Mitsubishi HC-SFS153 (HCSFS153) — Motore servo AC da 1,5 kW, albero dritto, senza freno, 3000 giri/min, serie MELSERVO J2-Super

Panoramica del prodotto

Codice articolo: HC-SFS153

Cercato anche come: HCSFS153, HC SFS 153, HC-SFS-153

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

Classificazione: Motore servo brushless AC a inerzia media — 1,5 kW, classe 200V, 3000 giri/min, albero dritto, senza freno

Cosa rappresenta questo motore nella gamma

La Mitsubishi HC-SFS153 è il terzo gradino della famiglia compatta HC-SFS da 3000 giri/min — sopra l'HC-SFS103 da 1 kW, sotto l'HC-SFS203 da 2 kW, e condivide la stessa flangia da 130 × 130 mm con entrambi. A 1,5 kW e 3.000 giri/min, produce 4,78 Nm di coppia continua con 14,3 Nm disponibili per l'accelerazione — una combinazione che si colloca saldamente nell'intervallo di lavoro di un'ampia classe di assi servo industriali leggeri-medi che necessitano di velocità senza sacrificare una capacità di coppia significativa.

Ciò che rende l'HC-SFS153 più di un semplice numero tra altri due modelli è l'accoppiamento dell'amplificatore. Sia l'HC-SFS153 che l'HC-SFS203 (2 kW) utilizzano l'amplificatore MR-J2S-200. Stessa interfaccia di montaggio, stesso amplificatore, prestazioni del motore diverse. Ciò significa che un telaio di macchina progettato attorno all'HC-SFS153 può accettare l'HC-SFS203 come aggiornamento di capacità senza modifiche meccaniche o elettriche al pannello — solo un aggiornamento dei parametri dell'amplificatore. Questa flessibilità di progettazione è utile nella fase di specifica e ancora più utile quando una macchina necessita di maggiore coppia sull'asse dopo essere entrata in produzione.

Dietro l'albero, la piattaforma J2-Super offre: encoder assoluto seriale a 17 bit a 131.072 ppr, posizione assoluta multi-giro supportata dalla batteria A6BAT nell'amplificatore, auto-tuning in tempo reale e soppressione adattiva delle vibrazioni. Albero dritto, senza freno — la configurazione pulita e semplice per assi orizzontali e a carico simmetrico che costituiscono la maggior parte delle applicazioni servite da questo motore.

Specifiche tecniche

4,78 Nm a 3000 giri/min: Lettura del punto operativo

Il punto operativo coppia-velocità dell'HC-SFS153 merita un'attenzione diretta, poiché è qui che vengono prese le decisioni di dimensionamento dell'asse e dove le discrepanze tra motore e applicazione si manifestano più chiaramente in produzione.

Quattro virgola sette otto Newton-metri di coppia continua sono una capacità di forza sostenuta veramente utile per questa dimensione di telaio compatta. È sufficiente per azionare una vite a ricircolo di sfere con passo di 5 mm contro una resistenza moderata a velocità di avanzamento pratiche, mantenere una tensione costante del nastro su un azionamento di avvolgimento leggero su un intervallo utile di diametro del rotolo, alimentare un azionamento primario a cinghia dentata su un asse di macchina di assemblaggio a ciclo rapido, o mantenere la forza di avanzamento su un meccanismo di alimentazione materiali per impieghi leggeri durante un ciclo di produzione. Non è illimitata — gli assi che richiedono regolarmente più di 4,78 Nm in continuo accumuleranno carico termico fino a quando non scatterà l'allarme di sovraccarico elettronico — ma all'interno del suo intervallo è solido e affidabile.

Il picco di 14,3 Nm è dove risiede le prestazioni di posizionamento. A tre volte la potenza nominale, questa coppia transitoria è disponibile per le fasi di accelerazione e decelerazione di ogni movimento. Un asse a carico leggero che completa rapidi spostamenti punto-punto attinge a 14,3 Nm per aumentare e diminuire la velocità, trascorre la maggior parte del ciclo alla potenza nominale o al di sotto durante il movimento a velocità costante, e il modello termico nell'MR-J2S-200 gestisce il ciclo di lavoro senza problemi.

