Nuevo en caja sellada Mitsubishi HC-SFS103B Servomotor HCSFS103B HC-SFS1O3B

Mitsubishi HC-SFS103B (HCSFS103B) — Motor servo AC de 1kW con freno electromagnético, eje recto, 3000 rpm, serie MELSERVO J2-Super

Descripción general del producto

Número de pieza: HC-SFS103B

También buscado como: HCSFS103B, HC SFS 103B, HC-SFS-103B

Serie: Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (Generación J2-Super)

Clasificación: Servomotor AC sin escobillas de inercia media — 1 kW, clase 200V, 3000 rpm, eje recto, freno electromagnético de resorte

Lo que cambia la "B" — y por qué importa

La Mitsubishi HC-SFS103B comparte todas las especificaciones con el HC-SFS103 excepto una: un freno electromagnético de resorte integrado en la parte trasera de la carcasa del motor. Misma potencia de 1kW. Mismo par nominal de 3,18 Nm y pico de 9,55 Nm. Mismo codificador absoluto de 17 bits a 131.072 ppr. Misma brida de 130 × 130 mm en un marco con clasificación IP65. Mismo amplificador MR-J2S-100. Un componente adicional — y ese componente es lo que hace que este motor sea la elección correcta para una clase específica de eje que la variante sin freno no puede servir de forma segura.

El freno es de resorte y se libera eléctricamente. El resorte mantiene el disco de fricción contra la superficie de frenado por defecto. La aplicación de 24V CC a la bobina del freno crea la fuerza magnética que levanta el disco y libera el eje. Retire ese voltaje — por cualquier motivo, planificado o no — y el resorte se vuelve a acoplar inmediatamente. Parada de emergencia elimina la alimentación del panel: se aplica el freno. Fallo del amplificador activa el contactor principal: se aplica el freno. Secuencia de apagado del servo al final del turno: se aplica el freno. Interrupción imprevista de la red eléctrica en cualquier momento durante la jornada laboral: se aplica el freno.

Sin software. Sin secuencia PLC. Sin amplificador funcional. El eje se mantiene mecánicamente, pasivamente, inmediatamente, cada vez.

Para un servomotor de 1kW que acciona un eje vertical o inclinado donde la carga tiene un componente gravitatorio que causaría movimiento al apagar el servo, este es el requisito funcional que cumple el freno de resorte. El HC-SFS103B está construido exactamente para esa aplicación.

Especificaciones técnicas

El mecanismo del freno: a prueba de fallos por diseño

Existen dos filosofías de diseño de frenos fundamentalmente diferentes utilizadas en servomotores, y la distinción no es académica — define el comportamiento del motor bajo todos los modos de fallo que la máquina pueda encontrar.

Un freno de aplicación eléctrica se acopla solo cuando se suministra corriente a la bobina. Retire la alimentación y el freno se libera. Este diseño es útil para la sujeción controlada durante la operación, pero no proporciona protección cuando se pierde la alimentación. Un fallo de alimentación en una máquina con frenos de aplicación eléctrica en sus ejes verticales produce un movimiento descontrolado del eje — exactamente el escenario que el freno pretendía prevenir.

Un freno de aplicación de resorte — el tipo montado en el HC-SFS103B — invierte esta lógica. El resorte mantiene el freno acoplado por defecto. Se requiere energía eléctrica para abrirlo, no para cerrarlo. La pérdida de alimentación de cualquier tipo hace que el resorte cierre el freno automáticamente. El eje se mantiene sin ninguna intervención activa.

Es por eso que el diseño de resorte es el estándar para los frenos de sujeción de servomotores en ejes verticales y cargados por gravedad en maquinaria industrial. No es simplemente un dispositivo de sujeción — es un dispositivo a prueba de fallos. La distinción es importante para la evaluación de seguridad de la máquina y para el cumplimiento de las normas de seguridad de maquinaria que requieren una restricción positiva en ejes con componentes de carga gravitatoria.

