Mitsubishi HC-SFS502 (HCSFS502) — 5kW AC-Servomotor, Glatte Welle, Ohne Bremse, MELSERVO-J2S Serie

Produktidentifikation

Teilenummer: HC-SFS502

Auch gesucht als: HCSFS502, HC-SFS-502

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

Motortyp: AC-Bürstenloser Servomotor — Glatte Welle, Ohne Bremse, 2000 U/min

Zustand: Neu in OVP, werkseitig versiegelt

Übersicht

Der Mitsubishi HC-SFS502 ist ein 5kW AC-Bürstenloser Servomotor mit mittlerer Trägheit aus der MELSERVO-J2S Plattform — glatte Welle, ohne Bremse, Nennleistung 2.000 U/min mit 23,9 Nm Dauerdrehmoment und 71,6 Nm Spitzendrehmoment. Er ist der saubere, ungehindert 5kW Antriebsmotor für horizontale Achsen und jede Anwendung, bei der die Last seitlich gelagert ist, die Schwerkraft keine Rolle bei der Drehrichtung der Welle spielt und eine mechanische Halterung bei abgeschaltetem Servo keine Anforderung ist.

Das Entfernen der Bremse und die Angabe einer glatten Welle reduzieren die Leistung dieses Motors in keiner sinnvollen Weise. Die Ausgangsleistung beträgt die gleichen 5kW. Die Werte für Dauer- und Spitzendrehmoment sind gleich. Der 17-Bit serielle Absolutwertgeber — 131.072 Positionen pro Umdrehung — ist identisch mit jedem anderen Motor der HC-SFS-Familie. Was der HC-SFS502 gegenüber seinen BK- oder B-Geschwistervarianten bietet, ist genau das, was viele Anwendungen benötigen: 5kW gut geregelte Servoausgabe auf einer glatten Welle, ohne den Verdrahtungsaufwand, die Relaissequenzierung und die Schaltschrankkomponenten, die ein Bremssystem für Achsen erfordert, die es nicht benötigen.

Dies ist die J2-Super-Generation mit 5kW. Der HC-SFS502 ersetzt den älteren HC-SF502 im gleichen Flanschumfang, mit der gleichen Verstärkerklasse, die jetzt die MR-J2S-500-Hardware spezifiziert, und bringt das 17-Bit-Encoder-Upgrade, das die J2-Super-Plattform eingeführt hat. Für Maschinen, die bereits MR-J2S-500-Verstärker verwenden, oder für Neubauten, die von Anfang an J2S-Hardware spezifizieren, ist der HC-SFS502 der 5kW-Motor mit glatter Welle und ohne Bremse, den das Systemdesign erfordert.

Technische Spezifikationen

Was 5kW bei 2000 U/min in der Praxis bedeuten

Der HC-SFS502 füllt eine spezifische Lücke im Leistungsbereich von Servomotoren — anspruchsvoll genug, dass Mittelklassemotoren sie nicht füllen können, aber nicht so groß, dass er die Infrastruktur eines 7kW-Systems benötigt. Die Nenndrehmomentangabe von 23,9 Nm ist die entscheidende Zahl: Sie gibt an, was der Motor unter Nennwärmebedingungen unbegrenzt aufrechterhalten kann, Achse für Achse, Schicht für Schicht. Wenn die Zyklusanalyse einer Maschine zeigt, dass das schlimmste anhaltende Schnittdrehmoment oder Übertragungsdrehmoment auf einer bestimmten Achse das übersteigt, was ein 3,5kW-Motor kontinuierlich bewältigen kann, ist 5kW der Leistungsschritt, der das Randproblem löst.

Die 71,6 Nm Spitzenwert — genau das Dreifache des Dauerwerts — definiert, was der Verstärker während Beschleunigungs- und Verzögerungsübergängen abrufen kann. An einem großen CNC-Tisch, der ein erhebliches Werkstück und eine Vorrichtung von einer Position zur nächsten in einer schnellen Traverse bewegt, übersteigt die Drehmomentanforderung während der Beschleunigungsrampe bei weitem die anhaltende Schnittlast. Die 71,6 Nm Obergrenze gibt der Achse die Autorität, diese schnelle Bewegung schnell abzuschließen, wobei der Motor gut innerhalb seiner Dauerleistungsgrenze liegt, sobald die Achse die Zielposition erreicht und den Bearbeitungsvorgang beginnt.

