Mitsubishi HC-SFS153 (HCSFS153) — Motor servo AC de 1.5kW, eje recto, sin freno, 3000 rpm, serie MELSERVO J2-Super

Descripción general del producto

Número de pieza: HC-SFS153

También buscado como: HCSFS153, HC SFS 153, HC-SFS-153

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

Clasificación: Servomotor AC sin escobillas de inercia media — 1.5 kW, clase 200V, 3000 rpm, eje recto, sin freno

Qué representa este motor en la línea de productos

La Mitsubishi HC-SFS153 es el tercer escalón en la familia compacta HC-SFS de 3000 rpm — por encima del HC-SFS103 de 1kW, por debajo del HC-SFS203 de 2kW, y compartiendo la misma brida de 130 × 130 mm con ambos. Con 1.5kW y 3000 rpm, produce 4.78 Nm de par continuo con 14.3 Nm disponibles para aceleración — una combinación que se sitúa firmemente en el rango de trabajo de una amplia clase de ejes servo industriales ligeros a medios que necesitan velocidad sin sacrificar una capacidad de par significativa.

¿Qué hace que el HC-SFS153 sea más que un simple número entre otros dos modelos es el emparejamiento del amplificador. Tanto el HC-SFS153 como el HC-SFS203 (2kW) utilizan el amplificador MR-J2S-200. Misma interfaz de montaje, mismo amplificador, diferente rendimiento del motor. Esto significa que un bastidor de máquina diseñado alrededor del HC-SFS153 puede aceptar el HC-SFS203 como una mejora de capacidad sin cambios mecánicos o eléctricos en el panel — solo una actualización de parámetros del amplificador. Esa flexibilidad de diseño es útil en la etapa de especificación y aún más útil cuando una máquina necesita más par en el eje después de entrar en producción.

Detrás del eje, la plataforma J2-Super ofrece: codificador absoluto serial de 17 bits a 131,072 ppr, posición absoluta multivuelta respaldada por la batería A6BAT en el amplificador, autoajuste en tiempo real y supresión adaptativa de vibraciones. Eje recto, sin freno — la configuración limpia y sencilla para ejes horizontales y con carga simétrica que constituyen la mayoría de las aplicaciones que sirve este motor.

Especificaciones técnicas

4.78 Nm a 3000 rpm: Lectura del punto de operación

El punto de operación par-velocidad del HC-SFS153 merece una atención directa, ya que es donde se toman las decisiones de dimensionamiento del eje y donde las incompatibilidades entre el motor y la aplicación se manifiestan más claramente en la producción.

Cuatro coma setenta y ocho Newton-metros de par continuo es una capacidad de fuerza sostenida genuinamente útil para este tamaño de bastidor compacto. Es suficiente para accionar un husillo de bolas de paso de 5 mm contra una resistencia moderada a velocidades de avance prácticas, mantener una tensión de banda constante en una unidad de bobinado ligera en un rango útil de diámetro de rollo, alimentar un accionamiento primario de correa dentada en un eje de máquina de ensamblaje de ciclo rápido, o mantener la fuerza de avance en un mecanismo de alimentación de material de servicio ligero durante un ciclo de producción. No es ilimitado — los ejes que exigen regularmente más de 4.78 Nm de forma continua acumularán carga térmica hasta que salte la alarma electrónica de sobrecarga — pero dentro de su envolvente es sólido y fiable.

El pico de 14.3 Nm es donde reside el rendimiento de posicionamiento. Con tres veces la clasificación continua, este par transitorio está disponible para las fases de aceleración y desaceleración de cada movimiento. Un eje de carga ligera que completa movimientos rápidos de punto a punto recurre a 14.3 Nm para aumentar y disminuir la velocidad, pasa la mayor parte del ciclo a o por debajo de la clasificación continua durante el movimiento a velocidad constante, y el modelo térmico en el MR-J2S-200 maneja el ciclo de trabajo sin quejas.

