Mitsubishi HC-SFS702BK (HCSFS702BK) — 7kW AC Servo Motor, Welle mit Keilnut und Elektromagnetbremse, MELSERVO-J2S Serie

Produktidentifikation

Teilenummer: HC-SFS702BK

Auch gesucht als: HCSFS702BK, HC-SFS-702BK

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

Motortyp: AC-Bürstenloser Servomotor — Welle mit Keilnut, Elektromagnetbremse

Zustand: Neu in OVP

Was Sie sich ansehen

Der Mitsubishi HC-SFS702BK ist der leistungsstärkste Motor in der Standard-HC-SFS-Familie mit 2.000 U/min — ein mittelträges AC-Bürstenloser 7kW-Servomotor, der zwei Merkmale vereint, die von den anspruchsvollsten Werkzeugmaschinen- und Industrieautomatisierungsachsen gefordert werden: eine Welle mit Keilnut für positive Drehmomentübertragung und eine federbelastete ausfallsichere Elektromagnetbremse für sichere mechanische Halterung im Servo-Aus-Zustand.

Mit einem Dauerleistungsmoment von 33,4 Nm und einem Spitzenwert von 100 Nm ist dies ein ernsthaftes Arbeitstier. Er passt zu den Verstärkern der MR-J2S-700-Klasse aus Mitsubishis J2-Super-Servoplattform, was bedeutet, dass er von der gesamten J2S-Funktionsvielfalt profitiert: 17-Bit-Absolutwertgeber-Feedback mit 131.072 ppr, Geschwindigkeitsregelkreisbandbreite über 550 Hz, Echtzeit-adaptive Regelung und ein Absolutwertsystem, das Referenzfahrten nach Stromausfällen überflüssig macht.

Der Suffix "BK" erfasst beide definierenden Merkmale in zwei Buchstaben: B für die Elektromagnetbremse, K für die Welle mit Keilnut. Diese spezielle Kombination wird überall dort spezifiziert, wo die Achse eine große Trägheitslast trägt, Drehmoment über eine Keilnutkupplung oder Riemenscheibe überträgt und die Position zuverlässig halten muss, wenn der Servo offline geht.

Technische Spezifikationen

7kW bei 2.000 U/min: Die Spitze der HC-SFS-Reihe

Innerhalb der HC-SFS-Familie mit 2.000 U/min reicht die Kapazität von 500W über 1kW, 1,5kW, 2kW, 3,5kW, 5kW bis hin zu 7kW beim HC-SFS702BK. Jeder Schritt in der Tabelle bringt mehr Drehmoment, einen höheren Leistungsbedarf und einen physisch längeren Motorkörper — das 7kW-Modell wiegt 32 kg, etwa das Dreifache des 5kW-Motors, was die zusätzliche Kupfer-, Laminierungs- und Massemasse widerspiegelt, die erforderlich ist, um 33,4 Nm kontinuierlich ohne thermische Probleme aufrechtzuerhalten.

Dieser Drehmomentwert — 33,4 Nm Nennleistung, 100 Nm Spitze — sagt Ihnen etwas Wichtiges darüber, wo dieser Motor eingesetzt wird. Ein Spitzen-zu-Nenn-Verhältnis von 3:1 bedeutet, dass der Motor für kurze Zeit das Dreifache seiner Dauerleistung erzeugen kann, was der Achse das Beschleunigungsmoment verleiht, das sie benötigt, um schwere Lasten schnell auf Geschwindigkeit zu bringen, während sie gleichzeitig das moderate Drehmoment aufrechterhält, das benötigt wird, um diese Geschwindigkeit während des Arbeitszyklus beizubehalten. Für eine schwere Palette, einen Drehtisch mit großem Durchmesser oder eine Z-Säule mit hoher Masse ist diese Kombination aus hoher Spitze und solider Nennleistung genau das, was die Anwendung erfordert.

