Mitsubishi HC-SFS202BK (HCSFS202BK) — 2kW AC Servomotor, spie-met sleuf + rem, MELSERVO-J2S Serie

Productidentificatie

Onderdeelnummer: HC-SFS202BK

Ook gezocht als: HCSFS202BK, HC-SFS-202BK

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

Motortype: AC Borstelloze Servomotor — Spie-as met Elektromagnetische Rem, 2000 tpm

Conditie: Nieuw in doos, fabrieksaf verzegeld

Overzicht

De Mitsubishi HC-SFS202BK is een 2kW AC borstelloze servomotor met gemiddelde traagheid uit het MELSERVO-J2S platform, die twee kenmerken combineert die deze specifieke variant definiëren: een gefreesde spiebaan op de aandrijfas en een veervekende elektromagnetische rem. Met een continu nominaal koppel van 9,55 Nm en een piekkoppel van 28,6 Nm levert hij de acceleratiecapaciteit en stabiele output die nodig zijn voor een breed middensegment van machinegereedschap en automatiseringsaandrijvingen — assen die meer vereisen dan een servo met kleine capaciteit kan bieden, maar waar een motor van 3,5 kW of groter te groot zou zijn en moeilijker te rechtvaardigen op kosten en paneelruimte.

Waarom deze specifieke combinatie? De spie-as en de rem beantwoorden twee afzonderlijke vragen in het toepassingsontwerp, en deze variant voldoet tegelijkertijd aan beide. De spiebaan zorgt voor een positieve mechanische verbinding tussen de as en het aangedreven onderdeel — een tandriemschijf, een tandwielnaaf, een kogelomloopkoppeling —, waardoor het koppelpad door de interface niet alleen op wrijving berust. De rem zorgt voor de fail-safe asborging die verplicht is wanneer het wegvallen van de servo-voeding ertoe leidt dat de belasting ongecontroleerd kan bewegen.

Ondersteund door het 17-bits seriële absolute encoder van het J2-Super platform, levert de HC-SFS202BK 131.072 posities per omwenteling aan feedback aan de MR-J2S versterker. De positielus werkt met fijnmazige gegevens, en de absolute functie behoudt de volledige positie over meerdere omwentelingen tussen stroomcycli — geen homing-sequentie vereist na enige uitschakeling, alarmreset of stroomonderbreking.

Technische Specificaties

Twee functies, twee problemen opgelost

De spie-as

Een spiebaan is een klein detail met aanzienlijke mechanische gevolgen. Op een motor met een rechte as brengt de koppeling het koppel over door wrijving: de klemdruk tussen de naafboring en de as-OD moet groot genoeg zijn om het piekkoppel onder de slechtste bedrijfsomstandigheden te dragen — een plotselinge omkering bij maximale voeding, een noodvertraging vanuit snelle verplaatsing, een schokbelasting van een agressieve snede. Als de klem onvoldoende is, slipt de naaf. Slip op een servo-as betekent positieverlies, en positieverlies op een CNC-machine betekent afgekeurde onderdelen.

De spiebaan op de HC-SFS202BK verandert het koppeloverdrachtsmechanisme volledig. De spie bevindt zich in een passende sleuf in zowel de as als de naafboring; onder belasting draagt hij in afschuiving over de spie-doorsnede. Het koppel gaat rechtstreeks via de spie, onafhankelijk van enige wrijvingsbijdrage van de naafklem. Daarom zijn spiebanen standaard in tandriemaandrijvingen, kettingtandwieltoepassingen en elk koppelingsontwerp waarbij de belasting cyclisch, omkerend of onderhevig aan schokken is — toepassingen waarbij een puur wrijvingsinterface aanzienlijk hogere klemdrukken zou vereisen om betrouwbaar te blijven over tijd.

Een installatiepunt dat van toepassing is op deze framegrootte: monteer de naaf altijd met het schroefdraadgat aan het asuiteinde in plaats van de naaf met kracht te persen of te drijven. Een trekbout door het schroefdraadgat trekt de naaf recht op de as zonder axiale schokken te veroorzaken. Impactbelastingen tijdens de installatie van de naaf gaan via de as naar de encoder-schijf aan de achterkant van de motor en kunnen subtiele encoder-schade veroorzaken die geen onmiddellijke fout veroorzaakt, maar de levensduur van de encoder verkort en intermitterende feedback-alarmen onder trillingen kan veroorzaken.

