Mitsubishi HC-SFS152K (HCSFS152K) — Servomotor AC de 1,5 kW, eje con chaveta, sin freno, 2000 rpm, serie MELSERVO J2-Super

Descripción general del producto

Número de pieza: HC-SFS152K

También buscado como: HCSFS152K, HC SFS 152K, HC-SFS-152K

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

Clasificación: Servomotor AC sin escobillas de inercia media — 1,5 kW, clase 200 V, 2000 rpm, eje con chaveta, sin freno

El motor y su característica definitoria

La Mitsubishi HC-SFS152K es un servomotor de 1,5 kW y 2000 rpm de la familia compacta J2-Super HC-SFS. Sus especificaciones de rendimiento — par continuo de 7,16 Nm, pico de 21,6 Nm, codificador absoluto de 17 bits a 131.072 ppr, brida de 130 × 130 mm, IP65 — se comparten con su hermano de eje recto, el HC-SFS152. Lo que lo distingue es la única letra al final: K.

Esa letra significa una chaveta mecanizada en el eje. No una interfaz de sujeción por fricción. No un asiento de acoplamiento por tornillo prisionero. Una chaveta mecanizada adecuada que proporciona una ruta de par positiva y mecánicamente bloqueada entre el eje del motor y el cubo accionado — una que transmite el par a través de la sección transversal de cizallamiento de la chaveta en lugar de a través de la fuerza de contacto, y una que no depende de que la geometría de sujeción permanezca intacta durante años de servicio de producción.

Con 1,5 kW en un marco de 130 × 130 mm, el HC-SFS152K se ajusta a una categoría específica de eje de máquina: compacto en tamaño de marco, significativo en salida de par y conectado a un componente accionado a través de una interfaz mecánica que realmente se beneficia de la chaveta. Transmisiones por correa dentada con poleas con chaveta. Ejes de entrada de engranaje helicoidal. Cubos de piñón de cadena. Cubos de engranaje en reductores compactos. Estas son las aplicaciones para las que se diseñó el HC-SFS152K.

Especificaciones técnicas

7,16 Nm a 2000 rpm: la capacidad de par en la práctica

Siete coma dieciséis Newton-metros de par continuo posicionan el HC-SFS152K en un punto de trabajo útil dentro de la categoría de marco compacto de 130 × 130 mm. Es el par continuo más alto disponible en el rango de 2000 rpm del HC-SFS antes de que el tamaño de la brida aumente a 176 × 176 mm en el HC-SFS202. Eso lo convierte en la cima de la gama compacta — la elección cuando la estructura de la máquina solo admite la huella de 130 × 130 mm, pero la demanda de par del eje excede lo que el HC-SFS102 de 1 kW puede soportar.

¿Qué significa 7,16 Nm continuo en términos mecánicos? En un husillo de bolas de paso de 5 mm con un 90% de eficiencia, este par soporta aproximadamente 8,1 kN de fuerza axial — una fuerza de avance significativa para máquinas CNC compactas, alimentadores de prensas pequeños y mecanismos de manipulación de materiales de servicio mediano. En una unidad de bobinado en modo de control de par, 7,16 Nm cubre el rango de tensión de trabajo de una estación de bobinado ligera a mediana en un rango de diámetro de rollo práctico. En un eje acoplado por correa con una reducción de 2:1, el par efectivo en el eje accionado se duplica a aproximadamente 14 Nm, a la mitad de la velocidad del eje de salida.

El pico de 21,6 Nm — exactamente tres veces la clasificación continua — maneja las transiciones de aceleración y desaceleración de cada ciclo de posicionamiento. Un eje de 1,5 kW que completa movimientos rápidos de punto a punto utiliza el par de pico para las breves fases de rampa de velocidad y se estabiliza en el par nominal o por debajo durante el movimiento a velocidad constante. El modelo térmico electrónico del amplificador MR-J2S-200 rastrea este patrón y genera una alarma antes de que la temperatura del bobinado se acerque a un nivel perjudicial en cualquier ciclo de trabajo de producción.