A 1kW en un marco compacto de 130 × 130 mm, el HC-SFS103B aporta esta característica a prueba de fallos al extremo inferior de la gama de servomotores — ejes Z verticales en centros de mecanizado compactos y máquinas de taladrado, accionamientos de juntas de robot verticales, mecanismos de alimentación inclinados, estaciones de elevación en equipos pequeños de ensamblaje y manipulación. Estos ejes existen en una amplia variedad de máquinas, y el marco compacto del HC-SFS103B significa que encaja en las restricciones de espacio que estos ejes verticales de servicio más ligero suelen imponer.

3,18 Nm a 3000 rpm: Carga ligera, alta velocidad, posición precisa

Tres coma dieciocho Newton-metros de par continuo a 3.000 rpm caracterizan una categoría específica de eje. No es un eje de alto par — 3,18 Nm continuo es una fuerza sostenida relativamente modesta. Pero es un eje rápido y preciso, con 131.072 recuentos de codificador por revolución monitorizando el ángulo del eje y 9,55 Nm de par de pico disponibles para transitorios de aceleración.

Para los ejes verticales e inclinados que este motor suele servir, las masas de carga son generalmente modestas. Un eje Z de cabezal de taladrado en un centro de mecanizado compacto soporta el motor del husillo, el manguito y el portaherramientas — quizás 15-25 kg de masa en movimiento para máquinas más pequeñas. Una junta de codo en un brazo de robot ligero. Un cambiador de herramientas vertical en un cargador de herramientas compacto. Una pequeña elevación de pieza en una máquina de ensamblaje. Estos mecanismos necesitan un control de posición preciso, un frenado fiable en reposo y un embalaje de motor compacto — no los altos pares sostenidos de los ejes Z de centros de mecanizado grandes o los mecanismos de elevación industrial pesados.

La velocidad nominal de 3.000 rpm es importante para estas aplicaciones de una manera específica. Muchos ejes servo verticales pequeños utilizan un husillo de bolas para la conversión lineal a rotatoria. A 3.000 rpm con un husillo de 5 mm de paso, el eje se mueve a 15 m/min durante el desplazamiento rápido — realmente rápido para un eje Z de centro de mecanizado compacto. El codificador absoluto a 131.072 ppr proporciona al bucle de posición la resolución para comandar movimientos incrementales finos y mantener un posicionamiento preciso en todo ese rango de velocidad.

La velocidad máxima de 4.500 rpm amplía el rango de operación por encima de la velocidad nominal en la región de potencia constante, donde el par disponible disminuye proporcionalmente. Este rango ampliado es útil para fases de posicionamiento rápido en ejes de carga ligera donde la demanda de par de desplazamiento está muy por debajo de la nominal y se desea la velocidad máxima para minimizar el tiempo de ciclo.

Codificador absoluto, eje frenado y la ventaja de reinicio

La combinación de un freno de resorte y un codificador absoluto serie de 17 bits en el HC-SFS103B crea una característica operativa que es significativamente importante para las máquinas de producción con ejes verticales.

Considere lo que sucede cuando un eje vertical se detiene inesperadamente — una parada de emergencia durante un ciclo de mecanizado, una interrupción de la alimentación en cualquier punto de un movimiento de posicionamiento, un fallo del panel durante la operación automatizada. En una máquina con un freno de resorte y un codificador absoluto: el freno se acopla inmediatamente y mantiene el eje mecánicamente. El codificador retiene el ángulo exacto del eje en la memoria, respaldado por la batería A6BAT en el amplificador MR-J2S-100 durante la interrupción. Cuando se restablece la alimentación, el amplificador lee la posición absoluta inmediatamente. El controlador sabe exactamente dónde está el eje. Se establece el bloqueo del servo. El freno se libera en la secuencia correcta. La máquina está lista para reanudar — desde cualquier posición en la que se detuvo el eje, sin ningún movimiento para encontrar una referencia.