La velocidad nominal de 3000 rpm es la otra mitad de la ecuación de diseño. A velocidad nominal con un husillo de bolas de paso de 10 mm acoplado directamente, este motor impulsa un eje lineal a 30 m/min. Para ejes auxiliares CNC, esa es una velocidad de desplazamiento rápido cómoda sin ninguna etapa de reducción entre el motor y el husillo. Para aplicaciones con acoplamiento por correa, una reducción modesta de 1.5:1 a 2:1 reduce la velocidad de trabajo a un rango mecánicamente apropiado mientras multiplica el par disponible — un enfoque de diseño común para ejes donde el motor se monta desplazado del eje accionado.

La velocidad máxima de 4500 rpm amplía el rango de operación por encima de la velocidad nominal en la región de potencia constante. Por encima de 3000 rpm, el par disponible disminuye a medida que aumenta la velocidad. Esta región es útil para el desplazamiento rápido en ejes de carga ligera donde se necesita velocidad y la demanda de par está muy por debajo de la cifra nominal.

Dónde encaja el HC-SFS153 entre el 103 y el 203

Los tres motores — HC-SFS103, HC-SFS153 y HC-SFS203 — comparten la brida de 130 × 130 mm, el codificador J2-Super de 17 bits y la protección IP65. Una máquina diseñada alrededor de cualquiera de ellos se adapta a los tres mecánicamente sin modificaciones. Pero no son intercambiables desde la perspectiva del amplificador, y comprender la imagen completa es útil.

El salto del HC-SFS103 al HC-SFS153 implica cambiar la clase del amplificador — de MR-J2S-100 a MR-J2S-200. El montaje del motor no cambia, pero sí el amplificador. El salto del HC-SFS153 al HC-SFS203, por otro lado, utiliza el mismo amplificador MR-J2S-200. Solo cambia el motor. Esta asimetría es importante para el diseño de la máquina: una vez que el panel está construido alrededor de un MR-J2S-200, el motor puede actualizarse de HC-SFS153 a HC-SFS203 sin tocar el panel.

¿Por qué el motor de 1.5kW a 3000 rpm utiliza el amplificador de clase 2kW? La demanda de corriente de un motor de 1.5kW a 3000 rpm excede lo que el MR-J2S-100 está clasificado para suministrar. Las tablas de compatibilidad de motor-amplificador de Mitsubishi confirman MR-J2S-200 tanto para HC-SFS153 como para HC-SFS203 a 3000 rpm — la clase del amplificador está determinada por el consumo de corriente del motor en su punto de operación, no puramente por su potencia nominal.

Eje Recto, Sin Freno: El Predeterminado Limpio

La configuración de eje recto y sin freno del HC-SFS153 representa la predeterminada para ejes servo horizontales bien diseñados de esta capacidad, y el argumento a su favor es sencillo.

En el eje: Con 4.78 Nm nominales y 14.3 Nm pico, los requisitos de la interfaz de acoplamiento son moderados. Los acoplamientos servo de precisión — acoplamientos de fuelle, acoplamientos de garra, acoplamientos de disco — manejan este rango limpiamente cuando se dimensionan según la cifra de par pico en lugar de la clasificación continua. Un acoplamiento seleccionado al par nominal es marginal durante cada transitorio de aceleración; uno seleccionado a 14.3 Nm pico con un factor de servicio modesto maneja todo el rango de operación.

El eje recto funciona para todos los tipos de acoplamiento comunes. Accionamientos primarios de correa dentada que utilizan una polea de cubo dividido. Acoplamiento de husillo de bolas a través de un acoplamiento de disco flexible. Acoplamiento directo a la entrada de una caja de cambios. En aplicaciones donde el componente accionado necesita un orificio con chaveta — un cubo de engranaje, piñón o polea personalizada — el HC-SFS153K (eje con chaveta, sin freno) tiene especificaciones de rendimiento idénticas y utiliza el mismo amplificador MR-J2S-200. El tipo de eje no cambia nada en el comportamiento eléctrico o dinámico del motor.

En el freno: El bloqueo servo a través del bucle de posición cerrado del MR-J2S-200 es totalmente fiable para ejes horizontales sin componente de carga gravitatoria actuando en la dirección de rotación del eje. El codificador de 17 bits monitoriza el ángulo del eje continuamente; el amplificador suministra corriente correctiva para mantener un error de seguimiento cero. Para estos ejes, añadir un freno significa añadir un circuito de 24V, un relé, supresión de sobretensión, lógica de interbloqueo MBR y un disco de freno en el programa de mantenimiento — sin retorno funcional.

