Mitsubishi HC-SFS502K (HCSFS502K) — Servomotor AC de 5kW, Eje con chaveta, Sin Freno, 2000 rpm, Serie MELSERVO J2-Super

Descripción del Producto

Número de Parte: HC-SFS502K

También Buscado Como: HCSFS502K, HC SFS 502K, HC-SFS-502K

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

Clasificación: Servomotor AC sin escobillas de Inercia Media — 5 kW, clase 200V, 2000 rpm, Eje con chaveta, Sin Freno

El Motor que se Gana su Lugar a 5kW

Hay una razón por la que el punto de 5kW en una línea de servomotores tiende a estar bien poblado. Se sitúa en el límite entre los ejes que un motor compacto puede manejar y los ejes que realmente necesitan un marco más grande. Para los diseñadores de máquinas, representa el último paso de capacidad antes de que la brida de 176 × 176 mm sea inevitable — y el Mitsubishi HC-SFS502K llega exactamente a ese punto ya en el marco más grande, con 23.9 Nm de par continuo y un pico de 71.6 Nm listos para manejar lo que el eje demande.

El sufijo "K" es directo: chavetero mecanizado en el eje, sin freno electromagnético. Esa combinación define la integración mecánica. El eje con chaveta proporciona una ruta de par positiva y mecánicamente bloqueada al componente accionado — una entrada de reductor sin fin, una rueda dentada de cadena, una polea de correa dentada, o cualquier cubo que requiera más que fricción para transmitir los 5kW completos de manera fiable. La ausencia de freno mantiene el circuito simple en ejes que no lo necesitan. Entre esas dos opciones, el HC-SFS502K cubre una parte sustancial de los diseños de ejes de 5kW del mundo real.

Detrás del eje, el codificador absoluto serial de 17 bits a 131,072 ppr hace lo que hacen los codificadores J2-Super: entrega posición absoluta multivuelta al encender sin ciclo de referencia, envía 131,072 posiciones angulares por revolución al amplificador MR-J2S-500, y almacena el recuento de vueltas acumulado a través de cualquier evento de apagado en una batería en el amplificador. El eje sabe dónde está en el momento en que regresa la energía.

Especificaciones Técnicas

23.9 Nm Continuo, 71.6 Nm Pico: Lo que Esos Números Significan en la Práctica

El par es la moneda de un eje servo. La velocidad también importa, pero para la mayoría de los accionamientos de posicionamiento y proceso, la pregunta que el ingeniero realmente necesita responder es: ¿puede este motor mantener el par requerido con el ciclo de trabajo requerido sin activar una alarma de sobrecarga o degradar térmicamente los devanados?

Con 23.9 Nm continuos, el HC-SFS502K tiene capacidad real. Puede accionar un husillo de bolas de 20 mm de paso con carga moderada, ejecutar un accionamiento de bobinado manteniendo una tensión de banda constante en un rango significativo de diámetros de rollo, alimentar material a través de una prensa o estación de conformado, o potenciar una mesa de indexación rotatoria a través de un ciclo de producción completo. La clasificación continua no es un pico reducido — es el par que el motor puede mantener indefinidamente a la velocidad nominal bajo las condiciones térmicas que el modelo térmico electrónico del amplificador J2-Super tiene en cuenta.

El pico de 71.6 Nm — exactamente tres veces la cifra continua — está disponible para las transiciones de aceleración y desaceleración en cada ciclo de posicionamiento. Un eje de 5kW que realiza movimientos rápidos de punto a punto pasa una pequeña fracción de su tiempo de ciclo a par pico durante la rampa de aceleración, la mayor parte del tiempo de ciclo a par continuo o por debajo, y otra breve fracción desacelerando. La relación pico-continuo de 3:1 acomoda ese patrón. El modelo térmico electrónico incorporado del MR-J2S-500 rastrea la carga térmica acumulada a lo largo del ciclo de trabajo completo y genera una alarma antes de que el motor alcance un estado térmico dañino — no en el momento de la sobrecarga, sino de forma predictiva basándose en el historial de funcionamiento.

