Mitsubishi HC-SF502B (HCSF502B) — Servomotor de CA de 5 kW, eje recto + freno, serie MELSERVO J2

Identificación del producto

Número de pieza:HC-SF502B

También buscado como:HCSF502B, HC-SF-502B

Serie:Mitsubishi MELSERVO HC-SF (Generación J2)

Tipo de motor:Servomotor de CA sin escobillas: eje recto con freno electromagnético, 2000 rpm

Condición:Nuevo en caja, sellado de fábrica.

Descripción general

ElMitsubishiHC-SF502BEs un servomotor AC sin escobillas de inercia media de 5 kW de la plataforma original MELSERVO J2, equipado con un freno electromagnético de resorte sobre un eje recto. Con una potencia nominal de 23,9 Nm de forma continua y 71,6 Nm de pico, es la configuración para ejes de servicio pesado donde la interfaz de acoplamiento de abrazadera de fricción de eje recto es la elección de diseño mecánico correcta y donde la retención mecánica a prueba de fallas en la desactivación del servo no es opcional: ejes verticales, correderas cargadas por gravedad, columnas en Z que transportan conjuntos de husillo pesados y cualquier variador de 5 kW donde perder el control del servo significa que la carga puede moverse libremente de forma incontrolada. dirección.

El freno es aquí la característica definitoria. A 5kW y las masas de carga que van con ejes de esta capacidad, las consecuencias de que un eje sin freno caiga el servobloqueo son proporcionales al tamaño de la máquina. El freno aplicado por resorte cambia esa ecuación: el eje se sujeta mecánicamente en el instante en que se eliminan los 24 VCC, ya sea que dicha eliminación esté planificada durante una secuencia de apagado normal o no planificada durante una falla, una parada de emergencia o una interrupción de energía. El eje aguanta. La carga permanece donde la colocó el último comando de posición.

Como motor de generación J2, el HC-SF502B lleva elCodificador absoluto serie de 14 bitsa 16,384 ppr y es compatible con ambos originalesSeñor-J2-500amplificadores y el posteriorSeñor-J2S-500plataforma. Para la importante base instalada de maquinaria de producción que ejecuta hardware MR-J2 de primera generación, esta doble compatibilidad convierte al HC-SF502B en la opción de abastecimiento correcta y única válida para un reemplazo de motor similar: el HC-SFS502B (generación J2S de 17 bits) no funcionará con amplificadores MR-J2.

Especificaciones técnicas

Por qué 5 kW y por qué este eje necesita un freno

No todos los ejes de 5 kW presentan el mismo tipo de problema. El HC-SF502B aborda una combinación específica de demandas: un eje grande con requisitos de torque reales, un perfil de carga vertical o afectado por la gravedad y un diseño de máquina donde la seguridad del eje depende de una sujeción mecánica confiable en todas las condiciones de parada posibles.

Los números de torque establecen el contexto de capacidad. A 23,9 Nm continuos, el HC-SF502B puede mantener esa potencia indefinidamente en condiciones térmicas nominales: turno tras turno, ciclo tras ciclo, sin acercarse a la sobrecarga, siempre y cuando la demanda de par efectivo se mantenga dentro de esa cifra. El pico de 71,6 Nm es el recurso del amplificador durante las fases de aceleración: desplazamiento rápido a la siguiente posición de corte, desaceleración desde la velocidad máxima del eje hasta una posición fija, cualquier movimiento transitorio donde la demanda de par instantáneo aumenta muy por encima de la carga de corte sostenida. Esa relación pico a continuo de tres a uno le da al eje autoridad para acelerar y desacelerar una carga de alta inercia rápidamente sin requerir que el motor mantenga la corriente máxima más allá del breve intervalo de aceleración.

La capacidad de la instalación de energía de 7,5 kVA rige la infraestructura de suministro eléctrico: el tamaño del cable, los fusibles y la gestión de la energía regenerativa son aspectos clave en esta figura. Con una corriente nominal de 25 A y las inercias de carga típicas de los ejes de máquinas pesadas, la energía de desaceleración regenerativa devuelta al bus de CC durante las paradas de alta velocidad es una consideración real del diseño del sistema que el diseño del panel debe tener en cuenta.