La alternativa — un codificador incremental con un freno de resorte — mantiene el eje mecánicamente pero no proporciona información de posición después de la pérdida de alimentación. Al reiniciar, el eje debe ejecutar una rutina de referenciación para encontrar su posición de referencia antes de que la producción pueda reanudarse. En un eje Z de un centro de mecanizado pequeño donde el movimiento de referenciación acerca el husillo a la mesa, esa rutina de referenciación requiere despejar el área de trabajo, lo que añade tiempo e intervención manual a cada parada inesperada.

El codificador absoluto elimina esto por completo. El freno mantiene el eje de forma segura; el codificador recuerda dónde está. El reinicio es inmediato y totalmente automatizado.

Mantenimiento de la batería. La A6BAT en el amplificador MR-J2S-100 mantiene el contador multivuelta durante los períodos de apagado. Reemplácela ante la primera alarma de batería baja — no en la próxima parada de mantenimiento programada, y no después del próximo momento conveniente. Una batería agotada restablece el contador. En un eje vertical frenado, ese restablecimiento significa una rutina de referenciación en el próximo arranque, que en muchas máquinas requiere intervención humana para hacerla segura. La alarma es la notificación de que la ventana de reemplazo de la batería está abierta; actuar sobre ella rápidamente es la práctica que mantiene la producción en funcionamiento sin interrupciones.

Cableado y secuenciación del freno a 1kW

La bobina del freno en el HC-SFS103B requiere un circuito dedicado de 24V CC en el panel de la máquina — separado de la fuente de alimentación y los terminales de salida del amplificador servo. El diseño del panel para este motor incluye una fuente de 24V CC dimensionada para la corriente de la bobina del freno, un relé con contactos clasificados para la carga de la bobina y con supresión de sobretensión adecuada en los terminales de la bobina, y lógica de enclavamiento que secuencian la liberación y el acoplamiento del freno correctamente en relación con el estado de habilitación del servo del amplificador.

Al liberar — abrir el freno: El servo debe estar habilitado y el bloqueo del servo establecido antes de que la bobina del freno se energice y el freno se libere. En un eje vertical a 1kW, la masa de carga es modesta en comparación con motores más pesados, pero el principio es el mismo: si el freno se libera antes de que el amplificador esté manteniendo la posición, el eje se mueve por gravedad hasta que el servo se ponga al día. Con masa pequeña y recorrido corto, este deslizamiento puede ser menor. Con cargas mayores o recorridos más largos, puede causar una alarma de error de posición o, peor aún, contacto mecánico. La salida MBR (Magnetic Brake Release) en el MR-J2S-100 gestiona esta secuencia automáticamente cuando se cablea al relé del freno — el amplificador señala cuándo se confirma el bloqueo del servo y el freno puede liberarse de forma segura.

Al acoplar — cerrar el freno: Lleve el eje a reposo bajo control servo antes de acoplar el freno. La secuencia correcta de tres pasos: desacelerar a cero bajo servo, acoplar el freno, y luego quitar la habilitación del servo. Aplicar el freno a un eje en movimiento genera calor y desgaste en el disco de fricción. En un motor de 1kW con ciclos de arranque-parada frecuentes — un eje Z de máquina de ensamblaje que completa cientos de movimientos por turno — seguir esta secuencia consistentemente marca una diferencia medible en la vida útil del freno durante años de operación.

Supresión de sobretensión. La bobina del freno es una carga inductiva. Cuando el relé se abre y corta la corriente a la bobina, el campo magnético colapsante produce un pico de voltaje. Un diodo flyback a través de una bobina de CC — la solución estándar para circuitos de freno de CC de 24V — es obligatorio. Omitirlo expone los contactos del relé a daños repetidos por arco y potencialmente acopla ruido a la electrónica de control adyacente. Esta es una práctica estándar de panel industrial para cualquier bobina inductiva; la bobina del freno en el HC-SFS103B no es una excepción.

