Mitsubishi HC-SFS202BK (HCSFS202BK) — 2kW AC 서보 모터, 키드 샤프트 + 브레이크, MELSERVO-J2S 시리즈

제품 식별

부품 번호: HC-SFS202BK

또한 검색됨: HCSFS202BK, HC-SFS-202BK

시리즈: Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (J2-Super Generation)

모터 유형: AC 브러시리스 서보 모터 — 키드 샤프트 및 전자 브레이크, 2000 rpm

상태: 새 제품, 공장 밀봉

개요

Mitsubishi HC-SFS202BK는 MELSERVO-J2S 플랫폼의 2kW 중간 관성 AC 브러시리스 서보 모터로, 이 특정 변형을 정의하는 두 가지 기능인 가공된 키웨이와 스프링 적용 전자 브레이크를 결합합니다. 연속 정격 토크 9.55 Nm, 피크 토크 28.6 Nm로, 소형 서보 모터로는 부족하고 3.5kW 이상의 모터로는 과대하고 비용 및 패널 공간 측면에서 정당화하기 어려운 광범위한 중급 공작 기계 및 자동화 드라이브 애플리케이션에 필요한 가속 용량과 정상 상태 출력을 제공합니다.

이 특정 조합을 선택하는 이유는 무엇입니까? 키드 샤프트와 브레이크는 애플리케이션 설계에서 두 가지 별도의 질문에 대한 답이며, 이 변형은 두 가지를 동시에 만족시킵니다. 키웨이는 샤프트와 구동 부품(타이밍 벨트 풀리, 기어 허브, 볼스크류 커플링) 사이에 양의 기계적 연결을 제공하여 인터페이스를 통한 토크 경로가 마찰에만 의존하지 않도록 합니다. 브레이크는 서보 전원 손실 시 부하가 제어되지 않은 방향으로 자유롭게 움직일 수 있는 경우 필수적인 안전 축 고정을 제공합니다.

J2-Super 플랫폼의 17비트 직렬 절대 엔코더를 기반으로 하는 HC-SFS202BK는 MR-J2S 증폭기에 혁 131,072회/회전의 피드백을 제공합니다. 위치 루프는 미세한 데이터로 실행되며, 절대 기능은 전원 사이클 간에 전체 다회전 위치를 유지합니다. 따라서 전원 차단, 경보 재설정 또는 전원 중단 후 호밍 시퀀스가 필요하지 않습니다.

기술 사양

두 가지 기능, 두 가지 문제 해결

키드 샤프트

키웨이는 기계적 결과에 큰 영향을 미치는 작은 디테일입니다. 직선 샤프트 모터에서 커플링 허브는 마찰을 통해 토크를 전달합니다. 허브 보어와 샤프트 외경 사이의 클램핑 하중은 최대 이송 시 갑작스러운 역회전, 고속 이동 시 비상 감속, 공격적인 절삭 시 충격 하중과 같은 최악의 작동 조건에서 피크 토크를 전달할 만큼 커야 합니다. 클램프가 불충분하면 허브가 미끄러집니다. 서보 축에서의 미끄러짐은 위치 손실을 의미하며, CNC 기계에서의 위치 손실은 부품 폐기를 의미합니다.

HC-SFS202BK의 키웨이는 토크 전달 메커니즘을 완전히 변경합니다. 키는 샤프트와 허브 보어의 일치하는 슬롯에 위치하며, 하중 하에서 키 단면 전체에 전단으로 작용합니다. 토크는 허브 클램프의 마찰 기여와 관계없이 키를 통해 직접 전달됩니다. 이것이 키웨이가 타이밍 벨트 드라이브, 체인 스프로킷 애플리케이션 및 하중이 주기적이거나 역방향이거나 충격에 노출되는 커플링 설계(마찰만 있는 인터페이스는 시간이 지남에 따라 안정성을 유지하기 위해 훨씬 더 높은 클램핑력이 필요한 애플리케이션)에서 표준인 이유입니다.

