Mitsubishi HC-SFS702B (HCSFS702B) — 7kW AC-Servomotor mit Elektromagnetbremse, MELSERVO-J2S-Serie

Produktidentifikation

Teilenummer: HC-SFS702B

Auch gesucht als: HCSFS702B, HC-SFS-702B

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

Motortyp: AC-Bürstenloser Servomotor — Glatte Welle mit Elektromagnetbremse

Zustand: Neu in OVP — Ein Jahr Garantie — Auf Lager

Übersicht

Der Mitsubishi HC-SFS702B ist der größte Standardmotor in der 2.000 U/min HC-SFS-Familie — ein 7kW AC-Bürstenloser Servomotor mit mittlerer Trägheit aus der MELSERVO-J2S (J2-Super) Plattform, ausgestattet mit einer federbelasteten Elektromagnetbremse und einer glatten Welle. Mit einer Nennleistung von 33,4 Nm Dauerleistung und 100 Nm Spitzenleistung ist dies der Motor, der spezifiziert wird, wenn eine Achse wirklich diese Kapazität benötigt: schwere Z-Spindeln, große Palettenwechsler, Hochmassen-Drehtische und industrielle Handhabungssysteme, bei denen bescheidene mittelgroße Servomotoren einfach an ihre Drehmomentreserven stoßen.

Zwei Merkmale definieren diese exakte Variante. Die Elektromagnetbremse ist die ausfallsichere Haltevorrichtung — federbelastet, 24V DC-Lösung —, die eine stromlose Achse stationär hält, unabhängig davon, was stromaufwärts in der Steuerung geschieht. Die glatte Welle macht sie zur richtigen Wahl für Reibungskupplungen, geteilte Spannnaben und Präzisionsbalgkupplungsdesigns, bei denen ein glatter Wellendurchmesser die richtige Schnittstelle darstellt. Für Anwendungen, die eine Passfeder benötigen, ist der HC-SFS702BK die parallele Variante; alles andere zwischen den beiden Modellen ist identisch.

Im Inneren platziert der Encoder der J2S-Generation diesen Motor in eine andere Klasse als frühere HC-SF-Motoren bei gleicher Kapazität. Der serielle Absolut-Encoder mit 17 Bit — 131.072 Positionen pro Umdrehung — liefert einen Rückkopplungsstrom, den der MR-J2S-Verstärker verwendet, um seine Geschwindigkeitsregelschleife mit einer Bandbreite von 550 Hz oder höher zu betreiben. Das Ergebnis ist eine Achse, die unter Schnittlast eng an Position hält und schnell auf Trajektorienbefehle reagiert, selbst wenn große Lasten mit hoher Trägheit angetrieben werden.

Technische Spezifikationen

Warum 7kW — Verständnis der Drehmomentzahlen

Es gibt eine signifikante Lücke zwischen 5kW und 7kW in Bezug auf reale Werkzeugmaschinen, und sie zeigt sich am deutlichsten in zwei Situationen: schwere Achsenbeschleunigung und anhaltendes Schneiden bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten.

Mit 33,4 Nm Dauerleistung kann der HC-SFS702B dieses Drehmoment unter thermischem stationärem Zustand unbegrenzt aufrechterhalten, innerhalb der Stromgrenze des Verstärkers. Die 100 Nm Spitze — genau das Dreifache des Dauerwerts — stehen für Beschleunigungsstöße zur Verfügung. Wenn eine Maschine eine 200 kg schwere Z-Schlitten in einer schnellen Bewegung in eine neue Z-Höhe bewegen muss, bestimmt das Beschleunigungsdrehmoment, wie schnell diese Bewegung erfolgen kann. Die 100 Nm Spitze geben dem Verstärker den Spielraum, das maximale Beschleunigungsdrehmoment für die Dauer der Bewegung anzufordern und dann auf das geringere Drehmoment zum Halten der Position zu wechseln, sobald die Achse angekommen ist.