El freno existe debido a lo que suelen llevar los ejes de 5kW.Un cabezal de husillo VMC grande puede pesar varios cientos de kilogramos. Una plataforma cargada con una pieza de trabajo sustancial y un tornillo de banco puede aproximarse al mismo orden de magnitud. Cuando un eje de esta capacidad pierde corriente del servo (por diseño durante una secuencia de apagado o abruptamente durante un disparo de alarma), la situación mecánica es diferente a la de un eje de 200 W que pierde el servo. La energía almacenada en la carga y la distancia que puede recorrer antes de que la fricción la detenga no son despreciables. El freno aplicado por resorte en el HC-SF502B mantiene la carga estacionaria en el momento en que se eliminan los 24 VCC, sin ninguna dependencia de la lógica de control, el estado del software o la condición del amplificador.

El freno de resorte: principios de ingeniería a esta escala

El mecanismo de freno es de concepto sencillo y, en consecuencia, crítico. Un resorte mecánico aplica una fuerza de sujeción continua al disco de freno contra la placa de freno: el eje se sujeta. Al energizar la bobina del freno con 24 V CC se genera un campo magnético que comprime el resorte y libera el disco, permitiendo la rotación libre del eje. Retire los 24 VCC y el resorte se vuelve a acoplar inmediatamente. No se requiere señal. Sin comando de software. No hay demora para que se ejecute una secuencia de control. El eje se sujeta en el tiempo que tarda el resorte en moverse.

Esa simplicidad mecánica es exactamente lo que hace que el diseño con resorte sea a prueba de fallas. El modo de falla del freno siempre es hacia el estado seguro: si falla el circuito de la bobina, si el relé se desconecta, si el suministro de 24 V se interrumpe por cualquier motivo, el resorte se activa y el eje se mantiene. Un freno aplicado por energía (uno que requiere corriente para mantenerse) tiene la característica de falla opuesta: cualquier falla en el circuito de la bobina libera el eje. En un propulsor de 5kW cargado por gravedad, la diferencia entre estos dos modos de falla no es académica.

La correcta integración del sistema de frenos en la máquina requiere tres elementos:

ElSeñal MBR del amplificador MR-J2S o MR-J2debe controlar el relé de freno. La salida del MBR es la señal de bloqueo del freno del amplificador: retrasa la activación del freno hasta que el amplificador haya completado su secuencia de desaceleración y haya confirmado que el motor se ha detenido. Al omitir el enclavamiento MBR y cablear el relé de freno directamente desde un contacto de parada de emergencia, el resorte se engancha contra un eje giratorio de 5 kW. El impacto mecánico resultante es lo suficientemente severo como para causar daños inmediatos a los frenos y genera cargas de impacto en el tren de transmisión que pueden afectar el husillo de bolas, el acoplamiento y los cojinetes del motor, así como el propio freno.

AAmortiguador de sobretensión cableado directamente a través de los terminales de la bobina de freno.no es opcional. La bobina de freno es una carga inductiva significativa. El apagado de 24 V CC a través de un relé sin supresión de arco genera un voltaje transitorio que puede dañar los contactos del relé, la salida del controlador de relé en el amplificador y otros componentes que comparten el mismo bus de suministro de 24 V. El amortiguador debe colocarse en la bobina (en el punto de conexión del motor, no en el relé) para que sea completamente efectivo.

Paraaplicaciones de eje vertical, la guía de especificaciones publicada por Mitsubishi sitúa el par estático desequilibrado máximo recomendado en un 70 % o menos del par nominal del motor (aproximadamente 16,7 Nm en el eje de este motor). Los diseños de ejes con mayor desequilibrio de carga gravitacional deben utilizar un contrapeso mecánico suplementario junto con el sistema de servo y freno. El freno está diseñado para sostener una carga dentro de su capacidad nominal, no para sustituir un contrapeso faltante en un accionamiento vertical sobrecargado.

Eje recto: selección e instalación del acoplamiento a 5 kW

El eje recto del HC-SF502B acepta acoplamientos de abrazadera de fricción: acoplamientos de disco, acoplamientos de fuelle y cubos de acoplamiento de mordaza de abrazadera dividida donde la fuerza de sujeción entre el orificio del cubo y el diámetro exterior del eje transmite el par. Esta es la interfaz estándar y probada para transmisiones de ejes de husillos de bolas CNC de alto rendimiento y funciona correctamente cuando el acoplamiento se especifica e instala correctamente.

Una especificación adecuada significa que el acoplamiento está clasificado para el par máximo, no para el par continuo. El pico de 71,6 Nm es la cifra que rige la selección del acoplamiento. Un acoplamiento seleccionado con una clasificación continua de 23,9 Nm pero marginal con 71,6 Nm eventualmente se deslizará bajo los transitorios de avance rápido y desaceleración que son condiciones de operación normales en un eje CNC. El deslizamiento en un eje de 5 kW con una carga pesada es un evento que detiene la producción, no una molestia recuperable.

