Mitsubishi HC-SFS102BG1 — Servomotore AC con riduttore da 1kW, freno + riduttore G1, serie MELSERVO-J2S

Identificazione del prodotto

Codice articolo: HC-SFS102BG1

Cercato anche come: HCSFS102BG1, HC-SFS-102BG1

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

Tipo di motore: Servomotore AC brushless con riduttore — Albero dritto, freno elettromagnetico, riduttore epicicloidale flangiato G1

Cosa offre questo motore

Tre requisiti ingegneristici guidano la specifica dell'HC-SFS102BG1: la necessità di una coppia di uscita superiore a quella che un motore da 1kW può produrre direttamente, un blocco meccanico di sicurezza quando l'alimentazione del servo viene rimossa e un assemblaggio compatto e autonomo che si installa nella macchina senza un riduttore esterno allineato separatamente. Questo motore affronta tutti e tre contemporaneamente.

L'HC-SFS102 di base produce 4,78 Nm in continuo a 2.000 giri/min. Dopo il riduttore epicicloidale flangiato per uso industriale generale G1 — disponibile in rapporti da 1/5 a 1/25 — la coppia in uscita si moltiplica proporzionalmente mentre la velocità dell'albero si riduce di conseguenza. Con un rapporto di 1/20 e un'efficienza tipica del riduttore, l'albero di uscita eroga circa 81–86 Nm in continuo a 100 giri/min. Il freno elettromagnetico a molla mantiene la posizione dell'albero di uscita meccanicamente nel momento in cui i 24V DC vengono rimossi, indipendentemente da ciò che sta facendo l'amplificatore o il sistema di controllo.

La encoder assoluto seriale a 17 bit sull'albero motore — 131.072 posizioni per rivoluzione — conserva la posizione assoluta multi-giro attraverso qualsiasi interruzione di corrente tramite la batteria A6BAT nell'amplificatore MR-J2S. La macchina conosce esattamente la posizione dell'asse ad ogni riavvio, senza un ciclo di homing.

Per un asse da 1kW che deve sostenere un carico gravitazionale, azionare un meccanismo lento ad alta coppia e riavviarsi con precisione dopo qualsiasi condizione di arresto, l'HC-SFS102BG1 copre l'intero set di requisiti in un unico assemblaggio imbullonato.

Specifiche tecniche

L'unità riduttrice: coppia in uscita che cambia il profilo dell'applicazione

Un semplice servomotore da 1kW a 2.000 giri/min è un azionamento d'asse capace per una specifica gamma di carichi — coppia moderata a velocità media. L'unità riduttrice G1 cambia fondamentalmente l'inviluppo operativo. Invece di 4,78 Nm fino a 2.000 giri/min, il sistema può erogare alta coppia a basse velocità dell'albero, aprendo applicazioni che il solo motore non può raggiungere.

La relazione è semplice: velocità dell'albero di uscita uguale velocità nominale del motore divisa per il rapporto di riduzione; coppia teorica in uscita uguale coppia nominale del motore moltiplicata per il rapporto di riduzione, meno le perdite del riduttore. Con un rapporto 1/20, l'albero di uscita gira a 100 giri/min e produce circa 81–86 Nm di coppia continua (all'85–90% di efficienza del riduttore). Con un rapporto 1/9, l'uscita gira a circa 222 giri/min con circa 38–40 Nm continui. Con un rapporto 1/5, si ottengono circa 400 giri/min a 20–21 Nm.

Il rapporto specifico installato in questa unità è contrassegnato sulla targhetta del carter del riduttore — confermare sempre tale valore prima di impostare i parametri del rapporto di riduzione elettronico dell'amplificatore.

Codifica sull'albero motore e il suo effetto sulla risoluzione di uscita vale la pena comprenderla per applicazioni di precisione. L'encoder a 17 bit legge 131.072 posizioni per rivoluzione del motore. Poiché ogni rivoluzione dell'albero di uscita corrisponde a più rivoluzioni del motore al rapporto di riduzione, il conteggio effettivo dell'encoder per rivoluzione di uscita è la risoluzione del motore moltiplicata per il rapporto. A 1/20, ciò produce oltre 2,6 milioni di conteggi effettivi per rivoluzione dell'albero di uscita — abbastanza fine da far sì che l'encoder non sia mai il fattore limitante nell'accuratezza di posizionamento sugli assi di questo tipo.

