Produktbeschreibung FHA-C mini Product Description FHA-C mini

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1 Produktbeschreibung FHA-C mini Product Description FHA-C mini In den Servoantrieben der Baureihe FHA-C mini wurden die präzisen Harmonic Drive Getriebe perfekt mit hochdynamischen AC-Motoren kombiniert unübertroffen von Systemen mit konventioneller Getriebetechnik. Eingesetzt in anspruchsvollen industriellen Anwendungen zur Positionierung, arbeiten sie auf engstem Bauraum äußerst präzise und zuverlässig. Die sinus kommutierten AC-Servomotoren besitzen über einen weiten Drehzahlbereich einen gleichförmigen Drehmomentverlauf und arbeiten ohne Bürstenverschleiß wie man ihn bei DC-Motoren kennt. Direkt auf der Motorwelle montierte Encoder liefern exakte Signale zur Positionserkennung. Durch die Fettschmierung der spielfreien Getriebe sind die Systeme während der gesamten Lebensdauer wartungsfrei. Die volldigitalen Servoregler der Baureihen YukonDrive und HA-8 stehen für die Ansteuerung der Servoantriebe zur Verfügung. Eine menügeführte Setup-Software unter MS-Windows ermöglicht eine komfortable Parametrierung und Fehlerdiagnose. FHA-C mini series servo actuators, combining precision Harmonic Drive gearing with AC servo motors, offer unique features unsurpassed by conventionally geared drives. Used in highly demanding industrial servo systems they provide precision motion control and high torque capacity in a very compact package. Sine commutated AC servo motors provide smooth torque without the brush wear or commutation limit associated with DC servo actuators. Encoders, mounted directly onto the motor shaft, provide position feedback information. The backlash free Harmonic Drive gear is provided with grease lubrication specially developed to ensure minimum maintenance requirements and long life time. The fully digital YukonDrive and HA-8 series controllers are available for the control of these servo actuators. A menu driven setup software running under MS-Windows allows a comfortable parameter optimisation and system diagnosis. Super kompakte Bauform Super flat configuration Drehmomentkapazität Nm/Kg oder 87 Nm/dm Torque capacity of Nm/Kg or 87 Nm/dm Hohlwelle Hollow shaft Motorwicklung für 8 VAC oder VAC Motorwinding for 8 VAC or VAC Spielfrei No backlash TTL-Encoder mit I/U TTL-Encoder with I/rev. -Punktlager oder Kreuzrollenlager -point bearing or cross roller bearing Synchronmotor mit konzentrierter Wicklung Synchronous motor with concentrated winding

2 Bestellbezeichnungen und Systemübersicht Ordering Code and System Overview Bestellbezeichnungen Ordering Code FHA-C mini Tabelle / Table. Baureihe Series Baugröße Size Untersetzung ) Ratio ) Motorfeedback System Motor feedback system Wicklung Winding Kabeloption Cable option Kabellänge Cable length Sonderausführung Special design AC-Hohlwellenantrieb FHA-C mini AC hollow shaft actuator FHA-C mini 8C C C D = VAC E = 8 VAC = Standard K = Kabelabgang rückseitig rear cable outlet =, m M =, m Nach Kundenanforderung According to customer requirements Bestellbezeichnung Ordering Code FHA 8C D EKM SP ) Vorzugstypen: FHA mit fett gedruckten Untersetzungen sind in der Standardausführung in begrenzten Mengen kurzfristig lieferbar. Zwischenverkauf vorbehalten. ) Preferred types: FHA with bold ratios are available with standard specifications in limited quantities ex stock for short turn delivery, subject to prior sale. Systemübersicht System Overview Tabelle / Table. Grundkonfiguration Basic configuration Kabeloption Cable option Harmonic Drive Servoregler Harmonic Drive Servo Controller Antrieb Actuator Tabelle / Table 9. FHA-8C FHA-C FHA-C Getriebeuntersetzung Ratio Motorklemmenspannung > VAC Motor terminal voltage > VAC Motorklemmenspannung >8 VAC Motor terminal voltage >8 VAC K=Kabelabgang rückseitig K=rear cable outlet YukonDrive HA-8

