Mitsubishi HC-SF301B (HCSF301B) — 3kW AC Servo Motor, Gerade Welle + Bremse, 1000 U/min, MELSERVO J2 Serie

Produktidentifikation

Teilenummer: HC-SF301B

Auch gesucht als: HCSF301B, HC-SF-301B

Serie: Mitsubishi MELSERVO HC-SF (J2 Generation)

Motortyp: AC bürstenloser Servomotor — Gerade Welle mit Elektromagnetbremse, 1000 U/min

Zustand: Neu in OVP, werkseitig versiegelt

Übersicht

Das Mitsubishi HC-SF301B nimmt eine spezielle Nische im MELSERVO Servo-Sortiment ein: 3kW Nennleistung bei einer relativ niedrigen Nenndrehzahl von 1.000 U/min. Diese Kombination ergibt ein kontinuierliches Drehmoment — 28,6 Nm —, das für einen Motor dieser physischen Größe ungewöhnlich hoch ist. Während ein Hochgeschwindigkeits-Servomotor eine gegebene Wattzahl durch schnelle Drehung mit moderatem Drehmoment erzeugt, macht der HC-SF301B es umgekehrt: langsamere Drehzahl, erheblich mehr Drehmoment an der Welle ohne Untersetzungsgetriebe.

Diese Eigenschaft macht diesen Motor zur richtigen Spezifikation für eine andere Art von Last als eine typische Werkzeugmaschinenachse mit 2000–3000 U/min. Direkt gekoppelte Palettenantriebe, Rundtisch-Direktantriebe, bei denen Getriebe eliminiert wurden, Förderanlagen, die mit niedrigen Wellendrehzahlen laufen, und jede Mechanik, bei der das Lastdrehmoment während des größten Teils des Arbeitszyklus nahe am Nennwert bleibt — dies sind Umgebungen, in denen das 1000 U/min, hohe Drehmomentprofil des HC-SF301B seine Spezifikation rechtfertigt.

Das "B" in der Teilenummer steht für die Elektromagnetbremse — eine federbelastete, ausfallsichere Haltevorrichtung, die die Welle stillhält, wenn 24V DC entfernt werden. Gepaart mit einer geraden Welle für Reibspannkupplungsverbindungen ist dies die Konfiguration für bremstragende horizontale oder vertikale Achsen, bei denen die Wellenverbindung keine Passfeder benötigt. Die Bremsvariante ist unerlässlich für jede Achse, die eine Last unter Schwerkraft hält oder die Position bei Stromausfall, Not-Aus und Alarmbedingungen beibehalten muss.

Dieser Motor gehört zur ursprünglichen HC-SF J2-Generation, ausgestattet mit dem 14-Bit seriellen Absolutwertgeber der Plattform. Er ist sowohl mit den ursprünglichen MR-J2-350-Verstärkern als auch mit den späteren MR-J2S-350-Verstärkern kompatibel, was ihn für Maschinen geeignet macht, die mit einer der beiden Generationen von Mitsubishi Servo-Hardware betrieben werden.

Technische Spezifikationen

Das 1000 U/min Profil — Warum die Nenndrehzahl wichtig ist

Drehzahl und Drehmoment stehen bei gleicher Baugröße immer im Widerspruch. Ein Motor, der mit 2.000 U/min bei 3 kW Leistung läuft, erzeugt kontinuierlich etwa 14,3 Nm. Wenn die gleiche Leistung über eine 1.000 U/min Wicklungskonstruktion geleitet wird, steigt das kontinuierliche Drehmoment auf 28,6 Nm — genau das Doppelte. Die physische Größe des Motors muss sich nicht ändern; das elektromagnetische Design verschiebt den Betriebspunkt.

