Mitsubishi HC-SFS301B (HCSFS301B) — Motore Servo AC da 3kW, Albero Liscio + Freno, 1000 giri/min, Serie MELSERVO-J2S

Identificazione Prodotto

Codice Articolo: HC-SFS301B

Ricercato Anche Come: HCSFS301B, HC-SFS-301B

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

Tipo Motore: Motore Servo Brushless AC — Albero Liscio con Freno Elettromagnetico, 1000 giri/min

Condizione: Nuovo In Scatola, Sigillato di Fabbrica

La Storia della Coppia: 3kW a 1000 giri/min

La maggior parte dei motori servo ottimizza per la velocità. L'HC-SFS301B è costruito attorno a una priorità diversa: coppia sostenuta a bassa velocità dell'albero. Tre kilowatt di potenza erogati attraverso un avvolgimento da 1.000 giri/min producono 28,6 Nm di coppia continua nominale — il doppio di quanto un motore da 3kW con una velocità nominale di 2.000 giri/min fornirebbe al suo albero. Nessun riduttore necessario per raggiungere tale valore. Nessuno stadio di riduzione intermedio che aggiunga gioco, intervalli di manutenzione o complessità meccanica alla catena cinematica.

Questa è la ragione principale per cui gli ingegneri specificano questo motore. Dove l'applicazione richiede una coppia sostanziale continuamente a bassa velocità dell'albero — azionamenti di tavole girevoli accoppiate direttamente, meccanismi di trasferimento pallet lenti, assi di avvolgimento che funzionano sotto carico di tensione costante — il profilo da 1.000 giri/min e alta coppia risolve il problema senza hardware di trasmissione di potenza aggiuntivo tra il motore e il carico.

La 85,9 Nm di picco forniscono il margine di accelerazione. Far muovere un carico ad alta inerzia da fermo a velocità nominale e fermarlo in modo pulito richiede una coppia significativamente maggiore rispetto al mantenimento di una velocità stazionaria. Questo rapporto picco-nominale di tre a uno è ciò che consente all'HC-SFS301B di azionare carichi pesanti attraverso cicli di avvio-arresto bruschi, rimanendo entro la sua capacità termica continua nella porzione di lavoro di ciascun ciclo.

La "B" designa la variante con freno elettromagnetico. Il motore viene spedito con un freno a molla montato e un albero liscio per interfacce di accoppiamento a morsetto a frizione. Questa è la configurazione per applicazioni che combinano la necessità di un blocco meccanico a prova di guasto con un design di accoppiamento ad albero liscio.

Specifiche Tecniche

Piattaforma J2-Super: Cosa Cambia l'Encoder a 17 Bit

La famiglia HC-SFS è il successore J2-Super della gamma originale HC-SF. Le dimensioni fisiche sono le stesse; l'encoder no. L'HC-SFS301B monta un encoder assoluto seriale a 17 bit — 131.072 posizioni per rivoluzione — rispetto al dispositivo a 14 bit (16.384 ppr) nell'HC-SF301B. Il salto tra di essi non è marginale: 131.072 contro 16.384 è un aumento di risoluzione di otto volte.

A 1.000 giri/min, l'alta risoluzione dell'encoder guadagna valore in modo specifico. Gli assi servo a bassa velocità sono i più difficili da far funzionare in modo fluido dal punto di vista del controllo della velocità. L'amplificatore calcola la velocità da campioni di posizione encoder consecutivi prelevati a un intervallo di campionamento fisso. Con 16.384 posizioni per rivoluzione, ogni campione copre un passo angolare relativamente grossolano a bassa velocità, e la stima della velocità contiene più rumore di granularità. Con 131.072 posizioni disponibili, lo stesso calcolo risolve incrementi angolari molto più fini, fornendo al loop di velocità un segnale di velocità più pulito con cui lavorare. Il risultato è una rotazione notevolmente più fluida a basse velocità di avanzamento — meno ondulazione nella forma d'onda della velocità, migliore uniformità della coppia all'albero e finitura superficiale migliorata in applicazioni come la rettifica o i tagli di contorno lenti.

La funzione assoluta memorizza la posizione multi-giro nell'encoder e la mantiene in caso di interruzione di corrente, supportata dalla batteria al litio A6BAT alloggiata all'interno dell'amplificatore MR-J2S. Dal punto di vista della macchina, un'interruzione di corrente è invisibile al sistema di posizionamento. Il riavvio dopo qualsiasi evento di alimentazione — spegnimento programmato, recupero da arresto di emergenza, reset allarme — procede senza un ciclo di ritorno di riferimento. L'asse semplicemente si riattiva nell'ultima posizione assoluta conosciuta.

