Fanuc A06B-0087-B403 | AC Servo Motor Beta iS BiS30/2000 — 3kW, 27Nm, Ευθεία Άξονας, 24V Φρένο, biA128 Κωδικοποιητής

Αριθμός Εξαρτήματος: A06B-0087-B403

Σειρά: AC Servo Motor Beta iS (βiS)

Μοντέλο: BiS 30 / 2000

Διαμόρφωση: Ευθεία Λεία Άξονας (SLK), 24V DC Φρένο Ελατηρίου, biA128 Απόλυτος Κωδικοποιητής, IP65

Ονομαστική Έξοδος: 3 kW

Ροπή Σταματήματος: 27 Nm

Μέγιστη Ταχύτητα: 2.000 RPM

Τάση Εισόδου: 200–240 VAC, 3-Φάσης

Τροφοδοσία Φρένου: 24V DC

Βάρος: 29 kg

Κωδικοποιητής: biA128 Απόλυτος (A860-2020-T301)

Κατάσταση: Καινούργιο / Ανακατασκευασμένο 

Επισκόπηση

Το Fanuc A06B-0087-B403 είναι η παραλλαγή με φρένο του BiS30/2000 — ένας AC servo motor 3 kW, 27 Nm της σειράς Beta iS διαμορφωμένος με ευθεία λεία άξονα, φρένο ελατηρίου 24V DC, απόλυτο κωδικοποιητή biA128 και στεγανοποίηση IP65.

Η κατάληξη "403" είναι το μοτίβο κατάληξης σε όλη την οικογένεια Beta iS της Fanuc για ευθεία λεία άξονα, φρένο, κωδικοποιητή biA128 — η ίδια λογική κατάληξης που χρησιμοποιείται στα BiS8/3000-B403, BiS22/2000-B403 και άλλα.

Με 29 kg, αυτός είναι ένας ουσιαστικός κινητήρας: ο μεγαλύτερος της συμπαγούς σειράς Beta iS πριν από το BiS40/2000 που βρίσκεται πάνω του, και η σωστή προδιαγραφή για άξονες που χρειάζονται τόσο υψηλή ροπή συγκράτησης όσο και μηχανικό φρένο ασφαλείας.

Το φρένο είναι ο λόγος ύπαρξης αυτού του κινητήρα, πέρα από την απλή απόδοση του BiS30/2000.

Η παραλλαγή B103 παρέχει την ίδια ροπή σταματήματος 27 Nm, τον ίδιο απόλυτο κωδικοποιητή, την ίδια προστασία IP65 — αλλά δεν φέρει φρένο. Όταν ένας άξονας μπορεί να κινηθεί λόγω βαρύτητας, πίεσης ελατηρίου ή αποθηκευμένης ελαστικής ενέργειας όποτε αφαιρείται η ροπή του σερβοκινητήρα, το B103 δεν είναι ο σωστός κινητήρας ανεξάρτητα από το πόσο καλά ταιριάζει η ροπή του με το φορτίο.

Το A06B-0087-B403 υπάρχει ειδικά για αυτούς τους άξονες: τους κάθετους άξονες Ζ των κάθετων κέντρων κατεργασίας, τους άξονες κλίσης πλατφορμών μηχανών πέντε αξόνων, τους περιστροφικούς άξονες μεγάλων διατάξεων θέσης και περιστροφικών δεικτών, και οποιονδήποτε άξονα αυτοματισμού όπου η απενεργοποίηση του σερβοκινητήρα σημαίνει ανεξέλεγκτη μηχανική κίνηση εκτός εάν υπάρχει φρένο.

Βασικές Προδιαγραφές

Το Φρένο 24V DC — Γιατί Υπάρχει και Πώς Λειτουργεί

Το φρένο που είναι τοποθετημένο στο A06B-0087-B403 είναι ελατηρίου και ηλεκτρικά απελευθερούμενο — η προεπιλεγμένη κατάσταση είναι ενεργοποιημένο, και το φρένο απαιτεί ενεργή τροφοδοσία 24V DC για να ανοίξει.