Il freno elettromagnetico: mantenimento della posizione attraverso il rapporto di riduzione

Il freno si trova sull'albero motore, tra l'assemblaggio dell'encoder e lo stadio di ingresso del riduttore. La pressione della molla blocca il disco di attrito quando i 24V DC sono assenti; l'eccitazione della bobina lo tiene aperto. La logica fail-safe è intrinseca: assenza di alimentazione significa albero bloccato — lo stato sicuro non richiede alcun segnale attivo.

Poiché il carico si collega al motore attraverso il rapporto di riduzione, la forza di tenuta effettiva sull'albero di uscita del riduttore è la coppia di tenuta del freno sull'albero motore moltiplicata per il rapporto. A 1/20, quella che sarebbe una modesta coppia di tenuta sull'albero motore diventa una sostanziale tenuta sull'albero di uscita — più che adeguata per gli attuatori verticali leggeri, i meccanismi di indicizzazione compatti e gli azionamenti di trasferimento a bassa velocità che questo motore serve tipicamente.

Tre punti di cablaggio e sequenziamento che si applicano a questa capacità:

L'uscita MBR (interblocco freno elettromagnetico) dell'amplificatore MR-J2S deve governare il relè del freno. MBR ritarda l'innesto del freno fino a quando l'amplificatore non ha confermato che il motore si è decelerato fino all'arresto. L'innesto della molla contro un albero motore ancora in rotazione causa usura prematura del freno e può generare shock meccanici nella catena cinematica. Anche a 1kW, l'innesto ripetuto del freno in movimento si accumula rapidamente in una ridotta durata del freno.

Un parafiamme cablato direttamente ai terminali della bobina del freno non è opzionale. Il transiente induttivo della bobina allo spegnimento danneggia i contatti del relè e le uscite digitali dell'amplificatore senza soppressione. Posizionare l'assorbitore al connettore lato motore, non al relè.

Per gli assi verticali, la guida Mitsubishi raccomanda di mantenere la coppia statica sbilanciata sull'albero motore entro il 70% della coppia nominale del motore — circa 3,3 Nm al motore per questo motore. Attraverso il rapporto di riduzione, ciò corrisponde a un carico sbilanciato significativamente maggiore all'albero di uscita. Laddove il carico gravitazionale supera questa soglia, il controbilanciamento meccanico dovrebbe integrare il sistema servo e freno.

Compatibilità amplificatori e messa in servizio

L'HC-SFS102BG1 si abbina all'amplificatore della classe MR-J2S-100. Dal punto di vista dell'amplificatore, il motore che sta azionando è l'HC-SFS102 — il protocollo dell'encoder, il riconoscimento del motore e il controllo della corrente non sono modificati dall'unità riduttrice. Tre varianti di interfaccia coprono le principali architetture di controllo:

MR-J2S-100A — Comando analogico/impulso per uso generale. Accetta step/direzione o velocità/coppia analogica da sistemi CNC e PLC. La scelta standard per la maggior parte delle applicazioni di macchine utensili e automazione.

MR-J2S-100B — Bus a fibra ottica SSCNET sotto un controller di movimento Mitsubishi. I comandi di posizione arrivano sulla rete da un controller serie A o serie Q; il feedback dell'encoder passa attraverso lo stesso collegamento in fibra.

MR-J2S-100CP — Posizionamento integrato con tabella di punti memorizzati, comandato da CC-Link o I/O. Per applicazioni autonome che non richiedono un controller di movimento esterno dedicato.

