Ο κινητήρας εφοδιασμού Mitsubishi HC-KFE73 HCKFE73

Κινητήρας AC Servo Mitsubishi Electric HC-KFE73

750W | Ονομαστική ροπή 2,4 Nm | 3000 σ.α.λ. | 10.000 ppr Ενκοδερ Αυξητικής Τιμής | Συμβατό με MR-E-70A | Φλάντζα 80x80mm | Ευθύς Άξονας | Σώμα IP55 | Καταργημένο

Η Βασική Έκδοση του Μεγαλύτερου Κινητήρα HC-KFE

Κάθε επιλογή που μπορεί να προστεθεί σε έναν κινητήρα servo — φρένο, σφήνα, τσιμούχα λαδιού — αντιμετωπίζει μια συγκεκριμένη απαίτηση εφαρμογής. Αφαιρέστε αυτές τις επιλογές και αυτό που απομένει είναι ο βασικός κινητήρας: μόνο ο ρότορας, ο στάτορας, ο άξονας και ο ενκοδερ, που εκτελούν τη θεμελιώδη εργασία μετατροπής ηλεκτρικής εισόδου σε ελεγχόμενη μηχανική έξοδο. Αυτό ακριβώς αντιπροσωπεύει ο HC-KFE73 εντός του οικοσυστήματος MELSERVO MR-E.

Στα 750W και με ονομαστική ροπή 2,4 Nm, βρίσκεται στην κορυφή της σειράς εξόδου HC-KFE, συνδυασμένος με τον ενισχυτή servo γενικής χρήσης MR-E-70A.

Δεν υπάρχει φρένο και ο άξονας είναι ευθύς χωρίς σφήνα.

Για οριζόντιους άξονες όπου δεν υπάρχουν φορτία βαρύτητας και η αλυσίδα κίνησης μπορεί να διαχειριστεί τη μετάδοση ροπής χωρίς θετική ασφάλιση με σφήνα, αυτή η διαμόρφωση παρέχει την πλήρη έξοδο 750W της σειράς στην πιο συμπαγή και χαμηλότερου κόστους μορφή της — χωρίς επιπλέον δευτερεύουσες μονάδες, χωρίς επιπλέον καλωδίωση, χωρίς κύκλωμα φρένου 24VDC για σχεδιασμό.

Τεχνικές Προδιαγραφές

Πού Εντάσσεται ο HC-KFE73: Η Κορυφή μιας Πρακτικής Βαθμίδας

Η σειρά HC-KFE καλύπτει τέσσερα επίπεδα εξόδου — 100W (HC-KFE13), 200W (HC-KFE23), 400W (HC-KFE43) και 750W (HC-KFE73). Η ονομασία 73 τοποθετεί αυτόν τον κινητήρα στο ανώτατο όριο αυτού που υποστηρίζει η πλατφόρμα ενισχυτών MR-E. Ανεβείτε υψηλότερα σε έξοδο και εγκαταλείπετε την βαθμίδα MR-E εντελώς, μεταβαίνοντας στις οικογένειες ενισχυτών MR-J2S ή MR-J3 με τους κινητήρες τους με ενκοδερ απόλυτης τιμής υψηλότερων προδιαγραφών.

Η επιλογή του βασικού μοντέλου 750W αντί για μία από τις παραλλαγές του (HC-KFE73K με σφήνα, HC-KFE73B με φρένο, ή HC-KFE73BK με και τα δύο) έχει οικονομικό νόημα σε δύο σενάρια. Το πρώτο είναι ένας οριζόντιος άξονας με άκαμπτη σύζευξη που μεταδίδει ροπή αξιόπιστα μόνο μέσω τριβής, εξαλείφοντας την ανάγκη για σφήνα. Το δεύτερο είναι οποιοσδήποτε άξονας που δεν υπόκειται σε φορτία βαρύτητας σε καταστάσεις απενεργοποίησης του servo — κινήσεις μεταφορικών ταινιών, οριζόντιοι άξονες τροφοδοσίας, περιστρεφόμενοι πίνακες σε οριζόντια επίπεδα — όπου το ηλεκτρομαγνητικό φρένο δεν εξυπηρετεί λειτουργία ασφαλείας και απλώς προσθέτει κόστος και πολυπλοκότητα ελέγχου.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, ο HC-KFE73 παρέχει όλη τη ροπή που μπορεί να προσφέρει η πλατφόρμα MR-E, με την απλούστερη δυνατή διαμόρφωση κινητήρα.

