Mitsubishi HC-SFS102BG1 — 1kW AC Getriebemotor mit Bremse + G1 Untersetzungsgetriebe, MELSERVO-J2S Serie

Produktidentifikation

Teilenummer: HC-SFS102BG1

Auch gesucht als: HCSFS102BG1, HC-SFS-102BG1

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

Motortyp: AC bürstenloser Getriebemotor — Gerade Welle, Elektromagnetische Bremse, Flanschgetriebe vom Typ G1

Was dieser Motor leistet

Drei technische Anforderungen treiben die Spezifikation des HC-SFS102BG1 an: die Notwendigkeit eines höheren Abtriebsdrehmoments, als ein 1kW-Motor direkt erzeugen kann, eine failsafe mechanische Haltefunktion bei abgeschalteter Servostromversorgung und eine kompakte, in sich geschlossene Einheit, die ohne ein separat ausgerichtetes externes Getriebe in die Maschine eingebaut werden kann. Dieser Motor erfüllt alle drei Anforderungen gleichzeitig.

Der Basis-HC-SFS102 liefert kontinuierlich 4,78 Nm bei 2.000 U/min. Nach dem G1 Industrie-Flanschgetriebe — erhältlich in Übersetzungen von 1/5 bis 1/25 — vervielfacht sich das Abtriebsdrehmoment proportional, während sich die Wellendrehzahl entsprechend reduziert. Bei einer Übersetzung von 1/20 liefert die Abtriebswelle bei typischer Getriebeeffizienz etwa 81–86 Nm kontinuierlich bei 100 U/min. Die federbelastete elektromagnetische Bremse hält die Position der Abtriebswelle mechanisch, sobald 24V DC abgeschaltet werden, unabhängig davon, was der Verstärker oder das Steuerungssystem tut.

Die 17-Bit serielle Absolutwertgeber an der Motorwelle — 131.072 Positionen pro Umdrehung — behält die absolute Mehrumdrehungsposition über jede Stromunterbrechung hinweg über die A6BAT-Batterie im MR-J2S-Verstärker bei. Die Maschine weiß bei jedem Neustart genau, wo sich die Achse befindet, ohne einen Referenzfahrzyklus.

Für eine 1kW-Achse, die eine Last durch Schwerkraft halten, einen langsamen Mechanismus mit hohem Drehmoment antreiben und nach jeder Stoppbedingung präzise neu starten muss, deckt der HC-SFS102BG1 den gesamten Anforderungsbereich in einer einzigen verschraubbaren Einheit ab.

Technische Spezifikationen

Das Getriebe: Abtriebsdrehmoment, das das Anwendungsprofil verändert

Ein nackter 1kW-Servomotor bei 2.000 U/min ist ein leistungsfähiger Achsantrieb für einen bestimmten Lastbereich — moderates Drehmoment bei mittlerer Drehzahl. Das G1-Getriebe verändert grundlegend den Betriebsbereich. Anstelle von 4,78 Nm bei bis zu 2.000 U/min kann das System hohes Drehmoment bei niedrigen Wellendrehzahlen liefern und damit Anwendungen erschließen, die der Motor allein einfach nicht erreichen kann.

Der Zusammenhang ist einfach: Abtriebswellen-Drehzahl = Motornenndrehzahl / Übersetzungsverhältnis; theoretisches Abtriebsdrehmoment = Motornenndrehmoment × Übersetzungsverhältnis, abzüglich Getriebeverluste. Bei einer 1/20-Übersetzung dreht sich die Abtriebswelle mit 100 U/min und liefert etwa 81–86 Nm kontinuierliches Drehmoment (bei 85–90% Getriebeeffizienz). Bei 1/9 läuft die Abtriebswelle mit etwa 222 U/min bei etwa 38–40 Nm kontinuierlich. Bei 1/5 erhalten Sie etwa 400 U/min bei 20–21 Nm.

Das spezifische Übersetzungsverhältnis, das in dieser Einheit installiert ist, ist auf dem Typenschild des Getriebegehäuses angegeben — überprüfen Sie diese Angabe immer, bevor Sie die elektronischen Getriebeübersetzungsparameter des Verstärkers einstellen.