Die 10 kVA Leistungskapazität spiegelt wider, was dieser Motor von der elektrischen Versorgung verlangt. Paneldesign, Kabeldimensionierung, Sicherungen und die Kapazität des Bremswiderstands müssen alle auf diesen Wert ausgelegt sein. Der MR-J2S-700-Verstärker verarbeitet die Bremsenergie — die Energie, die zum DC-Bus zurückgeführt wird, wenn eine Last mit hoher Trägheit verzögert —, und das Paneldesign sollte die Anforderungen an die Wärmeableitung der Bremsenergie berücksichtigen, insbesondere bei Achsen, die häufig aus hoher Geschwindigkeit verzögern.

Die glatte Welle: Korrekte Kupplungsauswahl bei 7kW

Der HC-SFS702B verwendet eine glatte, gerade Welle. Bei dieser Kapazität sind die Auswahl und die Qualität der Installation der Kupplung wichtiger als bei kleineren Wellengrößen — 33,4 Nm Dauerdrehmoment durch eine falsch geklemmte Kupplungsnabe führen schließlich zum Schlupf, und bei einer 7kW-Achse neigen Schlupfereignisse dazu, sowohl die Kupplung als auch den Lastmechanismus zu beschädigen, bevor der Fehler registriert wird.

Für Kugelgewindetriebe ist eine Scheibenkupplung oder eine Balgkupplung mit einer richtig dimensionierten geteilten Spannnabe der Standardansatz. Die Klemmkraft muss ausreichen, um das Spitzendrehmoment (100 Nm) ohne Relativbewegung zwischen Welle und Nabe unter Worst-Case-Bedingungen zu übertragen — typischerweise eine plötzliche Umkehrung während der aktiven Bearbeitung oder eine Verzögerung von der maximalen Eilganggeschwindigkeit. Kupplungshersteller veröffentlichen maximale übertragbare Drehmomentwerte für ihre Produkte; überprüfen Sie immer das Spitzendrehmoment, nicht nur das Nenn-Dauer-Drehmoment, wenn Sie eine Kupplung für diesen Motor auswählen.

Ein Installationshinweis, der speziell für Wellenmotoren in großen Baugrößen gilt: Radiale Wellenlasten durch falsch ausgerichtete Kupplungen sind bei einem schwereren Motor proportional schädlicher als bei einem kleinen Motor, da die Lagerung nicht linear mit der Motorgröße skaliert. Sorgfältige Ausrichtung — sowohl winklig als auch parallel versetzt — während der Inbetriebnahme verlängert die Lagerlebensdauer erheblich. Die IP65-Öldichtung an der Wellendurchführung ist ein sekundärer Schutz; sie ist kein Ersatz für eine ordnungsgemäße Ausrichtung.

Elektromagnetbremse — Technische Begründung in dieser Größenordnung

Federbelastete Bremsen haben eine Logik, die mit zunehmender Motorgröße wichtiger wird: Je größer der Motor, desto größer die Konsequenzen, wenn eine ungebremste Achse die Servosteuerung verliert. Ein 7kW-Servomotor, der eine Z-Spindel antreibt, trägt das volle Gewicht des Spindelkopfs der Maschine — bei einer robusten VMC kann diese Baugruppe mehrere hundert Kilogramm Stahl darstellen, der über dem Werkstück und der Vorrichtung positioniert ist. Das Servodrehmoment fällt bei einem Verstärkerfehler innerhalb von Millisekunden auf Null. Ohne mechanische Halterung folgt die Spindel der Schwerkraft.

Die Bremse des HC-SFS702B ändert diese Gleichung. Die Feder greift in dem Moment ein, in dem die 24V DC entfernt werden — konstruktionsbedingt während einer normalen Abschaltsequenz oder zwangsweise während eines Not-Aus, einer Alarmmeldung oder eines Stromausfalls. Die Spindel hält. Das Werkstück ist geschützt. Die Maschine kann unter kontrollierten Bedingungen und nicht unter Notfallmaßnahmen wieder in Betrieb genommen werden.

