Mitsubishi HC-PQ43B (HCPQ43B) — Servomotor CA de 400W com Freio Eletromagnético, Eixo Reto, 3000 rpm, Série MELSERVO-C

Visão Geral do Produto

Número da Peça: HC-PQ43B

Também Pesquisado Como: HCPQ43B, HC PQ 43B, HC-PQ-43B

Série: Mitsubishi MELSERVO-C (Geração MR-C)

Classificação: Servomotor CA sem Escovas de Inércia Ultra-Baixa — 400 W, classe 200V, 3000 rpm, Eixo Reto, Freio Eletromagnético

Contexto: Um Tipo Diferente de Servomotor

A maioria dos servomotores neste site pertence às famílias HC-SF, HC-SFS ou HA-FF — motores projetados em torno da plataforma de amplificador J2 ou J2-Super para automação industrial geral, máquinas-ferramenta e equipamentos de posicionamento. O HC-PQ43B vem de um ramo completamente diferente da história MELSERVO da Mitsubishi.

A série HC-PQ foi desenvolvida como parte da plataforma MELSERVO-C, introduzida em 1999 com uma missão específica: oferecer uma alternativa de servo genuína para clientes que utilizam motores de passo em aplicações de pequena capacidade de até 400W. O amplificador MR-C que o aciona é extraordinariamente compacto — com apenas 40 mm de largura e 130 mm de altura — e os motores HC-PQ foram projetados para corresponder a essa filosofia. Inércia ultra-baixa, fiação simples com conexões de cabo de saída, uma interface de controle direta e um nível de preço e complexidade que tornaram prático o passo de motor de passo para servo para máquinas que nunca haviam usado tecnologia de servo sem escovas antes.

O HC-PQ43B é a variante com freio do motor HC-PQ de 400W: mesmo torque nominal de 1,3 Nm, mesmo pico de 3,8 Nm, mesma classificação de 3000 rpm, mesma carcaça compacta com classificação IP44 — com um freio eletromagnético aplicado por mola adicionado à parte traseira do motor para aplicações de eixo vertical e mecanismos carregados por gravidade.

Especificações Técnicas

O Que a Plataforma MR-C Foi Projetada Para Fazer

Entender o HC-PQ43B corretamente requer entender a plataforma à qual pertence, pois a combinação MR-C e HC-PQ atendeu a um segmento de mercado para o qual as plataformas J2 e J2-Super maiores não foram otimizadas.

Os motores de passo dominaram as aplicações de posicionamento de pequena capacidade por décadas porque eram simples, baratos e não precisavam de dispositivo de feedback. O controle de pulso em malha aberta era suficiente para a maioria das aplicações, e a eletrônica de controle era direta. As fraquezas — ressonância em certas velocidades, perda de posição sob sobrecarga, baixo desempenho em alta velocidade, sem feedback de torque — foram aceitas como limitações inerentes da tecnologia.

A proposta da plataforma MR-C era que um servomotor pudesse igualar a simplicidade do controle de passo, eliminando essas limitações. O amplificador MR-C aceitava comandos de trem de pulso como um driver de motor de passo. Os motores HC-PQ tinham conexões de cabo de saída em vez de conectores redondos de especificação militar. O amplificador era estreito o suficiente para ser montado em um trilho DIN padrão em um painel compacto. A comissionamento era direto o suficiente para engenheiros acostumados com sistemas de motor de passo.

Para os tipos de máquinas que esta plataforma visava — pequenos equipamentos de montagem, aplicadores de etiquetas, mecanismos compactos de pick-and-place, mesas de posicionamento leves, eixos auxiliares em máquinas de impressão e embalagem — a combinação MR-C e HC-PQ forneceu desempenho de servo em malha fechada em um formato que não exigia reeducação da equipe de projeto ou da equipe de manutenção.

O HC-PQ43B adiciona um freio aplicado por mola a esta plataforma para as aplicações dentro dessa categoria de máquina que possuem eixos verticais ou outros componentes carregados por gravidade.

Freio Aplicado por Mola em um Motor de 400W

Com 400W e 1,3 Nm de torque nominal, as cargas que o HC-PQ43B aciona são leves em comparação com servomotores de média capacidade. Um pequeno trilho de transferência vertical. Uma junta de braço robótico leve. Um eixo de broca em uma pequena máquina de perfuração automática. Um shuttle vertical em uma estação de montagem compacta. Esses mecanismos são modestos em escala, mas a física de um freio aplicado por mola se aplica em qualquer nível de potência: quando a bobina é desenergizada, a mola fecha o freio e segura o eixo mecanicamente, sem depender de qualquer sistema elétrico ativo para fazê-lo.