El factor de servicio del fabricante del acoplamiento para el servicio del servo inverso se debe aplicar al par máximo al realizar la selección final. La especificación conservadora del acoplamiento en este nivel de capacidad cuesta poco y evita el escenario desafiante de diagnóstico de errores de posición intermitentes que solo aparecen durante perfiles de movimiento específicos: la huella digital de un cubo de acoplamiento que se desliza marginalmente.

El montaje del cubo sigue la misma guía que se aplica en toda la familia HC-SF: utilice el orificio roscado del extremo del eje y un perno de tracción para asentar el cubo axialmente en el eje. Martillar o presionar el cubo en el tamaño de bastidor de este motor transmite la energía del impacto a través del eje al disco codificador y al conjunto de cojinetes en la parte trasera. El daño al codificador que esto produce rara vez es inmediato: tiende a manifestarse meses después como alarmas de posición intermitentes bajo vibración, que son realmente difíciles de rastrear hasta un evento de instalación del cubo que ocurrió antes de que se pusiera en servicio la máquina.

Para aplicaciones donde el mecanismo accionado requiere una conexión de torsión positiva de chaveta y cubo en lugar de una interfaz de fricción (poleas de correa de distribución, cubos de engranajes, transmisiones de ruedas dentadas), el motor correcto es elHC-SF502BK(eje con llave y freno). El HC-SF502B es la especificación cuando el diseño del acoplamiento es de abrazadera por fricción y la interfaz mecánica no requiere un chavetero.

Codificador de generación J2 y la ventaja de la compatibilidad dual

El HC-SF502B utiliza la plataforma J2Codificador absoluto serie de 14 bitsa 16.384 posiciones por revolución. Absoluto en serie significa que el codificador transmite una palabra de posición digital al amplificador en cada intervalo de muestra y mantiene un contador absoluto de múltiples vueltas mediante el apagado mediante batería de respaldo. En cualquier encendido después de cualquier tipo de interrupción (planificada, no planificada, breve o prolongada), el amplificador lee la posición absoluta actual y el eje regresa a su ubicación correcta sin un ciclo de retorno de referencia.

La batería de respaldo para el contador absoluto utiliza elCelda de litio A6BATinstalado en el servoamplificador. Se le da servicio en el amplificador durante el mantenimiento planificado. Reemplácelo cuando el amplificador muestre su alarma de advertencia de batería baja, antes de que la celda se agote por completo. Un A6BAT completamente agotado hace que el contador multivuelta se reinicie y la máquina no puede reanudar la producción sin un ciclo de retorno de referencia en ese eje.

El valor práctico del codificador de generación J2 en este punto de la línea de tiempo del producto HC-SF es la compatibilidad del amplificador que permite. El protocolo serie de 14 bits es legible por ambas generaciones de amplificadores sin necesidad de adaptación:

• MR-J2-500A / MR-J2-500B— Amplificadores J2 originales. Compatibilidad total, sin restricciones.
• MR-J2S-500A / MR-J2S-500B / MR-J2S-500CP— Amplificadores J2-Super. Compatible con versiones anteriores del codificador J2.

El HC-SFS502B con su codificador J2S de 17 bits se ejecuta únicamente en hardware MR-J2S-500. La conexión de un motor J2S de 17 bits a un amplificador MR-J2 de primera generación produce una falla en el protocolo del codificador; el eje no funcionará. El HC-SF502B no tiene tal restricción. Para cada máquina en servicio con amplificadores MR-J2-500 originales, el HC-SF502B es el objetivo de abastecimiento exacto: un reemplazo de motor que devuelve el variador a las especificaciones originales sin ningún cambio de amplificador, reingeniería de parámetros ni trabajo de puesta en marcha adicional.

HC-SF502B vs HC-SFS502B: un punto de decisión

Ambos motores son de 5kW, 23,9 Nm, de eje recto con freno electromagnético, sobre brida de 176 × 176 mm. La salida mecánica y el montaje físico son idénticos. Los requisitos de generación de codificador y amplificador no lo son.