Dies ist von enormer Bedeutung bei der Dimensionierung eines Antriebssystems. Das Lastdrehmoment, das benötigt wird, um einen Mechanismus im stationären Zustand zu bewegen, bestimmt, ob ein gegebener Motor die Aufgabe kontinuierlich bewältigen kann oder überhitzt. An Achsen, bei denen das Lastdrehmoment im Verhältnis zur Maschinengeschwindigkeit hoch ist — schwere Werkzeugwechsler, die mit moderaten Raten zyklieren, Palettenwechsler, die große Vorrichtungen transportieren, Wickelantriebe, die dichte Spulen handhaben — stößt ein 2.000 U/min Motor bei 3 kW weitaus früher an seine thermische Grenze als der HC-SF301B unter der gleichen mechanischen Beanspruchung.

Das Spitzenmoment von 85,9 Nm ist ebenso relevant. Mit dem Dreifachen des kontinuierlichen Nennwerts kann der Verstärker kurzzeitig ein maximales Beschleunigungsmoment abrufen — um eine Last mit hoher Trägheit auf Geschwindigkeit zu bringen und anzuhalten —, ohne dass der Motor dieses Stromniveau aufrechterhalten muss. Richtig dimensioniert für die Trägheit und den Arbeitszyklus der Last, arbeitet der HC-SF301B während des größten Teils des Arbeitszyklus gut innerhalb seiner Dauerleistungsgrenze und nutzt die Spitzenkapazität nur während der Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen jeder Bewegung.

Gerade Welle und Bremse — Diese Konfiguration im Kontext

Gerade Welle: Der HC-SF301B verwendet eine einfache zylindrische Welle, die für Reibspann- oder geteilte Spannkupplungen ausgelegt ist. Dies ist die Standardverbindung für Scheibenkupplungen, Faltenbalgkupplungen und Klauenkupplungen mit geteilten Spannnaben, bei denen der axiale Sitz und die Spannreibung das Drehmoment übertragen. Bei 28,6 Nm kontinuierlich und 85,9 Nm Spitzenwert sind die Auswahl der Kupplung und das Anzugsdrehmoment keine Details, die dem Zufall überlassen werden sollten. Die Nabenbohrung muss dem Wellendurchmesser innerhalb der entsprechenden Toleranz entsprechen, und die Spannschrauben müssen mit dem Anzugsdrehmoment des Kupplungsherstellers für den Spitzenwert — nicht für den Nennwert — angezogen werden, um sicherzustellen, dass während anspruchsvoller Bewegungsprofile kein Schlupf auftritt.

Für alle, die zwischen Wellenkonfigurationen wechseln: Die Variante mit Passfeder dieser Motors ist die HC-SF301BK, die eine gefräste Passfedernut auf der Welle hinzufügt, aber ansonsten identisch ist. Die beiden sind am Flanschbefestigungspunkt mechanisch austauschbar; die einzige Änderung ist die Kupplungsverbindung am angetriebenen Ende.

Elektromagnetbremse: Bei 3kW und 28,6 Nm kontinuierlich sind die Risiken einer ungebremsten Achse, die Strom verliert, proportional zur getragenen Last. Ein bremstragender Motor in einer vertikalen oder schweren horizontalen Anwendung bedeutet, dass die Achse die Position in dem Moment hält, in dem 24V DC entfernt werden — sei es durch Design während einer kontrollierten Abschaltung oder durch Notwendigkeit während eines Fehlers. Das federbelastete Design ist von Natur aus ausfallsicher: Es benötigt Strom, um offen zu bleiben, nicht um zu schließen.

Wie bei allen Servomotoren mit Elektromagnetbremse ist die korrekte Sequenzierung über den MBR (Bremssperre) Ausgang des MR-J2 oder MR-J2S Verstärkers wichtig. Der Verstärker verzögert die Achse bis zum Stillstand, bevor die Bremse gelöst wird, um einzurücken. Das Umgehen dieser Sequenzierung — das direkte Anschließen der Bremsspule an ein Not-Aus-Relais ohne die MBR-Sperre — birgt das Risiko, die Feder gegen eine noch bewegte Welle einrücken zu lassen, was die Bremsreibflächen schnell abnutzt und mechanische Stöße im Lastmechanismus verursachen kann.

