Mitsubishi HC-MFS73BG1 — 750W AC Getriebemotor mit Bremse + G1 Untersetzungsgetriebe, MELSERVO-J2S Serie

Produktidentifikation

Teilenummer: HC-MFS73BG1

Auch gesucht als: HCMFS73BG1, HC-MFS-73BG1

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

Motortyp: AC bürstenloser Getriebemotor — Ultra-Low Inertia, Elektromagnetische Bremse, G1 Flanschgetriebe

Zustand: Neu in OVP

Übersicht

Das Mitsubishi HC-MFS73BG1 kombiniert drei Komponenten in einem einzigen kompakten Paket: einen 750W Ultra-Low Inertia AC Servomotor, ein integriertes G1 Industrie-Flanschgetriebe und eine federbelastete elektromagnetische Bremse. Der Motor läuft mit 3.000 U/min, die Bremse sorgt für eine ausfallsichere mechanische Haltekraft, sobald die 24V DC abgeschaltet werden, und das G1 Getriebe reduziert die Motorgeschwindigkeit auf die Abtriebswelle, während das Drehmoment proportional erhöht wird — alles in einer eigenständigen Einheit, die direkt in die Maschine montiert werden kann, ohne ein separat ausgerichtetes externes Getriebe zu benötigen.

Die HC-MFS-Serie basiert auf dem Prinzip der Ultra-Low Inertia. Während die HC-SFS- und HC-KFS-Familien für mittlere bzw. niedrige Trägheit stehen, befinden sich die HC-MFS-Motoren am entgegengesetzten Ende des Trägheitsspektrums — extrem kleine Rotoren mit minimalem Drehimpuls. Diese Eigenschaft macht sie schnell. Ultra-Low Inertia Servomotoren beschleunigen und verzögern schnell, reagieren fast augenblicklich auf Geschwindigkeits- und Positionsbefehle und sind die richtige Spezifikation für Anwendungen mit hohem Taktzyklus, bei denen die Servoachse den größten Teil ihrer Lebensdauer in der transienten Phase verbringt — Starten, Stoppen, Umkehren — anstatt in gleichmäßiger Bewegung. Robotik, Pick-and-Place-Systeme, Halbleiterhandling, Verpackungs- und Etikettieranlagen sowie jede Mechanik, die Dutzende oder Hunderte Male pro Minute taktet, gehören zu dieser Anwendungsklasse.

Die Kombination des G1 Untersetzungsgetriebes und der Bremse mit diesem schnellen, leichten Motorkörper ergibt einen vielseitigen Getriebe-Servomotor: hohe Taktzyklusfähigkeit bei reduzierter Ausgangsgeschwindigkeit, vervielfachtes Ausgangsdrehmoment, ausfallsichere Bremsfunktion an jeder Indexposition und der 17-Bit serielle Absolutwertgeber, der 131.072 ppr Positionsrückmeldung auf der Motorwelle liefert, unabhängig vom Übersetzungsverhältnis.

Technische Spezifikationen

Ultra-Low Inertia: Was es in der Praxis bedeutet

Die Rotor-Trägheit des HC-MFS73 beträgt 0,6 kg·cm² — erheblich geringer als beim HC-KFS73 und dramatisch geringer als bei Motoren mit mittlerer Trägheit bei gleicher Leistung. Diese kleine Zahl hat direkte Auswirkungen auf das Verhalten der Achse während jeder Beschleunigungs- und Verzögerungsphase.

Ein Rotor mit geringerer Trägheit erfordert weniger Drehmoment, um mit einer bestimmten Rate zu beschleunigen, oder kann äquivalent dazu eine höhere Beschleunigungsrate bei gleichem Drehmoment erreichen. Wenn eine Achse Hunderte von kurzen Positionierbewegungen pro Stunde durchläuft — jede Bewegung besteht aus einer Beschleunigungsphase, einer kurzen Phase konstanter Geschwindigkeit und einer Verzögerungsphase — dominiert die Zeit, die in den transienten Phasen verbracht wird, die Gesamtzykluszeit. Die Reduzierung der Rotor-Trägheit verkürzt die Zeit in jeder Transiente, und diese Reduzierung summiert sich über jeden Zyklus einer Produktionsschicht.

