Mitsubishi HC-SFS502 (HCSFS502) — Động cơ Servo AC 5kW, Trục thẳng, Không phanh, Dòng MELSERVO-J2S

Nhận dạng sản phẩm

Mã sản phẩm: HC-SFS502

Cũng được tìm kiếm với tên: HCSFS502, HC-SFS-502

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

Loại động cơ: Động cơ Servo AC không chổi than — Trục thẳng, Không phanh, 2000 vòng/phút

Tình trạng: Mới trong hộp, Niêm phong nhà máy

Tổng quan

Động cơ Mitsubishi HC-SFS502 là động cơ servo AC không chổi than quán tính trung bình 5kW từ nền tảng MELSERVO-J2S — trục thẳng, không phanh, định mức 2.000 vòng/phút với mô-men xoắn liên tục 23,9 Nm và mô-men xoắn đỉnh 71,6 Nm. Đây là động cơ truyền động 5kW sạch sẽ, không có phụ kiện cho các trục ngang và bất kỳ ứng dụng nào mà tải được hỗ trợ theo chiều ngang, trọng lực không đóng vai trò trong hướng quay trục và không yêu cầu giữ cơ khí khi tắt servo.

Việc loại bỏ phanh và chỉ định trục thẳng không làm giảm hiệu suất của động cơ này theo bất kỳ cách nào có ý nghĩa. Công suất đầu ra vẫn là 5kW. Các chỉ số mô-men xoắn liên tục và đỉnh vẫn giữ nguyên. Bộ mã hóa tuyệt đối nối tiếp 17 bit — 131.072 vị trí mỗi vòng quay — giống hệt với mọi động cơ khác trong dòng HC-SFS. Điều mà HC-SFS502 cung cấp so với các biến thể chị em BK hoặc B của nó chính xác là những gì nhiều ứng dụng cần: 5kW đầu ra servo được kiểm soát tốt trên trục thẳng, không có chi phí dây điện, trình tự rơ-le và các thành phần bảng điều khiển mà hệ thống phanh yêu cầu trên các trục không sử dụng nó.

Đây là thế hệ J2-Super ở mức 5kW. HC-SFS502 thay thế HC-SF502 cũ hơn trong cùng một khung lắp, với cùng một lớp bộ khuếch đại hiện chỉ định phần cứng MR-J2S-500 và mang lại nâng cấp bộ mã hóa 17 bit mà nền tảng J2-Super đã giới thiệu. Đối với các máy đã chạy bộ khuếch đại MR-J2S-500 hoặc các máy mới chỉ định phần cứng J2S ngay từ đầu, HC-SFS502 là động cơ trục thẳng không phanh 5kW mà thiết kế hệ thống yêu cầu.

Thông số kỹ thuật

5kW ở 2000 vòng/phút có ý nghĩa thực tế như thế nào

HC-SFS502 nằm trong một khoảng trống cụ thể trong phạm vi công suất động cơ servo — đủ yêu cầu để các động cơ tầm trung không đáp ứng được, nhưng không quá lớn đến mức yêu cầu cơ sở hạ tầng của hệ thống 7kW. Định mức liên tục 23,9 Nm là con số quyết định: đó là những gì động cơ có thể duy trì vô thời hạn trong điều kiện nhiệt độ định mức, trục này qua trục khác, ca này qua ca khác. Khi phân tích chu kỳ làm việc của máy cho thấy mô-men xoắn cắt hoặc mô-men xoắn truyền động liên tục trong trường hợp xấu nhất trên một trục nhất định gần hoặc vượt quá khả năng xử lý liên tục của động cơ 3,5kW, 5kW là bước công suất giải quyết vấn đề biên độ.

Mô-men xoắn đỉnh 71,6 Nm — chính xác gấp ba lần con số liên tục — xác định những gì bộ khuếch đại có thể yêu cầu trong các quá trình chuyển tiếp tăng tốc và giảm tốc. Trên bàn CNC lớn di chuyển khối lượng công việc và vật cố định đáng kể từ vị trí này sang vị trí khác ở tốc độ di chuyển nhanh, yêu cầu mô-men xoắn trong quá trình tăng tốc vượt xa tải cắt liên tục. Giới hạn 71,6 Nm cho phép trục hoàn thành di chuyển nhanh đó một cách nhanh chóng, với động cơ trở lại trong phạm vi định mức liên tục của nó sau khi trục đến vị trí mục tiêu và bắt đầu hoạt động gia công.