Motorwellen-Kodierung und ihre Auswirkung auf die Auflösung des Abtriebs ist für Präzisionsanwendungen wissenswert. Der 17-Bit-Encoder liest 131.072 Positionen pro Motorumdrehung. Da jede Abtriebswellenumdrehung mehreren Motorumdrehungen im Übersetzungsverhältnis entspricht, ist die effektive Encoder-Anzahl pro Abtriebsumdrehung die Motorauflösung multipliziert mit dem Verhältnis. Bei 1/20 ergibt dies über 2,6 Millionen effektive Zählungen pro Abtriebswellenumdrehung — fein genug, dass der Encoder nie der limitierende Faktor für die Positioniergenauigkeit bei Achsen dieses Typs ist.

Die elektromagnetische Bremse: Positionsfixierung durch das Übersetzungsverhältnis

Die Bremse befindet sich an der Motorwelle, zwischen der Encoder-Baugruppe und der Getriebeeingangsstufe. Federdruck klemmt die Reibscheibe, wenn 24V DC nicht anliegen; das Anlegen von Spannung an die Spule hält sie offen. Die Failsafe-Logik ist inhärent: keine Spannung bedeutet geklemmte Welle — der sichere Zustand erfordert kein aktives Signal.

Da die Last über das Übersetzungsverhältnis mit dem Motor verbunden ist, ist die effektive Haltekraft an der Abtriebswelle das Brems-Haltdrehmoment der Motorwelle multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis. Bei 1/20 wird ein moderates Motorwellen-Haltdrehmoment zu einer erheblichen Abtriebswellen-Haltekraft — mehr als ausreichend für die leichten vertikalen Aktuatoren, kompakten Indexiermechanismen und langsamen Transferantriebe, die dieser Motor typischerweise bedient.

Drei Verdrahtungs- und Sequenzierungspunkte, die bei dieser Kapazität gelten:

Der MBR (elektromagnetische Bremse-Verriegelungs-) Ausgang des MR-J2S-Verstärkers muss das Bremsrelais steuern. MBR verzögert das Anlegen der Bremse, bis der Verstärker bestätigt hat, dass der Motor auf Stillstand abgebremst wurde. Das Anlegen der Feder an eine noch rotierende Motorwelle verursacht vorzeitigen Bremsverschleiß und kann mechanische Stöße im Getriebe verursachen. Selbst bei 1kW summieren sich wiederholte Bremseingriffe gegen die Bewegung schnell zu einer verkürzten Lebensdauer der Bremse.

Ein direkt über die Bremsspulenanschlüsse verdrahteter Überspannungsableiter ist keine Option. Der induktive Einschaltstrom der Spule beim Ausschalten beschädigt Relaiskontakte und digitale Ausgänge des Verstärkers ohne Unterdrückung. Platzieren Sie den Ableiter am Motorstecker, nicht am Relais.

Für vertikale Achsen empfiehlt Mitsubishi, das statische unausgeglichene Drehmoment an der Motorwelle innerhalb von 70% des Motornenndrehmoments zu halten — etwa 3,3 Nm am Motor für diesen Motor. Durch das Übersetzungsverhältnis entspricht dies einer deutlich größeren zulässigen unausgeglichenen Last an der Abtriebswelle. Wo die Schwerkraftlast diesen Schwellenwert überschreitet, sollte eine mechanische Gegenbalance das Servo- und Bremssystem ergänzen.

Verstärkerkompatibilität und Inbetriebnahme

Der HC-SFS102BG1 wird mit dem MR-J2S-100 Klasse Verstärker kombiniert. Aus Sicht des Verstärkers ist der angetriebene Motor der HC-SFS102 — das Encoder-Protokoll, die Motorerkennung und die Stromregelung bleiben durch das Getriebe unverändert. Drei Schnittstellenvarianten decken die wichtigsten Steuerungsarchitekturen ab:

MR-J2S-100A — Universeller Analog-/Impulsbefehl. Akzeptiert Schritt-/Richtungs- oder analoge Geschwindigkeits-/Drehmomentbefehle von CNC- und SPS-Systemen. Die Standardwahl für die meisten Werkzeugmaschinen- und Automatisierungsanwendungen.

MR-J2S-100B — SSCNET-Glasfaserbus unter einer Mitsubishi-Bewegungssteuerung. Positionierbefehle kommen über das Netzwerk von einer A-Serie oder Q-Serie Steuerung; Encoder-Feedback läuft über denselben Glasfaserlink.

MR-J2S-100CP — Integrierte Positionierung mit einer gespeicherten Punktetabelle, CC-Link oder E/A-gesteuert. Für Standalone-Anwendungen, die keine dedizierte externe Bewegungssteuerung erfordern.