J2 Generation — Encoder und Verstärkerkompatibilität

Die HC-SF-Serie verwendet den 14-Bit seriellen Absolutwertgeber mit 16.384 Positionen pro Umdrehung. Dies ist das Feedback-Gerät der ursprünglichen J2-Generation und unterscheidet die HC-SF-Familie von der späteren HC-SFS-Serie, die auf den 17-Bit-Encoder mit 131.072 ppr aufgerüstet wurde.

Praktisch gesehen ist ein 14-Bit-Encoder für die Anwendungen, für die der HC-SF301B entwickelt wurde, immer noch ein leistungsfähiger Encoder. An einer 1.000 U/min Achse, die eine Last über ein Untersetzungsgetriebe antreibt, ist die effektive Auflösung an der Last — sobald das Übersetzungsverhältnis die Motorcounts multipliziert — typischerweise mehr als ausreichend für Positionierungs- und Geschwindigkeitsregelungsaufgaben. Der Unterschied zwischen 14-Bit und 17-Bit wird bei Direktantrieben oder Anwendungen mit hohem Übersetzungsverhältnis bei niedrigen Drehzahlen deutlicher, wo jeder Encoder-Auflösungspunkt zu einer gleichmäßigen Geschwindigkeitsregelung beiträgt.

Die absolute Funktion funktioniert auch zwischen den Stromzyklen, unterstützt durch die A6BAT Batterie, die im Servo-Verstärker untergebracht ist. Solange diese Batterie in Ordnung ist, stellt die Maschine beim nächsten Einschalten die absolute Position ohne Referenzfahrt wieder her.

Die Verstärkerkompatibilität ist bei HC-SF-Motoren breiter als bei HC-SFS-Motoren. Da der HC-SF-Encoder der J2S-Plattform vorausgeht, ist er lesbar von:

• MR-J2-350A / MR-J2-350B — Ursprüngliche J2-Generation Verstärker (analog/Impuls und SSCNET Varianten)
• MR-J2S-350A / MR-J2S-350B / MR-J2S-350CP — J2-Super Verstärker, abwärtskompatibel mit dem HC-SF Encoder

Der HC-SFS301B (das J2S-Äquivalent mit 17-Bit-Encoder) benötigt MR-J2S-Verstärker und funktioniert nicht mit dem ursprünglichen MR-J2. Der HC-SF301B hat keine solche Einschränkung — er läuft auf beiden Verstärkergenerationen. Für Wartungsteams, die ältere Maschinen mit MR-J2-Verstärkern der ersten Generation betreuen, ist dies wichtig: Der HC-SF301B ist der richtige Motor für diese Hardware, ohne dass ein Verstärker-Upgrade erforderlich ist.

HC-SF vs HC-SFS — Wissen, welchen Motor Ihre Maschine benötigt

Die beiden Familien sehen von außen fast identisch aus und haben die gleichen Flanschabmessungen. Die Unterscheidung ist intern und verdrahtungsbezogen.

Bei der Beschaffung eines Ersatzteils überprüfen Sie die aktuell installierte Verstärkergeneration. Der Anschluss eines Motors mit 17-Bit-Encoder an einen MR-J2-Verstärker der ersten Generation führt zu einem Encoder-Fehleralarm und die Achse funktioniert nicht. Wenn der Verstärker MR-J2 (ohne "S") ist, wählen Sie den HC-SF301B. Wenn der Verstärker MR-J2S ist, funktioniert jede Variante — obwohl für einen exakten Austausch der HC-SF301B die genaue Übereinstimmung bleibt.