De elektromagnetische rem

De rem op de HC-SFS202BK is veervekend: mechanische veerdruk brengt de frictieschijf tegen de remplaat, en 24V DC naar de spoel houdt deze open, waardoor de as vrij kan draaien. Verwijder de 24V — op elk moment, om welke reden dan ook — en de veer sluit onmiddellijk. Geen besturingslogica vereist, geen signaal van de versterker nodig, geen vertraging. Dat is wat fail-safe betekent in deze context: de standaardstatus is vergrendeld, en stroom is vereist om deze open te houden.

Voor een 2kW-as die een belasting draagt met een significante zwaartekrachtcomponent — een verticale gereedschapsslede, een overhangende arm, een Z-as met een ongebalanceerde spilkop — is dat standaard vergrendelde kenmerk precies wat veilig machineontwerp vereist. De as behoudt zijn positie tijdens noodstops, stroomuitval, alarmen en onderhoudsonderbrekingen.

Correcte remsequencing via de MBR (elektromagnetische rem-interlock) uitgang van de MR-J2S versterker is essentieel. Het MBR-signaal vertraagt de remactivering totdat de versterker heeft bevestigd dat de as-snelheid onder een veilige drempel is gedaald na vertraging. Het bedraden van het remrelais rechtstreeks vanaf een noodstopcontact — zonder de MBR-interlock in het circuit — zal ervoor zorgen dat de veer tegen een draaiende as aangrijpt. Bij 2kW en 28,6 Nm piek zal de resulterende impact de remslijtage versnellen en mechanische schokbelastingen in het aangedreven mechanisme veroorzaken. De MBR-interlock is niet optioneel; het is hoe de rem ontworpen is om gebruikt te worden.

17-bits encoder: Fijnmazige feedback bij 2000 tpm

De upgrade van de J2-Super generatie encoder van 14-bits (16.384 ppr in de HC-SF serie) naar 17-bits (131.072 ppr in de HC-SFS serie) was niet incrementeel. Acht keer meer posities per omwenteling levert merkbaar fijnere gegevens aan elk deel van de regelkring.

Bij 2.000 tpm — de nominale snelheid van de HC-SFS202BK — zendt de encoder positie-updates uit die veel kleinere hoekstappen oplossen dan het oudere 14-bits apparaat kon. De MR-J2S versterker gebruikt deze gegevens voor drie doeleinden tegelijk: snelheidsberekening voor de snelheidslus, foutberekening voor de positielus, en commutatie-fase referentie voor de stroomvector. Betere gegevens in elke berekening betekent dat de lussen kunnen worden afgestemd op een hogere bandbreedte terwijl ze stabiel blijven, en hogere bandbreedte betekent snellere foutcorrectie en betere storingsonderdrukking tijdens de werkcyclus.

De absolute multi-turn teller blijft stil zijn werk doen op de achtergrond. Ondersteund door de A6BAT lithiumbatterij in de MR-J2S versterker, verzamelt hij asrotatiegegevens bij elk stroomgebeuren en bewaart deze onbeperkt zolang de batterij gezond blijft. Bij de volgende inschakeling — of het nu na een geplande nachtelijke uitschakeling, een noodstopherstel, of een stroomstoring is — leest de as zijn huidige absolute positie en rapporteert deze aan de controller zonder enige referentie-terugkeerbeweging. Voor machines die continue productiecycli draaien of strakke herstarttijdvereisten hebben, bespaart het elimineren van de homing-cyclus meetbare productietijd gedurende een jaar gebruik.

Versterker compatibiliteit

De HC-SFS202BK wordt gekoppeld aan de MR-J2S-200 klasse versterker. Drie interfacevarianten dekken de belangrijkste systeemarchitecturen die worden gebruikt in MELSERVO-J2S installaties:

MR-J2S-200A verwerkt analoge en puls-train commando-ingangen — de standaardkeuze voor CNC-systemen en PLC's die stap/richting of ±10V analoge snelheidscommando's gebruiken. Het ondersteunt positie-, snelheids- en koppelregelmodi en bevat de RS-232C interface voor MR Configurator setup software.

MR-J2S-200B maakt verbinding met Mitsubishi motion controllers via de SSCNET glasvezel seriële bus. In multi-assystemen waarbij alle assen worden gecoördineerd via een A-serie of Q-serie motion controller, ontvangt de B-type versterker trajectgegevens via het netwerk en voert deze lokaal uit. De glasvezelbus elimineert encoder-kabelverbindingen tussen de controller en elke versterker — positie-feedback loopt terug via hetzelfde netwerk.