Una distinzione importante dall'HC-SF301B: l'encoder a 17 bit dell'HC-SFS301B richiede la piattaforma amplificatore MR-J2S. Non è retrocompatibile con gli amplificatori MR-J2 di prima generazione. Se la macchina utilizza attualmente hardware MR-J2 (senza suffisso S), l'HC-SF301B è il motore corretto da reperire. Se gli amplificatori sono MR-J2S, l'HC-SFS301B è l'abbinamento preciso — e quello con prestazioni migliori.

Il Freno Elettromagnetico a Questa Capacità

I freni a molla diventano più critici all'aumentare della coppia continua. A 28,6 Nm nominali, un asse che trasporta un carico ad alta coppia — una tavola rotante carica, una parte pesante sospesa su un asse Z — applica tale coppia in qualsiasi direzione la gravità o lo squilibrio del carico dettino nell'istante in cui la corrente servo scende a zero. Su una macchina senza interblocco del freno, il primo arresto di emergenza o evento di alimentazione potrebbe consentire un movimento incontrollato significativo prima che il freno dinamico nell'amplificatore arresti l'albero.

Il freno a molla dell'HC-SFS301B rimuove questa incertezza. Quando è presente una tensione di 24V DC, la bobina tiene il disco del freno libero e l'albero gira liberamente. Rimuovere i 24V — tramite comando software durante una normale sequenza di spegnimento, tramite sgancio relè in caso di arresto di emergenza, o per perdita di alimentazione di controllo — e la molla innesta immediatamente il disco. L'albero è bloccato meccanicamente, indipendentemente dallo stato dell'amplificatore.

Tre cose da fare correttamente nell'installazione:

Il freno deve innestarsi solo dopo che l'asse si è fermato. L'amplificatore MR-J2S fornisce il segnale MBR specificamente a questo scopo — ritarda l'innesto del freno fino a quando il motore non è decelerato al di sotto della velocità di soglia. Cablare la bobina del freno direttamente a un contatto di arresto di emergenza, senza l'interblocco MBR, rischia di innestare la molla contro un albero rotante. A 85,9 Nm di coppia motore di picco, la collisione tra disco bloccato a molla e rotore in rotazione è brusca e ridurrà notevolmente la vita del freno.

La soppressione dei picchi è obbligatoria. La bobina del freno è un carico induttivo. L'attivazione di 24V DC su una bobina non protetta produce un grande picco di tensione induttiva allo spegnimento. L'assorbitore di picchi — uno snubber o un diodo di ricircolo — deve essere installato direttamente ai morsetti della bobina del freno, il più vicino possibile alla bobina. Ometterlo rischia di danneggiare il relè o l'uscita digitale dell'amplificatore che pilota il circuito del freno.

Per assi verticali, la guida pubblicata da Mitsubishi pone la coppia di squilibrio statica massima raccomandata a o al di sotto del 70% della coppia nominale del motore — circa 20 Nm all'albero per l'HC-SFS301B. I carichi che producono una coppia di squilibrio maggiore dovrebbero essere integrati con un controbilanciamento meccanico piuttosto che fare affidamento esclusivamente sul sistema servo e sul freno.

Albero Liscio: Progettazione e Installazione dell'Accoppiamento

L'albero liscio dell'HC-SFS301B richiede mozzi di accoppiamento a morsetto a frizione o a morsetto diviso. L'accoppiamento deve essere selezionato e installato per il valore di coppia di picco — 85,9 Nm — non solo per la capacità continua di 28,6 Nm. Un mozzo dimensionato per la coppia continua ma marginale sotto il picco svilupperà alla fine micro-slittamenti, introducendo errori posizionali che si accumulano sottilmente nel corso di più cicli macchina prima di diventare visibili come variazioni nelle dimensioni dei pezzi.

La corretta installazione del mozzo su un albero liscio segue una procedura specifica nel manuale del motore servo Mitsubishi: utilizzare il foro filettato all'estremità dell'albero per far scorrere assialmente il mozzo — un tirante, una rondella e un dado appoggiati sulla faccia del mozzo — piuttosto che pressare o martellare direttamente il mozzo. I carichi d'impatto sull'albero derivanti dalla martellatura viaggiano direttamente indietro attraverso il motore fino al disco dell'encoder. Anche se non si verifica un guasto immediato, danni da urto al meccanismo dell'encoder possono causare errori di feedback intermittenti o un guasto precoce dell'encoder che diventa evidente solo dopo che la macchina è in produzione da qualche tempo.

Per applicazioni in cui è preferita una connessione albero-mozzo più positiva, l' HC-SFS301BK è la versione con albero scanalato dello stesso motore — identico in ogni specifica, con l'aggiunta di una scanalatura lavorata. Entrambe le varianti si montano sulla stessa flangia da 176 × 176 mm e si abbinano agli stessi amplificatori MR-J2S-350.

