Mitsubishi HC-SF352 (HCSF352) — Motore servo AC da 3,5 kW, albero dritto, senza freno, 2000 giri/min, serie MELSERVO J2

Panoramica del prodotto

Codice articolo: HC-SF352

Cercato anche come: HCSF352, HC SF 352, HC-SF-352 Serie: Mitsubishi MELSERVO HC-SF (Generazione J2)

Classificazione: Motore servo brushless AC a inerzia media — 3,5 kW, classe 200 V, 2000 giri/min, albero dritto, senza freno

Mettere l'HC-SF352 nel contesto

Prima di entrare nelle specifiche, una distinzione vale la pena di essere fatta chiaramente perché influisce direttamente sulla selezione dell'amplificatore. L'HC-SF352 appartiene alla piattaforma J2 (MELSERVO di prima generazione), non alla J2-Super. Il suo encoder è a 14 bit — 16.384 posizioni per rivoluzione — ed è compatibile sia con l'originale MR-J2-350 che con il più recente MR-J2S-350 amplificatori. L'equivalente J2-Super è l'HC-SFS352, che ha un encoder a 17 bit e richiede esclusivamente un amplificatore MR-J2S.

Questa distinzione è importante in due situazioni pratiche. Primo, quando si cerca una sostituzione per una macchina esistente: sapere su quale generazione è stata progettata la macchina determina quale motore è appropriato. Un amplificatore MR-J2-350 farà funzionare correttamente l'HC-SF352; non accetterà il protocollo a 17 bit dell'HC-SFS352. Secondo, quando si valuta se un particolare motore usato o in surplus è quello giusto: l'HC-SF352 e l'HC-SFS352 sono fisicamente intercambiabili — stessa flangia, stesse dimensioni dell'albero — ma elettricamente servono generazioni di amplificatori diverse.

Chiarito questo: l'HC-SF352 è un motore servo da 3,5 kW, 2000 giri/min, a inerzia media, con una coppia nominale di 16,7 Nm continua e 50,1 Nm di picco, su una flangia da 176 × 176 mm con protezione IP65 e albero dritto senza freno elettromagnetico.

Specifiche tecniche

3,5 kW a 2000 giri/min: la storia della coppia

Sedici virgola sette Newton-metri di coppia continua. A 2.000 giri/min, si tratta di una notevole capacità di forza sostenuta per assi servo industriali — sufficiente per azionare pesanti tavole a vite a ricircolo di sfere su grandi centri di lavoro CNC, mantenere una tensione costante su macchine avvolgitrici industriali che gestiscono substrati pesanti, alimentare l'albero di ingresso di un riduttore a vite senza fine su un divisore a indice rotante pesante, o sostenere la forza di avanzamento su una pressa o una macchina formatrice azionata da servo durante un ciclo di produzione completo.

I 50,1 Nm di picco — tre volte la potenza nominale continua — entrano in gioco durante le fasi di accelerazione e decelerazione dei cicli di posizionamento. Per un asse pesante che effettua rapidi spostamenti punto-punto, la coppia di picco guida aggressivamente la rampa di velocità, trascorrendo la fase di accelerazione ben al di sopra della coppia nominale, mantenendo intatto il bilancio termico poiché tali transitori sono brevi rispetto alla fase di velocità stabilizzata. Questo rapporto picco-continuo di 3:1 è la norma della generazione J2 per la famiglia HC-SF a 2000 giri/min, ed è ciò che consente a un motore con una data coppia continua di eseguire cicli di posizionamento rapidi senza richiedere un sovradimensionamento rispetto al requisito di carico sostenuto.

Una nota di dimensionamento che vale la pena esplicitare: sugli assi verticali con carichi sbilanciati, la documentazione Mitsubishi raccomanda costantemente di mantenere la componente di coppia gravitazionale sostenuta al 70% o al di sotto della coppia continua nominale. A 16,7 Nm nominali, questo limite è di circa 11,7 Nm di carico gravitazionale sostenuto. Gli assi che si avvicinano o superano questa cifra necessitano di un contrappeso o di un motore con una coppia continua nominale superiore.