Un número que vale la pena tener en mente durante el diseño del sistema: el manual de instrucciones del amplificador MR-J2S-500 recomienda mantener el par desequilibrado en ejes verticales en un 70% o menos del par nominal del motor. A 23.9 Nm nominales, eso significa mantener el par desequilibrado inducido por la gravedad por debajo de aproximadamente 16.7 Nm para un funcionamiento fiable. Si la aplicación excede este umbral, un motor con una clasificación de par continuo más alta es el camino correcto — no aceptar un funcionamiento marginal en el límite.

¿Por qué el Eje con Chaveta Cambia la Conversación?

La decisión entre un eje liso y un eje con chaveta rara vez recibe mucho espacio en la documentación de servomotores. Debería, porque la elección tiene consecuencias prácticas que se manifiestan en la instalación, en la fiabilidad a largo plazo y, ocasionalmente, en llamadas de resolución de problemas que tardan semanas en resolverse.

Un acoplamiento de sujeción por fricción transmite el par a través de la fuerza de contacto entre el diámetro interior del cubo y el diámetro exterior del eje. Esa fuerza se establece en la instalación y debe seguir siendo suficiente para resistir el par pico completo — 71.6 Nm en este caso — durante toda la vida útil del motor. La vibración, el ciclo térmico y el desgaste mecánico normal reducen la fuerza de sujeción con el tiempo. Un acoplamiento que era adecuado el primer día puede desarrollar deslizamiento bajo transiciones de par pico después de un año de producción. Cuando lo hace, el deslizamiento suele ser intermitente, el error de seguimiento resultante es pequeño y la alarma puede que nunca se active — pero la repetibilidad de la posición se degrada, y la causa raíz es genuinamente difícil de encontrar.

La chaveta en el HC-SFS502K elimina por completo esa vulnerabilidad. El par se transmite a través de la sección transversal de cizallamiento de la propia chaveta, no a través de la fricción. La inversión, la vibración, las cargas de choque de la entrada de la cadena o el engranaje, los pares pico de 71.6 Nm durante ciclos de aceleración agresivos — nada de esto desafía una chaveta correctamente ajustada de la misma manera que desafía una sujeción por fricción. La ruta de par es mecánicamente positiva y no se degrada con las horas de servicio.

La contrapartida práctica: los cubos con chaveta requieren un taladro para chavetero, que es una operación de mecanizado ligeramente más compleja que un taladro liso. Para los cubos que se fabrican bajo pedido — poleas personalizadas, desbastes de engranajes, ruedas dentadas — esto no añade nada significativo. Para los cubos listos para usar que solo están disponibles con un taladro liso, las variantes de eje liso (HC-SFS502 o HC-SFS502B) son el motor adecuado para especificar. El HC-SFS502K es el motor adecuado cuando el componente accionado ya tiene un chavetero, o cuando el diseño puede especificar uno.

Instalación del cubo en el marco de 176 × 176 mm: el método del tirador. Los manuales de instrucciones de los servomotores de Mitsubishi son explícitos sobre esto para motores de marco grande. Utilice siempre el orificio roscado del extremo del eje y un tirador para tirar del cubo axialmente sobre el eje — nunca presione ni golpee. El marco de 176 × 176 mm tiene un voladizo del eje más largo que los motores más pequeños, y la carga de impacto durante el ajuste del cubo viaja directamente a través del eje hasta el disco del codificador y el rodamiento trasero. El daño no aparece inmediatamente. Aparece semanas después como fallos intermitentes del codificador bajo vibración, sin nada en el historial de servicio que apunte al evento de instalación. El método del tirador añade treinta segundos y previene el problema por completo.