Die 7,5 kVA Leistungskapazität ist der elektrische Versorgungsfußabdruck. Bei 25A Nennstrom müssen die Schaltschrankverdrahtung, der Leitungsschutz und die Auswahl der Schütze entsprechend dimensioniert werden. Rückgewonnene Energie — die Energie, die beim Abbremsen einer Last mit hoher Trägheit an den DC-Bus zurückgegeben wird — wird vom MR-J2S-500-Verstärker verarbeitet, aber die Kapazität des Rückgewinnungswiderstands sollte für Achsen mit häufigen oder energiereichen Verzögerungsereignissen, wie z. B. schwere Tischachsen, die mit hohen Eilganggeschwindigkeiten zyklisch betrieben werden, überprüft werden.

Glatte Welle, keine Bremse: Die richtige Spezifikation für horizontale Antriebe

Jede Motorvariante der HC-SFS-Reihe existiert, weil unterschiedliche Anwendungen unterschiedliche Anforderungen an der Welle und in der Sicherheitsarchitektur der Maschine haben. Der HC-SFS502 ohne Bremse und mit glatter Welle ist kein Kompromiss — er ist die optimierte Spezifikation für eine klar definierte Anwendungskategorie.

Warum keine Bremse? Die Positionshaltung im Stillstand auf einer horizontalen Achse erfolgt über die Servo-Lock-Funktion des Verstärkers — die Positionsregelschleife bleibt geschlossen, der Encoder überwacht kontinuierlich die Wellenposition und der Verstärker liefert Korrekturstrom, um einen Nullfehler aufrechtzuerhalten. Dies ist zuverlässig, genau und benötigt keine zusätzlichen Schaltschrankressourcen. Eine federbelastete Bremse auf derselben Achse würde 24V DC-Verkabelung, ein Relais, einen Überspannungsableiter, eine MBR-Verriegelungsschaltung in der Sicherheitslogik der Maschine und eine laufende Wartung der Bremsscheibe und -spule hinzufügen. Keine dieser Infrastrukturen bietet einen funktionalen Vorteil auf einer Achse, bei der die Schwerkraft nicht in Richtung der Wellendrehung wirkt und keine unausgeglichene Kraft die Achse zu bewegen droht, wenn der Servostrom entfernt wird.

Bei einer Maschine mit mehreren 5kW-Achsen — einem großen Bearbeitungszentrum mit verfahrbarem Ständer, einem Portalsystem, einer Mehrspindel-Transfermaschine — führt das Weglassen von Bremsen bei Achsen, die sie nicht benötigen, zu einem messbar einfacheren elektrischen Design. Weniger Relais, weniger Verdrahtungsverbindungen, geringerer 24V-Strombedarf und ein Inbetriebnahmeverfahren, das keine Überprüfung der Bremszeit für diese Achsen erfordert.

Warum glatte Welle? Reibungskupplungen — Scheibenkupplungen, Faltenbalgkupplungen, Klauenkupplungen mit geteilten Klemmnaben — sind die Standardverbindung für Hochleistungs-Servo-Kugelgewindetriebe und Direktantriebe. Sie bieten eine ausgezeichnete Verwindungssteifigkeit, kein Spiel und gleichen kleine Winkel- und Parallelversätze aus, ohne die Regelungsschleife zu beeinträchtigen. Bei einer richtig ausgewählten und installierten Reibungskupplung bei 5kW ist die Klemmkraft mehr als ausreichend, um 71,6 Nm Spitzenwert ohne Schlupf zu übertragen.

Wo eine Welle mit Passfeder und eine positive Keilverbindung erforderlich sind — Zahnriemenscheiben, Getriebelager, Kettenradantriebe — ist der richtige Motor der HC-SFS502K (Welle mit Passfeder, ohne Bremse) oder der HC-SFS502BK (Welle mit Passfeder, mit Bremse). Der HC-SFS502 mit glatter Welle ist für Kupplungsdesigns, die keine Passfedernut benötigen.

