Mitsubishi HC-SFS102BG1 — Servomotor AC com Engrenagem de 1kW, Freio + Redutor G1, Série MELSERVO-J2S

Identificação do Produto

Número da Peça: HC-SFS102BG1

Também Pesquisado Como: HCSFS102BG1, HC-SFS-102BG1

Série: Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (Geração J2-Super)

Tipo de Motor: Servomotor AC sem Escovas com Engrenagem — Eixo Reto, Freio Eletromagnético, Redutor Tipo Flange G1

O Que Este Motor Entrega

Três requisitos de engenharia impulsionam a especificação do HC-SFS102BG1: a necessidade de maior torque de saída do que um motor de 1kW pode produzir diretamente, um travamento mecânico à prova de falhas quando a energia do servo é removida, e uma montagem compacta e autônoma que se instala na máquina sem uma caixa de engrenagens externa separadamente alinhada. Este motor atende a todos os três simultaneamente.

O HC-SFS102 base produz 4,78 Nm continuamente a 2.000 rpm. Após a unidade redutora tipo flange para uso industrial geral G1 — disponível em relações de 1/5 a 1/25 — o torque de saída se multiplica proporcionalmente enquanto a velocidade do eixo diminui de acordo. Com uma relação de 1/20 e eficiência típica da engrenagem, o eixo de saída entrega aproximadamente 81–86 Nm continuamente a 100 rpm. O freio eletromagnético de mola mantém a posição do eixo de saída mecanicamente no momento em que os 24V DC são removidos, independentemente do que o amplificador ou sistema de controle esteja fazendo.

A encoder serial absoluto de 17 bits no eixo do motor — 131.072 posições por revolução — retém a posição absoluta multirrotação através de qualquer interrupção de energia via bateria A6BAT no amplificador MR-J2S. A máquina sabe exatamente onde o eixo está em cada reinício, sem um ciclo de referenciamento.

Para um eixo de 1kW que deve segurar uma carga de gravidade, acionar um mecanismo lento com alto torque e reiniciar precisamente após qualquer condição de parada, o HC-SFS102BG1 cobre o conjunto completo de requisitos em uma única montagem aparafusada.

Especificações Técnicas

A Unidade de Engrenagem: Torque de Saída Que Altera o Perfil da Aplicação

Um servomotor de 1kW puro a 2.000 rpm é um acionamento de eixo capaz para uma faixa específica de cargas — torque moderado em velocidade intermediária. A unidade de engrenagem G1 muda fundamentalmente o envelope operacional. Em vez de 4,78 Nm a até 2.000 rpm, o sistema pode fornecer alto torque em baixas velocidades do eixo, abrindo aplicações que o motor sozinho simplesmente não consegue alcançar.

A relação é direta: velocidade do eixo de saída é igual à velocidade nominal do motor dividida pela relação de engrenagem; torque teórico de saída é igual ao torque nominal do motor multiplicado pela relação de engrenagem, menos as perdas da engrenagem. Em uma relação de 1/20, o eixo de saída gira a 100 rpm e produz aproximadamente 81–86 Nm de torque contínuo (a 85–90% de eficiência da engrenagem). Em 1/9, a saída gira a cerca de 222 rpm com aproximadamente 38–40 Nm contínuos. Em 1/5, você obtém aproximadamente 400 rpm a 20–21 Nm.

A relação específica instalada nesta unidade está marcada na placa de identificação da carcaça da engrenagem — sempre confirme esse valor antes de configurar os parâmetros de relação de engrenagem eletrônica do amplificador.

Codificação do eixo do motor e seu efeito na resolução de saída vale a pena entender para aplicações de precisão. O encoder de 17 bits lê 131.072 posições por revolução do motor. Como cada revolução do eixo de saída corresponde a várias revoluções do motor na relação de engrenagem, a contagem efetiva do encoder por revolução de saída é a resolução do motor multiplicada pela relação. Em 1/20, isso produz mais de 2,6 milhões de contagens efetivas por revolução do eixo de saída — fino o suficiente para que o encoder nunca seja o fator limitante na precisão de posicionamento em eixos deste tipo.

O Freio Eletromagnético: Travamento de Posição Através da Relação de Engrenagem

O freio está localizado no eixo do motor, entre o conjunto do encoder e o estágio de entrada da engrenagem. A pressão da mola trava o disco de fricção quando os 24V DC estão ausentes; energizar a bobina o mantém aberto. A lógica à prova de falhas é inerente: energia ausente significa eixo travado — o estado seguro não requer sinal ativo.

Como a carga se conecta ao motor através da relação de engrenagem, a força de travamento efetiva no eixo de saída da engrenagem é o torque de travamento do freio no eixo do motor multiplicado pela relação. Em 1/20, o que seria um torque de travamento modesto no eixo do motor se torna um travamento substancial no eixo de saída — mais do que suficiente para os atuadores verticais leves, mecanismos de indexação compactos e acionamentos de transferência de baixa velocidade que este motor normalmente atende.