Der Flansch von 176 × 176 mm passt zum Standard-Heavy-Frame-Montagefußabdruck, der über den oberen HC-SFS-Bereich (Kapazitätspunkte 352, 502 und 702) geteilt wird. Maschinen, die für die 3,5kW- oder 5kW-Variante ausgelegt sind, können den 7kW-Motor ohne Änderung der Montageanordnung aufnehmen — nur die Strom- und Kabelanschlüsse ändern sich.

Die Welle mit Keilnut — Gebaut für Hochdrehmomentübertragung

Bei 7kW und 33,4 Nm Dauerleistung ist das Drehmoment an der Wellenkupplungsschnittstelle beträchtlich. Reibungskupplungen funktionieren für viele Servoanwendungen zuverlässig, aber bei dieser Kapazität — insbesondere bei Achsen, die häufig umgekehrt werden, Stoßbelastungen durch Zerspanung oder hohe Vorspannung durch Zahnriemen erfahren — eliminiert die Welle mit Keilnut das Risiko von Schlupf vollständig.

Eine Passfedernut erzeugt eine positive Formpassung zwischen Motorwelle und Nabe. Die Passfeder nimmt die Scherlast direkt auf, anstatt sich auf Klemmreibung zur Drehmomentübertragung zu verlassen. Für Riemenscheiben, Kettenräder, Ritzel und Kupplungsnaben, bei denen jeder Drehschlupf zwischen Welle und Nabe die Achsenpositionierung verfälschen oder mechanische Schäden verursachen würde, ist die Keilnutverbindung die richtige technische Wahl.

Die korrekte Montage auf einer Welle mit Keilnut ist wichtig: Die Passfeder muss mit minimalem Spiel in die Passfedernut passen (ein lockeres Spiel führt zu Spiel), sie muss die richtige Länge haben, um die Scherlast über die gesamte Tiefe der Nabe zu verteilen, und die Befestigungsschraube der Nabe muss auf Spezifikation angezogen werden. Das Mitsubishi-Handbuch weist darauf hin, dass beim Montieren von Komponenten auf einer Welle mit Keilnut ein beidseitig gewindeter Bolzen in der Gewindebohrung am Wellenende verwendet werden sollte, um die Komponente anzuziehen — das Hämmern auf das Wellenende ist ausdrücklich verboten, da die Stoßbelastung den Encoder am Motorheck beschädigen kann.

Elektromagnetbremse — Ausfallsichere Halterung für schwere Achsen

Die federbelastete Bremse im HC-SFS702BK ist eine Haltevorrichtung, keine Verzögerungsbremse. Die Betriebslogik ist einfach, aber entscheidend: 24V DC erregen die Bremsspule und halten die Scheibe von der Reibfläche fern, wodurch sich die Welle frei unter Verstärkersteuerung drehen kann. Entfernen Sie die 24V — durch Design, Fehler oder Stromausfall — und die Feder klemmt sofort die Bremsscheibe und verriegelt die Welle.

Bei 7kW sind die Achsen, die dieser Motor antreibt, typischerweise groß genug, dass Schwerkraft oder Prozesskräfte bedeutsame unausgeglichene Lasten erzeugen. Ein schwerer Spindelkopf an einer großen VMC, ein Portalquerträger, ein großformatiger Drehtisch, ein Pressen-Anschlagträger mit einer schweren Anschlagplatte — jede dieser Anwendungen hat eine Bedingung, bei der ein Servo-Aus ohne mechanische Halterung zu unkontrollierter Bewegung führt. Die Bremse des HC-SFS702BK adressiert diese Bedingung als ausfallsichere Konstruktion und nicht als Bequemlichkeit.