Ein Installationshinweis, der bei dieser Rahmengröße wichtig ist: Verwenden Sie das Gewindeloch am Wellenende und einen Ziehbolzen, um die Kupplungsnabe axial auf die Welle zu setzen, anstatt sie mit Schlagkraft aufzupressen oder aufzuschlagen. Bei 5kW und der entsprechenden Motormasse überträgt der Wellenschlag bei der Nabenmontage auf die Encoderbaugruppe am Heck des Motors. Der resultierende Encoderschaden äußert sich tendenziell nicht als sofortiger Fehler, sondern als intermittierende Positionsfehler und Encoder-Alarme, die während der Produktion unter Vibration auftreten — schwer zu verfolgen, teuer zu diagnostizieren, vollständig vermeidbar.

17-Bit Encoder: J2-Super-Leistung bei 5kW

Der Schritt vom HC-SF502 (J2-Generation, 14-Bit Encoder, 16.384 ppr) zum HC-SFS502 (J2S-Generation, 17-Bit Encoder, 131.072 ppr) ist eine achtfache Erhöhung der Encoder-Auflösung. Bei 5kW und 2.000 U/min zahlt sich diese Auflösungsverbesserung über den gesamten Betriebsdrehzahlbereich aus.

Bei Nenndrehzahl verbessert sich die Qualität der Geschwindigkeitsabschätzung direkt. Der MR-J2S-Verstärker berechnet die Achsgeschwindigkeit aus aufeinanderfolgenden Encoder-Positionsproben. Mit 131.072 Positionen pro Umdrehung ist jeder Winkelzwischenschritt achtmal kleiner als bei 16.384 ppr. Die Geschwindigkeitsregelschleife erhält eine rauschärmere Geschwindigkeitsabschätzung, was eine höhere Proportionalverstärkung ermöglicht, bevor mechanische Resonanzen zu einem Stabilitätsproblem werden. Höhere Verstärkung bedeutet schnellere Störungsunterdrückung — Schnittkraftstörungen, Getriebespiel-Effekte und Laständerungen werden schneller korrigiert, wodurch die Achse während der Produktion auf ihrem programmierten Geschwindigkeitsprofil bleibt.

Bei niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten — langsame Konturbewegungen, Gewindeschneiden, Profilschleifen — liefert der 17-Bit-Encoder die feinen Winkelinkremente, die eine gleichmäßige Geschwindigkeitsregelung erfordert. Grobkörnigere Encoderdaten bei niedriger Geschwindigkeit erzeugen Geschwindigkeitswelligkeit, die sich in der bearbeiteten Oberfläche als periodisches Muster zeigt. Die 131.072 ppr des HC-SFS502 unterdrücken diese Welligkeit im Vergleich zum älteren 14-Bit-Gerät erheblich, ein Unterschied, der sich bei Präzisions-Langsamvorschuboperationen in der Oberflächengüte zeigt.

Die Absolutfunktion behält ihren Wert unabhängig von der Nenndrehzahl. Die A6BAT Lithiumbatterie im MR-J2S-Verstärker hält den Mehrumdrehungs-Positionsspeicher auch bei Stromunterbrechungen aufrecht. Beim nächsten Einschalten — sei es nach einer geplanten Abschaltung, einem Alarm oder einem unerwarteten Stromausfall — liest die Achse ihre absolute Position und die Maschine wird ohne Referenzfahrzyklus fortgesetzt. Für Produktionsbetriebe, bei denen die Wiederanlaufzeit direkt den Durchsatz beeinflusst, hat die Eliminierung obligatorischer Referenzfahrten einen echten kommerziellen Wert.

Kompatible Verstärker

Der HC-SFS502 benötigt den MR-J2S-500 Klasse Verstärker aus der MELSERVO-J2S Plattform. Drei Schnittstellenvarianten decken die wichtigsten Steuerungsarchitekturen ab:

MR-J2S-500A akzeptiert analoge und Impulspaket-Befehle von CNC-Systemen und SPSen. Positions-, Geschwindigkeits- und Drehmomentregelungsmodi werden alle unterstützt. Einrichtung, Diagnose und Echtzeitüberwachung über MR Configurator (MRZJW3-SETUP) über RS-232C-Schnittstelle. Die Standardwahl für Maschinen, die CNC-Positionsbefehlsausgabe oder SPS-Impulspaketsteuerung verwenden.