Der Kompromiss ist die Lastempfindlichkeit. Motoren mit Ultra-Low Inertia sind empfindlicher gegenüber Trägheitsfehlanpassungen der Last als ihre Gegenstücke mit mittlerer Trägheit. Wenn die auf die Motorwelle reflektierte Lastträgheit um ein Vielfaches größer ist als die eigene Rotor-Trägheit des Motors, muss die Auto-Tuning-Routine des Verstärkers härter arbeiten, um stabile Verstärkungen zu finden. Das G1 Untersetzungsgetriebe des HC-MFS73BG1 adressiert dies direkt: Das Übersetzungsverhältnis reduziert die reflektierte Lastträgheit um das Quadrat des Verhältnisses. Ein 1/20 Untersetzungsgetriebe reduziert die reflektierte Lastträgheit um den Faktor 400 und bringt selbst moderate externe Lastträgheiten in einen komfortablen Bereich für die stabile Regelung durch den Ultra-Low Inertia Motor.

Das G1 Getriebe: Drehmomentvervielfachung und Geschwindigkeitsreduzierung

Das G1 Untersetzungsgetriebe ist die Mitsubishi-Option für Industrieanwendungen mit Flanschabgang für die HC-MFS-Serie — ein flanschmontiertes Getriebegehäuse, das eine Wellenausgabe an der Außenfläche bietet, wobei der vordere Flansch des Motors als Montagepunkt dient. Das Ergebnis ist eine einzige axial ausgerichtete Einheit mit dem Motor an einem Ende, dem Getriebegehäuse in der Mitte und der Abtriebswelle, die aus der hinteren Stirnseite des Getriebegehäuses herausragt.

Der Basis-Motor läuft mit 3.000 U/min und liefert kontinuierlich 2,4 Nm. Nach der Getriebestufe — bei einem Verhältnis von 1/20 zum Beispiel — dreht sich die Abtriebswelle mit 150 U/min und das theoretische Dauer-Drehmoment an der Abtriebswelle, vor Getriebeverlusten, beträgt etwa 48 Nm. Diese Umwandlung ist der praktische Grund für die Kombination des Untersetzungsgetriebes mit einem Ultra-Low Inertia Motor: Der Motor arbeitet in seinem optimalen Hochgeschwindigkeits-, Niedrigdrehmoment-Bereich, wo er am effizientesten ist, während die Abtriebswelle das Langsam-Geschwindigkeits-, Hochdrehmoment-Profil liefert, das die Anwendung tatsächlich benötigt.

Verfügbare Übersetzungsverhältnisse sind 1/5, 1/9, 1/15, 1/20 und 1/25. Das spezifische Verhältnis in einer bestimmten Einheit ist auf dem Typenschild des Getriebegehäuses angegeben. Die Wahl des Verhältnisses beinhaltet die Abwägung des Ausgangsdrehzahlbereichs, des Ausgangsdrehmomentniveaus, der effektiven Encoder-Auflösung an der Abtriebswelle und des Managements der reflektierten Lastträgheit. Niedrigere Verhältnisse ergeben höhere Ausgangsgeschwindigkeiten und geringeres Ausgangsdrehmoment; höhere Verhältnisse ergeben niedrigere Ausgangsgeschwindigkeiten, höheres Drehmoment und eine bessere Reduzierung der reflektierten Trägheit.

Effektive Encoder-Auflösung am Getriebeausgang ist einer der weniger offensichtlichen Vorteile der Motorwellen-Kodierung über ein Untersetzungsgetriebe. Der 17-Bit-Encoder an der Motorwelle liest 131.072 Positionen pro Motorumdrehung. Bei einem Verhältnis von 1/20 entspricht jede Abtriebswellen-Umdrehung 20 Motorumdrehungen, was 20 × 131.072 = 2.621.440 effektive Encoder-Zählungen pro Abtriebsumdrehung ergibt. Für Langsam-Positionsanwendungen ist dies eine außergewöhnlich feine Winkelreferenz — feiner als die meisten dedizierten Abtriebswellen-Encoder in dieser Größenordnung.

Der Schutz des Getriebeteils ist IP44, eine Stufe unter dem IP55 des Motorkörpers. Für Umgebungen mit Spritzwasser, Spülung oder erheblicher Kühlmittelbelastung muss diese Schutzart berücksichtigt werden. Installationen, bei denen das Getriebegehäuse gerichteten Wasserstrahlen oder Eintauchen ausgesetzt sein kann, sollten zusätzliche Dichtungen oder eine andere Motor-Getriebe-Konfiguration verwenden.

