Mitsubishi HC-SFS702BK (HCSFS702BK) — Servomotore AC da 7kW, albero scanalato con freno elettromagnetico, serie MELSERVO-J2S

Identificazione del prodotto

Codice articolo: HC-SFS702BK

Ricercato anche come: HCSFS702BK, HC-SFS-702BK

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

Tipo di motore: Servomotore AC brushless — Albero scanalato, Freno elettromagnetico

Condizione: Nuovo in scatola

Di cosa si tratta

Il Mitsubishi HC-SFS702BK è il motore di maggiore capacità della famiglia standard HC-SFS da 2.000 giri/min — un servomotore brushless AC da 7kW a inerzia media che combina due caratteristiche richieste dagli assi più esigenti delle macchine utensili e dell'automazione industriale: un albero scanalato per la trasmissione positiva della coppia e un freno elettromagnetico a molla di sicurezza per un blocco meccanico sicuro allo spegnimento del servo.

Con una coppia nominale continua di 33,4 Nm e un picco di 100 Nm, questo è un vero e proprio cavallo di battaglia. Si accoppia con gli amplificatori della classe MR-J2S-700 della piattaforma servo J2-Super di Mitsubishi, il che significa che beneficia dell'intero set di funzionalità J2S: feedback encoder assoluto a 17 bit a 131.072 ppr, larghezza di banda del loop di velocità superiore a 550 Hz, tuning adattivo in tempo reale e un sistema di posizione assoluta che elimina i cicli di homing dopo interruzioni di corrente.

Il suffisso "BK" cattura entrambe le caratteristiche distintive in due lettere: B per il freno elettromagnetico, K per l'albero scanalato. Questa particolare combinazione è specificata ovunque l'asse trasporti un carico di inerzia elevato, trasmetta coppia tramite un accoppiamento scanalato o una puleggia e debba mantenere la posizione in modo affidabile quando il servo è offline.

Specifiche tecniche

7kW a 2.000 giri/min: Il top della gamma HC-SFS

All'interno della famiglia HC-SFS da 2.000 giri/min, la capacità varia da 500W a 1kW, 1,5kW, 2kW, 3,5kW, 5kW e infine 7kW con l'HC-SFS702BK. Ogni aumento nella tabella porta più coppia, un requisito di potenza maggiore e un corpo motore fisicamente più lungo — il modello da 7kW pesa 32 kg, circa il triplo del motore da 5kW, riflettendo il rame, le lamiere e la massa aggiuntivi necessari per sostenere 33,4 Nm continuamente senza problemi termici.

Quel dato di coppia — 33,4 Nm nominali, 100 Nm di picco — dice qualcosa di importante su dove viene utilizzato questo motore. Un rapporto picco/nominale di 3:1 significa che il motore può produrre tre volte la sua potenza nominale per brevi raffiche, dando all'asse la coppia di accelerazione necessaria per spostare rapidamente carichi pesanti fino alla velocità, pur sostenendo la coppia moderata necessaria per mantenere tale velocità durante il ciclo di lavoro. Per un pallet pesante, una tavola rotante di grande diametro o una colonna Z di massa elevata, quella combinazione di alto picco e solida potenza nominale è esattamente ciò che richiede l'applicazione.

La flangia da 176 × 176 mm corrisponde all'impronta di montaggio standard per telai pesanti condivisa tra la gamma superiore HC-SFS (punti di capacità 352, 502 e 702). Le macchine progettate per la variante da 3,5kW o 5kW possono ospitare il motore da 7kW senza modificare la disposizione di montaggio — cambiano solo le connessioni di alimentazione e dei cavi.

L'albero scanalato — Costruito per la trasmissione di coppia elevata

A 7kW e 33,4 Nm continui, la coppia all'interfaccia di accoppiamento dell'albero è considerevole. Gli accoppiamenti a frizione funzionano in modo affidabile per molte applicazioni servo, ma a questo livello di capacità — in particolare su assi che subiscono inversioni frequenti, carichi d'urto da taglio o pre-tensionamento elevato da cinghie dentate — l'albero scanalato elimina completamente il rischio di slittamento.

