Mitsubishi HC-MF73B (HCMF73B) — Động cơ Servo AC 750W có phanh điện từ, trục thẳng, 3000 vòng/phút, dòng MELSERVO J2

Tổng quan sản phẩm

Mã sản phẩm: HC-MF73B

Cũng được tìm kiếm với tên: HCMF73B, HC MF 73B, HC-MF-73B

Dòng: Mitsubishi MELSERVO HC-MF (Thế hệ J2)

Phân loại: Động cơ Servo AC không chổi than quán tính cực thấp — 750 W, loại 200V, 3000 vòng/phút, Trục thẳng, Phanh điện từ loại lò xo

Hiểu về HC-MF73B trong thế hệ của nó

Chiếc Mitsubishi HC-MF73B thuộc nền tảng MELSERVO-J2 thế hệ đầu tiên — dòng HC-MF —, được thiết kế dựa trên triết lý hiệu suất cụ thể, phân biệt nó với các dòng HC-SF và HC-SFS có quán tính trung bình. Tên gọi HC-MF thể hiện mục đích thiết kế của nó: quán tính cực thấp, công suất nhỏ. Mọi thứ về hình dạng rôto, cấu hình cuộn dây và phân bố khối lượng đều được tối ưu hóa để làm cho mômen quán tính của rôto nhỏ nhất có thể so với mô-men xoắn đầu ra có sẵn.

Ở mức 750W, đây là động cơ lớn nhất trong dòng HC-MF. Nó tạo ra 2,4 Nm liên tục ở tốc độ 3.000 vòng/phút và 7,2 Nm khi cần cho các giai đoạn tăng tốc và giảm tốc của mỗi chuyển động. Phanh điện từ — được thêm vào bằng hậu tố "B" — là một thiết bị giữ loại lò xo, nhả bằng điện, cơ học khóa lại bất cứ khi nào điện áp 24V DC bị ngắt khỏi cuộn dây.

Có hai điều quan trọng cần xác định rõ ràng khi tìm nguồn cung ứng hoặc chỉ định HC-MF73B. Thứ nhất, đây là động cơ J2 (thế hệ đầu tiên), không phải J2-Super. Giao thức bộ mã hóa của nó không tương thích với bộ khuếch đại MR-J2S nếu không có bộ chuyển đổi, và nó không phải là động cơ giống như HC-MFS73B (tương đương J2-Super với bộ mã hóa 17-bit và xếp hạng IP55). Thứ hai, xếp hạng bảo vệ IP44 trên dòng này thấp hơn IP55/IP65 của các động cơ HC-KFS và HC-SFS sau này — một chi tiết quan trọng để đánh giá môi trường lắp đặt.

Thông số kỹ thuật

Quán tính cực thấp: Ý nghĩa và ai cần nó

Sự khác biệt trong thiết kế xác định toàn bộ dòng HC-MF — và đặc biệt là HC-MF73B — là quán tính rôto. Động cơ quán tính cực thấp đạt được đặc điểm xác định của chúng bằng cách giảm thiểu khối lượng rôto và giữ nó tập trung gần trục. Kết quả là một động cơ có thể thay đổi tốc độ rất nhanh với một xung mô-men xoắn nhỏ, và tải được dẫn động chiếm ưu thế trong cân bằng quán tính của trục.

Tại sao điều này lại quan trọng? Mỗi trục servo phải tăng tốc và giảm tốc quán tính kết hợp của rôto động cơ, khớp nối và tải. Khi quán tính rôto của động cơ lớn so với tải, một phần đáng kể mô-men xoắn của động cơ bị tiêu thụ chỉ để tăng tốc chính động cơ. Đối với các trục có chu kỳ cao — cơ cấu gắp và đặt hoàn thành hàng trăm chuyển động ngắn mỗi phút, trục định vị dừng trong thời gian rất ngắn giữa các chuyển động, trục quét và theo dõi đảo chiều liên tục — mức tiêu thụ mô-men xoắn nội bộ này trực tiếp giới hạn tốc độ chu kỳ của trục.