Sin Freno: El Predeterminado Correcto para la Mayoría de los Ejes de 5kW

Cada eje que no necesita un freno electromagnético se beneficia de no tener uno. El cableado es más simple — sin circuito de freno de 24V CC, sin supresor de sobretensión, sin secuencia de interbloqueo MBR en el PLC. El diseño del panel es más limpio. La inspección del disco de freno desaparece del programa de mantenimiento. El motor es más ligero y corto que su contraparte equipada con freno.

El HC-SFS502K es apropiado dondequiera que el bloqueo servo a través del bucle de posición cerrado del MR-J2S-500 sea suficiente para mantener el eje en reposo — lo cual, para ejes horizontales y mecanismos cargados simétricamente, es fiable. El bucle de posición permanece activo al encender el servo, el codificador de 17 bits monitoriza continuamente el ángulo del eje, y el amplificador suministra la corriente necesaria para mantener un error de seguimiento cero. En un eje bien ajustado, el eje no se mueve perceptiblemente en reposo.

El cálculo cambia para ejes verticales, avances inclinados o cualquier mecanismo donde la carga tenga un componente gravitacional en la dirección de rotación del eje. Cuando la corriente del servo cae — en parada de emergencia, pérdida de energía o apagado planificado del servo — esos ejes se moverán a menos que algo mecánico los sujete. El bloqueo servo no puede sujetar un eje que intenta caer. Esas aplicaciones pertenecen al HC-SFS502BK (eje con chaveta, freno electromagnético de resorte). El diseño de resorte aplicado significa que el freno se activa por defecto y solo se libera cuando la bobina del freno está energizada — por lo que una pérdida de energía aplica automáticamente el freno en lugar de liberarlo.

Para una máquina con varios ejes de 5kW, decidir cuáles necesitan frenos y cuáles no — y especificarlos en consecuencia — produce un mejor sistema que optar por la variante con freno en todas partes por precaución.

Amplificadores Compatibles: Plataforma MR-J2S-500

El HC-SFS502K se empareja con el amplificador de la clase MR-J2S-500, la plataforma J2-Super de capacidad de 5kW. Tres variantes de interfaz cubren las principales arquitecturas de control encontradas en la automatización industrial:

MR-J2S-500A acepta comandos de posición de tren de pulsos y referencias de velocidad/par analógicas de controladores CNC externos, PLCs y controladores de movimiento. Soporta modos de control de posición, velocidad y par completos y todas las combinaciones de modo conmutado. Puerto RS-232C para software de configuración MR Configurator. La opción de propósito general para ejes de avance de máquinas herramienta, posicionamiento industrial general y cualquier aplicación donde la fuente de comando sea una señal de pulso o analógica.

MR-J2S-500B se conecta a controladores de movimiento Mitsubishi de las series A y Q a través del bus serial de fibra óptica SSCNET. Todos los comandos del eje viajan por la red de fibra; los datos del codificador, la posición absoluta, el estado de alarma y los datos de monitorización regresan a través del mismo enlace. El amplificador correcto para sistemas multieje coordinados donde los ejes deben moverse en sincronización geométrica precisa — contorneado, interpolación, engranaje electrónico, seguimiento de levas.

MR-J2S-500CP incorpora posicionamiento incorporado. Hasta 31 posiciones objetivo almacenadas como datos de tabla de puntos en el amplificador, activadas por E/S digital o comando de red CC-LINK. No se requiere controlador de movimiento externo. Adecuado para ejes de posicionamiento indexado autónomos, estaciones de mesa rotatoria y cualquier aplicación donde la lógica de posicionamiento sea lo suficientemente simple como para implementarla en tablas de puntos.

Los tres comparten el mismo hardware de amplificador de 5kW, la misma auto-sintonización en tiempo real, supresión adaptativa de vibraciones, filtro de supresión de resonancia de máquina y el conjunto completo de funciones de protección J2-Super.