3 Technische Daten Technical Data Leistungsdaten Rating Table Tabelle / Table. Erregung Permanentmagnet Excitation Permanent magnet Isolationsklasse B (EN -) Insulation class B (EN -) Isolationswiderstand > MΩ bei VDC Insulation resistance > MΩ at VDC Isolationsspannung VAC ( s) VAC ( s) für Option B Insulation voltage VAC ( s) VAC ( s) for option E Schmierung Harmonic Drive Fett SK- Lubrication Harmonic Drive grease SK- Schutzart IP (EN -) Protection class IP (EN -) Umgebungstemperatur Betrieb: C bis + C Lagerung: - C bis + C Ambient temperature Operation: C to + C Storage: - C to + C Relative Luftfeuchtigkeit % bis 8 % ohne Kondensation Relative humidity % to 8 % without condensation Vibrationsbeständigkeit Schockfestigkeit Hz bis Hz, max., g (DIN IEC 8 Teil -) g, ms (DIN IEC 8 Teil -7) Vibration resistance Shock resistance Anzahl Polpaare Number of pole pairs Hz to Hz, max., g (DIN IEC 8 part -) g, ms (DIN IEC 8 part -7) Bemerkungen: Alle technischen Daten gelten für Antriebe im thermischen Beharrungszustand. Die Werte in den folgenden Tabellen gelten für Antriebe, die auf einer Aluminiumgrundplatte mit folgenden Abmessungen montiert sind: Please note: All given technical data are valid for actuators thermally saturated. All values given in the following tables refer to actuators mounted on an aluminium plate with the following dimensions: FHA-8C: FHA-C: FHA-C: x x [mm] x x [mm] x x [mm] FHA-8C: FHA-C: FHA-C: x x [mm] x x [mm] x x [mm]

4 Technische Daten Technical Data Tabelle / Table. Antrieb Actuator Untersetzung Ratio Maximales Drehmoment Maximum output torque Maximale Drehzahl Maximum output speed Stillstandsdrehmoment Continuous stall torque Maximalstrom Maximum current Zeitdauer Maximalstrom Time for max. current Bemessungsdrehmoment Rated torque Bemessungsdrehzahl Rated speed Bemessungsstrom Rated current Leerlaufstrom (gerechnet) No load current (calculated) Drehmomentkonstante (am Abtrieb) Torque constant (at output) Drehmomentkonstante (Motor) Torque constant (motor) Motorklemmenspannung Motor terminal voltage DC-Spannungskonstante (L-L, C) DC voltage constant (L-L, C) AC-Spannungskonstante (L-L, C) AC voltage constant (L-L, C) AC-Spannungskonstante (L-L, C) AC voltage constant (L-L, C) Massenträgheitsmoment (am Abtrieb) Moment of inertia (at output) Massenträgheitsmoment motorseitig Moment of inertia at motor Massenträgheitsmoment motorseitig ohne WG Motor moment of inertia without WG Motor Nenndrehzahl Rated motor speed Motor maximale Drehzahl Maximum motor speed Widerstand (L-L, C) Resistance (L-L, C) Induktivität (L-L) Inductance (L-L) Gewicht Weight Encoderauflösung (am Abtrieb) Encoder resolution (at output) Encoderauflösung (am Motor) Encoder resolution (at motor) Anzahl Polpaare Number of pole pairs Thermische Zeitkonstante Thermal time constant Rücktrieb Drehmoment Backdriving torque Mechanische Zeitkonstante Mechanical time constant Einheit Unit FHA-8C-xxx-D FHA-C-xxx-D FHA-C-xxx-D Nm,8,,8, 8, min - rpm Nm,7,,8,9,,,7,8 Arms,,,8,,,,9,, s 8 9 Nm,7,,8,9,,,7,8 min - rpm Arms,,,,7,9,,7,,8 Arms,,,,7,,,,, Nm/A,9,7,8,, 7, Nm/A,,, V V/min - V/rpm V rms / min - V rms / rpm V pk / min - V pk / rpm min. VAC,8,8,,8,8,,,8,7 9,8 9,8,,9,9, kgm,,7,9,,7,7,8,, kgm x -,9,7, kgm x -,,,7 min - rpm min - rpm Ω 8 7,,8 mh,,8, kg,,, qc/ l/rev min 7 Nm,7,,9,7,,9,,,8 ms,8,, FHA-C mini Siehe Erläuterungen zu Technischen Daten im Kapitel Projektierung mit Harmonic Drive Servoantrieben. Please refer to the notes on Understanding the Technical Data in section Engineering Data for Harmonic Drive Servo Actuators.