HC-SF vs HC-SFS: la questione dei 14 bit

La cosa più importante da fare correttamente quando si acquista o si sostituisce un HC-SF352 è la generazione dell'encoder, e si riduce a una singola domanda pratica: quale amplificatore sta utilizzando la macchina?

HC-SF352 (14 bit, 16.384 ppr) — Compatibile con MR-J2-350 (prima generazione) e MR-J2S-350 (J2-Super). Questo motore funziona con entrambe le generazioni perché Mitsubishi ha progettato gli amplificatori J2-Super per rimanere retrocompatibili con i motori di generazione J2.

HC-SFS352 (17 bit, 131.072 ppr) — Solo J2-Super. Questo motore richiede un amplificatore MR-J2S-350 e non comunicherà con un amplificatore MR-J2-350 originale.

La conseguenza per l'approvvigionamento di ricambi: una macchina che utilizza un amplificatore MR-J2-350 necessita dell'HC-SF352, non dell'HC-SFS352. L'installazione della variante SFS su un amplificatore MR-J2-350 produrrà un errore di comunicazione dell'encoder all'avvio. Al contrario, se la macchina sta già utilizzando un amplificatore MR-J2S-350, entrambi i motori funzioneranno — ma l'HC-SFS352 offre una risoluzione dell'encoder più elevata (131.072 vs 16.384 ppr) ed è la scelta preferita per le macchine in cui l'accuratezza del posizionamento beneficia di un feedback più fine.

Le dimensioni meccaniche di entrambi i motori sono identiche: stessa flangia da 176 × 176 mm, stesso diametro dell'albero, stessa interfaccia di montaggio. La scelta è determinata interamente dalla generazione dell'amplificatore sulla macchina.

Albero dritto: progettazione del giunto a 3,5 kW

Un albero dritto senza chiavetta è il punto di partenza standard per la progettazione del giunto del motore servo, e a 3,5 kW con una coppia di picco di 50,1 Nm, la selezione del giunto merita un'attenzione particolare.

La cifra critica per la selezione del giunto è la coppia di picco, non la coppia continua nominale. Un giunto o un mozzo dimensionato per la cifra nominale di 16,7 Nm sarà sottodimensionato durante ogni ciclo di accelerazione che si avvicina alla coppia di picco. La pratica standard a questa capacità è di utilizzare la coppia di picco come base di dimensionamento, quindi applicare un fattore di servizio appropriato — tipicamente 1,5-2× per applicazioni con carichi inerziali e urti moderati, più alto per applicazioni con urti meccanici significativi dovuti all'ingranaggio o all'accoppiamento a catena.

A 50,1 Nm di picco con un fattore di servizio di 2×, l'obiettivo di dimensionamento del giunto è di 100 Nm o superiore. Questo rientra ampiamente nella gamma dei prodotti standard per giunti servo industriali — giunti a soffietto, giunti a disco e giunti a ganasce con una potenza nominale per questa gamma di coppia sono articoli di catalogo dei principali produttori di giunti. Il diametro dell'albero del motore con telaio da 176 × 176 mm è più grande dei motori di classe compatta, il che significa una maggiore capacità di alesaggio per i design standard dei mozzi e generalmente uno stress inferiore all'interfaccia albero-mozzo.

Per applicazioni in cui il componente azionato — un ingranaggio, un pignone o una puleggia — richiede un foro con chiavetta, l'HC-SF352K (albero con chiavetta, senza freno) utilizza lo stesso amplificatore e fornisce prestazioni elettriche identiche. Le due varianti sono intercambiabili dal punto di vista dell'amplificatore.