La velocità nominale di 3.000 giri/min è l'altra metà dell'equazione di progettazione. Alla velocità nominale con una vite a ricircolo di sfere con passo di 10 mm accoppiata direttamente, questo motore aziona un asse lineare a 30 m/min. Per gli assi ausiliari CNC, questa è una velocità di traslazione rapida confortevole senza alcun stadio di riduzione tra motore e vite. Per applicazioni con accoppiamento a cinghia, una modesta riduzione da 1,5:1 a 2:1 riduce la velocità di lavoro a un intervallo meccanicamente appropriato moltiplicando la coppia disponibile — un approccio di progettazione comune per assi in cui il motore è montato sfalsato rispetto all'albero azionato.

La velocità massima di 4.500 giri/min estende l'intervallo operativo al di sopra della velocità nominale nella regione a potenza costante. Sopra i 3.000 giri/min, la coppia disponibile diminuisce all'aumentare della velocità. Questa regione è utile per la traslazione rapida su assi a carico leggero dove è necessaria velocità e la richiesta di coppia è ben al di sotto della cifra nominale.

Dove l'HC-SFS153 si colloca tra il 103 e il 203

Tutti e tre i motori — HC-SFS103, HC-SFS153 e HC-SFS203 — condividono la flangia da 130 × 130 mm, l'encoder J2-Super a 17 bit e la protezione IP65. Una macchina progettata attorno a uno qualsiasi di essi si adatta a tutti e tre meccanicamente senza modifiche. Ma non sono intercambiabili dal punto di vista dell'amplificatore, e comprendere il quadro completo è utile.

Il passaggio dall'HC-SFS103 all'HC-SFS153 implica la modifica della classe dell'amplificatore — da MR-J2S-100 a MR-J2S-200. Il montaggio del motore non cambia, ma l'amplificatore sì. Il passaggio dall'HC-SFS153 all'HC-SFS203, d'altra parte, utilizza lo stesso amplificatore MR-J2S-200. Cambia solo il motore. Questa asimmetria è importante per la progettazione della macchina: una volta che il pannello è costruito attorno a un MR-J2S-200, il motore può essere aggiornato da HC-SFS153 a HC-SFS203 senza toccare il pannello.

Perché il motore da 1,5 kW a 3000 giri/min utilizza l'amplificatore di classe 2 kW? La richiesta di corrente di un motore da 1,5 kW a 3000 giri/min supera quella che l'MR-J2S-100 è in grado di fornire. Le tabelle di compatibilità motore-amplificatore di Mitsubishi confermano MR-J2S-200 sia per HC-SFS153 che per HC-SFS203 a 3000 giri/min — la classe dell'amplificatore è determinata dal prelievo di corrente del motore al suo punto operativo, non esclusivamente dalla sua potenza nominale.

Albero dritto, senza freno: L'impostazione predefinita pulita

La configurazione con albero dritto e senza freno dell'HC-SFS153 rappresenta l'impostazione predefinita per assi servo orizzontali ben progettati a questa capacità, e il motivo è semplice.

Sull'albero: A 4,78 Nm nominali e 14,3 Nm di picco, i requisiti dell'interfaccia di accoppiamento sono moderati. Gli accoppiamenti servo di precisione — accoppiamenti a soffietto, accoppiamenti a ganasce, accoppiamenti a disco — gestiscono questo intervallo in modo pulito quando dimensionati in base alla cifra di coppia di picco piuttosto che alla potenza nominale. Un accoppiamento selezionato alla coppia nominale è marginale durante ogni transitorio di accelerazione; uno selezionato a 14,3 Nm di picco con un modesto fattore di servizio gestisce l'intero intervallo operativo.

L'albero dritto funziona per ogni tipo di accoppiamento comune. Trasmissioni primarie a cinghia dentata che utilizzano una puleggia a mozzo diviso. Accoppiamento vite-vite attraverso un accoppiamento a disco flessibile. Accoppiamento diretto all'ingresso di un riduttore. Su applicazioni in cui il componente azionato necessita di un foro scanalato — un mozzo ingranaggio, pignone o puleggia personalizzata — l' HC-SFS153K (albero scanalato, senza freno) presenta specifiche di prestazioni identiche e utilizza lo stesso amplificatore MR-J2S-200. Il tipo di albero non cambia nulla del comportamento elettrico o dinamico del motore.

Sul freno: Il blocco servo attraverso il loop di posizione chiuso dell'MR-J2S-200 è completamente affidabile per assi orizzontali senza componente di carico gravitazionale che agisce nella direzione di rotazione dell'albero. L'encoder a 17 bit monitora continuamente l'angolo dell'albero; l'amplificatore fornisce corrente correttiva per mantenere un errore di inseguimento pari a zero. Per questi assi, aggiungere un freno significa aggiungere un circuito da 24 V, un relè, soppressione dei picchi, logica di interblocco MBR e un disco freno nella pianificazione della manutenzione — senza alcun ritorno funzionale.

