Mitsubishi HC-SFS203B (HCSFS203B) — 2kW AC Servo Motor, Glatte Welle + Bremse, 3000 U/min, MELSERVO-J2S Serie

Produktidentifikation

Teilenummer: HC-SFS203B Auch gesucht als: HCSFS203B, HC-SFS-203B Serie: Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (J2-Super Generation) Motortyp: AC-Bürstenloser Servomotor — Glatte Welle mit Elektromagnetbremse, 3000 U/min Zustand: Neu in OVP, werkseitig versiegelt

Übersicht

Das Suffix "Mitsubishi HC-SFS203B ist ein 2kW AC-bürstenloser Servomotor mit mittlerer Trägheit aus der MELSERVO-J2S-Plattform, der mit einer Nenndrehzahl von 3.000 U/min läuft und mit einer federbelasteten Elektromagnetbremse an einer glatten Welle ausgestattet ist. Innerhalb der HC-SFS-Reihe ist dies die 3000 U/min 2kW-Variante — ein Motor, der die Geschwindigkeit gegenüber dem höheren Dauer-Drehmoment seines 2.000 U/min-Gegenstücks, des HC-SFS202B, bevorzugt, während er die gleiche Verstärkerklasse und die gleiche J2-Super-Encoder-Technologie teilt.

Bei 6,37 Nm Dauer-Nenndrehmoment erzeugt der HC-SFS203B seine 2kW-Leistung durch höhere Drehgeschwindigkeit anstelle von hoher Wellenleistung. Die 19,1 Nm Spitzenwert — exakt das Dreifache des Nenn-Dauerwerts — bewältigt die Beschleunigungsanforderungen der Achse während der Eilgang- und Verzögerungsphasen. Dieses Verhältnis von Spitzenwert zu Nennwert von 3:1 ist über die gesamte HC-SFS-Reihe konsistent und gibt dem Verstärker den Spielraum, kurzzeitig maximale Drehmomente abzurufen, ohne dass der Motor während des Arbeitszyklus seine thermischen Grenzen überschreitet.

Das Suffix "B" kennzeichnet diese Variante mit Bremse. Die federbelastete Bremse hält die Welle still, wenn 24V DC entfernt werden — bei bewusster Abschaltung, Not-Aus oder jeglichem Verlust der Steuerspannung. Für Achsen, bei denen die Last nicht zwischen den Zyklen vom Servo-Lock des Verstärkers gehalten werden kann, oder wo ein sicheres Maschinendesign eine mechanische Halterung unabhängig vom Zustand des Steuersystems erfordert, ist die Bremse der entscheidende Spezifikationsunterschied zwischen diesem Modell und dem HC-SFS203.

Technische Spezifikationen

3000 U/min bei 2kW: Wenn Geschwindigkeit Priorität hat

Der HC-SFS203 und HC-SFS202 liefern die gleiche 2kW-Leistung — aber sie tauschen Drehmoment gegen Geschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen. Der HC-SFS202B liefert bei 2.000 U/min kontinuierlich 9,55 Nm. Der HC-SFS203B liefert bei 3.000 U/min 6,37 Nm. Die Leistung ist gleich; der Betriebspunkt ist unterschiedlich.

Dieser Unterschied ist beabsichtigt und anwendungsabhängig. Wenn die Zykluszeit von der Geschwindigkeit abhängt, mit der eine Achse zu ihrer nächsten Position fährt, zahlt sich die höhere Nenndrehzahl des HC-SFS203B direkt aus. Eine Achse, die mit 3.000 U/min läuft, schließt einen Eilgang zu einer bestimmten Position 50 % schneller ab als die gleiche Achse bei 2.000 U/min, wenn das Lastdrehmoment im Bereich von 6,37 Nm liegt. Für Maschinen mit vielen kurzen, schnellen Positionierbewegungen — Mehrpositions-Indexer, Pick-and-Place-Achsen, Hochzyklus-Transfersysteme — akkumuliert dieser Geschwindigkeitsvorteil zu einer messbaren Verbesserung des Produktionsdurchsatzes.

Umgekehrt, wenn der Arbeitszyklus ein anhaltendes Drehmoment von 6,37 Nm oder mehr bei jeder Geschwindigkeit erfordert, ist der HC-SFS202B mit seiner Nennleistung von 9,55 Nm die geeignetere Spezifikation. Die Wahl zwischen den beiden reduziert sich auf eine einfache Frage: Wird diese Achse während des Arbeitsanteils ihres Zyklus durch die Achsgeschwindigkeit oder durch das Lastdrehmoment begrenzt?