MR-J2S-200CP bevat een ingebouwde puntentabel voor standalone positionering. Tot 31 posities kunnen direct in de versterker worden geprogrammeerd met MR Configurator, waarbij I/O-commando's doelpunten selecteren en bewegingen triggeren. Deze variant is geschikt voor machines waarvoor een speciale motion controller niet nodig is en een eenvoudige indexeerfunctie volstaat.

De HC-SFS202BK is niet compatibel met MR-J2-200 versterkers van de eerste generatie (die de 17-bits J2S encoder niet kunnen lezen), noch met MR-J3 of MR-J4 versterkers, die een andere encoder-interface gebruiken. Voor machines die originele MR-J2 versterkers gebruiken, is de HC-SF202BK (J2-generatie motor met 14-bits encoder) het juiste alternatief.

HC-SFS Serie 2000 tpm — Waar de 202BK past

De HC-SFS202BK bevindt zich aan de onderkant van het 176 × 176 mm flensbereik — dezelfde fysieke montagevoetafdruk als de 352, 502 en 702 motoren erboven. Dit is belangrijk voor machineontwerpers die upgrade-paden plannen of flens-gestandaardiseerde ontwerpen over meerdere assen onderhouden: het boutpatroon en de pilotdiameter veranderen niet tussen 2kW en 7kW binnen deze flensklasse.

Bij elk capaciteitspunt geeft de variant-suffix het as-type en de rem aan:

• Geen suffix / B = rechte as / rechte as met rem
• K / BK = spie-as / spie-as met rem

De HC-SFS202BK is daarom de spie-as, rem-uitgeruste versie bij 2kW — de configuratie voor assen die beide functies tegelijkertijd nodig hebben.

Typische toepassingen

Secundaire positioneringsassen van VMC en HMC. Op verticale en horizontale bewerkingscentra worden secundaire assen — roterende tafel aandrijvingen, B-as trunnions, palletklemmingsmechanismen — vaak aangedreven door 2kW servomotoren in de klasse met gemiddelde traagheid. De spie-as is geschikt voor directe tandwieloverbrenging of tandriemaandrijvingen die gebruikelijk zijn in roterende asontwerpen; de rem houdt de as mechanisch vast tussen de indexposities tijdens het snijgedeelte van de cyclus.

Indexering van geautomatiseerde assemblage stations. Servo-aangedreven roterende index tafels in assemblageautomatisering cycleren snel door vaste hoekposities, blijven stil op elk station terwijl assemblagebewerkingen plaatsvinden, en indexeren dan opnieuw. De rem houdt de tafel stil tijdens het stilhouden zonder te vertrouwen op servo-koppel — en de absolute encoder bevestigt de exacte hoekpositie op elk station zonder een referentie-terugkeer bij het begin van de shift.

Servoaandrijvingen van verpakkingsmachines. Folie-aandrijvingen, dwarsafdichtingsmechanismen en productinvoerassen op verpakkingslijnen gebruiken 2kW servo-aandrijvingen in continue hoge-cyclus operaties. Tandrieminterfaces op deze assen vereisen doorgaans spie-assen op de aandrijfriemschijf om te voorkomen dat de riemspanning de riemschijf-naaf roteert. De IP65-classificatie is geschikt voor de spoel-omgevingen die gebruikelijk zijn in voedsel- en farmaceutische verpakkingen.

Gelede aandrijvingen van cartesische robots. Multi-assige cartesische en SCARA robotsystemen gebruiken servomotoren met gemiddelde capaciteit op de primaire translatie- en rotatieassen. De spie-as is geschikt voor de precisie-as-koppelingen die gebruikelijk zijn in robot-gelede ontwerpen; de rem zorgt voor een veilige positieborging tijdens teach-modus en stroomuitval-sequenties.

CNC-draaibank-koppelindexering. Servo-aangedreven koppelindexering op CNC-draaibankcentra vereist snelle, nauwkeurige hoekpositionering gevolgd door een stevige mechanische borging terwijl het geselecteerde gereedschap werkt onder snijkrachten. Met 9,55 Nm continu en 28,6 Nm piek, kan de HC-SFS202BK standaard multi-positie koppel-traagheid aan en biedt het houdkoppel dat nodig is om snijbelastingen tussen index-cycli te weerstaan.

Nieuw in doos, fabrieksaf verzegeld

Deze HC-SFS202BK wordt geleverd in de originele Mitsubishi verpakking — buitenkarton verzegeld, interne schuimverpakking ongestoord, beschermkap op de as-uiteinde en alle connector-afdekkingen op hun plaats. Fabrieksaf verzegeld betekent geen eerdere installatie, geen opgebouwde thermische geschiedenis in de wikkelingen, geen lagerslijtage door eerder gebruik. De oliekeerring bij het doorvoerpunt van de as en de IP65-behuizingsbescherming zijn beide in de oorspronkelijke staat.

