Motor servo AC Mitsubishi HC-SFS102K

Serie MELSERVO-J2S | 1 kW | 2000 RPM | Eje con chaveta | Encoder Absoluto de 17 bits | IP65

Cuando la conexión del eje es innegociable

No todos los acoplamientos mecánicos pueden depender únicamente de la fricción y el ajuste por interferencia. Las poleas de distribución, las ruedas dentadas, los cubos de engranajes y las levas montadas en un eje de servomotor están típicamente sujetas a cargas de par inversas y, en esas condiciones, un eje liso y recto es un riesgo. El Mitsubishi HC-SFS102K aborda esto directamente con un eje con chaveta mecanizado, que proporciona un bloqueo mecánico positivo entre el eje del motor y cualquier componente accionado equipado con un asiento de chaveta a juego.

Más allá de la configuración del eje, el HC-SFS102K es idéntico en especificaciones al HC-SFS102 estándar: un servomotor AC sin escobillas de 1 kW y 2000 RPM de la familia MELSERVO-J2S, con un encoder absoluto de 17 bits y protección ambiental IP65. Es el mismo motor de gama media probado, con la geometría de eje que las aplicaciones accionadas por correa, engranaje y cadena realmente necesitan.

Especificaciones Técnicas

El argumento a favor de un eje con chaveta en aplicaciones de servo

Una chaveta puede parecer una simple ranura mecanizada, pero su efecto en la fiabilidad del sistema es significativo. Sin una chaveta, la transmisión de potencia de un eje de servomotor a una polea o cubo depende completamente de la fuerza de sujeción de un bloqueo cónico, un tornillo de fijación del cubo o un ajuste a presión. Cuando la carga se invierte, como ocurre en prácticamente todos los ejes controlados por servomotor, esa fuerza de sujeción debe oponerse al choque inercial del cambio de dirección. Con el tiempo, o en caso de una desaceleración por parada de emergencia, la conexión puede resbalar o desarrollarse desgaste por fricción en la interfaz.

Una chaveta y un encaje convierten esa dependencia de la fricción en una vía de cizallamiento directa. La conexión mecánica es positiva: la chaveta evita físicamente la rotación relativa entre el eje y el cubo. Para máquinas donde el eje del servomotor acciona una correa de distribución, una etapa de engranajes o una rueda dentada de cadena, el eje con chaveta del HC-SFS102K es la opción de especificación que elimina una categoría de posibles fallos.

El manual de instrucciones del servomotor Mitsubishi documenta específicamente el procedimiento correcto de montaje de la chaveta: un espárrago de doble extremo insertado en el orificio roscado del extremo del eje, con una arandela y una tuerca para presionar el componente axialmente sobre el eje. Esto evita el impacto de martillo en el extremo del eje que de otro modo dañaría el encoder incorporado.

Encoder Absoluto de 17 bits — Resolución hasta 0,00274°

Con 131.072 posiciones por revolución, el encoder absoluto incorporado divide cada rotación del eje en pasos de aproximadamente 0,00274°. El beneficio práctico se manifiesta más claramente a bajas velocidades, donde un encoder más burdo produce una ondulación de par visible a medida que el bucle de control avanza a través de incrementos de conteo discretos. La resolución del encoder del HC-SFS102K es lo suficientemente alta como para que este efecto sea imperceptible en todo el rango de velocidad de operación del motor.

La naturaleza absoluta del encoder es importante por otra razón: la posición se conserva a través de los ciclos de alimentación. No hay retorno a referencia, ni secuencia de homing, ni dependencia de que el motor haya permanecido estacionario durante una interrupción de energía. El amplificador lee la posición exacta del eje en el momento en que el sistema se enciende, independientemente de lo que haya sucedido mientras estaba apagado. Para máquinas que ciclan la alimentación con frecuencia o que necesitan reanudar un posicionamiento preciso después de una parada de emergencia, esta es una ventaja operativa práctica en lugar de teórica.

Amplificadores de Servo Compatibles

El HC-SFS102K está diseñado para emparejarse con amplificadores de clase de 1 kW MR-J2S. Los modelos verificados como compatibles del catálogo MELSERVO-J2-Super de Mitsubishi incluyen:

El MR-J2S-100A admite modos de control de posición, velocidad y par de forma independiente, así como operación en modo mixto durante un ciclo — conmutación posición/velocidad, conmutación velocidad/par, conmutación par/posición — lo que lo convierte en la opción más versátil para máquinas que necesitan cambiar la estrategia de control entre fases de operación. El MR-J2S-100B es la opción correcta siempre que varios ejes deban moverse con una sincronización precisa a través de SSCNET.

El cableado sigue la disposición estándar MELSERVO: alimentación del motor a los terminales U, V, W; cable de retroalimentación del encoder al conector CN2. No se requiere hardware de interfaz adicional ni cambios en los archivos de parámetros específicamente debido a la variante de eje con chaveta.