Applicare deliberatamente il test a ciascun asse: se la corrente del servo si azzera inaspettatamente, il carico si muove? Sui meccanismi orizzontali e sugli assi rotanti a carico simmetrico, la risposta è no. Sugli assi verticali e sugli avanzamenti inclinati, la risposta è sì — e quelle applicazioni appartengono all' HC-SFS153B (albero dritto, freno a molla) o HC-SFS153BK (albero scanalato, freno a molla). Ottenere questa distinzione corretta su tutti gli assi di una macchina produce un design più pulito, leggero e semplice.

Prestazioni encoder a 17 bit a 1,5 kW, 3000 giri/min

L'encoder sull'HC-SFS153 è la stessa unità assoluta seriale a 17 bit presente nell'intera gamma HC-SFS J2-Super. Centotrentunomila e settantadue posizioni angolari discrete per rivoluzione dell'albero, con un contatore assoluto multi-giro supportato dalla batteria A6BAT nell'amplificatore MR-J2S-200.

A 3.000 giri/min su un asse da 1,5 kW, il contributo dell'encoder si manifesta in due aree che contano di più.

Qualità del loop di velocità alla velocità nominale. A 3.000 giri/min — 50 rivoluzioni dell'albero al secondo — il loop di feedback di velocità necessita di una fine risoluzione angolare per calcolare una velocità istantanea accurata. A 131.072 conteggi per rivoluzione, l'algoritmo di controllo ha più che sufficiente risoluzione per produrre un funzionamento a velocità costante e fluido con basso ripple in qualsiasi punto dell'intervallo di velocità, comprese le basse velocità di strisciamento utilizzate durante l'avvicinamento e la sosta di posizionamento. Il contrasto con un predecessore a 14 bit (16.384 ppr) è più visibile a basse velocità dell'albero, dove la maggiore granularità di conteggio dell'HC-SFS153 produce un'erogazione di coppia notevolmente più fluida.

Posizione assoluta attraverso eventi di alimentazione. Quando la macchina si arresta — pianificata o meno — l'encoder conserva l'esatto angolo dell'albero e il conteggio dei giri accumulato in memoria. Al riavvio, l'MR-J2S-200 legge la posizione assoluta senza richiedere alcun movimento dell'albero. Per gli assi su macchine di produzione che ciclicamente accendono e spengono l'alimentazione frequentemente, o macchine in cui un arresto a metà ciclo potrebbe lasciare l'asse in qualsiasi posizione del suo intervallo di movimento, la capacità di posizione assoluta elimina le routine di homing e riduce il tempo di riavvio al minimo.

Manutenzione della batteria. L'A6BAT si trova nell'amplificatore MR-J2S-200, non nel motore. Sostituirla al primo allarme di batteria scarica dall'amplificatore. Una batteria scarica reimposta il contatore multi-giro e richiede un ciclo di ritorno di riferimento al successivo avvio. Trattare l'allarme di batteria scarica come un elemento di manutenzione immediato — non qualcosa da rimandare alla prossima fermata programmata — impedisce che ciò diventi un'interruzione di produzione non pianificata.

Amplificatori compatibili

L'HC-SFS153 si accoppia con la famiglia di amplificatori MR-J2S-200 — la piattaforma J2-Super da 2 kW. Sono disponibili tutte e tre le varianti di interfaccia:

MR-J2S-200A 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 — posizione, velocità, coppia e combinazioni commutate — sono disponibili. RS-232C si collega a MR Configurator per la messa in servizio e il monitoraggio diagnostico. Per la maggior parte degli assi ausiliari di macchine utensili e delle applicazioni di automazione industriale generale in cui la sorgente del comando è un controller esterno, questa è la scelta standard.

MR-J2S-200B si collega ai controller di movimento Mitsubishi serie A e serie Q tramite bus seriale a fibra ottica SSCNET. Tutti i comandi dell'asse, il feedback dell'encoder, i dati di allarme e i segnali di monitoraggio viaggiano sul collegamento in fibra. Per macchine multi-asse coordinate — assi che devono muoversi in relazione sincronizzata con altri assi sotto un controller di movimento, sia per contornatura geometrica, ingranaggi elettronici o operazioni di trasferimento sincronizzato — il bus SSCNET fornisce un accoppiamento asse in tempo reale che le interfacce a impulsi e analogiche non possono fornire.

