Mitsubishi HC-SFS202BK (HCSFS202BK) — Servomotore AC da 2kW, Albero con Chavetta + Freno, Serie MELSERVO-J2S

Identificazione Prodotto

Codice Articolo: HC-SFS202BK

Cercato Anche Come: HCSFS202BK, HC-SFS-202BK

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

Tipo Motore: Servomotore Brushless AC — Albero con Chavetta con Freno Elettromagnetico, 2000 giri/min

Condizione: Nuovo In Scatola, Sigillato di Fabbrica

Panoramica

Il Mitsubishi HC-SFS202BK è un servomotore brushless AC a inerzia media da 2kW della piattaforma MELSERVO-J2S, che combina due caratteristiche che definiscono questa variante specifica: una scanalatura per chavetta lavorata sull'albero di trasmissione e un freno elettromagnetico a molla. Con una coppia nominale continua di 9,55 Nm e una coppia di picco di 28,6 Nm, offre la capacità di accelerazione e l'uscita in regime stazionario necessarie per la vasta gamma media di applicazioni di azionamento per macchine utensili e automazione — assi che richiedono più di quanto un servomotore di piccola capacità possa offrire, ma dove un motore da 3,5 kW o superiore sarebbe sovradimensionato e più difficile da giustificare in termini di costi e spazio nel quadro elettrico.

Perché questa combinazione specifica? L'albero con chavetta e il freno rispondono a due domande separate nella progettazione dell'applicazione, e questa variante soddisfa entrambe contemporaneamente. La scanalatura per chavetta fornisce una connessione meccanica positiva tra l'albero e il componente azionato — una puleggia per cinghia dentata, un mozzo di ingranaggio, un giunto per vite a ricircolo di sfere — garantendo che il percorso di coppia attraverso l'interfaccia non dipenda solo dall'attrito. Il freno fornisce il blocco dell'asse fail-safe che è obbligatorio ogni volta che la perdita di alimentazione del servomotore significa che il carico è libero di muoversi in una direzione incontrollata.

Supportato dal encoder assoluto seriale a 17 bit della piattaforma J2-Super, l'HC-SFS202BK fornisce 131.072 posizioni per rivoluzione di feedback all'amplificatore MR-J2S. Il loop di posizione funziona con dati a grana fine e la funzione assoluta mantiene la posizione multi-giro completa tra i cicli di alimentazione — nessuna sequenza di homing richiesta dopo qualsiasi spegnimento, reset allarme o interruzione di corrente.

Specifiche Tecniche

Due Caratteristiche, Due Problemi Risolti

L'Albero con Chavetta

Una scanalatura per chavetta è un piccolo dettaglio con significative conseguenze meccaniche. Su un albero liscio, il mozzo di accoppiamento trasmette la coppia tramite attrito: il carico di serraggio tra il foro del mozzo e il diametro esterno dell'albero deve essere sufficiente a sopportare la coppia di picco nelle peggiori condizioni operative — un'inversione improvvisa alla massima avanzamento, una decelerazione di emergenza da una rapida traslazione, un carico d'urto da un taglio aggressivo. Se il serraggio è insufficiente, il mozzo scivola. Lo slittamento su un asse servo significa perdita di posizione, e la perdita di posizione su una macchina CNC significa pezzi scartati.

La scanalatura per chavetta sull'HC-SFS202BK cambia completamente il meccanismo di trasmissione della coppia. La chavetta occupa una fessura corrispondente sia nell'albero che nel foro del mozzo; sotto carico, agisce per taglio sulla sezione trasversale della chavetta. La coppia passa attraverso la chavetta direttamente, indipendentemente da qualsiasi contributo di attrito del serraggio del mozzo. Questo è il motivo per cui le scanalature per chavetta sono standard nelle trasmissioni a cinghia dentata, nelle applicazioni con pignoni a catena e in qualsiasi design di accoppiamento in cui il carico è ciclico, invertito o soggetto a urti — applicazioni in cui un'interfaccia basata solo sull'attrito richiederebbe forze di serraggio significativamente maggiori per rimanere affidabile nel tempo.

Un punto di installazione che si applica a questa classe di telaio: montare sempre il mozzo utilizzando il foro filettato all'estremità dell'albero piuttosto che pressare o battere il mozzo con la forza. Un tirante attraverso il foro filettato tira il mozzo squadrato sull'albero senza impartire urti assiali. I carichi d'urto durante l'installazione del mozzo viaggiano attraverso l'albero fino al disco dell'encoder sul retro del motore e possono causare danni sottili all'encoder che non attivano un guasto immediato ma riducono la durata di vita dell'encoder e possono causare allarmi di feedback intermittenti sotto vibrazione.