이 프레임 크기에 적용되는 한 가지 설치 지침:허브를 강제로 누르거나 구동하는 대신 항상 샤프트 끝의 나사 구멍을 사용하여 허브를 장착하십시오. 나사 구멍을 통과하는 인장 볼트는 축 충격을 가하지 않고 허브를 샤프트에 똑바로 당깁니다. 허브 설치 중 충격 하중은 샤프트를 통해 모터 후면의 엔코더 디스크로 전달되며 즉각적인 오류를 유발하지는 않지만 엔코더 수명을 단축시키고 진동 시 간헐적인 피드백 오류를 유발할 수 있는 미묘한 엔코더 손상을 일으킬 수 있습니다.

전자 브레이크

HC-SFS202BK의 브레이크는 스프링 적용 방식입니다. 기계적 스프링 압력이 마찰 디스크를 브레이크 플레이트에 밀착시키고, 코일에 24V DC를 공급하면 코일이 열려 샤프트가 자유롭게 회전합니다. 24V를 제거하면(어떤 시점에서든 어떤 이유로든) 스프링이 즉시 닫힙니다. 제어 로직이나 증폭기 신호가 필요 없으며 지연도 없습니다. 이것이 이 맥락에서 안전(fail-safe)의 의미입니다. 기본 상태는 잠김이며, 열린 상태를 유지하려면 전원이 필요합니다.

중력 구성 요소가 있는 하중(수직 공구 슬라이드, 오버행 암, 불균형 스핀들 헤드가 있는 Z축)을 운반하는 2kW 축의 경우, 이러한 기본 잠금 특성은 안전한 기계 설계에 필요한 것입니다. 축은 비상 정지, 전원 차단, 경보 트리거 및 유지보수 종료 시퀀스 동안 위치를 유지합니다.

MR-J2S 증폭기의 MBR(전자 브레이크 인터록) 출력을 통한 올바른 브레이크 시퀀싱이 필수적입니다. MBR 신호는 증폭기가 감속 후 축 속도가 안전 임계값 이하로 떨어졌음을 확인한 후에야 브레이크 작동을 지연시킵니다. 브레이크 릴레이를 비상 정지 접촉기에서 직접 배선하고(회로에 MBR 인터록 없이) 스프링이 회전하는 샤프트에 대해 작동하게 하면 2kW 및 28.6 Nm 피크에서 발생하는 충격으로 브레이크 마모가 가속화되고 구동 메커니즘에 기계적 충격 하중이 발생할 수 있습니다. MBR 인터록은 선택 사항이 아니며, 브레이크가 사용되도록 설계된 방식입니다.

17비트 엔코더: 2000 rpm에서 미세한 피드백

14비트(HC-SF 시리즈의 16,384 ppr)에서 17비트(HC-SFS 시리즈의 131,072 ppr)로의 J2-Super 세대 엔코더 업그레이드는 점진적이지 않았습니다. 회전당 8배 더 많은 위치는 제어 루프의 모든 부분에 훨씬 더 미세한 데이터를 공급합니다.

HC-SFS202BK의 정격 속도인 2,000 rpm에서 엔코더는 이전 14비트 장치보다 훨씬 작은 각도 단계를 분해하는 위치 업데이트를 전송합니다. MR-J2S 증폭기는 이 데이터를 동시에 세 가지 목적으로 사용합니다. 속도 루프를 위한 속도 추정, 위치 루프를 위한 추종 오차 계산, 전류 벡터를 위한 정류 위상 참조입니다. 각 계산에서 더 나은 데이터는 루프를 안정적으로 유지하면서 더 높은 대역폭으로 조정할 수 있음을 의미하며, 더 높은 대역폭은 작업 주기 동안 더 빠른 오류 수정 및 더 나은 외란 거부를 의미합니다.

