Mitsubishi HC-SFS202K (HCSFS202K) — Motore servo AC da 2kW, albero scanalato, senza freno, serie MELSERVO-J2S

Identificazione del prodotto

Codice articolo: HC-SFS202K

Cercato anche come: HCSFS202K, HC-SFS-202K

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

Tipo di motore: Motore servo brushless AC — Albero scanalato, senza freno, 2000 giri/min, 200V AC

Piattaforma: MELSERVO J2S (J2-Super)

Il motore e il suo scopo

Scegliete due attributi qualsiasi dalla matrice delle varianti HC-SFS202 — tipo di albero e presenza del freno — e otterrete un motore configurato per una specifica classe di applicazione. L'HC-SFS202K risponde con un albero scanalato e nessun freno: trasmissione di coppia positiva tramite una scanalatura lavorata e mantenimento della posizione a riposo tramite blocco servo dell'amplificatore piuttosto che un dispositivo meccanico a molla.

Questa combinazione posiziona questo motore saldamente nel territorio degli assi orizzontali, delle trasmissioni accoppiate a ingranaggi, dei meccanismi a cinghia dentata e di qualsiasi applicazione in cui un percorso di coppia chiave-mozzo sia la preferenza ingegneristica e il carico non richieda un mantenimento a prova di guasto allo spegnimento del servo. A 2kW, 9,55 Nm continui e 28,6 Nm di picco, l'HC-SFS202K copre il mainstream dei requisiti di azionamento per assi CNC e automazione di media capacità — coppia sufficiente per gestire carichi di produzione reali, abbastanza compatto da adattarsi alle strutture delle macchine che gli assi da 2kW occupano tipicamente.

La piattaforma MELSERVO-J2S con encoder assoluto seriale a 17 bit a 131.072 posizioni per rivoluzione fornisce la qualità di feedback di cui l'amplificatore MR-J2S ha bisogno per eseguire i loop di velocità e posizione a banda larga. Abbinato al processore migliorato dell'amplificatore J2-Super, questa risoluzione dell'encoder supporta la stretta regolazione della velocità e il rapido rigetto dei disturbi che la lavorazione di precisione e l'automazione ad alto ciclo richiedono.

Specifiche tecniche

L'albero scanalato: progettare un'interfaccia di coppia affidabile

L'attrito tra un foro del mozzo e il diametro esterno dell'albero trasmette la coppia su un albero dritto liscio. La forza di serraggio deve essere sufficiente a resistere alla coppia di picco — 28,6 Nm — nelle peggiori condizioni operative che l'asse incontra. Nel servizio di macchine utensili CNC, la peggiore condizione non è il taglio in regime stazionario. È un'inversione improvvisa alla massima velocità di traslazione rapida, una decelerazione aggressiva dalla velocità massima verso un punto di posizionamento, o un arresto di emergenza comandato con corrente massima. Ognuno di questi eventi, ripetuti nel corso di un turno di produzione, mette alla prova un'interfaccia di attrito in modi che possono introdurre micro-slittamento nel tempo. Il micro-slittamento è insidioso: abbastanza piccolo da sfuggire alle singole soglie di allarme, abbastanza grande da accumularsi in errori dimensionali su più cicli.

La scanalatura sull'HC-SFS202K modifica il percorso della coppia. La scanalatura si innesta in slot corrispondenti sia nell'albero che nel mozzo; sotto carico, la scanalatura agisce per taglio e trasmette la coppia meccanicamente, indipendentemente da qualsiasi attrito che l'interfaccia possa fornire. Carichi di inversione, carichi ciclici, input di shock — nessuno di questi degrada progressivamente una connessione scanalata correttamente montata nel modo in cui possono degradare un morsetto a frizione marginale.

Dove le scanalature sono la specifica naturale:

Pulegge di trasmissione a cinghia dentata, dove la tensione della cinghia e le forze cicliche di ingranamento dei denti creano precisamente i carichi di inversione che le scanalature gestiscono bene. Mozzi di ingranaggi in trasmissioni a rapporto ridotto, dove la registrazione angolare tra albero e ingranaggio deve essere mantenuta per un corretto ingranamento dei denti. Pignoni a catena nei sistemi di trasferimento pallet, dove i carichi d'urto dell'innesto della catena arrivano ripetutamente in direzioni alternate. Progettazioni di accoppiamenti di precisione in cui il foro del mozzo incorpora una scanalatura interna come parte della specifica di connessione di coppia.

