מערכות סרוו מיצובישי – מדריך למשפחות MELSERVO-J5 MELSERVO-JET, MR-J4 ו־MR-JE:

במכונות תעשייתיות שבהן נדרשת שליטה מדויקת בתנועה, במהירות, במיקום או במומנט, מערכת סרוו (Servo System) היא מרכיב מרכזי בפתרון ההנעה. חברת Mitsubishi Electric  מציעה את משפחות MELSERVO הכוללות מגברי סרוו ,(Servo Amplifiers)
מנועי סרוו ,(Servo Motors) מערכות משוב, תוכנות הגדרה ופתרונות לתנועה מתואמת במספר צירים.
המשפחות המרכזיות כוללות את MELSERVO-J5 ,MELSERVO-JET לצד מערכות מוכרות מדורות קודמים כגון MR-J4, MR-JE וגם מערכות MR-J3/MR-J2 שעדיין נמצאות בשימוש בציוד ותיק. המדריך מציג משפחות ודגמים מרכזיים ומסביר כיצד בוחרים מערכת חדשה, מאתרים מגבר או מנוע להחלפה, ובודקים אפשרויות לשדרוג.

להסבר בסיסי נוסף ניתן לקרוא בעמוד מערכות סרוו באתר שלנו.

מהי מערכת סרוו וכיצד היא פועלת?

מערכת סרוו תעשייתית כוללת בדרך כלל מנוע סרוו, מגבר סרוו ומערכת משוב ,(Feedback) לרוב Encoder המותקן במנוע. בהתאם ליישום, בקר מתוכנת (PLC) או בקר תנועה
(Motion controller) שולח פקודות מיקום, מהירות או מומנט. מגבר הסרוו מפעיל את המנוע ומשווה את הפקודה למשוב המתקבל בפועל, כדי לווסת את התנועה בחוג סגור .(Closed Loop) חשוב להבחין בין שלושה רכיבים: מנוע הסרוו יוצר את התנועה והמומנט ;מגבר הסרוו מפעיל את המנוע ומנהל את חוגי הבקרה; ובקר התנועה עשוי לתכנן מסלול, לתאם צירים ולשלוח פקודות למגברים. חלק מהפונקציות יכולות להשתלב באותו ציוד, ולכן בחירת המערכת תלויה בארכיטקטורת המכונה.
מערכות סרוו נפוצות במכונות אריזה, חיתוך, הדפסה, Pick & Place, מערכות הזנה, רובוטיקה, מכונות עיבוד ומערכות מיקום מדויקות. להסבר על תפקיד המגבר במערכת ראו גם מהו Servo Driver.

משפחת MELSERVO-J5 הדור המתקדם של מערכות הסרוו:

סדרת MELSERVO-J5  מיועדת ליישומים הדורשים תגובה דינמית גבוהה, דיוק בתנועה ויכולות תקשורת וסנכרון מתקדמות. היא כוללת מגברים למערכות חד־ציריות ורב־ציריות ומגוון מנועים תואמים. אחד המאפיינים החשובים של משפחת מנועי HK המתאימים הוא Encoder אבסולוטי ללא סוללה, בהתאם לדגם, המפשט את התחזוקה ואת ניהול המיקום.

מגברי הסרוו בסדרת :MR-J5 

MR-J5-G– מגבר סרוו לתקשורת CC-Link IE TSN מתאים במיוחד לשילוב עם בקרים ומערכות Motion התומכים ברשת זו.
MR-J5-G-N1 – משפחה של גרסאות רשת נוספות, ובהן תמיכה ב.EtherCAT  אפשרויות תקשורת נוספות תלויות בגרסה המדויקת.
MR-J5-B – מגבר סרוו המתקשר באמצעות SSCNET III/H רשת אופטית לתנועה מתואמת.
MR-J5-A – גרסה עם ממשק פיקוד כללי: פקודות פולסים לבקרת מיקום ואות אנלוגי לבקרת מהירות או מומנט.
MR-J5W2 / MR-J5W3 – מגברים רב־ציריים להפעלת שניים או שלושה מנועי סרוו תואמים, לפי דגם המגבר.
MR-J5D1 / MR-J5D2 / MR-J5D3 – יחידות הנעה במבנה שבו יחידת ההמרה מופרדת, המיועדות לתצורות חד־ציריות או רב־ציריות מתאימות.