Một động cơ quán tính cực thấp như HC-MF73B giữ cho sự đóng góp của rôto vào cân bằng quán tính ở mức tối thiểu. Mô-men xoắn có sẵn — 7,2 Nm đỉnh — chủ yếu được dùng để tăng tốc tải chứ không phải bản thân động cơ. Đối với các ứng dụng mà dòng HC-MF được thiết kế, đặc điểm này trực tiếp chuyển thành thời gian chu kỳ ngắn hơn, kiểm soát vị trí chính xác hơn trong các chuyển động nhanh và theo dõi hồ sơ vận tốc động tốt hơn.

Định mức 2,4 Nm liên tục xác định khả năng mô-men xoắn bền vững. Động cơ quán tính cực thấp đạt được quán tính rôto thấp một phần nhờ hình dạng rôto nhỏ gọn, có xu hướng giảm định mức mô-men xoắn liên tục so với động cơ có kích thước và trọng lượng vật lý tương tự với triết lý thiết kế khác. HC-MF73B không phải là động cơ cho các trục chịu tải nặng liên tục — nó là động cơ cho các trục có chu kỳ nhanh với yêu cầu mô-men tải nhẹ đến trung bình.

Phanh ở 750W: Ứng dụng và An toàn

Phanh loại lò xo trên HC-MF73B tuân theo nguyên tắc thiết kế tương tự như mọi phanh giữ động cơ servo được chỉ định đúng cách: cuộn dây phải được cấp điện chủ động bằng điện áp 24V DC để giữ cho trục quay tự do. Ngắt điện áp đó — vì bất kỳ lý do gì — và lò xo sẽ đóng đĩa phanh vào bề mặt ma sát ngay lập tức.

Ở mức 750W và mô-men xoắn định mức 2,4 Nm, HC-MF73B phục vụ các trục trong một lớp công suất cụ thể. Các động cơ trong lớp này cần phanh thường là các trục dọc trên thiết bị lắp ráp tự động nhỏ gọn, các ổ khớp robot có thành phần tải trọng do trọng lực, các thanh trượt truyền động dọc trên các trạm gia công và kiểm tra nhỏ, và các cơ cấu nâng nhẹ trên thiết bị sản xuất bao bì và điện tử. Các ứng dụng này có một đặc điểm chung: khối lượng tải không lớn, nhưng lực hấp dẫn tác dụng lên trục là có thật, và nó sẽ gây ra chuyển động nếu dòng điện servo bị ngắt.

Phanh loại lò xo cung cấp sự đảm bảo an toàn như nhau ở mức 750W như trên các động cơ lớn hơn nhiều: E-stop ngắt nguồn bảng điều khiển, phanh đóng. Lỗi bộ khuếch đại kích hoạt công tắc tơ chính, phanh đóng. Tắt servo theo kế hoạch khi kết thúc chu kỳ, phanh đóng. Mất điện lưới đột ngột bất kỳ lúc nào, phanh đóng. Lò xo thực hiện nhiệm vụ của nó mà không phụ thuộc vào bất kỳ hệ thống chủ động nào đang hoạt động.

Dây phanh 24V DC. Cuộn dây phanh yêu cầu nguồn 24V DC chuyên dụng trong bảng điều khiển máy — tách biệt với nguồn điều khiển của bộ khuếch đại. Phải bao gồm một rơle có triệt tiêu quá áp phù hợp (diode flyback qua cuộn dây DC). Đầu ra MBR của MR-J2-70 quản lý trình tự phanh liên quan đến việc cho phép servo khi được đấu dây đúng cách. Luôn xác nhận khóa servo đã được thiết lập trước khi nhả phanh khi khởi động, và luôn đưa trục về vị trí dừng trước khi đóng phanh khi kết thúc chuyển động.

HC-MF73B và HC-MFS73B: Làm rõ sự khác biệt thế hệ

Lỗi tìm nguồn cung ứng phổ biến nhất với động cơ này là nhầm lẫn nó với sản phẩm kế nhiệm J2-Super của nó. HC-MF73B và HC-MFS73B trông giống nhau trên giấy tờ — cả hai đều là động cơ 750W, 3000 vòng/phút, có phanh loại lò xo, mặt bích 80 × 80 mm. Trong mọi thông số kỹ thuật vật lý và chức năng có ý nghĩa, chúng khác nhau ở những điểm ảnh hưởng đến khả năng tương thích của bộ khuếch đại.