Promemoria per l'installazione del mozzo a questa dimensione del telaio. Il foro filettato all'estremità dell'albero sui motori da 176 × 176 mm è presente per uno scopo specifico: utilizzare un tirante per tirare assialmente il mozzo del giunto sull'albero anziché premerlo o martellarlo. I carichi d'impatto assiali durante il montaggio del mozzo viaggiano attraverso l'albero fino al disco dell'encoder e al cuscinetto posteriore, e il danno risultante — tipicamente un sottile degrado del cuscinetto dell'encoder — tende ad apparire settimane dopo come errori intermittenti dell'encoder sotto vibrazione piuttosto che immediatamente. L'utilizzo del metodo del tirante richiede qualche istante in più e previene completamente il problema.

Senza freno: valutazione dell'applicazione

L'HC-SF352 non dispone di un freno elettromagnetico. A riposo, la posizione dell'asse è mantenuta dal blocco servo dell'amplificatore — il loop di posizione rimane attivo, il feedback dell'encoder monitora continuamente l'angolo dell'albero e l'amplificatore fornisce la corrente necessaria per mantenere un errore di inseguimento pari a zero.

Per assi orizzontali e meccanismi bilanciati, questo è affidabile, preciso e praticamente esente da manutenzione. Non c'è un relè da ispezionare, nessun disco freno da misurare per l'usura, nessun circuito da 24 V da mantenere e nessuna sequenza di interblocco MBR che aggiunga logica al programma PLC. Su una macchina in cui la maggior parte degli assi servo sono orizzontali, la configurazione senza freno è la scelta pulita.

La situazione cambia quando l'asse ha una componente di carico gravitazionale. La gamma di capacità di 3,5 kW è comune sugli assi Z di grandi centri di lavoro CNC, portali a movimento verticale, meccanismi di sollevamento azionati da servo e azionamenti di avanzamento inclinati — tutte applicazioni in cui il carico ha un peso che agisce nella direzione di rotazione dell'albero quando la corrente del servo scende a zero. In questi casi, il freno meccanico non è opzionale. L'HC-SF352B (albero dritto, freno a molla) o HC-SF352BK (albero con chiavetta, freno) sono le scelte corrette.

Se la domanda per un dato asse è veramente poco chiara — "questo asse è abbastanza orizzontale da rendere sufficiente il blocco servo?" — la risposta conservativa e corretta è specificare il freno. La rimozione di un freno non necessario comporta una certa semplicità meccanica; l'omissione di un freno necessario su un asse verticale caricato dalla gravità crea un pericolo.

Amplificatori compatibili

L'HC-SF352 è compatibile con l'amplificatore di prima generazione MR-J2-350 e con l'intera gamma di amplificatori J2-Super MR-J2S-350.

MR-J2-350A — Interfaccia generica di prima generazione. Ingressi di comando a impulsi e analogici. Controllo di posizione, velocità e coppia. L'amplificatore originale abbinato per le macchine costruite attorno all'HC-SF352 durante l'era della piattaforma J2. Ancora in servizio su molte macchine utensili più vecchie.

MR-J2S-350A — Interfaccia generica J2-Super. Comandi a impulsi e analogici, tutte le modalità di controllo, RS-232C per MR Configurator. L'amplificatore preferito per le nuove installazioni che utilizzano l'HC-SF352, offre auto-tuning in tempo reale, soppressione adattiva delle vibrazioni e prestazioni servo migliorate rispetto all'MR-J2 di prima generazione.

MR-J2S-350B — Interfaccia bus SSCNET J2-Super. Si collega ai controller di movimento Mitsubishi serie A e serie Q tramite collegamento seriale SSCNET in fibra ottica. Tutti i comandi dell'asse e il feedback viaggiano sulla rete. Richiesto per il movimento coordinato multi-asse sotto un controller di movimento Mitsubishi.

MR-J2S-350CP — J2-Super con posizionamento integrato. Fino a 31 posizioni in tabella, attivate da I/O o comando CC-Link. Posizionamento indicizzato autonomo senza un controller di movimento separato.

