Mitsubishi HC-SFS203BG1 (HCSFS203BG1) — Servomotor AC com Engrenagem de 2kW, Freio + Redutor de Engrenagem Tipo Flange G1, Série MELSERVO-J2S

Identificação do Produto

Número da Peça: HC-SFS203BG1

Também Pesquisado Como: HCSFS203BG1, HC-SFS-203BG1

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

Tipo de Motor: Servomotor AC sem Escovas com Redutor de Engrenagem Industrial Geral Integrado (Tipo Flange) e Freio Eletromagnético, 3000 rpm base

Condição: Novo na Caixa, Selado de Fábrica

Para Que Este Motor Foi Construído

Existe uma classe específica de problema de sistema de acionamento que um servomotor padrão — mesmo um bem especificado — não consegue resolver de forma limpa por si só: aplicações onde a carga requer torque substancialmente maior do que o motor entrega em sua velocidade de eixo natural, ou onde o mecanismo acionado deve girar em uma faixa de velocidade que um motor acoplado diretamente não consegue operar eficientemente. Esse problema é o que o redutor de engrenagem G1 resolve.

O HC-SFS203BG1 combina um servomotor J2-Super de 2kW e 3000 rpm com uma unidade redutora de engrenagem industrial geral tipo flange integrada em um único pacote montado de fábrica. A unidade de engrenagem é montada em flange — o que significa que a carcaça da engrenagem usa a interface de montagem de flange padrão do motor e apresenta seu próprio eixo de saída na extremidade acionada. O resultado é um servomotor com engrenagem compacto e autônomo que se conecta diretamente à máquina, sem uma caixa de engrenagens externa para alinhar, acoplar e suportar separadamente.

O "B" no modelo designa o freio eletromagnético, que em um motor com engrenagem tem uma característica importante: ele está localizado no eixo do motor, antes do redutor de engrenagem. O torque de retenção do freio na saída da engrenagem, portanto, é igual ao torque de retenção nominal do freio multiplicado pela relação de redução. Um freio no lado do motor que retém 6,37 Nm se torna uma retenção altamente eficaz no lado da carga depois que o estágio de engrenagem o multiplica — uma vantagem mecânica significativa para eixos verticais, braços carregados por gravidade e aplicações que precisam de retenção de posição confiável em repouso.

O encoder absoluto serial de 17 bits embutido no motor J2-Super fornece o mesmo feedback de 131.072 ppr que todos os motores HC-SFS carregam — e criticamente, o encoder lê no eixo do motor, antes da redução da engrenagem. O amplificador vê a resolução total do eixo do motor, independentemente da relação de redução instalada, e o contador de posição absoluta cobre o rastreamento de múltiplas voltas em toda a faixa do eixo de saída da engrenagem, mantido durante o desligamento pela bateria A6BAT no amplificador MR-J2S.

Especificações Técnicas

A Unidade de Engrenagem G1: Engenharia e Contexto de Aplicação

Tipo Flange vs Tipo Pata

A Mitsubishi oferece duas configurações de engrenagem industrial geral para a linha HC-SFS. O G1 (tipo flange) monta a unidade de engrenagem contra a flange frontal do motor, com o eixo de saída projetando-se da carcaça da engrenagem. Todo o conjunto se acopla à máquina através da face da flange do lado de saída da carcaça da engrenagem. O G1H (tipo pata) usa uma carcaça de engrenagem montada em pé que se monta através de apoios inferiores em vez de uma face de flange — adequado para diferentes layouts de máquina onde as cargas do eixo de saída seriam melhor suportadas pela base da carcaça.

Para a maioria das aplicações de máquinas-ferramenta e automação padrão, o tipo de flange G1 é a escolha mais comum. Ele se integra perfeitamente em qualquer estrutura de máquina que normalmente aceitaria um servomotor montado em flange, com a carcaça da engrenagem simplesmente estendendo a profundidade axial do conjunto enquanto apresenta o eixo de saída na mesma linha central.