Όταν υπάρχει τάση και ο σερβοκινητήρας λειτουργεί κανονικά, η τροφοδοσία φρένου 24V DC ενεργοποιεί το πηνίο του φρένου, ο ηλεκτρομαγνήτης υπερνικά τη δύναμη του ελατηρίου, και ο δίσκος του φρένου διαχωρίζεται από την επιφάνεια τριβής. Ο άξονας περιστρέφεται ελεύθερα.

Όταν αφαιρείται η τροφοδοσία 24V — είτε μέσω εντολής απενεργοποίησης σερβοκινητήρα, είτε μέσω E-stop, είτε μέσω διακοπής ρεύματος — το ελατήριο ωθεί αμέσως τις επιφάνειες του φρένου μαζί και συγκρατεί τον άξονα μηχανικά.

Αυτή η λογική ασφαλείας είναι ο λόγος ύπαρξης του φρένου. Καμία λογική ελέγχου δεν μπορεί να παρέχει ισοδύναμη μηχανική ασφάλεια.

Εάν ο ενισχυτής σερβοκινητήρα παρουσιάσει βλάβη, εάν η τροφοδοσία ελέγχου αποτύχει, εάν το μηχάνημα χάσει την τροφοδοσία δικτύου, ή εάν ενεργοποιηθεί το κύκλωμα έκτακτης ανάγκης — σε όλες αυτές τις περιπτώσεις το φρένο ενεργοποιείται χωρίς καμία ενεργή σήμα από το CNC ή το PLC.

Ο άξονας διατηρεί τη θέση του μηχανικά, ανεξάρτητα από το τι συμβαίνει στο ηλεκτρικό σύστημα.

Στα 27 Nm ροπής σταματήματος του κινητήρα, η ροπή συγκράτησης του φρένου είναι σχεδιασμένη να ταιριάζει με την κατηγορία φορτίου του κινητήρα.

Η συγκεκριμένη ροπή συγκράτησης του φρένου του A06B-0087-B403 είναι διαστασιολογημένη για το εύρος εφαρμογών του BiS30/2000 — επαρκής για να συγκρατεί στατικά το φορτίο του άξονα όταν ο κινητήρας δεν είναι ενεργοποιημένος, έναντι της βαρύτητας, της προφόρτισης ελατηρίου, ή της υπολειπόμενης πνευματικής δύναμης ανάλογα με τη διαμόρφωση του άξονα του μηχανήματος.

Το φρένο δεν προορίζεται για χρήση ως δυναμική στάση ενώ ο κινητήρας λειτουργεί με πλήρη ροπή — είναι ένα φρένο στάθμευσης, όχι ένα φρένο τριβής για επιβράδυνση.

Η προδιαγραφή 24V DC πρέπει να είναι σωστή. Τα φρένα της σειράς Beta iS χρησιμοποιούν 24V DC, όχι τα 90V DC που βρίσκονται στους μεγαλύτερους κινητήρες Alpha της Fanuc. Η εφαρμογή 90V σε ένα πηνίο 24V θα κάψει αμέσως την περιέλιξη του φρένου.

Η εφαρμογή μόνο 24V σε ένα πηνίο 90V θα παράγει μερική ηλεκτρομαγνητική απελευθέρωση — το ελατήριο δεν υπερνικάται πλήρως, το φρένο τρίβεται στον δίσκο κατά τη λειτουργία του κινητήρα, και τόσο το φρένο όσο και ο κινητήρας υφίστανται προοδευτική θερμική και μηχανική ζημιά.

Πριν από την έναρξη λειτουργίας ενός αντικατασταθέντος κινητήρα, μετρήστε την τάση τροφοδοσίας του φρένου του μηχανήματος στους ακροδέκτες του συνδέσμου του φρένου για να επιβεβαιώσετε 24V DC.

