Neues in versiegelter Box Mitsubishi HC-SFS702B Servomotor HCSFS702B HC-SFS7O2B

Mitsubishi HC-SFS702B (HCSFS702B) — 7kW AC-Servomotor mit Elektromagnetbremse, Glatte Welle, 2000 U/min, MELSERVO J2-Super Serie

Produktübersicht

Teilenummer: HC-SFS702B

Auch gesucht als: HCSFS702B, HC SFS 702B, HC-SFS-702B

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

Klassifizierung: AC-Bürstenloser Servomotor mit mittlerer Trägheit — 7 kW, 200V Klasse, 2000 U/min, Glatte Welle, Federkraftbetätigte Elektromagnetbremse

Wofür dieser Motor gebaut ist

Sieben Kilowatt. Dreiunddreißig Komma vier Newtonmeter Dauerdrehmoment, aufrechterhalten bei 2.000 U/min. Hundert Newtonmeter stehen auf Abruf für die Beschleunigung zur Verfügung. Und hinter der Welle eine federkraftbetätigte Elektromagnetbremse, die die Achse mechanisch festhält, sobald die 24V von der Spule getrennt werden — unabhängig davon, ob diese Trennung geplant war oder nicht.

Der Mitsubishi HC-SFS702B ist das 7kW-gebremste Mitglied der HC-SFS 2000 U/min-Familie. Es ist der Motor, den Sie spezifizieren, wenn die Achse zu groß für alles Kleinere ist, eine Last mit einer Gravitationskomponente trägt, die sich unkontrolliert bewegen würde, wenn der Servostrom ausfällt, und ihre absolute Wellenposition in dem Moment melden muss, in dem die Stromversorgung wiederkehrt — ohne jegliche Referenzrücklaufbewegung, um sie zu finden.

Der letzte Punkt ist es wert, darauf einzugehen. Bei einer vertikalen Achse mit großer Kapazität — ein schwerer Spindelkopf an einem Portalbearbeitungszentrum, ein palettiertes Werkstück, das von einem servogesteuerten Aufzug angehoben wird, eine gegengewichtete Z-Achse an einer großen Portalfräsmaschine — ist die Kombination aus einer ausfallsicheren Bremse und einem Absolutwertgeber keine Funktionserweiterung gegenüber Servo-Lock und einem Inkrementalgeber. Es ist eine grundlegend andere Ebene der Betriebssicherheit und Maschinenverfügbarkeit. Die Bremse hält die Last jederzeit mechanisch, wenn die Spule stromlos ist. Der 17-Bit-Absolutwertgeber mit 131.072 ppr behält den genauen Wellenwinkel über jedes Stromausfallereignis hinweg bei, unterstützt durch die A6BAT-Batterie im MR-J2S-700-Verstärker. Wenn die Maschine neu startet — nach einem Not-Aus, nach einer Stromunterbrechung, nach einem Schichtwechsel — befindet sich die Achse in einer bekannten, sicheren, mechanisch gehaltenen Position, und die Steuerung weiß genau, wo sich diese Position befindet.

Technische Spezifikationen

Der Bremsmechanismus: Federkraftbetätigt, elektrisch gelöst

Von allen Designentscheidungen, die im HC-SFS702B getroffen wurden, verdient der Bremstyp die größte Aufmerksamkeit — denn er bestimmt das ausfallsichere Verhalten des Motors, und bei 7kW an einer vertikalen Hochdrehmomentachse ist ausfallsicheres Verhalten das, was einen kontrollierten Stopp von einem gefährlichen unterscheidet.

Die im HC-SFS702B verbaute Bremse ist federkraftbetätigt und elektrisch gelöst. Die Feder hält die Reibscheibe standardmäßig gegen die Bremsfläche gedrückt. Das Anlegen von 24V DC an die Bremsspule erzeugt ein Magnetfeld, das die Scheibe von der Fläche wegzieht und die Welle zum Drehen freigibt. Entfernen Sie die 24V — aus welchem Grund auch immer — und die Feder greift sofort wieder. Es gibt keinen Zwischenzustand, kein allmähliches Nachlassen, keine Abhängigkeit von funktionierender Servo-Elektronik. Die Bremse greift.