Una scanalatura crea un accoppiamento positivo tra l'albero motore e il mozzo. La linguetta sopporta il carico di taglio direttamente, invece di fare affidamento sulla frizione di bloccaggio per trasmettere la coppia. Per pulegge, pignoni, ingranaggi e mozzi di accoppiamento dove qualsiasi slittamento rotazionale tra albero e mozzo corromperebbe il posizionamento dell'asse o causerebbe danni meccanici, l'interfaccia scanalata è la scelta ingegneristica corretta.

L'installazione corretta su un albero scanalato è importante: la linguetta deve adattarsi alla scanalatura con un gioco minimo (un accoppiamento lasco introduce gioco), deve avere la lunghezza corretta per distribuire il carico di taglio lungo l'intera profondità del mozzo e il fissaggio del mozzo deve essere serrato alla specifica. Il manuale di istruzioni Mitsubishi nota che quando si montano componenti su un albero scanalato, si dovrebbe utilizzare un prigioniero a doppia estremità nel foro filettato dell'estremità dell'albero per tirare il componente — martellare sull'estremità dell'albero è esplicitamente vietato, poiché il carico d'urto può danneggiare l'encoder sul retro del motore.

Freno elettromagnetico — Blocco di sicurezza per assi pesanti

Il freno a molla nell'HC-SFS702BK è un dispositivo di mantenimento, non un freno di decelerazione. La logica operativa è semplice ma critica: 24V DC eccitano la bobina del freno e tengono il disco lontano dalla superficie di attrito, lasciando ruotare liberamente l'albero sotto il controllo dell'amplificatore. Rimuovere i 24V — per progettazione, guasto o interruzione di corrente — e la molla blocca immediatamente il disco del freno, bloccando l'albero.

A 7kW, gli assi che questo motore aziona sono tipicamente abbastanza grandi da far sì che la gravità o le forze di processo creino carichi sbilanciati significativi. Una pesante testa di mandrino su una grande VMC, una traversa di un gantry, una tavola rotante di grande formato, un contropunta di una pressa che trasporta una pesante piastra di arresto — ognuno di questi ha una condizione in cui lo spegnimento del servo senza un blocco meccanico si traduce in un movimento incontrollato. Il freno dell'HC-SFS702BK affronta tale condizione come una questione di ingegneria fail-safe piuttosto che di convenienza.

Considerazioni pratiche sul cablaggio a 7kW:

La bobina del freno genera un significativo picco di tensione induttiva allo spegnimento. Un assorbitore di sovratensione ai capi della bobina non è opzionale a questa scala — senza di esso, il picco può degradare i contatti dei relè e stressare i circuiti di I/O dell'amplificatore nel tempo. Utilizzare l'uscita MBR (interblocco freno) dell'amplificatore MR-J2S per controllare il relè del freno, assicurandosi che il freno non venga applicato mentre il motore è ancora in funzione sotto coppia. Applicare il freno a un albero in rotazione a 7kW usurerà rapidamente la superficie di attrito e creerà uno shock meccanico nella trasmissione — il segnale MBR lo impedisce imponendo la corretta sequenza temporale di decelerazione-blocco.

Per gli assi verticali, la guida di Mitsubishi raccomanda di dimensionare l'asse in modo che la coppia sbilanciata rimanga al di sotto del 70% della coppia nominale del motore. A 33,4 Nm nominali, ciò significa che il carico sbilanciato statico non dovrebbe superare circa 23 Nm all'albero motore — un dato da verificare rispetto al carico effettivo prima dell'installazione su qualsiasi asse verticale.

Encoder assoluto a 17 bit — Perché è importante a questa capacità

L'HC-SFS702BK utilizza lo stesso encoder seriale assoluto a 17 bit utilizzato in tutta la famiglia HC-SFS: 131.072 posizioni distinte per rivoluzione dell'albero, retroazionate tramite un collegamento seriale ad alta velocità all'amplificatore MR-J2S.

A 7kW, questo è importante in modi che vanno oltre la semplice precisione di posizionamento. Il loop di velocità dell'amplificatore opera sui dati di velocità derivati dall'encoder — una risoluzione più fine significa una stima della velocità più precisa, che a sua volta significa una migliore reiezione dei disturbi quando le forze di taglio, le variazioni di inerzia o i cambiamenti di carico disturbano l'asse. Un asse che trasporta un'elevata inerzia e taglia ad alte velocità di avanzamento necessita di un loop di velocità stretto per evitare oscillazioni, instabilità ed errori di posizionamento durante il taglio. L'encoder a 17 bit, combinato con il loop di velocità con larghezza di banda di 550 Hz+ dell'amplificatore J2S, fornisce questa precisione.

