El motor de servicio de Mitsubishi HC-SFS1524B HCSFS1524B

Mitsubishi HC-SFS1524B (HCSFS1524B) — Servomotor AC de 1.5kW, clase 400V con freno electromagnético, 2000 rpm, eje recto, serie MELSERVO J2-Super

Descripción general del producto

Número de pieza: HC-SFS1524B

También buscado como: HCSFS1524B, HC SFS 1524B, HC-SFS-1524B

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

Clasificación: Servomotor AC sin escobillas de inercia media — 1.5 kW, clase 400V, 2000 rpm, eje recto, freno electromagnético de resorte

Qué es este motor

Dos cosas definen completamente el HC-SFS1524B en relación con el resto de la familia HC-SFS de 1.5kW.

La primera es la tensión de alimentación de clase 400V — el "24" en el número de pieza. El HC-SFS152B es la versión de 200V mecánicamente idéntica de este mismo motor. El HC-SFS1524B bobina esos mismos polos de estator para operar en infraestructura de CA de 380-480V, consume aproximadamente la mitad de la corriente de línea a potencia equivalente y se empareja con el amplificador MR-J2S-200_4 en lugar del MR-J2S-200. Para fábricas y fabricantes de máquinas en suministros europeos o internacionales de 400V, esto elimina el transformador que de otro modo sería necesario para operar servomotores Mitsubishi de clase 200V. Mismo rendimiento del motor, conectado directamente al suministro local.

La segunda es el freno electromagnético — el sufijo "B". Este es un freno de retención de resorte aplicado eléctricamente integrado en la parte trasera del motor. El resorte aplica las pastillas de freno al disco cuando la bobina del freno está desenergizada; energizar la bobina con 24V CC levanta las pastillas y libera el eje para el movimiento. La consecuencia práctica es crítica: el freno está activado por defecto y solo se libera cuando se aplica energía a la bobina. Una pérdida de energía — planificada o inesperada — aplica automáticamente el freno y mantiene el eje. Para ejes verticales y mecanismos cargados por gravedad, este es exactamente el comportamiento necesario.

Más allá de esas dos características, el HC-SFS1524B es el mismo motor con codificador absoluto de 17 bits en una brida de 130 × 130 mm con IP65 que cualquier otro motor de la familia HC-SFS de 1.5kW y 2000 rpm.

Especificaciones técnicas

El freno: de resorte, liberado electromagnéticamente

Entre los diversos tipos de frenos de motor utilizados en maquinaria industrial, el diseño de resorte aplicado y liberado electromagnéticamente — a veces llamado freno a prueba de fallos o freno normalmente cerrado — tiene una característica específica e importante que lo distingue de las alternativas: falla de forma segura.

La bobina del freno debe estar continuamente energizada con 24V CC para mantener el eje libre para girar. Retire la alimentación de la bobina por cualquier motivo — un comando de parada de emergencia, una falla del panel, un corte de energía, una secuencia deliberada de apagado del servo — y el resorte empuja inmediatamente el disco del freno contra la superficie de fricción. El eje se detiene y permanece detenido, mecánicamente, independientemente de si el amplificador está activo o si el bloqueo del servo está en efecto.

Este es el diseño correcto para cualquier eje que pueda causar lesiones o daños a la máquina si se mueve inesperadamente. Un cabezal de husillo vertical. Una mesa giratoria montada verticalmente. Un eje Z accionado por servo en un centro de mecanizado o taladro. Un brazo de pórtico contrapesado donde el contrapeso es imperfecto y una fuerza neta hacia abajo actúa sobre el eje servo. Un transportador inclinado que retrocedería por gravedad sin resistencia. En todas estas aplicaciones, el freno de resorte aplicado no es una conveniencia — es un requisito funcional.

Para ejes horizontales en mecanismos cargados simétricamente donde no actúa fuerza gravitatoria en la dirección de rotación del eje, el bloqueo del servo por sí solo mantiene la posición adecuadamente y un freno añade complejidad sin proporcionar un beneficio funcional. El HC-SFS1524B está específicamente diseñado para las aplicaciones donde ese freno es realmente necesario.