A consequência prática é a mesma em 400W que em 7kW: se a energia do painel for cortada inesperadamente, se o amplificador disparar, se o circuito de parada de emergência abrir — o eixo se mantém. A alimentação de 24V CC para a bobina do freio é removida e a mola imediatamente faz seu trabalho. Em um pequeno mecanismo vertical onde a massa em movimento pode ser de apenas alguns quilogramas, esta ainda é a escolha de projeto correta. A alternativa — depender do bloqueio de servo do amplificador MR-C40A para manter a posição quando o amplificador pode ser o componente que acabou de disparar — não é uma base de segurança confiável.

O freio no HC-PQ43B requer uma fonte de alimentação separada de 24V CC no painel da máquina. Isso é explicitamente declarado na documentação da série MR-C: motores com freios requerem sua própria fonte de 24V CC, separada da energia de controle do amplificador. O circuito de 24V deve incluir um relé com supressão de surto apropriada nos terminais da bobina do freio — uma bobina indutiva sem supressão gerará picos de tensão prejudiciais quando desenergizada.

A sequência de operação recomendada segue o mesmo princípio de qualquer freio aplicado por mola em um servomotor: traga o eixo para repouso sob controle de servo antes de engatar o freio, e confirme que o bloqueio de servo foi estabelecido antes de liberar o freio na inicialização. Em uma máquina pequena e compacta onde esses eixos completam muitos ciclos por turno, a sequenciação consistente estende a vida útil do disco de freio mensuravelmente ao longo da vida operacional do motor.

1,3 Nm de Torque Nominal: A Vantagem da Inércia Ultra-Baixa

Um Newton-metro e três décimos. Esse é um valor modesto de torque contínuo por qualquer medida, e descreve com precisão o que o HC-PQ43B é: um motor para eixos leves e rápidos onde o prêmio está no desempenho de aceleração em vez de força sustentada.

Motores de inércia ultra-baixa alcançam seu valor principal através da relação entre o torque disponível e a inércia do rotor. Uma inércia de rotor muito baixa significa que um determinado torque — incluindo o pico de 3,8 Nm — produz aceleração angular muito alta do próprio eixo do motor. O eixo atinge a velocidade alvo rapidamente, se estabiliza na posição rapidamente e está pronto para o próximo movimento rapidamente. Para aplicações que executam muitos movimentos curtos por minuto, isso se traduz diretamente em produtividade.

O pico de 3,8 Nm — quase três vezes o valor nominal contínuo — lida com as fases de aceleração e desaceleração de forma eficiente. No ciclo de trabalho típico de um eixo de máquina de montagem leve, o motor acelera para a velocidade de translação com torque de pico, opera brevemente em torque nominal ou abaixo, desacelera com torque de pico, e então permanece em posição consumindo corrente mínima. Este padrão é termicamente benigno e as funções de proteção do amplificador de 400W o gerenciam sem intervenção sob um ciclo de trabalho bem projetado.

A restrição é clara: 1,3 Nm contínuo é o teto para torque de carga sustentado. Aplicações onde o eixo deve manter mais de 1,3 Nm continuamente — resistência de corte sustentada, tensão de enrolamento pesada, carga gravitacional significativa durante o movimento — estão além da faixa de aplicação apropriada deste motor. Eixos que passam a maior parte do tempo de ciclo em repouso ou levemente carregados com apenas breves transientes de aceleração são onde o HC-PQ43B tem o melhor desempenho.

IP44: Entendendo o Grau de Proteção

O grau de proteção IP44 no HC-PQ43B é inferior ao IP65 encontrado nos motores das séries HC-SFS e HC-SF, e essa diferença vale a pena entender antes de especificar este motor.

IP44 significa: proteção contra partículas sólidas contra objetos maiores que 1 mm (ferramentas finas, fios, pequenos insetos — mas não poeira em volume), e proteção contra líquidos contra água espirrada de qualquer direção. Isso é adequado para ambientes industriais internos onde o motor não está diretamente exposto a spray de refrigerante, névoa de óleo ou operações de lavagem.

IP65 (a classificação nos motores HC-SFS e similares) adiciona proteção completa contra entrada de poeira e proteção contra jatos de água direcionados de qualquer ângulo.

