Mitsubishi HC-SFS301B (HCSFS301B) — Servomotor de CA de 3 kW, eje recto + freno, 1000 rpm, serie MELSERVO-J2S

Identificación del producto

Número de pieza:HC-SFS301B

También buscado como:HCSFS301B, HC-SFS-301B

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

Tipo de motor:Servomotor de CA sin escobillas: eje recto con freno electromagnético, 1000 rpm

Condición:Nuevo en caja, sellado de fábrica.

La historia del par: 3kW a 1000 rpm

La mayoría de los servomotores optimizan la velocidad. El HC-SFS301B está construido en torno a una prioridad diferente: par sostenido a baja velocidad del eje. Tres kilovatios de potencia enviados a través de un devanado de 1.000 rpm producen28,6 Nm de par nominal continuo– el doble de lo que entregaría en su eje un motor de 3kW a 2000 rpm. No se requiere caja de cambios para alcanzar esa cifra. Sin etapa de reducción intermedia que agregue juego, intervalos de mantenimiento o complejidad mecánica al tren de transmisión.

Ésa es la razón principal por la que los ingenieros especifican este motor. Cuando la aplicación exige un par sustancial de forma continua a una velocidad lenta del eje (accionamientos de plataforma giratoria acoplados directamente, mecanismos lentos de transferencia de paletas, ejes de bobinado que funcionan bajo una carga de tensión constante), el perfil de alto par de 1000 rpm resuelve el problema sin hardware de transmisión de potencia adicional entre el motor y la carga.

ElPico de 85,9 Nmproporciona el margen de aceleración. Hacer que una carga de alta inercia se mueva desde el reposo hasta la velocidad nominal y detenerla limpiamente requiere un torque significativamente mayor que mantener una velocidad en estado estable. Esa relación pico a nominal de tres a uno es lo que permite al HC-SFS301B impulsar cargas pesadas a través de ciclos de arranque y parada bruscos mientras permanece dentro de su clasificación térmica continua durante la parte de trabajo de cada ciclo.

El"B"designa la variante de freno electromagnético. El motor se envía con un freno de resorte instalado y uneje rectopara interfaces de acoplamiento de abrazadera de fricción. Esta es la configuración para aplicaciones que combinan la necesidad de una sujeción mecánica a prueba de fallas con un diseño de acoplamiento de eje simple.

Especificaciones técnicas

Plataforma J2-Super: Qué cambia el codificador de 17 bits

La familia HC-SFS es la sucesora J2-Super de la gama HC-SF original. Las dimensiones físicas son las mismas; el codificador no lo es. El HC-SFS301B lleva unCodificador absoluto en serie de 17 bits: 131 072 posiciones por revolución— en comparación con el dispositivo de 14 bits (16,384 ppr) en el HC-SF301B. El paso entre ellos no es marginal: 131.072 frente a 16.384 es un aumento de resolución ocho veces mayor.

A 1.000 rpm, la alta resolución del codificador gana su valor de forma específica. Los servoejes de baja velocidad son los más difíciles de ejecutar sin problemas desde el punto de vista del control de velocidad. El amplificador calcula la velocidad a partir de muestras consecutivas de posición del codificador tomadas en un intervalo de muestra fijo. Con 16.384 posiciones por revolución, cada muestra cubre un paso angular relativamente grueso a baja velocidad y la estimación de velocidad contiene más ruido de granularidad. Con 131.072 posiciones disponibles, el mismo cálculo resuelve incrementos angulares mucho más finos, dando al bucle de velocidad una señal de velocidad más limpia con la que trabajar. El resultado es una rotación notablemente más suave a velocidades de avance bajas: menos ondulación en la forma de onda de velocidad, mejor uniformidad del par en el eje y acabado superficial mejorado en aplicaciones como rectificado o cortes de contorno lentos.

La función absoluta almacena la posición de varias vueltas en el codificador y la retiene durante la pérdida de energía, respaldada por elBatería de litio A6BATalojado dentro del amplificador MR-J2S. Desde la perspectiva de la máquina, una interrupción del suministro eléctrico es invisible para el sistema de posición. El reinicio después de cualquier evento de energía (apagado planificado, recuperación de parada de emergencia, reinicio de alarma) se realiza sin un ciclo de retorno de referencia. El eje simplemente se sitúa en la última posición absoluta conocida.