MR-J2S-500B verbindet sich mit Mitsubishi Motion Controllern über den SSCNET Glasfaser-Serienbus — die koordinierte Mehrachsenarchitektur, die in A-Serie und Q-Serie Motion Controller Systemen verwendet wird. Positionierungsbefehle kommen über das Netzwerk vom Controller; der Verstärker führt sie lokal mit der Rückmeldung des Motorwellen-Encoders aus. Encoder-Kabelwege zwischen Verstärker und CNC-Rack werden durch das Glasfaserkabel SSCNET ersetzt.

MR-J2S-500CP integriert eine integrierte Positionstabelle für eigenständige Positionierung. Bis zu 31 Zielpositionen werden im Verstärker gespeichert und durch E/A- oder CC-Link-Befehle aktiviert. Diese Variante eignet sich für Anwendungen, bei denen kein dedizierter Motion Controller erforderlich ist und eine einfache indexierte Positionierungsfunktion ausreicht.

Alle drei Varianten unterstützen vollständig den 17-Bit seriellen Encoder des HC-SFS502 und sind für den 25A Dauerstrom des Motors ausgelegt. Der HC-SFS502 ist nicht kompatibel mit originalen MR-J2-500 (erste Generation, vor J2S) Verstärkern, die das 17-Bit-Encoder-Format nicht lesen können. Für Maschinen, die Hardware der ersten Generation MR-J2-500 verwenden, ist der HC-SF502 (J2-Generation, 14-Bit Encoder) der richtige Motor — kein Verstärker-Upgrade erforderlich.

HC-SFS502 in der HC-SFS 2000 U/min Familie

Der HC-SFS502 liegt zwischen den 3,5kW und 7kW Motoren auf demselben 176 × 176 mm Flansch, den alle Motoren ab 2kW aufwärts in diesem Bereich teilen. Innerhalb des 502er Leistungspunkts deckt die vollständige Suffix-Matrix jede Wellen- und Bremskombination ab: glatte Welle (HC-SFS502), glatte Welle mit Bremse (HC-SFS502B), Welle mit Passfeder (HC-SFS502K) und Welle mit Passfeder mit Bremse (HC-SFS502BK). Alle vier teilen sich denselben Flansch, Encoder und die Anforderung an den MR-J2S-500-Verstärker. Die Wahl des Wellen- und Bremssuffixes hat keinen Einfluss auf die Verstärkerwahl.

HC-SFS502 vs HC-SF502: Welchen Motor braucht Ihre Maschine?

Die Ausgangsleistung ist identisch. Die Montage ist identisch. Die Encoder-Generation und die Verstärkeranforderung sind der entscheidende Unterschied. Überprüfen Sie das Typenschild des Verstärkers vor der Beschaffung: MR-J2-500 (ohne S) bedeutet, dass der HC-SF502 der richtige Motor ist. MR-J2S-500 bedeutet, dass beide Motoren kompatibel sind, wobei der HC-SFS502 eine höhere Encoder-Auflösung bietet.

Typische Anwendungen

Große CNC-Bearbeitungszentren X- und Y-Tischachsen. Primäre Tischvorschubachsen großer vertikaler und horizontaler Bearbeitungszentren bewegen erhebliche Werkstückmassen bei anhaltenden Schnittvorschubgeschwindigkeiten und hohen Eilganggeschwindigkeiten. Dies sind horizontale Achsen — keine Bremse erforderlich — und die glatte Welle passt zu den Präzisionsscheiben- oder Faltenbalgkupplungsverbindungen, die bei Hochleistungs-Kugelgewindetrieben verwendet werden. Die 23,9 Nm Dauerleistung des HC-SFS502 bietet die anhaltende Drehmomentautorität, die diese Achsen benötigen, ohne nahe an der thermischen Grenze zu arbeiten.