Voor productiemachines die wachten op dit onderdeel om weer operationeel te zijn, betekent nieuwe-in-doos-voorraad onmiddellijke verzending in plaats van reparatietijd. Voor geplande onderhoudsvoorraad kunnen fabrieksaf verzegelde eenheden betrouwbaar worden opgeslagen onder de juiste omstandigheden — stabiele temperatuur, lage luchtvochtigheid, geen trillingen — gedurende meerdere jaren. Na vijf jaar opslag helpt langzame handmatige asrotatie als onderdeel van een pre-installatiecontrole om het lager vet te herverdelen vóór de eerste inschakeling.

Veelgestelde vragen

V1: Welke versterkers zijn compatibel met de HC-SFS202BK?

De HC-SFS202BK vereist een MR-J2S-200 klasse versterker uit het MELSERVO-J2S platform. De drie belangrijkste varianten zijn de MR-J2S-200A (algemene analoge/puls commando), MR-J2S-200B (SSCNET glasvezelbus voor Mitsubishi motion controllers), en MR-J2S-200CP (ingebouwde positioneringsfunctie). Alle ondersteunen de 17-bits seriële encoder. Deze motor is niet compatibel met originele MR-J2-200 versterkers of met MR-J3 / MR-J4 versterkers.

V2: Wat is het verschil tussen de HC-SFS202BK en de HC-SFS202B?

De twee motoren zijn identiek in alle specificaties — 2kW, 9,55 Nm nominaal, 28,6 Nm piek, 17-bits encoder, 176 × 176 mm flens, dezelfde versterkervereisten, dezelfde IP65-classificatie. Het enige verschil is de as. De HC-SFS202B heeft een effen rechte as voor wrijvingsklemkoppelingen. De HC-SFS202BK heeft een gefreesde spiebaan voor positieve koppeloverdracht via spie en naaf. Kies volledig op basis van de koppelingsinterface die vereist is door het aangedreven mechanisme.

V3: Is de elektromagnetische rem sterk genoeg om de as onder zwaartekrachtbelasting te houden?

De rem is een fail-safe houdapparaat dat is ontworpen om de motoras stil te houden onder de statische belasting van de as in rust — mits het ongebalanceerde zwaartekrachtkoppel op de motoras niet meer bedraagt dan ongeveer 70% van het nominale koppel van de motor (ongeveer 6,7 Nm voor deze motor). Deze drempel is gebaseerd op Mitsubishi's gepubliceerde richtlijnen voor verticale as-toepassingen. Voor belastingen die een hoger ongebalanceerd koppel produceren, moet aanvullende contragewicht worden gebruikt naast de rem in plaats van alleen op de rem te vertrouwen.

V4: Welke batterij vereist de 17-bits encoder, en waar is deze geïnstalleerd?

De absolute encoder behoudt de multi-turn positie tijdens stroomuitval met behulp van een Mitsubishi A6BAT lithiumbatterij, die in de MR-J2S servo-versterker is geïnstalleerd — niet in de motor. Een gezonde batterij behoudt de absolute positie onbeperkt tijdens elke stroomonderbreking, waardoor homing-cycli bij herstart worden geëlimineerd. Wanneer de versterker een alarm voor lage batterij aangeeft, vervang de A6BAT dan tijdens het volgende geplande onderhoudsvenster voordat volledige ontlading verlies van absolute positie veroorzaakt.

V5: Kan de HC-SFS202BK een HC-SFS152BK vervangen als een motor met hogere capaciteit nodig is?

Beide motoren gebruiken hetzelfde MR-J2S versterkerplatform en hebben de 17-bits absolute encoder, maar ze vereisen verschillende versterker ratings — de HC-SFS152BK wordt gekoppeld aan de MR-J2S-200 (die ook de 202 dekt), terwijl een capaciteitsupgrade betekent dat de bestaande versterker de nominale stroom van de 2kW motor aankan. Belangrijker nog, het vervangen van een 1,5kW motor door een 2kW motor verandert ook de flensmaat van 176 mm ten opzichte van de 130 mm flens op de HC-SFS152BK — deze zijn niet dezelfde flensmaat. De 202BK gebruikt een 176 × 176 mm flens; de 152BK gebruikt een 130 × 130 mm flens. Een motorwissel tussen deze twee capaciteitspunten vereist wijzigingen aan de motor montageplaat, niet alleen de versterkerparameters.