三菱 HC-SF502BK (HCSF502BK) — 5kW AC伺服电机，带键槽轴+制动器，MELSERVO J2系列

产品识别

零件号： HC-SF502BK

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系列：三菱 MELSERVO HC-SF (J2代)

电机类型： AC无刷伺服电机 — 带键槽轴和电磁制动器，2000 rpm

状况：全新原包装，工厂密封

概述

用于支持14位绝对编码器的是一款来自原始MELSERVO J2平台的5kW中惯量AC无刷伺服电机，具有定义其变体的两个特征：驱动轴上的加工键槽和弹簧加载式电磁制动器。其连续扭矩为23.9 Nm，峰值扭矩为71.6 Nm，可提供重型机床轴和高负载自动化驱动器所需的输出能力，而制动器则确保了苛刻应用不可或缺的故障安全机械保持力。这种特定的组合——5kW的键槽轴加制动器——出现在一个可识别的轴类别上。大型数控机床的Z轴立柱，承载着需要正向耦合接口和机械保持力以抵抗重力的重型主轴组件。带键槽齿轮轮毂的旋转台驱动器，在断电条件下必须保持定位。传输和输送机构，其中电机侧耦合需要键槽，并且负载轴不能仅依靠伺服锁在循环之间。HC-SF502BK正是为满足这些相互要求而设计的。

作为J2代电机，HC-SF502BK配备了

14位串行绝对编码器，每转16,384个位置，并与原始MR-J2-500放大器系列和后来的MR-J2S-500平台完全兼容。这种双代放大器兼容性是HC-SF系列中最实用的方面之一——运行第一代MR-J2硬件的机器可以在不更换放大器的情况下接受此电机，使其成为大量J2代机床的理想采购目标。技术规格

参数

2000转/分时的5千瓦功率处于伺服电机功率范围内的苛刻部分——高于2kW和3.5kW电机处理的中等范围轴，低于7kW的最大标准功率。当3.5kW驱动器在生产条件下达到其扭矩上限，而7kW单元会过大且难以在面板空间和电源容量上证明其合理性时，HC-SF502BK就是被指定的电机。

23.9 Nm的连续额定值是电机在其热限制内可无限期承受的功率。重型VMC工作台进给在持续切削进给率下推动大型工件，HMC托盘输送驱动器在负载托盘重量下反复循环，大型旋转台轴在多面加工程序中进行轮廓加工——这些是连续扭矩值决定电机是否在其热预算内运行或在生产班次中接近过载的运行条件。

71.6 Nm的峰值——是连续值的3倍——是放大器用于加速的资源。将大型、高惯量负载从静止移动到快速行程速度需要比连续值高得多的扭矩脉冲。峰值额定值定义了该脉冲的上限；占空比决定了电机在不接近其热限制的情况下可以使用它的频率。匹配良好的轴应用在加速阶段使用峰值容量，并在每个循环的切削或传输部分返回到远低于连续额定值。

7.5 kVA的功率设备需求决定了电气供应设计、面板布线和再生能量处理。在25A的额定电流下，电缆尺寸、熔断器和接触器选择都必须适合此电流水平。减速高惯量负载产生的再生能量——负载托盘在高速输送时减速，重型Z轴从快速行程停止——将能量返回放大器直流母线。MR-J2或MR-J2S-500放大器处理此问题，但对于频繁高能减速事件的轴，应确认再生电阻容量。

5kW时的键槽轴：连接工程

在连续额定扭矩下，23.9牛顿·米是一个相当大的负载，需要轴到轮毂耦合接口在多年的生产服务中可靠地处理。71.6牛顿·米峰值是实际设计目标：这是耦合在轴将遇到的最坏运行条件下必须传输而不会打滑的——紧随其后的是最大加速行程的急剧反转，从全快速行程的快速减速，或中断切削的突然负载冲击。

在此功率下的普通直轴上，摩擦夹紧轮毂必须具有足够大的尺寸和安装夹紧力，以保证在71.6 Nm时不会打滑。裕度是可行的，但并不宽裕，它取决于一致的安装扭矩、清洁的轴表面和达到规定干涉的轮毂孔公差。任何偏差——略微过大的孔、污染的轴表面、夹紧紧固件扭矩不足——都会减小裕度，并且在重负载的5kW轴上，打滑事件意味着重要机械部件的位置丢失。

HC-SF502BK上的键槽消除了这种依赖性。扭矩路径通过键的剪切横截面传递，而不是通过表面摩擦。在生产机床运行所特有的循环、反向和冲击负载下，正确安装的键连接不会产生微打滑。耦合的夹紧力仍然有助于接头的轴向保持和整体刚度，但扭矩传输由键机械保证。

键槽适用于明确需要它的驱动侧设计。

蜗轮蜗杆旋转台驱动器上的齿轮轮毂，大型滚珠丝杠轴上的同步带轮，托盘输送链上的链轮驱动器，以及直接耦合机构上的精密耦合轮毂——所有这些都要求或更好地由键槽轴提供服务。如果驱动侧轮毂上有加工好的键槽，电机轴也需要一个，而HC-SF502BK就是为此规格。安装指南：