Três pontos de fiação e sequenciamento que se aplicam nesta capacidade:

A saída MBR (intertravamento do freio eletromagnético) do amplificador MR-J2S deve controlar o relé do freio. O MBR atrasa o engate do freio até que o amplificador tenha confirmado que o motor desacelerou até parar. Engatar a mola contra um eixo de motor ainda em rotação causa desgaste prematuro do freio e pode gerar choque mecânico na transmissão. Mesmo com 1kW, o engate repetido do freio contra o movimento se acumula rapidamente em uma vida útil reduzida do freio.

Um supressor de surto conectado diretamente aos terminais da bobina do freio não é opcional. O transiente indutivo da bobina ao desligar danifica os contatos do relé e as saídas digitais do amplificador sem supressão. Coloque o supressor no conector do lado do motor, não no relé.

Para eixos verticais, a orientação da Mitsubishi recomenda manter o torque estático desbalanceado no eixo do motor dentro de 70% do torque nominal do motor — aproximadamente 3,3 Nm no motor para este motor. Através da relação de engrenagem, isso corresponde a uma carga desbalanceada significativamente maior na saída. Onde a carga gravitacional excede esse limite, o contrapeso mecânico deve complementar o sistema servo e de freio.

Compatibilidade e Comissionamento do Amplificador

O HC-SFS102BG1 é emparelhado com o amplificador da classe MR-J2S-100. Do ponto de vista do amplificador, o motor que ele está acionando é o HC-SFS102 — o protocolo do encoder, o reconhecimento do motor e o controle de corrente não são alterados pela unidade de engrenagem. Três variantes de interface cobrem as principais arquiteturas de controle:

MR-J2S-100A — Comando analógico/pulso de uso geral. Aceita passo/direção ou velocidade/torque analógico de sistemas CNC e PLC. A escolha padrão para a maioria das aplicações de máquinas-ferramenta e automação.

MR-J2S-100B — Barramento de fibra óptica SSCNET sob um controlador de movimento Mitsubishi. Comandos de posição chegam pela rede de um controlador da série A ou Q; o feedback do encoder passa pelo mesmo link de fibra.

MR-J2S-100CP — Posicionamento integrado com uma tabela de pontos armazenada, comandado por CC-Link ou I/O. Para aplicações autônomas que não requerem um controlador de movimento externo dedicado.

No comissionamento, um ajuste de parâmetro é essencial: a relação de engrenagem eletrônica do amplificador (CMX/CDV na terminologia de parâmetros do MR-J2S) deve refletir a relação de redução de engrenagem instalada real. Esta configuração estabelece a relação correta entre os pulsos de posição comandados e o movimento real do eixo de saída. Configurar incorretamente — ou deixá-lo no padrão para um motor de acionamento direto — produzirá erros de posição do eixo, overshoot ou alarmes de erro de seguimento no primeiro teste JOG. Sempre leia a relação na placa de identificação da carcaça da engrenagem e verifique o parâmetro antes do primeiro movimento energizado.

Faixa de 2000 rpm do HC-SFS — 1kW em Contexto

O HC-SFS102BG1 compartilha a flange de 130 × 130 mm com os modelos de 500W e 1,5kW da família HC-SFS de 2000 rpm. Todos carregam o encoder absoluto de 17 bits e o requisito do amplificador MR-J2S como padrão.

G1 vs G1H: Escolha da Geometria de Montagem

A linha HC-SFS102 está disponível com duas configurações de engrenagem industrial geral. O G1 (tipo flange) usado neste motor monta a face da carcaça da engrenagem contra a estrutura da máquina, com o eixo de saída projetando-se para frente em linha com o eixo do motor. É a escolha correta para projetos de máquinas onde a montagem do motor-caixa de engrenagens se encaixa em um furo ou monta contra uma placa frontal plana.

A G1H (tipo pé) usa sapatas de montagem com pés na base da carcaça da engrenagem e se adapta a layouts onde o motor deve ficar ao lado, em vez de atrás da carcaça da engrenagem — trilhos de acionamento de esteira, estações de acionamento de corrente montadas na base e instalações semelhantes suportadas pela base.

Ambos usam o mesmo corpo do motor, encoder e freio. A escolha entre eles é puramente mecânica — impulsionada pela geometria de montagem da máquina e pelo envelope de instalação disponível.

Aplicações Típicas

Pequenos acionamentos auxiliares e de indexação CNC. Acionamentos de esteiras de cavacos, mecanismos de indexação de magazines de ferramentas e acionamentos de carrossel de paletes em centros de usinagem compactos usam servomotores com engrenagem de 1kW onde a baixa velocidade do eixo de saída e o torque multiplicado se adequam à carga da esteira ou carrossel, o encoder absoluto confirma a posição do índice precisamente em cada ciclo, e o freio segura cada estação de índice durante as operações de usinagem.