O Que a Relação de Redução Faz com os Números de Saída

O torque nominal de 6,37 Nm do motor HC-SFS203 é o valor no eixo do motor antes de qualquer redução. Uma vez que a unidade de engrenagem esteja no circuito, o eixo de saída produz torque multiplicado pela relação de redução, menos perdas da engrenagem. Em uma relação de 1/20 e eficiência típica de engrenagem reta/helicoidal de cerca de 85-90%, o torque contínuo efetivo na saída da engrenagem se aproxima de 108-115 Nm — e a velocidade do eixo de saída na velocidade nominal do motor cai para 150 rpm. Em uma relação de 1/9, o mesmo cálculo produz aproximadamente 48-51 Nm a 333 rpm.

Essa faixa de relações disponíveis torna o HC-SFS203BG1 adaptável a uma ampla gama de requisitos de aplicação — de torque moderado em velocidade média usando as relações mais baixas, a alto torque de retenção em baixas velocidades de saída usando as mais altas. A relação específica instalada em uma determinada unidade faz parte da especificação do pedido e é estampada na placa de identificação da carcaça da engrenagem.

Resolução do Encoder do Motor Após Engrenagem

O encoder está no eixo do motor e lê 131.072 posições por revolução do motor. Em uma relação de redução de 1/20, cada revolução do eixo de saída corresponde a 20 revoluções do motor, e cada revolução do motor produz 131.072 contagens do encoder. O amplificador, portanto, vê 2.621.440 contagens do encoder por revolução do eixo de saída — uma resolução efetiva na saída da engrenagem que excede em muito o que um encoder autônomo montado no eixo de saída poderia fornecer razoavelmente neste tamanho de motor. Esta é uma vantagem significativa para precisão de posicionamento em baixa velocidade: o loop de controle tem dados angulares muito finos para trabalhar, mesmo quando o eixo de saída está girando a apenas alguns rpm.

Freio Eletromagnético em um Motor com Engrenagem

O freio eletromagnético fica no eixo do motor — entre o encoder e o estágio de entrada da engrenagem. Quando os 24V DC são removidos, a mola engata diretamente o eixo do motor. Como a unidade de engrenagem está no caminho do torque entre o freio e a carga, o efeito de retenção no lado da carga é o torque de retenção nominal do freio multiplicado pela relação de redução. Essa capacidade de retenção amplificada é uma das principais razões para especificar um servomotor com engrenagem com freio no lado do motor em vez de um freio separado no eixo de saída.

Para eixos verticais com mecanismos carregados por gravidade, isso tem significado prático. O torque gravitacional desbalanceado aparece na saída da engrenagem; o freio o retém no eixo do motor através da relação de redução. Um eixo com 50 Nm de torque gravitacional desbalanceado na saída exigiria apenas 2,5 Nm de torque de retenção do freio no eixo do motor com uma relação de 1/20 — bem dentro da capacidade do freio.

A sequência correta do freio ainda se aplica. A saída MBR (intertravamento do freio) do amplificador MR-J2S deve ser usada para controlar o relé do freio, garantindo que o freio só engate após o motor ter desacelerado até parar. Engatar a mola contra um eixo de motor em rotação — mesmo com a menor massa e inércia do motor — acelera o desgaste do freio. A própria unidade de engrenagem também impõe uma restrição: em nenhuma circunstância o freio deve ser usado para deter uma carga de saída em movimento quando a inércia dessa carga for alta. O amplificador deve desacelerar primeiro; o freio retém o que já está parado.

Nota sobre proteção da seção da engrenagem: O corpo do motor tem classificação IP65. A seção da carcaça do redutor de engrenagem tem classificação IP44 — protegido contra entrada de sólidos e respingos de água, mas não contra jatos de água direcionados ou imersão. Para aplicações em ambientes úmidos ou de lavagem, essa classificação deve ser verificada contra os requisitos ambientais antes de especificar este motor. Onde IP65 em todo o conjunto for necessário, a aplicação deve usar um servomotor montado separadamente e uma combinação de caixa de engrenagens externa com classificação IP65.

Requisitos do Amplificador e Configuração de Parâmetros

O HC-SFS203BG1 é emparelhado com amplificadores da classe MR-J2S-200 — a mesma série de amplificadores usada para o HC-SFS203 padrão. Do ponto de vista do amplificador, o motor é o HC-SFS203; o amplificador se comunica com o encoder do eixo do motor e controla a corrente do motor exatamente como faria para uma aplicação de acionamento direto.