Elektromagnetische Bremse an einem kleinen Getriebemotor

Die Bremse des HC-MFS73BG1 sitzt auf der Motorwelle, zwischen der Encoder-Einheit des Motors und der Getriebeeingangsstufe. Wenn die 24V DC abgeschaltet werden — absichtlich während einer Abschaltsequenz oder automatisch bei einem Fehler oder Not-Aus — greift die Feder die Motorwelle. Da die Last über das Getriebe angeschlossen ist, entspricht das effektive Halte-Drehmoment am Getriebeausgang dem Nenn-Halte-Drehmoment der Bremse auf der Motorwelle, multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis.

Bei einem 750W-Motor mit einer Bremse, die ausgelegt ist, das Drehmoment der Motorwelle zu halten, ist dieser Multiplikationseffekt signifikant. Bei einem Übersetzungsverhältnis von 1/20 wird eine Motorwellenbremse mit 2,4 Nm zu etwa 48 Nm effektiver Haltekraft am Getriebeausgang (vor Getriebeverlusten). Für kleine vertikale Achsen, leichte Robotergelenke und kompakte Indexiermechanismen ist diese verstärkte Haltekraft mehr als ausreichend, um jegliches Schwerkraft- oder Federdriften im ausgeschalteten Zustand zu verhindern.

Das MBR-Signal vom MR-J2S-Verstärker steuert die Zeitsteuerung des Bremsrelais. MBR verzögert das Anlegen, bis die Verzögerungsroutine des Verstärkers den Motor zum Stillstand gebracht hat. Bei einem Ultra-Low Inertia Motor mit kleiner Last ist die Verzögerung schnell — aber das Anlegen der Feder gegen eine sich drehende Motorwelle, selbst mit geringer Trägheit, führt zu Verschleiß, der sich über Tausende von Zyklen schnell ansammelt. Die MBR-Verriegelung stellt sicher, dass die Bremse immer im Stillstand greift. Ein Überspannungsableiter direkt über den Bremsspulenanschlüssen unterdrückt die induktive Überspannung beim Ausschalten und schützt den Relaisausgang und andere 24V DC-Schaltungskomponenten.

17-Bit Encoder: Feine Rückmeldung über das Übersetzungsverhältnis

Der Encoder ist an der Motorwelle positioniert, vor der Getriebestufe, und liest 131.072 Positionen pro Umdrehung. Diese Position ist beabsichtigt: Der Encoder erfasst jederzeit die volle Auflösung der Motorwelle, unabhängig vom nachgeschalteten Übersetzungsverhältnis. Der Verstärker arbeitet mit diesem hochauflösenden Signal, um die Motor-Drehzahl- und Positionsregelung mit der gleichen Bandbreite auszuführen, die er bei einem nackten Motor erreichen würde, und der Absolutwert-Positionszähler deckt den vollen Mehrumdrehungsbereich der Abtriebswelle mit entsprechender Auflösungs-Multiplikation ab.

Die Batterie-Sicherung für den Absolutwert-Zähler verwendet die A6BAT Lithiumzelle im MR-J2S-Verstärker. Die Position wird bei jeder Stromunterbrechung beibehalten, und die Maschine startet in exakter bekannter Position ohne Referenzfahrzyklus neu. Für Hochzyklus-Automatisierung, bei der die Startzeit der Schicht wichtig ist, oder für Systeme, die häufige Not-Aus-Schaltungen während der Produktion erfahren, ist dies ein echter betrieblicher Vorteil.

Kompatible Verstärker

Der HC-MFS73BG1 wird mit dem MR-J2S-70-Klasse-Verstärker kombiniert — der 750W J2-Super-Plattform. Drei Schnittstellenvarianten:

MR-J2S-70A verarbeitet analoge und Impuls-Befehle von SPS und CNC-Systemen. Positions-, Geschwindigkeits- und Drehmomentregelungsmodi, mit RS-232C für MR Configurator Setup. Akzeptiert einphasige oder dreiphasige 200V AC-Eingänge, was ihn flexibel für Schaltschrankinstallationen macht, bei denen nur einphasiger Strom verfügbar ist.