דוגמאות ליחידות בסדרה:

MR-J5-100G4
MR-J5-100G
MR-J5-40G
MR-J5-10G
MR-J5-350G4
הסיומות, קבוצת המתח, סוג הממשק וההספק המדויק צריכים להיבדק לפי המק״ט המלא והקטלוג המתאים.

דגמי MR-J5-A ב400V – פתרון למכונות חדשות ולהחלפת מערכות קיימות:

אחת מתצורות הסרוו החשובות במגוון מוצרי Mitsubishi היא MR-J5-A עם ממשק פיקוד כללי. לדוגמה, הדגמים MR-J5-60A4-RJ + MR-J5-350A4-RJ שייכים למשפחת מגברי סרוו בקטגוריית 400 V ומיועדים להספקי מנוע שונים לפי המפרט המדויק.
דגמים אלה רלוונטיים במיוחד ללקוח שמפעיל מערכת באמצעות פקודות פולסים לבקרת מיקום או אותות אנלוגיים לבקרת מהירות ומומנט. בניגוד למגברים העובדים ברשת תנועה ייעודית, כאן חשוב לבדוק את סוגי אותות הפיקוד ואת חיבורי ה־ I/O של הבקר הקיים.
בעת החלפתMR-J4-A או מגבר ותיק אחר בMR-J5-A  אין לבחור דגם רק על בסיס הספק דומה. יש לבדוק גם התאמה למנוע, Encoder, חיבורי כוח, מחברי פיקוד, פונקציות בטיחות, ממדים, פרמטרים והמשמעות של סיומת RJ  במק״ט המלא. חלק מהשינויים עשויים לדרוש החלפת כבלים או שינויים בתוכנה. קיימים מסמכי מעבר רשמיים של היצרן עבור תצורות מסוימות, אך אישור סופי ניתן רק אחרי בדיקת שילוב הרכיבים.

למפרטים מפורטים ולטבלאות התאמה ניתן לעיין במשפחת MELSERVO-J5 באתר היצרן.

מנועי הסרוו למשפחת MR-J5 סדרות HK :

HK-KT – מנועים קטנים בעלי אינרציה נמוכה :(Low Inertia) מתאימים ליישומים הדורשים תגובה מהירה, תנועות חוזרות ומיקום מדויק. דוגמה למשפחהHK-KT13W.
HK-MT – מנועים קטנים בעלי אינרציה נמוכה במיוחד :(Ultra-Low Inertia) מתאימים ליישומים עם האצות והאטות מהירות ומחזורים קצרים, דוגמה.HK-MT23W
HK-ST – מנועים בעלי אינרציה בינונית :(Medium Inertia) מיועדים ליישומים שבהם יש צורך בשילוב בין ביצועי תנועה ליכולת עבודה עם עומסים בעלי אינרציה משמעותית.
לדוגמה  .HK-ST3534W מנוע ממשפחת HK-ST בהספק נקוב של 3.5kW  לפי תיאור הדגם, ליישומים שבהם נדרשת התאמה למערכת סרוו מקבוצת מתח 400.V
HK-RT – מנועים בעלי אינרציה נמוכה במיוחד בטווחי הספק בינוניים: מתאימים לתנועה דינמית וליישומים הדורשים תגובה גבוהה.
HK-JT – מנועים בעלי אינרציה נמוכה להספקים בינוניים וגבוהים: מיועדים ליישומים שבהם נדרשים מומנט משמעותי וביצועים דינמיים.

במשפחת HK-KT ניתן למצוא גם יחידות מסוג HK-KT634UW. לקוח שמחזיק מספר מנוע בלבד אינו יכול להסיק ממנו בוודאות איזה מגבר מתאים. תצורת המנוע, סיומות המק״ט ונתוני הקטלוג הם חלק בלתי נפרד מהבדיקה.
לא כל מנוע HK מתאים לכל מגבר MR-J5. יש לבדוק בטבלאות שילוב המנועים והמגברים של מיצובישי את השילוב המדויק בין מנוע, מגבר, גרסת מתח, כבלים ומאפיינים נוספים. החלפת מנוע תקול מחייבת בדיקת ציר, אוגן, בלם, Encoder והתאמה מכנית, ולא רק השוואת הספקים.