Mô-men xoắn và kích thước cơ khí là như nhau. Thế hệ bộ mã hóa và khả năng tương thích bộ khuếch đại hoàn toàn khác nhau. Bộ khuếch đại MR-J2S-70 không thể đọc bộ mã hóa của HC-MF73B — nó sẽ báo lỗi giao tiếp bộ mã hóa. Ngược lại, bộ khuếch đại MR-J2-70 không thể đọc bộ mã hóa 17-bit của HC-MFS73B. Việc kết hợp thế hệ động cơ với thế hệ bộ khuếch đại là quy tắc không thể thương lượng khi tìm nguồn thay thế cho cả hai loại động cơ.

Đối với máy được xác nhận đang chạy bộ khuếch đại MR-J2-70 thế hệ đầu tiên, HC-MF73B là động cơ có phanh phù hợp. Đối với máy chạy MR-J2S-70, động cơ có phanh phù hợp là HC-MFS73B.

IP44: Phạm vi bảo vệ và những hạn chế

Xếp hạng bảo vệ IP44 của HC-MF73B đáng để tìm hiểu chính xác vì nó khác với xếp hạng trên các động cơ servo Mitsubishi sau này.

IP44 có nghĩa là: bảo vệ chống các vật thể rắn lớn hơn 1mm (dụng cụ, dây điện, côn trùng nhỏ — nhưng không phải bụi mịn với số lượng lớn), và bảo vệ chống nước bắn từ bất kỳ hướng nào. Đây là xếp hạng công nghiệp trong nhà cơ bản. Nó đủ cho môi trường máy lắp ráp sạch, sàn sản xuất điện tử và tự động hóa trong nhà nói chung mà không tiếp xúc đáng kể với chất làm mát, sương dầu hoặc rửa sạch.

Nó không đủ cho các khu vực cắt máy công cụ nơi chất làm mát phun vào thân động cơ, môi trường chế biến thực phẩm với các hoạt động rửa định kỳ, hoặc lắp đặt ngoài trời. Đối với các môi trường đó, cần có động cơ có bảo vệ IP55 (HC-MFS73B) hoặc IP65 (dòng HC-SFS).

Trên thực tế, xếp hạng IP44 có nghĩa là HC-MF73B được thiết kế cho và thuộc về cùng môi trường máy với các động cơ dòng HA-FF mà nó được thiết kế cùng: tự động hóa lắp ráp, sản xuất điện tử, xử lý bán dẫn và các môi trường trong nhà tương tự sạch sẽ. Nếu máy hiện tại đã chạy động cơ HC-MF73B mà không gặp sự cố liên quan đến độ ẩm, môi trường thay thế rõ ràng nằm trong phạm vi IP44.

Bộ khuếch đại tương thích

HC-MF73B kết hợp với MR-J2-70 dòng bộ khuếch đại — nền tảng MELSERVO-J2 thế hệ đầu tiên có công suất 750W. Ba biến thể bao gồm các kiến trúc điều khiển chính:

MR-J2-70A là bộ khuếch đại giao diện xung và tương tự đa dụng. Nó chấp nhận các lệnh vị trí dạng xung từ bộ điều khiển CNC và PLC, và các tham chiếu tốc độ và mô-men xoắn tương tự. Các chế độ điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men xoắn đều có sẵn. Lựa chọn tiêu chuẩn cho các trục phụ máy công cụ và các ứng dụng tự động hóa nói chung, nơi nguồn lệnh là bộ điều khiển bên ngoài.

MR-J2-70B kết nối với bộ điều khiển chuyển động dòng A và dòng Q của Mitsubishi qua bus nối tiếp SSCNET. Đối với các máy đa trục, nơi trục HC-MF73B phải phối hợp với các trục khác dưới bộ điều khiển chuyển động, giao diện SSCNET cung cấp kết nối trục thời gian thực cần thiết cho chuyển động phối hợp.

MR-J2-70CT là biến thể định vị tương thích CC-Link, tích hợp các chức năng định vị tích hợp có thể truy cập qua lệnh mạng CC-Link. Dành cho các trục định vị độc lập trên hệ thống mạng CC-Link.