Für Maschinenkonstrukteure und Integratoren, die auf diesem Motor aufbauen, gelten drei Punkte:

Erstens ist das Nenn-Haltemoment der Bremse auf die Kapazität des Motors abgestimmt — aber sie ist dafür ausgelegt, eine stehende Last zu halten, nicht eine bewegte anzuhalten. Die Verzögerungsroutine des Verstärkers muss die Achse zum Stillstand bringen, bevor die Bremse angezogen werden darf. Die Verwendung des MBR-Signals (elektromagnetischer Brems-Interlock-Ausgang) des MR-J2S-Verstärkers zur Steuerung des Bremsrelais erreicht dies korrekt. Die direkte Verdrahtung der Bremse an einen Not-Aus-Kontakt — ohne den MBR-Interlock — birgt das Risiko, dass die Bremse gegen eine sich bewegende 7kW-Last greift, was den Bremsverschleiß dramatisch beschleunigt.

Zweitens, bei 35A Nennstrom und 7kW Kapazität führen die Motorstromkabel erhebliche Ströme. Die Bremsspulenverdrahtung sollte nach Möglichkeit getrennt von den Stromleitern verlegt werden, und der Überspannungsableiter über den Bremsspulenanschlüssen ist bei dieser Leistung nicht verhandelbar.

Drittens, für vertikale Achsen mit erheblicher unausgeglichener Last gibt Mitsubishi an, dass das empfohlene statische unausgeglichene Drehmoment nicht mehr als 70% des Nenndrehmoments des Motors betragen sollte — etwa 23 Nm an der Motorwelle für dieses Modell. Oberhalb dieser Schwelle sollte eine Gegenbalancierung durch einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder das Servo- und Bremssystem ergänzen, anstatt sich allein auf das Motordrehmoment und die Bremskraft zu verlassen.

17-Bit-Encoder — Was er in einem 7kW-System leistet

Der Encoder der J2-Super-Generation arbeitet mit 17 Bit — 131.072 verschiedene Positionen pro Motorumdrehung. Im Vergleich zum 14-Bit (16.384 ppr) Encoder im älteren HC-SF702B ist dies eine achtfache Auflösungssteigerung.

Bei 7kW zeigt sich der praktische Nutzen in zwei Bereichen. Die Genauigkeit der Geschwindigkeitsabschätzung ist die erste: Der Verstärker berechnet die Geschwindigkeit aus aufeinanderfolgenden Encoder-Positionsproben. Mehr Positionen pro Umdrehung bedeuten eine feinere Geschwindigkeitsmessung pro Abtastintervall, was der Geschwindigkeitsregelschleife ein saubereres Signal liefert und ihr ermöglicht, mit höherer Bandbreite ohne Instabilität zu arbeiten. Der zweite Vorteil ist die Laufruhe bei niedrigen Drehzahlen. Bei sehr niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten — langsame Konturbewegungen, Gewindeschneiden auf einer Drehmaschine, Nockenfolgung auf einer Zahnradmaschine — bestimmt die Auflösung des Encoders, wie fein der Verstärker die Geschwindigkeit regeln kann. Grobe Encoderdaten führen zu Geschwindigkeitswelligkeit, die sich als Oberflächenfinish-Variationen äußert. Der 17-Bit-Encoder reduziert diese Welligkeit im Vergleich zu älteren Encoder-Generationen erheblich.

Die Absolutfunktion funktioniert auch bei Stromunterbrechungen weiter, unterstützt durch die A6BAT-Batterie im MR-J2S-Verstärker. Ein Maschinenneustart nach jedem Stromereignis — geplante Wartungsabschaltung, Not-Aus-Wiederherstellung, Alarmrücksetzung — erfordert keinen Referenzfahrzyklus, solange die Batterie in Ordnung ist.

Typische Anwendungen

VMC Z-Achse auf großformatigen Bearbeitungszentren. Die Z-Spindel, die einen vollwertigen Spindelkopft trägt, ist die häufigste Anwendung für einen 7kW-Servo mit Bremse. Sie benötigt die Kapazität für Eilgangbeschleunigung und anhaltendes Fräsdrehmoment, die Bremse für eine sichere Ruheposition und den Absolut-Encoder für einen sauberen Neustart nach jedem Stromereignis.

