Mitsubishi HC-SFS202K (HCSFS202K) — Motor servo AC de 2 kW, eje con chaveta, sin freno, serie MELSERVO-J2S

Identificación del producto

Número de pieza: HC-SFS202K

También buscado como: HCSFS202K, HC-SFS-202K

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

Tipo de motor: Servomotor AC sin escobillas — Eje con chaveta, sin freno, 2000 rpm, 200V AC

Plataforma: MELSERVO J2S (J2-Super)

El motor y su propósito

Elija dos atributos de la matriz de variantes HC-SFS202 — tipo de eje y presencia de freno — y obtendrá un motor configurado para una clase específica de aplicación. El HC-SFS202K responde con un eje con chaveta y sin freno: transmisión de par positiva a través de una ranura de chaveta mecanizada, y retención de posición en reposo mediante el bloqueo de servo del amplificador en lugar de un dispositivo mecánico con resorte.

Esa combinación sitúa a este motor directamente en el ámbito de los ejes horizontales, transmisiones acopladas por engranajes, mecanismos de correa dentada y cualquier aplicación donde una ruta de par chaveta-buje sea la preferencia de ingeniería y la carga no requiera una retención a prueba de fallos al apagar el servo. Con 2 kW, 9,55 Nm continuos y 28,6 Nm de pico, el HC-SFS202K cubre la corriente principal de los requisitos de ejes CNC de capacidad media y unidades de automatización — suficiente par para manejar cargas de producción reales, lo suficientemente compacto como para encajar en las estructuras de máquinas que ocupan típicamente los ejes de 2 kW.

La plataforma MELSERVO-J2S con su codificador absoluto serial de 17 bits con 131.072 posiciones por revolución proporciona la calidad de retroalimentación que el amplificador MR-J2S necesita para ejecutar los bucles de velocidad y posición a alto ancho de banda. Emparejado con el procesador mejorado del amplificador J2-Super, esa resolución del codificador soporta la regulación de velocidad precisa y el rechazo rápido de perturbaciones que requieren el mecanizado de precisión y la automatización de ciclos altos.

Especificaciones técnicas

El eje con chaveta: Ingeniería de una interfaz de par fiable

La fricción entre un taladro de buje y el diámetro exterior del eje transmite el par en un eje recto liso. La fuerza de sujeción debe ser lo suficientemente alta como para resistir el par máximo — 28,6 Nm — en la peor condición operativa que encuentra el eje. En el servicio de máquinas herramienta CNC, esa peor condición no es el corte en estado estacionario. Es una inversión repentina a máxima velocidad de avance rápido, una desaceleración agresiva desde la velocidad máxima hasta un objetivo de posicionamiento, o una parada de emergencia comandada con corriente máxima. Cualquiera de estos, repetidamente a lo largo de un turno de producción, pone a prueba una interfaz de fricción de maneras que pueden introducir microdeslizamiento con el tiempo. El microdeslizamiento es insidioso: lo suficientemente pequeño como para pasar desapercibido por los umbrales de alarma individuales, lo suficientemente grande como para acumularse en errores dimensionales a lo largo de múltiples ciclos.

La ranura de chaveta en el HC-SFS202K cambia la ruta del par. La chaveta encaja en ranuras coincidentes tanto en el eje como en el buje; bajo carga, la chaveta soporta el cizallamiento y transmite el par mecánicamente, independientemente de la fricción que la interfaz pueda proporcionar. Las cargas de inversión, las cargas cíclicas, las entradas de choque — ninguna de estas degrada progresivamente una conexión con chaveta correctamente ajustada de la manera que pueden degradar una abrazadera de fricción marginal.