Secuenciación del freno: lo que el amplificador necesita saber

El freno electromagnético del HC-SFS1524B requiere un circuito de alimentación de 24V CC separado para la bobina del freno — no se alimenta a través de la salida U/V/W del serv amplificador. El diseño del panel de la máquina debe incluir una fuente de alimentación de 24V CC clasificada para la corriente de la bobina del freno, un relé de freno con supresión de sobretensión adecuada y lógica de enclavamiento que coordine la activación y liberación del freno con la secuencia de habilitación del servo.

La secuencia importa. El manual de instrucciones del servomotor Mitsubishi es explícito: al liberar el freno, confirme siempre que el servo está ENCENDIDO antes de liberarlo. Un eje que libera su freno antes de que el amplificador haya establecido el bloqueo del servo se moverá por gravedad o carga hasta que el amplificador se ponga al día. En un eje vertical con carga significativa, este deslizamiento puede ser lo suficientemente grande como para causar una colisión o una alarma de error de posición. El enclavamiento que previene esto no es opcional.

La señal MBR (Magnetic Brake Release) disponible en el amplificador MR-J2S-200_4 proporciona una salida conveniente para este enclavamiento — el amplificador puede señalar el relé del freno como parte de su secuencia de habilitación, asegurando que la liberación ocurra en el orden correcto en relación con el establecimiento del bloqueo del servo. Consulte el manual de instrucciones del amplificador para conocer el tiempo de secuencia recomendado, que varía según la dinámica del eje.

Al detenerse: active el freno antes de quitar la habilitación del servo. Dejar que el eje desacelere a cero con bloqueo de servo y luego aplicar el freno — en lugar de aplicar el freno simultáneamente con la eliminación de la habilitación del servo — asegura que el eje ya esté en reposo cuando las pastillas del freno entren en contacto con el disco. Esto extiende significativamente la vida útil del disco del freno en ejes con ciclos frecuentes de apagado del servo.

400V en un bastidor de 130 × 130 mm

Los motores HC-SFS de 400V con brida de 130 × 130 mm ocupan un nicho de diseño útil: máquinas que necesitan una huella de motor compacta, operan en infraestructura de 400V y requieren un eje vertical o cargado por gravedad que necesite un freno de retención en reposo.

El rango de capacidad disponible en esta combinación — clase 400V, 130 × 130 mm, con freno — va desde el HC-SFS524B de 500W, pasando por el HC-SFS1024B de 1kW, hasta el HC-SFS1524B de 1.5kW. El HC-SFS1524B es el límite superior del bastidor compacto de 130 × 130 mm en esta clase de voltaje. El siguiente paso en capacidad — el HC-SFS2024B de 2kW — viene con la brida más grande de 176 × 176 mm, lo que significa una nueva interfaz de montaje del motor. Si el bastidor de la máquina fue diseñado para la huella de 130 × 130 mm y 1.5kW es suficiente para el presupuesto de par del eje, el HC-SFS1524B es la respuesta correcta y final.

Con 7.16 Nm continuos y 21.6 Nm pico, el punto de operación de 1.5kW y 2000 rpm maneja una amplia gama de requisitos de ejes verticales del mundo real — ejes Z con tornillo de bolas y masa de mesa y herramienta moderada, mecanismos de elevación accionados por servo, estaciones de transferencia vertical y ejes de alimentación de prensa donde la posición debe mantenerse en cualquier punto de la carrera sin deriva.

Codificador absoluto de 17 bits y operación de eje vertical

En un eje vertical frenado, el codificador absoluto serie de 17 bits demuestra su valor de una manera específica que es menos obvia que en un eje de posicionamiento horizontal.

Considere lo que sucede cuando un eje servo vertical se apaga al final de un turno de producción — o, más urgentemente, cuando se detiene a mitad de carrera en una parada de emergencia. El freno mantiene la posición mecánicamente. El codificador retiene el ángulo absoluto del eje multiturno en memoria, respaldado por la batería A6BAT en el amplificador MR-J2S-200_4. Cuando la máquina se reinicia, el controlador lee la posición absoluta actual del codificador, establece el bloqueo del servo, luego libera el freno en la secuencia correcta. El eje está listo inmediatamente sin ningún movimiento de retorno a referencia.

Compare esto con un codificador incremental: al reiniciar, la posición del eje es desconocida. Se requiere un ciclo de retorno a casa, lo que significa mover el eje — potencialmente a través del rango de gravedad de la carga — para encontrar el marcador de referencia antes de que pueda comenzar la producción. En un eje Z vertical en un centro de mecanizado o un brazo robótico de desplazamiento vertical, este movimiento de referenciación requiere una secuenciación cuidadosa y es una adición no trivial al procedimiento de inicio. El codificador absoluto lo elimina.