O que muda com a unidade de engrenagem são os parâmetros de relação de engrenagem eletrônica no amplificador. A função de engrenagem eletrônica nos amplificadores MR-J2S (parâmetros PA06 e PA07, ou CMX/CDV) converte as unidades de comando de posição do controlador em contagens do encoder do eixo do motor. Com um redutor de engrenagem na linha de transmissão, a relação entre o movimento da máquina comandado e a rotação do eixo do motor muda pela relação de redução, e esses parâmetros devem ser definidos de acordo para manter a correspondência correta entre os comandos de posição e a posição real do eixo de saída.

Em uma sessão do MR Configurator (MRZJW3-SETUP) durante a comissionamento, isso é configurado como parte da configuração do eixo antes da primeira execução. Configurações incorretas da relação de engrenagem eletrônica produzem erros de acompanhamento e movimento anormal do eixo no primeiro teste JOG — sempre verifique esses parâmetros contra a relação de engrenagem instalada real antes de comandar qualquer movimento do eixo.

Amplificadores compatíveis:

• MR-J2S-200A — Comando analógico/pulso de uso geral, controle de posição/velocidade/torque
• MR-J2S-200B — Barramento de fibra óptica SSCNET para controladores de movimento Mitsubishi
• MR-J2S-200CP — Posicionamento embutido com interface CC-Link

Aplicações Típicas

Sistemas de acionamento de esteiras e transportadores. Esteiras transportadoras e de correia acionadas por servo, operando em baixas velocidades do eixo de saída, mas exigindo posicionamento controlado e velocidade consistente, usam servomotores com engrenagem como seu acionamento principal. O redutor de engrenagem G1 produz a baixa velocidade de saída de um motor de alta velocidade sem a necessidade de uma caixa de engrenagens externa, e o freio fornece retenção confiável de posição de índice entre os ciclos.

Mesas de indexação rotativa em baixa velocidade. Mesas de indexação que giram em baixas velocidades de saída — menos de 60 rpm na mesa — se beneficiam da alta resolução que a codificação do eixo do motor fornece após a multiplicação da engrenagem. Passos angulares finos no eixo de saída são resolvidos com alta precisão através da combinação do encoder e da relação de redução, permitindo posicionamento de índice preciso sem um encoder de eixo de saída separado.

Servomotores com engrenagem substituindo sem-fim em máquinas legadas. Máquinas originalmente projetadas em torno de acionamentos de motor com engrenagem sem-fim — frequentemente exigindo baixas velocidades de eixo de saída com alto torque — podem ser adaptadas para controle servo usando um servomotor com engrenagem G1 no mesmo envelope de montagem aproximado, ganhando perfis de velocidade programáveis, limitação de torque e feedback de posição absoluta em vez do acionamento de velocidade fixa original.

Acionamentos de estação de embalagem e rotulagem. Acionamentos de estação em mesas de embalagem rotativas, rolos aplicadores de rótulos e mecanismos de mandíbula de selagem usam servomotores com engrenagem para atingir a velocidade correta da superfície do rolo no ponto de trabalho. O encoder absoluto garante que o registro do produto seja mantido mesmo após paradas inesperadas, sem exigir um ciclo de recalibração do sensor antes de retomar a produção.

Acionamentos de guindaste e atuador vertical de baixa velocidade. Atuadores verticais onde o mecanismo opera naturalmente em baixa velocidade — guindastes de curso curto, eixos de alimentação de prensa, mecanismos de fixação — usam servomotores com engrenagem para atingir a força necessária no ponto de carga. O freio no lado do motor do HC-SFS203BG1 retém a posição de saída através do efeito de multiplicação da relação de redução, fornecendo retenção mecânica confiável em repouso.

G1 vs Outras Variantes de Redutor de Engrenagem na Linha HC-SFS

O G1 é a escolha padrão de uso geral — econômico, compatível com configurações de montagem de máquina comuns e disponível na mais ampla gama de relações. G5 e G7 são variantes de engrenagem de precisão com especificações de backlash mais apertadas, destinadas a aplicações onde a precisão angular no ponto de carga é crítica. Para a maioria das aplicações de esteiras, transportadores e movimento geral, G1 é a especificação apropriada.