¿Por qué el eje con chaveta a 1,5 kW?

La elección entre un eje recto y un eje con chaveta a 1,5 kW merece una explicación directa, porque el razonamiento es práctico en lugar de teórico.

Un acoplamiento de sujeción por fricción en un eje recto 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 permanecer lo suficientemente alta como para resistir el par de pico completo — 21,6 Nm en este caso — durante toda la vida útil del motor. En condiciones ideales, con intervalos de inspección regulares y un entorno limpio y estable, esto funciona de manera fiable. En condiciones de producción — vibración de maquinaria adyacente, ciclos térmicos entre estados de encendido y apagado de la máquina, aflojamiento periódico de sujetadores que el equipo de mantenimiento no detecta porque el deslizamiento es sutil — el margen de seguridad puede erosionarse. Un acoplamiento que resistió 21,6 Nm el día que se instaló puede deslizarse a 15 Nm después de dos años de servicio. El deslizamiento es intermitente. El error de seguimiento es pequeño. La alarma puede que nunca se active. Pero la repetibilidad de la posición se degrada, y la causa no es obvia.

La chaveta elimina por completo este mecanismo de degradación. La chaveta transmite el par a través de su sección transversal de cizallamiento — una geometría que no cambia con las horas de servicio, no se afloja bajo vibración y no depende de que ninguna variable de instalación permanezca constante. Carga cíclica, par de inversión, el pico de 21,6 Nm en cada aceleración, entradas de choque por acoplamiento de cadena o contacto de diente de engranaje — la junta con chaveta maneja todo esto sin el desgaste acumulativo que experimenta una interfaz de fricción.

Para las aplicaciones que el HC-SFS152K suele servir — cadenas y piñones, entradas de engranaje helicoidal, poleas dentadas con chaveta, cubos de engranaje en reductores de precisión — el cubo tiene un alojamiento para chaveta ya sea como estándar de catálogo o como requisito de diseño, y el motor de eje con chaveta es simplemente la especificación natural y correcta. No hay coste de rendimiento. El par nominal de 7,16 Nm y el pico de 21,6 Nm son idénticos a los del HC-SFS152 de eje recto.

El par más alto en marco compacto en el rango de 2000 rpm

La brida de 130 × 130 mm es el tamaño de marco compacto en la familia HC-SFS de 2000 rpm. Tres motores la comparten:

Por encima del HC-SFS152K, el siguiente paso en la familia de eje con chaveta HC-SFS de 2000 rpm es el HC-SFS202K de 2 kW — que aumenta a la brida más grande de 176 × 176 mm y utiliza el mismo amplificador MR-J2S-200. Esta es una transición mecánica significativa: el montaje de 130 × 130 mm no puede acomodar el HC-SFS202K sin modificar el soporte del motor. Para diseños de máquinas limitados a la huella de 130 × 130 mm, el HC-SFS152K es la opción de par máximo disponible.

Por el contrario, el HC-SFS102K por debajo utiliza una clase de amplificador diferente — MR-J2S-100 en lugar de MR-J2S-200. La actualización de HC-SFS102K a HC-SFS152K mantiene la brida sin cambios, pero requiere un cambio de amplificador. El montaje permanece idéntico; solo el motor y el amplificador necesitan cambiarse.

Sin freno: la opción predeterminada correcta para aplicaciones de eje con chaveta

El HC-SFS152K no lleva freno electromagnético. La posición en reposo se mantiene mediante el bloqueo servo del amplificador MR-J2S-200 — el bucle de posición activo, el codificador de 17 bits que monitoriza el ángulo del eje a 131.072 recuentos por revolución, y la corriente correctiva suministrada para mantener un error de seguimiento cero.