Il Freno Elettromagnetico

Il freno sull'HC-SFS202BK è a molla: la pressione meccanica della molla ingaggia il disco di attrito contro la piastra del freno e i 24V DC alla bobina lo tengono aperto, consentendo la libera rotazione dell'albero. Rimuovere i 24V — in qualsiasi momento, per qualsiasi motivo — e la molla si chiude immediatamente. Nessuna logica di controllo richiesta, nessun segnale dall'amplificatore necessario, nessun ritardo. Questo è ciò che significa fail-safe in questo contesto: lo stato predefinito è bloccato e è necessaria alimentazione per mantenerlo aperto.

Per un asse da 2kW che trasporta un carico con una componente gravitazionale significativa — una slitta utensile verticale, un braccio a sbalzo, un asse Z con una testa mandrino sbilanciata — quella caratteristica di blocco predefinito è esattamente ciò che richiede una progettazione sicura della macchina. L'asse mantiene la posizione durante arresti di emergenza, interruzioni di corrente, trip di allarme e sequenze di arresto per manutenzione.

Un corretto sequenziamento del freno tramite l'uscita MBR (interblocco freno elettromagnetico) dell'amplificatore MR-J2S è essenziale. Il segnale MBR ritarda l'innesto del freno fino a quando l'amplificatore non ha confermato che la velocità dell'asse è scesa al di sotto di una soglia di sicurezza dopo la decelerazione. Cablare il relè del freno direttamente da un contatto di arresto di emergenza — senza l'interblocco MBR nel circuito — farà sì che la molla si innesti contro un albero rotante. A 2kW e 28,6 Nm di picco, l'impatto risultante accelera l'usura del freno e può produrre carichi d'urto meccanici nel meccanismo azionato. L'interblocco MBR non è opzionale; è così che il freno è progettato per essere utilizzato.

Encoder a 17 bit: Feedback a Grana Fine a 2000 giri/min

L'aggiornamento dell'encoder della generazione J2-Super da 14 bit (16.384 ppr nella serie HC-SF) a 17 bit (131.072 ppr nella serie HC-SFS) non è stato incrementale. Otto volte più posizioni per rivoluzione forniscono dati notevolmente più fini a ogni parte del loop di controllo.

A 2.000 giri/min — la velocità nominale dell'HC-SFS202BK — l'encoder trasmette aggiornamenti di posizione che risolvono passi angolari molto più piccoli di quanto potesse fare il vecchio dispositivo a 14 bit. L'amplificatore MR-J2S utilizza questi dati per tre scopi contemporaneamente: stima della velocità per il loop di velocità, calcolo dell'errore di inseguimento per il loop di posizione e riferimento di fase di commutazione per il vettore di corrente. Dati migliori in ogni calcolo significano che i loop possono essere sintonizzati su una larghezza di banda maggiore rimanendo stabili, e una larghezza di banda maggiore significa correzione degli errori più rapida e migliore rigetto delle perturbazioni durante il ciclo di lavoro.

Il contatore assoluto multi-giro continua a fare il suo lavoro silenziosamente in background. Supportato dalla batteria al litio A6BAT nell'amplificatore MR-J2S, accumula dati di rotazione dell'albero attraverso qualsiasi evento di alimentazione e li mantiene indefinitamente finché la batteria rimane in buono stato. Al successivo accensione — sia dopo uno spegnimento programmato notturno, un recupero da arresto di emergenza o un guasto di alimentazione — l'asse legge la sua posizione assoluta corrente e la riporta al controllore senza alcun movimento di ritorno di riferimento. Per macchine che eseguono turni di produzione continui o che hanno requisiti di tempo di riavvio stretti, l'eliminazione del ciclo di homing consente di risparmiare tempo di produzione misurabile nel corso di un anno di funzionamento.

Compatibilità Amplificatore

L'HC-SFS202BK si abbina all'amplificatore di classe MR-J2S-200. Tre varianti di interfaccia coprono le principali architetture di sistema utilizzate nelle installazioni MELSERVO-J2S:

MR-J2S-200A gestisce ingressi di comando analogici e a treno di impulsi — la scelta standard per sistemi CNC e PLC che utilizzano comandi di velocità analogici step/direzione o ±10V. Supporta modalità di controllo di posizione, velocità e coppia e include l'interfaccia RS-232C per il software di configurazione MR Configurator.

MR-J2S-200B si collega ai controllori di movimento Mitsubishi tramite il bus seriale a fibra ottica SSCNET. Nei sistemi multi-asse in cui tutti gli assi sono coordinati tramite un controllore di movimento serie A o Q, l'amplificatore di tipo B riceve i dati di traiettoria sulla rete ed esegue localmente. Il bus a fibra ottica elimina i cavi dell'encoder tra il controllore e ciascun amplificatore — il feedback di posizione ritorna attraverso la stessa rete.