משפחת MELSERVO-JET – סרוו לבקרת תנועה מתקדמת ולשילוב פשוט במכונות:

סדרת MELSERVO-JET מציעה פתרונות סרוו למכונות אוטומטיות ומערכות תנועה, תוך התמקדות בתקשורת תעשייתית, פשטות התפעול ושילוב במערכות בקרה.
MR-JET-G תומך ברשת CC-Link IE TSN ובתצורות מתאימות גם ב־ CC-Link IE Field network basic.
MR-JET-G-N1תומך ב.EtherCAT הבחירה בין הגרסאות תלויה ברשת התקשורת, בבקר הקיים ובדרישות התנועה.

דוגמאות:
MR-JET-70G
MR-JET-40G
MR-JET-20G
MR-JET-10G
MR-JET-100G

מנועי סרוו המתאימים למשפחת :MELSERVO-JET 

HK-KN – מנועים קטנים בעלי אינרציה נמוכה, עם Encoder אבסולוטי ללא סוללה בדגמים המתאימים. דוגמה.HK-KN23
HK-FN – מנועים בעלי אינרציה גבוהה יחסית, ליישומים שבהם נדרשת התאמה לאופי העומס.
HK-SN – מנועים בעלי אינרציה בינונית, המיועדים לטווחי עבודה ויישומים מתאימים.
HG-KNS + HG-SNS – משפחות מנועים נוספות הנתמכות בתצורות מסוימות, בהתאם לטבלאות השילוב ולגרסת המגבר.

סדרת JET אינה בהכרח מחליפה את J5 בכל יישום; הבחירה תלויה בהספקים הדרושים, במורכבות המכונה, במספר הצירים ובתכונות הנדרשות. היא מתאימה במיוחד לבחינה בתכנון מערכת חדשה או בשדרוג שכולל ממילא שינוי של הבקר והרשת. כאשר מבקשים להחליף רק מגבר MR-JE-A ישן, אין להניח שמגבר MR-JET-G בעל ממשק רשת הוא חלופה ישירה. מידע נוסף על משפחות המנועים התואמות ל־JET.

משפחת MELSERVO-J4 מערכות סרוו נפוצות במכונות קיימות:

משפחת MR-J4 מותקנת במכונות תעשייתיות רבות, ולכן היא חשובה במיוחד כאשר נדרש להחליף רכיב תקול, להוסיף ציר או לבחון שדרוג לדור חדש.
MR-J4-A – מגבר עם ממשק פיקוד כללי, כולל פקודות פולסים ואותות אנלוגיים, לפי מצב העבודה.
MR-J4-B – גרסה לתקשורת SSCNET III/H.
MR-J4-GF – גרסה לתקשורת CC-Link IE Field.
MR-J4W2 / MR-J4W3 – מגברים רב־ציריים להפעלת שניים או שלושה צירים תואמים, לפי התצורה.

דוגמאות:
MR-J4-200GF
MR-J4-100B
MR-J4-40A
MR-J4-20A
דגמים נוספים שכדאי להכיר בהקשר של תחזוקה והחלפה הם MR-J4-20B-RJ, MR-J4-40A MR-J4-200A4-RJ ,MR-J4-350A4-RJ למרות הדמיון בשמות, מדובר בגרסאות שונות בממשק, במתח ובהספק המיועד.

שדרוג מ MR-J4 לMR-J5 – מתי זה אפשרי?

במכונה המבוססת על MR-J4-A ניתן לבחון מעבר למגבר MR-J5-A בעל ממשק פיקוד כללי, אך יש לבדוק בפועל את פקודות הבקר, כללי הבקרה, מיפוי המסופים וגרסאות הציוד. במכונה המבוססת על MR-J4-B בתקשורת SSCNET III/H ניתן לבחון מערכות MR-J5-B בתצורות שבהן היצרן תומך במעבר ובשימוש בתשתית הבקרה הקיימת. מעבר מMR-J4-GF מחייב בחינה נפרדת של פרוטוקול הרשת והבקר, ואינו שקול להחלפת מגבר עם חיבור Ethernet בלבד.
היצרן מפרסם מדריך מעבר רשמי מ־MELSERVO-J4 ל־J5 הכולל בדיקות של מחברים, כבלים, מידות, מנועים והמרת פרמטרים .טבלאות מעבר הן כלי לבדיקת היתכנות, לא אישור אוטומטי לכל שילוב.
במשפחה זו ניתן למצוא מנועי HG-KR בעלי אינרציה נמוכה, HG-MR בעלי אינרציה נמוכה במיוחד HG-SR, בעלי אינרציה בינונית, HG-JR לטווחי הספק ומומנט גבוהים יותר.
דוגמאות למנועים:
HG-MR73B
HG-KR43
HG-KR23
HG-SR2024B
לחיפוש מנוע חלופי, יש למסור גם את הסיומת המלאה הכוללת מידע על מבנה הציר, בלם, אטימה וקבוצת מתח, לפי הדגם.

