Mitsubishi HC-SFS202 (HCSFS202) — Motore servo AC da 2 kW, albero dritto, senza freno, 2000 giri/min, serie MELSERVO J2-Super

Panoramica del prodotto

Codice articolo: HC-SFS202

Cercato anche come: HCSFS202, HC SFS 202, HC-SFS-202

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

Classificazione: Motore servo brushless AC a inerzia media — 2 kW, classe 200V, 2000 giri/min, albero dritto, senza freno

Il motore in sintesi

Il Mitsubishi HC-SFS202 è il punto di ingresso nella famiglia HC-SFS 2000 giri/min di dimensioni maggiori — il primo modello nella gamma 2000 giri/min a passare dalla flangia da 130 × 130 mm alla piastra di montaggio da 176 × 176 mm. Questa transizione è significativa: segna il confine tra i servomotori di classe compatta e le unità di telaio medio destinate ad assi con carichi più pesanti, maggiori richieste di coppia e cicli di lavoro più impegnativi.

A 2 kW con una coppia continua di 9,55 Nm e un picco di 28,6 Nm, l'HC-SFS202 si colloca nella fascia di capacità più comunemente popolata nell'automazione industriale generale. Assi di avanzamento per macchine utensili, azionamenti per nastri trasportatori di peso medio, tavole rotanti a indice, controlli di tensione per avvolgitori — questo intervallo di coppia copre una fetta molto ampia di applicazioni che i progettisti di macchine incontrano quotidianamente. Non è un motore di nicchia. È, per molti aspetti, il cavallo di battaglia della linea HC-SFS.

Ciò che lo rende affidabile è la piattaforma J2-Super sottostante: un encoder assoluto seriale a 17 bit a 131.072 ppr, posizione assoluta multi-giro supportata da una batteria A6BAT nell'amplificatore MR-J2S-200, auto-tuning in tempo reale, soppressione adattiva delle vibrazioni e una suite completa di funzioni protettive. La configurazione con albero dritto e senza freno rappresenta l'integrazione meccanica ed elettrica più semplice possibile — nessun requisito di lavorazione della scanalatura sulla bussola, nessun cablaggio del relè del freno, nessun interblocco MBR nella logica PLC.

Specifiche tecniche

Perché 2 kW a 2000 giri/min è un punto di progettazione così comune

Nove virgola cinque cinque Newton-metri a 2.000 giri/min. Questo punto operativo compare su un'enorme gamma di macchinari industriali reali, e c'è una ragione semplice per questo.

A 2.000 giri/min, la velocità del motore è sufficientemente bassa da azionare direttamente viti a ricircolo di sfere e treni di ingranaggi a passo moderato — senza uno stadio di riduzione intermedio che aggiunge inerzia, gioco e complessità meccanica. Tuttavia, è abbastanza veloce da raggiungere velocità lineari pratiche su quelle stesse viti a ricircolo di sfere senza far funzionare il motore al di sopra del suo intervallo di funzionamento termico. Una vite a ricircolo di sfere con passo da 10 mm azionata a 2.000 giri/min produce una velocità di avanzamento lineare di 20 m/min. Su un asse di avanzamento di una macchina utensile CNC, 20 m/min è una velocità di avanzamento rapido confortevole. Su un trasportatore servo-controllato, è rapido e produttivo. Su un azionamento per avvolgimento, 2.000 giri/min fornisce un intervallo di velocità significativo per la variazione del diametro del rotolo.

La coppia continua di 9,55 Nm è ugualmente ben posizionata. È sufficiente per azionare una vite a ricircolo di sfere con passo da 10 mm contro un carico di tavola di diverse centinaia di chilogrammi con accelerazione moderata. Copre sezioni di nastri trasportatori di peso medio sotto carico di produzione completo. Mantiene un controllo di tensione costante su un azionamento per avvolgimento nell'intervallo di diametro di lavoro. Alimenta una tavola rotante a indice attraverso cicli multi-stazione.

Il picco di 28,6 Nm — esattamente tre volte la coppia continua — gestisce le fasi di accelerazione e decelerazione di ogni ciclo di posizionamento. Questi sono transitori brevi rispetto alla fase a velocità costante a coppia nominale; il budget termico del motore li assorbe senza problemi e il modello termico elettronico dell'MR-J2S-200 monitora il carico cumulativo per garantire che l'allarme protettivo scatti prima che gli avvolgimenti raggiungano una temperatura dannosa.