MR-J2S-200CP incorpora una tabella di posizioni integrata per il posizionamento autonomo. Fino a 31 posizioni possono essere programmate direttamente nell'amplificatore utilizzando MR Configurator, con comandi I/O che selezionano i punti target e attivano i movimenti. Questa variante è adatta per macchine in cui un controllore di movimento dedicato non è necessario e una semplice funzione di posizionamento indicizzato è sufficiente.

L'HC-SFS202BK non è compatibile con gli amplificatori MR-J2-200 di prima generazione (che non possono leggere l'encoder J2S a 17 bit), né con gli amplificatori MR-J3 o MR-J4, che utilizzano un'interfaccia encoder diversa. Per macchine che utilizzano amplificatori MR-J2 originali, l'HC-SF202BK (motore generazione J2 con encoder a 14 bit) è l'alternativa corretta.

Serie HC-SFS 2000 giri/min — Dove si colloca il 202BK

L'HC-SFS202BK si trova nella parte inferiore della gamma con flangia da 176 × 176 mm — la stessa impronta di montaggio fisica dei motori 352, 502 e 702 sopra di esso. Questo è importante per i progettisti di macchine che pianificano percorsi di aggiornamento o mantengono progetti standardizzati per flangia su più assi: il modello dei fori e il diametro del pilota non cambiano da 2kW a 7kW all'interno di questa classe di flangia.

Ad ogni punto di capacità, il suffisso della variante indica il tipo di albero e il freno:

• Nessun suffisso / B = albero liscio / albero liscio con freno
• K / BK = albero con chavetta / albero con chavetta e freno

L'HC-SFS202BK è quindi la versione con albero con chavetta e freno a 2kW — la configurazione per assi che necessitano di entrambe le caratteristiche contemporaneamente.

Applicazioni Tipiche

Assi di posizionamento secondari per VMC e HMC. Su centri di lavoro verticali e orizzontali, gli assi secondari — azionamenti tavola rotante, assi B a trunnion, meccanismi di bloccaggio pallet — utilizzano comunemente servomotori da 2kW nella classe di inerzia media. L'albero con chavetta si adatta a ingranaggi diretti o trasmissioni a cinghia dentata comuni nei progetti di assi rotanti; il freno blocca l'asse meccanicamente tra le posizioni di indicizzazione durante la parte di taglio del ciclo.

Indicizzazione stazioni di assemblaggio automatico. Tavole rotanti a indicizzazione servo-azionata nell'automazione di assemblaggio ciclicamente rapidamente attraverso posizioni angolari fisse, sostano a ogni stazione mentre avvengono le operazioni di assemblaggio, quindi indicizzano di nuovo. Il freno blocca la tavola durante la sosta senza fare affidamento sulla coppia del servomotore — e l'encoder assoluto conferma la posizione angolare esatta a ogni stazione senza un ritorno di riferimento all'inizio del turno.

Assi servo per macchine confezionatrici. Azionamenti film, meccanismi di sigillatura trasversale e assi di alimentazione prodotto sulle linee di confezionamento utilizzano azionamenti servo da 2kW in funzionamento continuo ad alto ciclo. Le interfacce a cinghia dentata su questi assi richiedono tipicamente alberi con chavetta sulla puleggia di trasmissione per evitare che la tensione della cinghia ruoti il mozzo della puleggia. La classificazione IP65 gestisce gli ambienti di lavaggio comuni negli imballaggi alimentari e farmaceutici.

Azionamenti giunti robot cartesiani. Sistemi robot cartesiani e SCARA multi-asse utilizzano servomotori di media capacità sugli assi di traslazione e rotazione primari. L'albero con chavetta si adatta ai giunti di albero di precisione comuni nella progettazione di giunti robot; il freno fornisce un blocco di posizione sicuro durante la modalità teach e le sequenze di spegnimento.

Indicizzazione torretta torni CNC. L'indicizzazione della torretta servo-azionata sui centri di tornitura CNC richiede un posizionamento angolare rapido e preciso seguito da un solido blocco meccanico mentre l'utensile selezionato opera sotto forza di taglio. A 9,55 Nm continui e 28,6 Nm di picco, l'HC-SFS202BK gestisce l'inerzia standard delle torrette multi-posizione e fornisce la coppia di tenuta necessaria per resistere ai carichi di taglio tra i cicli di indicizzazione.

