Mitsubishi HC-SFS153 (HCSFS153) — 1,5kW AC-Servomotor, Glatte Welle, Keine Bremse, 3000 U/min, MELSERVO J2-Super Serie

Produktübersicht

Teilenummer: HC-SFS153

Auch gesucht als: HCSFS153, HC SFS 153, HC-SFS-153

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

Klassifizierung: AC-Bürstenloser Servomotor mit mittlerer Trägheit — 1,5 kW, 200V-Klasse, 3000 U/min, Glatte Welle, Keine Bremse

Was dieser Motor in der Produktpalette darstellt

Die Mitsubishi HC-SFS153 ist der dritte Schritt in der kompakten HC-SFS 3000 U/min-Familie — über dem 1kW HC-SFS103, unter dem 2kW HC-SFS203 und teilt sich mit beiden den gleichen 130 × 130 mm Flansch. Bei 1,5 kW und 3.000 U/min liefert er 4,78 Nm Dauer-Drehmoment mit 14,3 Nm für die Beschleunigung — eine Kombination, die genau in den Arbeitsbereich einer breiten Klasse von leichten bis mittelschweren industriellen Servoachsen passt, die Geschwindigkeit ohne Einbußen bei der Drehmomentkapazität benötigen.

Was den HC-SFS153 mehr als nur eine Nummer zwischen zwei anderen Modellen macht, ist die Verstärkerpaarung. Sowohl der HC-SFS153 als auch der HC-SFS203 (2kW) verwenden den MR-J2S-200 Verstärker. Gleiche Montagefläche, gleicher Verstärker, unterschiedliche Motorleistung. Das bedeutet, dass ein um den HC-SFS153 konstruierter Maschinenrahmen den HC-SFS203 als Kapazitäts-Upgrade ohne mechanische oder elektrische Schaltschrankänderungen aufnehmen kann — nur eine Aktualisierung der Verstärkerparameter. Diese Designflexibilität ist in der Spezifikationsphase nützlich und noch nützlicher, wenn eine Maschine nach der Produktion mehr Achsdrehmoment benötigt.

Hinter der Welle liefert die J2-Super-Plattform: 17-Bit serieller Absolutwertgeber bei 131.072 ppr, mehrgängige absolute Positionierung, unterstützt durch die A6BAT-Batterie im Verstärker, Echtzeit-Autotuning und adaptive Vibrationsunterdrückung. Glatte Welle, keine Bremse — die saubere, unkomplizierte Konfiguration für horizontale und symmetrisch belastete Achsen, die die Mehrheit der Anwendungen ausmachen, die dieser Motor bedient.

Technische Spezifikationen

4,78 Nm bei 3000 U/min: Lesen des Betriebspunkts

Der Drehmoment-Drehzahl-Betriebspunkt des HC-SFS153 verdient besondere Aufmerksamkeit, da hier die Achsdimensionierungsentscheidungen getroffen werden und Unstimmigkeiten zwischen Motor und Anwendung in der Produktion am deutlichsten zutage treten.

Vier Komma siebenacht Newtonmeter Dauer-Drehmoment sind eine wirklich nützliche, anhaltende Kraftkapazität für diese kompakte Baugröße. Es reicht aus, um eine Kugelumlaufspindel mit 5 mm Steigung gegen mäßigen Widerstand bei praktischen Vorschubgeschwindigkeiten anzutreiben, eine konstante Bahnspannung auf einem leichten Wickelantrieb über einen nützlichen Rollendurchmesserbereich aufrechtzuerhalten, einen Zahnriemen-Hauptantrieb auf einer schnell zyklischen Montagemaschinenachse anzutreiben oder die Vorschubkraft eines leichten Materialzufuhrmechanismus während eines Produktionszyklus aufrechtzuerhalten. Es ist nicht unbegrenzt — Achsen, die regelmäßig mehr als 4,78 Nm Dauerleistung benötigen, sammeln thermische Last an, bis der elektronische Überlastalarm auslöst — aber innerhalb seines Bereichs ist er solide und zuverlässig.