Para máquinas que pueden experimentar paradas inesperadas — ya sea por alarma, por parada de emergencia o por pérdida de energía — la combinación de freno de resorte aplicado y codificador absoluto significa que el eje se detiene de forma segura, permanece donde se detuvo y se reinicia desde una posición exacta conocida. Ese es el diseño que proporciona el HC-SFS1524B.

Amplificadores compatibles

Tres variantes de amplificadores MR-J2S-200 de clase 400V soportan el HC-SFS1524B:

MR-J2S-200A4 es el amplificador de interfaz analógica y tren de pulsos de propósito general. Acepta comandos de posición como trenes de pulsos de controladores CNC externos, PLC o indexadores, y comandos de velocidad o par como entradas de voltaje analógico. Los modos de control de posición, velocidad y par están disponibles, al igual que las combinaciones de modo conmutado P/S, S/T y T/P. RS-232C se conecta al software de configuración MR Configurator. Esta es la opción estándar para la mayoría de las aplicaciones de máquinas herramienta y automatización industrial donde el comando del eje proviene de un controlador externo.

MR-J2S-200B4 se conecta a los controladores de movimiento de la serie A y Q de Mitsubishi a través del bus serie de fibra óptica SSCNET. Todos los datos de posición y la información de monitoreo viajan a través del enlace de fibra — no hay cableado analógico o de pulsos separado al eje. Para sistemas multieje coordinados bajo un controlador de movimiento Mitsubishi, este es el amplificador correcto. La sincronización en tiempo real que proporciona SSCNET es particularmente valiosa en máquinas multieje donde los ejes verticales deben moverse en coordinación con los horizontales.

MR-J2S-200CP4 incorpora funcionalidad de posicionamiento incorporada. Hasta 31 posiciones objetivo se almacenan como datos de tabla de puntos dentro del amplificador y se activan mediante señales de E/S o comandos de red CC-Link. Para ejes de posicionamiento vertical independientes — estaciones de elevación, alimentadores de prensa accionados por servo, indexadores de eje Z en equipos de ensamblaje — donde no se requiere un controlador de movimiento completo, el CP4 proporciona la inteligencia de posicionamiento localmente.

Los tres amplificadores incluyen la señal de salida MBR (Magnetic Brake Release) para coordinar el tiempo del relé del freno con la secuencia de habilitación/deshabilitación del servo.

Nota sobre la clase de voltaje: Los amplificadores MR-J2S-200_4 son solo de clase 400V y no deben conectarse a un suministro de 200V. El sufijo "4" tanto en el motor como en el amplificador debe coincidir en todo el sistema.

Familia HC-SFS 400V con freno: dónde se sitúa el 1524B

El HC-SFS1524B es el motor de mayor capacidad en la familia de 400V con freno que cabe en una brida de 130 × 130 mm. Pasar al HC-SFS2024B significa aceptar un bastidor más grande y rediseñar la interfaz de montaje del motor. Para diseños de máquinas que se han comprometido con la huella de 130 × 130 mm, el 1524B es la opción de mayor salida y mayor par disponible antes de que aumente el tamaño del bastidor.

Aplicaciones típicas

Eje Z vertical en centros de mecanizado y taladradoras. La aplicación arquetípica de servo con freno: un cabezal de husillo de desplazamiento vertical o una corredera Z donde el peso del husillo, la herramienta y el mecanismo de la corredera caerían por gravedad si se eliminara la corriente del servo. El freno de resorte aplicado mantiene la posición Z mecánicamente en caso de parada de emergencia y apagado. El codificador absoluto elimina la referenciación al reiniciar. La clasificación de 400V se conecta directamente al suministro principal de la máquina sin transformador.

Alimentadores de prensa y estampadoras accionados por servo. Unidades de ariete vertical y ejes de cojín de troquel accionados por servo en prensas donde la posición debe mantenerse con precisión en cualquier punto de la carrera, incluso durante paradas a mitad de ciclo. La combinación de 7.16 Nm de par continuo, 21.6 Nm de pico para aceleración y un freno a prueba de fallos se adapta a estos mecanismos en máquinas con voltaje europeo.