Απόδοση BiS30/2000 — Πού Μετράει τα 27 Nm

Η ροπή σταματήματος 27 Nm του BiS30/2000 είναι η καθοριστική παράμετρος για τους τύπους αξόνων που εξυπηρετεί αυτός ο κινητήρας. Η ροπή σταματήματος είναι η μέγιστη ροπή που διατίθεται από τον κινητήρα σε στάση — η ροπή που παραδίδει ο ενισχυτής σερβοκινητήρα για να διατηρήσει μια εντολή θέσης έναντι ενός εφαρμοζόμενου φορτίου.

Για έναν κάθετο άξονα Ζ που φέρει μια βαριά κεφαλή ατράκτου, η απαίτηση ροπής σταματήματος περιλαμβάνει το βάρος της κεφαλής, την τριβή των στεγανοποιητικών ελαστικών του φορείου γραμμικής οδήγησης, και τυχόν συνιστώσες δύναμης κοπής που μεταδίδονται πίσω μέσω της ατράκτου.

Για ένα τραπέζι κλίσης, περιλαμβάνει τη συνδυασμένη ροπή της μάζας του τραπεζιού, του τεμαχίου εργασίας και του εξαρτήματος που ενεργούν γύρω από τον άξονα περιστροφής της κλίσης.

Στα 2.000 RPM μέγιστης ταχύτητας, το BiS30/2000 δεν είναι κινητήρας υψηλής ταχύτητας.

Η αντιστάθμιση που είναι εγγενής στο σχεδιασμό Beta iS είναι ότι η υψηλότερη ροπή σταματήματος σε συμπαγές μέγεθος πλαισίου έρχεται με κόστος τη μέγιστη ταχύτητα λειτουργίας. Το εύρος εργασίας του BiS30/2000 είναι βελτιστοποιημένο για 0–2.000 RPM — το εύρος ταχύτητας που είναι τυπικό των κινούμενων αξόνων που εξυπηρετεί.

Οι ρυθμοί ταχείας διαδρομής σε βαριούς κάθετους άξονες περιορίζονται περισσότερο από την ικανότητα επιτάχυνσης του άξονα (που εξαρτάται από την διαθέσιμη ροπή μείον τη ροπή φορτίου) παρά από την ταχύτητα του κινητήρα, και τα 2.000 RPM στην τυπική βήμα κοχλία και αναλογία γραναζιών για εφαρμογές βαρέων αξόνων είναι συνήθως επαρκή.

Ευθεία Λεία Άξονας με 27 Nm — Απαιτήσεις Σύζευξης

Ο λείος άξονας μεταδίδει την πλήρη ροπή σταματήματος 27 Nm στο κινούμενο εξάρτημα μόνο μέσω τριβής — ο κόμβος σύζευξης σφίγγει τον άξονα και συγκρατείται μέσω πίεσης επαφής στην επιφάνεια της οπής.

Με την προσθήκη φρένου στη διάταξη, υπάρχει μια επιπλέον σκέψη: όταν το φρένο ενεργοποιείται και συγκρατεί τον άξονα ακίνητο ενώ μια εξωτερική δύναμη προσπαθεί να τον κινήσει — κατά τη διάρκεια ενός E-stop κατά την κατεργασία, για παράδειγμα — η διεπαφή σύζευξης μπορεί να υποστεί φορτίο ροπής κρούσης που υπερβαίνει την στατική ικανότητα ροπής για την οποία σχεδιάστηκε η σύσφιξη τριβής.

Αυτό αξίζει να αντιμετωπιστεί στο στάδιο προδιαγραφής της σύζευξης.

Η δύναμη σύσφιξης του κόμβου πρέπει να είναι διαστασιολογημένη για τη ροπή συγκράτησης του φρένου, όχι μόνο για τη ροπή λειτουργίας του κινητήρα, και πρέπει να λαμβάνει υπόψη τα δυναμικά φορτία κατά την ενεργοποίηση του φρένου.

Ένας κόμβος σύζευξης που είναι επαρκής για ροπή λειτουργίας 27 Nm αλλά υπο-διαστασιολογημένος για τον μηχανικό κραδασμό της ενεργοποίησης του φρένου έναντι ενός κινούμενου φορτίου θα φθαρεί σταδιακά, και η φθορά θα εκδηλωθεί ως εκκεντρότητα άξονα και υποβάθμιση της επαναληψιμότητας θέσης πριν η σύζευξη αποτύχει εντελώς.