Der 130 × 130 mm Flansch hält den physischen Fußabdruck bei 2kW kompakt. Bei Maschinen mit mehreren eng beieinander liegenden Servoachsen — Mehrspindelköpfe, Portalquerträger, Rundschalttische — ermöglicht die kleinere Baugröße eine engere Achsenpositionierung als Motoren mit 176 × 176 mm Flansch in der HC-SFS-Reihe, ohne die Steuerungsfähigkeiten der J2S-Plattform zu beeinträchtigen.

Die Elektromagnetbremse: Zweck und richtige Verwendung

Ein Servomotor ohne Bremse hält die Position durch geschlossenes Servo-Lock — der Verstärker überwacht kontinuierlich das Encoder-Feedback und liefert Korrekturstrom, um die Achse dort zu halten, wo der Positionsbefehl sie haben soll. Dies funktioniert zuverlässig während des normalen Betriebs, hängt aber vollständig davon ab, dass der Verstärker mit Strom versorgt wird, fehlerfrei ist und den Motor aktiv steuert. Entfernen Sie die Stromversorgung, lösen Sie den Verstärker aus oder drücken Sie Not-Aus, und das Servo-Lock verschwindet sofort.

Die federbelastete Bremse des HC-SFS203B existiert genau für diese Momente. Die Feder greift die Bremsscheibe im Moment, in dem 24V DC entfernt werden — ohne Verzögerung, ohne Logiksequenz, ohne Abhängigkeit vom Verstärkerzustand. Die Achse wird mechanisch gehalten. Für jede Anwendung, bei der der Verlust des Servo-Locks bedeutet, dass sich die Last in eine unerwünschte Richtung bewegt — eine vertikale Achse, ein schwerkraftabhängiger Arm, ein Mechanismus mit erheblicher Reibungsasymmetrie oder einfach ein Produktionsprozess, der kein Achsen-Drift während eines Not-Aus zulassen darf — ist das "B"-Suffix die notwendige Spezifikation.

Praktische Installationshinweise:

Der MR-J2S-Verstärker liefert das MBR (elektromagnetische Bremse-Verriegelung) Ausgangssignal zur präzisen Steuerung des Bremsrelais-Timings. Das MBR-Signal verzögert das Anlegen der Bremse, bis die Verzögerungsroutine des Verstärkers den Motor zum Stillstand gebracht hat. Wenn das Bremsrelais direkt an einen Not-Aus-Kontakt angeschlossen wird — ohne über die MBR-Verriegelung zu laufen — wird die Feder gezwungen, gegen eine rotierende Welle zu greifen. Bei 2kW ist der resultierende Aufprall ausreichend, um die Lebensdauer der Bremsscheibe bei jedem Vorfall erheblich zu verkürzen.

Für die Verdrahtung der Bremsspule ist ein Überspannungsableiter über die Spulenanschlüsse keine Option. Die Bremsspule ist eine induktive Last; das Abschalten ohne Unterdrückung erzeugt einen Spannungsspitze, die den digitalen Ausgang beschädigen kann, der die Relais-Schaltung steuert. Montieren Sie den Ableiter so nah wie möglich an den Spulenanschlüssen, um maximale Wirksamkeit zu erzielen.

Die Bremse ist für statisches Halten ausgelegt, nicht für dynamisches Stoppen. Sie hält eine gestoppte Achse still — sie ist nicht dafür ausgelegt, eine bewegte Last allein abzubremsen. Der Verstärker stoppt den Motor; die Bremse hält, was bereits gestoppt ist. Die umgekehrte Verwendung verkürzt die Lebensdauer der Bremse dramatisch.

17-Bit Encoder: J2-Super Feedback-Qualität bei 3000 U/min

Die MELSERVO-J2S-Plattform hat den 14-Bit-Encoder (16.384 ppr) der HC-SF-Reihe auf 17-Bit (131.072 ppr) aufgerüstet — eine achtfache Auflösungssteigerung, die sich auf jeden Motor der HC-SFS-Familie, einschließlich des HC-SFS203B, auswirkt.