La decisión de abastecimiento se reduce a una verificación: verificar la placa de identificación del amplificador.Señor-J2-500(sin S) significa que el HC-SF502B es el único motor correcto para esa unidad.Señor-J2S-500significa que ambos motores son compatibles: el HC-SFS502B ofrece una resolución de codificador más alta, pero el HC-SF502B es una alternativa totalmente válida para máquinas donde la retroalimentación de 14 bits siempre ha sido suficiente.

Rango HC-SF de 2000 rpm: dónde se ubica el 502B

El HC-SF502B comparte la brida de 176 × 176 mm con todos los motores HC-SF de 2kW a 7kW. Dentro del grupo de capacidad 502, cuatro variantes cubren la matriz completa de eje y freno: sin sufijo (recto, sin freno), B (recto con freno), K (con llave, sin freno), BK (con llave y freno). Los cuatro comparten las mismas dimensiones de brida, especificaciones de codificador y compatibilidad de amplificador. El tipo de eje y la presencia de frenos no tienen ningún efecto en la selección eléctrica o del amplificador.

Aplicaciones típicas

Accionamientos de eje Z VMC en grandes centros de mecanizado verticales.La columna Z cargada por gravedad es la aplicación definitiva para cualquier servomotor frenado de 5kW: cabezal de husillo pesado, desplazamiento vertical directo, sujeción mecánica obligatoria al desconectar el servo. El HC-SF502B de eje recto se adapta a las interfaces de acoplamiento de disco o fuelle utilizadas en las unidades de husillo de bolas VMC de alta rigidez del eje Z, y el freno mantiene la columna en la posición estacionada durante cada cambio de herramienta, pausa de programa y apagado de fin de cambio.

Accionamientos de barra de mandrinar y pluma de husillo HMC.Los ejes transversales de pluma del centro de mecanizado horizontal que mueven conjuntos pesados ​​de husillo y herramientas de mandrinado a lo largo del eje del husillo bajo cargas de mandrinado sostenidas necesitan una capacidad de 5 kW para mantener una velocidad de corte constante. La pluma no es un eje de caída libre en todas las configuraciones, pero en diseños donde la pluma tiene un saliente significativo sin soporte, el freno proporciona la seguridad mecánica que el bloqueo del servo por sí solo no puede.

Torno CNC de gran tamaño con carro transversal y eje X.Los carros transversales del eje X del centro de torneado de servicio pesado que transportan grandes conjuntos de torreta y postes de herramientas necesitan un torque sostenido a velocidades de avance CNC y una sujeción mecánica confiable en la posición de mecanizado entre cortes. Los 23,9 Nm continuos proporcionan la autoridad de avance y el freno mantiene la posición del carro transversal durante las paradas de emergencia y los reinicios de la máquina en tornos de bancada inclinada donde el carro transversal no se autobloquea completamente contra la gravedad.

Estaciones de elevación y descenso de máquinas de transferencia.Las estaciones de elevación de líneas de transferencia industriales que suben y bajan los accesorios de piezas de trabajo entre los niveles del transportador utilizan servoaccionamientos con frenos a prueba de fallas como requisito de diseño estándar. La combinación del HC-SF502B de capacidad de salida de 5 kW, freno aplicado por resorte e interfaz de acoplamiento de eje recto se adapta a los diseños de actuador impulsado por engranajes o por correa utilizados en mecanismos de elevación de transferencia de formato medio.

Ejes de alimentación y enderezamiento de servoprensa.Las unidades de alimentación de prensa servoaccionadas para operaciones de enderezamiento y alimentación de bobinas utilizan servoaccionamientos de alto par en los ejes del rodillo de alimentación y del rodillo enderezador. Estos ejes funcionan bajo una demanda alta y continua de torque, invierten la dirección repetidamente con cada golpe de prensa y deben mantener la tira en posición entre golpes. El freno sujeta la tira mientras opera la prensa; El codificador de generación J2 proporciona la referencia de posición absoluta necesaria para una longitud de alimentación constante en todas las tiradas de producción.

Nuevo en caja, sellado de fábrica.

Sellado de fábrica significa embalaje original de Mitsubishi con todo en su lugar: caja exterior intacta, soporte de espuma interior intacto, tapa del extremo del eje instalada, todos los puertos del conector cubiertos, sello de aceite en las condiciones de fabricación. El motor y el conjunto de freno integrado nunca han sido energizados, nunca instalados y no tienen antecedentes térmicos o mecánicos. Las superficies de fricción de los frenos son nuevas de fábrica; no ha habido ningún ciclo de disco debido al servicio anterior.