HMC W-Achse und Palettenantriebssysteme. Horizontale Bearbeitungszentren W-Achsenpositionierung für Planfräsköpfe und Palettenwechslerantriebe für den Transfer großer Vorrichtungen verwenden Hochleistungs-Servotreiber. Der Palettenwechsler muss schwere Lasten wiederholt mit Produktionszyklusraten starten und stoppen; die 100 Nm Spitze bewältigen das Beschleunigungsdrehmoment, und die Bremse hält die Palettenposition an jeder Station.

Große CNC-Drehmaschinen-Revolver und Nebenwellen-Vorschubachsen. Hochleistungs-Drehzentren mit Mehrpositions-Servo-Revolvern benötigen eine entscheidende, schnelle Indexierung unter dem Gewicht mehrerer Werkzeuge. Die 7kW-Kapazität bewältigt große Revolver, mit denen ein mittelgroßer Motor zu kämpfen hätte.

Industrielle Portallader und Hängetransportsysteme. Gantry-artige Teiletransfersysteme mit erheblicher vertikaler Verfahrweg und schweren Endeffektoren verwenden Servoantriebe mit Bremse an der Z-Achse aus denselben ausfallsicheren Gründen wie Werkzeugmaschinen-Z-Spindeln. Die glatte Welle passt zu den Kupplungsdesigns, die in Gantry-Antriebssystemen üblich sind.

Drehtische und 4. Achsenantrieb. Großformatige Drehtische mit Werkstücken, die während der Konturbearbeitung ein anhaltendes Drehmoment erfordern — Schaufelradbearbeitung, Luft- und Raumfahrtstrukturteile — verwenden Hochleistungs-Servotreiber mit direkter Encoder-Rückmeldung.

HC-SFS-Serie — 2000 U/min Bereich im Überblick

Jede Kapazitätsstufe ist in Varianten mit glatter/passfederverzahnter Welle und mit/ohne Bremse erhältlich. Der HC-SFS702B ist die Variante mit glatter Welle und Bremse am oberen Ende dieses Bereichs mit 7kW. Alle Modelle verfügen über den 17-Bit seriellen Absolut-Encoder, 200V AC Klasse Eingang, IP65 Schutz und ölgelagerte Welle.

Neu in OVP, Ein Jahr Garantie — Auf Lager

Fabrikversiegelte Neuware in OVP bedeutet Originalverpackung von Mitsubishi, alle Schutzabdeckungen intakt, nie mit Strom versorgt oder installiert. Ein Jahr Garantie deckt den Motor gegen Lieferdefekte ab. Für eine Maschine, die derzeit auf einen Servomotor wartet, um die Produktion wieder aufzunehmen, ist neu in OVP der schnellste und zuverlässigste Weg zurück zum Betrieb — keine Reparaturzeiten, keine aufbereiteten Teilevariablen, keine zu berücksichtigende Historie.

Mit 32 kg wird der HC-SFS702B in einem Schutzkarton mit innerer Schaumstoffpolsterung versendet. Die Wellenendkappe und alle Anschlussports bleiben bis zur Installation abgedeckt. Das Lagerfett ist werkseitig frisch; keine Vorinstallation erforderlich für Motoren, die direkt in Betrieb genommen werden, innerhalb normaler Lagerzeiten.

Häufig gestellte Fragen

F1: Welche Verstärker sind mit dem HC-SFS702B kompatibel?

Der HC-SFS702B benötigt einen Verstärker der Klasse MR-J2S-700. Die drei Hauptoptionen sind der MR-J2S-700A (Allzweck-Analog-/Pulsbefehl), der MR-J2S-700B (SSCNET-Glasfaserbus, für Motion-Controller-Systeme) und der MR-J2S-700CP (integrierte Positionierfunktion). Alle drei unterstützen den 17-Bit seriellen Encoder und den 35A Nennstrom dieses Motors. Der HC-SFS702B ist nicht kompatibel mit originalen MR-J2-Verstärkern (die den 17-Bit J2S-Encoder nicht lesen können) oder mit MR-J3 / MR-J4-Verstärkern ohne spezielle Konverterhardware.