Ciò a cui tutto questo porta è un motore che si adatta ai requisiti di coppia e velocità di una gamma molto ampia di assi industriali generali senza bisogno di sovradimensionamento o di progettazione meccanica creativa per farlo funzionare.

Albero dritto: opzioni di accoppiamento e selezione

L'albero dritto dell'HC-SFS202 — senza scanalatura, senza piatto, diametro esterno cilindrico standard — è il punto di partenza universale per la progettazione di accoppiamenti per servomotori. Ogni tipo principale di accoppiamento per applicazioni servo funziona con un albero dritto: accoppiamenti a ganasce, accoppiamenti a soffietto, accoppiamenti Oldham, accoppiamenti a disco e mozzi per cinghie dentate con bloccaggio conico si agganciano al diametro esterno dell'albero utilizzando un mozzo diviso o un montaggio a interferenza.

A 9,55 Nm continui e 28,6 Nm di picco, la selezione dell'accoppiamento deve tenere conto della cifra di picco, non solo della coppia nominale. Un accoppiamento a ganasce dimensionato per 9,55 Nm nominali sarà marginale durante cicli di accelerazione aggressivi a 28,6 Nm di picco. La pratica standard è selezionare l'accoppiamento a 1,5–2× la coppia di picco quando il carico comporta input di shock, e al valore di coppia di picco quando il carico è puramente inerziale. In entrambi i casi, 28,6 Nm è il numero che governa il dimensionamento dell'accoppiamento, non la cifra nominale di 9,55 Nm.

Per applicazioni in cui un mozzo scanalato è richiesto o preferito — pignoni a catena, alcune pulegge dentate, mozzi di ingresso per ingranaggi — l' HC-SFS202K (albero scanalato, senza freno) è meccanicamente identico in ogni altro aspetto e utilizza lo stesso amplificatore MR-J2S-200. Le specifiche di prestazione rimangono invariate. L'unica differenza è la scanalatura lavorata nell'albero.

Montaggio del mozzo: il metodo del tirante a 176 × 176 mm. I manuali di istruzioni Mitsubishi sono coerenti su questo punto per i motori di telaio grande: utilizzare sempre il foro filettato all'estremità dell'albero e un tirante per tirare assialmente un accoppiamento o un mozzo sull'albero. Mai pressare o martellare. Il motore con telaio da 176 × 176 mm ha un albero più lungo delle unità da 130 × 130 mm, e il carico d'impatto durante l'installazione del mozzo viaggia attraverso l'albero fino al disco dell'encoder e al cuscinetto posteriore. Il danno risultante — tipicamente un danno minore al cuscinetto dell'encoder o un disallineamento del disco dell'encoder — di solito non produce un allarme immediato. Si manifesta settimane o mesi dopo come guasti intermittenti del rumore dell'encoder sotto vibrazione, che possono richiedere uno sforzo diagnostico significativo per risalire a un evento di installazione. Trenta secondi in più con un tirante eliminano completamente questo rischio.

Senza freno: quando il blocco servo è la risposta corretta

L'HC-SFS202 non è dotato di freno elettromagnetico. La posizione a riposo è mantenuta dal servo blocco ad anello chiuso dell'amplificatore MR-J2S-200 — il loop di posizione rimane attivo, l'encoder a 17 bit monitora l'angolo dell'albero ad alta risoluzione e l'amplificatore fornisce la corrente necessaria per mantenere la posizione comandata. Su un asse sano con una corretta taratura del guadagno, questo mantiene la posizione entro uno o due conteggi dell'encoder — movimento visibile effettivamente nullo.

Per assi orizzontali e meccanismi a carico simmetrico dove nessuna forza gravitazionale o a molla agisce nella direzione di rotazione dell'albero, il servo blocco è completamente affidabile e adeguato. Non c'è motivo meccanico per aggiungere un freno, e i vantaggi della configurazione senza freno sono tangibili: cablaggio del pannello più semplice, nessun relè, nessun circuito freno da 24V, nessun componente di soppressione dei picchi, nessuna sequenza di interblocco MBR nel PLC, nessuna ispezione periodica del disco del freno e un motore più leggero rispetto alla variante frenata equivalente.