Donde las ranuras de chaveta son la especificación natural:

Poleas de transmisión por correa dentada, donde la tensión de la correa y las fuerzas cíclicas de acoplamiento de los dientes crean precisamente las cargas de inversión que las chavetas manejan bien. Bujes de engranajes en transmisiones de relación reducida, donde el registro angular entre el eje y el engranaje debe mantenerse para un engranaje correcto. Piñones de cadena en sistemas de transferencia de paletas, donde las cargas de choque de acoplamiento de la cadena llegan repetidamente en direcciones alternas. Diseños de acoplamiento de precisión donde el taladro del buje incorpora una ranura de chaveta interna como parte de la especificación de conexión de par.

Nota de instalación del manual del servomotor Mitsubishi: tire del buje de acoplamiento sobre el eje utilizando el orificio roscado del extremo del eje y un tirador — nunca golpeando o presionando. Con el tamaño de bastidor de 176 × 176 mm, las fuerzas de impacto durante el montaje del buje se transmiten a través del eje directamente al disco codificador y al conjunto de rodamientos en la parte trasera del motor. El daño al codificador que resulta no causa necesariamente una alarma inmediata; tiende a producir errores de posición intermitentes bajo vibración, que son realmente difíciles de rastrear hasta un evento de instalación del buje. El método del tirador tarda segundos más y evita esto por completo.

Sin freno: Cuando el bloqueo de servo es la arquitectura correcta

El bloqueo de servo — la retención de posición continua en bucle cerrado del amplificador con corriente del motor activa — es eficaz y preciso para una clase bien definida de ejes. Estos son ejes horizontales, mecanismos simétricamente cargados y cualquier aplicación donde la carga no ejerza una fuerza neta en la dirección de rotación del eje cuando el servo mantiene una posición. Para todos ellos, un freno añadiría hardware, cableado, secuenciación de relés, carga en el panel e intervalo de mantenimiento sin retorno funcional.

El HC-SFS202K es la especificación para esos ejes. Quitar el freno no elimina nada que la aplicación utilice realmente, y simplifica el sistema eléctrico en cada eje de la máquina donde se aplica.

Donde la imagen cambia — correderas verticales, brazos cargados por gravedad, ejes de alimentación inclinados, cualquier unidad donde la carga se movería al caer la corriente del servo — el eje pertenece al HC-SFS202BK (eje con chaveta con freno aplicado por resorte). Esa es una decisión de ingeniería, no una optimización de costos. En máquinas con múltiples ejes de 2 kW, clasificar correctamente qué ejes necesitan frenos y cuáles no simplifica sustancialmente el diseño del panel.

Codificador de 17 bits: Lo que la resolución proporciona en la práctica

La actualización del codificador de la plataforma J2-Super del dispositivo de 14 bits de la serie HC-SF anterior a 17 bits fue un aumento de resolución de ocho veces — de 16.384 a 131.072 posiciones por revolución. A 2 kW y 2.000 rpm, esto se manifiesta prácticamente de varias maneras.

La estimación de velocidad para el bucle de velocidad mejora porque las muestras sucesivas del codificador representan incrementos angulares más finos. El bucle de velocidad recibe una señal de velocidad con menos ruido, lo que permite una mayor ganancia proporcional sin inestabilidad. Una mayor ganancia significa que el amplificador corrige las perturbaciones de velocidad más rápido — los cambios de fuerza de corte, las variaciones de inercia y los efectos de cumplimiento de la transmisión que desvían el eje de su perfil de velocidad comandado se rechazan más rápidamente y con menos error residual.

A bajas velocidades de avance y durante la desaceleración a un objetivo de posición, los incrementos de codificador más finos significan que el bucle de posición puede detectar y corregir errores más pequeños. El eje se asienta de manera más repetible en la posición comandada, y la forma de onda de velocidad a baja velocidad contiene menos rizado — lo que importa para el acabado superficial en operaciones de contorneado y para la consistencia dimensional de pieza a pieza en aplicaciones de posicionamiento.