Công suất nguồn điện 7,5 kVA là dấu chân cung cấp điện. Với dòng điện định mức 25A, dây điện bảng điều khiển, bảo vệ mạch và lựa chọn bộ tiếp điểm phải được định cỡ phù hợp. Năng lượng tái sinh — năng lượng được trả về bus DC khi tải quán tính lớn giảm tốc — được xử lý bởi bộ khuếch đại MR-J2S-500, nhưng công suất điện trở tái sinh nên được xác nhận cho các trục có sự kiện giảm tốc thường xuyên hoặc năng lượng cao, chẳng hạn như các trục bàn nặng quay ở tốc độ di chuyển nhanh cao.

Trục thẳng, Không phanh: Thông số kỹ thuật phù hợp cho các ổ trục ngang

Mọi biến thể động cơ trong dòng HC-SFS đều tồn tại vì các ứng dụng khác nhau có các yêu cầu khác nhau tại trục và trong kiến trúc an toàn của máy. HC-SFS502 không phanh và có trục thẳng không phải là sự thỏa hiệp — đó là thông số kỹ thuật tối ưu cho một danh mục ứng dụng được xác định rõ ràng.

Tại sao không có phanh? Giữ vị trí khi dừng trên trục ngang đến từ khóa servo của bộ khuếch đại — vòng lặp vị trí vẫn đóng, bộ mã hóa liên tục theo dõi vị trí trục và bộ khuếch đại cung cấp dòng điện hiệu chỉnh để duy trì lỗi bằng không. Điều này đáng tin cậy, chính xác và không tiêu tốn thêm tài nguyên bảng điều khiển. Phanh ứng dụng lò xo trên cùng một trục sẽ thêm dây điện 24V DC, một rơ-le, một bộ hấp thụ xung, một mạch khóa MBR trong logic an toàn của máy và bảo trì liên tục đĩa phanh và cuộn dây. Không có cơ sở hạ tầng nào trong số này cung cấp bất kỳ lợi ích chức năng nào trên trục mà trọng lực không tác động theo hướng quay trục và không có lực không cân bằng nào đe dọa di chuyển trục khi dòng điện servo bị ngắt.

Trên một máy có nhiều trục 5kW — một trung tâm gia công cột lớn, một hệ thống cổng trục, một máy truyền động nhiều trục — loại bỏ phanh khỏi các trục không cần chúng sẽ tạo ra thiết kế điện đơn giản hơn đáng kể. Ít rơ-le hơn, ít kết nối dây hơn, ít yêu cầu dòng điện 24V hơn và quy trình vận hành không yêu cầu xác minh thời gian phanh trên các trục đó.

Tại sao trục thẳng? Khớp nối kẹp ma sát — khớp nối đĩa, khớp nối ống thổi, khớp nối hàm với trục kẹp tách rời — là giao diện tiêu chuẩn cho các ứng dụng trục servo hiệu suất cao và truyền động trực tiếp. Chúng cung cấp độ cứng xoắn tuyệt vời, không có độ rơ và bù trừ độ lệch góc và song song nhỏ mà không đưa sự tuân thủ vào vòng lặp vị trí. Trên khớp nối kẹp ma sát được lựa chọn và lắp đặt đúng cách ở mức 5kW, lực kẹp là đủ để truyền 71,6 Nm đỉnh mà không bị trượt.

Nơi yêu cầu trục có rãnh then và kết nối then dương — puli dây đai thời gian, trục bánh răng, ổ đĩa xích — động cơ phù hợp là HC-SFS502K (trục có rãnh then, không phanh) hoặc HC-SFS502BK (trục có rãnh then có phanh). HC-SFS502 trục thẳng dành cho các thiết kế khớp nối không cần rãnh then.

