Nuevo en caja sellada Mitsubishi HC-SFS702B Servomotor HCSFS702B HC-SFS7O2B

Mitsubishi HC-SFS702B (HCSFS702B) — Servomotor AC de 7kW con freno electromagnético, eje recto, 2000 rpm, serie MELSERVO J2-Super

Descripción general del producto

Número de pieza: HC-SFS702B

También buscado como: HCSFS702B, HC SFS 702B, HC-SFS-702B

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

Clasificación: Servomotor AC sin escobillas de inercia media — 7 kW, clase 200V, 2000 rpm, eje recto, freno electromagnético de resorte

Para qué está diseñado este motor

Siete kilovatios. Treinta y tres coma cuatro Newton-metro de par continuo, sostenido a 2000 rpm. Cien Newton-metro disponibles bajo demanda para aceleración. Y detrás del eje, un freno electromagnético de resorte que sujeta mecánicamente el eje en el momento en que se retira la alimentación de 24V de la bobina, ya sea que esa retirada fuera planificada o no.

El Mitsubishi HC-SFS702B es el miembro frenado de 7kW de la familia HC-SFS de 2000 rpm. Es el motor que se especifica cuando el eje es demasiado grande para cualquier otro más pequeño, transporta una carga con un componente gravitacional que se movería sin restricciones si la corriente del servo desapareciera, y necesita informar su posición absoluta del eje en el instante en que regresa la energía, sin ningún movimiento de retorno de referencia para encontrarla.

Este último punto merece ser analizado. En un eje vertical de gran capacidad —un cabezal de husillo pesado en un centro de mecanizado tipo pórtico, una pieza de trabajo paletizada levantada por un elevador accionado por servo, un deslizador en Z contrapesado en una fresadora de pórtico grande— la combinación de un freno a prueba de fallos y un codificador absoluto no es una mejora de características sobre el bloqueo de servo y un codificador incremental. Es un nivel fundamentalmente diferente de seguridad operativa y tiempo de actividad de la máquina. El freno sujeta la carga mecánicamente en todo momento cuando la bobina está desenergizada. El codificador absoluto de 17 bits a 131.072 ppr conserva el ángulo exacto del eje a través de cualquier evento de corte de energía, respaldado por la batería A6BAT en el amplificador MR-J2S-700. Cuando la máquina se reinicia —después de una parada de emergencia, después de una interrupción de energía, después de un cambio de turno— el eje se encuentra en una posición conocida, segura y mecánicamente sujeta, y el controlador sabe con precisión cuál es esa posición.

Especificaciones técnicas

El mecanismo de freno: de resorte, liberado eléctricamente

Entre todas las decisiones de diseño integradas en el HC-SFS702B, el tipo de freno merece la mayor atención, ya que determina el comportamiento a prueba de fallos del motor, y a 7kW en un eje vertical de alto par, el comportamiento a prueba de fallos es lo que distingue una parada controlada de una peligrosa.

El freno montado en el HC-SFS702B es de resorte y liberado 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 un campo magnético que aleja el disco de la superficie, liberando el eje para la rotación. Retire los 24V —por cualquier motivo— y el resorte se vuelve a acoplar inmediatamente. No hay estado intermedio, ni desvanecimiento gradual, ni dependencia de que la electrónica del servo esté funcionando. El freno se aplica.

Esto significa: parada de emergencia retira la energía, el freno se aplica. Fallo del panel corta los 24V, el freno se aplica. Desconexión programada del servo al final del ciclo, el freno se aplica. Corte de energía no planificado en cualquier momento del ciclo, el freno se aplica. El eje de 7kW y la masa que esté transportando se detienen mecánicamente, inmediatamente, sin depender de ningún software, ninguna función del amplificador o ninguna secuencia de PLC para que suceda.

El contraste con el bloqueo de servo es marcado. El bloqueo de servo —la capacidad del MR-J2S-700 para mantener la posición del eje corrigiendo continuamente con corriente del motor— requiere que el amplificador esté energizado, el servo habilitado y el sistema de control funcionando normalmente. El bloqueo de servo es fiable en condiciones de funcionamiento normales. No proporciona protección cuando esas condiciones no se cumplen. Para un eje de 7kW que transporta una masa significativa con un componente de carga gravitacional, esa distinción es lo que el freno de resorte está diseñado para abordar.