La función absoluta respalda el almacenamiento de posición a través de cualquier evento de energía. La pila de litio A6BAT en el amplificador MR-J2S mantiene vivo el contador multivuelta durante los períodos de apagado. Cada reinicio — planificado o de otro tipo — trae el eje a su última posición conocida exacta. Para la maquinaria de producción que pasa rutinariamente por paradas de emergencia, reinicios de alarmas y apagados al final del turno, eliminar los ciclos de referenciación obligatorios produce ahorros de tiempo medibles a lo largo de un año de operación.

Amplificadores compatibles

El HC-SFS202K es impulsado por el amplificador de la clase MR-J2S-200, la plataforma J2-Super de 2 kW. Tres tipos de interfaz se adaptan a diferentes arquitecturas de sistema:

MR-J2S-200A — Interfaz de comando analógico y de tren de pulsos. Acepta trenes de pulsos de paso/dirección y comandos analógicos de ±10V de sistemas CNC y PLC. Modos de control de posición, velocidad y par disponibles. Configuración a través de MR Configurator vía RS-232C.

MR-J2S-200B — Bus serie de fibra óptica SSCNET. Se conecta a controladores de movimiento Mitsubishi de las series A o Q para sistemas multieje coordinados. Los comandos de posición llegan a través de la red desde el controlador de movimiento; los datos del codificador regresan a través del mismo enlace de fibra.

MR-J2S-200CP — Posicionamiento incorporado. Hasta 31 posiciones objetivo almacenadas en el amplificador, activadas por señales de E/S o comando CC-Link. Adecuado para posicionamiento indexado independiente simple sin un controlador de movimiento dedicado.

El HC-SFS202K no es compatible con los amplificadores MR-J2-200 originales (primera generación, pre-J2S) que no pueden leer el protocolo del codificador de 17 bits. Para máquinas que ejecutan hardware MR-J2 de primera generación, el HC-SF202K (generación J2, codificador de 14 bits, misma especificación mecánica) es el objetivo de abastecimiento correcto.

Dónde se sitúa el 202K en la familia HC-SFS de 2000 rpm

La capacidad 202 marca el salto del grupo de bridas de 130 × 130 mm al de 176 × 176 mm — una huella de montaje compartida con los motores de 3,5 kW, 5 kW y 7 kW de esta familia. Una máquina diseñada alrededor de la brida de 176 × 176 mm puede aceptar cualquier motor de 2 kW hacia arriba sin cambios en la placa de montaje, lo que proporciona margen de diseño para futuras actualizaciones de capacidad.

Aplicaciones típicas

Ejes de avance X e Y de centros de mecanizado CNC. Los ejes de mesa horizontales primarios en centros de mecanizado verticales y horizontales transportan cargas de pieza y fijación a velocidades de avance de corte sostenidas y altas velocidades de avance rápido. Estos son ejes horizontales — no se requiere freno — y el eje con chaveta se adapta a los diseños de acoplamiento de precisión utilizados en transmisiones de husillo de bolas de alta rigidez. Los 9,55 Nm continuos proporcionan autoridad de par para cortes pesados sostenidos sin operar cerca del límite térmico.

Mecanismos de transmisión por correa dentada en máquinas multieje. Los ejes secundarios en centros de mecanizado multihusillo, máquinas de transferencia y equipos de ensamblaje de alta velocidad que utilizan correas dentadas entre el servomotor y el mecanismo accionado requieren poleas en el lado del motor con chaveta. El ciclo de tensión repetido de la correa crea exactamente las inversiones de carga direccional que las chavetas manejan de manera más confiable que los diseños de sujeción solo por fricción.

Eje rotativo accionado por servo y transmisiones acopladas por engranajes. Las transmisiones de eje rotativo de 4.ª generación que utilizan reducción de engranajes rectos o helicoidales entre el servomotor y la entrada de la mesa requieren un buje de engranaje en el lado del motor con chaveta para una alineación positiva del engranaje. El codificador de 17 bits proporciona la resolución angular que exige la indexación de mecanizado multicaras de precisión, y el pico de 28,6 Nm maneja la demanda inercial de la indexación rápida de la mesa.