Bei 3.000 U/min ist der praktische Effekt einer höheren Encoder-Auflösung in zwei Bereichen am deutlichsten sichtbar. Die Qualität der Geschwindigkeitsabschätzung ist die erste: Der Verstärker berechnet die Geschwindigkeit aus aufeinanderfolgenden Encoder-Positionsabtastungen. Mehr Positionen pro Umdrehung bedeuten feinere Winkelinkremente pro Abtastung, was sich direkt in einem saubereren Geschwindigkeitssignal für die Geschwindigkeitsregelung niederschlägt. Ein saubereres Geschwindigkeitssignal ermöglicht eine höhere Bandbreite der Geschwindigkeitsregelung ohne Instabilität, und höhere Bandbreite bedeutet eine schnellere Erholung von Geschwindigkeitsstörungen — Schnittkräfte, Laständerungen und Getriebesteifigkeitseffekte, die die Achse von ihrem Sollgeschwindigkeitsprofil abdrängen.

Der zweite Vorteil zeigt sich bei niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten und während der Verzögerung. Wenn die Achse sich einem Zielpunkt nähert, bestimmt die Auflösung des Encoders, wie fein der Verstärker den Positionsfehler erkennen und Korrekturstrom anwenden kann. Bei 14 Bit stellen die letzten paar Encoder-Zählungen vor dem Ziel relativ große Winkelstufen dar. Bei 17 Bit sind diese letzten Stufen achtmal kleiner, und die Positionsregelung stellt sich präziser und konsistenter ein.

Die absolute Funktion erfordert keine externe Batterie im Motor oder Encoder. Die A6BAT Lithiumzelle im MR-J2S-Verstärker hält den Mehrumdrehungs-Positionszähler unbegrenzt über jede Stromunterbrechung aufrecht. Der Start nach jedem Stromereignis — einschließlich Alarmen und nächtlichen Abschaltungen — stellt die exakte absolute Achsposition ohne Referenzrücklaufzyklus wieder her. Für Maschinen mit strengen Neustartprotokollen oder automatisierten Produktionssequenzen, die sofort nach einem Stopp fortgesetzt werden müssen, ist das Fehlen eines obligatorischen Referenzfahrzyklus ein praktischer Vorteil.

Kompatible Verstärker

Der HC-SFS203B wird mit dem MR-J2S-200 Klasse Verstärker gepaart, der gleichen 2kW-Plattform, die für die Motorvarianten HC-SFS202 und HC-SFS203 verwendet wird. Drei Schnittstellentypen decken die primären Systemarchitekturen ab:

MR-J2S-200A akzeptiert analoge und Impuls-Positionsbefehle von CNC-Systemen und SPS. Positions-, Geschwindigkeits- und Drehmomentregelungsmodi werden alle unterstützt. Die RS-232C-Schnittstelle ermöglicht die Parametereinstellung und Echtzeitüberwachung über die MR Configurator-Software.

MR-J2S-200B verbindet sich mit Mitsubishi Bewegungssteuerungen über den SSCNET Glasfaser-Serienbus — die Standardwahl für Mehrachsen-Interpolationssysteme mit A-Serie oder Q-Serie Steuerungen. Trajektoriebefehle kommen über das Netzwerk an; der Verstärker führt sie lokal unter Verwendung des Motorwellen-Encoder-Feedbacks aus.

MR-J2S-200CP verfügt über eine integrierte Positionstabelle für eigenständige Positionierung ohne externe Bewegungssteuerung. Bis zu 31 Zielpositionen werden im Verstärker gespeichert und per E/A oder CC-Link-Befehl ausgewählt. Diese Variante eignet sich für einfache Indexpositioniersysteme, bei denen keine dedizierte Controller-Hardware erforderlich ist.

Der HC-SFS203B ist nicht kompatibel mit den ursprünglichen MR-J2-200 (erste Generation) Verstärkern, die dem 17-Bit J2S-Encoder-Protokoll vorausgehen, noch mit MR-J3 oder MR-J4 Verstärkern, die eine andere Encoder-Schnittstelle verwenden. Wenn die Maschine MR-J2-Hardware der ersten Generation verwendet, ist der HC-SF203B (J2-Generation Motor mit 14-Bit Encoder) das richtige Ersatzteil.

HC-SFS 3000 U/min Familie — Kapazität im Kontext

Der HC-SFS203B steht an der Spitze der 130 × 130 mm Flanschgruppe innerhalb der 3000 U/min Familie. Motoren ab 3,5kW / 353 Kapazität steigen auf den 176 × 176 mm Flansch um. Alle Modelle in dieser Tabelle verwenden standardmäßig den 17-Bit seriellen Absolut-Encoder, die 200V AC Klasse Versorgung und IP65 Schutz.