절대 다회전 카운터는 백그라운드에서 조용히 작동합니다. MR-J2S 증폭기의 A6BAT 리튬 배터리를 기반으로, 전원 이벤트 동안 샤프트 회전 데이터를 축적하고 배터리가 정상 상태인 한 무기한 유지합니다. 다음 전원 켜기 시(계획된 야간 종료, 비상 정지 복구 또는 전원 장애 후) 축은 현재 절대 위치를 읽고 참조 복귀 이동 없이 컨트롤러에 보고합니다. 연속 생산 교대 근무를 하거나 재시작 시간이 촉박한 기계의 경우, 호밍 사이클을 제거하면 연간 운영 시간 동안 측정 가능한 생산 시간을 절약할 수 있습니다.

증폭기 호환성

HC-SFS202BK는 MELSERVO-J2S 플랫폼의 MR-J2S-200 클래스 증폭기와 쌍을 이룹니다. 세 가지 인터페이스 변형은 MELSERVO-J2S 설치에 사용되는 주요 시스템 아키텍처를 다룹니다.

MR-J2S-200A는 아날로그 및 펄스 열 명령 입력을 처리합니다. 이는 스텝/방향 또는 ±10V 아날로그 속도 명령을 사용하는 PLC 및 CNC 시스템의 표준 선택입니다. 위치, 속도 및 토크 제어 모드를 지원하며 MR Configurator 설정 소프트웨어를 위한 RS-232C 인터페이스를 포함합니다.

MR-J2S-200B는 SSCNET 광섬유 직렬 버스를 통해 Mitsubishi 모션 컨트롤러에 연결됩니다. 모든 축이 A 시리즈 또는 Q 시리즈 모션 컨트롤러를 통해 조정되는 다축 시스템에서 B형 증폭기는 네트워크를 통해 궤적 데이터를 수신하고 로컬에서 실행합니다. 광섬유 버스는 컨트롤러와 각 증폭기 간의 엔코더 케이블 실행을 제거합니다. 위치 피드백은 동일한 네트워크를 통해 다시 돌아옵니다.

MR-J2S-200CP는 독립형 위치 지정을 위한 내장 포인트 테이블을 통합합니다. MR Configurator를 사용하여 최대 31개의 위치를 증폭기에 직접 프로그래밍할 수 있으며, I/O 명령은 대상 지점을 선택하고 이동을 트리거합니다. 이 변형은 전용 모션 컨트롤러가 필요하지 않고 간단한 인덱싱 위치 지정 기능으로 충분한 기계에 적합합니다.

HC-SFS202BK는 17비트 J2S 엔코더를 읽을 수 없는 초기 MR-J2-200 증폭기 또는 다른 엔코더 인터페이스를 사용하는 MR-J3 또는 MR-J4 증폭기와 호환되지 않습니다. 원래 MR-J2 증폭기를 실행하는 기계의 경우 HC-SF202BK(14비트 엔코더가 있는 J2 세대 모터)가 올바른 대안입니다.

HC-SFS 시리즈 2000 rpm — 202BK의 위치

HC-SFS202BK는 176 × 176 mm 플랜지 범위의 하단에 위치합니다. 이는 위에 있는 352, 502, 702 모터와 동일한 물리적 장착 풋프린트입니다. 이는 업그레이드 경로를 계획하거나 여러 축에 걸쳐 플랜지 표준화 설계를 유지하는 기계 설계자에게 중요합니다. 이 플랜지 클래스 내에서 2kW와 7kW 간에 볼트 패턴과 파일럿 직경이 변경되지 않습니다.

각 용량 지점에서 변형 접미사는 샤프트 유형과 브레이크를 나타냅니다.

• 접미사 없음 / B = 직선 샤프트 / 브레이크가 있는 직선 샤프트
• K / BK = 키드 샤프트 / 브레이크가 있는 키드 샤프트

따라서 HC-SFS202BK는 2kW에서 키드 샤프트, 브레이크 장착 버전입니다. 두 기능이 동시에 필요한 축에 대한 구성입니다.