Die 14,3 Nm Spitze sind entscheidend für die Positionierungsleistung. Mit dem dreifachen Dauerwert ist dieses transiente Drehmoment für die Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen jeder Bewegung verfügbar. Eine Achse mit geringer Last, die schnelle Punkt-zu-Punkt-Bewegungen ausführt, nutzt 14,3 Nm, um die Geschwindigkeit hoch- und runterzufahren, verbringt den größten Teil des Zyklus bei oder unter dem Dauerwert während der Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit, und das thermische Modell im MR-J2S-200 bewältigt den Arbeitszyklus ohne Beanstandung.

Die Nenndrehzahl von 3.000 U/min ist die andere Hälfte der Konstruktionsgleichung. Bei Nenndrehzahl mit einer direkt gekoppelten Kugelumlaufspindel mit 10 mm Steigung treibt dieser Motor eine lineare Achse mit 30 m/min an. Für CNC-Hilfsachsen ist das eine komfortable Eilganggeschwindigkeit ohne Untersetzungsgetriebe zwischen Motor und Spindel. Bei Riemenkupplungen bringt eine moderate Untersetzung von 1,5:1 bis 2:1 die Arbeitsgeschwindigkeit in einen mechanisch geeigneten Bereich und vervielfacht gleichzeitig das verfügbare Drehmoment — ein gängiger Konstruktionsansatz für Achsen, bei denen der Motor versetzt zur angetriebenen Welle montiert ist.

Die Maximaldrehzahl von 4.500 U/min erweitert den Betriebsbereich über die Nenndrehzahl hinaus im Konstantleistungsbereich. Oberhalb von 3.000 U/min nimmt das verfügbare Drehmoment mit steigender Geschwindigkeit ab. Dieser Bereich ist nützlich für Eilgänge auf Achsen mit geringer Last, bei denen Geschwindigkeit benötigt wird und die Drehmomentanforderung weit unter dem Nennwert liegt.

Wo der HC-SFS153 zwischen dem 103 und dem 203 passt

Alle drei Motoren — HC-SFS103, HC-SFS153 und HC-SFS203 — teilen sich den 130 × 130 mm Flansch, den 17-Bit J2-Super-Geber und den IP65-Schutz. Eine Maschine, die um einen dieser Motoren herum konstruiert ist, passt mechanisch ohne Modifikation zu allen dreien. Aber sie sind aus Sicht des Verstärkers nicht austauschbar, und das Verständnis des Gesamtbildes ist nützlich.

Der Schritt vom HC-SFS103 zum HC-SFS153 bedeutet einen Wechsel der Verstärkerklasse — von MR-J2S-100 zu MR-J2S-200. Die Motorbefestigung bleibt unverändert, aber der Verstärker ändert sich. Der Schritt vom HC-SFS153 zum HC-SFS203 hingegen verwendet den gleichen MR-J2S-200 Verstärker. Nur der Motor ändert sich. Diese Asymmetrie ist für das Maschinendesign wichtig: Sobald der Schaltschrank um einen MR-J2S-200 gebaut ist, kann der Motor vom HC-SFS153 auf den HC-SFS203 aufgerüstet werden, ohne den Schaltschrank anzufassen.

Warum verwendet der 1,5kW Motor bei 3000 U/min den 2kW-Klasse-Verstärker? Der Strombedarf eines 1,5kW Motors bei 3000 U/min übersteigt die Nennleistung des MR-J2S-100. Die Motor-Verstärker-Kompatibilitätstabellen von Mitsubishi bestätigen MR-J2S-200 für sowohl HC-SFS153 als auch HC-SFS203 bei 3000 U/min — die Verstärkerklasse wird durch den Stromverbrauch des Motors an seinem Betriebspunkt bestimmt, nicht nur durch seine Nennleistung.

Glatte Welle, keine Bremse: Der saubere Standard

Die Konfiguration mit glatter Welle und ohne Bremse des HC-SFS153 stellt den Standard für gut konstruierte horizontale Servoachsen dieser Kapazität dar, und die Begründung dafür ist einfach.

