Mitsubishi HC-SFS203BG1 (HCSFS203BG1) — Servomotore AC con riduttore da 2kW, freno + riduttore epicicloidale a flangia G1, serie MELSERVO-J2S

Identificazione del prodotto

Codice articolo: HC-SFS203BG1

Cercato anche come: HCSFS203BG1, HC-SFS-203BG1

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

Tipo di motore: Servomotore brushless AC con riduttore industriale generale integrato (tipo flangia) e freno elettromagnetico, 3000 giri/min base

Condizione: Nuovo in scatola, sigillato di fabbrica

Per cosa è costruito questo motore

Esiste una classe specifica di problemi nei sistemi di azionamento che un servomotore standard — anche uno ben specificato — non può risolvere in modo pulito da solo: applicazioni in cui il carico richiede una coppia sostanzialmente maggiore di quella erogata dal motore alla sua velocità d'albero naturale, o in cui il meccanismo azionato deve ruotare in un intervallo di velocità in cui un motore accoppiato direttamente non può funzionare in modo efficiente. Questo problema è ciò che il riduttore G1 risolve.

L'HC-SFS203BG1 combina un servomotore J2-Super da 2kW e 3000 giri/min con un riduttore industriale generale a flangia integrato in un unico pacchetto assemblato in fabbrica. L'unità di riduzione è montata a flangia — il che significa che l'alloggiamento del riduttore utilizza l'interfaccia di montaggio a flangia standard del motore e presenta il proprio albero di uscita all'estremità azionata. Il risultato è un servomotore con riduttore compatto e autonomo che si collega direttamente alla macchina, senza riduttori esterni da allineare, accoppiare e supportare separatamente.

L'"B" nel modello designa il freno elettromagnetico, che su un motore con riduttore ha una caratteristica importante: si trova sull'albero motore, prima del riduttore. La coppia di tenuta del freno all'uscita del riduttore è quindi pari alla coppia di tenuta nominale del freno moltiplicata per il rapporto di riduzione. Un freno sul lato motore che trattiene 6,37 Nm diventa un'efficace tenuta sul lato carico una volta che lo stadio di riduzione lo moltiplica — un significativo vantaggio meccanico per assi verticali, bracci caricati dalla gravità e applicazioni che richiedono una tenuta di posizione affidabile a riposo.

L'encoder assoluto seriale a 17 bit integrato nel motore J2-Super fornisce lo stesso feedback di 131.072 ppr che tutti i motori HC-SFS portano — e, cosa fondamentale, l'encoder legge sull'albero motore, prima della riduzione. L'amplificatore vede la piena risoluzione dell'albero motore indipendentemente dal rapporto di riduzione installato, e il contatore di posizione assoluta copre il tracciamento multi-giro sull'intera gamma dell'albero di uscita del riduttore, mantenuto attraverso lo spegnimento tramite la batteria A6BAT nell'amplificatore MR-J2S.

Specifiche tecniche

L'unità di riduzione G1: contesto ingegneristico e applicativo

Tipo flangia vs tipo a piedi

Mitsubishi offre due configurazioni di riduttori industriali generali per la gamma HC-SFS. Il G1 (tipo flangia) monta l'unità di riduzione contro la flangia anteriore del motore, con l'albero di uscita che sporge dall'alloggiamento del riduttore. L'intero gruppo si attacca alla macchina tramite la faccia della flangia sul lato di uscita dell'alloggiamento del riduttore. Il G1H (tipo a piedi) utilizza un alloggiamento del riduttore montato su piedi che si monta tramite pad inferiori anziché una faccia di flangia — adatto a diversi layout di macchina in cui i carichi dell'albero di uscita sarebbero meglio supportati dalla base dell'alloggiamento.

Per la maggior parte delle applicazioni standard di macchine utensili e automazione, il tipo a flangia G1 è la scelta più comune. Si integra perfettamente in qualsiasi telaio di macchina che accetterebbe normalmente un servomotore montato a flangia, con l'alloggiamento del riduttore che semplicemente estende la profondità assiale dell'assemblaggio presentando l'albero di uscita sulla stessa linea centrale.

Cosa fa il rapporto di riduzione ai numeri di uscita

La coppia nominale di 6,37 Nm del motore HC-SFS203 è il valore sull'albero motore prima di qualsiasi riduzione. Una volta che l'unità di riduzione è nel circuito, l'albero di uscita produce una coppia moltiplicata per il rapporto di riduzione, meno le perdite del riduttore. A un rapporto di 1/20 e un'efficienza tipica degli ingranaggi cilindrici/elicoidali di circa l'85-90%, la coppia continua effettiva all'uscita del riduttore si avvicina a 108-115 Nm — e la velocità dell'albero di uscita alla velocità nominale del motore scende a 150 giri/min. A un rapporto di 1/9, lo stesso calcolo produce circa 48-51 Nm a 333 giri/min.