Aplique la prueba deliberadamente a cada eje: si la corriente del servo se reduce a cero inesperadamente, ¿se mueve la carga? En mecanismos horizontales y ejes rotativos con carga simétrica, la respuesta es no. En ejes verticales y avances inclinados, la respuesta es sí — y esas aplicaciones pertenecen al HC-SFS153B (eje recto, freno aplicado por resorte) o HC-SFS153BK (eje con chaveta, freno aplicado por resorte). Acertar esta distinción en todos los ejes de una máquina produce un diseño más limpio, ligero y sencillo.

Rendimiento del codificador de 17 bits a 1.5kW, 3000 rpm

El codificador del HC-SFS153 es la misma unidad absoluta serial de 17 bits en toda la gama HC-SFS J2-Super. Ciento treinta y un mil setenta y dos posiciones angulares discretas por revolución del eje, con un contador absoluto multivuelta respaldado por la batería A6BAT en el amplificador MR-J2S-200.

A 3000 rpm en un eje de 1.5kW, la contribución del codificador se manifiesta en dos lugares que más importan.

Calidad del bucle de velocidad a velocidad nominal. A 3000 rpm — 50 revoluciones de eje por segundo — el bucle de retroalimentación de velocidad necesita una alta resolución angular para calcular una velocidad instantánea precisa. Con 131,072 cuentas por revolución, el algoritmo de control tiene más que suficiente resolución para producir una operación suave a velocidad constante con baja ondulación en cualquier punto del rango de velocidad, incluidas las velocidades de arrastre a baja velocidad utilizadas durante el acercamiento y la permanencia de posicionamiento. El contraste con un predecesor de 14 bits (16,384 ppr) es más visible a bajas velocidades del eje, donde la granularidad de cuenta más fina del HC-SFS153 produce una salida de par notablemente más suave.

Posición absoluta a través de eventos de energía. Cuando la máquina se detiene — planificada o no — el codificador retiene el ángulo exacto del eje y el recuento de vueltas acumulado en la memoria. Al reiniciar, el MR-J2S-200 lee la posición absoluta sin necesidad de movimiento del eje. Para ejes en máquinas de producción que ciclan la energía con frecuencia, o máquinas donde una parada a mitad de ciclo podría dejar el eje en cualquier posición de su rango de recorrido, la capacidad de posición absoluta elimina las rutinas de referenciación y reduce el tiempo de reinicio al mínimo.

Mantenimiento de la batería. La A6BAT está en el amplificador MR-J2S-200, no en el motor. Reemplácela ante la primera alarma de batería baja del amplificador. Una batería agotada restablece el contador multivuelta y requiere un ciclo de retorno de referencia al próximo arranque. Tratar la alarma de batería baja como un elemento de mantenimiento inmediato — no algo que posponer hasta la próxima parada programada — evita que esto se convierta en una interrupción de producción no planificada.

Amplificadores compatibles

El HC-SFS153 se empareja con la familia de amplificadores MR-J2S-200 — la plataforma J2-Super de 2kW. Las tres variantes de interfaz están disponibles:

MR-J2S-200A acepta comandos de posición de tren de pulsos de controladores CNC y PLC, además de referencias analógicas de velocidad y par. Todos los modos de control — posición, velocidad, par y combinaciones conmutadas — están disponibles. RS-232C se conecta a MR Configurator para la puesta en marcha y el monitoreo de diagnóstico. Para la mayoría de los ejes auxiliares de máquinas herramienta y aplicaciones de automatización industrial general donde la fuente de comando es un controlador externo, esta es la opción estándar.