Una distinción importante con respecto al HC-SF301B:El codificador de 17 bits del HC-SFS301B requiere la plataforma de amplificador MR-J2S. No es compatible con amplificadores MR-J2 de primera generación. Si la máquina actualmente ejecuta hardware MR-J2 (sin el sufijo S), el HC-SF301B es el motor correcto. Si los amplificadores son MR-J2S, el HC-SFS301B es la combinación perfecta y el de mejor rendimiento.

El freno electromagnético a esta capacidad

Los frenos de resorte se vuelven más críticos a medida que aumenta el par continuo. Con una potencia nominal de 28,6 Nm, un eje que transporta una carga de alto par (una mesa giratoria cargada, una pieza pesada suspendida en un eje Z) aplica ese par en cualquier dirección que la gravedad o el desequilibrio de carga dicte que la corriente instantánea del servo caiga a cero. En una máquina sin bloqueo de freno, la primera parada de emergencia o evento de potencia podría permitir un movimiento incontrolado significativo antes de que el freno dinámico en el amplificador detenga el eje.

El freno de resorte del HC-SFS301B elimina esa incertidumbre. Cuando hay 24 VCC, la bobina mantiene limpio el disco de freno y el eje gira libremente. Retire los 24 V (por comando de software durante una secuencia de apagado normal, por caída del relé en la parada de emergencia o por pérdida de potencia de control) y el resorte se acopla inmediatamente al disco. El eje se sujeta mecánicamente, independientemente del estado del amplificador.

Tres cosas para acertar en la instalación:

el frenodebe acoplarse sólo después de que el eje se haya detenido. El amplificador MR-J2S proporciona laseñal MBRespecíficamente para este propósito: retrasa la activación del freno hasta que el motor ha desacelerado por debajo de la velocidad umbral. Cablear la bobina del freno directamente a un contacto de parada de emergencia, sin el enclavamiento MBR, corre el riesgo de enganchar el resorte contra un eje giratorio. Con un par motor máximo de 85,9 Nm, la colisión entre el disco sujeto por resorte y el rotor giratorio es abrupta y acortará sustancialmente la vida útil del freno.

La supresión de sobretensiones es obligatoria.La bobina de freno es una carga inductiva. Cambiar 24 VCC a una bobina desprotegida produce un gran pico de voltaje inductivo al apagar. El amortiguador de sobretensiones (un diodo amortiguador o de rueda libre) debe instalarse directamente entre los terminales de la bobina de freno, lo más cerca posible de la bobina. Omitirlo corre el riesgo de dañar el relé o la salida digital del amplificador que impulsa el circuito de freno.

Paraejes verticales, la guía publicada por Mitsubishi coloca el par estático desequilibrado máximo recomendado en o por debajo del 70 % del par nominal del motor: aproximadamente 20 Nm en el eje para el HC-SFS301B. Las cargas que producen un mayor par desequilibrado deben complementarse con un contrapeso mecánico en lugar de depender únicamente del servosistema y el freno.

Eje recto: diseño e instalación del acoplamiento

El eje recto del HC-SFS301B requiere bujes de acoplamiento con abrazadera de fricción o de abrazadera dividida. El acoplamiento debe seleccionarse e instalarse para la cifra de par máximo (85,9 Nm), no solo para la clasificación continua de 28,6 Nm. Un cubo clasificado para el par continuo pero marginal por debajo del pico eventualmente desarrollará un microdeslizamiento, introduciendo errores de posición que se acumulan sutilmente a lo largo de múltiples ciclos de la máquina antes de que se vuelvan visibles a medida que cambian las dimensiones de la pieza.

La instalación correcta del cubo en un eje recto sigue un procedimiento específico en el manual del servomotor de Mitsubishi: use el orificio roscado en el extremo del eje para colocar el cubo axialmente (un perno de tracción, una arandela y una tuerca asentados contra la cara del cubo) en lugar de presionar o martillar el cubo directamente. Las cargas de impacto del eje provenientes del martilleo viajan directamente de regreso a través del motor al disco codificador. Incluso si no ocurre una falla inmediata, el daño por impacto al mecanismo del codificador puede causar errores de retroalimentación intermitentes o fallas tempranas del codificador que solo se vuelven evidentes después de que la máquina ha estado en producción durante algún tiempo.

Para aplicaciones donde se prefiere una conexión más positiva entre eje y cubo, elHC-SFS301BKes la versión con eje enchavetado del mismo motor, idéntica en todas las especificaciones, con una ranura mecanizada agregada. Ambas variantes se montan en la misma brida de 176 × 176 mm y se combinan con los mismos amplificadores MR-J2S-350.