Alla messa in servizio, una regolazione del parametro è essenziale:il rapporto di riduzione elettronico dell'amplificatore (CMX/CDV nella terminologia dei parametri MR-J2S) deve riflettere il rapporto di riduzione effettivo installato. Questa impostazione stabilisce la corretta relazione tra gli impulsi di posizione comandati e il movimento effettivo dell'albero di uscita. Impostarla in modo errato — o lasciarla al valore predefinito per un motore a trasmissione diretta — produrrà errori di posizione dell'asse, overshoot o allarmi di errore di inseguimento al primo test JOG. Leggere sempre il rapporto dalla targhetta del carter del riduttore e verificare il parametro prima del primo movimento sotto tensione.

Gamma HC-SFS 2000 giri/min — 1kW in contesto

L'HC-SFS102BG1 condivide la flangia da 130 × 130 mm con i modelli da 500W e 1,5kW della famiglia HC-SFS 2000 giri/min. Tutti supportano di serie l'encoder assoluto a 17 bit e il requisito dell'amplificatore MR-J2S.

G1 vs G1H: Scelta della geometria di montaggio

La gamma HC-SFS102 è disponibile con due configurazioni di riduttori per uso industriale generale. Il G1 (tipo flangiato) utilizzato in questo motore monta la faccia del carter del riduttore contro la struttura della macchina, con l'albero di uscita che sporge in avanti in linea con l'asse del motore. È la scelta corretta per progetti di macchine in cui l'assemblaggio motore-riduttore si inserisce in un foro o si monta contro una piastra frontale piana.

La G1H (tipo a gambe) utilizza piedini di montaggio sulla base del carter del riduttore ed è adatto per configurazioni in cui il motore deve essere posizionato accanto al carter del riduttore anziché dietro — guide di trascinamento per nastri trasportatori, stazioni di trascinamento a catena montate su base e installazioni simili supportate dalla base.

Entrambi utilizzano lo stesso corpo motore, encoder e freno. La scelta tra i due è puramente meccanica — guidata dalla geometria di montaggio della macchina e dall'ingombro di installazione disponibile.

Applicazioni tipiche

Piccoli azionamenti ausiliari e di indicizzazione CNC. Azionamenti di nastri trasportatori di trucioli, meccanismi di indicizzazione di magazzini utensili e azionamenti di giostre a pallet su centri di lavoro compatti utilizzano servomotori con riduttore da 1kW dove la bassa velocità dell'albero di uscita e la coppia moltiplicata si adattano al carico del trasportatore o della giostra, l'encoder assoluto conferma la posizione di indicizzazione con precisione ad ogni ciclo e il freno mantiene ogni stazione di indicizzazione durante le operazioni di lavorazione.

Attuatori verticali su sistemi di movimentazione leggeri. Piccoli assi di sollevamento verticali — sollevatori di componenti, presentatori di pezzi, meccanismi di trasferimento leggeri con componente di carico gravitazionale — combinano l'uscita da 1kW con il blocco di sicurezza del freno e la forza di tenuta moltiplicata dal rapporto di riduzione. L'asse mantiene la posizione attraverso ogni evento di spegnimento senza fare affidamento sulla corrente del servo.

Tavole rotanti di indicizzazione compatte. Tavole rotanti di indicizzazione di piccolo formato per fissaggi di assemblaggio, ispezione e test utilizzano servomotori con riduttore sull'ingresso dell'azionamento della tavola. L'unità riduttrice riduce l'albero di uscita alla gamma di velocità che si adatta al meccanismo della tavola; il freno mantiene la posizione angolare durante la pausa di lavoro; l'encoder a 17 bit fornisce la risoluzione angolare necessaria per un'indicizzazione multi-stazione ripetibile.

Assi di avvolgimento e tensionamento su apparecchiature di conversione compatte. Piccoli sistemi roll-to-roll — convertitori di etichette, stampanti a banda stretta, piccole linee di laminazione — utilizzano servomotori con riduttore da 1kW sugli assi di avvolgimento e frenatura. Il motore funziona in modalità di controllo della coppia su un'ampia gamma di velocità; il rapporto di riduzione mantiene il motore in una finestra operativa efficiente indipendentemente dal diametro del rotolo.