Questa gamma di rapporti disponibili rende l'HC-SFS203BG1 adattabile a un'ampia gamma di requisiti applicativi — da coppia moderata a velocità media utilizzando i rapporti inferiori, a coppia di tenuta elevata a basse velocità di uscita utilizzando quelli superiori. Il rapporto specifico installato in una data unità fa parte della specifica dell'ordine ed è stampato sulla targhetta dell'alloggiamento del riduttore.

Risoluzione encoder motore dopo la riduzione

L'encoder si trova sull'albero motore e legge 131.072 posizioni per giro motore. A un rapporto di riduzione di 1/20, ogni giro dell'albero di uscita corrisponde a 20 giri motore, e ogni giro motore produce 131.072 conteggi dell'encoder. L'amplificatore vede quindi 2.621.440 conteggi dell'encoder per giro dell'albero di uscita — una risoluzione effettiva all'uscita del riduttore che supera di gran lunga quella che un encoder autonomo montato sull'albero di uscita potrebbe ragionevolmente fornire a questa dimensione del motore. Questo è un vantaggio significativo per l'accuratezza del posizionamento a bassa velocità: il ciclo di controllo ha dati angolari molto fini con cui lavorare anche quando l'albero di uscita gira a pochi giri/min.

Freno elettromagnetico su un motore con riduttore

Il freno elettromagnetico si trova sull'albero motore — tra l'encoder e lo stadio di ingresso del riduttore. Quando i 24V DC vengono rimossi, la molla innesta direttamente l'albero motore. Poiché l'unità di riduzione si trova nel percorso di coppia tra il freno e il carico, l'effetto di tenuta sul lato carico è la coppia di tenuta nominale del freno moltiplicata per il rapporto di riduzione. Questa capacità di tenuta amplificata è uno dei motivi principali per specificare un servomotore con riduttore con un freno sul lato motore anziché un freno separato sull'albero di uscita.

Per assi verticali con meccanismi caricati dalla gravità, ciò ha un significato pratico. La coppia gravitazionale sbilanciata appare all'uscita del riduttore; il freno la trattiene sull'albero motore attraverso il rapporto di riduzione. Un asse con 50 Nm di coppia gravitazionale sbilanciata all'uscita richiederebbe solo 2,5 Nm di coppia di tenuta del freno sull'albero motore con un rapporto di 1/20 — ben entro la capacità del freno.

La corretta sequenza del freno si applica ancora. L'uscita MBR (interblocco freno) dell'amplificatore MR-J2S deve essere utilizzata per controllare il relè del freno, assicurando che il freno si innesti solo dopo che il motore si è decelerato fino all'arresto. Innestare la molla contro un albero motore in rotazione — anche con la massa e l'inerzia inferiori del motore — accelera l'usura del freno. L'unità di riduzione stessa impone anche un vincolo: in nessun caso il freno deve essere utilizzato per arrestare un carico di uscita in movimento quando l'inerzia di tale carico è elevata. L'amplificatore deve prima decelerare; il freno trattiene ciò che è già fermo.

Nota sulla protezione della sezione del riduttore: Il corpo motore ha grado di protezione IP65. La sezione dell'alloggiamento del riduttore ha grado di protezione IP44 — protetto contro l'ingresso di solidi e spruzzi d'acqua ma non contro getti d'acqua diretti o immersione. Per applicazioni in ambienti umidi o soggetti a lavaggio, questo grado di protezione deve essere verificato rispetto ai requisiti ambientali prima di specificare questo motore. Dove è richiesto IP65 per l'intero assemblaggio, l'applicazione dovrebbe utilizzare un servomotore montato separatamente e una combinazione di riduttore esterno con grado IP65.

Requisiti dell'amplificatore e impostazione dei parametri

L'HC-SFS203BG1 si abbina agli amplificatori di classe MR-J2S-200 — la stessa serie di amplificatori utilizzata per l'HC-SFS203 standard. Dal punto di vista dell'amplificatore, il motore è l'HC-SFS203; l'amplificatore comunica con l'encoder sull'albero motore e controlla la corrente del motore esattamente come farebbe per un'applicazione a trasmissione diretta.