גם אביזרים כמו ,MR-BAT6V1 כבלי Encoder ומחברי כוח או בלם עשויים להיות חלק מהפתרון להשבתת מכונה. החלפת אביזר תקול יכולה לעיתים לאפשר המשך שימוש במערכת קיימת, אך אינה מבטלת צורך בבדיקה בטיחותית ותאימות מדויקת.

משפחת MELSERVO-JE – פתרונות סרוו למכונות וליישומים כלליים:

סדרת MR-JE מיועדת ליישומי סרוו תעשייתיים עם דגש על תפעול, כוונון וניהול תנועה. היא נפוצה גם בציוד קיים שיש צורך לתחזק או לשדרג.
MR-JE-A תומכת בפיקוד כללי באמצעות פולסים ואותות אנלוגיים MR-JE-B .פועלת בתקשורת SSCNET III/H , MR-JE-C מציעה חיבור Ethernet עם תמיכה ב־CC-Link IE Field Network Basic ובממשקים נוספים בהתאם לגרסת התוכנה והקושחה.

דוגמאות:
MR-JE-10B
MR-JE-100A
MR-JE-40A
MR-JE-20A
MR-JE-10A
MR-JE-40C
דגמי MR-JE-10A + MR-JE-40Aלמשל, רלוונטיים במיוחד כאשר לקוח מחפש החלפת מגבר פיקוד כללי במכונה קיימת.

החלפת MR-JE להבדיל בין תיקון מכונה לבין שדרוג מערכת:

בפנייה על מגבר MR-JE-A תקול, כדאי להתחיל במק״ט הקיים, בקוד התקלה ובתווית המנוע. אם ניתן להשיג את אותו דגם ותצורתו תואמת, החלפה זהה עשויה לצמצם התאמות ביחס לשדרוג. עם זאת, גם החלפה זהה דורשת בדיקת גרסאות, פרמטרים וחיבורי בטיחות.
אם שוקלים מעבר ל־MR-JET או ל־MR-J5, יש לבדוק מראש אם הבקר מסוגל להפיק את אותות הפיקוד או את פרוטוקול הרשת הנדרשים. בנוסף ייתכן שיהיה צורך להחליף גם את המנוע, הכבלים וממשק המשוב. אין לראות במנוע HG-KN ישן מנוע תואם אוטומטית לכל מגבר מהדור החדש.

מנועים ממשפחות HG-KN  ו־HG-SN משולבים עם דגמים מתאימים של MR-JE בהתאם לטבלאות ההתאמה של .Mitsubishi Electric

טבלת השוואה בין משפחות הסרוו של מיצובישי:

כיצד בוחרים בין MR-J5-G, MR-J5-B ו־MR-J5-A?

בחירת מגבר סרוו אינה מתבססת רק על הספק המנוע. סוג התקשורת וממשק הפיקוד הם לעיתים השיקול הראשון: כאשר הבקר תומך ב־CC-Link IE TSN ניתן לבחון .MR-J5-G כאשר המערכת מבוססת על SSCNET III/H ניתן לבחון MR-J5-B וכאשר נדרש פיקוד פולסים או אנלוגי ניתן לבחון MR-J5-A.
אם מערכת הבקרה משתמשת בEtherCAT יש לבדוק גרסה תואמת כגון MR-J5-G-N1 או MRJET-G-N1. חיבור Ethernet פיזי כשלעצמו אינו מוכיח תמיכה באותו פרוטוקול, ולכן יש לאמת את גרסת המוצר ואת יכולות הבקר. להרחבה על רשתות תעשייתיות ראו CC-Link IE TSN של Mitsubishi Electric.