5 Technische Daten Technical Data Tabelle / Table. Antrieb Actuator Untersetzung Ratio Maximales Drehmoment Maximum output torque Maximale Drehzahl Maximum output speed Stillstandsdrehmoment Continuous stall torque Maximalstrom Maximum current Zeitdauer Maximalstrom Time for max. current Bemessungsdrehmoment Rated torque Bemessungsdrehzahl Rated speed Bemessungsstrom Rated current Leerlaufstrom (gerechnet) No load current (calculated) Drehmomentkonstante (am Abtrieb) Torque constant (at output) Drehmomentkonstante (Motor) Torque constant (motor) Motorklemmenspannung Motor terminal voltage DC-Spannungskonstante (L-L, C) DC voltage constant (L-L, C) AC-Spannungskonstante (L-L, C) AC voltage constant (L-L, C) AC-Spannungskonstante (L-L, C) AC voltage constant (L-L, C) Massenträgheitsmoment (am Abtrieb) Moment of inertia (at output) Massenträgheitsmoment motorseitig Moment of inertia at motor Massenträgheitsmoment motorseitig ohne WG Motor moment of inertia without WG Motor Nenndrehzahl Rated motor speed Motor maximale Drehzahl Maximum motor speed Widerstand (L-L, C) Resistance (L-L, C) Induktivität (L-L) Inductance (L-L) Gewicht Weight Encoderauflösung (am Abtrieb) Encoder resolution (at output) Encoderauflösung (am Motor) Encoder resolution (at motor) Anzahl Polpaare Number of pole pairs Thermische Zeitkonstante Thermal time constant Rücktrieb Drehmoment Backdriving torque Mechanische Zeitkonstante Mechanical time constant Einheit Unit FHA-8C-xxx-D-E FHA-C-xxx-D-E FHA-C-xxx-D-E Nm,8,,8, 8, min - rpm Nm,7,,8,9,,,7,8 Arms,,, 7,8 8,,,8,, s 8 9 Nm,7,,8,9,,,7,8 min - rpm Arms,,7,,7,,8,,, Arms,,,,,7,8,,, Nm/A,8,,7,8,,,8,,9 Nm/A,7,,9 V V/min - V/rpm V rms / min - V rms / rpm V pk / min - V pk / rpm min. 8 VAC,,,,9,,,,7,,,8,,8,,9 kgm,,7,9,,7,7,8,, kgm x -,9,7, kgm x -,,,7 min - rpm min - rpm Ω,8,8, mh,,, kg,,, qc/ l/rev min 7 Nm,7,,9,7,,9,,,8 ms,7,, Siehe Erläuterungen zu Technischen Daten im Kapitel Projektierung mit Harmonic Drive Servoantrieben. Please refer to the notes on Understanding the Technical Data in section Engineering Data for Harmonic Drive Servo Actuators.

6 Technische Daten Technical Data Die dargestellten Leistungskurven sind realisierbar, sofern die Motorklemmenspannung größer oder gleich des jeweiligen in der Tabelle genannten Wertes ist. Übergangswiderstände in der Versorgungsleitung, reglerbedingte Zusatzverluste, ungeregelte Zwischenkreisspannungen und niedrige Antriebstemperaturen können zur weiteren Reduktion der Leistungskurven führen. FHA-8C Leistungscharakteristik Performance Characteristics The performance curves shown below can be achieved if the motor terminal voltage is higher or equal to the values given in the rating table. Transfer resistances in the supply cable, controller depending losses, unregulated DC bus voltages and low actuator temperatures may lead to further reduction of the performance curves. Abb. / Fig.. FHA-C mini FHA-8C-,8,,,,8,,, FHA-8C--E,8,,,,8,,,, FHA-8C-, FHA-8C--E,,,,,, 8 8 FHA-8C- FHA-8C--E 7 7 Beschreibung / Description Intermittierender Betrieb / Intermittent duty Dauerbetrieb / Continuous duty VAC S-ED % ( min)