Một lưu ý lắp đặt quan trọng ở kích thước khung này: sử dụng lỗ ren ở đầu trục và một bu lông kéo để định vị trục khớp nối theo chiều dọc vào trục thay vì ép hoặc đóng nó bằng lực va đập. Ở mức 5kW và khối lượng động cơ tương ứng, va đập trục trong quá trình lắp trục khớp nối sẽ truyền đến cụm bộ mã hóa ở phía sau động cơ. Hư hỏng bộ mã hóa do đó có xu hướng biểu hiện không phải là lỗi tức thời mà là lỗi vị trí không liên tục và cảnh báo bộ mã hóa xuất hiện dưới rung động trong quá trình sản xuất — khó theo dõi, tốn kém để chẩn đoán, hoàn toàn có thể tránh được.

Bộ mã hóa 17 bit: Hiệu suất J2-Super ở mức 5kW

Bước nhảy từ HC-SF502 (thế hệ J2, bộ mã hóa 14 bit, 16.384 ppr) lên HC-SFS502 (thế hệ J2S, bộ mã hóa 17 bit, 131.072 ppr) là sự gia tăng độ phân giải bộ mã hóa gấp tám lần. Ở mức 5kW và 2.000 vòng/phút, cải thiện độ phân giải đó mang lại lợi ích trên toàn bộ phạm vi tốc độ hoạt động.

Ở tốc độ định mức, chất lượng ước tính vận tốc được cải thiện trực tiếp. Bộ khuếch đại MR-J2S tính toán vận tốc trục từ các mẫu vị trí bộ mã hóa liên tiếp. Với 131.072 vị trí mỗi vòng quay, mỗi bước góc giữa các mẫu nhỏ hơn tám lần so với 16.384 ppr. Vòng lặp tốc độ nhận được ước tính vận tốc có nhiễu thấp hơn, cho phép tăng độ lợi tỷ lệ cao hơn trước khi cộng hưởng cơ học trở thành mối lo ngại về độ ổn định. Độ lợi cao hơn có nghĩa là loại bỏ nhiễu nhanh hơn — các nhiễu lực cắt, hiệu ứng tuân thủ truyền động và thay đổi tải được sửa chữa nhanh hơn, giữ cho trục theo hồ sơ vận tốc được lệnh trong quá trình sản xuất.

Ở tốc độ nạp liệu thấp — các chuyển động tạo đường viền chậm, cắt ren, mài biên dạng — bộ mã hóa 17 bit cung cấp các bước góc nhỏ cần thiết cho điều khiển vận tốc mượt mà. Dữ liệu bộ mã hóa thô ở tốc độ thấp tạo ra gợn sóng vận tốc xuất hiện trên bề mặt gia công dưới dạng mẫu định kỳ. 131.072 ppr của HC-SFS502 triệt tiêu đáng kể gợn sóng đó so với thiết bị 14 bit cũ hơn, một sự khác biệt có thể nhìn thấy trong chất lượng hoàn thiện bề mặt trên các hoạt động nạp liệu chậm chính xác.

Chức năng tuyệt đối duy trì giá trị của nó bất kể xếp hạng tốc độ. Pin lithium A6BAT trong bộ khuếch đại MR-J2S giữ cho bộ đếm vị trí đa vòng hoạt động bất chấp mọi sự gián đoạn nguồn điện. Khi bật nguồn lần tiếp theo — cho dù sau khi tắt máy theo kế hoạch, cảnh báo lỗi hay lỗi nguồn đột ngột — trục đọc vị trí tuyệt đối của nó và máy khởi động lại mà không cần chu kỳ quay về điểm tham chiếu. Đối với các hoạt động sản xuất mà thời gian khởi động lại ảnh hưởng trực tiếp đến thông lượng, việc loại bỏ các chu kỳ định vị bắt buộc có giá trị thương mại thực sự.

Bộ khuếch đại tương thích

HC-SFS502 yêu cầu bộ khuếch đại lớp MR-J2S-500 từ nền tảng MELSERVO-J2S. Ba biến thể giao diện bao gồm các kiến trúc điều khiển chính:

MR-J2S-500A chấp nhận lệnh tương tự và xung từ hệ thống CNC và PLC. Các chế độ điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men xoắn đều được hỗ trợ. Thiết lập, chẩn đoán và giám sát thời gian thực thông qua MR Configurator (MRZJW3-SETUP) qua giao diện RS-232C. Lựa chọn tiêu chuẩn cho các máy sử dụng đầu ra lệnh vị trí CNC hoặc điều khiển xung PLC.