Novo na Caixa, Selado de Fábrica

Selado de fábrica significa que a unidade montada completa — motor e redutor de engrenagem integrado — nunca foi instalada ou energizada. Embalagem original Mitsubishi intacta, todas as tampas dos conectores e protetores de ponta de eixo no lugar. A carcaça da engrenagem foi lubrificada na fábrica; nenhum serviço de lubrificação pré-instalação é necessário para unidades que entram diretamente em serviço dentro de períodos normais de armazenamento.

Para máquinas aguardando esta variante específica de servomotor com engrenagem, o estoque novo na caixa elimina o tempo de reparo e remove todas as variáveis que vêm com unidades reparadas ou recondicionadas. A relação de redução específica instalada nesta unidade é identificada na placa de identificação da carcaça da engrenagem — confirme isso em relação à relação exigida pela máquina antes da instalação.

Perguntas Frequentes

P1: O que significa o sufixo G1 e como ele difere de G1H, G5 ou G7?

G1 designa um redutor de engrenagem de saída tipo flange industrial geral integrado diretamente ao motor. Ele se monta pela flange frontal do motor e apresenta uma saída de eixo na face externa da carcaça da engrenagem. G1H é o mesmo conceito de engrenagem industrial geral, mas com uma carcaça montada em pé/pata em vez de montagem em flange — adequado para diferentes layouts de máquina. G5 e G7 são redutores de engrenagem para aplicação de precisão com especificações de backlash mais apertadas, usados onde a precisão angular no eixo de saída é crítica. Para tarefas gerais de esteira, transportador e controle de movimento padrão, G1 é a escolha apropriada e mais econômica.

P2: Quais amplificadores são compatíveis com o HC-SFS203BG1?

O HC-SFS203BG1 usa o mesmo amplificador que o motor HC-SFS203 padrão: a classe MR-J2S-200. As três variantes principais são o MR-J2S-200A (comando analógico/pulso de uso geral), MR-J2S-200B (barramento de fibra óptica SSCNET para controladores de movimento) e MR-J2S-200CP (função de posicionamento embutida). O amplificador se comunica com o encoder do eixo do motor normalmente; a relação de redução é considerada nos parâmetros de relação de engrenagem eletrônica do amplificador, não na seleção do modelo do amplificador.

P3: O encoder está no eixo do motor — a relação de redução afeta a precisão da posição na saída?

A resolução de 17 bits do encoder (131.072 ppr) é medida no eixo do motor. Após a redução da engrenagem, a contagem efetiva do encoder por revolução do eixo de saída é a resolução base multiplicada pela relação de redução. Em uma relação de 1/20, por exemplo, cada revolução do eixo de saída corresponde a mais de 2,6 milhões de contagens do encoder — uma referência posicional muito fina. Isso significa que a precisão no eixo de saída melhora com relações de redução mais altas, e o posicionamento em baixa velocidade no eixo de saída se beneficia da resolução multiplicada.

P4: A classificação IP65 do motor se aplica a todo o conjunto, incluindo a unidade de engrenagem?

Não. O corpo do motor tem classificação IP65. A seção do redutor de engrenagem tem classificação IP44 — resistente a respingos de água, mas não a jatos de lavagem. Se o ambiente da aplicação envolver jatos de água direcionados, spray químico ou exposição pesada a refrigerante, essa classificação deve ser verificada contra os requisitos de instalação. Para cobertura IP65 em todo o conjunto, um servomotor separado e uma caixa de engrenagens externa com classificação independente devem ser considerados.

P5: Como funciona o freio eletromagnético em um motor com engrenagem e a relação de redução afeta a força de retenção?

O freio está no eixo do motor, antes da unidade de engrenagem — ele retém o eixo do motor mecanicamente quando os 24V DC são removidos. Como a carga é conectada através da engrenagem, o efeito de retenção no lado da carga é igual ao torque de retenção do freio no eixo do motor multiplicado pela relação de redução. Uma relação mais alta produz uma retenção proporcionalmente maior no lado da carga a partir do mesmo freio. O freio é apenas um dispositivo de retenção, não um freio de parada — o amplificador deve desacelerar o motor até parar antes que o freio engate. Sempre use a saída MBR de intertravamento do amplificador MR-J2S para sequenciar corretamente o relé do freio.