Para una máquina de producción detenida mientras esperaba este motor, el producto nuevo en stock elimina el tiempo de respuesta de reparación y entrega una unidad en condiciones totalmente conocidas. No hay preguntas sobre la calidad de la instalación anterior, ni incertidumbre sobre eventos de fallas anteriores o historial de sobrecarga. Para el inventario de repuestos planificado en flotas de máquinas de la era J2 donde esta capacidad aparece en ejes críticos, el stock sellado de fábrica proporciona unidades constantemente comisionables que van directamente desde el almacenamiento hasta la instalación.

Almacenado en condiciones estables de temperatura y baja humedad, lejos de vibraciones, el HC-SF502B sellado de fábrica mantiene sus especificaciones completas durante varios años. Después de cinco años, una rotación lenta del eje antes de la puesta en servicio como parte de la verificación de la instalación redistribuye la grasa del cojinete antes de que el motor se encienda por primera vez.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Qué amplificadores son compatibles con el HC-SF502B?

El HC-SF502B es compatible con amplificadores de generación J2 y J2-Super de clase 500. Los modelos compatibles confirmados sonSeñor-J2-500AySeñor-J2-500B(generación J2 original), ySeñor-J2S-500A,Señor-J2S-500B, yMR-J2S-500CP(J2-Super generación). El codificador J2 de 14 bits es legible en ambas plataformas sin modificaciones. El HC-SF502B no es compatible con los amplificadores MR-J3 o MR-J4.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre el HC-SF502B y el HC-SFS502B?

Ambos motores son de 5kW, 23,9 Nm, de eje recto con freno electromagnético, sobre una brida de 176 × 176 mm, físicamente intercambiables en el soporte. La diferencia es la generación del codificador: elHC-SF502B utiliza un codificador de 14 bits (16,384 ppr)y funciona con amplificadores MR-J2 y MR-J2S. ElHC-SFS502B utiliza un codificador de 17 bits (131.072 ppr)y requiere únicamente amplificadores MR-J2S. Si la máquina ejecuta hardware MR-J2-500 original, obtenga el HC-SF502B. Si ejecuta MR-J2S-500, cualquiera de los motores es compatible.

P3: ¿Cómo se debe secuenciar el freno electromagnético para evitar un desgaste prematuro?

El freno sólo debe activarse después de que el motor haya desacelerado completamente hasta quedar en reposo. Controle siempre el relé de freno a través del amplificador MR-J2 o MR-J2S.Salida MBR (bloqueo de freno electromagnético), que cronometra el compromiso después de la parada confirmada del motor. Cablear el relé de freno directamente desde un contacto de parada de emergencia sin el enclavamiento MBR hará que el resorte se enganche contra un eje giratorio de 5 kW, lo que provocará daños inmediatos en los frenos. Además, siempre coloque unamortiguador de sobretensiones directamente a través de los terminales de la bobina de frenopara suprimir el pico de voltaje inductivo en el apagado, protegiendo el circuito de salida del relé y del amplificador.

P4: ¿Dónde está ubicada la batería del codificador absoluto y cuándo se debe reemplazar?

ElBatería de litio Mitsubishi A6BATLa parte trasera del codificador absoluto está dentro delservoamplificador, no el motor. Mantiene el contador de posición de múltiples vueltas durante cualquier interrupción de energía, eliminando los ciclos de referencia al reiniciar. Reemplácelo cuando el amplificador muestre una advertencia de batería baja, antes de que se agote por completo. Un A6BAT completamente descargado hace que el contador de posición absoluta se reinicie, lo que requiere un ciclo de retorno de referencia antes de que se pueda reanudar la producción. El motor en sí no requiere mantenimiento de batería.

P5: ¿Puede el HC-SF502B reemplazar un HC-SF502BK si la variante de eje con chaveta no está disponible?

El HC-SF502B y el HC-SF502BK son idénticos excepto por el eje. ElHC-SF502B tiene un eje recto liso; elHC-SF502BK tiene un chavetero mecanizado. Si el cubo de acoplamiento del lado conducido tiene una chaveta, el HC-SF502B no se puede sustituir directamente sin modificar el cubo: la chaveta no tiene dónde encajar en un eje plano. Sustituir un motor de eje recto por un diseño de eje con chaveta requiere reemplazar el cubo por uno diseñado para una abrazadera de fricción de eje simple o adquirir la variante de eje con chaveta correcta. No intente hacer funcionar un cubo con chaveta en un eje plano basándose únicamente en la fricción; a 5 kW, las demandas de par lo hacen poco fiable.