Cuándo el HC-SFS103B es adecuado — y cuándo no

El freno de resorte añade peso, longitud y complejidad al circuito del panel en comparación con el HC-SFS103 sin freno. En ejes horizontales donde el bloqueo del servo por sí solo mantiene la posición adecuadamente, esta complejidad adicional no proporciona ningún beneficio funcional. En esos ejes, el HC-SFS103 es la mejor opción.

El HC-SFS103B es el motor adecuado cuando:

El eje es vertical o inclinado, y la carga se movería hacia abajo por gravedad si la corriente del servo cayera a cero. El freno de resorte mantiene la carga mecánicamente independientemente del estado del servo.

Los requisitos de seguridad de la máquina exigen una restricción mecánica positiva en ejes cargados por gravedad. Para maquinaria con marcado CE bajo las directivas de maquinaria europeas, el requisito de restricción positiva en ejes verticales suele ser explícito en la evaluación de seguridad. Un freno de resorte satisface este requisito; el bloqueo del servo no.

El reinicio después de paradas inesperadas debe ser rápido y totalmente automatizado. La combinación de freno de resorte y codificador absoluto significa que el eje mantiene la posición a través de cualquier interrupción de la alimentación y reporta su posición exacta al reiniciar. Sin movimiento de referenciación, sin despeje manual, sin intervención humana requerida.

El eje transporta una carga que no debe deslizarse si se interrumpe el suministro eléctrico. En aplicaciones de manipulación de semiconductores, medición de precisión y equipos médicos, la posición del eje en cualquier momento — incluso durante un fallo de alimentación — debe mantenerse. El freno de resorte hace que esto sea incondicional.

Cuando ninguna de estas condiciones se aplica — eje horizontal o equilibrado confirmado, sin componente de carga gravitatoria, sin requisito reglamentario de restricción positiva — el HC-SFS103 sin freno es la especificación más limpia. Instalar el HC-SFS103B en cada eje independientemente de si el freno es necesario añade coste, complejidad al circuito del panel y elementos de mantenimiento que no producen ningún retorno funcional en esos ejes.

Amplificadores compatibles

El HC-SFS103B se combina con la familia de amplificadores MR-J2S-100 — la plataforma J2-Super de capacidad de 1kW. Tres variantes de interfaz:

MR-J2S-100A maneja comandos analógicos y de tren de pulsos de sistemas CNC, PLC y controladores de movimiento externos. Los modos de control de posición, velocidad y par están disponibles, junto con combinaciones de modo conmutado P/S, S/T y T/P. RS-232C se conecta a MR Configurator para puesta en marcha, configuración de parámetros y monitorización de diagnóstico. Para ejes auxiliares de máquinas herramienta, ejes de posicionamiento independientes y cualquier aplicación donde la fuente de comando sea un controlador externo, esta es la opción estándar.

MR-J2S-100B se conecta a controladores de movimiento Mitsubishi de las series A y Q a través del bus serie de fibra óptica SSCNET. Los comandos del eje y todos los datos de retroalimentación viajan por la red de fibra. Para máquinas multieje donde el eje vertical debe coordinarse con ejes horizontales bajo un controlador de movimiento — un eje Z en un sistema CNC con movimiento simultáneo X, Y, Z — el bus SSCNET proporciona el acoplamiento de eje en tiempo real que las interfaces de pulso y analógicas no pueden ofrecer.

MR-J2S-100CP proporciona posicionamiento de un solo eje integrado con hasta 31 posiciones de tabla de puntos almacenadas, activadas por E/S digital o comando CC-Link. Para ejes de posicionamiento verticales independientes — avances Z de cabezal de taladrado, estaciones de elevación simples, correderas de transferencia verticales indexadas — que no requieren coordinación con otros ejes, el CP elimina el coste y la complejidad de un controlador de movimiento dedicado.

Las tres variantes incluyen la salida MBR (Magnetic Brake Release) para la secuenciación del relé del freno, auto-ajuste en tiempo real, supresión de vibraciones adaptativa y el conjunto completo de funciones de protección J2-Super, incluyendo sobrecarga térmica electrónica, sobrevelocidad, detección de fallos del codificador y protección contra sobretensión regenerativa.

