 130 × 130 mm của HC-SFS152K, vì vậy cần phải điều chỉnh cơ khí khi chuyển sang phần cứng hiện tại. Cả động cơ và bộ khuếch đại phải được thay thế cùng nhau vì các giao thức bộ mã hóa không tương thích giữa các thế hệ.