Das bedeutet: Not-Aus entfernt Strom, Bremse greift. Panel-Fehler unterbricht 24V, Bremse greift. Geplantes Servo-Aus am Ende des Zyklus, Bremse greift. Ungeplante Stromunterbrechung zu einem beliebigen Zeitpunkt im Zyklus, Bremse greift. Die 7kW-Achse und die von ihr getragene Masse kommen sofort mechanisch zum Stillstand, ohne dass eine Software, eine Verstärkerfunktion oder eine SPS-Sequenz dafür erforderlich ist.

Der Kontrast zum Servo-Lock ist stark. Servo-Lock — die Fähigkeit des MR-J2S-700, die Achsposition durch kontinuierliche Korrektur mit Motorstrom zu halten — erfordert, dass der Verstärker mit Strom versorgt wird, das Servo aktiviert ist und das Steuerungssystem normal funktioniert. Servo-Lock ist unter normalen Betriebsbedingungen zuverlässig. Es bietet keinen Schutz, wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind. Für eine 7kW-Achse, die eine erhebliche Masse mit einer gravitativen Lastkomponente trägt, ist dieser Unterschied das, wofür die federkraftbetätigte Bremse existiert.

33,4 Nm Dauerleistung, 100 Nm Spitze: Dimensionierung der Achse

Dreiunddreißig Komma vier Newtonmeter Dauerleistung ist das höchste anhaltende Drehmoment im HC-SFS 2000 U/min-Bereich. Das ist eine beträchtliche Zahl, und das Verständnis, was sie mechanisch für den angetriebenen Mechanismus bedeutet, ist nützlich für jeden, der diesen Motor spezifiziert oder ersetzt.

An einer Kugelgewindeachse mit 10 mm Steigung und 90 % Schraubeneffizienz entsprechen 33,4 Nm kontinuierliches Motordrehmoment etwa 18,8 kN anhaltender axialer Kraft. Das deckt die schwersten Tisch- und Werkstückkombinationen ab, die auf großformatigen CNC-Bearbeitungszentren, großen Portalfräsmaschinen und schweren Transfermaschinen zu finden sind. Für Wickelantriebe, die im Drehmomentregelmodus laufen, repräsentieren 33,4 Nm bei 2.000 U/min eine beträchtliche Zug- und Geschwindigkeitskapazität über einen großen Rollendurchmesserbereich. Für servogesteuerte Pressenzuführungen liegt die anhaltende Vorschubkraft während der Materialvorschubphase gut innerhalb des thermischen Bereichs des Motors.

Die 100 Nm Spitze — das Dreifache des Dauerwerts, verfügbar für die kurzen Beschleunigungs- und Verzögerungsübergänge jedes Positionierzyklus — ermöglicht eine schnelle Achsbewegung bei Schwerlastmechanismen, ohne dass ein größerer Motor erforderlich ist. Ein Positionierzyklus, der 10 % seiner Zeit mit Spitzenmoment beschleunigt, 80 % seiner Zeit mit Dauerleistung oder darunter und 10 % mit Verzögerung verbringt, bleibt gut innerhalb der thermischen Modellschwellenwerte des Verstärkers. Der eingebaute elektronische Überhitzungsschutz des MR-J2S-700 verfolgt diese kumulative Belastung und gibt frühzeitig Warnungen aus, bevor die Wicklungen eine schädigende Temperatur erreichen.

Eine Designrichtlinie aus der Mitsubishi-Dokumentation, die für vertikale Achsen ausdrücklich zu beachten ist: Die anhaltende gravitative Drehmomentkomponente — das Drehmoment, das der Motor kontinuierlich aufrechterhalten muss, um die Last gegen die Schwerkraft zu halten — sollte bei 70 % oder weniger des Nenn-Dauerdrehmoments gehalten werden. Bei 33,4 Nm Nennleistung liegt diese Obergrenze bei etwa 23,4 Nm. Vertikalachsenkonstruktionen, die diesen Wert erreichen oder überschreiten, benötigen entweder ein mechanisches Gegengewicht, um die anhaltende gravitative Drehmomentnachfrage zu reduzieren, oder einen Motor mit einer höheren Nenn-Dauerleistung. Die Bremse hält die Last während des Stillstands mechanisch und entlastet Motor und Verstärker im Ruhezustand vollständig von der anhaltenden Drehmomentnachfrage — aber während der Bewegung trägt der Motor die gravitative Last, und diese Last muss innerhalb dieser Richtlinie bleiben, damit das Schutzsystem wie vorgesehen funktioniert.