Azionamenti servo per stazioni di trasporto. Stazioni di trasporto singolarmente controllate da servo su linee di assemblaggio e test utilizzano servomotori con riduttore per un controllo preciso della velocità e un mantenimento accurato della posizione in ogni stazione. Il montaggio flangiato G1 si integra perfettamente nei telai standard dei trasportatori e l'encoder assoluto garantisce la posizione accurata della stazione all'inizio di ogni turno senza una sequenza di homing.

Domande frequenti

D1: Quali amplificatori sono compatibili con l'HC-SFS102BG1?

L'HC-SFS102BG1 richiede un amplificatore della classe MR-J2S-100 della piattaforma MELSERVO-J2S. Le tre varianti principali sono il MR-J2S-100A (comando analogico/impulso per uso generale), il MR-J2S-100B (bus a fibra ottica SSCNET per controller di movimento Mitsubishi) e il MR-J2S-100CP (posizionamento integrato con CC-Link). Tutti supportano l'encoder seriale a 17 bit. Questo motore non è compatibile con gli amplificatori originali MR-J2-100 o con gli amplificatori MR-J3 / MR-J4. Impostare sempre i parametri del rapporto di riduzione elettronico dell'amplificatore per corrispondere al rapporto di riduzione effettivo installato prima della messa in servizio.

D2: Come influisce il riduttore G1 sulla coppia e sulla velocità di uscita del motore?

Il riduttore riduce la velocità dell'albero di uscita e moltiplica proporzionalmente la coppia. Alla velocità nominale del motore di 2.000 giri/min e 4,78 Nm, un riduttore 1/20 produce circa 100 giri/min all'albero di uscita con circa 81–86 Nm di coppia continua (considerando un'efficienza del riduttore dell'85–90%). Un rapporto 1/9 fornisce circa 222 giri/min a circa 38–40 Nm. Il rapporto specifico installato è stampigliato sulla targhetta del carter del riduttore — confermare questo valore prima di impostare i parametri dell'amplificatore.

D3: Il freno si trova sull'albero motore, non sull'albero di uscita. Come influisce questo sulla forza di tenuta al carico?

Poiché il carico si collega attraverso l'unità riduttrice, la forza di tenuta effettiva sull'albero di uscita è uguale alla coppia di tenuta del freno sull'albero motore moltiplicata per il rapporto di riduzione. Un rapporto più elevato fornisce una tenuta proporzionalmente maggiore sul lato di uscita dallo stesso freno. Il freno è solo un dispositivo di tenuta — deve innestarsi solo dopo che il motore si è arrestato, sequenziato attraverso l'uscita MBR (interblocco freno) dell'amplificatore MR-J2S. Montare sempre un parafulmine direttamente ai terminali della bobina del freno per proteggere i circuiti del relè e dell'amplificatore allo spegnimento.

D4: La batteria dell'encoder a 17 bit si trova all'interno del motore o nell'amplificatore?

La batteria al litio Mitsubishi A6BAT che mantiene il contatore di posizione multi-giro dell'encoder assoluto si trova all'interno dell'amplificatore servo MR-J2S — non nel motore o nell'assemblaggio del riduttore. Sostituirla quando l'amplificatore visualizza un allarme batteria scarica, prima dell'esaurimento completo. Una A6BAT esaurita reimposta il contatore di posizione assoluta, richiedendo un ciclo di ritorno di riferimento prima che la produzione possa riprendere. Il motore stesso non richiede manutenzione della batteria.

D5: Qual è il grado di protezione di questo motore e copre la sezione del riduttore?

Il corpo motore ha un grado di protezione IP65 — completamente sigillato contro l'ingresso di polvere e protetto contro getti d'acqua da qualsiasi direzione. La sezione del carter del riduttore ha un grado di protezione IP44, che copre gli spruzzi d'acqua ma non i getti d'acqua diretti sostenuti o il lavaggio. Se l'installazione comporta una forte esposizione a refrigeranti o una pulizia regolare con lavaggio, verificare che IP44 sia adeguato per la posizione del carter del riduttore e considerare sigillature supplementari o protezioni dagli schizzi dove necessario.