7 Technische Daten Technical Data FHA-C Abb. / Fig.. FHA-C-,,,,, FHA-C--E,,,,, FHA-C FHA-C--E FHA-C- FHA-C--E Beschreibung / Description Intermittierender Betrieb / Intermittent duty Dauerbetrieb / Continuous duty VAC S-ED % ( min)

8 Technische Daten Technical Data FHA-C mini FHA-C Abb. / Fig. 7. FHA-C FHA-C--E FHA-C FHA-C--E FHA-C- FHA-C--E 7 7 Beschreibung / Description Intermittierender Betrieb / Intermittent duty Dauerbetrieb / Continuous duty VAC S-ED % ( min) 7

9 Technische Daten Technical Data Abmessungen Dimensions FHA-8C-xx-D-(E) Abb. / Fig. 8. [mm] FHA-C-xx-D-(E) Abb. / Fig. 8. [mm] FHA-C-xx-D-(E) Abb. / Fig. 8. [mm] 8

10 Technische Daten Technical Data FHA-C mini FHA-8C-xx-D-K(E) Abb. / Fig. 9. [mm] FHA-C-xx-D-K(E) Abb. / Fig. 9. [mm] FHA-C-xx-D-K(E) Abb. / Fig. 9. [mm] 9

11 Technische Daten Technical Data Kabelkonfiguration Standard Cable Configuration Standard Kabelkonfiguration Option M Cable Configuration Option M Abb. / Fig.. [mm] Tabelle / Table. Typ Type Aufbau Configuration Min. Biegeradius - feste Verlegung - bewegte Verlegung Min. bending radius - fix installation - moving installation Nennspannung - Leistungsader - Signalader Rated voltage - Power - Signal Prüfspannung - Leistungsader - Signalader Test voltage - Power - Signal Umgebungstemperatur - Betrieb - Lagerung Ambient temperature - Operating - Storage Mantel Jacket Chemische Beständigkeit Schneid Öl Chemical resistance Cutting oil Farbe Colour Durchmesser Diameter Zulassung Approval Einheit Unit Motorkabel Motor cable FHA-8C Kabelspezifikation Option M Cable specification option M Motorkabel Motor cable FHA-C/C Encoderkabel Encoder cable mm² x AWG x AWG 7 x x AWG mm 8 V V C schwarz black 8 PVC Polyvinylchlorid / Polyvinylchloride bedingt beständig conditionally resistant schwarz black 8 8 schwarz black mm +,/-, +,/-, 7, ±, UL UL UL

12 Getriebeeigenschaften Gear Performance Capabilities Genauigkeit Accuracy FHA-C mini Tabelle / Table. Baugröße Size Untersetzung Ratio Übertragungsgenauigkeit Transmission accuracy Wiederholgenauigkeit Repeatability Hystereseverlust Hysteresis loss Lost Motion Lost motion [arcsec] [arcsec] [arcmin] [arcmin] 8 < ± < < < 9 ± < 9 < < 9 ± < 9 < < Torsionssteifigkeit Torsional Stiffness Tabelle / Table. i = i = i = Baugröße Size 8 T [Nm],9,8 T [Nm],7,9 K [Nm/rad] K [Nm/rad] K [Nm/rad] 8 9 K [Nm/rad] 8 7 K [Nm/rad] 7 7 K [Nm/rad] K [Nm/rad] 7 K [Nm/rad] K [Nm/rad] Siehe Erläuterungen zu Technischen Daten im Kapitel Projektierung mit Harmonic Drive Servoantrieben. Please refer to the notes on Understanding the Technical Data in section Engineering Data for Harmonic Drive Servo Actuators.