Dónde se especifica este motor

El HC-SFS102K se utiliza en cualquier aplicación que combine potencia de servo de 1 kW con transmisión de potencia por correa o engranaje. Las áreas de aplicación documentadas en el catálogo MELSERVO-J2S incluyen:

• Maquinaria de transporte y cintas transportadoras — transportadores de indexación accionados por correa de distribución donde la chaveta garantiza un registro fiable bajo ciclos de arranque-parada inversos
• Robots industriales — accionamientos de articulaciones de brazos donde el cubo con chaveta evita el deslizamiento bajo las cargas dinámicas de alto ciclo típicas de las operaciones de recogida y colocación
• Mesas de posicionamiento X-Y — ejes que utilizan transmisión por correa de distribución o husillo de bolas con fijación de polea accionada por correa
• Torretas y cabezales de indexación — mecanismos de posicionamiento rotativo donde la carga cambia de dirección con cada paso de índice
• Bobinadoras y control de tensión — accionamientos de carrete donde la inversión de par durante la regulación de tensión iría en contra de un ajuste de eje solo por fricción
• Maquinaria especializada y equipos de prueba — mecanismos personalizados donde la geometría del acoplamiento hace que un eje con chaveta sea la opción de instalación práctica

Inercia de Carga: El único parámetro que vale la pena verificar antes de la puesta en marcha

La documentación MELSERVO-J2S de Mitsubishi recomienda mantener la relación entre el momento de inercia de carga y el momento de inercia del motor en 15 veces o menos para un rendimiento estable en bucle cerrado. Para un motor de inercia media como el HC-SFS102K, esto deja un margen razonable para la mayoría de las cargas mecánicas típicas, pero vale la pena calcularlo antes de la puesta en marcha, especialmente cuando el motor acciona una carga de alta inercia a través de un acoplamiento directo 1:1.

Cuando la relación de inercia excede la directriz, la función de autoajuste en tiempo real del MR-J2S-100A aún intentará adaptarse, pero el ancho de banda de respuesta y el tiempo de asentamiento se degradarán. Agregar una etapa de reducción mecánica para aumentar la relación de inercia efectiva suele ser una solución más fiable que solo los ajustes de ganancia.

Preguntas Frecuentes

P1: ¿Cuál es exactamente la diferencia entre el HC-SFS102K y el HC-SFS102 estándar?

La única diferencia es la configuración del eje. El HC-SFS102 tiene un eje liso sin chaveta. El HC-SFS102K tiene el mismo diámetro y longitud de eje pero incluye una ranura de chaveta mecanizada con una chaveta. Todas las especificaciones eléctricas — potencia, velocidad, par, encoder, compatibilidad del amplificador — son idénticas entre las dos variantes.

P2: ¿Afecta el eje con chaveta a la carga radial máxima admisible?

No. Las cargas radiales y axiales admisibles del eje están determinadas por la capacidad de los rodamientos y la geometría de la sección transversal del eje, que son las mismas en las variantes lisa y con chaveta. La chaveta no reduce la capacidad de carga del eje en la serie MELSERVO HC-SFS. Consulte la tabla de carga del eje del manual de instrucciones del servomotor para conocer los valores específicos aplicables a las dimensiones del eje del HC-SFS102.

P3: ¿Existe una versión con freno del HC-SFS102K disponible?

Sí. El HC-SFS102BK designa el motor equivalente con eje con chaveta y freno electromagnético de seguridad incorporado. El freno es de resorte y se libera cuando se aplica 24 VCC; mantiene el eje en posición cuando el variador está desenergizado, lo cual es necesario para ejes verticales y algunas instalaciones críticas para la seguridad. La variante BK tiene un mayor momento de inercia y un mayor peso debido al conjunto de freno adicional.

P4: ¿Se puede utilizar el HC-SFS102K con familias de amplificadores Mitsubishi más nuevas como MR-J4?

La serie HC-SFS pertenece a la generación MR-J2S. La compatibilidad directa con los amplificadores MR-J4 no es estándar; la interfaz del encoder y el protocolo de comunicación difieren. Mitsubishi ofrece herramientas de conversión (las herramientas de renovación MR-J2S-B ) que permiten a los amplificadores MR-J4-B-RJ020 accionar motores de la serie HC utilizando el cableado existente, que es la ruta de actualización recomendada para instalaciones que desean conservar sus motores HC mientras pasan a hardware de variador más nuevo. Confirme los requisitos de versión de software con Mitsubishi antes de intentar esta combinación.

P5: El HC-SFS102K aparece como descontinuado, ¿sigue disponible?

Mitsubishi ha eliminado gradualmente la serie MELSERVO-J2S a través de canales de producción oficiales, pero el HC-SFS102K sigue estando ampliamente disponible en proveedores de excedentes certificados y de intercambio/reacondicionamiento. La base instalada de máquinas de la era J2S continúa creando una demanda constante, por lo que la disponibilidad de suministro es generalmente fiable. Para las instalaciones que mantienen varias máquinas con este motor, tener una unidad de repuesto reduce el riesgo de tiempo de inactividad no planificado durante los retrasos en la obtención.