Mitsubishi HC-SFS353K (HCSFS353K) — 3,5kW AC-Servomotor, mit Keilnut, 3000 U/min, MELSERVO-J2S Serie

Produktidentifikation

Teilenummer: HC-SFS353K

Auch gesucht als: HCSFS353K, HC-SFS-353K

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

 Motortyp: AC-Bürstenloser Servomotor — mit Keilnut, ohne Bremse, 3000 U/min

Zustand: Neu in OVP, werkseitig versiegelt

Was diesen Motor auszeichnet

Die HC-SFS-Baureihe läuft mit zwei Nenndrehzahlen: 2.000 U/min und 3.000 U/min. Modelle, die auf "2" enden, sind die 2000-U/min-Varianten. Modelle, die auf "3" enden — einschließlich desHC-SFS353K — sind für3.000 U/min ausgelegt. Mit einer Leistung von 3,5 kW, einem Nenndrehmoment von 11,1 Nm und einem Flansch von 176 × 176 mm bietet dieser Motor den gleichen physischen Fußabdruck wie der 2000-U/min-HC-SFS352, aber eine höhere Höchstdrehzahl. Dies macht ihn zur richtigen Wahl, wenn die Anwendung einen Teil des kontinuierlichen Drehmomentspielraums gegen schnellere Eilganggeschwindigkeiten, schnellere Indexzyklen oder höhere spindelnahe Achsgeschwindigkeiten eintauscht.

Das Suffix "K" bedeutet Keilnutwelle — eine maschinell gefertigte Nut in der Motorwelle für eine positive Drehmomentübertragung an gekoppelte Komponenten. Es ist keine Bremse verbaut; dieser Motor hält die Position durch geschlossene Servosperre vom Verstärker aus. Anwendungen, die eine ausfallsichere mechanische Halterung bei ausgeschaltetem Servo benötigen, gehören zur Variante HC-SFS353BK. Der HC-SFS353K ist die Spezifikation für horizontale Achsen, Winkelpositioniertische und alle Antriebe, bei denen die Schwerkraft keine Rolle spielt und die Kopplungsschnittstelle eine Keilnut erfordert.

Unterstützt durch den 17-Bit-Serien-Absolutwertgeber der MELSERVO-J2S-Plattform und kompatible MR-J2S-350-Verstärker, verfügt der HC-SFS353K über den vollständigen J2-Super-Funktionsumfang: 131.072 Positionen pro Umdrehung Feedback-Auflösung, Beibehaltung der Absolutposition durch Batteriesicherung und eine Geschwindigkeitsregelschleifenbandbreite, die das übertrifft, was die Verstärker der ersten Generation J2 erreichen konnten.

Technische Spezifikationen

3000 U/min vs. 2000 U/min — Verstehen des Kompromisses

Sowohl der HC-SFS352 als auch der HC-SFS353 sind 3,5-kW-Motoren auf demselben 176 × 176 mm großen Flansch. Was sich zwischen ihnen ändert, ist die Nenndrehzahl und damit das kontinuierliche Drehmoment. Bei 2.000 U/min liefert der HC-SFS352 kontinuierlich 16,7 Nm. Bei 3.000 U/min liefert der HC-SFS353K kontinuierlich 11,1 Nm — etwa zwei Drittel des Wertes der langsameren Variante.

Dieser Kompromiss ist beabsichtigt. Die Ausgangsleistung ist nahezu gleich (beide sind 3,5-kW-Klasse). Was der 3000-U/min-Motor im Austausch für das geringere kontinuierliche Drehmoment bietet, ist die Fähigkeit, die Achse schneller laufen zu lassen — wichtig, wenn die Maschinenzykluszeit durch Eilgang oder Indexgeschwindigkeit und nicht durch Schnittkraft bestimmt wird. Eine Achse, die 80 % ihrer Zykluszeit in der schnellen Positionierung und nur 20 % bei Schnittvorschubgeschwindigkeiten verbringt, profitiert oft mehr von der Geschwindigkeit als vom zusätzlichen Drehmomentspielraum, den die 2000-U/min-Variante bietet.

Für Maschinenkonstrukteure, die zwischen den beiden wählen: Wenn die kontinuierliche Drehmomentnachfrage im schlimmsten Fall auf Ihrer Achse 11,1 Nm überschreitet, ist der HC-SFS352 die sicherere Wahl. Wenn das Drehmomentbudget komfortabel innerhalb von 11,1 Nm liegt und schnellere Nicht-Schnittbewegungen die Zykluszeit spürbar verkürzen, verdient der HC-SFS353K seine Spezifikation.