Στην πράξη αυτό σημαίνει: επιβεβαιώστε την ονομαστική δυναμική ροπή του κατασκευαστή της σύζευξης, όχι μόνο τη στατική ονομαστική ροπή, κατά την προδιαγραφή της σύζευξης για εγκατάσταση κινητήρα με φρένο.

Απόλυτος Κωδικοποιητής biA128 — Θέση Χωρίς Επαναφορά Αναφοράς

Ο κωδικοποιητής biA128 (A860-2020-T301) διατηρεί την πλήρη αναφορά θέσης του άξονα μέσω κύκλων τροφοδοσίας χωρίς εφεδρική μπαταρία. Όταν το σύστημα σερβοκινητήρα τροφοδοτείται — είτε μετά από προγραμματισμένη διακοπή λειτουργίας είτε μετά από απρόβλεπτο γεγονός απώλειας τροφοδοσίας — το CNC διαβάζει την πραγματική θέση του άξονα απευθείας από το biA128. Καμία επαναφορά αναφοράς, καμία διαδρομή ομογενοποίησης, καμία καθυστέρηση εκκίνησης για καθορισμό θέσης.

Σε έναν κάθετο άξονα ή άξονα κλίσης με μηχανικό φρένο, αυτός ο συνδυασμός είναι ιδιαίτερα πρακτικός. Ο άξονας δεν κινείται κατά την απενεργοποίηση επειδή τον συγκρατεί το φρένο. Όταν αποκατασταθεί η τροφοδοσία, το biA128 διαβάζει τη θέση του άξονα — ακόμα στην ίδια γωνία που ήταν όταν αφαιρέθηκε η τροφοδοσία — και το CNC έχει αμέσως σωστά δεδομένα θέσης.

Το μηχάνημα μπορεί να συνεχίσει την παραγωγή ακριβώς από εκεί που σταμάτησε χωρίς κανέναν κύκλο επανατοποθέτησης. Σε συστήματα κωδικοποιητών επαυξήσεων, θα απαιτούνταν μια επαναφορά αναφοράς ομογενοποίησης πριν από οποιαδήποτε εντολή άξονα, προσθέτοντας χρόνο εκκίνησης ανάλογο με το μήκος του άξονα και την ταχύτητα επαναφοράς αναφοράς.

Συμβατότητα IP65 και Ενισχυτή Beta i

Η στεγανοποίηση IP65 προστατεύει το A06B-0087-B403 από την ομίχλη ψυκτικού και την τυχαία έκθεση σε πίδακες νερού που είναι τυπική σε περιβάλλον παραγωγικής κατεργασίας. Με 29 kg, αυτός ο κινητήρας είναι αρκετά μεγάλος ώστε η στεγανοποίηση του άξονα — μέρος της διάταξης IP65 — να φέρει σημαντικό ακτινικό φορτίο από τη σύζευξη και τυχόν τάση ιμάντα εάν ο άξονας χρησιμοποιεί κίνηση με ιμάντα.

Η κατάσταση της στεγανοποίησης του άξονα πρέπει να περιλαμβάνεται στους περιοδικούς ελέγχους συντήρησης μαζί με την κατάσταση των ρουλεμάν.

Ο κινητήρας είναι σχεδιασμένος για την οικογένεια ενισχυτών σερβοκινητήρων Beta i της Fanuc — ενισχυτές μονής άξονα βiSV και η μονάδα συνδυασμένου σερβο-ατράκτου βiSVSP — διαστασιολογημένοι για την κατηγορία εξόδου 3 kW του BiS30/2000. Ενσωματώνεται με ελεγκτές CNC Fanuc, συμπεριλαμβανομένων των Σειρών 0i-C, 0i-D, 0i-F, 30i, 31i και 32i.