Praktische Verdrahtungsüberlegungen bei 7kW:

Die Bremsspule erzeugt beim Ausschalten eine signifikante induktive Spannungsspitze. Ein Überspannungsableiter über den Spulenanschlüssen ist bei dieser Größenordnung nicht optional — ohne ihn kann die Spitze Relaiskontakte verschlechtern und Verstärker-E/A-Schaltungen im Laufe der Zeit belasten. Verwenden Sie den MBR-Ausgang (Bremse-Verriegelung) des MR-J2S-Verstärkers, um das Bremsrelais zu steuern, um sicherzustellen, dass die Bremse nicht angezogen wird, während der Motor noch unter Last läuft. Das Anlegen der Bremse an eine rotierende Welle bei 7kW führt zu schnellem Verschleiß der Reibfläche und mechanischen Stößen im Antriebsstrang — das MBR-Signal verhindert dies, indem es die richtige Verzögerungs-zu-Halte-Timing-Sequenz erzwingt.

Für vertikale Achsen empfiehlt Mitsubishi selbst, die Achse so zu dimensionieren, dass das unausgeglichene Drehmoment unter 70% des Nenndrehmoments des Motors bleibt. Bei 33,4 Nm Nennleistung bedeutet dies, dass die statische unausgeglichene Last am Motorwelle etwa 23 Nm nicht überschreiten sollte — ein Wert, der vor der Installation an jeder vertikalen Achse gegen die tatsächliche Last geprüft werden sollte.

17-Bit Absolutwertgeber — Warum er bei dieser Kapazität wichtig ist

Der HC-SFS702BK verwendet denselben 17-Bit seriellen Absolutwertgeber wie die gesamte HC-SFS-Familie: 131.072 verschiedene Positionen pro Wellenumdrehung, die über eine Hochgeschwindigkeits-Serienverbindung an den MR-J2S-Verstärker zurückgemeldet werden.

Bei 7kW ist dies auf eine Weise wichtig, die über die einfache Positionierungsgenauigkeit hinausgeht. Der Geschwindigkeitsregelkreis des Verstärkers arbeitet mit Geschwindigkeitsdaten, die vom Encoder abgeleitet werden — eine feinere Auflösung bedeutet eine präzisere Geschwindigkeitsabschätzung, was wiederum eine bessere Störunterdrückung bedeutet, wenn Schnittkräfte, Trägheitsvariationen oder Laständerungen die Achse stören. Eine Achse mit großer Trägheit, die mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten schneidet, benötigt eine enge Geschwindigkeitsregelschleife, um Jitter, Oszillationen und Positionsfehler während des Schnitts zu vermeiden. Der 17-Bit-Encoder, kombiniert mit der Geschwindigkeitsregelschleifenbandbreite von über 550 Hz des J2S-Verstärkers, bietet diese Enge.

Die Absolutwertfunktion hält Positionsdaten durch Batterie-Backup am Leben — die A6BAT Lithiumzelle im MR-J2S-Verstärker. Nach jeder Stromunterbrechung kehrt die Achse ohne Referenzfahrt in ihre letzte bekannte Position zurück. Für große Maschinen, bei denen das Referenzfahren einer schweren Achse Zeit verschwendet und das Risiko von Kollisionen mit Vorrichtungen birgt, ist dies betrieblich wichtig.

Wo der HC-SFS702BK spezifiziert wird

Horizontal-Bearbeitungszentrum W-Achse und Palettenantriebe. Große HMC-Palettenfördersysteme bewegen schwere Vorrichtungen über lange Verfahrwege. Der W-Achsen- oder Planfräsantrieb benötigt ein hohes Dauer-Drehmoment, eine Keilnutkupplung zur Lastaufnahme der Palettenantriebs ohne Schlupf und eine Bremse zur Halterung der Palettenposition während der Bearbeitung oder des Be- und Entladens.

Große VMC Z-Säule. Schwere vertikale Bearbeitungszentren mit erheblicher Spindelkopfmasse verwenden die 7kW-Klasse für die Z-Achse. Die Welle mit Keilnut ist direkt mit einer Kugelgewindetrieb- oder Zahnstangenantrieb verbunden, und die Bremse ist unerlässlich, um ein Absinken der Z-Säule bei Servo-Aus zu verhindern.