Verfahrbare Ständer-Bearbeitungszentren Ständerantriebe. Bei verfahrbaren Ständer- und Brückenbearbeitungszentren bewegt die Ständer- oder Querbalkenantriebsachse ein schweres Strukturgehäuse entlang linearer Führungen. Dies sind Achsen mit hoher Trägheit und hohem Eilgang, bei denen eine 5kW-Kapazität die richtige Spezifikation für mittelgroße bis große Maschinen ist. Die 71,6 Nm Spitzenwert bewältigen die Beschleunigungsanforderung; die 23,9 Nm Dauerleistung decken die anhaltende Verfahrbelastung zwischen Positionierungsereignissen ab.

HMC-Tischdrehantriebe (B-Achse). Horizontale Bearbeitungszentrum B-Achsen-Drehtischantriebe, die eine direkte Kupplung zwischen Servomotor und Schneckengetriebe oder Tischantriebsmechanismus verwenden, benötigen Dauerleistung und hochauflösende Positionsrückmeldung. Die glatte Welle des HC-SFS502 passt zu den Reibungskupplungsdesigns, die bei Präzisions-B-Achsen-Antriebseinheiten verwendet werden, und der 17-Bit-Encoder liefert die Winkelauflösung, die für präzises Indexieren bei der Mehrseitenbearbeitung erforderlich ist.

Portal- und Portachse-Antriebe. Große Portalbearbeitungssysteme und Portal-Koordinatenmessgeräte verwenden Servoantriebe auf der Portalverfahrachse, um die Querbalkenbaugruppe über lange Hübe mit hoher Geschwindigkeit zu bewegen. Die kombinierte Trägheit des Querbalkens und jeglicher Werkzeuge ist erheblich; 5kW bieten die Beschleunigungs- und anhaltende Verfahrkapazität, ohne den Antrieb auf die 7kW-Klasse zu überdimensionieren.

Industrieroboter-Gelenkantriebe. Primäre Gelenkachsen von Hochlast-Industrierobotern — die Hüftdreh- und Schultergelenke großer 6-Achsen-Arme — verwenden Servomotoren mit mittlerer Trägheit und mittlerer Leistung in diesem Leistungsbereich. Dies sind gut geregelte, ausgewogene Lasten auf ordnungsgemäß gegengewichteten Roboterstrukturen, was die Konfiguration mit glatter Welle und ohne Bremse angemessen macht, wenn das mechanische Design eine ausreichende Achsenstabilität im Stillstand bietet.

Neu in OVP, werkseitig versiegelt

Werkseitig versiegelt bedeutet Original-Mitsubishi-Verpackung, bei der nichts verändert wurde — Außenkarton, innere Schaumstoffeinlage, Wellenendenschutz, Encoder-Steckerabdeckung und Stromstecker-Siegel intakt und im Zustand wie hergestellt. Keine vorherige Installation. Kein thermisches Zyklieren durch vorherige Nutzung. Keine Lagerbelastung der Lager zu berücksichtigen.

Für eine Maschine, die auf diesen Motor wartet, eliminiert der neue Lagerbestand in OVP die Reparaturdurchlaufzeit vollständig und liefert eine Einheit in bekanntem Zustand ohne Variablen aus dem vorherigen Service. Für geplante Ersatzteilbestände — insbesondere wenn diese Kapazität und Konfiguration auf mehreren Achsen einer Maschinenflotte vorkommt — bietet werkseitig versiegelter Lagerbestand konsistente, einsatzbereite Einheiten.

Unter geeigneten Bedingungen gelagert — stabile, kühle, trockene Umgebung fern von Vibrationen und direktem Licht — behält werkseitig versiegelter HC-SFS502 Lagerbestand über mehrere Jahre seine volle Spezifikation. Nach mehr als fünf Jahren Lagerung hilft eine langsame Vorinbetriebnahme-Wellenrotation, das Lagerfett neu zu verteilen, bevor der Motor in Betrieb genommen wird.

Häufig gestellte Fragen

F1: Welche Verstärker sind mit dem HC-SFS502 kompatibel?