Para as aplicações para as quais o HC-PQ43B foi projetado — máquinas de montagem, equipamentos de automação leve, eixos de posicionamento compactos internos — IP44 é geralmente suficiente. O motor não é projetado para ambientes de corte de máquinas-ferramenta onde o refrigerante atinge o motor, nem para equipamentos de alimentos ou farmacêuticos laváveis. Se o ambiente de instalação incluir refrigerante significativo, névoa de óleo ou contaminação do ar de operações de processamento, um motor com classificação mais alta deve ser especificado.

Ao instalar o HC-PQ43B com as saídas de cabo para baixo — que é a orientação de montagem preferida para instalações de motor horizontais — os cabos de saída e qualquer condensação escorrem para longe do corpo do motor em vez de se acumularem nos pontos de entrada do cabo. A documentação do MR-C recomenda contra a montagem do motor com cabos roteados para cima em ambientes onde a entrada de líquido ao longo da jaqueta do cabo é uma possibilidade.

Amplificador Compatível: O MR-C40A

O HC-PQ43B é emparelhado exclusivamente com o amplificador MR-C40A — a unidade de capacidade de 400W da linha MELSERVO-C. Este amplificador possui um conjunto de características que o distinguem acentuadamente dos amplificadores J2 e J2-Super que as séries HC-SFS e HC-SF utilizam.

O MR-C40A aceita entrada CA monofásica de 200–240V, consumindo aproximadamente 2,8A. Esta é uma fonte monofásica, não trifásica — o que significa que a plataforma MR-C pode operar a partir de um circuito monofásico padrão de 200V, simplificando a fiação do painel para pequenas máquinas que não possuem distribuição trifásica para cada posição do eixo.

O amplificador aceita comandos de posição de trem de pulso — a mesma interface usada por drivers de motor de passo — que foi central para o posicionamento da plataforma como um substituto de motor de passo. A resolução do encoder e o desempenho de controle são de classe servo, mas a interface de controle é compatível com motor de passo, tornando-o fácil de integrar em projetos de máquinas existentes que eram anteriormente baseados em motor de passo.

O MR-C40A tem apenas 40 mm de largura. Em uma máquina com vários eixos servo pequenos, uma fileira de amplificadores MR-C40A requer significativamente menos espaço no painel do que uma fileira equivalente de amplificadores J2-Super na mesma classificação de potência.

Tanto o amplificador MR-C40A quanto os motores da série HC-PQ foram descontinuados em abril de 2013. A recomendação de migração da Mitsubishi na época apontava os usuários para o amplificador MR-JN com motores das séries HF-KN ou HF-KP — a plataforma servo compacta de próxima geração nesta faixa de potência. Para máquinas ainda em serviço com hardware MR-C, amplificadores MR-C40A de reposição e motores HC-PQ43B permanecem disponíveis como estoque excedente.

Visão Geral da Capacidade da Série HC-PQ

O HC-PQ43B é o motor com freio de maior capacidade na linha HC-PQ e o topo da plataforma MR-C. Dentro da capacidade de 400W, o HC-PQ43 (sem freio) e o HC-PQ43B (com freio) são idênticos em todas as especificações elétricas e dinâmicas — a escolha entre eles é feita puramente pela necessidade de retenção mecânica do eixo em repouso.

Aplicações Típicas

Eixo Z vertical em pequenas máquinas de montagem e perfuração. Pequenas máquinas de perfuração automáticas, estações de montagem de bancada e equipamentos CNC compactos com eixos de deslocamento vertical leves. As massas de carga são modestas — uma pequena cabeça de fuso, um porta-ferramentas, um dispositivo leve — mas o freio aplicado por mola fornece retenção mecânica confiável durante trocas de ferramentas, paradas de emergência e períodos de desligamento da máquina sem depender do bloqueio de servo.

Acionamentos de juntas de braço robótico vertical. Eixos de braço secundário de robôs SCARA leves, componentes de deslocamento vertical em robôs Cartesianos e acionamentos de juntas de robôs articulados pequenos em equipamentos de montagem e manuseio onde a junta carrega um componente de carga gravitacional e a retenção do freio é necessária quando a energia do servo é removida.