Die Keilnutwelle bei 3,5 kW

Elf Newtonmeter kontinuierliches Drehmoment sind nicht trivial. Bei dieser Kapazität kann eine schlecht montierte Reibungskupplung — unterdrehte Befestigungselemente, inkonsistente Oberflächenbeschaffenheit des Wellendurchmessers oder eine leicht überdimensionierte Bohrung der Nabe — mit der Zeit ein Mikroschlupf entwickeln. Mikroschlupf auf einer Servoachse ist heimtückisch: Er ist oft zu klein, um sofort einen Nachlauf-Fehleralarm auszulösen, aber groß genug, um Positionsdrift einzuführen, die sich über mehrere Zyklen akkumuliert.

Die Keilnut am HC-SFS353K eliminiert diese Fehlerquelle. Eine richtig montierte Keilnut und Nabe bilden eine positive Scherlastverbindung; die Keilnut überträgt das Drehmoment direkt zwischen Welle und Nabe, anstatt sich nur auf Klemmreibung zu verlassen. Für Zahnriemenantriebe, Kettenräder, Ritzel und Kupplungen, die unter wiederholter Umkehrung und Stoßbelastung absolut auf die Welle abgestimmt bleiben müssen, ist die Keilnutwelle die richtige technische Spezifikation.

Installationshinweis aus dem Mitsubishi-Handbuch: Beim Aufsetzen einer Riemenscheibe oder Nabe auf eine Keilnutwelle verwenden Sie das Gewindeloch am Wellenende, um die Komponente anzuziehen — stecken Sie einen beidseitig gewindelosen Bolzen ein, legen Sie eine Unterlegscheibe gegen die Nabenfläche und ziehen Sie eine Mutter an, um die Nabe in Position zu ziehen. Hämmern Sie keine Komponenten auf die Welle. Stoßbelastungen durch Hämmern übertragen sich über die Welle auf die Encoder-Scheibe am hinteren Ende des Motors und können zu einer nicht sofort erkennbaren Beschädigung des Encoders führen, die die Lebensdauer verkürzt oder später zu intermittierenden Fehlern führt.

17-Bit-Absolutwertgeber — Der J2S-Vorteil

Die J2-Super-Plattform führte den 17-Bit (131.072 ppr) seriellen Absolutwertgeber als Standard für die gesamte HC-SFS-Familie ein. Zuvor verwendeten HC-SF-Motoren ein 14-Bit-Gerät mit 16.384 ppr. Die Auflösungsverbesserung ist achtfach, und ihre Auswirkungen sind eher praktisch als rein numerisch.

Bei 3.000 U/min — der Nenndrehzahl des HC-SFS353K — sendet der Encoder Positionsdaten häufiger pro Zeiteinheit an den Verstärker als ein 2.000-U/min-Motor, einfach weil sich die Welle schneller dreht. Hohe Auflösung bedeutet, dass jeder einzelne Positionsupdate, selbst bei dieser Geschwindigkeit, einen kleinen Winkel-Schritt darstellt. Die Geschwindigkeitsregelschleife erhält feinkörnige Geschwindigkeitsinformationen, die die höhere Bandbreite unterstützen, die die verbesserte CPU des MR-J2S-Verstärkers nutzen soll. Das Ergebnis ist eine bessere Geschwindigkeitsstabilität bei Betriebsdrehzahl, ein geringerer Nachlauf-Fehler während der Beschleunigung und eine verbesserte Störunterdrückung während des Arbeitszyklus.

Die absolute Funktionalität behält ihre Aufgabe unabhängig von der Drehzahlbewertung bei. Die Batteriesicherung im MR-J2S-Verstärker — unter Verwendung der A6BAT Lithiumzelle — speichert den Mehrumdrehungs-Absolutpositionszähler über Stromausfälle hinweg. Die Achse weiß beim nächsten Einschalten genau, wo sie sich befindet, ohne einen Referenzlauf durchführen zu müssen. Für Maschinen, die mehrere Schichten laufen oder nach geplanten Abschaltungen häufig neu starten, ist dies eine praktische Zeitersparnis.

Kompatible Verstärker

Der HC-SFS353K wird mit Verstärkern der KlasseMR-J2S-350 von der MELSERVO-J2S-Plattform kombiniert. Die bestätigten kompatiblen Modelle sind:

• MR-J2S-350A — Universell einsetzbar, analoge/Impulsbefehlsschnittstelle. Positions-, Geschwindigkeits- und Drehmomentregelungsmodi.
• MR-J2S-350B — SSCNET (Glasfaserbus) Schnittstelle, für Motion Controller und mehrachsige koordinierte Systeme.
• MR-J2S-350CP — Integrierte Positionierungsfunktion, geeignet für eigenständige Punkt-zu-Punkt-Anwendungen ohne externen Controller.