MR-J2S-70B arbeitet auf dem SSCNET Glasfaser-Serienbus unter einem Mitsubishi A-Serie oder Q-Serie Bewegungscontroller — dem Standard für koordinierte Mehrachsen-Systeme, bei denen alle Servoachsen über ein gemeinsames Netzwerk kommunizieren.

MR-J2S-70CP verfügt über eine integrierte Punktetabelle für eigenständige Positionierung ohne externen Bewegungscontroller, mit CC-Link oder I/O-Befehlsschnittstelle.

Alle drei unterstützen den 17-Bit seriellen Encoder. Der HC-MFS73BG1 ist nicht kompatibel mit MR-J3 oder MR-J4 Verstärkern. Für Systeme, die derzeit mit den ursprünglichen MR-J2-70 Verstärkern der ersten Generation laufen, beachten Sie, dass das J2S-Encoder-Protokoll vom J2-Encoder der ersten Generation abweicht — die Kompatibilität hängt von der spezifischen MR-J2-Verstärker-Softwareversion ab; verifizieren Sie dies vor der Installation.

HC-MFS 3000 U/min Familie — 750W im Kontext

Der HC-MFS73 ist die größte Kapazität in der HC-MFS-Familie. Alle Modelle verfügen standardmäßig über den 17-Bit Absolutwertgeber und werden mit J2-Super-Verstärkern der entsprechenden Leistungsklasse kombiniert. Der 80 × 80 mm Flansch des HC-MFS73 ist im Verhältnis zur Motorleistung kompakt und hält die Gesamtgröße der Einheit auch mit dem G1 Getriebe klein.

Typische Anwendungen

Kompakte Roboter-Gelenk- und Handgelenksantriebe. Kleine Industrieroboter, SCARA-Roboter und Delta-Pick-and-Place-Mechanismen verwenden Ultra-Low Inertia Motoren an den äußeren Gelenken und Handgelenksachsen, wo die Minimierung der bewegten Masse ebenso wichtig ist wie die Minimierung der Motor-Trägheit. Der HC-MFS73BG1 bietet die Geschwindigkeit, Reaktionsfähigkeit und das durch das Getriebe vervielfachte Ausgangsdrehmoment, das diese Gelenke benötigen, mit der Bremse, die die Gelenkposition bei Stromabschaltung hält.

Hochzyklische Indexier- und Rundtischantriebe. Rundtische an Montage- und Prüfstraßen, die schnell durch feste Winkelpositionen takten — Verweilen, Indexieren, Verweilen, Indexieren — mit Raten von sechzig oder mehr Zyklen pro Minute, verwenden Ultra-Low Inertia Getriebe-Servomotoren, um die Indexzeit zu minimieren. Die Bremse hält jede Station während des Verweilens fest, ohne Servo-Lock-Strom, was die thermische Belastung des Verstärkers bei hohen Produktionsläufen reduziert.

Servoachsen für Verpackungs- und Etikettiermaschinen. Etikettierrollen, Produktzuführungsindexierer und Siegelstationen an Verpackungslinien laufen mit hohen Taktzyklen und kompakten Einbaumaßen. Der kleine 80 × 80 mm Motorflansch und das Getriebegehäuse des HC-MFS73BG1 passen in die beengten Einbauräume, die typisch für das Design von Verpackungsmaschinen sind, und der Absolutwertgeber behält die Produktregistrierung bei jedem Not-Aus und Neustart bei.

Halbleiter- und Elektronikmontageanlagen. Wafer-Handling, Komponenten-Einsetz- und Lotpasten-Dosierachsen an Halbleiter- und Elektronikproduktionsanlagen erfordern schnelle, präzise, leichte Servoantriebe. Die Ultra-Low Inertia Eigenschaft des HC-MFS73 wird direkt für diese Geräteklasse spezifiziert, und die kompakte Grundfläche passt zu den engen Maschinen-Geometrien.

Förderband-Weichen und Sortiergatter. Servo-gesteuerte Weichen und Spurwechselmechanismen an Sortierförderern erfordern schnelle Betätigung, zuverlässige Positions-Haltekraft in der eingestellten Position und geringe physische Größe, um in die Förderbandstruktur zu passen. Die Bremse hält die Torposition mechanisch, das Getriebe liefert das Ausgangsdrehmoment, um den Tor-Mechanismus gegen den Bandwiderstand zu bewegen, und der Absolutwertgeber stellt sicher, dass die Torposition sofort nach dem Einschalten ohne Kalibrierungszyklus bekannt ist.