Große CNC-Drehmaschinen-Revolver- und Reitstockachsen. Hochleistungs-Drehzentren mit großformatigen Revolvern verwenden Servos in dieser Leistungsklasse für schnelles, entscheidendes Indexieren. Die Welle mit Keilnut greift positiv in den Revolverantriebsmechanismus ein, und die Bremse hält den Revolver an der gewählten Station, während der Klemmmechanismus ihn für den Schnitt sichert.

Positionierantriebe für Transferstraßen. Schwere Palettenfördersysteme mit großen Spannplatten und langen Verfahrwegen verwenden Hochleistungs-Servos für schnelle, genaue Positionierung zwischen den Stationen. Die Bremse hält die Position an jeder Station, während Spann-, Klemm- oder Bearbeitungsvorgänge stattfinden.

Große Drehtische und Schwenkachsen. Direktantriebs- oder Getriebe-Servodrehtische für die 4- und 5-Achsen-Bearbeitung großer Teile erfordern ein hohes Drehmoment für genaue Positionierung unter Zerspanungslast. Die Keilnutverbindung zum Schneckengetriebe oder zum Direktantriebseingang muss positiv und schlupffrei sein.

Roboterarme und Schwerlast-Handhabungssysteme. Industrielle Roboter und Portal-Handhabungssysteme mit Nutzlasten im Bereich von 200–500 kg verwenden Servos dieser Leistungsklasse an Hauptgelenken und Verfahrachsen. Eine Bremsenanforderung ist an jeder Ruheposition erforderlich, um ein Absinken des Gelenks unter Schwerkraft zu verhindern.

HC-SFS 2000 U/min Familie — Vollständige Übersicht

Jeder Leistungspunkt ist in vier Wellen- und Bremskombinationen erhältlich: gerade ohne Bremse, mit Keilnut ohne Bremse, gerade mit Bremse und mit Keilnut mit Bremse. Der HC-SFS702BK ist die Variante mit Keilnut und Bremse am 7kW-Ende dieser Reihe.

Neu in OVP — Was der Zustand in dieser Größenordnung bedeutet

Ein 32 kg schwerer Servomotor ist ein bedeutendes Handhabungs- und Installationsstück. Fabrikversiegelte Neuware in OVP bedeutet, dass der Motor in der Originalverpackung von Mitsubishi mit allen intakten Schutzabdeckungen ankommt — Wellenendkappe, Staubschutz für Steckverbinder und innere Schaumstoffunterstützung. Keine vorherige Installationsbelastung der Welle mit Keilnut, keine thermische Vorgeschichte durch vorherigen Betrieb, kein angesammelter Verschleiß an der Bremsreibfläche.

Für Wartungsabteilungen, die eine große Maschinenflotte verwalten, eliminiert die Bevorratung eines Ersatzteils in OVP für eine 7kW-Achse die kostspieligste Art von Ausfallzeit: das Warten auf die Reparatur oder Beschaffung eines Motors, während eine Produktionsmaschine stillsteht. Die Bremse und der Encoder sind die beiden Komponenten, die bei einem älteren Motor am wahrscheinlichsten ausgetauscht werden müssen — eine Einheit in OVP hat keine dieser Bedenken.

Lagerung unter kühlen, trockenen, vibrationsfreien Bedingungen erhält die volle Spezifikation für mehrere Jahre. Für eine Lagerung über fünf Jahre hinaus ist eine periodische langsame Wellendrehung ratsam, um das Lagerfett vor der Installation neu zu verteilen.

Häufig gestellte Fragen

F1: Welche Servo-Verstärker funktionieren mit dem HC-SFS702BK?

Der HC-SFS702BK benötigt einen Verstärker der Klasse MR-J2S-700. Die beiden Hauptoptionen sind der MR-J2S-700A (Allzweck-Puls-/Analogbefehlsschnittstelle) und der MR-J2S-700B (SSCNET-Glasfaserbus für Motion-Controller-Systeme). Beide unterstützen den 17-Bit-Serien-Encoder des HC-SFS702BK und bieten die erforderliche Stromkapazität für den 35A-Nennstrom dieses Motors. Der Motor ist nicht kompatibel mit originalen MR-J2-Verstärkern oder mit MR-J3 / MR-J4-Serienverstärkern ohne spezielle Konvertierungshardware.