Notas de compatibilidad. El HC-SFS502K requiere un amplificador J2-Super (MR-J2S). No es compatible con amplificadores MR-J2-500 de primera generación, que no pueden decodificar el protocolo serial del codificador de 17 bits. Para máquinas que ejecutan hardware MR-J2 original, el HC-SF502K — mecánicamente idéntico, codificador de 14 bits — es el motor correcto. No compatible con amplificadores MR-J3 o MR-J4 sin un kit de adaptador de renovación.

Familia HC-SFS 2000 rpm — Perspectiva de Capacidad

El HC-SFS502K es el motor de segunda mayor capacidad en la familia HC-SFS de 2000 rpm. Comparte la brida de 176 × 176 mm con las variantes 202, 352 y 702, por lo que cualquier marco de máquina construido para este tamaño de brida puede acomodar todo el rango de 2kW a 7kW sin ninguna modificación mecánica. Pasar del HC-SFS502K al HC-SFS702K significa aceptar un motor más pesado y un aumento del 40% en el par continuo — apropiado si el eje realmente lo necesita; una sobrecarga innecesaria si 23.9 Nm ya es un margen suficiente para el punto de operación más desfavorable.

Cada punto de capacidad en la familia de 2000 rpm está disponible en las cuatro configuraciones de eje y freno: eje liso (sin sufijo), eje liso con freno (B), eje con chaveta (K) y eje con chaveta con freno (BK). Todas las variantes a 5kW 2000rpm utilizan el amplificador MR-J2S-500 independientemente de la configuración del eje o del freno.

Aplicaciones Típicas

Ejes de avance de máquinas herramienta de alta resistencia. Centros de mecanizado CNC horizontales, fresadoras pórtico y rectificadoras con masa de mesa grande y cargas de corte pesadas utilizan servomotores de 5kW en sus ejes lineales principales. El par continuo de 23.9 Nm y el pico de 71.6 Nm del HC-SFS502K manejan las demandas del accionamiento del husillo de bolas de estos mecanismos, con el eje con chaveta asegurando el cubo de la tuerca del husillo de bolas o la interfaz de la polea.

Accionamientos de control de bobinado y tensión. Los accionamientos de bobinado de materiales en líneas de papel, film y textil que operan en modo de control de par requieren un par continuo sostenido en diámetros de rollo variables. El punto de operación de 5kW se adapta a estaciones de bobinado de rango medio donde el punto de ajuste de tensión de banda requiere 15–20 Nm de par motor continuo, con margen hasta el límite de 23.9 Nm por seguridad.

Ejes de avance de máquinas de prensado y estampado. Los ejes de avance de material controlados por servo en prensas de troquel progresivo, prensas de corte fino y líneas de estampado funcionan a velocidad moderada bajo una fuerza de avance significativa. El par pico de 71.6 Nm maneja las transiciones de alta fuerza al inicio de cada carrera de avance; el eje con chaveta asegura que el cubo de la rueda dentada de transmisión o del rodillo de alimentación permanezca bloqueado bajo la carga de choque cíclica que generan estos mecanismos.

Accionamientos de máquinas de indexación rotatoria y transferencia. Mesas de indexación rotatoria multiestación y ejes de accionamiento de máquinas de transferencia que utilizan servomotores acoplados por engranajes o cadenas a nivel de 5kW. El cubo del lado del motor con chaveta se conecta positivamente al engranaje o rueda dentada, el codificador absoluto de 17 bits mantiene la precisión de indexación al reiniciar, y el par continuo de 23.9 Nm impulsa el mecanismo cargado a través de cada índice de manera fiable.

Máquinas de corte y fresado de gran formato. Ejes pórtico accionados por servo en fresadoras de gran formato, mesas de corte por plasma y sistemas de posicionamiento por chorro de agua donde la masa del eje y la velocidad de desplazamiento exigen 5kW o más. El acoplamiento de eje liso sería aceptable aquí, pero las máquinas con transmisiones primarias de correa dentada a menudo utilizan un cubo de polea con chaveta para el acoplamiento positivo que exige la tensión de la correa.