La domanda ingegneristica da porsi per ogni asse di una macchina è semplice: se la corrente servo scende a zero inaspettatamente, l'asse si muove sotto una forza residua? Se la risposta è no — tavola orizzontale, indice rotativo a carico simmetrico, sezione di nastro trasportatore piana — l'HC-SFS202 senza freno è la specifica corretta e completa. Se la risposta è sì — asse Z verticale, avanzamento inclinato, meccanismo a carico gravitazionale — l' HC-SFS202B (albero dritto con freno elettromagnetico a molla) è richiesto. Entrambi utilizzano lo stesso amplificatore MR-J2S-200.

Su una macchina con diversi assi servo di questa capacità, applicando questo test sistematicamente e selezionando di conseguenza — piuttosto che optare per freni su tutti gli assi — si ottiene un design della macchina più semplice con un minor numero di componenti.

L'encoder a 17 bit nella produzione quotidiana

L'encoder integrato nell'HC-SFS202 è l'unità assoluta seriale a 17 bit di Mitsubishi, che fornisce 131.072 posizioni angolari discrete per rivoluzione dell'albero, insieme a un conteggio assoluto multi-giro mantenuto dopo lo spegnimento dalla batteria A6BAT nell'amplificatore.

In pratica, ciò che questo significa per una macchina di produzione è semplice:

Avvio senza homing. Quando la macchina si accende dopo uno spegnimento del fine settimana, dopo un arresto di manutenzione o dopo un arresto di emergenza, l'MR-J2S-200 legge immediatamente l'angolo assoluto dell'albero. Il controller conosce la posizione esatta dell'asse senza alcun movimento dell'albero. La produzione può riprendere direttamente. Per le macchine in cui una routine di homing richiederebbe di attraversare una zona pericolosa, o dove la posizione dell'asse al momento dello spegnimento era critica e deve essere nota con precisione per la sequenza di riavvio, questa non è una comodità — è un requisito funzionale.

Feedback di velocità ad alta risoluzione. A 131.072 conteggi per rivoluzione, il loop di velocità dispone di dati di posizione estremamente precisi con cui lavorare, anche a basse velocità dell'albero. Questo è uno dei motivi per cui gli assi J2-Super funzionano in modo fluido a basse velocità di avanzamento senza ondulazioni di velocità — la risoluzione del feedback è sufficientemente alta che l'algoritmo di controllo ha sempre informazioni accurate sulla velocità indipendentemente da quanto lentamente giri l'albero. Per applicazioni come azionamenti per avvolgimento a bassa velocità, assi a velocità di creep su macchine utensili o azionamenti a controllo di coppia dove la fluidità a bassa velocità è importante, la risoluzione a 17 bit fa una differenza misurabile rispetto ai predecessori a 14 bit.

Manutenzione della batteria. L'A6BAT nell'amplificatore MR-J2S-200 mantiene il contatore multi-giro dopo lo spegnimento. Sostituirlo quando l'amplificatore visualizza un allarme di batteria scarica. Una batteria completamente scarica reimposta il contatore assoluto, richiedendo un ciclo di ritorno al riferimento prima che l'asse possa riprendere la produzione.

Amplificatori compatibili

L'HC-SFS202 si abbina alla famiglia di amplificatori MR-J2S-200 — la piattaforma J2-Super con capacità di 2 kW. Tre varianti di interfaccia coprono le principali architetture di controllo:

MR-J2S-200A è l'amplificatore con interfaccia per scopi generali. Accetta comandi di posizione a treno di impulsi da controller CNC e PLC, oltre a riferimenti analogici di velocità e coppia. Tutte le modalità di controllo sono disponibili: posizione, velocità, coppia e le combinazioni a modalità commutata P/S, S/T, T/P. RS-232C si collega a MR Configurator per l'impostazione dei parametri e la diagnostica. Questa è la scelta standard per gli assi di avanzamento delle macchine utensili e le applicazioni di posizionamento industriale generale.