Κατανόηση του Διαχωρισμού Ροπής 2,4 Nm / 7,2 Nm

Δύο τιμές ροπής εμφανίζονται σε κάθε προδιαγραφή HC-KFE73: 2,4 Nm ονομαστική και 7,2 Nm μέγιστη. Απαντούν σε διαφορετικές ερωτήσεις.

Η ονομαστική ροπή (2,4 Nm) είναι το θερμικό όριο — το επίπεδο ροπής που ο κινητήρας μπορεί να διατηρήσει επ' αόριστον χωρίς να υπερβεί τα θερμικά όρια της κλάσης μόνωσής του. Κατά τον υπολογισμό μεγέθους ενός άξονα, η RMS ενεργή ροπή σε ολόκληρο τον κύκλο λειτουργίας πρέπει να παραμένει ίση ή χαμηλότερη από αυτήν την τιμή. Για συνεχή έργα όπως κινήσεις μεταφορικών ταινιών, φορτία ανεμιστήρων ή περιέλιξη σταθερής τάσης, τα 2,4 Nm είναι ο αριθμός που καθορίζει την επιλογή.

Η μέγιστη ροπή (7,2 Nm) αντιπροσωπεύει μια παροδική ικανότητα, διαθέσιμη κατά τις φάσεις επιτάχυνσης και επιβράδυνσης. Είναι τρεις φορές η ονομαστική τιμή — μια αναλογία σταθερή σε όλη την οικογένεια HC-KFE — και περιορίζεται από το στιγμιαίο όριο ρεύματος του ενισχυτή παρά από τη θερμική ικανότητα.

Σε έναν άξονα τοποθέτησης από σημείο σε σημείο με κύκλο λειτουργίας 20-30% σε γρήγορη κίνηση, αυτή η μέγιστη ροπή 7,2 Nm είναι αυτή που οδηγεί τον άξονα γρήγορα σε ταχύτητα. Είναι η τιμή που καθορίζει τον χρόνο κύκλου σε κινήσεις μικρής διαδρομής, υψηλής συχνότητας.

Η τεκμηρίωση της Mitsubishi για εφαρμογές κάθετων αξόνων δηλώνει ότι η μη ισορροπημένη ροπή πρέπει να διατηρείται κάτω από το 70% της ονομαστικής ροπής (δηλαδή, κάτω από περίπου 1,68 Nm για αυτόν τον κινητήρα). Για κάθετους άξονες που πλησιάζουν αυτό το όριο, οι παραλλαγές με φρένο είναι η κατάλληλη προδιαγραφή — ο βασικός HC-KFE73 χωρίς φρένο δεν παρέχει ασφαλή συγκράτηση κατά την απενεργοποίηση.

Η Φλάντζα 80x80mm και η Θέση της στη Σειρά

Η αλλαγή μεγέθους φλάντζας από 60x60mm (που χρησιμοποιείται στην κλάση 400W HC-KFE43) σε 80x80mm (που χρησιμοποιείται στον HC-KFE73 750W) είναι ένα σκληρό διαστατικό όριο. Οι πλάκες στήριξης μηχανών που έχουν σχεδιαστεί για το πρότυπο 60x60mm δεν μπορούν να δεχτούν τον κινητήρα 80x80mm χωρίς μηχανική κατεργασία, επειδή το μοτίβο των οπών των μπουλονιών και η διάμετρος εγγραφής της φλάντζας αλλάζουν σε αυτήν τη μετάβαση.

Ωστόσο, εντός της κλάσης 80x80mm, η διαστατική συνέπεια είναι μία από τις πρακτικές αρετές της γραμμής κινητήρων MELSERVO HC και HF.