Typische Anwendungen

Rundtisch- und Schwenktischantriebe. 4. Achsen-Rundtische, die sich mit moderater Geschwindigkeit unter dem Gewicht eines großen Werkstücks und einer Vorrichtung drehen, benötigen ein anhaltendes Haltemoment im geklemmten Zustand und eine wiederholbare Indexpositionierung während der Drehung. Die Dauerleistung von 28,6 Nm des HC-SF301B bewältigt eine beträchtliche Tischträgheit, ohne dass der Motor mit hoher Auslastung arbeitet, und die Bremse hält die Drehachse mechanisch zwischen den Zyklen, wenn die Klemmung allein nicht ausreicht.

Palettenwechselsysteme an horizontalen Bearbeitungszentren. Palettenwechsler bewegen schwere Paletten zwischen Bearbeitungs- und Ladezuständen bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten, aber hoher Drehmomentanforderung. Die 1.000 U/min und das hohe Dauer-Drehmoment machen den HC-SF301B gut für diese Aufgabe geeignet, insbesondere in älteren Mitsubishi HMC-Systemen, die ursprünglich MR-J2-Verstärker spezifiziert hatten.

Späneförderer- und Kühlmittelumlaufantriebe. Einige größere Hilfsantriebe von Werkzeugmaschinen — Späneförderer, Schneckenförderer und integrierte Kühlmittelumlaufsysteme — verwenden Servoantriebe, bei denen Geschwindigkeitsregelung und kontrolliertes Anlaufen erforderlich sind. Langsam laufende Servomotoren mit hohem Drehmoment passen in diese Rolle, wo ein Standard-Induktionsmotor eine externe Untersetzung erfordern würde.

Wickel- und Materialhandhabungsachsen. Roll-zu-Roll-Materialhandhabungssysteme, Drahtwickelmaschinen und ähnliche Anwendungen verwenden 1.000 U/min Servoantriebe im Drehmomentregelmodus, um die Bahnspannung oder das Wickeldrehmoment direkt ohne Untersetzungsgetriebe zu regeln. Das Drehmoment des Motors an der Welle ist die Regelgröße, und das Nenndrehmoment des HC-SF301B bietet ausreichend Kapazität für Wickelanwendungen mittlerer Kapazität.

Hilfsachsen für Kupplungsgetriebene Pressen und Stanzmaschinen. Mechanische Pressen-Hilfs-Servoachsen — Materialzuführeinheiten, Teileauswurfmechanismen — arbeiten mit niedrigen Geschwindigkeiten und erfordern eine präzise Steuerung des Vorschubwegs pro Presszyklus. Die Kombination aus hohem Drehmoment, absoluter Positionsbeibehaltung und Bremsen hält die funktionalen Anforderungen dieser Achsen genau ab.

Neu in OVP, werkseitig versiegelt

Der hier angebotene HC-SF301B ist in der Originalverpackung von Mitsubishi — werkseitig versiegelter Karton, Wellen- und Steckverbinderabdeckungen unberührt, interne Verpackungsschäume intakt. Neu in OVP bedeutet, dass der Motor noch nie mit Strom versorgt, nie installiert wurde und keine Wartungshistorie aufweist.

Für Maschinen, die auf diesen Teil warten, eliminiert der sofort verfügbare neue Lagerbestand in OVP die Variable der Reparaturdurchlaufzeit vollständig. Für geplante Wartungsbestände lagert der werkseitig versiegelte Bestand über mehrere Jahre unter den richtigen Bedingungen zuverlässig: kühl, trocken, vibrationsfrei, fern von direktem Licht und extremen Feuchtigkeitsbedingungen. Nach fünf Jahren hilft eine regelmäßige langsame Wellendrehung als Teil einer Lagerwartungsroutine, das Lagerfett neu zu verteilen, bevor der Motor in Betrieb genommen wird.

Häufig gestellte Fragen

F1: Welche Verstärker sind mit dem HC-SF301B kompatibel?