Preguntas Frecuentes

P1: ¿Qué amplificadores son compatibles con el HC-SFS502K?

El HC-SFS502K requiere un amplificador de la clase MR-J2S-500. Las tres variantes de interfaz son: MR-J2S-500A (propósito general, comando de pulso/analógico), MR-J2S-500B (bus de fibra óptica SSCNET para controladores de movimiento Mitsubishi), y MR-J2S-500CP (posicionamiento incorporado, hasta 31 tablas de puntos). Los amplificadores MR-J2-500 de primera generación no son compatibles — no pueden leer el codificador J2-Super de 17 bits. Los amplificadores MR-J3 y MR-J4 tampoco son directamente compatibles.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre el HC-SFS502K y el HC-SFS502BK?

Ambos son motores de 5kW, 2000 rpm, con eje con chaveta en una brida de 176 × 176 mm con codificadores de 17 bits y especificaciones eléctricas idénticas. La única diferencia es el freno: el HC-SFS502K no tiene freno — la posición se mantiene en reposo mediante el bloqueo servo del amplificador. El HC-SFS502BK tiene un freno electromagnético de resorte aplicado que se activa cuando la bobina del freno se desenergiza. Utilice el 502BK en ejes verticales, mecanismos cargados por gravedad y cualquier accionamiento donde el movimiento al apagar el servo sería peligroso. En ejes horizontales o cargados simétricamente, el 502K es la especificación correcta y más simple.

P3: ¿Puede el HC-SFS502K reemplazar a un HC-SF502K en una máquina existente?

Mecánicamente sí — las dimensiones de la brida, el diámetro del eje y el chavetero son idénticos, por lo que el motor encaja físicamente en el mismo montaje. La diferencia crítica es el codificador: el HC-SF502K utiliza un codificador de 14 bits (16,384 ppr) compatible con amplificadores MR-J2 y MR-J2S, mientras que el HC-SFS502K utiliza un codificador de 17 bits (131,072 ppr) que requiere un amplificador MR-J2S-500. Si la máquina está ejecutando un amplificador MR-J2-500 original, cambie al HC-SF502K, no al HC-SFS502K. Si la máquina ya está en MR-J2S-500, el HC-SFS502K es la actualización correcta y los parámetros del amplificador deben verificarse para cualquier configuración de relación de engranaje electrónico que dependiera de la resolución del codificador original.

P4: ¿Dónde está la batería de respaldo del codificador absoluto y cuándo necesita ser reemplazada?

La batería — Mitsubishi A6BAT de litio — se encuentra dentro del amplificador servo MR-J2S-500, no en el motor. Se reemplaza en el panel sin tocar el motor ni el acoplamiento. Reemplácela cuando el amplificador muestre una alarma de batería baja. Si se permite que la batería se descargue por completo, el contador absoluto multivuelta se reinicia y el eje requiere un ciclo de retorno de referencia antes de que pueda reanudarse la producción.

P5: El HC-SFS502K está listado como descontinuado. ¿Sigue disponible y cuál es el reemplazo a largo plazo?

Sí — a pesar de haber sido descontinuado por Mitsubishi, el HC-SFS502K sigue estando ampliamente disponible como stock excedente y reacondicionado a través de proveedores de automatización industrial. Para máquinas que deben permanecer en servicio con hardware J2-Super, el stock excedente es la vía de abastecimiento práctica. Para diseños de máquinas nuevas o grandes modernizaciones, el equivalente de la generación actual es el HG-SR502K (serie MR-J4, 5kW, 2000 rpm, eje con chaveta, codificador de 22 bits, brida de 176 × 176 mm, IP67) — un reemplazo mecánico directo que requiere un amplificador MR-J4-500.