Ο HC-KFE73 μοιράζεται το αποτύπωμα της φλάντζας του με τους HC-KFS73 (συμβατό με MR-J2S), HC-MFS73 και με ισοδύναμους της τρέχουσας γενιάς στις σειρές HG-KR και HG-KN.

Αυτό σημαίνει ότι μια μηχανή της οποίας η πλάκα στήριξης σχεδιάστηκε για κινητήρα MELSERVO 80x80mm μπορεί να δεχτεί τον HC-KFE73 χωρίς δομική τροποποίηση. 

Το μήκος του σώματος του άξονα διαφέρει μεταξύ των τυπικών, με φρένο και παραλλαγών μοντέλων, οπότε πρέπει να επαληθευτεί η πίσω απόσταση, αλλά η όψη της φλάντζας είναι συνεπής.

Για τον προγραμματισμό συντήρησης σε παλαιότερα εργαλειομηχανές, αυτή η συμβατότητα απλοποιεί την μηχανική αντικατάσταση μεταξύ γενεών όταν μια αναβάθμιση συστήματος κίνησης συνοδεύει την αντικατάσταση του κινητήρα.

Ο MR-E-70A: Τι Φέρνει Αυτός ο Ενισχυτής στο Σύστημα

Ο καθορισμένος ενισχυτής του HC-KFE73 — ο MR-E-70A — είναι ένας ενισχυτής servo παλμικής αλυσίδας γενικής χρήσης του οποίου η απλότητα είναι σκόπιμη επιλογή σχεδιασμού παρά περιορισμός. Δέχεται εντολές θέσης ως παλμικές αλυσίδες από έναν εξωτερικό ελεγκτή κίνησης, μονάδα τοποθέτησης PLC ή έξοδο CNC, και τις εκτελεί έναντι της ανάδρασης του ενκοδερ αυξητικής τιμής του κινητήρα.

Χωρίς πρωτόκολλα δικτύου, χωρίς διαμόρφωση fieldbus, χωρίς λογισμικό κίνησης ενσωματωμένο στο CNC: συνδέστε την πηγή παλμών, ρυθμίστε τα κέρδη και ο άξονας λειτουργεί.

Η παραλλαγή MR-E-70AG δέχεται μια αναλογική εντολή ταχύτητας (±10V) αντί για παλμική αλυσίδα, η οποία ταιριάζει σε εφαρμογές όπου το ανώτερο σύστημα παρέχει αναφορά ταχύτητας αντί για εντολές θέσης — έλεγχος τάσης, κινήσεις περιέλιξης και ρύθμιση ταχύτητας μεταφορικών ταινιών, για παράδειγμα.

Και οι δύο παραλλαγές υποστηρίζουν έως και επτά εσωτερικά αποθηκευμένες ρυθμίσεις ταχύτητας μέσω παραμέτρων, προσβάσιμες μέσω συνδυασμών ψηφιακών εισόδων, οι οποίες εξυπηρετούν εφαρμογές που απαιτούν λειτουργία σταθερής ταχύτητας χωρίς συνεχή πηγή παλμών.

Το λογισμικό MR-Configurator παρέχει ρύθμιση κερδών, παρακολούθηση και την ενσωματωμένη λειτουργία αυτόματης ρύθμισης σε πραγματικό χρόνο που προσαρμόζει αυτόματα τα κέρδη του servo στο συνδεδεμένο φορτίο κατά την πρώτη λειτουργία — ένα πρακτικό χαρακτηριστικό εγκατάστασης για μηχανικούς συντήρησης που εργάζονται σε μηχανές χωρίς λεπτομερή τεκμηρίωση κίνησης.