Nuovo In Scatola, Sigillato di Fabbrica

Questo HC-SFS202BK arriva nella sua confezione originale Mitsubishi — cartone esterno sigillato, imballaggio interno in schiuma indisturbato, cappuccio protettivo sull'estremità dell'albero e tutte le coperture dei connettori al loro posto. Sigillato di fabbrica significa nessuna installazione precedente, nessuna storia termica accumulata negli avvolgimenti, nessun usura dei cuscinetti da uso precedente. Il paraolio nel punto di passaggio dell'albero e la protezione dell'alloggiamento IP65 sono entrambi nelle condizioni di fabbricazione.

Per macchinari di produzione in attesa di questo pezzo per riprendere l'operatività, lo stock nuovo in scatola significa spedizione immediata anziché tempi di riparazione. Per lo stock di manutenzione programmata, le unità sigillate di fabbrica si conservano in modo affidabile in condizioni adeguate — temperatura stabile, bassa umidità, nessuna vibrazione — per diversi anni. Oltre cinque anni di stoccaggio, una lenta rotazione manuale dell'albero come parte di un controllo pre-installazione aiuta a ridistribuire il grasso dei cuscinetti prima della prima accensione.

Domande Frequenti

D1: Quali amplificatori sono compatibili con l'HC-SFS202BK?

L'HC-SFS202BK richiede un amplificatore di classe MR-J2S-200 della piattaforma MELSERVO-J2S. Le tre varianti principali sono il MR-J2S-200A (comando analogico/impulsi generico), il MR-J2S-200B (bus seriale a fibra ottica SSCNET per controllori di movimento Mitsubishi) e il MR-J2S-200CP (funzione di posizionamento integrata). Tutti supportano l'encoder seriale a 17 bit. Questo motore non è compatibile con gli amplificatori MR-J2-200 originali o con gli amplificatori MR-J3 / MR-J4.

D2: Qual è la differenza tra l'HC-SFS202BK e l'HC-SFS202B?

I due motori sono identici in tutte le specifiche — 2kW, 9,55 Nm nominali, 28,6 Nm di picco, encoder a 17 bit, flangia da 176 × 176 mm, stessi requisiti di amplificatore, stessa classificazione IP65. L'unica differenza è l'albero. L' HC-SFS202B ha un albero liscio semplice per accoppiamenti a serraggio per attrito. L' HC-SFS202BK ha una scanalatura per chavetta lavorata per la trasmissione di coppia positiva tramite chavetta e mozzo. Scegliere in base all'interfaccia di accoppiamento richiesta dal meccanismo azionato.

D3: Il freno elettromagnetico è abbastanza potente da tenere l'asse sotto carico gravitazionale?

Il freno è un dispositivo di tenuta fail-safe progettato per mantenere fermo l'albero motore sotto il carico statico dell'asse a riposo — a condizione che la coppia gravitazionale sbilanciata sull'albero motore non superi circa il 70% della coppia nominale del motore (circa 6,7 Nm per questo motore). Questa soglia deriva dalle indicazioni pubblicate da Mitsubishi per applicazioni con assi verticali. Per carichi che producono una coppia sbilanciata maggiore, si dovrebbe utilizzare un contrappeso supplementare insieme al freno piuttosto che fare affidamento solo sul freno.

D4: Quale batteria richiede l'encoder a 17 bit e dove è installata?

L'encoder assoluto mantiene la posizione multi-giro durante lo spegnimento utilizzando una batteria al litio Mitsubishi A6BAT, che è installata all'interno dell'amplificatore servo MR-J2S — non nel motore. Una batteria in buono stato preserva la posizione assoluta indefinitamente attraverso qualsiasi interruzione di corrente, eliminando i cicli di homing al riavvio. Quando l'amplificatore mostra un allarme batteria scarica, sostituire la A6BAT durante la prossima finestra di manutenzione programmata prima che la scarica completa causi la perdita della posizione assoluta.

D5: L'HC-SFS202BK può sostituire un HC-SFS152BK se è necessario un motore di maggiore capacità?

Entrambi i motori utilizzano la stessa piattaforma di amplificatori MR-J2S e montano l'encoder assoluto a 17 bit, ma richiedono diverse potenze nominali dell'amplificatore — l'HC-SFS152BK si abbina all'MR-J2S-200 (che copre anche il 202), mentre un aumento di capacità significa verificare che l'amplificatore esistente possa gestire la corrente nominale del motore da 2kW. Ancora più importante, la sostituzione di un motore da 1,5 kW con un motore da 2 kW cambia anche la dimensione della flangia da 176 mm rispetto ai 130 mm dell'HC-SFS152BK — queste non sono le stesse dimensioni di flangia. Il 202BK utilizza una flangia da 176 × 176 mm; il 152BK utilizza una flangia da 130 × 130 mm. Una sostituzione del motore tra questi due punti di capacità richiede modifiche alla piastra di montaggio del motore, non solo ai parametri dell'amplificatore.