Ciò che cambia con l'unità di riduzione sono i parametri elettronici del rapporto di riduzione nell'amplificatore. La funzione di ingranaggio elettronico negli amplificatori MR-J2S (parametri PA06 e PA07, o CMX/CDV) converte le unità di comando di posizione del controller in conteggi dell'encoder sull'albero motore. Con un riduttore nella catena cinematica, la relazione tra il movimento della macchina comandato e la rotazione dell'albero motore cambia in base al rapporto di riduzione, e questi parametri devono essere impostati di conseguenza per mantenere la corretta corrispondenza tra i comandi di posizione e la posizione effettiva dell'albero di uscita.

In una sessione di MR Configurator (MRZJW3-SETUP) durante la messa in servizio, questo viene impostato come parte della configurazione dell'asse prima della prima esecuzione. Impostazioni errate del rapporto di riduzione elettronico producono errori di inseguimento e movimenti anomali dell'asse al primo test JOG — verificare sempre questi parametri rispetto al rapporto di riduzione installato effettivo prima di comandare qualsiasi movimento dell'asse.

Amplificatori compatibili:

• MR-J2S-200A — Comando analogico/impulso per uso generale, controllo di posizione / velocità / coppia
• MR-J2S-200B — Bus seriale SSCNET per controller di movimento Mitsubishi
• MR-J2S-200CP — Posizionamento integrato con interfaccia CC-Link

Applicazioni tipiche

Sistemi di azionamento per nastri trasportatori e trasferitori. Nastri trasportatori a catena e a cinghia azionati da servo che funzionano a basse velocità dell'albero di uscita ma richiedono posizionamento controllato e velocità costante utilizzano servomotori con riduttore come azionamento principale. Il riduttore G1 produce la bassa velocità di uscita da un motore ad alta velocità senza richiedere un riduttore esterno, e il freno fornisce una tenuta di posizione di indice affidabile tra i cicli.

Tavole di indicizzazione rotanti a bassa velocità. Le tavole di indicizzazione che ruotano a basse velocità di uscita — inferiori a 60 giri/min al tavolo — beneficiano dell'alta risoluzione che la codifica sull'albero motore fornisce dopo la moltiplicazione del riduttore. I fini passi angolari sull'albero di uscita vengono risolti con alta precisione attraverso la combinazione di encoder e rapporto di riduzione, consentendo un posizionamento di indice accurato senza un encoder separato sull'albero di uscita.

Azionamenti servo sostitutivi di vite senza fine su macchine legacy. Le macchine originariamente progettate attorno a motoriduttori a vite senza fine — che spesso richiedono basse velocità dell'albero di uscita con coppia elevata — possono essere retrofittate per il controllo servo utilizzando un servomotore equipaggiato con G1 nello stesso ingombro di montaggio approssimativo, ottenendo profili di velocità programmabili, limitazione di coppia e feedback di posizione assoluta al posto dell'azionamento a velocità fissa originale.

Azionamenti per stazioni di confezionamento ed etichettatura. Gli azionamenti delle stazioni su tavole rotanti per imballaggio, rulli applicatori di etichette e meccanismi di ganasce di sigillatura utilizzano azionamenti servo con riduttore per ottenere la corretta velocità superficiale del rullo nel punto di lavoro. L'encoder assoluto garantisce che la registrazione del prodotto venga mantenuta anche dopo arresti imprevisti, senza richiedere un ciclo di ricalibrazione del sensore prima di riprendere la produzione.

Azionamenti per paranchi a bassa velocità e attuatori verticali. Gli attuatori verticali in cui il meccanismo funziona naturalmente a bassa velocità — paranchi a corsa breve, assi di alimentazione presse, meccanismi di bloccaggio — utilizzano azionamenti servo con riduttore per ottenere la forza richiesta nel punto di carico. Il freno sul lato motore dell'HC-SFS203BG1 trattiene la posizione di uscita attraverso l'effetto di moltiplicazione del rapporto di riduzione, fornendo una tenuta meccanica affidabile a riposo.

Varianti di riduttori G1 vs altri nella gamma HC-SFS

Il G1 è la scelta standard per uso generale — conveniente, compatibile con le comuni configurazioni di montaggio delle macchine e disponibile nella più ampia gamma di rapporti. G5 e G7 sono varianti di riduttori di precisione con specifiche di gioco più strette, destinate ad applicazioni in cui l'accuratezza angolare al punto di uscita è critica. Per la maggior parte delle applicazioni di nastri trasportatori, trasferitori e controllo di movimento generale, G1 è la specifica appropriata.