使用轴端螺纹孔，通过拉杆和垫圈将耦合轮毂轴向拉到轴上，而不是通过冲击压入或驱动。在此框架尺寸下，安装过程中的任何轴向冲击都会通过轴传递到电机后部的编码器盘和轴承组件。由此造成的损坏可能不会立即导致故障——它通常在几周或几个月后表现为间歇性编码器错误，这些错误极难追溯到安装。拉杆方法比使用锤子慢三十秒。它总是值得的。电磁制动器：5kW时的故障安全保持

HC-SF502BK上的弹簧加载式制动器是故障安全装置。当24V DC断开时，弹簧接合——轴被机械夹紧，独立于放大器状态、控制电源或任何软件条件。这种特性使其真正故障安全，而不是仅仅电气保持：默认状态是锁定。

在5kW时，失控轴的制动后果相应增加。驱动大型VMC Z轴的5kW伺服电机承载着机床主轴头的所有重量——可能重达数百公斤的钢材，位于工件和夹具上方。当放大器跳闸时，伺服电流在毫秒内降至零。在带制动器的电机上，弹簧接合，立柱保持。在无制动器的电机上，立柱会因重力而下落，直到放大器的动态制动功能或机械摩擦使其停止——并且停止前的距离不可忽略。

制动器在计划的机器停机期间也很重要。现代数控机床每班的计划停机次数远多于紧急事件——换刀、程序暂停、班次结束停机。在每次停机时，Z轴都停在已知高度。制动器在无伺服电流、不消耗放大器功率的情况下将其保持在那里，并且在伺服回路松弛或停机期间发生放大器故障时不会有任何漂移风险。

在此功率级别特别适用的三个安装要求：

使用MR-J2或MR-J2S放大器的

MBR（电磁制动器联锁）输出来控制制动器继电器。MBR信号定时制动器接合，仅在放大器将电机减速到完全停止后发生。在5kW时，在旋转轴上接合弹簧会产生显著的冲击负载——这种负载会迅速损坏制动器摩擦表面，在严重情况下将制动器寿命从几年缩短到几周。在

制动器线圈端子两端安装浪涌抑制器。线圈是感性负载；在没有抑制的情况下关闭24V DC会产生一个电压尖峰，可能损坏继电器输出或制动器电路中的其他组件。抑制器必须安装在线圈处，而不是在继电器处——电缆的距离会降低其有效性。

对于垂直轴，三菱发布的指南将推荐的最大静止不平衡扭矩设定为电机额定扭矩的70%或更低——对于HC-SF502BK，约为电机轴上的16.7 Nm。重力不平衡较大的轴应包括辅助平衡，如气动平衡缸，而不是仅依赖伺服扭矩和制动器。

J2代编码器和放大器兼容性

HC-SF502BK使用原始J2平台的14位串行绝对编码器，每转16,384 ppr。串行绝对值设计在每个采样间隔向放大器传输数字位置字，并通过电池备份在断电时保持多圈绝对计数器。无增量计数，无需回零，断电后无位置不确定性——只要电池健康。

用于支持14位绝对编码器的A6BAT锂电池安装在伺服放大器中，而不是电机本体中。它作为计划维护的一部分在放大器处更换，与电机无关。当电池电压低于安全阈值时，放大器会发出电池报警；在完全耗尽之前更换A6BAT可以保留绝对位置数据。电池耗尽意味着绝对计数器被重置，机器需要回零循环才能恢复生产。

放大器兼容性是J2代在役机器的实际优势。14位HC-SF编码器可被两代三菱500级伺服放大器读取：

• MR-J2-500A / MR-J2-500B — 原始J2代放大器。完全兼容，无限制。
• MR-J2S-500A / MR-J2S-500B / MR-J2S-500CP — J2-Super放大器，与J2编码器完全向后兼容。

后来的带17位编码器的HC-SFS502BK仅在MR-J2S-500放大器上运行。对于运行原始MR-J2-500硬件的大量机器，HC-SF502BK是唯一正确的同类替换电机——HC-SFS502BK在没有放大器升级的情况下会因编码器错误而故障。

HC-SF502BK vs HC-SFS502BK：替换决策

输出性能相同。安装相同。编码器代和由此产生的放大器要求是唯一的区别。采购前请检查放大器型号：MR-J2-500（无S）表示HC-SF502BK；MR-J2S-500表示任一电机均可工作，HC-SFS502BK在应用可用的情况下提供更高的编码器分辨率。

HC-SF 2000 rpm系列 — 5kW的定位

HC-SF502BK与HC-SF 2000 rpm系列中2kW至7kW的所有电机共享176 × 176 mm法兰。后缀组合在整个系列中遵循一致的模式：无后缀=直轴，无制动器；B=带制动器的直轴；K=键槽轴，无制动器；BK=带键槽轴和制动器。HC-SF502BK是5kW的键槽+制动器变体。

典型应用

大型立式加工中心的VMC Z轴。承载全尺寸主轴头的Z轴立柱是使BK后缀规格几乎自动化的应用。立柱承受重力载荷；电机在伺服关闭时需要机械保持；以及滚珠丝杠的耦合接口通常是带键槽孔的刚性耦合，需要带键槽的电机轴。HC-SF502BK清晰地满足了所有这三个要求。