HC-SFS203B vs HC-SFS202B — Wahl zwischen ihnen

Beide Motoren teilen sich die gleiche 2kW Ausgangsleistung, 130 × 130 mm Flansch (für 202B) bis 176 × 176 mm (für 202B — tatsächlich verwendet 202 176mm), die gleiche Verstärkerklasse, den gleichen 17-Bit Encoder und den gleichen IP65 Schutz. Sie unterscheiden sich in ihrem Betriebspunkt.

Wählen Sie den HC-SFS203B, wenn die Achsgeschwindigkeit der Flaschenhals der Zykluszeit ist und die Dauer-Drehmomentanforderung bequem innerhalb von 6,37 Nm bleibt. Wählen Sie den HC-SFS202B, wenn die Achse ein höheres Dauer-Drehmoment aufrechterhalten muss — und dafür den größeren 176 × 176 mm Flansch im Austausch für den zusätzlichen Drehmoment-Spielraum akzeptiert. Beachten Sie den Unterschied in der Flanschgröße: Diese beiden Motoren teilen sich nicht das gleiche Befestigungsmuster und sind ohne eine Montageplattenänderung nicht direkt austauschbar.

Typische Anwendungen

Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place-Achsen. Horizontale Translationsachsen auf SCARA- und kartesischen Pick-and-Place-Systemen, die moderate Nutzlasten über kurze Distanzen mit hohen Zyklusraten bewegen, profitieren von der Nenndrehzahl von 3.000 U/min. Die Bremse hält das End-Effektor in Position zwischen Pick- und Place-Hubs, wenn der Servo in einen Haltezustand übergeht, und verhindert so ein Absinken während des Greifvorgangs.

Servo-Vorschübe für Verpackungsmaschinen. Folienzug-, Produktzuführungs- und Quersiegelstationen an Verpackungsanlagen laufen mit hohen Zyklusraten bei moderaten Drehmomentlasten. Die Nenndrehzahl von 3.000 U/min unterstützt die hohen Achsgeschwindigkeiten, die für Durchsatzziele erforderlich sind, und der Absolut-Encoder sorgt für die präzise Registerführung, von der die Produktqualität abhängt.

Mehrpositions-Servo-Indexertische. Schnelle Rundschalttische, die schnell durch feste Winkelpositionen schalten — Komponentenbeladestationen, Mehrprozess-Montagetische — verwenden 3.000 U/min Servoantriebe auf der Indexachse für schnelle Bewegung zwischen den Stillstandszeiten. Die Bremse hält jede Indexposition während der Prozess-Stillstandszeit fest, ohne sich auf Servo-Lock zu verlassen.

Hilfsachsen an CNC-Bearbeitungszentren. Werkzeugmagazin-Antriebsachsen, Späneförderer-Antriebe und Kühlmittel-Servoachsen an CNC-Maschinen sind gut auf die Kapazität und Geschwindigkeit des HC-SFS203B abgestimmt. Die IP65-Bewertung mit Wellendichtring hält der Umgebung von Werkzeugmaschinen stand, und der kompakte 130 × 130 mm Flansch passt in die engen Räume, die typisch für CNC-Hilfsachseninstallationen sind.

Servo-gesteuerte Dosier- und Dosiermaschinenachsen. Dosiersysteme für Klebstoff-, Dichtstoff- oder Flüssigkeitsfüllanwendungen verwenden Servoantriebe im Geschwindigkeits- oder Drehmomentregelungsmodus zur Steuerung der Durchflussrate. Die Nenndrehzahl von 3.000 U/min bietet den notwendigen dynamischen Bereich für eine präzise Durchflussanpassung, und die 17-Bit-Encoder-Auflösung unterstützt eine gleichmäßige, rippelfreie Geschwindigkeit bei niedrigen Dosierraten.

Neu in OVP, werkseitig versiegelt

Werkseitig versiegelt bedeutet Original-Mitsubishi-Verpackung mit allen Schutzabdeckungen intakt — Wellenendkappe, Encoder-Anschlussdichtung und Stromanschlussabdeckung im Neuzustand. Der Motor wurde nie installiert, nie mit Strom versorgt und hat keine thermische oder mechanische Historie. Für eine Maschine, die auf dieses Teil wartet, liefert neuwertige Lagerware in OVP eine Einheit mit bekanntem Zustand ohne die Variablen einer Reparatur oder die Verzögerung einer Überholung.

Ordnungsgemäß gelagert — stabile Temperatur, geringe Luftfeuchtigkeit, vibrationsfrei — behält werkseitig versiegelte Ware ihre volle Spezifikation für mehrere Jahre. Nach mehr als fünf Jahren Lagerung hilft eine langsame Wellendrehung vor der Inbetriebnahme, das Lagerfett vor dem ersten Einschalten neu zu verteilen.