Lưu ý quan trọng về khả năng tương thích. HC-MF73B sử dụng giao thức bộ mã hóa nối tiếp thế hệ J2. Động cơ này không tương thích với bộ khuếch đại MR-J2S-70 (thế hệ J2-Super), vốn mong đợi giao thức bộ mã hóa J2-Super 17-bit và sẽ báo lỗi ngay lập tức khi khởi động nếu kết nối với động cơ thế hệ J2. Nó cũng không tương thích với bộ khuếch đại MR-J3 hoặc MR-J4. Động cơ yêu cầu bộ khuếch đại MR-J2-70 thế hệ đầu tiên với loại giao diện phù hợp.

Dòng HC-MF 3000 vòng/phút: 73B ở vị trí cao nhất

HC-MF73B là động cơ có phanh lớn nhất trong dòng quán tính cực thấp HC-MF và là đỉnh cao của dòng động cơ công suất nhỏ thế hệ J2. Tỷ lệ mô-men xoắn đỉnh/liên tục nhất quán 3:1 trên tất cả các mẫu HC-MF đều rõ ràng trong bảng. Tất cả các mẫu đều chia sẻ cùng một triết lý thiết kế quán tính cực thấp và cùng một giao thức bộ mã hóa J2.

Ứng dụng điển hình

Trục Z thẳng đứng trên máy lắp ráp và kiểm tra nhỏ gọn. Đầu khoan CNC nhỏ, trục Z trên trạm kiểm tra thị giác nhỏ gọn và thanh trượt định vị dọc trên thiết bị lắp ráp điện tử nơi khối lượng tải không lớn nhưng thành phần trọng lực yêu cầu giữ cơ học tích cực khi tắt servo. Quán tính cực thấp của HC-MF73B cho phép tăng tốc và giảm tốc nhanh chóng mà các ứng dụng có chu kỳ cao này yêu cầu; phanh loại lò xo giữ trục thẳng đứng an toàn ở mỗi điểm dừng.

Ổ khớp cánh tay robot có tải trọng do trọng lực. Các khớp thứ cấp trên robot SCARA nhỏ, ổ khớp khuỷu và cổ tay trên cánh tay khớp nối nhẹ và các thành phần di chuyển dọc trên hệ thống robot Cartesian. Sự kết hợp giữa quán tính cực thấp để điều khiển khớp phản ứng nhanh và phanh loại lò xo để giữ an toàn phù hợp với các ứng dụng khớp này, nơi tư thế cánh tay robot khi tắt servo phải được duy trì bằng cơ học.

Thanh trượt truyền động và nâng thẳng đứng trên thiết bị bán dẫn và điện tử. Cơ cấu nâng xử lý wafer, đầu gắp linh kiện có hành trình thẳng đứng và trục Z xử lý đế trên thiết bị sản xuất bán dẫn và màn hình phẳng. Các cơ cấu này quay vòng liên tục giữa các vị trí thẳng đứng xác định, mang tải nhẹ và phải giữ vị trí bằng cơ học khi servo tắt nguồn hoặc ở trạng thái dừng khẩn cấp.

Trục định vị chu kỳ cao với định hướng thẳng đứng. Bàn xoay định vị trên mặt phẳng thẳng đứng, cơ cấu truyền động nghiêng và ổ định vị góc nơi định hướng trục tạo ra thành phần mô-men xoắn do trọng lực tại các vị trí dừng. Quán tính cực thấp cho phép chuyển động định vị nhanh chóng; phanh giữ bằng cơ học tại mỗi trạm trong giai đoạn dừng mà không cần nguồn servo.

Trục thẳng đứng phụ trên máy đóng gói và dán nhãn. Cơ cấu định vị sản phẩm thẳng đứng, trục Z của đầu dán và cơ cấu điều chỉnh chiều cao đầu chiết rót trên thiết bị đóng gói, nơi trục thẳng đứng phải được giữ ở một chiều cao xác định trong chu kỳ sản xuất và phải quay về vị trí an toàn một cách đáng tin cậy khi máy dừng.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Sự khác biệt giữa HC-MF73B và HC-MFS73B là gì?