Häufig gestellte Fragen

F1: Welche Verstärker sind mit dem HC-MFS73BG1 kompatibel?

Der HC-MFS73BG1 benötigt einen MR-J2S-70-Klasse-Verstärker aus der MELSERVO-J2S-Plattform. Die drei Hauptvarianten sind der MR-J2S-70A (Allzweck-Analog-/Impulsbefehl, akzeptiert ein- oder dreiphasige 200V-Eingänge), MR-J2S-70B (SSCNET Glasfaserbus für Mitsubishi Bewegungscontroller) und MR-J2S-70CP (integrierte Positionierungsfunktion). Alle drei unterstützen den 17-Bit seriellen Encoder. Dieser Motor ist nicht kompatibel mit MR-J3 oder MR-J4 Verstärkern.

F2: Wie beeinflusst das G1 Untersetzungsgetriebe das Ausgangsdrehmoment und die Geschwindigkeit?

Das G1 Getriebe reduziert die Abtriebswellen-Geschwindigkeit und vervielfacht das Drehmoment proportional zum Übersetzungsverhältnis. Bei der Nenndrehzahl des Basis-Motors von 3.000 U/min und 2,4 Nm erzeugt ein Verhältnis von 1/20 etwa 150 U/min an der Abtriebswelle mit einer theoretischen Drehmomentvervielfachung von 20× — vor Getriebeverlusten, die typischerweise 85–90% für diese Art von Untersetzungsgetriebe betragen. Das spezifische Verhältnis, das in einer bestimmten Einheit verbaut ist, ist auf dem Typenschild des Getriebegehäuses angegeben. Der Encoder verbleibt an der Motorwelle und liest unabhängig vom Verhältnis mit voller 17-Bit-Auflösung.

F3: Warum hat der Motorschutz IP55, während der Getriebeteil nur IP44 hat?

Der Motorkörper und die Encoder-Einheit des HC-MFS73BG1 haben die Schutzart IP55 — geschützt gegen Staub und Niederdruckwasserstrahlen aus jeder Richtung. Der Getriebegehäuseteil ist IP44 klassifiziert, was Schutz gegen feste Partikel und Spritzwasser aus jeder Richtung abdeckt, aber keine anhaltenden gerichteten Wasserstrahlen. Dies ist ein Standardmerkmal von integrierten Servo-Getriebemotor-Designs in dieser Serie. Für Spülumgebungen oder Anwendungen mit erheblichen Kühlmittelspritzern muss die IP44-Klassifizierung des Getriebeteils gegen die Schutzanforderungen der Installation geprüft werden.

F4: Wo befindet sich die elektromagnetische Bremse in der Einheit und wie beeinflusst das Übersetzungsverhältnis die Haltekraft?

Die Bremse befindet sich an der Motorwelle, zwischen dem Motor-Rotor und der Getriebe-Eingangsstufe. Wenn die 24V DC abgeschaltet werden, greift die Feder mechanisch die Motorwelle. Da die Last über das Übersetzungsverhältnis mit dem Motor verbunden ist, entspricht die effektive Haltekraft an der Getriebe-Abtriebswelle dem Halte-Drehmoment der Bremse auf der Motorwelle, multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis. Ein höheres Übersetzungsverhältnis erzeugt eine größere Haltekraft auf der Lastseite von der gleichen Bremse. Verwenden Sie immer den MBR-Verriegelungsausgang des MR-J2S-Verstärkers, um sicherzustellen, dass die Bremse erst greift, wenn der Motor zum Stillstand gekommen ist.

F5: Befindet sich die Batterie des Absolutwertgebers im Motor oder im Verstärker?

Die Batterie befindet sich im MR-J2S Servo-Verstärker, nicht im Motor oder der Getriebe-Einheit. Die Mitsubishi A6BAT Lithiumzelle, die im Verstärker installiert ist, erhält den Mehrumdrehungs-Absolutwert-Zähler des 17-Bit-Encoders über jede Stromunterbrechung. Ersetzen Sie sie, wenn der Verstärker einen Niedrigbatterie-Alarm anzeigt — vor vollständiger Entladung, die den Absolutwert-Zähler zurücksetzen und einen Referenzrücklaufzyklus erfordern würde, bevor die Maschine die Produktion wieder aufnimmt.