Nota di installazione dal manuale del motore servo Mitsubishi: far scorrere il mozzo di accoppiamento sull'albero utilizzando il foro filettato all'estremità dell'albero e un tirante — mai martellando o pressando. Alla dimensione del telaio di 176 × 176 mm, le forze d'impatto durante il montaggio del mozzo si trasmettono attraverso l'albero direttamente al disco dell'encoder e all'assemblaggio del cuscinetto sul retro del motore. Il danno all'encoder che ne deriva non causa necessariamente un allarme immediato; tende a produrre errori di posizione intermittenti sotto vibrazione, che sono veramente difficili da ricondurre a un evento di installazione del mozzo. Il metodo del tirante richiede secondi in più e previene completamente questo problema.

Nessun freno: quando il blocco servo è l'architettura giusta

Il blocco servo — il mantenimento della posizione in anello chiuso continuo dell'amplificatore con corrente del motore attiva — è efficace e preciso per una classe ben definita di assi. Si tratta di azionamenti orizzontali, meccanismi simmetricamente caricati e qualsiasi applicazione in cui il carico non esercita alcuna forza netta nella direzione di rotazione dell'albero quando il servo mantiene una posizione. Per tutti questi, un freno aggiungerebbe hardware, cablaggio, sequenziamento relè, carico del pannello e intervallo di manutenzione senza alcun ritorno funzionale.

L'HC-SFS202K è la specifica per questi assi. La rimozione del freno non rimuove nulla che l'applicazione utilizzi effettivamente, e semplifica il sistema elettrico su ogni asse della macchina in cui si applica.

Dove il quadro cambia — slitte verticali, bracci caricati dalla gravità, assi di alimentazione inclinati, qualsiasi azionamento in cui il carico si muoverebbe quando la corrente del servo scende — l'asse appartiene all' HC-SFS202BK (albero scanalato con freno a molla). Questa è una decisione ingegneristica, non un'ottimizzazione dei costi. Su macchine con più assi da 2kW, ordinare correttamente quali assi necessitano di freni e quali no semplifica notevolmente la progettazione del pannello.

Encoder a 17 bit: cosa fornisce la risoluzione in pratica

L'aggiornamento dell'encoder della piattaforma J2-Super dal dispositivo a 14 bit della serie HC-SF precedente a 17 bit è stato un aumento di risoluzione di otto volte — da 16.384 a 131.072 posizioni per rivoluzione. A 2kW e 2.000 giri/min, questo si manifesta praticamente in diversi modi.

La stima della velocità per il loop di velocità migliora perché i campioni successivi dell'encoder rappresentano incrementi angolari più fini. Il loop di velocità riceve un segnale di velocità a basso rumore, che consente un guadagno proporzionale più elevato senza instabilità. Un guadagno più elevato significa che l'amplificatore corregge i disturbi di velocità più velocemente — le variazioni di forza di taglio, le variazioni di inerzia e gli effetti di conformità della trasmissione che spingono l'asse fuori dal suo profilo di velocità comandato vengono rigettati più rapidamente e con minore errore residuo.

A basse velocità di avanzamento e durante la decelerazione verso un punto di posizionamento, incrementi dell'encoder più fini significano che il loop di posizione può rilevare e correggere errori più piccoli. L'asse si stabilizza in modo più ripetibile nella posizione comandata e la forma d'onda della velocità a bassa velocità contiene meno ondulazione — il che è importante per la finitura superficiale nelle operazioni di contornatura e per la coerenza dimensionale pezzo-pezzo nelle applicazioni di posizionamento.

La funzione assoluta supporta l'archiviazione della posizione attraverso qualsiasi evento di alimentazione. La batteria al litio A6BAT nell'amplificatore MR-J2S mantiene attivo il contatore multi-giro durante i periodi di spegnimento. Ogni riavvio — pianificato o meno — porta l'asse nella sua ultima posizione nota esatta. Per le macchine di produzione che ciclicamente attraversano arresti di emergenza, reset di allarmi e spegnimenti di fine turno di routine, l'eliminazione dei cicli di homing obbligatori produce risparmi di tempo misurabili nel corso di un anno di funzionamento.