Amplificatori Compatibili — Classe MR-J2S-350

L'HC-SFS301B richiede un amplificatore di classe MR-J2S-350 della classe. Sono disponibili tre varianti standard:

• MR-J2S-350A — Interfaccia per uso generale con comando analogico/impulsi. Supporta le modalità di controllo di posizione, velocità e coppia. La scelta standard per sistemi guidati da CNC e PLC che utilizzano comandi di passo/direzione o velocità analogica.
• MR-J2S-350B — Interfaccia bus in fibra ottica SSCNET, progettata per sistemi multi-asse coordinati tramite controller di movimento Mitsubishi (serie A, serie Q). I comandi di posizione vengono consegnati sulla rete seriale anziché tramite treno di impulsi.
• MR-J2S-350CP — Funzione di posizionamento integrata. Dati della tabella di punti memorizzati nell'amplificatore stesso, con interfaccia CC-Link o I/O. Adatto per posizionamento autonomo senza un controller di movimento dedicato.

Tutte e tre le varianti supportano il protocollo encoder a 17 bit e sono dimensionate per le richieste di corrente continua del motore a 3kW. L'HC-SFS301B non è compatibile con gli amplificatori MR-J2-350 di prima generazione, che non possono leggere il formato encoder J2S a 17 bit, né con gli amplificatori MR-J3 o MR-J4, che utilizzano un'interfaccia fisica e di protocollo completamente diversa.

Contesto Applicativo

Tavole rotanti a bassa velocità e azionamenti di 4° asse. Le grandi tavole rotanti a pallet sui centri di lavoro gestiscono una massa considerevole di pezzi e attrezzature. A 28,6 Nm continui, l'HC-SFS301B aziona una tavola rotante accoppiata direttamente attraverso tagli di contornatura sostenuti e cicli di indicizzazione bruschi senza avvicinarsi al suo limite termico. L'encoder assoluto gestisce l'elevata precisione di posizione richiesta per il posizionamento angolare nella lavorazione multi-faccia, e il freno blocca la tavola durante le sequenze di bloccaggio e sbloccaggio.

Trasferimento pallet e azionamenti di trasferimento HMC. I sistemi di trasferimento pallet sui centri di lavoro orizzontali ciclano ripetutamente sotto carico pesante. Il requisito di arresto e blocco in ogni stazione — spesso durante il bloccaggio e lo sbloccaggio — è dove il freno a prova di guasto si ripaga. La combinazione di alta coppia continua e blocco meccanico rende l'HC-SFS301B una scelta naturale per gli azionamenti in questa categoria di applicazioni.

Assi di avvolgimento a controllo di tensione. Le avvolgitrici e svolgitrici di materiale che funzionano in modalità di controllo di coppia necessitano di un motore in grado di sostenere la coppia richiesta a velocità dell'albero basse e variabili su un'ampia gamma di diametri di rotolo. Un motore da 1.000 giri/min in controllo di coppia su un asse di avvolgimento rimane all'interno di un intervallo di velocità sensato senza richiedere impostazioni di rapporto di trasmissione elettronico insolite, e l'encoder a 17 bit fornisce un feedback di regolazione della coppia a grana fine a qualsiasi velocità all'interno della finestra operativa.

Trasferimento lento a nastro e indicizzazione di trasferimento. Gli alberi di trasmissione per trasportatori a catena e sistemi di trasferimento a nastro che funzionano a basse velocità superficiali in condizioni di carico beneficiano della densità di coppia dell'HC-SFS301B. Dove altrimenti verrebbe specificato un motoriduttore, un servo a trasmissione diretta a 1.000 giri/min con coppia continua sufficiente semplifica la catena cinematica e aggiunge le capacità di controllo di velocità, coppia e posizione programmabili che i sistemi servo forniscono.

Azionamenti con carico gravitazionale sull'asse Z su macchine per impieghi gravosi. Gli assi verticali che trasportano assemblaggi mandrino pesanti su macchine di grande formato necessitano della combinazione di coppia adeguata e blocco meccanico affidabile. La coppia continua di 28,6 Nm dell'HC-SFS301B — a 1.000 giri/min senza ingranaggi di riduzione — fornisce opzioni di trasmissione diretta per alcune configurazioni di assi verticali in cui un motore a velocità più elevata richiederebbe una significativa riduzione degli ingranaggi per ottenere una coppia equivalente all'albero di ingresso della vite a ricircolo di sfere.

Gamma HC-SFS 1000 giri/min — Riferimento Capacità

Tutti i modelli di questa famiglia utilizzano l'encoder assoluto seriale a 17 bit, protezione IP65, albero sigillato con olio, alimentazione classe 200V AC e compatibilità amplificatore MR-J2S-350. L'HC-SFS301B si posiziona al vertice della gamma a 1.000 giri/min con la coppia continua più elevata in questa sottofamiglia.