Ejes de etiquetado y envasado de alta velocidad. Los ejes de entrada, arrastre de película y corrección de registro accionados por correa dentada en las líneas de envasado utilizan servomotores con poleas de accionamiento con chaveta y se benefician de la respuesta rápida y el alto ancho de banda de la plataforma J2-Super. La clasificación IP65 maneja las condiciones de lavado y polvo comunes en entornos de envasado de alimentos y productos farmacéuticos.

Transmisiones servo de transportadores y transferencias horizontales. Los transportadores de transferencia controlados por servo, las estaciones de indexación rotativa y los sistemas de acumulación de piezas utilizan servomotores de capacidad media en ejes horizontales donde el bloqueo de servo proporciona una retención de posición de reposo adecuada y el eje con chaveta se adapta a la interfaz de transmisión de piñón o acoplamiento.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Qué amplificadores son compatibles con el HC-SFS202K?

El HC-SFS202K requiere un amplificador de la clase MR-J2S-200 de la plataforma MELSERVO-J2S (J2-Super). Las tres variantes estándar son el MR-J2S-200A (comando analógico/pulso), MR-J2S-200B (bus de fibra óptica SSCNET para controladores de movimiento) y MR-J2S-200CP (posicionamiento incorporado). Todos soportan el codificador serial de 17 bits y la corriente nominal de 11A del motor. Este motor no es compatible con los amplificadores MR-J2-200 de primera generación ni con los amplificadores MR-J3 / MR-J4.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre el HC-SFS202K y el HC-SFS202BK?

Idénticos en todas las especificaciones eléctricas y mecánicas — mismo 2 kW, 9,55 Nm, 28,6 Nm de pico, codificador de 17 bits, eje con chaveta, brida de 176 × 176 mm, misma clase de amplificador. El HC-SFS202BK añade un freno electromagnético aplicado por resorte; el HC-SFS202K no lo tiene. Elija la variante sin freno para ejes horizontales donde el bloqueo de servo proporciona una retención adecuada en todas las condiciones de parada. Elija la variante BK para ejes verticales o cualquier aplicación donde la carga deba sujetarse mecánicamente cuando se retire la alimentación del servo.

P3: ¿Cuál es la diferencia entre el HC-SFS202K y el HC-SFS202 (eje liso)?

Mecánica y eléctricamente idénticos — misma salida de 2 kW, mismas cifras de par, mismo codificador, misma brida, mismos requisitos de amplificador. La única diferencia es el eje: el HC-SFS202 tiene un eje liso liso para acoplamientos de sujeción por fricción; el HC-SFS202K tiene una ranura de chaveta mecanizada para transmisión de par positiva chaveta-buje. Elija basándose únicamente en el diseño del acoplamiento del mecanismo accionado.

P4: ¿Puede el HC-SFS202K reemplazar a un HC-SF202K de primera generación en una máquina con amplificadores MR-J2-200?

No directamente. El HC-SFS202K utiliza un codificador J2S de 17 bits que los amplificadores MR-J2-200 no pueden leer — conectar este motor a un amplificador MR-J2 de primera generación producirá un fallo del codificador. Para máquinas que ejecutan amplificadores MR-J2-200 originales, obtenga el HC-SF202K (generación J2, codificador de 14 bits) para un reemplazo idéntico. Si los amplificadores son MR-J2S-200, tanto el HC-SF202K como el HC-SFS202K son compatibles — el HC-SFS202K ofrece mayor resolución de codificador.

P5: ¿Se suministra una chaveta con el HC-SFS202K?

La práctica estándar para los motores Mitsubishi HC-SFS de eje con chaveta es suministrar la ranura de chaveta mecanizada en el eje sin incluir una chaveta en el embalaje del motor. Verifique las dimensiones de la ranura de chaveta del manual de instrucciones del servomotor de la serie HC-SFS202 antes de pedir una chaveta, y seleccione una chaveta con el ancho, alto, largo y tolerancia correctos para el diseño del taladro del buje y las condiciones de carga de par y choque de la aplicación.