La funzione assoluta mantiene i dati di posizione attivi tramite backup della batteria — la cella al litio A6BAT nell'amplificatore MR-J2S. Dopo qualsiasi interruzione di corrente, l'asse ritorna esattamente alla sua ultima posizione nota senza un ciclo di homing. Per macchine di grandi dimensioni dove l'homing di un asse pesante spreca tempo e crea il rischio di collisioni con il fissaggio, questo è importante dal punto di vista operativo.

Dove viene specificato l'HC-SFS702BK

Asse W e azionamenti pallet di centri di lavoro orizzontali. I grandi sistemi di trasferimento pallet di HMC spostano fissaggi pesanti su lunghe distanze. L'asse W o l'azionamento di posizionamento della testa frontale necessita di coppia sostenuta elevata, un accoppiamento scanalato per gestire il carico dell'azionamento pallet senza slittamenti e un freno per mantenere la posizione del pallet durante la lavorazione o il carico del fissaggio.

Colonna Z di grandi centri di lavoro verticali. I centri di lavoro verticali per impieghi gravosi con massa considerevole della testa di mandrino utilizzano la classe da 7kW sull'asse Z. L'albero scanalato si collega direttamente a una vite a ricircolo di sfere o a un azionamento a cremagliera e pignone, e il freno è essenziale per prevenire la caduta della colonna Z allo spegnimento del servo.

Assi torretta e contropunta di grandi torni CNC. I centri di tornitura ad alta capacità con torrette di grande diametro utilizzano azionamenti servo di questa capacità per un indicizzazione rapida e decisa. L'albero scanalato si innesta positivamente nel meccanismo di azionamento della torretta e il freno mantiene la torretta nella stazione selezionata mentre il meccanismo di bloccaggio la fissa per il taglio.

Azionamenti di posizionamento di linee di trasferimento. I grandi sistemi di trasferimento pallet con grandi piastre di fissaggio e lunghe corse di trasferimento utilizzano azionamenti servo ad alta capacità per un posizionamento rapido e preciso tra le stazioni. Il freno mantiene la posizione in ogni stazione durante le operazioni di fissaggio, bloccaggio o lavorazione.

Grandi tavole rotanti e assi trunnion. Le tavole rotanti servo a trasmissione diretta o con riduttore utilizzate per la lavorazione sull'asse 4 e 5 su pezzi di grandi dimensioni richiedono coppia elevata per un posizionamento preciso sotto carico di taglio. La connessione dell'albero scanalato all'ingranaggio a vite senza fine o all'ingresso a trasmissione diretta deve essere positiva e priva di slittamenti.

Bracci robotici e sistemi di movimentazione a carico pesante. Robot industriali e sistemi di movimentazione a portale con carichi utili nell'intervallo 200–500 kg utilizzano azionamenti servo di questa capacità sugli snodi primari e sugli assi di traslazione. Il blocco del freno è richiesto in qualsiasi posizione di riposo per evitare il cedimento dell'articolazione sotto gravità.

Famiglia HC-SFS 2000 giri/min — Riepilogo gamma completa

Ogni punto di capacità è disponibile in quattro combinazioni albero-freno: dritto senza freno, scanalato senza freno, dritto con freno e scanalato con freno. L'HC-SFS702BK è la variante scanalata con freno al top da 7kW di questa gamma.

Nuovo in scatola — Cosa significa la condizione su questa scala

Un servomotore da 32 kg è un elemento significativo per la movimentazione e l'installazione. Nuovo in scatola sigillato in fabbrica significa che il motore arriva nella confezione originale Mitsubishi con tutte le protezioni intatte — cappuccio terminale dell'albero, coperture antipolvere dei connettori e supporto interno in schiuma. Nessuno stress di installazione precedente sull'albero scanalato, nessuna storia termica da precedenti utilizzi, nessun usura accumulata sulla superficie di attrito del freno.

Per i reparti di manutenzione che gestiscono una vasta flotta di macchine, tenere a disposizione un ricambio nuovo in scatola per un asse da 7kW elimina il tipo di fermo macchina più costoso: attendere la riparazione o l'approvvigionamento di un motore mentre una macchina di produzione è ferma. Il freno e l'encoder sono i due componenti che più probabilmente richiedono la sostituzione su un motore datato — un'unità nuova in scatola non presenta preoccupazioni.

