Mitsubishi HC-SFS301B (HCSFS301B) — Servomotor AC de 3kW, 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 (Generación J2-Super)

Tipo de Motor: Servomotor AC 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 se optimizan para la velocidad. El HC-SFS301B se basa en una prioridad diferente: par sostenido a baja velocidad del eje. Tres kilovatios de potencia distribuidos a través de un bobinado de 1.000 rpm producen 28,6 Nm de par continuo nominal — el doble de lo que entregaría un motor de 3kW nominal a 2.000 rpm en su eje. No se requiere caja de cambios para alcanzar esa cifra. Ninguna etapa de reducción intermedia que añada juego, intervalos de mantenimiento o complejidad mecánica a la cadena de transmisión.

Esa es la razón principal por la que los ingenieros especifican este motor. Donde la aplicación exige un par sustancial de forma continua a baja velocidad del eje — accionamientos de mesas giratorias acopladas directamente, mecanismos lentos de transferencia de paletas, ejes de bobinado que funcionan bajo carga de tensión constante — el perfil de alto par de 1.000 rpm resuelve el problema sin hardware de transmisión de potencia adicional entre el motor y la carga.

La 85,9 Nm de pico proporcionan el margen de aceleración. Poner en movimiento una carga de alta inercia desde el reposo hasta la velocidad nominal y detenerla limpiamente requiere significativamente más par que mantener una velocidad en estado estacionario. Esa relación de pico a nominal de tres a uno es lo que permite al HC-SFS301B accionar cargas pesadas a través de ciclos de arranque-parada bruscos, manteniéndose dentro de su clasificación térmica continua en la porción de trabajo de cada ciclo.

La "B" designa la variante de freno electromagnético. El motor se envía con un freno aplicado por resorte instalado y un eje recto para interfaces de acoplamiento por pinza de fricción. Esta es la configuración para aplicaciones que combinan la necesidad de una sujeción mecánica a prueba de fallos con un diseño de acoplamiento de eje liso.

Especificaciones Técnicas

Plataforma J2-Super: Lo que cambia el encoder de 17 bits

La familia HC-SFS es la sucesora J2-Super de la gama original HC-SF. Las dimensiones físicas son las mismas; el encoder no. El HC-SFS301B lleva un encoder absoluto serial de 17 bits — 131.072 posiciones por revolución — en comparación con el dispositivo de 14 bits (16.384 ppr) del HC-SF301B. El salto entre ellos no es marginal: 131.072 frente a 16.384 es un aumento de resolución de ocho veces.

A 1.000 rpm, la alta resolución del encoder demuestra su valor de una manera específica. Los ejes servo de baja velocidad son los más difíciles de operar suavemente desde el punto de vista del control de velocidad. El amplificador calcula la velocidad a partir de muestras consecutivas de posición del encoder tomadas a un intervalo de muestreo 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, proporcionando al bucle de velocidad una señal de velocidad más limpia con la que trabajar. El resultado es una rotación notablemente más suave a bajas velocidades de avance — menos rizado en la forma de onda de velocidad, mejor uniformidad de par en el eje y acabado superficial mejorado en aplicaciones como rectificado o cortes de contorneado lentos.

La función absoluta almacena la posición multiturno en el encoder y la conserva a través de la pérdida de energía, respaldada por la batería de litio A6BAT alojada dentro del amplificador MR-J2S. Desde la perspectiva de la máquina, una interrupción de energía 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 — procede sin un ciclo de retorno de referencia. El eje simplemente se enciende en la última posición absoluta conocida.

Una distinción importante del HC-SF301B: el encoder de 17 bits del HC-SFS301B requiere la plataforma de amplificador MR-J2S. No es retrocompatible con los amplificadores MR-J2 de primera generación. Si la máquina ejecuta actualmente hardware MR-J2 (sin el sufijo S), el HC-SF301B es el motor correcto a adquirir. Si los amplificadores son MR-J2S, el HC-SFS301B es la coincidencia precisa — y el de mejor rendimiento.

El Freno Electromagnético a esta Capacidad

Los frenos aplicados por resorte se vuelven más críticos a medida que aumenta el par continuo. Con 28,6 Nm nominales, 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 dicten en el instante en que la corriente del servo cae a cero. En una máquina sin enclavamiento de freno, la primera parada de emergencia o evento de energía podría permitir un movimiento incontrolado significativo antes de que el freno dinámico en el amplificador detenga el eje.

El freno aplicado por resorte del HC-SFS301B elimina esa incertidumbre. Cuando hay 24V DC presentes, la bobina mantiene el disco de freno separado y el eje gira libremente. Retire los 24V — por comando de software durante una secuencia de apagado normal, por caída de relé en parada de emergencia, o por pérdida de energía de control — y el resorte acopla inmediatamente el disco. El eje se mantiene mecánicamente, independientemente del estado del amplificador.