L'HC-SF352 non è compatibile con gli amplificatori MR-J3 o MR-J4 senza un kit di adattamento di rinnovo. Per le macchine aggiornate a piattaforme servo Mitsubishi di generazione successiva, sia il motore che l'amplificatore richiedono la sostituzione come set abbinato.

Famiglia HC-SF a 2000 giri/min — Prospettiva di capacità

L'HC-SF352 è il punto medio della gamma con telaio da 176 × 176 mm — sopra l'HC-SF202 (2 kW) e sotto l'HC-SF502 (5 kW). Le macchine progettate attorno a questa flangia possono ospitare tutte e tre senza alcuna modifica meccanica. Il salto di coppia dall'HC-SF202 (9,55 Nm) all'HC-SF352 (16,7 Nm) è di circa il 75% — un margine significativo se l'asse opera vicino al limite dell'unità da 2 kW in condizioni di produzione sostenute.

Ogni modello della famiglia HC-SF a 2000 giri/min è disponibile in quattro varianti di albero e freno: albero dritto (nessun suffisso), albero dritto con freno (B), albero con chiavetta (K) e albero con chiavetta e freno (BK). L'abbinamento dell'amplificatore è lo stesso all'interno di ciascun gruppo di capacità indipendentemente dalla configurazione dell'albero o del freno.

Applicazioni tipiche

Assi di avanzamento per centri di lavoro CNC. Assi di avanzamento primari X, Y e Z su centri di lavoro orizzontali e verticali che gestiscono masse di tavola medio-grandi. La coppia continua di 16,7 Nm sostiene carichi di tavola pesanti a velocità di avanzamento di produzione senza spingere il motore in zona di sovraccarico; il picco di 50,1 Nm gestisce in modo efficiente l'accelerazione in rapido avanzamento.

Macchine da taglio e fresatura di grande formato. Assi del portale azionati da servo su tavoli da taglio al plasma, sistemi di posizionamento a getto d'acqua e fresatrici di grande formato dove la massa del portale e la velocità di traslazione richiesta insieme richiedono 3,5 kW con questa combinazione di velocità-coppia. Accoppiamento ad albero dritto a trasmissioni a cinghia dentata o a cremagliera.

Azionamenti di avvolgimento e svolgimento industriali. Stazioni di avvolgimento a controllo di tensione su linee di trasformazione di carta, film e fogli dove il motore funziona in modalità di controllo della coppia per mantenere una tensione costante del nastro al variare del diametro del rotolo. La coppia sostenuta di 16,7 Nm a 2.000 giri/min copre i requisiti delle stazioni di avvolgimento di fascia media con un adeguato margine di coppia sull'intervallo di diametro del rotolo di lavoro.

Assi di avanzamento per presse e macchine per stampaggio azionate da servo. Assi di avanzamento materiale su presse a passo, svolgitori-raddrizzatori di bobine e presse per tranciatura fine dove è richiesto un avanzamento preciso ad alta velocità sotto una forza di avanzamento significativa ad ogni corsa della pressa. Il picco di 50,1 Nm gestisce il transitorio di forza all'inizio di ogni corsa di avanzamento.

Azionamenti di indicizzazione rotante e linee di trasferimento. Azionamenti di tavole rotanti a indice con riduttore e assi di trasferimento azionati da servo su linee di assemblaggio e trasferimento di lavorazione. La capacità di 3,5 kW gestisce meccanismi di indicizzazione di peso medio con buone prestazioni di accelerazione; l'encoder a 14 bit, sebbene a risoluzione inferiore rispetto alle unità J2-Super, è sufficiente per la maggior parte dei requisiti di accuratezza di indicizzazione.

Domande frequenti

D1: L'HC-SF352 può essere utilizzato con un amplificatore MR-J2S-350, o richiede il più vecchio MR-J2-350?