Der HC-SFS502 benötigt einen MR-J2S-500 Klasse Verstärker aus der MELSERVO-J2S Plattform. Die drei Standardvarianten sind der MR-J2S-500A (universeller Analog-/Impulspaket-Befehl), MR-J2S-500B (SSCNET Glasfaserbus für Mitsubishi Motion Controller) und MR-J2S-500CP (integrierte Positionierung mit CC-Link). Alle unterstützen den 17-Bit seriellen Encoder und den 25A Nennstrom des Motors. Der HC-SFS502 ist nicht kompatibel mit originalen MR-J2-500 Verstärkern oder mit MR-J3 / MR-J4 Verstärkern.

F2: Was ist der Unterschied zwischen dem HC-SFS502 und dem HC-SF502?

Beide Motoren liefern 23,9 Nm kontinuierlich und 71,6 Nm Spitzenwert auf einem 176 × 176 mm Flansch mit glatter Welle und ohne Bremse — mechanisch an der Montagefläche austauschbar. Der Unterschied liegt in der Encoder-Generation: Der HC-SF502 verwendet einen 14-Bit Encoder (16.384 ppr) und ist mit MR-J2-500 und MR-J2S-500 Verstärkern kompatibel. Der HC-SFS502 verwendet einen 17-Bit Encoder (131.072 ppr) und benötigt nur MR-J2S-500 Verstärker. Überprüfen Sie das installierte Verstärkermodell vor der Beschaffung. Wenn es MR-J2-500 (ohne S) anzeigt, ist der HC-SF502 der richtige Motor.

F3: Warum gibt es keine elektromagnetische Bremse am HC-SFS502?

Der HC-SFS502 ist für horizontale Achsen und Antriebe konzipiert, bei denen die Servo-Lock-Funktion eine ausreichende Positionshaltung bei allen Stillstandsbedingungen bietet. Auf diesen Achsen führt das Hinzufügen einer Bremse zu Verdrahtung, Relais-Hardware, MBR-Sequenzierung und Schaltschrankkomplexität, die die Anwendung nicht benötigt. Für Achsen, die eine Last durch Schwerkraft tragen — vertikale Säulen, geneigte Schlitten, unausgeglichene Mechanismen — ist der richtige Motor der HC-SFS502B (glatte Welle mit Bremse). Die Bremse ist eine bewusste Designwahl für die Achsensicherheit, kein optionales Zubehör; spezifizieren Sie sie dort, wo die Achse sie benötigt.

F4: Wie verhält sich der 17-Bit Encoder im Vergleich zum 14-Bit Encoder im älteren HC-SF502?

Der 17-Bit Encoder liefert 131.072 Positionen pro Umdrehung gegenüber 16.384 beim 14-Bit Gerät — eine achtfache Auflösungssteigerung. Praktisch bedeutet dies, dass die Geschwindigkeitsregelschleife des MR-J2S-Verstärkers ein feiner aufgelöstes Geschwindigkeitssignal erhält, was eine höhere Regelbandbreite und eine bessere Störungsunterdrückung unterstützt. Bei niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten reduzieren die feineren Winkelinkremente die Geschwindigkeitswelligkeit, die sonst als Oberflächenvariationen erscheinen würde. Die Absolutfunktion funktioniert bei beiden identisch; die Position wird zwischen den Stromzyklen über die A6BAT-Batterie im Verstärker beibehalten.

F5: Muss die Absolutwertgeber-Batterie regelmäßig ausgetauscht werden und wo befindet sie sich?

Ja. Die Mitsubishi A6BAT Lithiumbatterie, die den Mehrumdrehungs-Positionsspeicher des 17-Bit-Absolutwertgebers aufrechterhält, befindet sich im MR-J2S-Servo-Verstärker — nicht im Motor. Tauschen Sie sie aus, wenn der Verstärker seinen Niedrigbatterie-Warnalarm anzeigt. Warten Sie nicht, bis die Batterie vollständig entladen ist: Eine entladene A6BAT führt zum Zurücksetzen des Absolutpositionszählers, was einen Referenzfahrzyklus erfordert, bevor die Maschine die Produktion wieder aufnehmen kann. Unter normalen Betriebsbedingungen hält die A6BAT typischerweise mehrere Jahre, dies variiert jedoch je nach Temperatur und Häufigkeit des Ausschaltens der Maschine.