Tres cosas que hacer bien en la instalación:

El freno debe activarse solo después de que el eje se haya detenido. El amplificador MR-J2S proporciona la señal MBR específicamente para este propósito — retrasa la activación del freno hasta que el motor se haya 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 que el resorte se acople contra un eje giratorio. A 85,9 Nm de par motor de pico, la colisión entre el disco accionado por resorte y el rotor giratorio es abrupta y acortará sustancialmente la vida útil del freno.

La supresión de sobretensiones es obligatoria. La bobina del freno es una carga inductiva. Conmutar 24V DC a una bobina sin protección produce un gran pico de voltaje inductivo al apagarse. El absorbedor de sobretensión — un supresor o diodo de rueda libre — debe instalarse directamente en los terminales de la bobina del freno, lo más cerca posible de la bobina. Omitirlo puede dañar el relé o la salida digital del amplificador que controla el circuito del freno.

Para ejes verticales, la guía publicada por Mitsubishi sitúa el par desequilibrado estático 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 par desequilibrado mayor deben complementarse con contrapesos mecánicos en lugar de depender únicamente del sistema servo y el freno.

Eje Recto: Diseño e Instalación del Acoplamiento

El eje recto del HC-SFS301B requiere bujes de acoplamiento por pinza de fricción o por división. El acoplamiento debe seleccionarse y ajustarse para la cifra de par de pico — 85,9 Nm —, no solo para la clasificación continua de 28,6 Nm. Un buje clasificado para el par continuo pero marginal bajo el pico desarrollará eventualmente microdeslizamiento, introduciendo errores de posicionamiento que se acumulan sutilmente a lo largo de múltiples ciclos de máquina antes de que se hagan visibles como cambios en las dimensiones de la pieza.

La instalación correcta del buje en un eje recto sigue un procedimiento específico en el manual del servomotor de Mitsubishi: utilice el orificio roscado en el extremo del eje para introducir el buje axialmente — un tornillo de tracción, arandela y tuerca apoyados contra la cara del buje — en lugar de presionar o golpear el buje directamente. Las cargas de impacto del eje por martilleo viajan directamente hacia atrás a través del motor hasta el disco del encoder. Incluso si no ocurre ningún fallo inmediato, los daños por impacto en el mecanismo del encoder pueden causar errores de retroalimentación intermitentes o fallos tempranos del encoder que solo se manifiestan después de que la máquina haya estado en producción durante algún tiempo.

Para aplicaciones donde se prefiere una conexión eje-buje más positiva, el HC-SFS301BK es la versión con eje chaveteado del mismo motor — idéntico en todas las especificaciones, con un chavetero mecanizado añadido. Ambas variantes se montan en la misma brida de 176 × 176 mm y se acoplan con los mismos amplificadores MR-J2S-350.

Amplificadores Compatibles — Clase MR-J2S-350

El HC-SFS301B requiere un amplificador de clase MR-J2S-350 de la clase. Hay tres variantes estándar disponibles:

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

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

Contexto de Aplicación

Ejes de mesa giratoria y 4º eje de baja velocidad. Las mesas giratorias tipo paleta grandes en centros de mecanizado manejan una masa sustancial de pieza y fijación. A 28,6 Nm continuos, el HC-SFS301B acciona una mesa giratoria acoplada directamente a través de cortes de contorneado sostenidos y ciclos de indexación bruscos sin acercarse a su límite térmico. El encoder absoluto maneja la precisión de posición exigente requerida para el posicionamiento angular en mecanizado multifacético, y el freno mantiene la mesa durante las secuencias de sujeción y liberación.

Accionamientos de lanzadera y transferencia de paletas HMC. Los sistemas de transferencia de paletas en centros de mecanizado horizontales ciclan repetidamente bajo carga pesada. El requisito de parada y sujeción en cada estación — a menudo mientras se sujeta y libera — es donde el freno a prueba de fallos se amortiza. La combinación de alto par continuo y sujeción mecánica hace que el HC-SFS301B sea una opción natural para los accionamientos en esta categoría de aplicación.

Ejes de bobinado con control de tensión. Los bobinadores y desbobinadores de material 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 en control de par en un eje de bobinado se mantiene dentro de un rango de velocidad sensato sin exigir configuraciones de relación de engranaje electrónico inusuales, y el encoder de 17 bits proporciona retroalimentación de regulación de par de alta precisión a cualquier velocidad dentro de la ventana operativa.

Transportadores lentos e indexación de transferencia. Los ejes de transmisión para transportadores de cadena y sistemas de transferencia de cinta que funcionan a bajas velocidades superficiales bajo condiciones de carga se benefician de la densidad de par del HC-SFS301B. Donde de lo contrario se especificaría un motorreductor, un servo de accionamiento directo a 1.000 rpm con suficiente par continuo simplifica la cadena de transmisión y añade las capacidades programables de control de velocidad, par y posición que proporcionan los sistemas servo.