Amplificadores compatibles: clase MR-J2S-350

El HC-SFS301B requiere unSeñor-J2S-350amplificador. Hay tres variantes estándar disponibles:

• Señor-J2S-350A— Interfaz de uso general con comando analógico/pulso. Admite modos de control de posición, velocidad y par. La opción estándar para sistemas controlados por CNC y PLC que utilizan paso/dirección o comando de velocidad analógico.
• Señor-J2S-350B— Interfaz de bus de fibra óptica SSCNET, diseñada para sistemas coordinados multieje a través de controladores de movimiento Mitsubishi (serie A, serie Q). Los comandos de posición se envían a través de la red serie en lugar de mediante un tren de impulsos.
• Señor-J2S-350CP— Función de posicionamiento incorporada. Datos de tabla de puntos almacenados en el propio amplificador, con CC-Link o interfaz I/O. Adecuado para posicionamiento independiente sin un controlador de movimiento dedicado.

Las tres variantes admiten el protocolo de codificador de 17 bits y están clasificadas para las demandas de corriente continua del motor de 3 kW. El HC-SFS301B esno compatible con amplificadores MR-J2-350 de primera generación, que no puede leer el formato del codificador J2S de 17 bits, ni con los amplificadores MR-J3 o MR-J4, que utilizan una interfaz física y de protocolo completamente diferente.

Contexto de la aplicación

Mesa giratoria de baja velocidad y accionamientos de 4º eje.Las grandes mesas giratorias estilo paleta en los centros de mecanizado manejan una masa sustancial de piezas de trabajo y accesorios. A 28,6 Nm continuos, el HC-SFS301B impulsa una mesa giratoria de acoplamiento directo a través de cortes de contorno sostenidos y ciclos de indexación bruscos sin acercarse a su techo térmico. El codificador absoluto maneja la exigente precisión de posición requerida para el posicionamiento angular en el mecanizado de múltiples caras, y el freno sujeta la mesa durante las secuencias de sujeción y liberación.

Accionamientos de transferencia y lanzaderas de palés HMC.Los sistemas de transferencia de paletas en centros de mecanizado horizontales realizan ciclos repetidos bajo cargas pesadas. El requisito de parada y retención en cada estación (a menudo mientras se produce el bloqueo y el desbloqueo) es donde el freno a prueba de fallas se amortiza por sí solo. La combinación de alto par continuo y retención mecánica hace que el HC-SFS301B sea una opción natural para variadores en esta categoría de aplicaciones.

Ejes de bobinado con control de tensión.Las bobinadoras y desenrolladoras de materiales que funcionan en modo de control de par necesitan un motor que pueda mantener el par requerido a velocidades de eje bajas y variables en un amplio rango de diámetros de rollo. Un motor de 1.000 rpm con control de par en un eje de bobinado se mantiene dentro de un rango de velocidad sensible sin exigir ajustes de relación de engranajes electrónicos inusuales, y el codificador de 17 bits proporciona retroalimentación de regulación de par detallada a cualquier velocidad dentro de la ventana operativa.

Transportador lento y indexación de transferencia.Los ejes de transmisión para transportadores de cadena y sistemas de transferencia de correa que funcionan a bajas velocidades superficiales en condiciones de carga se benefician de la densidad de torsión del HC-SFS301B. Cuando de otro modo se especificaría un motorreductor, un servo de accionamiento directo a 1000 rpm con suficiente par continuo simplifica el tren de transmisión y agrega las capacidades programables de control de velocidad, par y posición que proporcionan los servosistemas.

Accionamientos cargados por gravedad del eje Z en máquinas de servicio pesado.Los ejes verticales que transportan conjuntos de husillos pesados ​​en máquinas de gran formato necesitan la combinación de un par adecuado y una sujeción mecánica fiable. El par continuo de 28,6 Nm del HC-SFS301B (a 1000 rpm sin engranaje reductor) proporciona opciones de accionamiento directo para algunas configuraciones de eje vertical donde un motor de mayor velocidad requeriría una reducción significativa del engranaje para lograr un par equivalente en el eje de entrada del husillo de bolas.

Rango HC-SFS de 1000 rpm: referencia de capacidad

Todos los modelos de esta familia utilizan el codificador absoluto en serie de 17 bits, protección IP65, eje sellado con aceite, suministro de clase de 200 V CA y compatibilidad con amplificador MR-J2S-350. El HC-SFS301B se sitúa en la parte superior del rango de 1.000 rpm con el par continuo más alto de esta subfamilia.