Cả hai đều là động cơ 750W, 3000 vòng/phút, mặt bích 80 × 80 mm có phanh loại lò xo và thông số mô-men xoắn giống hệt nhau (2,4 Nm định mức, 7,2 Nm đỉnh). Sự khác biệt quan trọng là thế hệ bộ mã hóa và bộ khuếch đại tương thích. HC-MF73B là động cơ J2 (thế hệ đầu tiên) với bộ mã hóa nối tiếp cũ hơn, chỉ tương thích với MR-J2-70. HC-MFS73B là động cơ J2-Super với bộ mã hóa 17-bit (131.072 ppr) và bảo vệ IP55, chỉ tương thích với bộ khuếch đại MR-J2S-70. Chúng không thể hoán đổi cho nhau mà không thay đổi bộ khuếch đại. Hãy kết hợp thế hệ động cơ với thế hệ bộ khuếch đại trên máy.

Q2: Có thể sử dụng HC-MF73B với bộ khuếch đại MR-J2S-70 không?

Không. Bộ mã hóa nối tiếp thế hệ J2 của HC-MF73B không tương thích với bộ khuếch đại MR-J2S-70, vốn mong đợi giao thức J2-Super 17-bit. Kết nối HC-MF73B với MR-J2S-70 sẽ gây ra lỗi giao tiếp bộ mã hóa khi khởi động. Động cơ phù hợp cho bộ khuếch đại MR-J2S-70 là HC-MFS73B. Bộ khuếch đại phù hợp cho HC-MF73B là MR-J2-70 (biến thể A, B hoặc CT tùy thuộc vào giao diện điều khiển).

Q3: Xếp hạng IP44 có ý nghĩa gì và nó có đủ cho việc lắp đặt của tôi không?

IP44 cung cấp khả năng bảo vệ chống các hạt rắn lớn hơn 1mm và chống nước bắn từ bất kỳ hướng nào. Nó phù hợp cho các môi trường trong nhà sạch sẽ — máy lắp ráp, sản xuất điện tử, tự động hóa nói chung — mà không có sương chất làm mát, sương dầu hoặc tiếp xúc với nước rửa đáng kể. Nó không đủ cho các khu vực cắt máy công cụ có chất làm mát, môi trường rửa trong chế biến thực phẩm hoặc bất kỳ lắp đặt ngoài trời nào. Nếu máy hiện tại đã chạy động cơ HC-MF73B mà không gặp sự cố về độ ẩm, môi trường nằm trong phạm vi xếp hạng IP44.

Q4: Bộ mã hóa trên HC-MF73B có phải là bộ mã hóa tuyệt đối không và nó xử lý các sự kiện mất điện như thế nào?

Dòng HC-MF sử dụng bộ mã hóa tuyệt đối nối tiếp — động cơ giữ nguyên vị trí tuyệt đối qua các sự kiện mất điện. Tuy nhiên, đây là bộ mã hóa tuyệt đối J2 thế hệ đầu tiên, hoạt động khác với hệ thống tuyệt đối J2-Super 17-bit. Pin dự phòng cho bộ đếm vị trí tuyệt đối nằm trong bộ khuếch đại servo MR-J2-70, không phải trong động cơ. Thay pin khi bộ khuếch đại hiển thị cảnh báo pin yếu. Không giống như hệ thống J2-Super, nơi pin là A6BAT quen thuộc, hãy xác minh loại pin cụ thể cho mẫu bộ khuếch đại MR-J2-70 của bạn theo hướng dẫn sử dụng MR-J2.

Q5: HC-MF73B đã ngừng sản xuất. Các lựa chọn tìm nguồn cung ứng và di chuyển là gì?

HC-MF73B vẫn có sẵn thông qua các nhà phân phối hàng tồn kho tự động hóa công nghiệp và các dịch vụ sửa chữa và tân trang servo Mitsubishi chuyên dụng dưới dạng các đơn vị đã được kiểm tra. Đối với các máy sử dụng phần cứng MR-J2-70 thế hệ đầu tiên, việc tìm nguồn hàng tồn kho là con đường bảo trì thực tế. Đối với các máy đang được nâng cấp lên các nền tảng hiện tại, sản phẩm tương đương thế hệ hiện tại là HG-MR73B (dòng MR-J4, 750W, 3000 vòng/phút, phanh loại lò xo, bộ mã hóa 22-bit, mặt bích 80 × 80 mm, IP65) kết hợp với bộ khuếch đại MR-J4-70. Cả động cơ và bộ khuếch đại phải được thay thế cùng nhau, và xếp hạng IP65 của HG-MR73B là một cải tiến so với IP44 của HC-MF73B.