Βαθμολογία Σώματος IP55: Σωστή Ανάγνωση

Η βαθμολογία IP55 στο σώμα του HC-KFE73 καλύπτει την επιφάνεια του περιβλήματος του κινητήρα έναντι εισόδου σκόνης και πίδακας νερού από οποιαδήποτε κατεύθυνση, τοποθετώντας αυτόν τον κινητήρα άνετα σε ανοιχτά περιβάλλοντα μηχανών, κοντά σε ζώνες εκτοξευτήρων ψυκτικού σε οριζόντια κέντρα κατεργασίας και σε γενικές βιομηχανικές εγκαταστάσεις όπου γίνεται περιοδικός καθαρισμός με πλύσιμο.

Η τεκμηρίωση του καταλόγου της Mitsubishi δηλώνει ρητά τι δεν καλύπτει η βαθμολογία: το τμήμα του άξονα που διαπερνά και οι συνδέσεις.

Αυτές οι δύο θέσεις παρακάμπτουν την προστασία του περιβλήματος. Το ψυκτικό που φτάνει στην περιοχή της τσιμούχας του άξονα ή η μόλυνση στον σύνδεσμο του ενκοδερ και στον σύνδεσμο τροφοδοσίας του κινητήρα, μπορεί να υποβαθμίσουν τον κινητήρα με την πάροδο του χρόνου ανεξάρτητα από τη βαθμολογία του περιβλήματος.

Ο σύνδεσμος του ενκοδερ είναι ιδιαίτερα ευαίσθητος — υγρασία ή μεταλλική μόλυνση στις ακίδες σήματος του ενκοδερ παράγουν ανωμαλίες στην ανάδραση θέσης που εκδηλώνονται ως συναγερμοί servo πριν εμφανιστεί οποιαδήποτε ορατή διάβρωση του συνδέσμου.

Σε υγρά περιβάλλοντα ή εγκαταστάσεις που εκτίθενται άμεσα σε ψυκτικό, είτε η προσθήκη μηχανικής προστασίας γύρω από το σημείο εξόδου του άξονα είτε η προδιαγραφή μιας παραλλαγής κινητήρα με τσιμούχα λαδιού είναι η μηχανικά κατάλληλη απάντηση.

Για την πλειονότητα των γενικών βιομηχανικών εφαρμογών, το σώμα IP55 του HC-KFE73 παρέχει επαρκή περιβαλλοντική προστασία.

Ο Ενκοδερ Αυξητικής Τιμής και η Εκκίνηση της Μηχανής

Ο ενκοδερ αυξητικής τιμής 10.000 ppr στον HC-KFE73 παρέχει ανάδραση θέσης που ο ενισχυτής MR-E χρησιμοποιεί τόσο για τον βρόχο ταχύτητας όσο και για τον βρόχο θέσης. Σε αντίθεση με τους ενκοδερ απόλυτης τιμής που είναι τοποθετημένοι στις σειρές HC-KFS, αυτός ο ενκοδερ δεν έχει μνήμη θέσης κατά τις διακοπές ρεύματος.

Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι κάθε φορά που αποκαθίσταται η κύρια τροφοδοσία στη μηχανή, πρέπει να ολοκληρωθεί μια επιστροφή αναφοράς (κύκλος ομογενοποίησης) πριν ο ελεγκτής CNC ή κίνησης αποδεχτεί έγκυρη απόλυτη θέση.

Ο παλμός Z του κινητήρα (δείκτης μιας φοράς ανά περιστροφή) παρέχει την αναφορά για τον κύκλο ομογενοποίησης, σε συνδυασμό με τους διακόπτες ορίου της μηχανής ή τους εκκεντροφόρους αναφοράς. Για μηχανές όπου η επιστροφή αναφοράς είναι μια συνηθισμένη, γρήγορη λειτουργία — όπως συμβαίνει στα περισσότερα κέντρα κατεργασίας CNC και στις τυπικές διαμορφώσεις αξόνων — αυτή είναι μια μικρή ενόχληση που προσθέτει περίπου 15-30 δευτερόλεπτα στον χρόνο εκκίνησης.