일반적인 응용 분야

VMC 및 HMC 보조 위치 지정 축. 수직 및 수평 머시닝 센터에서 보조 축(회전 테이블 드라이브, B축 트러니언, 팔레트 클램핑 메커니즘)은 일반적으로 중간 관성 클래스의 2kW 서보 모터를 사용합니다. 키드 샤프트는 회전 축 설계에 일반적인 직접 기어 물림 또는 타이밍 벨트 드라이브에 적합합니다. 브레이크는 사이클의 절삭 부분 동안 축을 기계적으로 인덱스 위치 사이에 고정합니다.

자동 조립 스테이션 인덱싱. 조립 자동화의 서보 구동 회전 인덱스 테이블은 고정된 각도 위치를 빠르게 순환하고, 각 스테이션에서 조립 작업이 수행되는 동안 대기한 다음 다시 인덱싱합니다. 브레이크는 대기 시간 동안 서보 토크에 의존하지 않고 테이블을 고정하며, 절대 엔코더는 시작 시 참조 복귀 없이 각 스테이션에서 정확한 각도 위치를 확인합니다.

포장 기계 서보 축. 포장 라인의 필름 드라이브, 크로스 실 메커니즘 및 제품 투입 축은 연속 고주기 작동에서 2kW 서보 드라이브를 사용합니다. 이러한 축의 타이밍 벨트 인터페이스는 일반적으로 벨트 장력이 풀리 허브를 회전시키지 않도록 구동 풀리의 키드 샤프트를 필요로 합니다. IP65 등급은 식품 및 제약 포장에서 일반적인 세척 환경을 처리합니다.

직교 로봇 조인트 드라이브. 다축 직교 및 SCARA 로봇 시스템은 주요 직선 및 회전 축에 중간 용량 서보 모터를 사용합니다. 키드 샤프트는 로봇 조인트 설계에 일반적인 정밀 샤프트 커플링에 적합하며, 브레이크는 티칭 모드 및 전원 차단 시퀀스 동안 안전한 위치 고정을 제공합니다.

CNC 선반 터렛 인덱싱. CNC 선반 센터의 서보 구동 터렛 인덱싱은 빠르고 정확한 각도 위치 지정과 선택된 공구가 절삭력 하에서 작동하는 동안 견고한 기계적 고정을 필요로 합니다. 연속 9.55 Nm 및 피크 28.6 Nm로 HC-SFS202BK는 표준 다중 위치 터렛 관성을 처리하고 인덱스 사이클 간에 필요한 고정 토크를 제공합니다.

새 제품, 공장 밀봉

이 HC-SFS202BK는 원래 Mitsubishi 포장 상태로 제공됩니다. 외부 상자는 밀봉되어 있고 내부 폼 포장은 그대로이며, 샤프트 끝 보호 캡과 모든 커넥터 커버가 제자리에 있습니다. 공장 밀봉은 이전에 설치되지 않았고, 권선에 누적된 열 이력이 없으며, 이전 사용으로 인한 베어링 마모가 없음을 의미합니다. 샤프트 통과 지점의 오일 씰과 IP65 하우징 보호는 모두 제조된 상태 그대로입니다.

이 부품을 기다리는 생산 기계의 경우, 재고가 있는 새 제품은 수리 시간 대신 즉시 배송됩니다. 계획된 유지보수 재고의 경우, 공장 밀봉된 장치는 적절한 조건(안정적인 온도, 낮은 습도, 진동 없음) 하에서 수년간 안정적으로 보관됩니다. 5년 이상 보관 후에는 설치 전 점검의 일환으로 샤프트를 수동으로 천천히 회전시키면 첫 전원 켜기 전에 베어링 그리스를 재분배하는 데 도움이 됩니다.

자주 묻는 질문

Q1: HC-SFS202BK와 호환되는 증폭기는 무엇입니까?