33,4 Nm Continuo, 100 Nm Pico: Dimensionamiento del eje

Treinta y tres coma cuatro Newton-metro continuos es el par sostenido más alto en el rango HC-SFS de 2000 rpm. Es una cifra sustancial, y comprender lo que significa mecánicamente para el mecanismo accionado es útil para cualquiera que especifique o reemplace este motor.

En un eje de husillo de bolas con un paso de 10 mm y una eficiencia del husillo del 90%, 33,4 Nm de par continuo del motor se traducen en aproximadamente 18,8 kN de fuerza axial sostenida. Esto cubre las combinaciones de mesa y pieza de trabajo más pesadas que se encuentran en centros de mecanizado CNC de gran formato, fresadoras de pórtico grandes y máquinas de transferencia de alta resistencia. Para unidades de bobinado que funcionan en modo de control de par, 33,4 Nm a 2000 rpm representan una capacidad sustancial de tensión y velocidad en un amplio rango de diámetros de rollo. Para alimentadores de prensa accionados por servo, la fuerza de avance sostenida durante la fase de avance del material está bien dentro del envolvente térmico del motor.

Los 100 Nm de pico —tres veces la cifra continua, disponibles para las breves transiciones de aceleración y desaceleración de cada ciclo de posicionamiento— son lo que permite un movimiento rápido del eje en mecanismos de carga pesada sin requerir un motor más grande. Un ciclo de posicionamiento que pasa el 10% de su tiempo acelerando a par máximo, el 80% de su tiempo a par continuo o por debajo, y el 10% desacelerando, se mantiene bien dentro de los umbrales del modelo térmico del amplificador. La protección térmica electrónica incorporada del MR-J2S-700 rastrea esta carga acumulativa y alerta predictivamente antes de que los devanados alcancen una temperatura dañina.

Una directriz de diseño de la documentación de Mitsubishi que vale la pena señalar explícitamente para ejes verticales: el componente de par gravitacional sostenido —el par que el motor debe mantener continuamente para sujetar la carga contra la gravedad— debe mantenerse en el 70% o menos del par continuo nominal. A 33,4 Nm nominales, ese límite es aproximadamente 23,4 Nm. Los diseños de ejes verticales que se acercan o superan esa cifra necesitan un contrapeso mecánico para reducir la demanda de par gravitacional sostenido, o un motor con una clasificación de par continuo más alta. El freno sujeta la carga mecánicamente durante la parada y elimina toda demanda de par sostenido del motor y el amplificador en reposo, pero durante el movimiento, el motor soporta la carga gravitacional, y esa carga debe mantenerse dentro de esta directriz para que el sistema de protección funcione según lo diseñado.

Cableado y secuenciación del freno

La bobina del freno requiere un circuito dedicado de 24V CC separado de la fuente de alimentación del amplificador servo. El panel de la máquina debe incluir una fuente de alimentación de 24V CC dimensionada para la bobina del freno, un relé de freno con supresión de sobretensión en la bobina y lógica de enclavamiento que coordine la liberación y el acoplamiento del freno con la secuencia de habilitación del servo.

Al liberar (apertura del freno): El servo debe estar habilitado antes de liberar el freno. Esta secuencia asegura que el amplificador haya establecido el bloqueo de servo y esté sujetando activamente la posición antes de que se levante el freno mecánico. Si el freno se libera antes de que se establezca el bloqueo de servo, el eje se moverá bajo su carga gravitacional hasta que el amplificador se ponga al día, lo que podría ser un deslizamiento significativo en un eje vertical pesado sin contrapeso. La señal de salida MBR (Magnetic Brake Release) del MR-J2S-700 proporciona una salida conveniente gestionada por el amplificador para el relé de freno, secuenciada correctamente en relación con la habilitación del servo. Consulte el manual de instrucciones del MR-J2S-700 para conocer los parámetros de temporización específicos relevantes para la dinámica del eje.