MR-J2S-200CP fornisce posizionamento a singolo asse integrato con fino a 31 posizioni memorizzate in una tabella di punti, attivate da comandi I/O digitali o dalla rete CC-Link. Per assi di posizionamento indicizzato o punto-punto autonomi che non richiedono coordinamento con altri assi, il CP elimina il costo di un controller di movimento dedicato. Gli assi di controllo a registro, gli avanzamenti indicizzati semplici e i meccanismi di trasferimento autonomi con set di posizioni definiti sono applicazioni naturali.

Note di compatibilità. L'HC-SFS153 richiede un amplificatore MR-J2S-200. Non è compatibile con gli amplificatori di prima generazione MR-J2-200, che non possono leggere il protocollo seriale dell'encoder J2-Super a 17 bit. Per le macchine che utilizzano hardware MR-J2-200 originale, l' HC-SF153 (stessa specifica meccanica, encoder a 14 bit) è il motore corretto. Non compatibile con gli amplificatori MR-J3 o MR-J4 senza un kit adattatore di rinnovo.

Famiglia compatta HC-SFS 3000 giri/min: Dove si colloca il 153

L'HC-SFS153 è il terzo gradino di capacità nella gamma compatta HC-SFS da 3000 giri/min e uno dei due motori su questa flangia che utilizzano l'amplificatore MR-J2S-200. Salendo all'HC-SFS203, il montaggio non cambia. Salendo dall'HC-SFS203 all'HC-SFS353, la flangia aumenta a 176 × 176 mm.

Ogni capacità nella famiglia HC-SFS da 3000 giri/min è disponibile in quattro configurazioni di albero e freno: albero dritto (HC-SFS153), albero dritto con freno (HC-SFS153B), albero scanalato (HC-SFS153K) e albero scanalato con freno (HC-SFS153BK). Tutti e quattro utilizzano l'amplificatore MR-J2S-200.

Applicazioni tipiche

Azionamenti assi ausiliari CNC ad alta velocità. Assi di rotazione cambi pallet, azionamenti magazzini utensili rotanti e azionamenti di traslazione bracci cambiatori su centri di lavoro CNC e torni. La velocità nominale di 3.000 giri/min consente un rapido indicizzazione del magazzino e una rapida traslazione del braccio di cambio utensile; il telaio compatto da 130 × 130 mm si adatta ai vincoli fisici di design di magazzini utensili compatti e meccanismi ATC.

Azionamenti primari su macchine per imballaggio ed etichettatura di piccolo formato. Azionamenti di trascinamento film, assi di controllo registro e meccanismi di spaziatura prodotti su apparecchiature di imballaggio a movimento intermittente. La combinazione di 4,78 Nm di coppia sostenuta per mantenere il registro sotto carico, 14,3 Nm di picco per una rapida accelerazione durante il movimento indicizzato e l'encoder a 17 bit per un feedback di posizione preciso si adatta bene a queste applicazioni ad alto ciclo.

Azionamenti assi di trasporto e trasferimento su attrezzature di assemblaggio. Sezioni di trasporto azionate da servo, slitte di trasferimento pezzi e meccanismi di indicizzazione su attrezzature di assemblaggio e test automatizzate compatte. Il punto operativo di 3.000 giri/min con azionamenti accoppiati direttamente o a cinghia consente velocità di traslazione pratiche; il telaio compatto si adatta alle geometrie strutturali delle macchine di assemblaggio.

Controlli di tensione del nastro e bracci di bilanciamento su macchine di trasformazione. Azionamenti di controllo della tensione su linee di taglio, laminazione e rivestimento in cui il motore funziona in modalità di controllo della coppia per mantenere una tensione costante del nastro su un diametro del rotolo variabile. La coppia continua di 4,78 Nm in modalità di controllo della coppia copre l'intervallo di tensione di lavoro su stazioni di trasformazione per impieghi leggeri con un margine appropriato.

Azionamenti assi secondari su macchine tessili. Azionamenti rulli di alimentazione, assi di tensione filato e azionamenti di svolgimento rocche su macchine per maglieria e tessitura dove il controllo preciso di velocità e tensione a livelli di coppia moderati è il requisito principale. La potenza nominale di 3.000 giri/min dell'HC-SFS153 si adatta a rulli di alimentazione e rulli di trascinamento che funzionano a velocità superficiali pratiche senza richiedere riduttori.