Notas de compatibilidad. El HC-SFS103B requiere un amplificador MR-J2S-100. No es compatible con los amplificadores MR-J2-100 de primera generación, que no pueden decodificar el protocolo serie del codificador J2-Super de 17 bits. Para máquinas con hardware MR-J2-100 original, el HC-SF103B (misma especificación mecánica, codificador de 14 bits, freno de resorte) es el motor correcto. No compatible con amplificadores MR-J3 o MR-J4 sin un kit adaptador de renovación.

Familia HC-SFS 3000 rpm con freno: El 103B en contexto

El HC-SFS103B se sitúa en el segundo escalón de la familia de 3000 rpm con freno, por encima del HC-SFS53B de 500W y por debajo del HC-SFS153B de 1,5kW. Los cuatro modelos de marco compacto comparten la interfaz de montaje de 130 × 130 mm — una máquina diseñada para uno acomoda cualquiera de los otros sin modificación mecánica. La clase de amplificador cambia entre el HC-SFS103B (MR-J2S-100) y el HC-SFS153B/203B (MR-J2S-200), por lo que las actualizaciones de capacidad dentro de este grupo requieren un cambio de amplificador junto con el motor.

Cada capacidad en el rango HC-SFS 3000 rpm está disponible en las cuatro configuraciones estándar de eje y freno: eje recto (HC-SFS103), eje recto con freno (HC-SFS103B), eje con chavetero (HC-SFS103K) y eje con chavetero y freno (HC-SFS103BK). Los cuatro utilizan el amplificador MR-J2S-100 en el nivel de capacidad de 1kW.

Aplicaciones típicas

Eje Z vertical en centros de taladrado y mecanizado CNC compactos. Avances de cabezal de taladrado, ejes Z de husillo vertical pequeños y actuadores de ciclo de taladrado en máquinas CNC pequeñas donde la masa del conjunto del husillo requiere una sujeción mecánica positiva al apagar el servo. La clasificación de 3.000 rpm permite el acoplamiento directo del husillo de bolas a velocidades prácticas del eje Z; el freno de resorte mantiene el cabezal del husillo mecánicamente durante los cambios de herramienta, paradas de emergencia y apagados al final del turno.

Accionamientos de juntas de robot verticales. Ejes de hombro y codo en robots industriales pequeños, ejes verticales de brazo de robot SCARA y componentes verticales de robot delta donde la junta soporta un componente de carga gravitatoria y se requiere una restricción mecánica positiva para la seguridad. El marco compacto de 130 × 130 mm se ajusta a las restricciones de embalaje ajustadas de las estructuras de los brazos robóticos; el freno de resorte proporciona la sujeción a prueba de fallos requerida por las normas de seguridad de robots industriales.

Estaciones de transferencia y elevación verticales en equipos de ensamblaje. Mecanismos de elevación de piezas, correderas de transferencia verticales y estaciones de elevación indexadas en equipos de ensamblaje y prueba donde las piezas se suben y bajan repetidamente y deben mantenerse en alturas intermedias mientras se completan las operaciones de ensamblaje. El codificador absoluto mantiene el conocimiento de la posición a través de cualquier interrupción; el freno mantiene la elevación mecánicamente en cada estación.

Accionamientos de eje inclinado en equipos de manipulación de materiales y conformado. Alimentaciones de cinta transportadora inclinada, ejes de corredera angular en máquinas de conformado y mecanismos de transferencia inclinados donde el componente de peso del eje crea una demanda de par gravitatorio sostenido que requiere sujeción positiva en reposo. El freno de resorte mantiene el eje inclinado en cualquier posición de la carrera sin corriente de servo.

Accionamientos de cambiador y cargador de herramientas con elementos verticales. Mecanismos de elevación de cargadores de herramientas verticales, componentes verticales de brazos de cambiador de herramientas y accionamientos de indexación vertical de cargadores de herramientas tipo tambor en centros de mecanizado CNC donde el cargador de herramientas o el mecanismo cambiador tiene un componente de desplazamiento vertical que requiere sujeción del freno durante las pausas de cambio de herramienta y las condiciones de parada de la máquina.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la diferencia entre el HC-SFS103B y el HC-SFS103?