Nuovo in scatola, sigillato di fabbrica

Sigillato di fabbrica significa che l'unità completa assemblata — motore e riduttore integrato — non è mai stata installata o alimentata. Imballaggio originale Mitsubishi intatto, tutti i coperchi dei connettori e i tappi protettivi dell'estremità dell'albero in posizione. L'alloggiamento del riduttore è stato lubrificato in fabbrica; non è richiesto alcun servizio di lubrificazione pre-installazione per le unità che vanno direttamente in servizio entro normali periodi di stoccaggio.

Per le macchine in attesa di questa specifica variante di servomotore con riduttore, lo stock nuovo in scatola elimina i tempi di riparazione e rimuove tutte le variabili associate alle unità riparate o ricondizionate. Il rapporto di riduzione specifico installato in questa unità è identificato sulla targhetta dell'alloggiamento del riduttore — confermare questo rispetto al rapporto richiesto dalla macchina prima dell'installazione.

Domande frequenti

D1: Cosa significa il suffisso G1 e come differisce da G1H, G5 o G7?

G1 designa un riduttore a uscita tipo flangia industriale generale integrato direttamente sul motore. Si monta tramite la flangia anteriore del motore e presenta un'uscita albero sulla faccia esterna dell'alloggiamento del riduttore. G1H è lo stesso concetto di riduttore industriale generale ma con un alloggiamento montato su piedi/gambe invece di un montaggio a flangia — adatto a diversi layout di macchina. G5 e G7 sono riduttori per applicazioni di precisione con specifiche di gioco più strette, utilizzati dove l'accuratezza angolare sull'albero di uscita è critica. Per il trasporto generale, il trasferimento e il controllo di movimento standard, G1 è la scelta appropriata e più conveniente.

D2: Quali amplificatori sono compatibili con l'HC-SFS203BG1?

L'HC-SFS203BG1 utilizza lo stesso amplificatore del motore HC-SFS203 standard: la classe MR-J2S-200. Le tre varianti principali sono il MR-J2S-200A (comando analogico/impulso per uso generale), il MR-J2S-200B (bus seriale SSCNET per controller di movimento) e il MR-J2S-200CP (funzione di posizionamento integrata). L'amplificatore comunica con l'encoder sull'albero motore come al solito; il rapporto di riduzione è considerato nei parametri di rapporto di riduzione elettronico dell'amplificatore, non nella selezione del modello dell'amplificatore.

D3: L'encoder è sull'albero motore — il rapporto di riduzione influisce sull'accuratezza della posizione all'uscita?

La risoluzione a 17 bit dell'encoder (131.072 ppr) è misurata sull'albero motore. Dopo la riduzione, il conteggio effettivo dell'encoder per giro dell'albero di uscita è la risoluzione di base moltiplicata per il rapporto di riduzione. A un rapporto di 1/20, ad esempio, ogni giro dell'albero di uscita corrisponde a oltre 2,6 milioni di conteggi dell'encoder — un riferimento posizionale molto fine. Ciò significa che l'accuratezza sull'albero di uscita migliora con rapporti di riduzione più elevati, e il posizionamento a bassa velocità sull'albero di uscita beneficia della risoluzione moltiplicata.

D4: Il grado di protezione IP65 del motore si applica all'intero assemblaggio, compresa l'unità di riduzione?

No. Il corpo motore ha grado di protezione IP65. La sezione del riduttore ha grado di protezione IP44 — resistente agli spruzzi d'acqua ma non ai getti d'acqua. Se l'ambiente di applicazione comporta getti d'acqua diretti, spruzzi chimici o esposizione a refrigeranti pesanti, questo grado di protezione deve essere verificato rispetto ai requisiti di installazione. Per una copertura IP65 dell'intero assemblaggio, si dovrebbe considerare invece un servomotore separato e un riduttore esterno con grado di protezione IP65.

D5: Come funziona il freno elettromagnetico su un motore con riduttore e il rapporto di riduzione influisce sulla forza di tenuta?

Il freno si trova sull'albero motore, prima dell'unità di riduzione — trattiene l'albero motore meccanicamente quando i 24V DC vengono rimossi. Poiché il carico è collegato attraverso il riduttore, l'effetto di tenuta sul lato carico è pari alla coppia di tenuta sull'albero motore del freno moltiplicata per il rapporto di riduzione. Un rapporto più elevato produce una forza di tenuta sul lato carico proporzionalmente maggiore dallo stesso freno. Il freno è solo un dispositivo di tenuta, non un freno di arresto — l'amplificatore deve decelerare il motore fino all'arresto prima che il freno si innesti. Utilizzare sempre l'uscita MBR di interblocco dell'amplificatore MR-J2S per sequenziare correttamente il relè del freno.