Al acoplar (cierre del freno): Desacelere el eje hasta detenerse bajo control de servo, luego acople el freno antes de retirar la habilitación del servo. Aplicar el freno a un eje en movimiento, incluso uno que se mueva lentamente, desgasta las superficies de fricción y genera calor dentro del conjunto del freno. Permitir que el servo detenga completamente el eje primero, y luego acoplar el freno para mantener la posición detenida, extiende significativamente la vida útil del freno en ejes con ciclos frecuentes de desconexión del servo.

La supresión de sobretensión es obligatoria. Cuando la bobina del freno se desenergiza, el colapso del campo magnético induce un pico de voltaje que puede dañar los contactos del relé y afectar la electrónica cercana. Un supresor de sobretensión clasificado adecuadamente —diodo para CC, varistor o red RC para CA— en los terminales de la bobina del freno no es opcional. Es parte de la instalación.

Codificador absoluto y la ventaja de reinicio del eje vertical

El codificador absoluto serial de 17 bits a 131.072 ppr en el HC-SFS702B hace todo lo que hacen los codificadores J2-Super: alta resolución angular para control de velocidad de alto ancho de banda, posición absoluta multivuelta respaldada por la batería A6BAT en el amplificador, y reporte inmediato de posición al encender sin movimiento del eje.

En un eje vertical frenado específicamente, la última de estas tres características tiene el mayor peso operativo.

Considere la alternativa. Un codificador incremental informa la posición relativa a un marcador de referencia que debe encontrarse moviendo el eje. En un eje vertical, encontrar esa referencia al arrancar significa mover la carga —hacia abajo o hacia arriba— para alcanzar el sensor de posición de referencia antes de que el controlador sepa dónde está el eje. En una máquina donde el movimiento de posición de referencia podría entrar en contacto con un accesorio, pieza de trabajo o herramienta en la posición detenida, ese movimiento introduce riesgo y requiere una secuenciación cuidadosa. En una máquina en un entorno de producción donde una parada de emergencia podría ocurrir en cualquier punto de la carrera, el procedimiento de reinicio después de una parada de eje con codificador incremental a mitad de carrera no es trivial.

Con el codificador absoluto del HC-SFS702B y el freno de resorte, el procedimiento de reinicio es: energizar el panel, el freno sujeta el eje mecánicamente, el codificador informa el ángulo exacto del eje al amplificador, el controlador establece el bloqueo de servo, el freno se libera en la secuencia correcta y el eje está listo, desde cualquier posición en la que se detuvo. Sin movimiento de referencia, sin búsqueda de referencia, sin riesgo de contacto de carga durante el reinicio. La máquina vuelve a entrar en producción directamente.

Mantenimiento de la batería: Reemplace la A6BAT en el amplificador MR-J2S-700 a la primera alarma de batería baja. Permitir la descarga completa de la batería restablece el contador multivuelta, lo que requiere un ciclo de retorno de referencia. En líneas de producción de alta disponibilidad, tratar una alarma de batería baja como un artículo de mantenimiento urgente, no algo que posponer hasta la próxima parada programada, elimina el tiempo de inactividad no planificado que causa un restablecimiento del contador.

Amplificadores compatibles

El HC-SFS702B está diseñado para la familia de amplificadores MR-J2S-700 — la plataforma J2-Super con capacidad de 7kW. Tres variantes de interfaz abordan las principales arquitecturas de control:

MR-J2S-700A acepta comandos de posición de tren de pulsos y referencias de velocidad o par analógicas de sistemas CNC y PLC externos. Todos los modos de control —posición, velocidad, par y combinaciones de modo conmutado— están disponibles. RS-232C se conecta a MR Configurator para la configuración de parámetros y el monitoreo de diagnóstico. La opción estándar para aplicaciones de máquinas herramienta y automatización general donde el eje recibe comandos de un controlador externo.

MR-J2S-700B se conecta a los controladores de movimiento de las series A y Q de Mitsubishi a través del bus serie de fibra óptica SSCNET. Todos los comandos del eje y la retroalimentación del codificador viajan por la red de fibra. En máquinas multieje grandes —centros de mecanizado tipo pórtico, líneas de transferencia grandes, sistemas de pórtico multieje— SSCNET proporciona la sincronización en tiempo real entre ejes que las interfaces analógicas y de pulsos no pueden lograr. Para ejes verticales que operan en coordinación con los horizontales, esta sincronización es particularmente importante en los eventos de arranque y parada.