La conservazione in condizioni fresche, asciutte e prive di vibrazioni mantiene le specifiche complete per diversi anni. Per stoccaggio oltre i cinque anni, si consiglia una rotazione lenta periodica dell'albero per ridistribuire il grasso dei cuscinetti prima dell'installazione.

Domande frequenti

D1: Quali amplificatori servo funzionano con l'HC-SFS702BK?

L'HC-SFS702BK richiede un amplificatore della classe MR-J2S-700. Le due opzioni principali sono il MR-J2S-700A (interfaccia di comando a impulsi/analogica per uso generale) e il MR-J2S-700B (bus in fibra ottica SSCNET per sistemi di controllo del movimento). Entrambi supportano l'encoder seriale a 17 bit dell'HC-SFS702BK e forniscono la capacità di corrente richiesta per i 35A di corrente nominale di questo motore. Il motore non è compatibile con gli amplificatori MR-J2 originali o con gli amplificatori delle serie MR-J3 / MR-J4 senza hardware di conversione dedicato.

D2: Cosa aggiunge l'albero scanalato rispetto al normale albero dritto sull'HC-SFS702B?

Entrambi i modelli sono meccanicamente ed elettricamente identici a parte l'albero. L' HC-SFS702BK ha una scanalatura lavorata nell'albero, che crea una connessione positiva per il carico di taglio con il mozzo di accoppiamento o il componente azionato. A 7kW e 33,4 Nm di coppia continua, le applicazioni che utilizzano pulegge a trasmissione diretta, pignoni o ingranaggi beneficiano della connessione scanalata per eliminare qualsiasi rischio di slittamento indotto dalla coppia. Se il vostro accoppiamento è di tipo a frizione (a morsetto diviso o a compressione) e non vi è alcun requisito meccanico per una linguetta, l'HC-SFS702B (albero dritto) è il modello equivalente.

D3: La "B" indica un freno — come si innesta e a cosa serve?

Il freno è a molla e fail-safe: 24V DC lo tengono aperto durante il normale funzionamento, e la molla innesta il disco del freno nel momento in cui tale tensione viene rimossa. È un dispositivo di mantenimento, non un freno di decelerazione — l'amplificatore servo gestisce tutta la decelerazione controllata, e il freno si innesta solo dopo che l'asse si è fermato. Viene utilizzato sugli assi verticali e su qualsiasi applicazione in cui un asse spento si muoverebbe sotto gravità o forze di processo. Instradare sempre il controllo del freno attraverso l'uscita MBR interlock dell'amplificatore per garantire che il freno si innesti solo dopo che il motore è decelerato fino all'arresto.

D4: L'encoder assoluto a 17 bit necessita di una batteria e dove è installata?

Sì — l'encoder seriale assoluto richiede un backup della batteria per mantenere i dati di posizione durante lo spegnimento. La batteria non è nel motore; è la cella al litio A6BAT montata all'interno dell'amplificatore servo MR-J2S-700. Quando la batteria è in buono stato, l'asse mantiene la sua posizione assoluta attraverso le interruzioni di corrente e non richiede un ciclo di homing al riavvio. Monitorare l'allarme batteria dell'amplificatore e sostituire l'A6BAT al prossimo arresto programmato quando appare l'avviso — non permettere che la batteria si scarichi completamente, poiché ciò impone un'operazione di re-homing.

D5: L'HC-SFS702BK può sostituire un vecchio HC-SF702 o HC-SF702B su una macchina esistente?

Le dimensioni della flangia e la geometria dell'albero sono compatibili — l'HC-SFS702BK si monterà nella stessa posizione di un HC-SF702 o HC-SF702B senza modifiche meccaniche. Tuttavia, l'interfaccia dell'encoder è diversa: l'HC-SFS702BK utilizza un encoder seriale a 17 bit che richiede un amplificatore MR-J2S-700. Un amplificatore MR-J2 originale non può comunicare con questo encoder. Se la macchina sta già utilizzando amplificatori MR-J2S di capacità 700A, la sostituzione è meccanicamente ed elettricamente diretta. Se la macchina ha amplificatori MR-J2 originali, l'amplificatore deve essere aggiornato contemporaneamente.