Bremsverdrahtung und -sequenzierung

Die Bremsspule benötigt einen dedizierten 24V DC-Stromkreis, der von der Stromversorgung des Servo-Verstärkers getrennt ist. Die Maschinensteuerung muss eine 24V DC-Stromversorgung für die Bremsspule, ein Bremsrelais mit Überspannungsschutz über die Spule und eine Verriegelungslogik enthalten, die das Lösen und Anziehen der Bremse mit der Servo-Enable-Sequenz koordiniert.

Beim Lösen (Öffnen der Bremse): Das Servo muss aktiviert sein, bevor die Bremse gelöst wird. Diese Sequenz stellt sicher, dass der Verstärker den Servo-Lock etabliert hat und die Position aktiv hält, bevor die mechanische Bremse gelöst wird. Wenn die Bremse gelöst wird, bevor der Servo-Lock etabliert ist, bewegt sich die Achse unter ihrer gravitativen Last, bis der Verstärker aufholt — möglicherweise ein erhebliches Rutschen bei einer schweren vertikalen Achse ohne Gegengewicht. Der MBR (Magnetic Brake Release) Ausgangssignal am MR-J2S-700 bietet einen praktischen, vom Verstärker verwalteten Ausgang für das Bremsrelais, der korrekt zur Servo-Enable-Sequenz abgestimmt ist. Konsultieren Sie das MR-J2S-700-Handbuch für die spezifischen Timing-Parameter, die für die Achsdynamik relevant sind.

Beim Anziehen (Schließen der Bremse): Die Achse unter Servo-Steuerung bis zum Stillstand abbremsen, dann die Bremse anziehen, bevor die Servo-Enable-Funktion entfernt wird. Das Anlegen der Bremse an eine sich bewegende Achse — selbst eine langsam bewegte — verschleißt die Reibflächen und erzeugt Wärme im Bremsaggregat. Wenn das Servo die Achse zuerst zum vollständigen Stillstand bringt und dann die Bremse anzieht, um die gestoppte Position zu halten, verlängert dies die Lebensdauer der Bremse erheblich bei Achsen mit häufigen Servo-Aus-Zyklen.

Überspannungsschutz ist obligatorisch. Wenn die Bremsspule stromlos wird, induziert das kollabierende Magnetfeld einen Spannungsspitze, die die Relaiskontakte beschädigen und die Elektronik in der Nähe beeinträchtigen kann. Ein ordnungsgemäß dimensionierter Überspannungsschutz — Diode für DC, Varistor oder RC-Netzwerk für AC — über die Klemmen der Bremsspule ist keine Option. Er ist Teil der Installation.

Absolutwertgeber und der Vorteil des Neustarts vertikaler Achsen

Der 17-Bit-Serien-Absolutwertgeber mit 131.072 ppr am HC-SFS702B leistet alles, was J2-Super-Encoder leisten: feine Winkelauflösung für Hochgeschwindigkeits-Regelung, mehrgängige absolute Positionierung, unterstützt durch die A6BAT-Batterie im Verstärker, und sofortige Positionsmeldung nach dem Einschalten ohne Wellenbewegung.

Bei einer gebremsten vertikalen Achse speziell hat die letzte dieser drei Eigenschaften das größte operative Gewicht.

Betrachten Sie die Alternative. Ein Inkrementalgeber meldet die Position relativ zu einer Referenzmarkierung, die durch Bewegung der Welle gefunden werden muss. Bei einer vertikalen Achse bedeutet das Finden dieser Referenz beim Starten die Bewegung der Last — nach unten oder oben —, um den Home-Positionssensor zu erreichen, bevor die Steuerung weiß, wo sich die Achse befindet. An einer Maschine, bei der die Home-Position-Bewegung eine Vorrichtung, ein Werkstück oder ein Werkzeug in der gestoppten Position berühren könnte, birgt diese Bewegung Risiken und erfordert sorgfältige Sequenzierung. An einer Maschine in einer Produktionsumgebung, in der ein Not-Aus an einem beliebigen Punkt des Hubs auftreten kann, ist das Neustartverfahren nach einem Stopp einer Inkrementalgeber-Achse mitten im Hub nicht trivial.