Bei der Inbetriebnahme ist eine Parameteranpassung unerlässlich:Das elektronische Übersetzungsverhältnis des Verstärkers (CMX/CDV in der MR-J2S-Parameterterminologie) muss das tatsächlich installierte Untersetzungsgetriebe-Verhältnis widerspiegeln. Diese Einstellung stellt die korrekte Beziehung zwischen den befohlenen Positionierimpulsen und der tatsächlichen Abtriebswellenbewegung her. Eine falsche Einstellung — oder das Belassen des Standardwerts für einen Direktantriebsmotor — führt zu Achsenpositionsfehlern, Überschwingen oder Nachlauf-Fehlermeldungen beim ersten JOG-Test. Lesen Sie immer das Verhältnis vom Typenschild des Getriebegehäuses ab und überprüfen Sie den Parameter vor der ersten motorisierten Bewegung.

HC-SFS 2000 U/min Bereich — 1kW im Kontext

Der HC-SFS102BG1 teilt sich den 130 × 130 mm Flansch mit den 500W und 1,5kW Modellen der HC-SFS 2000 U/min Familie. Alle tragen standardmäßig den 17-Bit Absolutwertgeber und die MR-J2S Verstärkeranforderung.

G1 vs G1H: Wahl der Montagegeometrie

Die HC-SFS102-Reihe ist mit zwei Industrie-Getriebekonfigurationen erhältlich. Das G1 (Flanschtyp), das in diesem Motor verwendet wird, montiert die Getriebegehäusefläche an der Maschinenstruktur, wobei die Abtriebswelle nach vorne in einer Linie mit der Motorachse herausragt. Es ist die richtige Wahl für Maschinendesigns, bei denen die Motor-Getriebe-Einheit in eine Bohrung fällt oder an einer flachen Stirnplatte montiert wird.

Die G1H (Fußtyp) verwendet Fußbefestigungsflächen an der Getriebegehäusebasis und eignet sich für Layouts, bei denen der Motor neben dem Getriebegehäuse sitzen muss — Förderbandantriebsschienen, fußmontierte Kettenantriebsstationen und ähnliche bodengestützte Installationen.

Beide verwenden denselben Motorkörper, Encoder und dieselbe Bremse. Die Wahl zwischen ihnen ist rein mechanisch — bestimmt durch die Montagegeometrie der Maschine und den verfügbaren Einbauraum.

Typische Anwendungen

Kleine CNC-Hilfs- und Indexantriebe.Späneförderer, Werkzeugmagazin-Indexmechanismen und Palettenkarussellantriebe an kompakten Bearbeitungszentren verwenden 1kW-Getriebemotoren, bei denen die niedrige Abtriebswellen-Drehzahl und das vervielfachte Drehmoment für die Förderband- oder Karusselllast geeignet sind, der Absolutwertgeber die Indexposition bei jedem Zyklus präzise bestätigt und die Bremse jede Indexstation während der Bearbeitung hält.

Vertikale Aktuatoren in leichten Handhabungssystemen.Kleine vertikale Hubachsen — Teileheber, Werkstückpräsentatoren, leichte Transfermechanismen mit einer Schwerkraftlastkomponente — kombinieren die 1kW-Leistung mit der Failsafe-Haltefunktion der Bremse und der vervielfachten Haltekraft des Übersetzungsverhältnisses. Die Achse hält die Position bei jedem Stromausfall, ohne auf Servostrom angewiesen zu sein.

Kompakte Rundschalttische.Kleine Rundschalttische für Montage-, Inspektions- und Prüfvorrichtungen verwenden Getriebemotoren am Eingang des Tischantriebs. Das Getriebe reduziert die Abtriebswelle auf den Drehzahlbereich, der für den Tischmechanismus geeignet ist; die Bremse hält die Winkelposition während der Arbeitsruhe; der 17-Bit-Encoder liefert die Winkelauflösung, die für wiederholbares Mehrstationen-Indexing erforderlich ist.

Wickel- und Spannachsen an kompakten Umwandlungsanlagen.Kleine Roll-zu-Roll-Systeme — Etikettenkonverter, Schmalbahn-Druckmaschinen, kleine Laminierlinien — verwenden 1kW-Getriebe-Servosysteme für Wickel- und Bremsachsen. Der Motor läuft im Drehmomentregelmodus über einen weiten Drehzahlbereich; das Übersetzungsverhältnis hält den Motor unabhängig vom Rollendurchmesser in einem effizienten Betriebsbereich.