Para los tipos de aplicaciones que sirve el eje con chaveta, esta es la configuración apropiada y suficiente la gran mayoría de las veces. Cintas transportadoras acopladas por cadena en planos horizontales. Indexadores accionados por engranajes en ejes horizontales. Ejes de alimentación acoplados por correa donde la carga no tiene componente vertical. Entradas de engranaje helicoidal en mecanismos horizontales. Todos estos son horizontales o con carga simétrica — no hay fuerza gravitatoria actuando en la dirección de rotación del eje cuando el servo está inactivo. El bloqueo servo mantiene la posición de forma limpia, fiable y sin hardware adicional.

La configuración sin freno ahorra recursos del circuito del panel — sin circuito de freno de 24 V, sin relé, sin supresor de sobretensión, sin enclavamiento MBR en el PLC — que añadirían coste y complejidad a cada eje que realmente no los necesita.

El límite de condición vale la pena aplicarlo deliberadamente. Si el eje soporta una carga que se movería por gravedad cuando la corriente del servo cae a cero — un eje vertical con chaveta, una transmisión inclinada, un mecanismo cargado por gravedad — el motor correcto es el HC-SFS152BK (eje con chaveta más freno aplicado por resorte). En una máquina con varios ejes con chaveta de esta capacidad, identificar los verticales e inclinados y especificar la variante BK solo para esos ejes, y el HC-SFS152K para el resto, produce una máquina más segura y un diseño de panel más simple.

Codificador absoluto de 17 bits: la precisión detrás de la chaveta

La interfaz mecánica del HC-SFS152K está construida para una transmisión de par positiva y fiable a través de la chaveta. La retroalimentación detrás del eje está construida para la precisión: 131.072 posiciones por revolución, recuento absoluto multiturno mantenido a través del apagado por la batería A6BAT en el amplificador MR-J2S-200.

En aplicaciones de eje con chaveta específicamente, el codificador absoluto añade un valor práctico que es fácil de pasar por alto en la etapa de diseño. Una transmisión por cadena o un eje acoplado por engranajes no simplemente se detienen en el mismo ángulo de eje cada vez que la máquina se detiene. Los cambios de herramienta, las paradas de emergencia, los cambios de turno y las paradas de mantenimiento pueden dejar el eje en cualquier posición de su rango de recorrido. Con un codificador absoluto, el controlador conoce la posición exacta del eje inmediatamente al reiniciar — no se requiere movimiento. El acoplamiento con chaveta mantiene la relación mecánica entre el motor y el componente accionado con cero deslizamiento, y el codificador absoluto informa la posición angular exacta de ese componente en relación con el marco de coordenadas de la máquina.

Para mecanismos indexados en particular — mesas giratorias, transportadores de transferencia indexados, accesorios de montaje de varias estaciones — la combinación de una ruta de par positiva con chaveta y un codificador absoluto significa que la posición de índice se mantiene exactamente a través de cualquier evento de apagado y se informa con precisión al reiniciar. Sin referenciación, sin movimiento de verificación de índice, sin retraso en la producción.

Cuidado de la batería. La A6BAT en el amplificador MR-J2S-200 mantiene el contador multiturno a través de todos los períodos de apagado. Reemplácela en la primera alarma de batería baja. El agotamiento total restablece el contador y requiere un ciclo de retorno de referencia en el próximo arranque.

Amplificadores compatibles

El HC-SFS152K se empareja con la familia de amplificadores MR-J2S-200 — la plataforma J2-Super de 2 kW. Tres variantes:

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 P/S, S/T, T/P — están disponibles. RS-232C se conecta a MR Configurator. Esta es la opción estándar para ejes auxiliares de máquinas herramienta, unidades de transporte y aplicaciones de posicionamiento industrial general.

MR-J2S-200B se conecta a controladores de movimiento Mitsubishi de las series A y Q a través del bus serie de fibra óptica SSCNET. Todos los comandos y la retroalimentación del eje viajan por la red de fibra. Para máquinas multieje donde el eje con chaveta debe coordinarse en tiempo real con otros ejes — una sección de transporte sincronizada con un brazo robótico, una mesa indexada coordinada con un husillo de mecanizado — el bus SSCNET proporciona el acoplamiento de eje estrecho que las interfaces de pulso y analógicas no pueden lograr.