Mit dem Absolutwertgeber des HC-SFS702B und der federkraftbetätigten Bremse lautet das Neustartverfahren: Stromversorgung des Panels, die Bremse hält die Achse mechanisch, der Encoder meldet den genauen Wellenwinkel an den Verstärker, die Steuerung etabliert den Servo-Lock, die Bremse löst in der richtigen Reihenfolge, und die Achse ist bereit — von jeder Position, in der sie gestoppt hat. Kein Referenzlauf, keine Referenzsuche, kein Risiko von Lastkontakt beim Neustart. Die Maschine geht direkt wieder in Produktion.

Batteriewartung: Ersetzen Sie die A6BAT im MR-J2S-700-Verstärker beim ersten Niedrigbatteriealarm. Wenn die Batterie vollständig entladen ist, wird der Mehrgangzähler zurückgesetzt, was einen Referenzrücklaufzyklus erfordert. In Produktionslinien mit hoher Verfügbarkeit eliminiert die Behandlung eines Niedrigbatteriealarms als dringendes Wartungsproblem — nicht als etwas, das bis zum nächsten geplanten Stopp aufgeschoben wird — die ungeplanten Ausfallzeiten, die ein Zähler-Reset verursacht.

Kompatible Verstärker

Der HC-SFS702B ist für die MR-J2S-700-Verstärkerfamilie konzipiert — die J2-Super-Plattform mit 7kW-Kapazität. Drei Schnittstellenvarianten decken die wichtigsten Steuerungsarchitekturen ab:

MR-J2S-700A akzeptiert Impulspaket-Positionsbefehle und analoge Geschwindigkeits- oder Drehmomentreferenzen von externen CNC-Systemen und SPS. Alle Steuerungsmodi — Position, Geschwindigkeit, Drehmoment und geschaltete Moduskombinationen — sind verfügbar. RS-232C verbindet sich mit MR Configurator für Parametrierung und Diagnoseüberwachung. Die Standardwahl für Werkzeugmaschinen und allgemeine Automatisierungsanwendungen, bei denen die Achse Befehle von einer externen Steuerung erhält.

MR-J2S-700B verbindet sich mit Mitsubishi A-Serie und Q-Serie Motion Controllern über den SSCNET-Glasfaser-Serienbus. Alle Achsbefehle und Encoder-Rückmeldungen laufen über das Glasfasernetzwerk. Bei großen Mehrachsenmaschinen — Portalbearbeitungszentren, große Transferstraßen, Mehrachsen-Portalsysteme — bietet SSCNET die Echtzeitsynchronisation zwischen den Achsen, die analoge und Impuls-Schnittstellen nicht erreichen können. Für vertikale Achsen, die in Koordination mit horizontalen arbeiten, ist diese Synchronisation besonders wichtig bei Start- und Stoppereignissen.

MR-J2S-700CP bietet integrierte Einzelachsenpositionierung mit bis zu 31 gespeicherten Punkt-Tabellenpositionen, die per E/A oder CC-Link-Befehl aktiviert werden. Für eigenständige vertikale Positionierachsen — servogesteuerte Hubstationen, Aufzugmechanismen, vertikale Pressenzuführungen —, die keine Koordination mit anderen Achsen erfordern, eliminiert der CP die Kosten für einen dedizierten Motion Controller.

Alle drei Varianten enthalten den MBR-Ausgang für die Bremsrelais-Sequenzierung und unterstützen die gesamte Palette der J2-Super-Schutzfunktionen, einschließlich elektronischem Überlastschutz, Überdrehzahlschutz, Encoder-Fehlererkennung und Regenerations-Überspannungsschutz.

Kompatibilitätshinweise: Der HC-SFS702B benötigt einen MR-J2S-700-Verstärker. Er ist nicht kompatibel mit der ersten Generation des MR-J2-700, der das 17-Bit-J2-Super-Encoder-Protokoll nicht lesen kann. Nicht kompatibel mit MR-J3- oder MR-J4-Verstärkern ohne ein Erneuerungsadapter-Kit. Für Maschinen, die mit der ursprünglichen MR-J2-700-Hardware laufen, ist der HC-SF702B — mechanisch identisch, 14-Bit-Encoder, glatte Welle mit Bremse — der richtige Motor.