F2: Was fügt die Welle mit Keilnut im Vergleich zur Standard-Geradwelle des HC-SFS702B hinzu?

Beide Modelle sind mechanisch und elektrisch identisch, abgesehen von der Welle. Der HC-SFS702BK hat eine gefräste Passfedernut in der Welle, die eine positive Scherlastverbindung zur Kupplungsnabe oder zum angetriebenen Bauteil herstellt. Bei 7kW und 33,4 Nm Dauer-Drehmoment profitieren Anwendungen, die Direktantriebsriemenscheiben, Kettenräder oder Ritzel verwenden, von der Keilnutverbindung, um jedes Risiko von drehmomentinduziertem Schlupf zu eliminieren. Wenn Ihre Kupplung ein Reibklemmtyp ist (geteilte Klemme oder Kompressionsnabe) und keine mechanische Anforderung für eine Keilnut besteht, ist der HC-SFS702B (Geradwelle) das entsprechende Modell.

F3: Das "B" steht für eine Bremse — wie greift sie und wozu dient sie?

Die Bremse ist federbelastet und ausfallsicher: 24V DC halten sie während des normalen Betriebs offen, und die Feder greift die Bremsscheibe im Moment des Spannungsabfalls. Sie ist eine Haltevorrichtung, keine Verzögerungsbremse — der Servo-Verstärker übernimmt die gesamte gesteuerte Verzögerung, und die Bremse greift erst, nachdem die Achse gestoppt ist. Sie wird an vertikalen Achsen und in jeder Anwendung eingesetzt, bei der eine stromlose Achse unter Schwerkraft oder Prozesskräften bewegt würde. Leiten Sie die Bremssteuerung immer über den MBR-Verriegelungsausgang des Verstärkers, um sicherzustellen, dass die Bremse erst nach dem Abbremsen des Motors bis zum Stillstand greift.

F4: Benötigt der 17-Bit-Absolutwertgeber eine Batterie, und wo ist sie installiert?

Ja — der serielle Absolutwertgeber benötigt eine Batterie-Backup, um Positionsdaten bei Stromausfall zu speichern. Die Batterie ist nicht im Motor; es ist die A6BAT Lithiumzelle, die im MR-J2S-700 Servo-Verstärker montiert ist. Wenn die Batterie in Ordnung ist, behält die Achse ihre absolute Position über Stromunterbrechungen hinweg und benötigt nach dem Neustart keine Referenzfahrt. Überwachen Sie den Batteriealarm des Verstärkers und ersetzen Sie die A6BAT bei der nächsten geplanten Abschaltung, wenn die Warnung erscheint — lassen Sie die Batterie nicht vollständig entladen, da dies eine erneute Referenzfahrt erzwingt.

F5: Kann der HC-SFS702BK einen älteren HC-SF702 oder HC-SF702B an einer bestehenden Maschine ersetzen?

Die Flanschabmessungen und die Wellengeometrie sind kompatibel — der HC-SFS702BK passt an denselben Ort wie ein HC-SF702 oder HC-SF702B ohne mechanische Modifikation. Die Encoder-Schnittstelle ist jedoch unterschiedlich: Der HC-SFS702BK verwendet einen 17-Bit-Serien-Encoder, der einen MR-J2S-700 Verstärker benötigt. Ein originaler MR-J2-Verstärker kann nicht mit diesem Encoder kommunizieren. Wenn die Maschine bereits MR-J2S-Verstärker der Kapazität 700A verwendet, ist der Austausch mechanisch und elektrisch direkt. Wenn die Maschine über originale MR-J2-Verstärker verfügt, muss der Verstärker gleichzeitig aufgerüstet werden.