HMC W轴和深孔镗孔主轴驱动。卧式加工中心的W轴行程和镗孔主轴延伸轴移动重型主轴和刀具组件。在5kW连续扭矩23.9 Nm下，HC-SF502BK能够处理大直径镗削操作的持续进给力，并且制动器在换刀和机器停机期间将主轴保持在原位。

大型旋转台定位驱动。加工中心和传输线上的旋转台定位轴使用齿轮驱动的伺服输入，其中电机侧齿轮轮毂与轴键合。定位点在每次切割之间必须机械保持——制动器在每个站提供这种保持——并且绝对编码器在每次重新启动时确认精确的角度位置，无需回零循环。

HMC上的托盘输送和传输系统。中大型卧式加工中心的托盘更换器传输重达数百公斤的托盘。在负载条件下重复的启停工作适合HC-SF502BK的连续扭矩额定值，键槽轴处理托盘输送机构典型的正向耦合驱动设计，并且制动器在每个站固定托盘，防止在夹紧和加工期间移动。

伺服驱动的送料和物料搬运轴。机械压力机上的卷材送料伺服驱动器和具有垂直或倾斜运动部件的伺服控制物料搬运轴结合了对大扭矩、正向轴耦合和进给行程之间可靠机械保持的需求。HC-SF502BK在原始机器放大器硬件所需的J2兼容包中解决了所有这三个问题。

全新原包装，工厂密封

工厂密封意味着原始三菱包装——外箱完好，内泡沫支架未动，所有保护盖到位。轴键槽和键槽由轴端盖保护；编码器和电源连接器端口保持覆盖；IP65油封处于制造时的状态。无先前安装，无热历史，无机械磨损。

对于等待此电机而停机的生产机器，库存全新原包装完全消除了维修周转时间。对于计划维护备件库存——特别是在此功率和配置出现在多个轴上的多台机器操作中——工厂密封库存提供了可直接投入使用的已知状况单元。

在此框架类别（带制动器组件）的典型重量下，HC-SF502BK采用适合其质量的坚固包装运输。在稳定的温度和低湿度条件下，远离振动储存，工厂密封库存可在数年内保持完整规格。超过五年后，在首次通电前，通过缓慢旋转轴作为调试前检查的一部分来重新分配轴承润滑脂。

常见问题解答

Q1：哪些放大器与HC-SF502BK兼容？

HC-SF502BK与J2代和J2-Super（J2S）的500级放大器兼容。已确认兼容的型号是MR-J2-500A和MR-J2-500B（原始J2代），以及MR-J2S-500A、MR-J2S-500B和MR-J2S-500CP（J2-Super代）。14位J2编码器可被两个放大器平台完全读取。HC-SF502BK不兼容MR-J3或MR-J4放大器。

Q2：HC-SF502BK和HC-SFS502BK有什么区别？

两款电机在176 × 176 mm法兰上，均提供23.9 Nm连续扭矩和71.6 Nm峰值扭矩，均带有键槽轴和电磁制动器——在安装上可互换。区别在于编码器：HC-SF502BK使用14位编码器（16,384 ppr），可与MR-J2和MR-J2S放大器配合使用。而HC-SFS502BK使用17位编码器（131,072 ppr），仅需要MR-J2S放大器。如果机器当前运行的是MR-J2-500放大器，HC-SF502BK是唯一正确的采购选项。如果安装的是MR-J2S-500放大器，则两款电机均兼容。

Q3：电磁制动器如何工作，正确的接线方法是什么？

制动器是弹簧加载式且故障安全的：24V DC保持制动盘分离，允许轴自由旋转。断开24V，弹簧立即夹紧轴。它是一个仅保持装置——它必须在放大器停止电机后才能接合。始终使用MR-J2或MR-J2S放大器的MBR（制动器联锁）输出来控制制动器继电器，定时接合在电机减速完成后发生。在制动器线圈端子两端安装浪涌抑制器，以防止开关断时感应电压尖峰。

Q4：绝对编码器电池在哪里，何时更换？

用于支持14位绝对编码器的三菱A6BAT锂电池安装在伺服放大器内部——而不是电机内部。它在任何电源中断时都能保持多圈绝对位置计数器，从而在重新启动时无需回零循环。当放大器显示低电量报警时，请更换A6BAT。不要等到完全耗尽：完全放电的A6BAT会导致绝对位置计数器重置，需要回零循环才能使机器恢复生产。

Q5：将耦合轮毂安装到键槽轴上的正确程序是什么？

使用轴端的螺纹孔通过拉杆、垫圈和螺母作用于轮毂表面，将轮毂轴向拉到轴上——施加轴向力，使轮毂平稳就位，无冲击。切勿用锤子敲打或压入轮毂到轴上。在此电机框架尺寸下，安装轮毂时的冲击载荷会通过轴传递到电机后部的编码器组件，造成损坏，可能不会立即导致故障，但在振动下可能导致间歇性编码器错误。拉杆方法需要稍长的时间，但能可靠地保护编码器。