HC-SFS 2000 U/min Familie — Die 7kW-Position

Der HC-SFS702B ist der höchste Drehmoment-gebremste Motor im HC-SFS 2000 U/min-Bereich. Alle vier Modelle in dieser Tabelle teilen sich denselben 176 × 176 mm Montagerahmen — ein Maschinenrahmen, der für jeden von ihnen gebaut wurde, nimmt alle ohne Modifikation auf. Der Drehmomentschritt vom HC-SFS502B (23,9 Nm) zum HC-SFS702B (33,4 Nm) beträgt etwa 40 %, was relevant wird, wenn eine Achse, die nahe der Dauerleistungsgrenze der 5kW-Einheit läuft, Spielraum für zukünftige Laständerungen, höhere Beschleunigungsanforderungen oder Drehmomentreserven bei schwerkraftbelasteten Achsen benötigt, die sich der 70%-Richtlinie nähern.

Die vollständige HC-SFS702-Familie bei 7kW 2000 U/min deckt vier Wellen- und Bremskonfigurationen ab: glatte Welle ohne Bremse (HC-SFS702), glatte Welle mit Bremse (HC-SFS702B), Keilwellen-Welle ohne Bremse (HC-SFS702K) und Keilwellen-Welle mit Bremse (HC-SFS702BK). Alle vier verwenden die MR-J2S-700-Verstärkerfamilie.

Typische Anwendungen

Schwere vertikale Z-Achse an großen Bearbeitungszentren und Portalfräsmaschinen. Die definierende Anwendung für den HC-SFS702B. Große Spindeleinheiten, schwere Planfräsköpfe und erhebliche Z-Schlittenbaugruppen an Portalbearbeitungszentren und großen Horizontalbohrwerken benötigen 7kW Servo-Kapazität bei 2000 U/min, eine ausfallsichere Bremse zur Positionshaltung bei Maschinen-Aus und Not-Aus sowie absolute Positionskenntnis für einen sicheren Neustart. Der HC-SFS702B liefert alle drei.

Servogesteuerte Aufzug- und Hebevorrichtungen. Schwere palettierte Werkstückaufzüge, Werkzeugmagazinaufzüge und Teilelagersystemaufzüge an Bearbeitungszellen und FMS-Installationen. Gravitationslasten dieser Größenordnung — Paletten mit schweren Vorrichtungen, gestapelte Teilemagazine — erfordern eine federkraftbetätigte Bremse für Sicherheit und einen Absolutwertgeber für einen produktionsfreundlichen Neustart. Das Dauer-Drehmoment von 33,4 Nm bewältigt die anhaltende Hubkraft über den Arbeitslastbereich.

Vertikale Stößelantriebe an großformatigen Pressen und Umformmaschinen. Servobetätigte Pressenstößelantriebe, Stößeldämpferachsen und servogesteuerte Richt- oder Richtwalzenachsen, bei denen der vertikale Stößel eine erhebliche Last trägt und während Werkzeugwechseln, Pausen mitten im Zyklus und Not-Aus in jeder Position des Hubs gehalten werden muss.

Schwere Rundtisch- und Teilungsantriebe mit vertikaler Achse. Servogesteuerte Kipprundtische, Schwenkachsen und geneigte Teilungsmechanismen an großen Bearbeitungszentren, bei denen die kombinierte Masse von Tisch und Werkstück eine erhebliche gravitative Drehmomentkomponente bei allen Positionen außer der perfekt ausbalancierten erzeugt. Die ausfallsichere Bremse hält den Tisch in jeder Position unabhängig vom Servostatus.

Industrielle Wickelmaschinen-Hauptantriebe mit vertikalen Rollenaufnahmen. Großformatige Wickelmaschinen, die schwere Papier-, Folien- oder Textilrollen auf vertikalen Rollenaufnahmen handhaben, bei denen die Rollenmasse während Produktionsstopps, Rollenwechseln und Spleißvorgängen mechanisch gehalten werden muss.

Häufig gestellte Fragen

F1: Was ist der Unterschied zwischen dem HC-SFS702B und dem HC-SFS702?