MR-J2S-500B kết nối với bộ điều khiển chuyển động Mitsubishi qua bus nối tiếp cáp quang SSCNET — kiến trúc đa trục phối hợp được sử dụng trong các hệ thống bộ điều khiển chuyển động dòng A và dòng Q. Lệnh vị trí đến qua mạng từ bộ điều khiển; bộ khuếch đại thực thi chúng cục bộ bằng phản hồi bộ mã hóa trục động cơ. Các đường chạy cáp bộ mã hóa giữa bộ khuếch đại và khung CNC được thay thế bằng cáp SSCNET quang học.

MR-J2S-500CP tích hợp bảng vị trí tích hợp cho việc định vị độc lập. Lên đến 31 vị trí mục tiêu được lưu trữ trong bộ khuếch đại và được kích hoạt bằng lệnh I/O hoặc CC-Link. Biến thể này phù hợp với các ứng dụng không yêu cầu bộ điều khiển chuyển động chuyên dụng và chức năng định vị theo chỉ số đơn giản là đủ.

Cả ba biến thể đều hỗ trợ đầy đủ bộ mã hóa nối tiếp 17 bit của HC-SFS502 và được định mức cho dòng điện liên tục 25A của động cơ. HC-SFS502 không tương thích với bộ khuếch đại MR-J2-500 gốc (thế hệ đầu tiên, trước J2S), không thể đọc định dạng bộ mã hóa 17 bit. Đối với các máy chạy phần cứng MR-J2-500 thế hệ đầu tiên, HC-SF502 (thế hệ J2, bộ mã hóa 14 bit) là động cơ phù hợp để tìm nguồn cung ứng — không cần nâng cấp bộ khuếch đại.

HC-SFS502 trong dòng HC-SFS 2000 vòng/phút

HC-SFS502 nằm giữa động cơ 3,5kW và 7kW trên cùng một mặt bích 176 × 176 mm mà tất cả các động cơ từ 2kW trở lên đều chia sẻ trong phạm vi này. Trong điểm công suất 502, ma trận hậu tố đầy đủ bao gồm mọi sự kết hợp trục và phanh: trục thẳng (HC-SFS502), trục thẳng có phanh (HC-SFS502B), trục có rãnh then (HC-SFS502K) và trục có rãnh then có phanh (HC-SFS502BK). Cả bốn đều chia sẻ cùng một mặt bích, bộ mã hóa và yêu cầu bộ khuếch đại MR-J2S-500. Các lựa chọn hậu tố trục và phanh không ảnh hưởng đến việc lựa chọn bộ khuếch đại.

HC-SFS502 so với HC-SF502: Máy của bạn cần động cơ nào?

Hiệu suất đầu ra giống hệt nhau. Lắp đặt giống hệt nhau. Thế hệ bộ mã hóa và yêu cầu bộ khuếch đại là sự khác biệt hoạt động. Kiểm tra nhãn bộ khuếch đại trước khi tìm nguồn cung ứng: MR-J2-500 (không có S) có nghĩa là HC-SF502 là động cơ phù hợp. MR-J2S-500 có nghĩa là cả hai động cơ đều tương thích, với HC-SFS502 mang lại độ phân giải bộ mã hóa cao hơn.

Ứng dụng điển hình

Các trục bàn X và Y của trung tâm gia công CNC lớn. Các trục cấp liệu bàn chính trên các trung tâm gia công khổ lớn theo chiều dọc và chiều ngang di chuyển khối lượng công việc đáng kể ở tốc độ cắt liên tục và tốc độ di chuyển nhanh cao. Đây là các trục ngang — không cần phanh — và trục thẳng phù hợp với giao diện khớp nối đĩa hoặc ống thổi chính xác được sử dụng trên ổ trục vít bi hiệu suất cao. 23,9 Nm liên tục của HC-SFS502 cung cấp khả năng mô-men xoắn liên tục mà các trục này cần mà không chạy gần giới hạn nhiệt.