MR-J2S-700CP proporciona posicionamiento de un solo eje integrado con hasta 31 posiciones de tabla de puntos almacenadas activadas por E/S o comando CC-Link. Para ejes de posicionamiento vertical independientes —elevadores accionados por servo, mecanismos de elevación, alimentadores verticales de prensa— que no requieren coordinación con otros ejes, el CP elimina el costo de un controlador de movimiento dedicado.

Las tres variantes incluyen la salida MBR para la secuenciación del relé de freno y admiten el conjunto completo de funciones de protección J2-Super, incluida la protección contra sobrecarga térmica electrónica, protección contra sobrevelocidad, detección de fallos del codificador y protección contra sobretensión regenerativa.

Notas de compatibilidad: El HC-SFS702B requiere un amplificador MR-J2S-700. No es compatible con la primera generación MR-J2-700, que no puede leer el protocolo del codificador J2-Super de 17 bits. No es compatible con amplificadores MR-J3 o MR-J4 sin un kit de adaptador de renovación. Para máquinas que ejecutan hardware MR-J2-700 original, el HC-SF702B —mecánicamente idéntico, codificador de 14 bits, eje recto con freno— es el motor correcto.

Familia HC-SFS 2000 rpm — La posición de 7kW

El HC-SFS702B es el motor frenado de mayor par en el rango HC-SFS de 2000 rpm. Los cuatro modelos de esta tabla comparten la misma brida de montaje de 176 × 176 mm; un bastidor de máquina construido para cualquiera de ellos los acomoda a todos sin modificaciones. El salto de par del HC-SFS502B (23,9 Nm) al HC-SFS702B (33,4 Nm) es de aproximadamente el 40%, lo que se vuelve relevante cuando un eje que funciona cerca del límite de par sostenido de la unidad de 5kW necesita margen para futuros cambios de carga, mayores demandas de aceleración o reserva de par en ejes cargados por gravedad que se acercan a la directriz del 70%.

La familia completa HC-SFS702 a 7kW y 2000 rpm cubre cuatro configuraciones de eje y freno: eje recto sin freno (HC-SFS702), eje recto con freno (HC-SFS702B), eje con chavetero sin freno (HC-SFS702K) y eje con chavetero con freno (HC-SFS702BK). Los cuatro utilizan la familia de amplificadores MR-J2S-700.

Aplicaciones típicas

Eje Z vertical pesado en centros de mecanizado grandes y fresadoras tipo pórtico. La aplicación definitoria para el HC-SFS702B. Cabezales de husillo grandes, cabezales de refrentado pesados y conjuntos de deslizadores Z sustanciales en centros de mecanizado tipo pórtico y fresadoras de mandrinar horizontales grandes requieren capacidad de servo de 7kW a 2000 rpm, un freno a prueba de fallos para mantener la posición al apagar la máquina y en parada de emergencia, y conocimiento de posición absoluta para un reinicio seguro. El HC-SFS702B ofrece los tres.

Elevadores y mecanismos de elevación accionados por servo. Elevadores de piezas de trabajo paletizadas pesadas, elevadores de cargadores de herramientas y elevadores de sistemas de almacenamiento de piezas en celdas de mecanizado e instalaciones FMS. Las cargas por gravedad a esta escala —palets con accesorios pesados, cargadores de piezas apilados— exigen un freno de resorte para seguridad y un codificador absoluto para un reinicio eficiente en producción. El par continuo de 33,4 Nm maneja la fuerza de elevación sostenida en el rango de carga de trabajo.

Unidades de pistón vertical de prensas y máquinas de conformado de gran formato. Pistones de prensa actuados por servo, ejes de amortiguación de troquel y ejes de enderezadora o niveladora accionados por servo donde el pistón vertical soporta una carga significativa y debe sujetarse en cualquier posición de la carrera durante los cambios de herramienta, las pausas a mitad de ciclo y las paradas de emergencia.