Για μηχανές όπου οι διακοπές ρεύματος είναι συχνές ή όπου οι κύκλοι ομογενοποίησης θα διαταράσσουν τη διαδικασία παραγωγής, οι παραλλαγές ενκοδερ απόλυτης τιμής στις σειρές HC-KFS (17-bit, 131.072 ppr, συμβατό με MR-J2S) αντιμετωπίζουν αυτόν τον περιορισμό αλλά έρχονται με υψηλότερο κόστος συστήματος.

Ο HC-KFE73 με τον ενκοδερ αυξητικής τιμής είναι η σωστή προδιαγραφή όταν η ομογενοποίηση κατά την εκκίνηση είναι λειτουργικά αποδεκτή.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε1: Ποιος είναι ο σωστός ενισχυτής MR-E για τον HC-KFE73, και υποστηρίζει και τις δύο λειτουργίες ελέγχου θέσης και ταχύτητας;

Ο HC-KFE73 συνδυάζεται με τον MR-E-70A ή MR-E-70AG. Ο MR-E-70A λειτουργεί σε λειτουργία ελέγχου θέσης, δεχόμενος εντολές παλμικής αλυσίδας από εξωτερικό ελεγκτή. Ο MR-E-70AG προσθέτει μια αναλογική είσοδο εντολής ταχύτητας για εφαρμογές ελέγχου ταχύτητας.

Και οι δύο φέρουν την ονομασία "70" που ταιριάζει στην κλάση κινητήρα 750W. Κανένας δεν υποστηρίζει τη διεπαφή ενκοδερ απόλυτης τιμής — η σειρά MR-E έχει σχεδιαστεί αποκλειστικά για κινητήρες ενκοδερ αυξητικής τιμής της οικογένειας HC-KFE. Εάν απαιτείται λειτουργία ενκοδερ απόλυτης τιμής, ο κινητήρας και ο ενισχυτής πρέπει να αναβαθμιστούν στην σειρά MR-J2S ή μεταγενέστερη.

Ε2: Ο HC-KFE73 έχει ευθύ άξονα χωρίς σφήνα. Ποια μέθοδος σύζευξης συνιστάται;

Για κινητήρες χωρίς σφήνα, η μετάδοση ροπής βασίζεται εξ ολοκλήρου στη δύναμη σύσφιξης της σύζευξης ή στην εφαρμογή παρεμβολής μεταξύ της οπής της σύζευξης και του άξονα του κινητήρα. Μια άκαμπτη σύζευξη τύπου σύσφιξης (σχιστό χιτώνιο με βίδες σύσφιξης) είναι η τυπική επιλογή για σύνδεση άξονα με σύζευξη σε ευθείς άξονες.

Ο σχεδιασμός της σύζευξης θα πρέπει επίσης να παρέχει αντιστάθμιση ευθυγράμμισης — προτιμώνται σύζευξης με μεμβράνη ή δίσκο — για να αποτρέπεται η φόρτιση του μπροστινού ρουλεμάν του κινητήρα από ακτινικές δυνάμεις λόγω ευθυγράμμισης. Για εφαρμογές που απαιτούν θετική ασφάλιση ροπής ανεξάρτητα από τη δύναμη σύσφιξης — υψηλά κυκλικά φορτία, συχνή αντιστροφή ή αυξημένη ροπή — η προδιαγραφή του HC-KFE73K (παραλλαγή με σφήνα) είναι η κατάλληλη μηχανική απόφαση.

Ε3: Πώς συγκρίνεται ο HC-KFE73 με τον HC-KFS73 όσον αφορά την καταλληλότητα εφαρμογής;

Οι δύο κινητήρες μοιράζονται πανομοιότυπες τιμές ονομαστικής και μέγιστης ροπής (2,4 Nm / 7,2 Nm), ονομαστική ταχύτητα (3.000 σ.α.λ.) και διαστάσεις φλάντζας (80x80mm). Η διαφορά έγκειται στον ενκοδερ και στην βαθμίδα ενισχυτή.

Ο HC-KFE73 χρησιμοποιεί ενκοδερ αυξητικής τιμής 10.000 ppr και απαιτεί τον ενισχυτή MR-E-70A, ενώ ο HC-KFS73 διαθέτει ενκοδερ απόλυτης τιμής 17-bit (131.072 ppr) και απαιτεί τη σειρά MR-J2S-70A/B. 