Các trục cột của trung tâm gia công cột di chuyển. Trên các trung tâm gia công cột di chuyển và loại cầu trục, trục truyền động cột hoặc thanh ngang di chuyển khung cấu trúc nặng dọc theo các đường dẫn tuyến tính. Đây là các trục quán tính lớn, tốc độ di chuyển nhanh cao, nơi công suất 5kW là thông số kỹ thuật phù hợp cho các máy khổ trung bình đến lớn. Mô-men xoắn đỉnh 71,6 Nm xử lý yêu cầu tăng tốc; 23,9 Nm liên tục bao gồm tải di chuyển liên tục giữa các sự kiện định vị.

Các trục quay bàn HMC (trục B). Các trục bàn quay trục B của trung tâm gia công ngang sử dụng khớp nối trực tiếp giữa động cơ servo và cơ cấu truyền động trục vít hoặc bàn cần mô-men xoắn liên tục và phản hồi vị trí có độ phân giải cao. Trục thẳng của HC-SFS502 phù hợp với các thiết kế khớp nối kẹp ma sát được sử dụng trên các bộ truyền động trục B chính xác, và bộ mã hóa 17 bit cung cấp độ phân giải góc cần thiết cho việc đánh chỉ mục truyền động chính xác nhiều mặt.

Các trục cổng trục và cổng trục. Các hệ thống gia công cổng khổ lớn và máy đo tọa độ loại cổng trục sử dụng ổ đĩa servo trên trục di chuyển cổng để di chuyển cụm thanh ngang qua các hành trình dài ở tốc độ cao. Quán tính kết hợp của thanh ngang và bất kỳ dụng cụ nào là đáng kể; 5kW cung cấp khả năng tăng tốc và di chuyển liên tục mà không cần quá khổ ổ đĩa đến khung 7kW.

Các trục khớp nối robot công nghiệp. Các trục khớp nối chính của robot công nghiệp tải trọng cao — các khớp quay eo và vai trên cánh tay 6 trục lớn — sử dụng ổ đĩa servo quán tính trung bình, công suất trung bình trong phạm vi công suất này. Đây là các tải được cân bằng được kiểm soát tốt trên các cấu trúc robot được cân bằng đúng cách, làm cho cấu hình trục thẳng không phanh phù hợp khi thiết kế cơ khí cung cấp độ ổn định trục đầy đủ khi dừng.

Mới trong hộp, Niêm phong nhà máy

Niêm phong nhà máy có nghĩa là bao bì gốc của Mitsubishi không bị xáo trộn — thùng ngoài, khay xốp bên trong, nắp bảo vệ đầu trục, nắp đầu nối bộ mã hóa và con dấu đầu nối nguồn đều còn nguyên vẹn và ở tình trạng như sản xuất. Không có cài đặt trước đó. Không có chu kỳ nhiệt từ việc sử dụng trước đó. Không có lịch sử tải vòng bi để tính đến.

Đối với một máy dừng và chờ động cơ này, hàng tồn kho mới trong hộp loại bỏ hoàn toàn thời gian sửa chữa và cung cấp một đơn vị trong tình trạng đã biết mà không có biến số từ dịch vụ trước đó. Đối với hàng tồn kho phụ tùng kế hoạch — đặc biệt là khi công suất và cấu hình này xuất hiện trên nhiều trục trong một đội máy — hàng tồn kho niêm phong nhà máy cung cấp các đơn vị nhất quán, sẵn sàng để vận hành.

Được lưu trữ trong điều kiện thích hợp — môi trường ổn định, mát mẻ, khô ráo, tránh rung động và ánh sáng trực tiếp — hàng tồn kho HC-SFS502 được niêm phong nhà máy duy trì thông số kỹ thuật đầy đủ trong nhiều năm. Sau năm năm lưu trữ, việc quay trục chậm trước khi vận hành giúp phân phối lại mỡ vòng bi trước khi động cơ được đưa vào sử dụng.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Bộ khuếch đại nào tương thích với HC-SFS502?