Nuovo In Scatola, Sigillato di Fabbrica

Sigillato di fabbrica significa imballaggio originale Mitsubishi, cappuccio protettivo sull'estremità dell'albero in posizione, tutte le porte dei connettori coperte, imballaggio interno in schiuma indisturbato e nessuna storia termica o meccanica precedente da considerare. Per una macchina in attesa di questo pezzo per riprendere la produzione, lo stock nuovo in scatola è il percorso più affidabile per tornare all'operatività — condizione nota, garanzia di un anno, nessuna variabile da installazioni o riparazioni precedenti.

Con un peso coerente con questa dimensione del telaio del motore e l'assemblaggio del freno, l'HC-SFS301B viene spedito imballato in modo sicuro per il trasporto. Conservato in condizioni appropriate — fresco, asciutto, lontano da vibrazioni — lo stock sigillato di fabbrica mantiene le specifiche complete per diversi anni. Oltre cinque anni di conservazione, una breve esecuzione a bassa velocità dell'albero prima della messa in servizio aiuta a ridistribuire il grasso dei cuscinetti.

Domande Frequenti

D1: Quali amplificatori sono compatibili con l'HC-SFS301B?

L'HC-SFS301B richiede un amplificatore di classe MR-J2S-350 della piattaforma MELSERVO-J2S (J2-Super). Le tre varianti standard sono il MR-J2S-350A (comando analogico/impulsi per uso generale), il MR-J2S-350B (bus in fibra ottica SSCNET per controller di movimento) e il MR-J2S-350CP (posizionamento integrato con interfaccia CC-Link). Tutti supportano l'encoder seriale a 17 bit del motore. L'HC-SFS301B non è compatibile con gli amplificatori MR-J2-350 originali o con gli amplificatori MR-J3 / MR-J4.

D2: Qual è la differenza tra l'HC-SFS301B e l'HC-SF301B?

Sono meccanicamente intercambiabili — stessa flangia, stessa potenza di coppia, stesso tipo di albero, stessa configurazione del freno, stessa velocità nominale. La differenza è l'encoder e la generazione dell'amplificatore. L' HC-SF301B (serie J2) utilizza un encoder a 14 bit (16.384 ppr) e funziona sia con amplificatori MR-J2 che MR-J2S. L' HC-SFS301B (serie J2S) utilizza un encoder a 17 bit (131.072 ppr) e richiede amplificatori MR-J2S. Se la macchina utilizza amplificatori MR-J2 (prima generazione), l'HC-SF301B è il motore corretto da reperire.

D3: L'HC-SFS301B è da 3kW, ma ha una coppia nominale di 28,6 Nm. Come è possibile?

Coppia e velocità sono inversamente correlate alla stessa potenza. A 1.000 giri/min con 3kW di potenza, la coppia continua nominale è di circa 28,6 Nm. Se si erogano gli stessi 3kW attraverso un motore da 2.000 giri/min, la coppia continua scende a circa 14,3 Nm. L'HC-SFS301B è specificamente progettato per applicazioni a bassa velocità e alta coppia in cui il carico dell'asse richiede una coppia sostenuta senza la necessità di ingranaggi di riduzione tra il motore e il meccanismo azionato.

D4: L'encoder a 17 bit necessita di una batteria e dove si trova la batteria?

Sì. La funzione assoluta dell'encoder a 17 bit si basa sul backup della batteria per mantenere i dati di posizione multi-giro durante i periodi di spegnimento. La batteria — una cella al litio Mitsubishi A6BAT — è installata nell'amplificatore servo MR-J2S, non nel corpo del motore. Quando è in buono stato, la posizione assoluta viene mantenuta durante qualsiasi interruzione di corrente e l'asse non necessita di un ciclo di homing al riavvio. Sostituire tempestivamente l'A6BAT quando l'amplificatore visualizza un allarme di batteria scarica, prima che la scarica completa causi la perdita della posizione assoluta.

D5: L'HC-SFS301B è adatto per un asse verticale caricato dalla gravità senza controbilanciamento aggiuntivo?

Può esserlo — a condizione che la coppia di squilibrio statica all'albero motore non superi circa il 70% della coppia nominale, che per questo motore è di circa 20 Nm. Questo valore deriva dalla guida pubblicata da Mitsubishi per applicazioni di assi verticali con motori servo. I carichi che producono una coppia di squilibrio superiore a tale soglia dovrebbero avere un controbilanciamento meccanico supplementare (cilindro pneumatico, contrappeso) piuttosto che fare affidamento esclusivamente sulla coppia servo e sul freno per mantenere l'asse. Per carichi entro il limite di 20 Nm, l'HC-SFS301B con il suo freno a molla fornisce un blocco affidabile allo spegnimento del servo.