Η τροφοδοσία φρένου 24V DC είναι ένα ξεχωριστό κύκλωμα από την έξοδο του ενισχυτή σερβοκινητήρα — πρέπει να τροφοδοτείται ανεξάρτητα από την τροφοδοσία ελέγχου 24V DC του μηχανήματος και να είναι σωστά αλληλοσυνδεδεμένο ώστε το φρένο να απελευθερώνεται πριν από την ενεργοποίηση του σερβοκινητήρα και να ενεργοποιείται πριν από την απενεργοποίηση του σερβοκινητήρα.

Ένα λανθασμένα αλληλοσυνδεδεμένο κύκλωμα φρένου — ένα που απελευθερώνεται πολύ αργά ή ενεργοποιείται πολύ νωρίς σε σχέση με τον χρονισμό ενεργοποίησης/απενεργοποίησης του σερβοκινητήρα — παράγει είτε συναγερμούς υπερφόρτωσης σερβοκινητήρα (κινητήρας που μάχεται το φρένο κατά την εκκίνηση) είτε ανεξέλεγκτη μετατόπιση θέσης (φρένο που απελευθερώνεται ενώ ο σερβοκινητήρας είναι ακόμα απενεργοποιημένος).

Συχνές Ερωτήσεις

Ε1: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του A06B-0087-B403 και του A06B-0087-B103;

Και οι δύο είναι κινητήρες BiS30/2000 που μοιράζονται την ίδια ονομαστική έξοδο 3 kW, ροπή σταματήματος 27 Nm, μέγιστη ταχύτητα 2.000 RPM, ευθεία λεία άξονα, απόλυτο κωδικοποιητή biA128 και κατασκευή IP65. Η μοναδική διαφορά είναι το φρένο: το B403 φέρει φρένο ελατηρίου 24V DC. το B103 όχι. Το B403 προδιαγράφεται για άξονες όπου η αφαίρεση της ροπής του σερβοκινητήρα επιτρέπει ανεξέλεγκτη κίνηση λόγω βαρύτητας, ελατηρίου ή φορτίου — κάθετοι άξονες, άξονες κλίσης και περιστροφικοί άξονες που φέρουν φορτίο. Το B103 είναι σωστό για οριζόντιους και ισορροπημένους άξονες όπου αυτός ο κίνδυνος απουσιάζει. Η εγκατάσταση ενός B103 σε άξονα που απαιτεί φρένο δημιουργεί κίνδυνο ασφαλείας.

Ε2: Η τροφοδοσία φρένου είναι 24V DC. Γιατί αυτή η τάση είναι κρίσιμη;

Το πηνίο του φρένου του BiS30/2000 είναι σχεδιασμένο για 24V DC. Οι μεγαλύτεροι κινητήρες Alpha της Fanuc χρησιμοποιούν φρένα 90V DC. Η εφαρμογή 90V στο πηνίο φρένου 24V αυτού του κινητήρα καίει αμέσως την περιέλιξη.

Η εφαρμογή 24V σε ένα πηνίο 90V παράγει μερική ηλεκτρομαγνητική απελευθέρωση — το ελατήριο δεν υπερνικάται, το φρένο τρίβεται στον δίσκο τριβής κατά τη λειτουργία, παράγοντας θερμότητα και προκαλώντας προοδευτική μηχανική ζημιά τόσο στα ρουλεμάν του φρένου όσο και του κινητήρα. 

Πριν συνδέσετε την τροφοδοσία, μετρήστε την τάση τροφοδοσίας του φρένου του μηχανήματος στον σύνδεσμο του καλωδίου φρένου και επιβεβαιώστε 24V DC.

Ε3: Μπορεί το φρένο να χρησιμοποιηθεί ως δυναμική στάση ενώ ο κινητήρας περιστρέφεται;

Όχι. Το φρένο ελατηρίου στο A06B-0087-B403 είναι φρένο συγκράτησης (φρένο στάθμευσης), όχι δυναμικό φρένο τριβής. Είναι σχεδιασμένο να συγκρατεί τον άξονα ακίνητο όταν αφαιρείται η ροπή του σερβοκινητήρα — σε στάση, ή κατά την επιβράδυνση στο μηδέν.