Beide sind 7kW, 2000 U/min, J2-Super-Motoren auf einem 176 × 176 mm Flansch mit 17-Bit-Encodern, glatten Wellen und identischen elektrischen Spezifikationen. Der einzige Unterschied ist die Bremse: Der HC-SFS702 hat keine Bremse — die Position im Ruhezustand wird durch den Servo-Lock des Verstärkers gehalten. Der HC-SFS702B hat eine federkraftbetätigte Elektromagnetbremse, die mechanisch greift, wenn die 24V-Spulenversorgung unterbrochen wird. Verwenden Sie den HC-SFS702B an vertikalen Achsen, geneigten Zuführungen, schwerkraftbelasteten Mechanismen und jeder Anwendung, bei der eine Achsbewegung bei Servo-Aus gefährlich wäre. An bestätigten horizontalen oder symmetrisch belasteten Achsen ist der HC-SFS702 einfacher und leichter.

F2: Die Bremse wird als "federkraftbetätigt" beschrieben. Was passiert bei einem Stromausfall?

Die Feder betätigt die Bremse standardmäßig — die Spule muss kontinuierlich mit Strom versorgt werden, um die Welle frei zu halten. Ein Stromausfall unterbricht die 24V zur Spule, die Feder betätigt sofort die Bremsscheibe, und die Achse stoppt mechanisch und bleibt stehen. Dies ist der entscheidende Sicherheitsvorteil des federkraftbetätigten Designs: Es bietet eine mechanische Achsenrückhaltung bei jedem Ausfallmodus, der die Stromversorgung unterbricht, einschließlich einer ungeplanten Netzunterbrechung. Keine Software, keine Verstärkerfunktion und keine SPS-Sequenz ist erforderlich, um die Achse zu halten — die Feder tut dies passiv.

F3: Kann der HC-SFS702B einen HC-SF702B an einer bestehenden Maschine ersetzen?

Mechanisch ja — die Flanschabmessungen, der Wellendurchmesser und die Bremssteckeranordnung sind gleich. Die kritische Prüfung ist der Verstärker. Der HC-SF702B hat einen 14-Bit-Encoder, der sowohl mit MR-J2-700- als auch mit MR-J2S-700-Verstärkern kompatibel ist. Der HC-SFS702B hat einen 17-Bit-Encoder, der nur einen MR-J2S-700-Verstärker benötigt. Wenn die Maschine mit einem ursprünglichen MR-J2-700-Verstärker der ersten Generation läuft, funktioniert nur der HC-SF702B. Wenn die Maschine auf MR-J2S-700 läuft, ist der HC-SFS702B ein direkter Drop-in-Ersatz mit höherer Encoder-Auflösung.

F4: Wo befindet sich die Absolutwertgeber-Backup-Batterie?

Die Batterie — Mitsubishi A6BAT Lithiumzelle — befindet sich im MR-J2S-700-Verstärker, nicht im Motor. Sie erhält den Mehrgang-Absolutwertzähler über Stromausfälle hinweg. Bei einer gebremsten vertikalen Achse bedeutet dies, dass die Achse ihre Position mechanisch hält, während der Encoder den genauen Wellenwinkel beibehält, sodass die Steuerung die absolute Position sofort nach dem Neustart ohne Referenzlauf ablesen kann. Ersetzen Sie die A6BAT beim ersten Niedrigbatteriealarm des Verstärkers.

F5: Welche Überspannungsunterdrückung wird für die Verdrahtung der Bremsspule benötigt?

Die Bremsspule muss über ihre Klemmen mit einer Überspannungsunterdrückung versehen sein — typischerweise eine Freilaufdiode (für DC-Spulen) oder ein Varistor oder RC-Snubber (für AC) —, um die Spannungsspitze aufzufangen, die beim Entlasten der Spule entsteht. Ohne Unterdrückung kann der induktive Rückschlag beim Öffnen des Relais die Relaiskontakte beschädigen und potenziell die Elektronik in der Nähe beeinträchtigen. Dies ist eine Standardanforderung für jede induktive Last im industriellen Schaltschrankdesign. Die spezifische Komponentenauslegung sollte auf die Induktivität der Bremsspule und die Nennwerte der Relaiskontakte abgestimmt sein — konsultieren Sie das Handbuch für Mitsubishi-Servomotoren oder die Anwendungsdaten des Relaisherstellers für die entsprechende Spezifikation.