Amplificatori compatibili

L'HC-SFS202K è pilotato dall'amplificatore della classe MR-J2S-200, la piattaforma J2-Super da 2kW. Tre tipi di interfaccia si adattano a diverse architetture di sistema:

MR-J2S-200A — Interfaccia di comando analogica e a treno di impulsi. Accetta treni di impulsi passo/direzione e comandi analogici ±10V da sistemi CNC e PLC. Modalità di controllo di posizione, velocità e coppia tutte disponibili. Configurazione tramite MR Configurator via RS-232C.

MR-J2S-200B — Bus seriale in fibra ottica SSCNET. Si collega ai controller di movimento Mitsubishi serie A o serie Q per sistemi multi-asse coordinati. I comandi di posizione arrivano sulla rete dal controller di movimento; i dati dell'encoder ritornano attraverso lo stesso collegamento in fibra.

MR-J2S-200CP — Posizionamento integrato. Fino a 31 posizioni target memorizzate nell'amplificatore, attivate da segnali I/O o comando CC-LINK. Adatto per semplice posizionamento indicizzato autonomo senza un controller di movimento dedicato.

L'HC-SFS202K non è compatibile con gli amplificatori MR-J2-200 originali (prima generazione, pre-J2S) che non possono leggere il protocollo dell'encoder a 17 bit. Per macchine che utilizzano hardware MR-J2 di prima generazione, l' HC-SF202K (generazione J2, encoder a 14 bit, stessa specifica meccanica) è il target di approvvigionamento corretto.

Dove il 202K si colloca nella famiglia HC-SFS 2000 rpm

La capacità 202 segna il passaggio dal gruppo flangia 130 × 130 mm al gruppo flangia 176 × 176 mm — un ingombro di montaggio condiviso con i motori da 3,5kW, 5kW e 7kW di questa famiglia. Una macchina progettata attorno alla flangia 176 × 176 mm può accettare qualsiasi motore da 2kW in su senza modifiche alla piastra di montaggio, offrendo margine di progettazione per futuri aggiornamenti di capacità.

Applicazioni tipiche

Assi di avanzamento tavola X e Y di centri di lavorazione CNC. Gli assi tavola orizzontali primari su centri di lavorazione verticali e orizzontali trasportano carichi di pezzo e fissaggio a velocità di avanzamento di taglio sostenute e alte velocità di traslazione rapida. Questi sono assi orizzontali — nessun freno richiesto — e l'albero scanalato si adatta ai design di accoppiamento di precisione utilizzati sulle trasmissioni a vite a ricircolo di sfere ad alta rigidità. La coppia continua di 9,55 Nm fornisce autorità di coppia per tagli pesanti sostenuti senza funzionare vicino al limite termico.

Meccanismi di trasmissione a cinghia dentata su macchine multi-asse. Gli assi secondari su centri di lavorazione multi-mandrino, macchine transfer e attrezzature di assemblaggio ad alta velocità che utilizzano cinghie dentate tra il motore servo e il meccanismo azionato richiedono pulegge lato motore scanalate. Il ciclo di tensione ripetuto della cinghia crea esattamente i carichi di inversione direzionale che le scanalature gestiscono in modo più affidabile rispetto ai design a morsetto solo a frizione.

Assi rotanti azionati da servo e trasmissioni accoppiate a ingranaggi. Le trasmissioni dell'asse rotante a 4° che utilizzano riduttori a ingranaggi cilindrici o elicoidali tra il motore servo e l'ingresso della tavola richiedono un mozzo ingranaggio lato motore scanalato per un allineamento positivo dell'ingranamento. L'encoder a 17 bit fornisce la risoluzione angolare che richiede l'indicizzazione di lavorazione multi-faccia di precisione, e il picco di 28,6 Nm gestisce la domanda inerziale di indicizzazione rapida della tavola.