Der HC-SF301B funktioniert mit den Verstärkern der J2-Generation und der J2-Super-Generation der Klasse 350. Bestätigte kompatible Modelle sind der MR-J2-350A (Allzweck analog/Impuls, J2), MR-J2-350B (SSCNET, J2), MR-J2S-350A (Allzweck, J2S), MR-J2S-350B (SSCNET, J2S) und MR-J2S-350CP (integrierte Positionierung, J2S). Der 14-Bit-Encoder des HC-SF ist von beiden Generationen lesbar. Der Motor ist nicht kompatibel mit MR-J3 oder MR-J4 Verstärkern, die eine völlig andere Encoder-Schnittstelle verwenden.

F2: Was ist der Unterschied zwischen dem HC-SF301B und dem HC-SFS301B?

Beide Motoren sind 3kW, 1.000 U/min, gerade Welle mit Bremse, 176 × 176 mm Flansch — mechanisch an der Montagefläche austauschbar. Der entscheidende Unterschied ist die Encoder-Generation. Der HC-SF301B verwendet einen 14-Bit-Encoder (16.384 ppr) und ist mit MR-J2 und MR-J2S Verstärkern kompatibel. Der HC-SFS301B verwendet einen 17-Bit-Encoder (131.072 ppr) und benötigt MR-J2S Verstärker — er läuft nicht auf MR-J2 Hardware der ersten Generation. Passen Sie den Motor an den aktuell in der Maschine installierten Verstärker an.

F3: Warum hat ein 3kW Motor ein so hohes Nenndrehmoment (28,6 Nm)?

Drehmoment und Drehzahl sind durch Leistung verbunden: P = T × ω. Bei gleicher 3kW Leistung bei 1.000 U/min anstelle von 2.000 U/min verdoppelt sich das Nenndrehmoment im Vergleich zu einem 2.000 U/min Motor gleicher Kapazität. Der HC-SF301B erzeugt 28,6 Nm kontinuierlich genau deshalb, weil er für Anwendungen mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment konzipiert ist, bei denen die Last ein anhaltendes Drehmoment und keine hohe Wellendrehzahl erfordert. Für Hochdrehmomentachsen, die sonst ein Untersetzungsgetriebe benötigen würden, kann dies das mechanische Design vereinfachen.

F4: Wie funktioniert die Elektromagnetbremse und ist sie sicher als Bremsbremse zu verwenden?

Die Bremse ist federbelastet und ausfallsicher — Federdruck betätigt die Bremsscheibe, und 24V DC löst sie. Sobald die Stromversorgung unterbrochen wird, klemmt die Feder die Welle. Sie ist nur eine Haltevorrichtung, keine Bremsbremse. Sie darf nur betätigt werden, nachdem der Verstärker den Motor bis zum Stillstand verzögert hat, wobei der MBR (Bremssperre) Ausgang des Verstärkers verwendet wird, um das Bremsrelais korrekt zu sequenzieren. Das Einrücken der Feder gegen eine sich bewegende Welle bei 3kW führt zu schneller Abnutzung der Bremse und mechanischen Stößen.

F5: Kann der HC-SF301B durch einen HC-SF302B ersetzt werden, wenn nur der 302B verfügbar ist?

Nur teilweise. Der HC-SF302B ist 3kW bei 2.000 U/min mit etwa 14,3 Nm Nenndrehmoment — die gleiche Ausgangsleistung, aber halb so viel Dauer-Drehmoment und doppelte Nenndrehzahl. Wenn die Last nahe an 28,6 Nm Dauer-Drehmoment bei niedrigen Wellendrehzahlen benötigt, kann der 302B diese Anforderung nicht ausreichend bewältigen und wird überlastet. Wenn die Last drehmomentmäßig leicht belastet ist und die Achse einfach 3kW bei moderater Geschwindigkeit benötigt, könnte ein 302B funktionsfähig sein — würde aber Parameteränderungen (elektronisches Übersetzungsverhältnis, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Beschleunigungseinstellungen) und eine Überprüfung des Arbeitszyklus gegen die Drehmomentgrenzen des 302B erfordern. Für einen echten exakten Ersatz, beschaffen Sie den HC-SF301B.