Ejes de carga por gravedad en eje Z en máquinas de alta resistencia. Los ejes verticales que transportan conjuntos de husillo pesados en máquinas de gran formato necesitan la combinación de par adecuado y sujeción mecánica fiable. El par continuo de 28,6 Nm del HC-SFS301B — a 1.000 rpm sin engranajes de reducción — proporciona opciones de accionamiento directo para algunas configuraciones de eje vertical que requerirían una reducción de engranaje significativa para un motor de mayor velocidad para lograr un par equivalente en el eje de entrada de la barra de tornillo.

Gama HC-SFS de 1000 rpm — Referencia de Capacidad

Todos los modelos de esta familia utilizan el encoder absoluto serial de 17 bits, protección IP65, eje sellado con aceite, suministro de clase 200V AC y compatibilidad con amplificador MR-J2S-350. El HC-SFS301B se sitúa en la parte superior de la gama de 1.000 rpm con el mayor par continuo en esta subfamilia.

Nuevo en Caja, Sellado de Fábrica

Sellado de fábrica significa embalaje original Mitsubishi, tapón protector del extremo del eje en su lugar, todos los puertos de conexión cubiertos, embalaje de espuma interior intacto, y sin historial térmico o mecánico previo que tener en cuenta. Para una máquina que espera esta pieza para reanudar la producción, el stock nuevo en caja disponible es la vía más fiable para volver a la operación — condición conocida, garantía de un año, sin variables de instalación o reparación previa.

Con un peso coherente con el tamaño de este bastidor de motor y el conjunto de freno, el HC-SFS301B se envía embalado de forma segura para el transporte. Almacenado en condiciones adecuadas — fresco, seco, alejado de vibraciones —, el stock sellado de fábrica mantiene la especificación completa durante varios años. Más allá de cinco años de almacenamiento, una breve ejecución a baja velocidad del eje antes de la puesta en marcha ayuda a redistribuir la grasa del rodamiento.

Preguntas Frecuentes

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

El HC-SFS301B requiere un amplificador de clase MR-J2S-350 de la plataforma MELSERVO-J2S (J2-Super). Las tres variantes estándar son el MR-J2S-350A (comando analógico/pulso de propósito general), MR-J2S-350B (bus de fibra óptica SSCNET para controladores de movimiento), y MR-J2S-350CP (posicionamiento incorporado con interfaz CC-Link). Todos soportan el encoder serial 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 el encoder y la generación del amplificador. El HC-SF301B (serie J2) utiliza un encoder de 14 bits (16.384 ppr) y funciona con amplificadores MR-J2 y MR-J2S. El HC-SFS301B (serie J2S) utiliza un encoder de 17 bits (131.072 ppr) y requiere amplificadores MR-J2S. Si la máquina ejecuta amplificadores MR-J2 (primera generación), el HC-SF301B es el motor correcto a adquirir.

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

El par y la velocidad son inversamente proporcionales a la misma potencia. A 1.000 rpm con una potencia de salida de 3kW, el par continuo nominal es de aproximadamente 28,6 Nm. Si se aplican los mismos 3kW a un motor de 2.000 rpm, el par continuo se reduce a aproximadamente 14,3 Nm. El HC-SFS301B está diseñado específicamente para aplicaciones de baja velocidad y alto par donde la carga del eje exige un par sostenido sin necesidad de engranajes de reducción entre el motor y el mecanismo accionado.

P4: ¿El encoder de 17 bits necesita una batería y dónde está ubicada la batería?

Sí. La función absoluta del encoder de 17 bits depende de la copia de seguridad de la batería para retener los datos de posición multiturno durante los períodos de apagado. La batería — una celda de litio Mitsubishi A6BAT — se instala en el amplificador servo MR-J2S, no en el cuerpo del motor. Cuando está en buen estado, la posición absoluta se retiene a través de cualquier interrupción de energía y el eje no necesita un ciclo de referencia al reiniciar. Reemplace la A6BAT puntualmente cuando el amplificador muestre una alarma de advertencia de batería baja, antes de que la descarga completa cause la pérdida de la posición absoluta.

P5: ¿Es el HC-SFS301B adecuado para un eje vertical con carga por gravedad sin contrapeso adicional?

Puede serlo — siempre que el par desequilibrado estático en el eje del motor no supere aproximadamente el 70% del par nominal, que para este motor es de unos 20 Nm. Esta cifra proviene de la guía publicada por Mitsubishi para aplicaciones de servomotor en ejes verticales. Las cargas que producen un par desequilibrado superior a ese umbral deben tener un contrapeso mecánico suplementario (cilindro neumático, contrapeso) en lugar de depender enteramente del par servo y el freno para mantener el eje. Para cargas dentro del límite de 20 Nm, el HC-SFS301B con su freno aplicado por resorte proporciona una sujeción fiable con el servo apagado.