Η ενεργοποίηση του φρένου έναντι ενός περιστρεφόμενου κινητήρα με σημαντική ταχύτητα παράγει θερμότητα τριβής που υπερβαίνει τον θερμικό σχεδιασμό του φρένου, υποβαθμίζει γρήγορα το υλικό των τακακιών του φρένου, και μπορεί να προκαλέσει ζημιά στο ρουλεμάν του άξονα του κινητήρα λόγω του ακτινικού φορτίου που δημιουργείται από την εκτροπή του δίσκου του φρένου υπό κρούση.

Η δυναμική στάση είναι ευθύνη του ενισχυτή σερβοκινητήρα, μέσω ελεγχόμενης επιβράδυνσης ρεύματος.

Ε4: Μετά από ένα E-stop με απώλεια τροφοδοσίας, χρειάζεται ο άξονας να επανα-ομογενοποιηθεί πριν συνεχιστεί η παραγωγή;

Όχι. Ο απόλυτος κωδικοποιητής biA128 διατηρεί τη θέση του άξονα κατά τις διακοπές τροφοδοσίας — όταν το σύστημα σερβοκινητήρα αποκαθιστά την τροφοδοσία, το CNC διαβάζει την πραγματική γωνία του άξονα απευθείας από τον κωδικοποιητή.

Επειδή το μηχανικό φρένο συγκρατεί τον άξονα ακίνητο κατά τη διάρκεια του διαστήματος απενεργοποίησης, ο άξονας δεν έχει κινηθεί.

Το CNC έχει ακριβή δεδομένα θέσης αμέσως μετά την αποκατάσταση της τροφοδοσίας, και το μηχάνημα μπορεί να συνεχίσει από την ακριβή θέση που βρισκόταν όταν συνέβη το E-stop, χωρίς καμία επαναφορά αναφοράς ή διαδρομή ομογενοποίησης.

Ε5: Ποιοι είναι οι πιο σημαντικοί έλεγχοι για ένα μεταχειρισμένο A06B-0087-B403;

Ελέγξτε πρώτα το φρένο — εφαρμόστε 24V DC και επιβεβαιώστε ότι ο άξονας περιστρέφεται ελεύθερα χωρίς αντίσταση. αφαιρέστε τα 24V και επιβεβαιώστε ότι ο άξονας κλειδώνει σταθερά χωρίς ολίσθηση υπό χειροκίνητη ροπή. Ένα φρένο που απελευθερώνεται μερικώς ή δεν συγκρατεί πλήρως απαιτεί σέρβις πριν ο κινητήρας τοποθετηθεί σε οποιονδήποτε άξονα. Επιθεωρήστε την επιφάνεια του λείου άξονα για φθορά από έναν προηγουμένως ολισθημένο κόμβο σύζευξης.

Στα 27 Nm, η φθορά στην επιφάνεια του άξονα είναι πιο σημαντική από ό,τι σε ελαφρύτερους κινητήρες Beta iS — αξιολογήστε εάν η επιφάνεια του άξονα είναι εντός των οριακών ανοχών πριν τοποθετήσετε μια νέα σύζευξη.

Ελέγξτε τον σύνδεσμο του κωδικοποιητή biA128 (A860-2020-T301) για διαβρωμένες ακίδες, και την ανακούφιση τάσης στην έξοδο του καλωδίου για ρωγμές. Μετρήστε την αντίσταση περιέλιξης μεταξύ όλων των τριών φάσεων και ελέγξτε την αντίσταση μόνωσης προς τη γη.

Μια δοκιμαστική εκκίνηση σε πάγκο έως 2.000 RPM σε ενισχυτή Beta i με το φρένο σωστά αλληλοσυνδεδεμένο, επαληθευμένη θέση απόλυτου κωδικοποιητή, και παρακολούθηση ρεύματος φορτίου είναι ο σωστός τελικός έλεγχος πριν ο κινητήρας εγκατασταθεί στο μηχάνημα.