אינרציה, מומנט ומהירות – למה חשוב להתאים גם את מנוע הסרוו?

לשני מנועי סרוו בעלי אותו הספק יכולים להיות מאפייני מומנט ואינרציה שונים. Low Inertia עשוי להתאים במיוחד להאצות מהירות ולמחזורי תנועה קצרים; Medium Inertia עשוי להתאים ליישומים עם עומס מכני משמעותי; ויישומים אחרים עשויים להצריך מנוע בעל מומנט גבוה יותר או תמסורת מתאימה.
בבחירת מנוע יש לבדוק את המומנט הרציף, מומנט השיא, מהירות העבודה, אינרציית העומס, אורך מחזור הפעולה, יחס התמסורת והעומסים המופעלים על הציר. לדוגמה, הדרישה 'להזיז 200 ק״ג' אינה מספיקה לבחירת מנוע: יש להבחין בין הרמה אנכית לבין הנעה אופקית, ולהכיר את המהירות, התאוצה והמכניקה של המערכת. מידע נוסף נמצא במאמר 5 טעויות נפוצות בבחירת מנועי סרוו.

מערכות סרוו רב־ציריות, מנועים ליניאריים ו־:Direct Drive

במערכות עם מספר צירים ניתן לשלב מגברי סרוו נפרדים או לבחור תצורה רב־צירית
כגון MR-J5W2 או MR-J5W3 בפתרונות מתאימים ניתן לייעל את החיווט, לצמצם את שטח ההתקנה ולתמוך בתנועה מסונכרנת.
מלבד מנועי סרוו סיבוביים (Rotary Servo Motors) Mitsubishi Electric מציעה גם פתרונות של Linear Servo Motors לתנועה ליניארית, Direct Drive Motorsלהנעה ישירה במערכות המתאימות. הבחירה נקבעת לפי אופי התנועה, הדרישות המכניות והצורך בתמסורת.

אנקודר, בלם מנוע ואנרגיית בלימה במערכת סרוו:

ה־Encoder מספק מידע על תנועת המנוע והמיקום שלו. בחלק ממשפחות המנועים החדשות של מיצובישי משולב Encoder אבסולוטי ללא סוללה, המאפשר למערכת מתאימה לנהל מיקום ללא הצורך בתחזוקת סוללת .Encoder
חשוב להבחין בין בלם אלקטרומגנטי במנוע המשמש להחזקת ציר בתנאים שהוגדרו, לבין בלימה חשמלית הנוצרת כאשר המנוע מאט ומחזיר אנרגיה למגבר. מערכות מסוימות משתמשות בנגד רגנרטיבי לפיזור אנרגיה כחום, ובתצורות אחרות ניתן לשלב פתרונות לניצול האנרגיה או החזרתה לרשת, כגון מערכות המבוססות על MR-CV.
במערכות הרמה או החזקת עומס, אין להסתמך על מומנט המנוע או על פונקציית עצירה בלבד לצורך בטיחות; יש לתכנן אמצעי החזקה ובטיחות ייעודיים לפי דרישות המערכת.

החלפת מערכות סרוו ישנות – מה צריך לבדוק לפני שמזמינים דגם חלופי?

כאשר מגבר סרוו ותיק מתקלקל, אפשר לבחון החלפה של אותו דגם או שדרוג למשפחה עדכנית יותר כגון MR-J5 או .MR-JET הדבר רלוונטי למערכות MR-J4, MR-JE ובמכונות ותיקות גם MR-J3 או MR-J2 . אולם שדרוג אינו בהכרח החלפה ישירה של המגבר בלבד.
יש לבדוק את התאמת המנוע, סוג וממשק הEncoder כבלי הכוח והמשוב, מחברי הבקרה, פרוטוקול התקשורת, הבקר, תצורת ההזנה והספק המערכת. יש לבחון גם את מידות ההתקנה, הקושחה, התאמת הפרמטרים ואת הצורך בשינויים בתוכנה ובמערכת הבטיחות.