13 Abtriebslager Output Bearing Technische Daten Technical Data Die Hohlwellenantriebe der Baureihe FHA-C mini sind mit einem hoch belastbaren Kreuzrollenabtriebslager ausgerüstet. Dieses speziell für den Harmonic Drive Aktuator entwickelte Lager, nimmt sowohl hohe Axial- und Radialkräfte als auch große Kippmomente auf. Es verhindert ein Verkippen des Getriebes, so dass eine lange Lebensdauer und gleichbleibende Genauigkeiten erreicht werden. Für den Anwender bedeutet die Integration dieses Abtriebslagers eine erhebliche Reduzierung der Konstruktions- und Fertigungskosten, da zusätzliche externe Lagerstellen nicht vorgesehen werden müssen. Die Lebensdauer der AC-Hohlwellenantriebe wird in der Regel von der Lebensdauer des Wave Generator Kugellagers bestimmt. Je nach Belastung kann jedoch auch die Lagerung des Servomotors oder das Abtriebslager für die Lebensdauer bestimmend sein. FHA-C mini series hollow shaft servo actuators incorporate a high stiffness cross roller bearing to support output loads. This specially developed bearing can withstand high axial and radial forces as well as high tilting moments. The reduction gear is thus protected from external loads, so guaranteeing a long life and consistent performance. The integration of an output bearing also serves to reduce subsequent design and production costs, by removing the need for an additional output bearing in many applications. Furthermore, installation and assembly of the FHA servo actuators are greatly simplified. Normally the operating life of the AC hollow shaft servo actuator is determined by the life of the Wave Generator bearing. Depending on the specific load conditions either the bearing of the servo motor or the output bearing can also be determinant for the gear life. Tabelle / Table. Baugröße Lagertyp ) Teilkreis Abstand ) Dynamische Tragzahl Statische Tragzahl Zulässiges dynamisches Kippmoment ) Zulässiges statisches Kippmoment ) Kippsteifigkeit Zulässige statische Axiallast ) Zulässige statische Radiallast ) Size Bearing Pitch circle Offset ) Dynamic type ) load rating Static load rating Permissible dynamic tilting moment ) Permissible static tilting moment ) Tilting moment stiffness Permissible static axial load ) Permissible static radial load ) ø d p [mm] R [mm] C [N] C [N] M [Nm] M [Nm] K B [Nm/arcmin] F a [N] F r [N] 8 C,, ,8 C,, 99,8 87 C,, 7 8 7, 7 ) C=Kreuzrollenlager ) Siehe Kapitel Projektierung ) Diese Daten gelten für drehende Getriebe. Sie basieren nicht auf der Lebendauergleichung des Abtriebslagers, sondern auf der max. zulässigen Verkippung des Harmonic Drive Einbausatzes. Die angegebenen Daten dürfen auch dann nicht überschritten werden, wenn die Lebensdauergleichung des Lagers höhere Werte zulässt. ) Diese Daten gelten für statisch belastete Getriebe und einem statischen Sicherheitsfaktor f s =,. Für andere f s siehe Kapitel Projektierung mit Harmonic Drive Getrieben. Die Daten gelten unter folgender Voraussetzung: für M : F a =, F r = ) Maximalwerte ) C=Cross roller bearing ) Please refer to the engineering chapter ) These values are valid for moving gears. They are not based on the equation for lifetime of the output bearing but on the maximum allowable deflection of the Harmonic Drive component set. The values indicated in the table must not be exceeded even if the lifetime equation of the bearing permits higher values. ) These values are valid for gears at a standstill and for a static load safety factor f s =,. For other values of f s please refer to section Engineering Data for Harmonic Drive Gears. These data are only valid if the following conditions are fulfilled: for M : F a =, F r = ) Maximum values Toleranzen Tolerances Tabelle / Table. Abb. / Fig.. Baugröße Size Planlauf Axial runout Rundlauf Radial runout Parallelität Parallelism Koaxialität Concentricity a b c d 8,,,,,,,,,,,,