HC-SFS202BK는 MELSERVO-J2S 플랫폼의 MR-J2S-200 클래스 증폭기가 필요합니다. 세 가지 주요 변형은 MR-J2S-200A(범용 아날로그/펄스 명령), MR-J2S-200B(Mitsubishi 모션 컨트롤러용 SSCNET 광섬유 버스), 및 MR-J2S-200CP(내장 위치 지정 기능)입니다. 모두 17비트 직렬 엔코더를 지원합니다. 이 모터는 초기 MR-J2-200 증폭기 또는 MR-J3 / MR-J4 증폭기와 호환되지 않습니다.

Q2: HC-SFS202BK와 HC-SFS202B의 차이점은 무엇입니까?

두 모터는 모든 사양(2kW, 정격 9.55 Nm, 피크 28.6 Nm, 17비트 엔코더, 176 × 176 mm 플랜지, 동일한 증폭기 요구 사항, 동일한 IP65 등급)에서 동일합니다. 유일한 차이점은 샤프트입니다. HC-SFS202B는 마찰 클램프 커플링을 위한 평직 샤프트를 가지고 있습니다. HC-SFS202BK는 양의 키 및 허브 토크 전달을 위한 가공된 키웨이를 가지고 있습니다. 구동 메커니즘에서 요구하는 커플링 인터페이스에 따라 선택하십시오.

Q3: 전자 브레이크는 중력 하중에서 축을 고정할 만큼 충분히 강력합니까?

브레이크는 모터 샤프트를 정지 상태에서 축의 정적 하중 하에 고정하도록 정격된 안전 고정 장치입니다. 단, 모터 샤프트에서의 불균형 중력 토크가 모터 정격 토크의 약 70%(이 모터의 경우 약 6.7 Nm)를 초과하지 않는 경우입니다. 이 임계값은 Mitsubishi의 수직 축 애플리케이션에 대한 공개 지침에서 나옵니다. 더 높은 불균형 토크를 생성하는 하중의 경우, 브레이크에만 의존하는 대신 보조 균형 장치를 브레이크와 함께 사용해야 합니다.

Q4: 17비트 엔코더에 필요한 배터리는 무엇이며 어디에 설치됩니까?

절대 엔코더는 Mitsubishi A6BAT 리튬 배터리를 사용하여 전원 차단 시에도 다회전 위치를 유지하며, 이는 모터가 아닌 MR-J2S 서보 증폭기 내부에 설치됩니다. 정상적인 배터리는 전원 중단 시에도 절대 위치를 무기한 유지하여 재시동 시 호밍 사이클을 제거합니다. 증폭기에서 저배터리 경고가 표시되면, 완전 방전으로 절대 위치 손실이 발생하기 전에 다음 계획된 유지보수 기간 동안 A6BAT를 교체하십시오.

Q5: 더 높은 용량의 모터가 필요한 경우 HC-SFS202BK가 HC-SFS152BK를 대체할 수 있습니까?

두 모터 모두 동일한 MR-J2S 증폭기 플랫폼을 사용하고 17비트 절대 엔코더를 탑재하지만, 다른 증폭기 등급이 필요합니다. HC-SFS152BK는 MR-J2S-200(202도 포함)과 쌍을 이루지만, 용량 업그레이드는 기존 증폭기가 2kW 모터의 정격 전류를 처리할 수 있는지 확인해야 합니다. 더 중요하게는, 1.5kW 모터를 2kW 모터로 교체하면 HC-SFS152BK의 130mm 플랜지와 달리 176mm 플랜지 크기도 변경됩니다. 이들은 동일한 플랜지 크기가 아닙니다. 202BK는 176 × 176 mm 플랜지를 사용하고, 152BK는 130 × 130 mm 플랜지를 사용합니다. 이 두 용량 지점 간의 모터 교체는 증폭기 매개변수뿐만 아니라 모터 장착 플레이트의 변경도 필요합니다.