Nuevo en caja, sellado de fábrica.

Sellado de fábrica significa embalaje original de Mitsubishi, tapa protectora del extremo del eje en su lugar, todos los puertos del conector cubiertos, embalaje interno de espuma intacto y sin antecedentes térmicos o mecánicos que tener en cuenta. Para una máquina que actualmente espera que esta pieza reanude la producción, la opción nueva en stock es el camino más confiable para volver a funcionar: condición conocida, garantía de un año, sin variables de instalación o reparación previa.

Con un peso acorde con el tamaño del bastidor del motor y el conjunto de frenos, el HC-SFS301B se envía embalado de forma segura para su transporte. Almacenado en condiciones apropiadas (frío, seco, alejado de vibraciones), el stock sellado de fábrica mantiene las especificaciones completas durante varios años. Más allá de cinco años de almacenamiento, un breve recorrido del eje a baja velocidad antes de la puesta en servicio ayuda a redistribuir la grasa del rodamiento.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Qué amplificadores son compatibles con el HC-SFS301B?

El HC-SFS301B requiere unSeñor-J2S-350Amplificador de clase de la plataforma MELSERVO-J2S (J2-Super). Las tres variantes estándar son lasSeñor-J2S-350A(comando analógico/pulso de uso general),Señor-J2S-350B(bus de fibra óptica SSCNET para controladores de movimiento), ySeñor-J2S-350CP(posicionamiento incorporado con interfaz CC-Link). Todos admiten el codificador serie de 17 bits del motor. El HC-SFS301B no es compatible con los amplificadores MR-J2-350 originales ni con los amplificadores MR-J3/MR-J4.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre el HC-SFS301B y el HC-SF301B?

Son mecánicamente intercambiables: misma brida, misma salida de par, mismo tipo de eje, misma configuración de freno, misma velocidad nominal. La diferencia es la generación del codificador y del amplificador. ElHC-SF301B (serie J2) utiliza un codificador de 14 bits (16,384 ppr)y funciona con amplificadores MR-J2 y MR-J2S. ElHC-SFS301B (serie J2S) utiliza un codificador de 17 bits (131.072 ppr)y requiere amplificadores MR-J2S. Si la máquina utiliza amplificadores MR-J2 (primera generación), el HC-SF301B es el motor correcto.

P3: El HC-SFS301B tiene 3 kW, pero tiene un par nominal de 28,6 Nm. ¿Cómo es eso posible?

El par y la velocidad están inversamente relacionados al mismo nivel de potencia. A 1.000 rpm con una potencia de 3 kW, el par nominal continuo es de aproximadamente 28,6 Nm. Haga funcionar los mismos 3 kW a través de un motor de 2000 rpm y el par continuo cae a aproximadamente 14,3 Nm. El HC-SFS301B está diseñado específicamente para aplicaciones de baja velocidad y alto torque donde la carga del eje exige un torque sostenido sin la necesidad de engranajes reductores entre el motor y el mecanismo accionado.

P4: ¿El codificador de 17 bits necesita una batería? ¿Dónde está ubicada la batería?

Sí. La función absoluta del codificador de 17 bits depende de la batería de respaldo para retener los datos de posición de múltiples vueltas durante los períodos de apagado. La batería - unCelda de litio Mitsubishi A6BAT— está instalado en el servoamplificador MR-J2S, no en el cuerpo del motor. Cuando está en buen estado, la posición absoluta se conserva a través de cualquier interrupción de energía y el eje no necesita un ciclo de referencia al reiniciar. Reemplace el A6BAT rápidamente cuando el amplificador muestre una alarma de advertencia de batería baja, antes de que la descarga completa provoque la pérdida de la posición absoluta.

P5: ¿El HC-SFS301B es adecuado para un eje vertical cargado por gravedad sin contrapeso adicional?

Puede serlo, siempre que el par estático desequilibrado en el eje del motor no supere aproximadamente el 70 % del par nominal, que para este motor es de aproximadamente 20 Nm. Esta cifra proviene de la guía publicada por Mitsubishi para aplicaciones de eje vertical de servomotor. Las cargas que producen un par desequilibrado por encima de ese umbral deben tener un contrapeso mecánico suplementario (cilindro neumático, contrapeso) en lugar de depender completamente del par del servo y del freno para sujetar el eje. Para cargas dentro del límite de 20 Nm, el HC-SFS301B con su freno de resorte proporciona una retención confiable en el servoapagado.