L'HC-SF352 funziona con entrambe le generazioni. Mitsubishi ha progettato gli amplificatori J2-Super (MR-J2S) per mantenere la retrocompatibilità con i motori di generazione J2. L'encoder a 14 bit dell'HC-SF352 è pienamente supportato dagli MR-J2S-350A, B e CP. Infatti, abbinare l'HC-SF352 a un amplificatore MR-J2S-350 è generalmente preferibile all'utilizzo del più vecchio MR-J2-350, poiché l'amplificatore J2-Super offre un migliore auto-tuning, una soppressione adattiva delle vibrazioni e prestazioni servo complessive migliorate.

D2: Qual è la differenza tra l'HC-SF352 e l'HC-SFS352?

Meccanicamente, sono identici — stessa flangia da 176 × 176 mm, stesso diametro dell'albero, stesse dimensioni di montaggio, stessa classificazione IP65. La differenza è la generazione dell'encoder. L'HC-SF352 ha un encoder a 14 bit (16.384 ppr) ed è compatibile con entrambi gli amplificatori MR-J2 e MR-J2S. L'HC-SFS352 ha un encoder a 17 bit (131.072 ppr) e richiede solo un amplificatore MR-J2S. Se la macchina utilizza un amplificatore MR-J2-350 di prima generazione, funzionerà solo l'HC-SF352. Se la macchina utilizza un MR-J2S-350, entrambi i motori sono meccanicamente compatibili, ma l'HC-SFS352 offre una risoluzione dell'encoder circa 8 volte migliore.

D3: Come si relaziona la coppia continua di 16,7 Nm alla progettazione di assi a vite a ricircolo di sfere?

Come riferimento pratico: una vite a ricircolo di sfere con passo di 10 mm e un'efficienza ragionevole (90%) azionata a una coppia continua del motore di 16,7 Nm può sostenere circa 9,4 kN di forza di avanzamento assiale sulla tavola. Ciò copre la maggior parte degli assi di tavola di centri di lavoro medio-grandi a velocità di taglio normali. Il picco di 50,1 Nm si traduce in circa 28,2 kN di forza assiale di picco durante l'accelerazione in rapido avanzamento. Queste sono cifre d'ordine di grandezza — i valori effettivi dipendono dal passo della vite, dall'efficienza, dal precarico e dall'attrito — ma danno un'idea utile di cosa significhino 16,7 Nm continui sul meccanismo di asse servo più comune.

D4: Dov'è la batteria di backup dell'encoder assoluto in un sistema che utilizza l'HC-SF352?

L'encoder a 14 bit sull'HC-SF352 supporta la modalità assoluta. La batteria di backup — tipicamente una cella al litio MR-BAT — è alloggiata nell'amplificatore servo, non nel motore. Sull'MR-J2S-350, il portabatteria è accessibile sulla parte anteriore dell'amplificatore. Sostituirla quando l'amplificatore visualizza un allarme di batteria scarica. Lasciare che la batteria si scarichi completamente reimposta il contatore assoluto e richiede un ciclo di ritorno al riferimento prima che l'asse possa riprendere la produzione.

D5: L'HC-SF352 è ancora disponibile e qual è il sostituto di generazione attuale?

L'HC-SF352 è discontinuato ma rimane disponibile come scorte in surplus e ricondizionate tramite fornitori di parti di automazione industriale. Per le macchine che utilizzano amplificatori MR-J2 o MR-J2S, le unità HC-SF352 in surplus sono il percorso di sostituzione diretto. Per nuovi progetti di macchine o aggiornamenti di piattaforma, l'equivalente di generazione attuale è l' HG-SR352 (serie MR-J4, 3,5 kW, 2000 giri/min, encoder a 22 bit, flangia da 176 × 176 mm, IP67), che richiede un amplificatore MR-J4-350. L'aggiornamento da HC-SF352 a HG-SR352 richiede la sostituzione sia del motore che dell'amplificatore insieme.