MR-J2S-200CP proporciona posicionamiento de un solo eje integrado con hasta 31 posiciones de tabla de puntos almacenadas, activadas por E/S digitales o comando CC-Link. Para ejes de posicionamiento indexado independientes — una mesa giratoria con posiciones de estación definidas, una sección de transporte indexada con paso fijo — el CP elimina la necesidad de un controlador de movimiento dedicado.

Notas de compatibilidad. El HC-SFS152K requiere un amplificador MR-J2S-200. No es compatible con la primera generación MR-J2-200, que no puede leer el protocolo de codificador J2-Super de 17 bits. Para máquinas con hardware MR-J2-200 original, el HC-SF152K (eje con chaveta, codificador de 14 bits, mismas dimensiones mecánicas) es el motor correcto. No compatible con amplificadores MR-J3 o MR-J4 sin un kit de adaptador de renovación.

Aplicaciones típicas

Sistemas de transmisión por cadena y piñón. Cadenas transportadoras accionadas por servo, mecanismos de indexación y sistemas de transferencia donde el piñón del motor está con chaveta en el eje del motor. El acoplamiento de la cadena crea transitorios de par cíclicos en cada eslabón — la interfaz con chaveta maneja estos de manera fiable durante millones de ciclos donde una abrazadera de fricción se estresaría progresivamente. El par continuo de 7,16 Nm y el pico de 21,6 Nm proporcionan una capacidad de fuerza práctica para mecanismos accionados por cadena de servicio mediano en el marco compacto de 130 × 130 mm.

Entradas de engranaje helicoidal en mesas indexadoras compactas. Mesas indexadoras giratorias, torretas accionadas por servo y accesorios de posicionamiento angular que utilizan reducción de engranaje helicoidal o sin fin entre el motor y el eje de salida. La entrada del engranaje helicoidal típicamente utiliza un acoplamiento de orificio con chaveta al eje del motor, y la resistencia del engranaje a la retroalimentación significa que la posición se mantiene en gran medida a través de la reducción de engranaje en lugar del bloqueo servo durante los períodos de espera. El HC-SFS152K proporciona la conexión del lado del motor con chaveta y el presupuesto de par para estos mecanismos en el tamaño de marco compacto.

Ejes de transmisión primaria por correa dentada. Ejes de máquina que utilizan una correa dentada y reducción de piñón donde la polea del lado del motor está con chaveta en el eje del motor. La tensión de la correa precarga la polea radialmente, creando una carga radial y tangencial combinada en la interfaz del eje. Las poleas con chaveta manejan este patrón de carga de manera fiable sin el riesgo de que la polea gire en el eje bajo la tensión combinada de la correa y el par de accionamiento — un riesgo que la sujeción por fricción debe diseñarse cuidadosamente para resistir.

Ejes auxiliares CNC con mecanismos acoplados por engranajes. Ejes de rotación de cambiador de paletas, ejes primarios de cargadores de herramientas rotativos y ejes primarios de transportadores de virutas en centros de mecanizado CNC donde el motor se conecta a través de un mecanismo de engranaje o cadena al componente accionado. Estos ejes ciclan con frecuencia bajo cargas definidas, y el eje con chaveta asegura que la conexión de accionamiento permanezca positiva durante toda la vida útil del mecanismo.

Ejes de alimentación de máquinas de prensado y conformado compactas. Alimentadores de prensa de servicio ligero, salidas de enderezadoras de bobina y mecanismos de avance de material accionados por servo en máquinas de estampado y conformado compactas. La naturaleza cíclica de la alimentación de prensa — aceleración, avance a velocidad constante, desaceleración, espera, repetición — cicla a través del rango completo de par de pico a continuo en cada carrera. La interfaz con chaveta soporta este ciclo indefinidamente; el pico de 21,6 Nm maneja la transición de aceleración al inicio de cada carrera de alimentación.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuál es la diferencia práctica entre el HC-SFS152K (con chaveta) y el HC-SFS152 (eje recto)?