Assi di etichettatura e imballaggio ad alta velocità. Assi di ingresso, trascinamento film e correzione di registro azionati da cinghie dentate su linee di confezionamento utilizzano motori servo con pulegge di azionamento scanalate e beneficiano della risposta rapida e dell'elevata larghezza di banda della piattaforma J2-Super. La classificazione IP65 gestisce le condizioni di lavaggio e polvere comuni negli ambienti di confezionamento alimentare e farmaceutico.

Trasmissioni servo per nastri trasportatori orizzontali e transfer. Nastri trasportatori servo-controllati, stazioni di indicizzazione rotante e sistemi di accumulo pezzi utilizzano azionamenti servo di media capacità su assi orizzontali dove il blocco servo fornisce un adeguato mantenimento della posizione di riposo e l'albero scanalato si adatta all'interfaccia di azionamento a pignone o accoppiamento.

Domande frequenti

D1: Quali amplificatori sono compatibili con l'HC-SFS202K?

L'HC-SFS202K richiede un amplificatore della classe MR-J2S-200 della piattaforma MELSERVO-J2S (J2-Super). Le tre varianti standard sono il MR-J2S-200A (comando analogico/impulsi), il MR-J2S-200B (bus seriale in fibra ottica SSCNET per controller di movimento) e il MR-J2S-200CP (posizionamento integrato). Tutti supportano l'encoder seriale a 17 bit e la corrente nominale di 11A del motore. Questo motore non è compatibile con gli amplificatori MR-J2-200 di prima generazione o con gli amplificatori MR-J3 / MR-J4.

D2: Qual è la differenza tra l'HC-SFS202K e l'HC-SFS202BK?

Identici in ogni specifica elettrica e meccanica — stessa potenza 2kW, 9,55 Nm, 28,6 Nm di picco, encoder a 17 bit, albero scanalato, flangia 176 × 176 mm, stessa classe di amplificatore. L' HC-SFS202BK aggiunge un freno elettromagnetico a molla; l' HC-SFS202K no. Scegliere la variante senza freno per assi orizzontali dove il blocco servo fornisce un mantenimento adeguato in tutte le condizioni di arresto. Scegliere la variante BK per assi verticali o qualsiasi applicazione in cui il carico deve essere mantenuto meccanicamente quando l'alimentazione del servo viene rimossa.

D3: Qual è la differenza tra l'HC-SFS202K e l'HC-SFS202 (albero dritto)?

Meccanicamente ed elettricamente identici — stessa potenza 2kW, stessi valori di coppia, stesso encoder, stessa flangia, stessi requisiti di amplificatore. L'unica differenza è l'albero: l' HC-SFS202 ha un albero dritto liscio per accoppiamenti a morsetto a frizione; l' HC-SFS202K ha una scanalatura lavorata per la trasmissione di coppia positiva chiave-mozzo. Scegliere esclusivamente in base al design dell'accoppiamento del meccanismo azionato.

D4: L'HC-SFS202K può sostituire un HC-SF202K di prima generazione su una macchina con amplificatori MR-J2-200?

Non direttamente. L'HC-SFS202K utilizza un encoder J2S a 17 bit che gli amplificatori MR-J2-200 non possono leggere — collegare questo motore a un amplificatore MR-J2 di prima generazione produrrà un guasto dell'encoder. Per macchine che utilizzano amplificatori MR-J2-200 originali, procurarsi l' HC-SF202K (generazione J2, encoder a 14 bit) per una sostituzione esatta. Se gli amplificatori sono MR-J2S-200, sia l'HC-SF202K che l'HC-SFS202K sono compatibili — l'HC-SFS202K offre una risoluzione dell'encoder superiore.

D5: Viene fornita una chiavetta con l'HC-SFS202K?

La pratica standard per i motori Mitsubishi HC-SFS con albero scanalato è di fornire la scanalatura lavorata sull'albero senza una chiavetta inclusa nella confezione del motore. Verificare le dimensioni della scanalatura dal manuale di istruzioni del motore servo della serie HC-SFS202 prima di ordinare una chiavetta, e selezionare una chiavetta con larghezza, altezza, lunghezza e tolleranza corrette per il design del foro del mozzo e le condizioni di carico di coppia e shock dell'applicazione.