דוגמאות למה חשוב לבדוק-

MR-J4-20B-RJ – לעומת MR-J5-B יש לבחון התאמה לרשת SSCNET III/H לבקר הקיים, למנוע, לפרמטרים ולמחברים. אין להסיק מסיומת B בלבד שאפשר להחליף ללא שינוי.
MR-J4-40A-RJ לעומת MR-J5-A יש לבחון אותות Pulse/Analog הזנה, תפקודי I/O, מנוע, כבלי Encoder ומידות התקנה.
MR-JE-10A או MR-JE-40A תחילה לבדוק אם נדרש אותו מק״ט, ורק לאחר מכן אפשרויות שדרוג. מעבר למערכת מבוססת רשת עשוי לחייב שינוי בבקר ובתוכנה.
MR-J5-60A4-RJ או MR-J5-350A4-RJ גם בעת הזמנת מגבר מאותה משפחה חשוב למסור את כל הסיומות ולא להסתפק בציון 'MR-J5' או ההספק.
מנועי HK-ST, HK-KT, HG-KR או HG-KN יש לבדוק לא רק מומנט והספק אלא גם התאמה לאנקודר, חיבורי המנוע, ציר ובלם החזקה.

לכן מומלץ לצרף לפניית שירות או להצעת מחיר צילום של תווית המגבר, תווית המנוע, קוד התקלה, המק״טים המלאים ופרטי הבקר שאליו הם מחוברים. מסמכים מקוריים, תצלומי מחברים וקובץ גיבוי של הפרמטרים יכולים לזרז את הבדיקה.

לצד החלפת מערכת שלמה כדאי לבדוק גם רכיבי שירות כגון כבלי ,Encoder מחברי כוח, מחברי בלם וסוללות המתאימות למערכת המקורית. אין להשתמש באביזר הנראה דומה ללא בדיקת התאמה לפי מק״ט.

תוכנות הגדרה ותחזוקה :MR Configurator2

תוכנת MELSOFT MR Configurator2 משמשת להגדרה, כוונון ,(Tuning) ניטור ואבחון של מערכות סרוו נתמכות של Mitsubishi Electric. באמצעותה ניתן, בהתאם לדגם, לקרוא ולשמור פרמטרים, לצפות בנתוני פעולה ולסייע באיתור תקלות ובהרצה.
כאשר משדרגים מגבר סרוו יש לבדוק גם את גרסת התוכנה, את תאימות המוצר ואת אפשרות השחזור של הגדרות המכונה הקיימת.

אילו נתונים כדאי למסור לפני בקשת הצעת מחיר למערכת סרוו?

• מק״ט המגבר והמנוע הקיימים, אם מדובר בהחלפה.
• סוג ההזנה החשמלית: מתח, חד־פאזי או תלת־פאזי.
• מה נדרש להניע: ציר סיבובי, מסוע, בורג, רצועה, שולחן מיקום או הרמה.
• מומנט, מהירות ותאוצה נדרשים, או פרטי המכניקה לצורך חישובם.
• מספר הצירים וצורך בסנכרון ביניהם.
• פרוטוקול התקשורת ופרטי ה־PLC או בקר התנועה.
• צורך בבלם החזקה באנקודר אבסולוטי או בדרישות בטיחות מיוחדות.
• תנאי הסביבה, מידות ההתקנה והכבלים הקיימים.

פתרונות סרוו של שרף טכנולוגיות בע״מ:

שרף טכנולוגיות בע״מ מספקת בישראל פתרונות בקרה והנעה של Mitsubishi Electric לרבות מערכות סרוו ממשפחת MELSERVO מגברי סרוו, מנועי סרוו ורכיבים משלימים למכונות ולמערכות אוטומציה תעשייתית.
החברה מסייעת ללקוחות בבחירת פתרונות למכונות חדשות, בבדיקת התאמה של רכיבי סרוו ובבחינת אפשרויות להחלפת מערכות קיימות. בין אם נדרשת מערכת MR-J5 חדשה,
פתרון MR-JET בתקשורת תעשייתית או התאמה של רכיב MR-J4 או MR-JE למכונה פעילה – חשוב לבדוק את המערכת כמכלול ולא רק את המק״ט הבודד.

מחפשים מנוע סרוו, מגבר סרוו או פתרון להחלפת מערכת Mitsubishi קיימת?
צוות שרף טכנולוגיות ישמח לסייע בבדיקת הנתונים הטכניים, באפיון הפתרון המתאים ובקבלת הצעת מחיר. ניתן ליצור קשר עם שרף טכנולוגיות ולצרף את המק״טים ותמונות תוויות הציוד.