Ambos son motores J2-Super de 1kW, 3000 rpm, con eje recto, con especificaciones eléctricas y dimensionales idénticas en una brida de 130 × 130 mm. La única diferencia es el freno. El HC-SFS103 no tiene freno — la posición en reposo se mantiene por bloqueo de servo del amplificador. El HC-SFS103B tiene un freno electromagnético de resorte que se acopla mecánicamente cada vez que se retiran 24V de la bobina del freno. Utilice el HC-SFS103B en ejes verticales, mecanismos inclinados y cualquier accionamiento cargado por gravedad donde el movimiento al apagar el servo sería peligroso o perjudicial. En ejes horizontales confirmados sin carga gravitatoria, el HC-SFS103 es la especificación correcta, más simple y más ligera.

P2: ¿El freno de resorte se acopla automáticamente durante una parada de emergencia?

Sí — siempre que el circuito de parada de emergencia retire los 24V de la bobina del freno como parte de la secuencia de parada de emergencia, lo cual es una práctica estándar de diseño de panel. Cuando la bobina se desenergiza por cualquier motivo, el resorte empuja inmediatamente el disco de freno contra la superficie de fricción. El acoplamiento es mecánico e instantáneo — no depende de que el amplificador, el PLC o cualquier otro sistema activo esté funcional. Esta es la ventaja de seguridad crítica del diseño de resorte sobre el frenado de aplicación eléctrica o solo por fricción.

P3: ¿Se puede usar el HC-SFS103B con un amplificador MR-J2-100 de primera generación?

No. El HC-SFS103B utiliza el protocolo serie del codificador J2-Super de 17 bits, que el amplificador MR-J2-100 original no puede leer. Conectar el HC-SFS103B a un MR-J2-100 de primera generación producirá un fallo de comunicación del codificador al arrancar. Para máquinas que ejecutan hardware MR-J2-100, el motor frenado correcto es el HC-SF103B — mecánicamente idéntico, codificador de 14 bits, freno de resorte — que es compatible tanto con amplificadores MR-J2-100 como MR-J2S-100.

P4: ¿Dónde está la batería de respaldo del codificador absoluto y qué sucede si se agota por completo?

La pila de litio Mitsubishi A6BAT se encuentra dentro del amplificador servo MR-J2S-100, no en el motor. Mantiene el contador absoluto multivuelta durante todos los períodos de apagado. En un eje vertical frenado, esto significa que el freno mantiene el eje mecánicamente mientras el codificador retiene el ángulo exacto del eje en la memoria — para que el controlador pueda leer la posición absoluta inmediatamente al reiniciar sin ningún movimiento de referenciación. Si la batería se agota por completo, el contador multivuelta se restablece. En el próximo arranque, el controlador no sabrá la posición del eje, y deberá completarse un ciclo de retorno de referencia antes de que la producción pueda reanudarse. Reemplace la A6BAT ante la primera alarma de batería baja para evitar esto.

P5: El HC-SFS103B está descontinuado. ¿Sigue disponible para el mantenimiento de máquinas?

Sí. El HC-SFS103B sigue disponible a través de distribuidores de excedentes de automatización industrial y proveedores especialistas en servos Mitsubishi como stock nuevo y unidades reacondicionadas probadas, lo que lo convierte en una opción de abastecimiento práctica para mantener las máquinas existentes de la plataforma J2-Super. Para nuevos diseños de máquinas o actualizaciones importantes de plataforma, el equivalente frenado de la generación actual se basa en las series HG-KR o HF-KP con amplificadores MR-J4 o MR-JE con la capacidad equivalente — pero tanto el motor como el amplificador deben reemplazarse juntos, ya que los protocolos de codificador entre generaciones son incompatibles.