MR-J2S-200B si collega ai controller di movimento Mitsubishi serie A e serie Q tramite bus in fibra ottica SSCNET. Comandi di posizione, feedback dell'encoder, dati di allarme e segnali di monitoraggio viaggiano sul collegamento in fibra. Per macchine multi-asse coordinate — centri di lavoro che eseguono contornatura multi-asse simultanea, sistemi di trasferimento con assi sincronizzati, applicazioni di ingranaggi elettronici — il bus SSCNET fornisce la sincronizzazione in tempo reale che le interfacce analogiche o a impulsi non possono eguagliare.

MR-J2S-200CP fornisce posizionamento a singolo asse integrato. Fino a 31 posizioni target sono memorizzate nelle tabelle di punti interne dell'amplificatore e attivate da segnali di I/O digitali o di rete CC-LINK. Per assi di posizionamento a indice autonomi che non richiedono coordinamento con altri assi, il CP elimina il costo e la complessità di un controller di movimento dedicato.

Note di compatibilità. L'HC-SFS202 richiede un amplificatore J2-Super (MR-J2S). Non è compatibile con gli amplificatori MR-J2-200 originali (prima generazione), che non possono leggere il protocollo seriale dell'encoder a 17 bit. Per macchine che utilizzano hardware MR-J2 di prima generazione, l' HC-SF202 (stessa specifica meccanica, encoder a 14 bit) è il motore corretto. L'HC-SFS202 non è compatibile nemmeno con gli amplificatori MR-J3 o MR-J4 senza un kit di adattatore di rinnovo.

Famiglia HC-SFS 2000 giri/min — Contesto di capacità

L'HC-SFS202 è il primo modello nella gamma 2000 giri/min sulla flangia da 176 × 176 mm e l'opzione di capacità più bassa nel telaio più grande. Il passaggio dall'HC-SFS202 all'HC-SFS152 significa passare al telaio più piccolo da 130 × 130 mm. Per i design di macchine che necessitano della flangia più grande — sia per la distribuzione della massa del motore, i requisiti del diametro dell'albero o il margine di capacità futuro — l'HC-SFS202 è il punto di partenza.

Tutte le varianti di capacità nella famiglia 2000 giri/min sono disponibili in quattro configurazioni di albero e freno: albero dritto (HC-SFS202), albero dritto con freno (HC-SFS202B), albero scanalato (HC-SFS202K) e albero scanalato con freno (HC-SFS202BK). Tutte e quattro utilizzano la classe di amplificatori MR-J2S-200.

Applicazioni tipiche

Assi di avanzamento per macchine utensili CNC. Assi X, Y e Z secondari azionati da viti a ricircolo di sfere su centri di lavoro verticali e orizzontali. La coppia continua di 9,55 Nm e la velocità massima di 3.000 giri/min si adattano a masse di tavola moderate a velocità di avanzamento rapido pratiche senza uno stadio di riduzione tra motore e vite.

Azionamenti per nastri trasportatori e trasferimenti di medio impiego. Sezioni di nastri trasportatori servo-controllati, meccanismi di traslazione e sistemi di trasferimento pezzi su linee di assemblaggio e test. La capacità di 2 kW copre carichi di linea moderati; l'encoder assoluto elimina l'homing al riavvio, il che è importante per i sistemi di produzione ad alta disponibilità che ciclicamente accendono e spengono frequentemente.

Tavole rotanti a indice. Tavole rotanti multi-stazione in cui il motore si collega tramite un riduttore a vite senza fine o a ingranaggi diritti a gioco zero alla tavola. L'encoder a 17 bit fornisce la risoluzione angolare necessaria per un posizionamento preciso delle stazioni; il picco di 28,6 Nm gestisce la coppia di accelerazione per movimenti rapidi tra le stazioni.

Azionamenti per avvolgimento e svolgimento di tensione. Azionamenti per avvolgimento di materiale che funzionano in modalità di controllo di coppia per mantenere una tensione costante del nastro su un diametro del rotolo variabile. La coppia continua di 9,55 Nm a 2.000 giri/min copre un intervallo utile di dimensioni delle stazioni di avvolgimento e impostazioni di tensione del nastro. L'auto-tuning in tempo reale nell'MR-J2S-200 aiuta a mantenere una risposta di tensione costante al variare dell'inerzia del rotolo con il diametro.

Assi ausiliari per macchine per stampaggio a iniezione. Assi di espulsione, estrazione anima e rotazione vite servo-controllati su macchine per stampaggio a iniezione dove il motore deve mantenere una posizione precisa sotto carico durante il ciclo di stampaggio. L'albero dritto si accoppia pulitamente con meccanismi di espulsione a cremagliera; la configurazione senza freno è appropriata sugli assi di espulsione orizzontali dove il servo blocco è adeguato.