Las especificaciones de rendimiento son idénticas — mismo par nominal de 7,16 Nm, mismo pico de 21,6 Nm, mismo codificador de 17 bits, mismo amplificador, misma brida. La única diferencia es la interfaz de par eje-cubo. El HC-SFS152K transmite el par a través de una chaveta mecanizada — una conexión mecánicamente positiva que no depende de la fuerza de sujeción y no se degrada con las horas de servicio. El HC-SFS152 se basa en la sujeción por fricción del cubo. Para componentes accionados con alojamientos para chaveta (cubos de engranaje, piñones, poleas con chaveta), el HC-SFS152K es la combinación natural. Para acoplamiento de precisión de orificio liso en ejes horizontales con condiciones de carga limpias y estables, el HC-SFS152 es más simple. La elección se determina por el diseño del cubo del componente accionado.

P2: ¿Por qué el HC-SFS152K utiliza el amplificador MR-J2S-200 cuando solo es de 1,5 kW?

La clase de amplificador se determina por la demanda de corriente del motor en su punto de operación, no puramente por la potencia nominal. A 2.000 rpm y 1,5 kW, el HC-SFS152K extrae una corriente que excede la salida nominal del MR-J2S-100. Las tablas de compatibilidad de Mitsubishi confirman MR-J2S-200 para el HC-SFS152 a 2000 rpm. Esto tiene una consecuencia práctica útil: tanto el HC-SFS152K como el HC-SFS202K (2 kW, 2000 rpm, eje con chaveta) utilizan el MR-J2S-200, por lo que la actualización de 1,5 kW a 2 kW solo requiere un cambio de motor — el amplificador y el panel permanecen sin cambios.

P3: ¿Se puede utilizar el HC-SFS152K con un amplificador MR-J2-200 de primera generación?

No. El HC-SFS152K utiliza el protocolo serie del codificador J2-Super de 17 bits, que el amplificador MR-J2-200 original no puede decodificar. Conectar este motor a un MR-J2-200 de primera generación producirá un error de comunicación del codificador al arrancar. Para máquinas que ejecutan hardware MR-J2-200 original, el motor correcto con eje con chaveta es el HC-SF152K — dimensiones mecánicamente idénticas, codificador de 14 bits, compatible con amplificadores MR-J2-200 y MR-J2S-200.

P4: ¿Dónde está la batería de respaldo del codificador absoluto y qué sucede cuando se agota por completo?

La pila de litio Mitsubishi A6BAT está dentro del amplificador servo MR-J2S-200, no en el motor. Mantiene el contador absoluto multiturno a través de todos los períodos de apagado. Reemplácela en la primera alarma de batería baja del amplificador. Una batería completamente agotada restablece el contador multiturno — se pierden los datos de posición absoluta. En el próximo arranque, el controlador no conoce la posición del eje y se debe completar un ciclo de retorno de referencia antes de que pueda reanudarse la producción. En ejes accionados por cadena o acoplados por engranajes donde la referenciación requiere coordinar el mecanismo a una posición de referencia, este puede ser un procedimiento de reinicio no trivial. Tratar la alarma de batería baja como un elemento de mantenimiento inmediato evita que se convierta en una interrupción de producción no planificada.

P5: El HC-SFS152K está descontinuado. ¿Todavía se puede obtener y cuál es la ruta de actualización?

El HC-SFS152K 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 — una ruta de abastecimiento práctica y bien establecida para máquinas comprometidas con hardware J2-Super. Para nuevos diseños de máquinas o actualizaciones completas de plataforma, el equivalente de generación actual provendría de las series HF-SP o HG-SR con una capacidad de 1,5 kW y 2000 rpm con un amplificador MR-J4 — pero tenga en cuenta que los motores de 1,5 kW de generación actual en la línea de Mitsubishi tienden a tener marcos más pequeños que la huella de 130 × 130 mm del HC-SFS152K, por lo que se necesita adaptación mecánica al pasar a hardware actual. Tanto el motor como el amplificador deben reemplazarse juntos, ya que los protocolos de codificador son incompatibles entre generaciones.