14 Inkrementeller TTL-Encoder Incremental TTL-Encoder FHA-C mini Dieses Motorfeedback System basiert auf einem optischen, inkrementellen Drehgeber. Als Kommutierungsspur werden digitale Hallsensoren eingesetzt. This motor feedback system is based on an optical incremental encoder. Digital hall sensors are used as a commutation track. Technische Daten Technical Data Tabelle / Table. Typ Type Ausgangssignal Output signal Strichzahl Number of pulse Spannungsversorgung Power supply voltage Stromaufnahme Current consumption Ausgangstreiber / Output circuit form Einheit Unit Spezifikation Specification Inkrementell, Rechtecksignale, Anschlussdrähte Incremental, rectangular wave, -wires A, A, B, B, Z, Z, U, U, V, V, W, W A, B p/rev U, V, W p/rev Z p/rev V DC+ ± % ma max. (at Ω) Line driver (equivalent to SN7ALS9NS) Maximalfrequenz / Maximum response frequency khz ) Signalverlauf Signal Wave Form ) Abb. / Fig.. a, b, c, d =,T ±.T Tz = T ±.T T = / α ± (Mechanical angle) U-N Motor EMF waveform ) Bei Drehrichtung im Uhrzeigersinn und Blick auf den Abtriebsflansch. ) For rotation in clockwise direction, looking at the output flange.

15 Inkrementeller TTL-Encoder Incremental TTL-Encoder ) Signalverlauf Signal Wave Form ) Abb. / Fig.. red white black Motor EMF waveform Encoder Output R = 7 ± Hn = ± δ ± (Mechanical angle) (Mechanical angle) (Mechanical angle) ) Bei Drehrichtung im Uhrzeigersinn und Blick auf den Abtriebsflansch. ) For rotation in clockwise direction, looking at the output flange. Ausgangsbeschaltung Output Circuit Abb. / Fig..

16 Elektrische Anschlüsse Electrical Connections FHA-C mini Der FHA-C mini wird in der Standardausführung mit offenen Kabelenden ausgeliefert. The FHA-C mini in standard configuration will be delivered with flying leads. Leistungsanschluss Power Connections Ein direkter Anschluss an das Drehstromnetz ist nicht erlaubt und führt zur Zerstörung des FHA-C mini Servoantriebs. Bitte achten Sie auf die richtige Phasenlage. Der FHA-C mini Servoantrieb darf nur mit leistungsmäßig abgestimmten Servoreglern betrieben werden. Direct connection to the three phase AC supply is not allowed and will lead to the destruction of the FHA-C mini servo actuator. Please check the correct phase sequence! The FHA-C mini servo actuator may only be operated with a properly matched servo controller. Tabelle / Table. Motorphase Motor phase Kabelfarbe Cable colour Querschnitt Cross section U V W PE rot red weiß white AWG schwarz black grün/gelb green/yellow Signalanschluss Signal Connections Vor Inbetriebnahme ist die Kompatibilität des Encoders mit der Auswerteeinrichtung zu überprüfen. Der Encoder enthält elektrostatisch gefährdete Komponenten. During commissioning please pay attention to compatibility between the encoder and the signal processing circuit. The encoder contains electrostatically sensitive components. Tabelle / Table. Signal Signal Kabelfarbe Cable colour Querschnitt Cross section A A B B Z Z U U V V W W DGND V± % grün green dunkelgrün dark green grau grey weiß white gelb yellow transparent clear braun brown AWG magenta purple blau blue hellblau light blue orange orange rosa pink schwarz black rot red

17 Servoregler für FHA-C mini Servo Controllers for FHA-C mini Harmonic Drive Servoregler Servo Controllers from Harmonic Drive HA-8 YukonDrive Tabelle / Table. Spannungsversorgung Voltage supply Abmessungen Dimensions Gewicht Weight -8 VDC x VAC x x 79, mm 9 x 8, x mm, kg kg Andere Anbieter Other Suppliers

18 FHA-C mini Weitere Informationen über lastfreies Anlaufdrehmoment, lastfreies Rückdrehmoment, lastfreies Laufdrehmoment, Wirkungsgrad, Montage, Schmierung und Korrosionsschutz sind im Kapitel Projektierung erhältlich. Further information about no load starting torque, no load back driving torque, no load running torque, efficiency, assembly, lubrication and corrosion protection is available in the section Engineering Data. 7