Mesas giratorias y unidades de indexación de alta resistencia con eje vertical. Mesas giratorias inclinables accionadas por servo, ejes de trunnión y mecanismos de indexación inclinados en centros de mecanizado grandes donde la masa combinada de la mesa y la pieza de trabajo crea un componente de par gravitacional significativo en todas las posiciones excepto la perfectamente equilibrada. El freno a prueba de fallos sujeta la mesa en cualquier ángulo independientemente del estado del servo.

Unidades primarias de máquinas bobinadoras industriales con árboles de bobina verticales. Máquinas bobinadoras de gran formato que manejan rollos pesados de papel, película o textil en ejes de árbol vertical donde la masa del rollo requiere sujeción mecánica durante paradas de producción, cambios de rollo y operaciones de empalme.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la diferencia entre el HC-SFS702B y el HC-SFS702?

Ambos son motores J2-Super de 7kW, 2000 rpm, en una brida de 176 × 176 mm con codificadores de 17 bits, ejes rectos y especificaciones eléctricas idénticas. La única diferencia es el freno: el HC-SFS702 no tiene freno — la posición en reposo se mantiene mediante el bloqueo de servo del amplificador. El HC-SFS702B tiene un freno electromagnético de resorte que se acopla mecánicamente cuando se retira la alimentación de la bobina de 24V. Utilice el HC-SFS702B en ejes verticales, alimentaciones inclinadas, mecanismos cargados por gravedad y cualquier aplicación donde el movimiento del eje al desconectar el servo sea peligroso. En ejes horizontales o con carga simétrica confirmada, el HC-SFS702 es más simple y ligero.

P2: El freno se describe como "de resorte". ¿Qué sucede durante un corte de energía?

El resorte aplica el freno por defecto; la bobina debe estar continuamente energizada para mantener el eje libre. Un corte de energía retira los 24V de la bobina, el resorte acopla inmediatamente el disco de freno y el eje se detiene mecánicamente y permanece detenido. Esta es la ventaja de seguridad clave del diseño de resorte: proporciona restricción mecánica del eje bajo cualquier modo de fallo que retire la energía, incluida una interrupción de red no planificada. No se necesita software, ni función de amplificador, ni secuencia de PLC para sujetar el eje; el resorte lo hace pasivamente.

P3: ¿Puede el HC-SFS702B reemplazar a un HC-SF702B en una máquina existente?

Mecánicamente sí; las dimensiones de la brida, el diámetro del eje y la disposición del conector del freno son las mismas. La verificación crítica es el amplificador. El HC-SF702B tiene un codificador de 14 bits compatible con amplificadores MR-J2-700 y MR-J2S-700. El HC-SFS702B tiene un codificador de 17 bits que solo requiere un amplificador MR-J2S-700. Si la máquina ejecuta un amplificador MR-J2-700 de primera generación original, solo el HC-SF702B funcionará. Si la máquina está en MR-J2S-700, el HC-SFS702B es un reemplazo directo con mayor resolución de codificador.

P4: ¿Dónde está la batería de respaldo del codificador absoluto?

La batería — pila de litio Mitsubishi A6BAT — se encuentra dentro del amplificador MR-J2S-700, no en el motor. Mantiene el contador absoluto multivuelta durante los cortes de energía. En un eje vertical frenado, esto significa que el eje mantiene su posición mecánicamente mientras el codificador conserva el ángulo exacto del eje, por lo que el controlador puede leer la posición absoluta inmediatamente al reiniciar sin ningún movimiento de referencia. Reemplace la A6BAT a la primera alarma de batería baja del amplificador.

P5: ¿Qué supresión de sobretensión se necesita para el cableado de la bobina del freno?

La bobina del freno debe tener supresión de sobretensión en sus terminales — típicamente un diodo flyback (para bobinas de CC) o un varistor o red RC snubber (para CA) — para absorber el pico de voltaje producido cuando la bobina se desenergiza. Sin supresión, el pico inductivo al abrir el relé puede dañar los contactos del relé y afectar potencialmente la electrónica cercana. Este es un requisito estándar para cualquier carga inductiva en el diseño de paneles industriales. La clasificación del componente específico debe coincidir con la inductancia de la bobina del freno y la clasificación de los contactos del relé; consulte el manual de instrucciones del servomotor Mitsubishi o los datos de aplicación del fabricante del relé para conocer la especificación adecuada.