Domande frequenti

D1: Qual è la differenza tra l'HC-SFS202 e l'HC-SF202?

Entrambi sono motori da 2 kW, 2000 giri/min, con albero dritto su una flangia da 176 × 176 mm, ed entrambi sono meccanicamente identici nelle dimensioni e nell'interfaccia di accoppiamento. La differenza fondamentale è la generazione dell'encoder. L' HC-SF202 monta un encoder a 14 bit (16.384 ppr) ed è compatibile sia con gli amplificatori MR-J2 che MR-J2S originali. L' HC-SFS202 monta un encoder a 17 bit (131.072 ppr) e richiede un amplificatore MR-J2S-200 — non funzionerà con un MR-J2 di prima generazione. Per una macchina che utilizza già amplificatori MR-J2S-200, l'HC-SFS202 è il motore corretto. Per macchine con hardware MR-J2-200 originale, specificare l'HC-SF202.

D2: L'HC-SFS202 può essere utilizzato su un asse verticale senza freno?

Solo con un'attenta analisi. Il servo blocco tramite l'MR-J2S-200 mantiene in modo affidabile gli assi orizzontali a riposo, ma su un asse verticale, il carico gravitazionale che agisce sull'asse quando la corrente servo scende a zero causerà un movimento verso il basso. Per qualsiasi asse in cui il movimento a servo spento sia pericoloso o meccanicamente dannoso — inclusi la maggior parte degli assi verticali — l' HC-SFS202B (albero dritto, freno elettromagnetico a molla) è la specifica corretta. Il freno si innesta per impostazione predefinita e mantiene l'asse meccanicamente indipendentemente dallo stato del servo.

D3: L'HC-SFS202 è sulla flangia da 176 × 176 mm. Ciò significa che necessita di un montaggio più grande rispetto all'HC-SFS152 da 1,5 kW?

Sì. L'HC-SFS152 e le sue varianti con flangia da 130 × 130 mm sono motori fisicamente più piccoli. L'HC-SFS202 passa alla flangia da 176 × 176 mm, che richiede un'interfaccia di montaggio del motore diversa — cerchio bulloni più grande, diametro pilota diverso. Se una macchina è stata progettata attorno alla flangia da 130 × 130 mm e si considera l'HC-SFS202 come aggiornamento, la piastra di montaggio del motore dovrà essere modificata. Se il telaio della macchina utilizza già il montaggio da 176 × 176 mm, allora l'HC-SFS202 si adatta insieme alle varianti HC-SFS352, HC-SFS502 e HC-SFS702 senza alcuna modifica meccanica.

D4: Quale amplificatore è necessario e dov'è la batteria dell'encoder assoluto?

L'HC-SFS202 richiede un amplificatore MR-J2S-200 — la variante A (analogica/impulsi), B (SSCNET) o CP (posizionamento integrato). La batteria di backup per il contatore assoluto multi-giro è l'unità al litio Mitsubishi A6BAT, situata all'interno dell'amplificatore, non nel motore. Sostituirla al primo allarme di batteria scarica dall'amplificatore. Una batteria completamente scarica reimposta la memoria di posizione assoluta e richiede un ciclo di ritorno al riferimento prima che l'asse possa riprendere la produzione.

D5: L'HC-SFS202 è ancora disponibile nonostante sia discontinuato?

Sì. Sebbene Mitsubishi abbia ufficialmente discontinuato la serie HC-SFS insieme alla più ampia piattaforma MR-J2S, l'HC-SFS202 rimane ampiamente disponibile tramite rivenditori di surplus di automazione industriale e fornitori specializzati di componenti servo Mitsubishi, sia come stock nuovo invenduto che come unità ricondizionate testate. Per le macchine che devono rimanere su hardware J2-Super, l'approvvigionamento di surplus è semplice. Per nuovi design di macchine, l'equivalente di generazione attuale è l' HG-SR202 (serie MR-J4, 2 kW, 2000 giri/min, albero dritto, encoder a 22 bit, flangia da 176 × 176 mm, IP67), che richiede un amplificatore MR-J4-200.