Domande frequenti

D1: Perché l'HC-SFS153 (1,5 kW) utilizza l'amplificatore MR-J2S-200 (2 kW) anziché l'MR-J2S-100?

La classe dell'amplificatore è determinata dalla richiesta di corrente del motore al suo punto operativo, non esclusivamente dalla potenza nominale. A 3.000 giri/min e 1,5 kW, il prelievo di corrente dell'HC-SFS153 supera l'uscita nominale dell'MR-J2S-100. La documentazione di compatibilità di Mitsubishi conferma MR-J2S-200 sia per l'HC-SFS153 che per l'HC-SFS203. La conseguenza pratica è utile: una volta che il pannello è costruito attorno a un MR-J2S-200, il motore può essere aggiornato da HC-SFS153 a HC-SFS203 senza alcuna modifica all'amplificatore o al pannello — viene sostituito solo il motore e un aggiornamento dei parametri conferma il nuovo tipo di motore.

D2: Qual è la differenza tra l'HC-SFS153 e l'HC-SFS152?

Entrambi sono motori J2-Super da 1,5 kW su una flangia da 130 × 130 mm con encoder a 17 bit e dimensioni meccaniche identiche. La differenza è il punto operativo nominale. L' HC-SFS152 funziona a 2.000 giri/min con 7,16 Nm di coppia continua. L' HC-SFS153 funziona a 3.000 giri/min con 4,78 Nm di coppia continua. Stessa potenza, diverso equilibrio velocità-coppia. Entrambi utilizzano l'amplificatore MR-J2S-200. Scegliere l'HC-SFS152 quando l'asse necessita di una coppia sostenuta maggiore a velocità moderata. Scegliere l'HC-SFS153 quando l'asse necessita di una velocità dell'albero maggiore con una coppia di carico continua inferiore.

D3: L'HC-SFS153 può essere utilizzato con un amplificatore MR-J2-200 di prima generazione?

No. L'HC-SFS153 utilizza il protocollo seriale dell'encoder J2-Super a 17 bit, che l'MR-J2-200 originale non può leggere. Collegare l'HC-SFS153 a un amplificatore MR-J2-200 di prima generazione produrrà un errore di comunicazione dell'encoder all'avvio. Per le macchine che utilizzano hardware MR-J2-200 originale, il motore corretto è l' HC-SF153 — stessa specifica meccanica, encoder a 14 bit, compatibile sia con gli amplificatori MR-J2-200 che MR-J2S-200.

D4: Dov'è la batteria dell'encoder assoluto e cosa succede se si lascia che si esaurisca completamente?

La cella al litio Mitsubishi A6BAT si trova all'interno dell' amplificatore servo MR-J2S-200, non nel motore. Mantiene il contatore assoluto multi-giro durante tutti i periodi di spegnimento. Sostituirla al primo allarme di batteria scarica dall'amplificatore. Se la batteria si esaurisce completamente, il contatore multi-giro si reimposta e un ciclo di ritorno di riferimento è richiesto al successivo avvio prima che l'asse possa riprendere la produzione. Su macchine in cui l'homing richiede preparazione o comporta rischi, trattare l'allarme di batteria scarica come un elemento di manutenzione immediato piuttosto che differito impedisce che ciò diventi un'interruzione di produzione non pianificata.

D5: L'HC-SFS153 è ancora disponibile e qual è l'equivalente di generazione attuale?

L'HC-SFS153 è stato dismesso da Mitsubishi ma rimane disponibile tramite rivenditori di surplus di automazione industriale e fornitori specializzati di servo Mitsubishi come stock nuovo e unità ricondizionate testate. Per le macchine che utilizzano hardware J2-Super, questo percorso di approvvigionamento è affidabile e ben consolidato. Per nuovi progetti di macchine o aggiornamenti di piattaforma, l'equivalente di generazione attuale proviene dalla serie HF-KP o serie HG-KR (generazione MR-J4 o MR-JE) a capacità equivalente — ma notare che i motori a bassa inerzia da 1,5 kW di generazione attuale utilizzano un telaio fisico più piccolo rispetto all'impronta da 130 × 130 mm dell'HC-SFS153, quindi è necessaria un'adattamento meccanico quando si passa all'hardware attuale.