Servoantriebe für Förderbandstationen.Einzeln servo-gesteuerte Förderbandstationen an Montage- und Prüfstraßen verwenden Getriebe-Servosysteme für präzise Drehzahlregelung und genaue Positionsfixierung an jeder Station. Die G1-Flanschmontage integriert sich sauber in Standard-Förderbandrahmen, und der Absolutwertgeber gewährleistet die genaue Stationsposition bei jedem Schichtbeginn ohne Referenzfahrtsequenz.

Häufig gestellte Fragen

F1: Welche Verstärker sind mit dem HC-SFS102BG1 kompatibel?

Der HC-SFS102BG1 benötigt einen MR-J2S-100 Klasse Verstärker aus der MELSERVO-J2S Plattform. Die drei Hauptvarianten sind der MR-J2S-100A (universeller Analog-/Impulsbefehl), MR-J2S-100B (SSCNET-Glasfaserbus für Mitsubishi-Bewegungssteuerungen) und MR-J2S-100CP (integrierte Positionierung mit CC-Link). Alle unterstützen den 17-Bit seriellen Encoder. Dieser Motor ist nicht kompatibel mit originalen MR-J2-100 Verstärkern oder mit MR-J3 / MR-J4 Verstärkern. Stellen Sie immer die elektronischen Getriebeübersetzungsparameter des Verstärkers auf das installierte Untersetzungsgetriebe-Verhältnis ein, bevor Sie die Inbetriebnahme durchführen.

F2: Wie beeinflusst das G1-Untersetzungsgetriebe das Abtriebsdrehmoment und die Drehzahl des Motors?

Das Getriebe reduziert die Abtriebswellen-Drehzahl und vervielfacht proportional das Drehmoment. Bei der Nenndrehzahl des Motors von 2.000 U/min und 4,78 Nm erzeugt ein 1/20-Getriebeverhältnis etwa 100 U/min an der Abtriebswelle mit etwa 81–86 Nm kontinuierlichem Drehmoment (unter Berücksichtigung von 85–90% Getriebeeffizienz). Ein 1/9-Verhältnis liefert etwa 222 U/min bei etwa 38–40 Nm. Das installierte spezifische Verhältnis ist auf dem Typenschild des Getriebegehäuses aufgedruckt — überprüfen Sie diesen Wert, bevor Sie die Verstärkerparameter einstellen.

F3: Die Bremse befindet sich an der Motorwelle, nicht an der Abtriebswelle. Wie wirkt sich das auf die Haltekraft an der Last aus?

Da die Last über das Getriebe angeschlossen ist, entspricht die effektive Haltekraft an der Abtriebswelle dem Motorwellen-Haltdrehmoment der Bremse multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis. Ein höheres Verhältnis bietet proportional mehr Abtriebsseitige Haltekraft von derselben Bremse. Die Bremse ist nur eine Haltevorrichtung — sie darf nur angezogen werden, nachdem der Motor angehalten hat, gesteuert über den MBR (Bremse-Verriegelungs-) Ausgang des MR-J2S-Verstärkers. Montieren Sie immer einen Überspannungsableiter direkt über die Bremsspulenanschlüsse, um Relais- und Verstärkerschaltungen beim Ausschalten zu schützen.

F4: Befindet sich die 17-Bit-Encoder-Batterie im Motor oder im Verstärker?

Die Mitsubishi A6BAT Lithiumbatterie, die den Absolutwertgeber-Mehrumdrehungs-Positionszähler aufrechterhält, befindet sich im MR-J2S Servo-Verstärker — nicht im Motor oder Getriebe. Ersetzen Sie sie, wenn der Verstärker eine Niedrigbatterie-Warnung anzeigt, bevor sie vollständig entladen ist. Eine entladene A6BAT setzt den Absolutwertgeber-Zähler zurück, was einen Referenzrücklaufzyklus erfordert, bevor die Produktion wieder aufgenommen werden kann. Der Motor selbst erfordert keine Batteriewartung.

F5: Was ist die Schutzart dieses Motors und deckt sie den Getriebebereich ab?

Der Motorkörper hat die Schutzart IP65 — vollständig staubdicht und geschützt gegen Wasserstrahlen aus jeder Richtung. Das Getriebegehäuse hat die Schutzart IP44, die Spritzwasser abdeckt, aber keine anhaltenden gerichteten Wasserstrahlen oder Hochdruckreinigung. Wenn die Installation starker Kühlmittelexposition oder regelmäßiger Reinigungsarbeiten mit Hochdruckreiniger beinhaltet, verifizieren Sie, ob IP44 für den Standort des Getriebegehäuses ausreichend ist, und erwägen Sie zusätzliche Abdichtungen oder Spritzschutzvorrichtungen, wo nötig.