Alle drei Varianten unterstützen das 17-Bit-Encoder-Protokoll des HC-SFS353K und sind für den kontinuierlichen Strom von 16,4 A des Motors ausgelegt.

Der HC-SFS353K istnicht kompatibel mit MR-J3 oder MR-J4 Verstärkern, die eine andere Encoder-Schnittstelle verwenden. Er ist auch nicht kompatibel mit MR-J2-Verstärkern der ersten Generation, die dem J2S-Encoder-Protokoll vorausgehen.

HC-SFS 3000 U/min Familie — Kapazitätsreferenz

Innerhalb der HC-SFS 3000 U/min Unterfamilie liegt der 353K im mittleren Kapazitätsbereich:

Alle Modelle in dieser Tabelle verwenden den 17-Bit seriellen Absolutwertgeber, 200V AC Klasse Versorgung, IP65 Schutz und ölgedichtete Welle. Der 353 verwendet den größeren 176 × 176 mm Flansch, konsistent mit dem 2000 U/min HC-SFS352 bei gleicher Kapazität.

Typische Anwendungen

Hochgeschwindigkeits-Hilfsachsen von CNC-Bearbeitungszentren. Sekundärachsen an 5-Achs-Bearbeitungszentren — A-Achsen-Schwenktische, B-Achsen-Tischrotation, Werkzeugmagazinantriebe — profitieren von 3000-U/min-Motoren, bei denen die schnelle Indexzeit zwischen den Positionen wichtiger ist als das reine Drehmoment bei niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten. Die Keilnutwelle eignet sich für Direkt- oder Getriebeantriebskonstruktionen in Rundtischmechanismen.

Hochzyklische Förder- und Transfer-Indexierung. Servo-gesteuerte Transfersysteme mit kurzen Stationsabständen und hohen Zyklusraten verwenden 3000-U/min-Motoren, um die Beschleunigungs- bis Geschwindigkeitsphase jedes Hubs zu verkürzen. Zwölf Stationen, die alle 8 Sekunden in einer Automobil-Montagezelle takten, benötigen eine schnelle Achsenreaktion, nicht maximales Drehmoment bei niedriger Geschwindigkeit.

Zahnriemen- und Kettenantriebe. Verpackungslinien, Etikettiermaschinen und Formfüll-Siegel-Anlagen, die servo-gesteuerte Zahnriemenachsen verwenden, erfordern typischerweise Keilnutwellen an der Antriebsriemenscheibe, um zu verhindern, dass die Riemenspannung die Nabe auf der Welle dreht. Bei 3,5 kW bietet der HC-SFS353K ausreichend Kapazität für diese Art von Dauerbetrieb.

X-Y-Positioniertische und Portalsysteme. Flachbett-Servo-Positioniersysteme für Laserbearbeitung, Dosierung oder Inspektion verwenden 3000-U/min-Motoren auf Hochgeschwindigkeits-Scanachsen, bei denen die konstante Geschwindigkeit über lange Verfahrwege die Qualität bestimmt. Die Kombination aus hoher Auflösung und hoher Höchstdrehzahl ist genau die Spezifikation für diese Anwendungen.

Wickel- und Spannungsregelungsachsen. Materialwickler und -entwickler mit mittelgroßen Kernen verwenden 3,5-kW-Servos in Drehmomentregelungsmodus, um die Bahnspannung zu regeln. Der Motor läuft über einen weiten Drehzahlbereich; die 3000-U/min-Bewertung bietet Spielraum für Hochgeschwindigkeitsabschnitte des Bahnverlaufs.

Neu in OVP, werkseitig versiegelt

Dieser HC-SFS353K wird so versendet, wie Mitsubishi ihn ursprünglich verpackt hat — Schutzverpackung intakt, Wellen- und Steckverbinderabdeckungen angebracht, innere Schaumstoffhalterung ungestört. Werkseitig versiegelt bedeutet keine vorherige Installation, keine angesammelte thermische Geschichte, keine Handhabungsbelastung der Keilnutwelle oder der Encoder-Baugruppe.

Für Wartungsteams, die strategische Ersatzteilbestände für Maschinen mit J2S-Plattform aufbauen, ist neuwertiger Lagerbestand in der Spezifikation 3,5 kW 3000 U/min immer schwieriger zu beschaffen, da diese Produktgeneration zunehmend eingestellt wird. Motoren, die direkt aus werkseitig versiegelten Beständen in Betrieb genommen werden, weisen keine Leistungsvariablen auf, die bei reparierten oder überholten Einheiten auftreten.