Ο HC-KFS73 εξαλείφει τους κύκλους ομογενοποίησης και παρέχει ανάδραση υψηλότερης ανάλυσης, με υψηλότερο κόστος συστήματος. Για νέους σχεδιασμούς μηχανών όπου η διατήρηση της απόλυτης θέσης έχει σημασία, ο HC-KFS73 είναι η καλύτερη προδιαγραφή. Για αντικατάσταση σε υπάρχουσες μηχανές βασισμένες σε MR-E, ο HC-KFE73 είναι η σωστή αντιστοιχία για τον εγκατεστημένο ενισχυτή.

Ε4: Είναι ο HC-KFE73 κατάλληλος για κάθετους άξονες χωρίς ηλεκτρομαγνητικό φρένο;

Ο ίδιος ο κινητήρας είναι μηχανικά ικανός για οποιονδήποτε προσανατολισμό στήριξης, αλλά η έλλειψη φρένου δημιουργεί μια ειδική ανησυχία ασφαλείας για τους κάθετους άξονες. Όταν ο ενισχυτής servo απενεργοποιείται — κατά τη διάρκεια ελεγχόμενης διακοπής, έκτακτης ανάγκης ή διακοπής ρεύματος — ένας κάθετος άξονας που φέρει φορτίο θα γλιστρήσει ή θα πέσει υπό την επίδραση της βαρύτητας εάν δεν υπάρχει μηχανισμός συγκράτησης. Ο HC-KFE73 χωρίς φρένο δεν παρέχει παθητική συγκράτηση.

Για κάθετους άξονες όπου το φορτίο μπορεί να συγκρατηθεί από μηχανικό κλείδωμα ή αντίβαρο, ή όπου η διαδρομή του άξονα περιορίζεται από ένα σκληρό στοπ που συγκρατεί το φορτίο κατά την απενεργοποίηση, ο βασικός κινητήρας μπορεί να είναι αποδεκτός.

Για κάθετους άξονες όπου η ελεύθερη πτώση κατά την απενεργοποίηση αποτελεί κίνδυνο ασφαλείας ή κίνδυνο ζημιάς στο τεμάχιο εργασίας, η παραλλαγή HC-KFE73B (με ηλεκτρομαγνητικό φρένο) είναι η απαιτούμενη προδιαγραφή.

Ε5: Ποιοι σύγχρονοι κινητήρες Mitsubishi μπορούν να αντικαταστήσουν τον HC-KFE73 κατά την αναβάθμιση μιας μηχανής;

Η πιο άμεση μηχανική αντικατάσταση σε τρέχουσα παραγωγή είναι η σειρά HG-KR73 (MELSERVO J4, συμβατό με MR-J4-70A), η οποία μοιράζεται το αποτύπωμα φλάντζας 80x80mm. Ο HG-KR73 διαθέτει ενκοδερ απόλυτης τιμής 22-bit (4.194.304 ppr), λειτουργεί με τον ενισχυτή MR-J4-70A και παρέχει τις ίδιες τιμές ροπής 2,4 Nm / 7,2 Nm στις 3.000 σ.α.λ.

Μια μηχανική αντικατάσταση είναι απλή — ίδια φλάντζα, ίδιο μοτίβο μπουλονιών — αλλά ο ενισχυτής πρέπει να αντικατασταθεί από MR-E-70A σε MR-J4-70A, τα καλώδια του ενκοδερ να αλλαχθούν σε τύπου MR-J3ENCBL, και το σύστημα κίνησης να επαναδιαμορφωθεί με παραμέτρους servo κατάλληλες για τον κινητήρα HG. Σε ένα πλαίσιο προγραμματισμένης αναβάθμισης, αυτή η μετάβαση παρέχει επίσης λειτουργία ενκοδερ απόλυτης τιμής, εξαλείφοντας τους κύκλους ομογενοποίησης σε κάθε εκκίνηση.