MR-J2S-200B se conecta a los controladores de movimiento Mitsubishi de las series A y Q a través del bus serial de fibra óptica SSCNET. Todos los comandos del eje, la retroalimentación del codificador, los datos de alarma y las señales de monitoreo viajan a través del enlace de fibra. Para máquinas multieje coordinadas — ejes que deben moverse en relación sincronizada con otros ejes bajo un controlador de movimiento, ya sea para contorneado geométrico, engranaje electrónico u operaciones de transferencia sincronizada — el bus SSCNET proporciona un acoplamiento de eje en tiempo real que las interfaces de pulso y analógicas no pueden ofrecer.

MR-J2S-200CP proporciona posicionamiento de un solo eje integrado con hasta 31 posiciones de tabla de puntos almacenadas, activadas por comandos de E/S digital o de red CC-Link. Para ejes de posicionamiento indexado o punto a punto independientes que no requieren coordinación con otros ejes, el CP elimina el costo de un controlador de movimiento dedicado. Los ejes de control de registro, los avances indexados simples y los mecanismos de transferencia independientes con conjuntos de posiciones definidos son aplicaciones naturales.

Notas de compatibilidad. El HC-SFS153 requiere un amplificador MR-J2S-200. No es compatible con amplificadores de primera generación MR-J2-200, que no pueden leer el protocolo serial del codificador J2-Super de 17 bits. Para máquinas que ejecutan hardware MR-J2-200 original, el HC-SF153 (misma especificación mecánica, 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 Compacta HC-SFS de 3000 rpm: Dónde se sitúa el 153

El HC-SFS153 es el tercer escalón de capacidad en el rango compacto HC-SFS de 3000 rpm y uno de los dos motores en esta brida que utilizan el amplificador MR-J2S-200. Si sube al HC-SFS203, el montaje no cambia. Si sube del HC-SFS203 al HC-SFS353, la brida crece a 176 × 176 mm.

Cada capacidad en la familia HC-SFS de 3000 rpm viene en cuatro configuraciones de eje y freno: eje recto (HC-SFS153), eje recto con freno (HC-SFS153B), eje con chaveta (HC-SFS153K) y eje con chaveta y freno (HC-SFS153BK). Los cuatro utilizan el amplificador MR-J2S-200.

Aplicaciones típicas

Unidades de eje auxiliar CNC de alta velocidad. Ejes de rotación de cambiador de paletas, unidades de revista de herramientas rotativas y unidades de recorrido de brazo de cambiador de herramientas en centros de mecanizado y centros de torneado CNC. La velocidad nominal de 3000 rpm permite una indexación rápida de la revista y un recorrido rápido del brazo de cambio de herramienta; el bastidor compacto de 130 × 130 mm se ajusta a las restricciones físicas de los diseños compactos de revistas de herramientas y mecanismos ATC.

Accionamientos primarios en máquinas de embalaje y etiquetado de formato pequeño. Unidades de tracción de película, ejes de control de registro y mecanismos de espaciado de productos en equipos de embalaje de movimiento intermitente. La combinación de 4.78 Nm de par sostenido para mantener el registro bajo carga, 14.3 Nm pico para una rápida aceleración durante el movimiento indexado y el codificador de 17 bits para una retroalimentación de posición precisa se adapta bien a estas aplicaciones de alta frecuencia de ciclo.

Unidades de eje de cinta transportadora y transferencia en equipos de ensamblaje. Secciones de cinta transportadora accionadas por servo, correderas de transferencia de piezas y mecanismos de indexación en equipos de ensamblaje y prueba automatizados compactos. El punto de operación de 3000 rpm con accionamientos acoplados directamente o por correa permite velocidades de recorrido prácticas; el bastidor compacto se adapta a las geometrías estructurales de las máquinas de ensamblaje.

Controles de tensión de banda y brazos de danza en máquinas de conversión. Unidades de control de tensión en líneas de corte, laminado y recubrimiento donde el motor funciona en modo de control de par para mantener una tensión de banda constante en un diámetro de rollo cambiante. El par continuo de 4.78 Nm en modo de control de par cubre el rango de tensión de trabajo en estaciones de conversión de servicio ligero con margen adecuado.