An der Welle: Bei 4,78 Nm Nenn- und 14,3 Nm Spitzenleistung sind die Anforderungen an die Kupplungsschnittstelle moderat. Präzisions-Servokupplungen — Balgkupplungen, Klauenkupplungen, Scheibenkupplungen — bewältigen diesen Bereich sauber, wenn sie auf den Spitzenwert des Drehmoments und nicht auf die Dauerleistung ausgelegt sind. Eine bei Nenndrehmoment ausgewählte Kupplung ist bei jedem Beschleunigungsübergang grenzwertig; eine bei 14,3 Nm Spitze mit einem moderaten Servicefaktor ausgewählte Kupplung bewältigt den gesamten Betriebsbereich.

Die glatte Welle funktioniert mit jedem gängigen Kupplungstyp. Zahnriemen-Hauptantriebe mit geteilter Nabe. Kugelumlaufspindelkupplung über eine flexible Scheibenkupplung. Direkte Kupplung an ein Getriebeeingang. Bei Anwendungen, bei denen die angetriebene Komponente eine Keilnutbohrung benötigt — ein Zahnradnabe, ein Kettenrad oder eine kundenspezifische Riemenscheibe — bietet die HC-SFS153K (Welle mit Keilnut, keine Bremse) identische Leistungsspezifikationen und verwendet denselben MR-J2S-200 Verstärker. Der Wellentyp ändert nichts am elektrischen oder dynamischen Verhalten des Motors.

An der Bremse: Die Servo-Verriegelung über die geschlossene Positionsregelschleife des MR-J2S-200 ist für horizontale Achsen ohne gravitative Lastkomponente in Richtung der Wellendrehung absolut zuverlässig. Der 17-Bit-Geber überwacht kontinuierlich den Wellenwinkel; der Verstärker liefert Korrekturstrom, um einen Null-Folgefehler zu halten. Für diese Achsen bedeutet das Hinzufügen einer Bremse das Hinzufügen einer 24V-Schaltung, eines Relais, eines Überspannungsschutzes, einer MBR-Verriegelungslogik und einer Bremsscheibe auf der Wartungsliste — ohne funktionellen Mehrwert.

Wenden Sie den Test bewusst auf jede Achse an: Wenn der Servostrom unerwartet auf Null fällt, bewegt sich die Last? Bei horizontalen Mechanismen und symmetrisch belasteten Drehachsen ist die Antwort nein. Bei vertikalen Achsen und geneigten Vorschüben ist die Antwort ja — und diese Anwendungen gehören zur HC-SFS153B (glatte Welle, federbelastete Bremse) oder HC-SFS153BK (Welle mit Keilnut, federbelastete Bremse). Die richtige Unterscheidung über alle Achsen einer Maschine hinweg führt zu einem saubereren, leichteren und einfacheren Design.

17-Bit Geberleistung bei 1,5kW, 3000 U/min

Der Geber am HC-SFS153 ist die gleiche 17-Bit serielle Absolutwert-Einheit über die gesamte HC-SFS J2-Super-Reihe. Einhundereinunddreißigtausend und zweiundsiebzig diskrete Winkelpositionen pro Wellenumdrehung, mit einem mehrgängigen Absolutwertzähler, der von der A6BAT-Batterie im MR-J2S-200 Verstärker unterstützt wird.

Bei 3.000 U/min auf einer 1,5kW-Achse zeigt sich der Beitrag des Gebers an zwei Stellen, die am wichtigsten sind.

Geschwindigkeitsregelkreisqualität bei Nenndrehzahl. Bei 3.000 U/min — 50 Wellenumdrehungen pro Sekunde — benötigt der Geschwindigkeitsrückkopplungskreis eine feine Winkelauflösung, um eine genaue momentane Geschwindigkeit zu berechnen. Bei 131.072 Zählungen pro Umdrehung hat der Regelalgorithmus mehr als genug Auflösung, um einen gleichmäßigen Betrieb mit konstanter Geschwindigkeit und geringem Rippel an jedem Punkt des Drehzahlbereichs zu erzeugen, einschließlich der Kriechgeschwindigkeiten bei niedriger Geschwindigkeit, die während der Positionierungsannäherung und des Verweilens verwendet werden. Der Kontrast zu einem 14-Bit (16.384 ppr) Vorgänger ist bei niedrigen Wellendrehzahlen am deutlichsten, wo die feinere Zählgranularität des HC-SFS153 eine spürbar gleichmäßigere Drehmomentabgabe erzeugt.