F2: Was ist der Unterschied zwischen dem HC-SFS702B und dem HC-SFS702BK?

Die beiden Modelle sind in jeder Hinsicht mechanisch und elektrisch identisch, mit Ausnahme der Welle. Der HC-SFS702B hat eine glatte gerade Welle für die Verwendung mit Klemmkupplungen. Der HC-SFS702BK hat eine gefräste Passfeder, die eine positive Kraftübertragung durch Passfeder und Nut auf das angetriebene Bauteil ermöglicht. Beide teilen sich die gleiche 7kW-Leistung, 33,4 Nm Nenndrehmoment, 100 Nm Spitze, 17-Bit-Encoder, Bremse, IP65-Schutz und MR-J2S-700-Verstärkerkompatibilität. Wählen Sie ausschließlich basierend auf Ihrem Kupplungsdesign.

F3: Wie funktioniert die Elektromagnetbremse und wie ist die richtige Verdrahtungspraxis?

Die Bremse ist federbelastet und ausfallsicher: 24V DC erregen die Spule und halten die Bremsscheibe frei, was eine freie Wellendrehung ermöglicht. Entfernen Sie die 24V — konstruktionsbedingt, bei Fehler oder Stromausfall —, und die Feder klemmt die Welle sofort. Es ist eine Haltevorrichtung, keine Bremsbremse. Verwenden Sie immer den MBR (Brems-Interlock)-Ausgang des MR-J2S-Verstärkers zur Steuerung des Bremsrelais, um sicherzustellen, dass die Bremse erst nach dem Abbremsen des Motors zum Stillstand angezogen wird. Bringen Sie einen Überspannungsableiter direkt über den Bremsspulenanschlüssen an, um induktive Spannungsspitzen beim Ausschalten zu unterdrücken.

F4: Benötigt der 17-Bit-Encoder eine Batterie und welche Batterie verwendet er?

Ja. Der 17-Bit serielle Absolut-Encoder behält die Positionsdaten während des Stromausfalls durch Batterie-Backup. Die Batterie ist die Mitsubishi A6BAT Lithiumzelle, die im MR-J2S-Servo-Verstärker installiert ist — nicht im Motor oder Encodergehäuse. Wenn die A6BAT in Ordnung ist, behält die Achse die exakte absolute Position über jede Stromunterbrechung hinweg und startet ohne Referenzfahrzyklus neu. Wenn der Verstärker eine Niedrigbatterie-Warnmeldung anzeigt, ersetzen Sie die A6BAT während des nächsten geplanten Wartungsfensters — ein vollständiges Entladen der Batterie führt zum Verlust der absoluten Position, was einen Referenzrücklaufzyklus erfordert, bevor die Maschine die Produktion wieder aufnehmen kann.

F5: Wie verhält sich der HC-SFS702B im Vergleich zum älteren HC-SF702B bei gleicher 7kW-Kapazität?

Beide sind 7kW, 2.000 U/min, 33,4 Nm Motoren mit glatten Wellen und Elektromagnetbremsen und teilen sich denselben 176 × 176 mm Flansch — das bedeutet, sie sind mechanisch am Montagepunkt austauschbar. Der entscheidende Unterschied ist die Encoder-Generation: Der HC-SF702B (J2-Ära) verwendet einen 14-Bit-Encoder mit 16.384 ppr und wird mit MR-J2- oder MR-J2S-Verstärkern kombiniert. Der HC-SFS702B (J2S-Ära) verwendet einen 17-Bit-Encoder mit 131.072 ppr und benötigt MR-J2S-Verstärker. Wenn Ihre Maschine bereits MR-J2S-Verstärker verwendet, ist der HC-SFS702B die richtige und leistungsfähigere Wahl. Wenn sie originale MR-J2-Verstärker verwendet, muss der Verstärker gleichzeitig aufgerüstet werden, oder der HC-SF702B ist der richtige Motor, den Sie beschaffen sollten.