HC-SFS502 yêu cầu bộ khuếch đại lớp MR-J2S-500 từ nền tảng MELSERVO-J2S. Ba biến thể tiêu chuẩn là MR-J2S-500A (lệnh tương tự/xung đa dụng), MR-J2S-500B (bus cáp quang SSCNET cho bộ điều khiển chuyển động Mitsubishi) và MR-J2S-500CP (định vị tích hợp với CC-Link). Tất cả đều hỗ trợ bộ mã hóa nối tiếp 17 bit và dòng điện định mức 25A của động cơ. HC-SFS502 không tương thích với bộ khuếch đại MR-J2-500 gốc hoặc bộ khuếch đại MR-J3 / MR-J4.

Q2: Sự khác biệt giữa HC-SFS502 và HC-SF502 là gì?

Cả hai động cơ đều cung cấp 23,9 Nm liên tục và 71,6 Nm đỉnh trên mặt bích 176 × 176 mm với trục thẳng và không phanh — có thể thay thế cơ học tại mặt lắp. Sự khác biệt là thế hệ bộ mã hóa: HC-SF502 sử dụng bộ mã hóa 14 bit (16.384 ppr) và tương thích với cả bộ khuếch đại MR-J2-500 và MR-J2S-500. HC-SFS502 sử dụng bộ mã hóa 17 bit (131.072 ppr) và chỉ yêu cầu bộ khuếch đại MR-J2S-500. Kiểm tra mẫu bộ khuếch đại đã lắp đặt trước khi tìm nguồn cung ứng. Nếu nó hiển thị MR-J2-500 (không có S), hãy tìm HC-SF502.

Q3: Tại sao HC-SFS502 không có phanh điện từ?

HC-SFS502 được thiết kế cho các trục ngang và ổ đĩa mà khóa servo cung cấp khả năng giữ vị trí đầy đủ ở mọi điều kiện dừng. Trên các trục này, việc thêm phanh sẽ tạo ra dây điện, phần cứng rơ-le, trình tự MBR và sự phức tạp của bảng điều khiển mà ứng dụng không sử dụng. Đối với các trục chịu tải trọng trọng trường — cột thẳng đứng, thanh trượt nghiêng, cơ cấu không cân bằng — động cơ phù hợp là HC-SFS502B (trục thẳng có phanh). Phanh là một lựa chọn thiết kế có chủ ý cho an toàn trục, không phải là phụ kiện tùy chọn; hãy chỉ định nó khi trục yêu cầu.

Q4: Bộ mã hóa 17 bit so với bộ mã hóa 14 bit trong HC-SF502 cũ hơn như thế nào?

Bộ mã hóa 17 bit cung cấp 131.072 vị trí mỗi vòng quay so với 16.384 trong thiết bị 14 bit — tăng độ phân giải gấp tám lần. Về mặt thực tế, vòng lặp tốc độ của bộ khuếch đại MR-J2S nhận được tín hiệu vận tốc chi tiết hơn, hỗ trợ băng thông điều khiển cao hơn và loại bỏ nhiễu tốt hơn. Ở tốc độ nạp liệu thấp, các bước góc nhỏ hơn làm giảm gợn sóng vận tốc mà nếu không sẽ xuất hiện dưới dạng biến đổi hoàn thiện bề mặt. Chức năng tuyệt đối hoạt động giống nhau ở cả hai; vị trí được giữ giữa các chu kỳ nguồn thông qua pin A6BAT trong bộ khuếch đại.

Q5: Pin bộ mã hóa tuyệt đối có cần thay thế định kỳ không và nó ở đâu?

Có. Pin lithium Mitsubishi A6BAT duy trì bộ đếm vị trí đa vòng của bộ mã hóa tuyệt đối 17 bit nằm bên trong bộ khuếch đại servo MR-J2S — không nằm trong động cơ. Thay thế nó khi bộ khuếch đại hiển thị cảnh báo pin yếu. Đừng đợi pin hết hoàn toàn: A6BAT đã cạn sẽ làm bộ đếm vị trí tuyệt đối bị đặt lại, yêu cầu chu kỳ quay về điểm tham chiếu trước khi máy có thể tiếp tục sản xuất. Trong điều kiện hoạt động bình thường, A6BAT thường kéo dài vài năm, nhưng điều này thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ và tần suất tắt máy.