Unidades de eje secundario de máquinas textiles. Unidades de rodillos de alimentación, ejes de tensión de hilo y unidades de liberación de urdimbre en maquinaria de tejer y tricotar donde el control preciso de velocidad y tensión a niveles de par moderados es el requisito principal. La clasificación de 3000 rpm del HC-SFS153 se adapta a rodillos de alimentación y rodillos de accionamiento que funcionan a velocidades superficiales prácticas sin necesidad de engranajes de reducción.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Por qué el HC-SFS153 (1.5kW) utiliza el amplificador MR-J2S-200 (2kW) en lugar del MR-J2S-100?

La clase del amplificador está determinada por la demanda de corriente del motor en su punto de operación, no puramente por la potencia nominal. A 3000 rpm y 1.5kW, el consumo de corriente del HC-SFS153 excede la salida nominal del MR-J2S-100. La documentación de compatibilidad de Mitsubishi confirma MR-J2S-200 tanto para el HC-SFS153 como para el HC-SFS203. La consecuencia práctica es útil: una vez que el panel está construido alrededor de un MR-J2S-200, el motor puede actualizarse de HC-SFS153 a HC-SFS203 sin ningún cambio de amplificador o panel — solo se reemplaza el motor y una actualización de parámetros confirma el nuevo tipo de motor.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre el HC-SFS153 y el HC-SFS152?

Ambos son motores J2-Super de 1.5kW en una brida de 130 × 130 mm con codificadores de 17 bits y dimensiones mecánicas idénticas. La diferencia es el punto de operación nominal. El HC-SFS152 funciona a 2000 rpm con 7.16 Nm de par continuo. El HC-SFS153 funciona a 3000 rpm con 4.78 Nm de par continuo. Misma potencia, diferente equilibrio velocidad-par. Ambos utilizan el amplificador MR-J2S-200. Elija el HC-SFS152 cuando el eje necesite un par sostenido mayor a velocidad moderada. Elija el HC-SFS153 cuando el eje necesite una mayor velocidad del eje con un par de carga continuo menor.

P3: ¿Se puede utilizar el HC-SFS153 con un amplificador MR-J2-200 de primera generación?

No. El HC-SFS153 utiliza el protocolo serial del codificador J2-Super de 17 bits, que el MR-J2-200 original no puede leer. Conectar el HC-SFS153 a un amplificador MR-J2-200 de primera generación producirá un fallo de comunicación del codificador al inicio. Para máquinas que ejecutan hardware MR-J2-200 original, el motor correcto es el HC-SF153 — misma especificación mecánica, codificador de 14 bits, compatible con amplificadores MR-J2-200 y MR-J2S-200.

P4: ¿Dónde está la batería del codificador absoluto y qué sucede si se permite que se agote por completo?

La pila de litio Mitsubishi A6BAT se encuentra dentro del amplificador servo MR-J2S-200, no en el motor. Mantiene el contador absoluto multivuelta durante todos los períodos de apagado. Reemplácela ante la primera alarma de batería baja del amplificador. Si la batería se agota por completo, el contador multivuelta se reinicia y se requiere un ciclo de retorno de referencia al próximo arranque antes de que el eje pueda reanudar la producción. En máquinas donde la referenciación requiere preparación o conlleva riesgos, tratar la alarma de batería baja como un elemento de mantenimiento inmediato en lugar de uno diferido evita que esto se convierta en una interrupción de producción no planificada.

P5: ¿Sigue disponible el HC-SFS153 y cuál es el equivalente de la generación actual?

El HC-SFS153 ha sido descontinuado por Mitsubishi, pero sigue disponible a través de distribuidores de excedentes de automatización industrial y proveedores especialistas en servos Mitsubishi como stock nuevo antiguo y unidades reacondicionadas probadas. Para máquinas comprometidas con hardware J2-Super, esta vía de abastecimiento es fiable y está bien establecida. Para nuevos diseños de máquinas o actualizaciones de plataforma, el equivalente de la generación actual proviene de las series HF-KP o HG-KR (generación MR-J4 o MR-JE) con capacidad equivalente — pero tenga en cuenta que los motores de baja inercia de 1.5kW de la generación actual utilizan un bastidor físico más pequeño que la huella de 130 × 130 mm del HC-SFS153, por lo que se requiere adaptación mecánica al pasar al hardware actual.