Häufig gestellte Fragen

F1: Welche Verstärker sind mit dem HC-SFS203B kompatibel?

Der HC-SFS203B benötigt einen MR-J2S-200 Klasse Verstärker aus der MELSERVO-J2S-Plattform. Die drei Hauptvarianten sind der MR-J2S-200A (universeller Analog-/Impulsbefehl), MR-J2S-200B (SSCNET Glasfaserbus für Mitsubishi Bewegungssteuerungen) und MR-J2S-200CP (integrierte Positionierung mit CC-Link). Alle drei unterstützen den 17-Bit-Encoder und den Nennstrom von 10,4 A des Motors. Der HC-SFS203B ist nicht kompatibel mit ursprünglichen MR-J2-200 Verstärkern oder mit MR-J3 / MR-J4 Verstärkern.

F2: Was ist der Unterschied zwischen dem HC-SFS203B und dem HC-SFS202B?

Beide sind 2kW Motoren mit Elektromagnetbremsen und glatten Wellen, die den gleichen MR-J2S-200 Verstärker und 17-Bit Encoder verwenden. Die Hauptunterschiede: Der HC-SFS203B ist für 3.000 U/min mit 6,37 Nm Dauer-Drehmoment ausgelegt und verwendet einen 130 × 130 mm Flansch. Der HC-SFS202B ist für 2.000 U/min mit 9,55 Nm Dauer-Drehmoment ausgelegt und verwendet einen 176 × 176 mm Flansch. Sie verwenden unterschiedliche Befestigungsflächen und sind ohne eine Montageplattenänderung nicht direkt austauschbar. Wählen Sie je nachdem, ob Geschwindigkeit oder Dauer-Drehmoment die primäre Achsanforderung ist.

F3: Was ist der Unterschied zwischen dem HC-SFS203B und dem HC-SFS203 (ohne B)?

Die beiden Motoren sind in jeder Spezifikation identisch — gleiche 2kW Ausgangsleistung, 3.000 U/min, 6,37 Nm, 17-Bit Encoder, glatte Welle, 130 × 130 mm Flansch und MR-J2S-200 Verstärkerkompatibilität. Der HC-SFS203B hat eine federbelastete Elektromagnetbremse; der HC-SFS203 nicht. Wählen Sie die "B"-Variante für jede Achse, bei der die Last im Ruhezustand mechanisch gehalten werden muss, wenn der Servo stromlos ist. Für Achsen ohne Schwerkraft- oder unausgeglichene Last und bei denen Servo-Lock unter allen Stillstandsbedingungen ausreichend ist, ist der Standard-HC-SFS203 geeignet.

F4: Wie wird die Elektromagnetbremse korrekt mit dem MR-J2S-Verstärker sequenziert?

Der MR-J2S-Verstärker liefert das MBR (elektromagnetische Bremse-Verriegelung) Ausgangssignal zur Steuerung des Bremsrelais. Das MBR verzögert das Anlegen der Bremse, bis der Verstärker bestätigt hat, dass der Motor bis zum Stillstand verzögert wurde. Das direkte Anschließen des Bremsrelais von einem Not-Aus-Kontakt — unter Umgehung des MBR-Signals — birgt die Gefahr, dass die Feder gegen eine rotierende Welle greift und vorzeitigen Bremsverschleiß verursacht. Leiten Sie die Bremsrelaissteuerung immer über den MBR-Ausgang. Montieren Sie außerdem einen Überspannungsableiter über die Bremsspulenanschlüsse, um induktive Spannungsspitzen beim Ausschalten zu unterdrücken.

F5: Benötigt der Absolut-Encoder eine Batterie im Motor selbst?

Nein. Der 17-Bit serielle Absolut-Encoder speichert die Mehrumdrehungs-Positionsdaten zwischen den Stromzyklen mithilfe einer Mitsubishi A6BAT Lithiumbatterie, die sich im MR-J2S Servo-Verstärker befindet — nicht im Motorgehäuse. Solange die A6BAT in Ordnung ist, bleibt die absolute Position über jede Stromunterbrechung erhalten, und die Maschine startet ohne Referenzrücklaufzyklus neu. Ersetzen Sie die A6BAT beim ersten Niedrigbatterie-Alarm des Verstärkers; das Warten auf vollständige Batterieentladung führt zum Verlust der gespeicherten absoluten Position und erfordert einen Referenzrücklaufzyklus, bevor die Produktion wieder aufgenommen werden kann.