Atuadores verticais em sistemas de manuseio leve. Pequenos eixos de elevação vertical — elevadores de componentes, apresentadores de peças, mecanismos de transferência leves com componente de carga de gravidade — combinam a saída de 1kW com o travamento à prova de falhas do freio e a força de travamento multiplicada pela relação de engrenagem. O eixo mantém a posição através de todos os eventos de desligamento sem depender da corrente do servo.

Mesas giratórias de indexação compactas. Mesas giratórias de indexação de pequeno formato para montagem, inspeção e bancadas de teste usam servomotores com engrenagem na entrada do acionamento da mesa. A unidade de engrenagem reduz o eixo de saída para a faixa de velocidade que se adequa ao mecanismo da mesa; o freio segura a posição angular durante a pausa de trabalho; o encoder de 17 bits fornece a resolução angular necessária para indexação repetível de várias estações.

Eixos de enrolamento e tensão em equipamentos de conversão compactos. Pequenos sistemas rolo a rolo — conversores de etiquetas, impressoras de banda estreita, pequenas linhas de laminação — usam servomotores com engrenagem de 1kW nos eixos de enrolamento e frenagem. O motor opera em modo de controle de torque em uma ampla faixa de velocidade; a relação de engrenagem mantém o motor em uma janela operacional eficiente, independentemente do diâmetro do rolo.

Acionamentos de servo para estações de esteira. Estações de esteira controladas individualmente por servo em linhas de montagem e teste usam servomotores com engrenagem para controle preciso de velocidade e retenção de posição precisa em cada estação. A montagem tipo flange G1 integra-se perfeitamente na estrutura padrão da esteira, e o encoder absoluto garante a posição precisa da estação no início de cada turno sem uma sequência de referenciamento.

Perguntas Frequentes

P1: Quais amplificadores são compatíveis com o HC-SFS102BG1?

O HC-SFS102BG1 requer um amplificador da classe MR-J2S-100 da plataforma MELSERVO-J2S. As três variantes principais são o MR-J2S-100A (comando analógico/pulso de uso geral), MR-J2S-100B (barramento de fibra óptica SSCNET para controladores de movimento Mitsubishi) e MR-J2S-100CP (posicionamento integrado com CC-Link). Todos suportam o encoder serial de 17 bits. Este motor não é compatível com os amplificadores MR-J2-100 originais ou com os amplificadores MR-J3 / MR-J4. Sempre configure os parâmetros de relação de engrenagem eletrônica do amplificador para corresponder à relação de redução de engrenagem instalada antes do comissionamento.

P2: Como o redutor G1 afeta o torque e a velocidade de saída do motor?

A engrenagem reduz a velocidade do eixo de saída e multiplica proporcionalmente o torque. Na velocidade nominal de 2.000 rpm do motor e 4,78 Nm, uma relação de engrenagem de 1/20 produz aproximadamente 100 rpm no eixo de saída com cerca de 81–86 Nm de torque contínuo (considerando 85–90% de eficiência da engrenagem). Uma relação de 1/9 fornece aproximadamente 222 rpm a cerca de 38–40 Nm. A relação específica instalada está gravada na placa de identificação da carcaça da engrenagem — confirme este valor antes de configurar os parâmetros do amplificador.

P3: O freio está no eixo do motor, não no eixo de saída. Como isso afeta a força de travamento na carga?

Como a carga se conecta através da unidade de engrenagem, a força de travamento efetiva no eixo de saída é igual ao torque de travamento do freio no eixo do motor multiplicado pela relação de engrenagem. Uma relação maior fornece um travamento proporcionalmente maior no lado de saída do mesmo freio. O freio é apenas um dispositivo de travamento — ele deve engatar apenas após o motor ter parado, sequenciado através da saída MBR (intertravamento do freio) do amplificador MR-J2S. Sempre instale um supressor de surto diretamente nos terminais da bobina do freio para proteger os circuitos do relé e do amplificador ao desligar.

P4: A bateria do encoder de 17 bits fica dentro do motor ou no amplificador?

A bateria de lítio Mitsubishi A6BAT que mantém o contador de posição multirrotação do encoder absoluto está dentro do amplificador servo MR-J2S — não no motor ou conjunto de engrenagens. Substitua-a quando o amplificador exibir um alarme de bateria fraca, antes da descarga completa. Uma A6BAT descarregada redefine o contador de posição absoluta, exigindo um ciclo de retorno de referência antes que a produção possa ser retomada. O motor em si não requer manutenção da bateria.

P5: Qual é a classificação de proteção deste motor e ela cobre a seção da engrenagem?

O corpo do motor possui IP65 — totalmente vedado contra entrada de poeira e protegido contra jatos de água de qualquer direção. A carcaça do redutor tem classificação IP44, que cobre respingos de água, mas não jatos de água direcionados contínuos ou lavagem. Se a instalação envolver exposição pesada a refrigerante ou limpeza regular por lavagem, verifique se o IP44 é adequado para a localização da carcaça da engrenagem e considere vedação suplementar ou protetores contra respingos, se necessário.