Estaciones de elevación y ejes verticales de máquinas de transferencia. Ejes de elevación de piezas, elevadores de paletas y lanzaderas de transferencia vertical en máquinas de ensamblaje y transferencia de soldadura. Estos mecanismos funcionan a velocidad moderada, transportan cargas útiles definidas y deben mantener la posición en cada estación bajo carga mientras se completa la operación de la estación. El codificador absoluto significa que la posición de elevación se conoce inmediatamente en cualquier reinicio.

Ejes de articulación de robot en plataformas de 400V. Unidades de articulación secundarias de robot — hombro, codo — donde las normas de máquinas europeas requieren un freno de retención en cualquier eje que se mueva por gravedad cuando se retira la alimentación del servo. El bastidor compacto de 130 × 130 mm se adapta a geometrías de brazos robóticos donde el empaquetado del motor está restringido.

Ejes de alimentación vertical en máquinas de rectificado y electroerosión CNC. Cabezal de rectificado y avances Z de electrodo donde el eje debe estacionarse en una posición conocida al apagar la máquina y reanudar desde esa posición exacta sin ningún movimiento de referenciación que pueda contactar la pieza de trabajo o dañar el electrodo. El freno mantiene, el codificador absoluto informa; el eje se reinicia limpiamente.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la diferencia entre el HC-SFS1524B y el HC-SFS152B?

Son el mismo motor a diferentes tensiones de alimentación. El HC-SFS152B es un motor de clase 200V que produce 7.16 Nm de par continuo y requiere un amplificador MR-J2S-200A/B/CP. El HC-SFS1524B es el equivalente de clase 400V — mismo bastidor, mismo par, mismo freno, mismo codificador de 17 bits — que requiere un amplificador MR-J2S-200A4/B4/CP4. Para máquinas que operan en infraestructura de 400V, el 1524B es la opción directa; el motor y el amplificador se conectan al suministro sin un transformador reductor.

P2: ¿Qué voltaje y corriente requiere la bobina del freno electromagnético?

El freno de resorte aplicado en el HC-SFS1524B se libera con 24V CC aplicados a la bobina del freno. Este suministro de 24V debe provenir del panel de la máquina — está separado del suministro de energía del motor y de la salida del serv amplificador. El relé del freno y su suministro de 24V deben dimensionarse y secuenciarse adecuadamente. Se requiere supresión de sobretensión (diodo o varistor) en los terminales de la bobina para proteger los contactos del relé cuando la bobina se desenergiza.

P3: ¿Se puede usar el freno como freno de parada dinámica durante la desaceleración?

No. El freno electromagnético en el HC-SFS1524B es un freno de retención, no un freno de servicio. Está diseñado para mantener un eje estacionario — no para desacelerar uno en movimiento. Aplicar el freno mientras el motor está en marcha desgastará rápidamente las superficies de fricción y puede dañar el mecanismo del freno. La secuencia correcta es: desacelerar el eje hasta detenerse bajo control de servo, luego activar el freno para mantener la posición detenida.

P4: ¿Dónde está la batería del codificador absoluto y cómo funciona con un eje vertical frenado?

La batería de respaldo — Mitsubishi A6BAT — está en el amplificador MR-J2S-200_4, no en el motor. Mantiene el contador absoluto multiturno a través de eventos de apagado. En un eje vertical frenado, esto significa que el eje se detiene y mantiene su posición mecánicamente cuando se retira la alimentación, y el codificador retiene esa posición exacta en memoria. Al reiniciar, el controlador lee la posición absoluta inmediatamente — no se requiere movimiento de referenciación. Reemplace la A6BAT cuando el amplificador active una alarma de batería baja; una batería agotada restablece el contador absoluto y requiere un ciclo de retorno a referencia.

P5: ¿Es el HC-SFS1524B compatible con los amplificadores MR-J3 o MR-J4?

No. El HC-SFS1524B requiere un amplificador MR-J2S-200 de clase 400V (variante A4, B4 o CP4). No es directamente compatible con los amplificadores MR-J3 o MR-J4. Para nuevos diseños de máquinas donde el hardware J2-Super ya no está disponible, el equivalente de la generación actual se obtendría de las series HG-SR o HF-SP con un amplificador MR-J4 de 400V — pero eso requiere reemplazar tanto el motor como el amplificador juntos, además de verificar la compatibilidad de cables y conectores.