Absolute Positionierung über Stromausfälle. Wenn die Maschine abgeschaltet wird — geplant oder ungeplant — behält der Geber den exakten Wellenwinkel und die akkumulierte Umdrehungszahl im Speicher. Beim Neustart liest der MR-J2S-200 die absolute Position ohne Wellenbewegung aus. Für Achsen an Produktionsmaschinen, die häufig Strom schalten, oder Maschinen, bei denen ein Stopp während des Zyklus die Achse in jeder Position ihres Verfahrwegs hinterlassen kann, eliminiert die absolute Positionierungsfähigkeit Referenzfahrten und reduziert die Wiederanlaufzeit auf ein Minimum.

Batteriewartung. Die A6BAT befindet sich im MR-J2S-200 Verstärker, nicht im Motor. Ersetzen Sie sie beim ersten Niedrigbatteriealarm des Verstärkers. Eine leere Batterie setzt den mehrgängigen Zähler zurück und erfordert einen Referenzrücklaufzyklus beim nächsten Start. Wenn der Niedrigbatteriealarm als sofortige Wartungsmaßnahme behandelt wird — nicht als etwas, das auf den nächsten geplanten Stopp verschoben wird — wird dies zu keiner ungeplanten Produktionsunterbrechung.

Kompatible Verstärker

Der HC-SFS153 wird mit der MR-J2S-200 Verstärkerfamilie gepaart — der 2kW J2-Super-Plattform. Alle drei Schnittstellenvarianten sind verfügbar:

MR-J2S-200A akzeptiert Impulszug-Positionsbefehle von CNC-Steuerungen und SPS sowie analoge Geschwindigkeits- und Drehmomentreferenzen. Alle Steuerungsmodi — Position, Geschwindigkeit, Drehmoment und geschaltete Kombinationen — sind verfügbar. RS-232C verbindet sich mit MR Configurator für Inbetriebnahme und Diagnoseüberwachung. Für die meisten CNC-Hilfsachsen und allgemeine industrielle Automatisierungsanwendungen, bei denen die Befehlsquelle eine externe Steuerung ist, ist dies die Standardwahl.

MR-J2S-200B verbindet sich mit Mitsubishi A-Serie und Q-Serie Motion Controllern über den SSCNET Glasfaser-Serienbus. Alle Achsbefehle, Geberrückmeldungen, Alarmdaten und Überwachungssignale werden über die Glasfaserleitung übertragen. Für koordinierte Mehrachsenmaschinen — Achsen, die in synchroner Beziehung zu anderen Achsen unter einer Motion Control-Einheit bewegt werden müssen, sei es für geometrische Konturierung, elektronische Untersetzung oder synchronisierte Transferoperationen — bietet der SSCNET-Bus eine Echtzeit-Achsenkopplung, die Puls- und Analogschnittstellen nicht liefern können.

MR-J2S-200CP bietet integrierte Einzelachsenpositionierung mit bis zu 31 gespeicherten Punkt-Tabellenpositionen, die durch digitale I/O oder CC-Link Netzwerkbefehle aktiviert werden. Für eigenständige Indexierungs- oder Punkt-zu-Punkt-Positionierungsachsen, die keine Koordination mit anderen Achsen erfordern, eliminiert der CP die Kosten einer dedizierten Motion Control-Einheit. Registersteuerungsachsen, einfache Indexierfahrten und eigenständige Transfermechanismen mit definierten Positionssätzen sind natürliche Anwendungen.

Kompatibilitätshinweise. Der HC-SFS153 benötigt einen MR-J2S-200 Verstärker. Er ist nicht kompatibel mit Verstärkern der ersten Generation MR-J2-200, die das 17-Bit J2-Super-Geber-Serienprotokoll nicht lesen können. Für Maschinen, die mit der ursprünglichen MR-J2-200 Hardware laufen, ist der HC-SF153 (gleiche mechanische Spezifikation, 14-Bit-Geber) der richtige Motor. Nicht kompatibel mit MR-J3 oder MR-J4 Verstärkern ohne ein Erneuerungsadapter-Kit.