Für die Langzeitlagerung: kühle, trockene, vibrationsfreie Bedingungen erhalten die volle Spezifikation über mehrere Jahre. Für Lagerzeiten von mehr als fünf Jahren empfiehlt Mitsubishi, die Welle periodisch langsam zu drehen, um das Lagerfett neu zu verteilen, bevor der Motor in Betrieb genommen wird.

Häufig gestellte Fragen

F1: Welche Verstärker sind mit dem HC-SFS353K kompatibel?

Der HC-SFS353K benötigt einen Verstärker der KlasseMR-J2S-350. Die Hauptvarianten sind der MR-J2S-350A (universeller Analog-/Impulsbefehl), MR-J2S-350B (SSCNET Glasfaserbus) und MR-J2S-350CP (integrierte Positionierungsfunktion mit CC-Link). Alle sind für 3,5 kW ausgelegt und unterstützen das 17-Bit-Serien-Encoder-Protokoll dieses Motors. Der HC-SFS353K ist nicht kompatibel mit MR-J3, MR-J4 oder MR-J2 (erste Generation) Verstärkern.

F2: Was ist der Unterschied zwischen dem HC-SFS352K und dem HC-SFS353K?

Die beiden Modelle teilen sich die gleiche 3,5-kW-Leistung, den 176 × 176 mm großen Flansch, den 17-Bit-Encoder, die IP65-Bewertung, die Keilnutwelle und die MR-J2S-350-Verstärkerkompatibilität — aber sie laufen mit unterschiedlichen Nenndrehzahlen. DerHC-SFS352K ist für 2.000 U/min mit 16,7 Nm kontinuierlichem Drehmoment ausgelegt. DerHC-SFS353K ist für 3.000 U/min mit 11,1 Nm kontinuierlichem Drehmoment ausgelegt. Wählen Sie den 353K, wenn höhere Geschwindigkeit Priorität hat; wählen Sie den 352K, wenn das kontinuierliche Drehmomentspielraum wichtiger ist als die maximale Achsgeschwindigkeit.

F3: Hat der HC-SFS353K eine elektromagnetische Bremse?

Nein. Der HC-SFS353K enthält keine Bremse. Die Position im Ruhezustand wird durch die Servosperre des Verstärkers gehalten — die Regelungsschleife bleibt aktiv und hält die Achse mit Motorstrom. Für Anwendungen, die eine mechanische Ausfallsicherheit bei abgeschaltetem Servo erfordern (vertikale Achsen, schwerkraftbelastete Arme), ist derHC-SFS353BK (Keilnutwelle mit federbelasteter elektromagnetischer Bremse) die richtige Variante.

F4: Benötigt der Absolutwertgeber eine Batterie und wo ist sie installiert?

Ja. Der 17-Bit-Serien-Absolutwertgeber speichert Mehrumdrehungs-Positionsdaten während Stromausfällen durch Batteriesicherung. Die Batterie — eineMitsubishi A6BAT Lithiumzelle — befindet sich im MR-J2S-Servo-Verstärker, nicht im Motor. Wenn sie in gutem Zustand ist, behält sie die absolute Position bei jeder Stromunterbrechung bei und eliminiert die Notwendigkeit eines Referenzlaufs beim Neustart. Überwachen Sie die Niedrigbatterie-Warnung des Verstärkers und ersetzen Sie die A6BAT proaktiv bei der nächsten geplanten Wartungsabschaltung, bevor sie vollständig entladen ist.

F5: Kann der HC-SFS353K einen HC-SFS352K ersetzen, wenn die Maschine höhere Geschwindigkeit benötigt?

Beide Motoren passen auf denselben 176 × 176 mm großen Flansch und verwenden die gleiche Verstärkerklasse (MR-J2S-350), sodass der physische Austausch ohne Montageänderungen möglich ist. Die Geschwindigkeits- und Drehmomentcharakteristiken unterscheiden sich jedoch — der 353K läuft schneller, erzeugt aber weniger kontinuierliches Drehmoment. Verifizieren Sie vor dem Austausch, dass die Achsdrehmomentanforderungen bei allen Punkten des Arbeitszyklus komfortabel innerhalb von 11,1 Nm kontinuierlich liegen und dass die vorhandenen Verstärkerparameter (elektronisches Übersetzungsverhältnis, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Beschleunigungsrampen) aktualisiert werden, um die Nenndrehzahl von 3000 U/min widerzuspiegeln. Eine Parameterprüfung in MR Configurator vor dem ersten Einschalten nach dem Austausch wird dringend empfohlen.