HC-SFS 3000 U/min Kompakte Familie: Wo der 153 sitzt

Der HC-SFS153 ist der dritte Kapazitätsschritt in der kompakten HC-SFS 3000 U/min-Reihe und einer von zwei Motoren auf diesem Flansch, die den MR-J2S-200 Verstärker verwenden. Geht man eine Stufe höher zum HC-SFS203, ändert sich die Montage nicht. Geht man über den HC-SFS203 zum HC-SFS353, wächst der Flansch auf 176 × 176 mm.

Jede Kapazität in der HC-SFS 3000 U/min-Familie ist in vier Wellen- und Bremskonfigurationen erhältlich: glatte Welle (HC-SFS153), glatte Welle mit Bremse (HC-SFS153B), Welle mit Keilnut (HC-SFS153K) und Welle mit Keilnut und Bremse (HC-SFS153BK). Alle vier verwenden den MR-J2S-200 Verstärker.

Typische Anwendungen

Hochgeschwindigkeits-CNC-Hilfsachsenantriebe. Drehtische für Palettenwechsler, Antriebe für rotierende Werkzeugmagazine und Antriebe für Werkzeugwechselarme an CNC-Bearbeitungszentren und Drehzentren. Die Nenndrehzahl von 3.000 U/min ermöglicht schnelles Magazin-Indexing und schnelle Werkzeugwechselarm-Traversal; der kompakte 130 × 130 mm Rahmen passt zu den physikalischen Einschränkungen kompakter Werkzeugmagazine und ATC-Mechanismusdesigns.

Hauptantriebe auf kleinen Verpackungs- und Etikettiermaschinen. Folienabzugsantriebe, Registerregelachsen und Produktabstandsmechanismen an Verpackungsmaschinen mit intermittierender Bewegung. Die Kombination aus 4,78 Nm Dauer-Drehmoment zur Aufrechterhaltung des Registers unter Last, 14,3 Nm Spitze für schnelle Beschleunigung während der Indexbewegung und dem 17-Bit-Geber für präzise Positionsrückmeldung eignet sich gut für diese Anwendungen mit hoher Zyklusrate.

Förderband- und Transferachsenantriebe an Montagemaschinen. Servo-gesteuerte Förderbandabschnitte, Teiletransferrutschen und Indexiermechanismen an kompakten automatisierten Montage- und Prüfgeräten. Der Betriebspunkt von 3.000 U/min mit direkter oder riemengetriebener Kupplung ermöglicht praktische Verfahrgeschwindigkeiten; der kompakte Rahmen passt zu den geometrischen Strukturen von Montagemaschinen.

Bahnspannungs- und Tanzarmsteuerungen an Umwandlungsmaschinen. Spannungsregelungsantriebe an Schneid-, Laminier- und Beschichtungslinien, bei denen der Motor im Drehmomentregelmodus läuft, um eine konstante Bahnspannung über einen sich ändernden Rollendurchmesser aufrechtzuerhalten. Das Dauer-Drehmoment von 4,78 Nm im Drehmomentregelmodus deckt den Arbeitsspannungsbereich an leichten Umwandlungsstationen mit angemessenem Spielraum ab.

Sekundäre Achsantriebe an Textilmaschinen. Vorschubwalzenantriebe, Garnspannungsachsen und Kettfadenspannen-Abwickelantriebe an Strick- und Webmaschinen, bei denen präzise Geschwindigkeits- und Spannungsregelung bei moderaten Drehmomenten die Hauptanforderung ist. Die 3.000 U/min-Nennleistung des HC-SFS153 eignet sich für Vorschub- und Antriebswalzen, die bei praktischen Oberflächengeschwindigkeiten laufen, ohne dass ein Untersetzungsgetriebe erforderlich ist.

Häufig gestellte Fragen

F1: Warum verwendet der HC-SFS153 (1,5kW) den MR-J2S-200 (2kW) Verstärker anstelle des MR-J2S-100?

Die Verstärkerklasse wird durch den Strombedarf des Motors an seinem Betriebspunkt bestimmt, nicht nur durch die Nennleistung. Bei 3.000 U/min und 1,5kW übersteigt der Stromverbrauch des HC-SFS153 die Nennleistung des MR-J2S-100. Die Kompatibilitätsdokumentation von Mitsubishi bestätigt MR-J2S-200 sowohl für den HC-SFS153 als auch für den HC-SFS203. Die praktische Konsequenz ist nützlich: Sobald der Schaltschrank um einen MR-J2S-200 gebaut ist, kann der Motor vom HC-SFS153 auf den HC-SFS203 aufgerüstet werden, ohne dass der Verstärker oder der Schaltschrank geändert werden müssen — nur der Motor wird ausgetauscht und eine Parameteraktualisierung bestätigt den neuen Motortyp.

F2: Was ist der Unterschied zwischen dem HC-SFS153 und dem HC-SFS152?

Beide sind 1,5kW J2-Super-Motoren auf einem 130 × 130 mm Flansch mit 17-Bit-Gebern und identischen mechanischen Abmessungen. Der Unterschied liegt im Nennbetriebspunkt. Der HC-SFS152 läuft bei 2.000 U/min mit 7,16 Nm Dauer-Drehmoment. Der HC-SFS153 läuft bei 3.000 U/min mit 4,78 Nm Dauer-Drehmoment. Gleiche Leistung, unterschiedliche Drehzahl-Drehmoment-Balance. Beide verwenden den MR-J2S-200 Verstärker. Wählen Sie den HC-SFS152, wenn die Achse ein höheres Dauer-Drehmoment bei moderater Geschwindigkeit benötigt. Wählen Sie den HC-SFS153, wenn die Achse eine höhere Wellendrehzahl bei geringerer Dauerlast benötigt.

F3: Kann der HC-SFS153 mit einem MR-J2-200 Verstärker der ersten Generation verwendet werden?

Nein. Der HC-SFS153 verwendet das 17-Bit J2-Super-Geber-Serienprotokoll, das der ursprüngliche MR-J2-200 nicht lesen kann. Der Anschluss des HC-SFS153 an einen MR-J2-200 Verstärker der ersten Generation führt beim Start zu einem Fehler bei der Geberkommunikation. Für Maschinen, die mit der ursprünglichen MR-J2-200 Hardware laufen, ist der richtige Motor der HC-SF153 — gleiche mechanische Spezifikation, 14-Bit-Geber, kompatibel mit MR-J2-200 und MR-J2S-200 Verstärkern.

F4: Wo befindet sich die Absolutwertgeber-Batterie und was passiert, wenn sie vollständig entladen wird?

Die Mitsubishi A6BAT Lithiumzelle befindet sich im MR-J2S-200 Servo-Verstärker, nicht im Motor. Sie erhält den mehrgängigen Absolutwertzähler über alle Stromabschaltungen hinweg. Ersetzen Sie sie beim ersten Niedrigbatteriealarm des Verstärkers. Wenn die Batterie vollständig entladen ist, wird der mehrgängige Zähler zurückgesetzt und ein Referenzrücklaufzyklus ist beim nächsten Start erforderlich, bevor die Achse die Produktion wieder aufnehmen kann. Bei Maschinen, bei denen das Homing Vorbereitung erfordert oder Risiken birgt, verhindert die Behandlung des Niedrigbatteriealarms als sofortige Wartungsmaßnahme und nicht als aufgeschobene, dass dies zu einer ungeplanten Produktionsunterbrechung wird.

F5: Ist der HC-SFS153 noch verfügbar und was ist das aktuelle Äquivalent?

Der HC-SFS153 wird von Mitsubishi nicht mehr hergestellt, ist aber weiterhin über Händler für industrielle Automatisierungsüberschüsse und spezialisierte Mitsubishi-Servolieferanten als neue Lagerware und getestete generalüberholte Einheiten erhältlich. Für Maschinen, die auf J2-Super-Hardware setzen, ist dieser Beschaffungsweg zuverlässig und etabliert. Für neue Maschinendesigns oder Plattform-Upgrades stammt das aktuelle Äquivalent aus der HF-KP Serie oder HG-KR Serie (MR-J4 oder MR-JE Generation) bei gleicher Kapazität — beachten Sie jedoch, dass aktuelle 1,5kW Niedrigträgheitsmotoren einen kleineren physischen Rahmen als der 130 × 130 mm Fußabdruck des HC-SFS153 verwenden, so dass bei der Umstellung auf aktuelle Hardware eine mechanische Anpassung erforderlich ist.