Eixos de alimentação vertical de aplicadores de etiquetas e equipamentos de impressão e aplicação. Posicionamento vertical de produtos e acionamentos de braço aplicador em equipamentos de aplicação de etiquetas onde a cabeça aplicadora deve manter a posição em uma altura definida durante os períodos de espera. A plataforma compacta MR-C se adapta às restrições de espaço apertado de máquinas de aplicação de etiquetas.

Pequenas estações verticais de transferência e elevação. Mecanismos de elevação de peças, pequenos eixos de elevador e trilhos de transferência verticais em células de montagem compactas e equipamentos de teste onde cargas leves devem ser mantidas em posições intermediárias durante as operações de espera da estação. A simplicidade absoluta da interface de controle MR-C corresponde à lógica direta tipicamente usada para gerenciar esses eixos.

Substituição de motor de passo em eixos verticais legados. Máquinas existentes usando motores de passo em eixos verticais onde a perda de posição sob sobrecarga ou passos incorretos induzidos por ressonância causaram problemas de produção. O HC-PQ43B fornece controle de posição de servo em malha fechada com a mesma interface de comando de trem de pulso do driver de motor de passo original, eliminando a perda de posição em malha aberta, enquanto o freio aplicado por mola adiciona a segurança de retenção que o torque de retenção do motor de passo fornece apenas enquanto o driver está energizado.

Perguntas Frequentes

P1: Qual amplificador é compatível com o HC-PQ43B e que tipo de fonte de alimentação ele precisa?

O HC-PQ43B é emparelhado exclusivamente com o amplificador MR-C40A. O MR-C40A aceita entrada CA monofásica de 200–240V — não trifásica —, tornando-o adequado para pequenas máquinas sem distribuição trifásica para cada posição do eixo. O amplificador tem apenas 40 mm de largura e aceita comandos de posição de trem de pulso, a mesma interface usada por drivers de motor de passo. Tanto o MR-C40A quanto o HC-PQ43B foram descontinuados, mas permanecem disponíveis como estoque excedente.

P2: Qual é a diferença entre o HC-PQ43B e o HC-PQ43?

Os dois motores são idênticos em todas as especificações elétricas e de desempenho — saída de 400W, torque nominal de 1,3 Nm, pico de 3,8 Nm, velocidade nominal de 3000 rpm. A única diferença é o freio. O HC-PQ43 não tem freio — a posição em repouso é mantida pelo bloqueio de servo do amplificador. O HC-PQ43B tem um freio eletromagnético aplicado por mola que engata mecanicamente quando a alimentação da bobina de 24V é removida. Use o HC-PQ43B em eixos verticais, acionamentos inclinados e qualquer aplicação onde a carga se moveria com o servo desligado. O HC-PQ43 é correto para eixos horizontais onde o bloqueio de servo é adequado.

P3: O HC-PQ43B possui classificação IP44. Isso é suficiente para ambientes de máquinas-ferramenta?

IP44 fornece proteção contra objetos sólidos maiores que 1 mm e água espirrada de qualquer direção. É adequado para ambientes internos fechados sem exposição significativa a refrigerante. Não é apropriado para ambientes de corte de máquinas-ferramenta onde spray de refrigerante, névoa de óleo ou jatos de refrigerante atingem o motor. Para tais ambientes, um motor com classificação IP65 ou superior — como motores das séries HC-SFS ou HC-SF — é necessário. A série HC-PQ foi projetada para máquinas de montagem, equipamentos de manuseio e automação leve, não para a zona de corte de máquinas-ferramenta CNC.

P4: O freio no HC-PQ43B requer um circuito de alimentação especial?

Sim. A documentação MR-C da Mitsubishi declara explicitamente que motores com freios requerem uma fonte de alimentação separada de 24V CC — separada da energia de controle do amplificador. O circuito de 24V deve incluir um relé para comutar a corrente da bobina, com supressão de surto (um diodo flyback para circuitos CC) nos terminais da bobina do freio para absorver o pico de tensão indutiva quando o relé abre. Sem supressão de surto, os contatos do relé são vulneráveis a danos por arco, e o ruído elétrico resultante pode afetar o amplificador e o controlador.

P5: O HC-PQ43B e o MR-C40A foram descontinuados. Qual é o caminho de migração recomendado pela Mitsubishi?

A recomendação oficial de migração da Mitsubishi na descontinuação foi migrar para a série de amplificadores MR-JN com servomotores das séries HF-KN ou HF-KP em capacidade equivalente. O HF-KP43B (400W, 3000 rpm, freio aplicado por mola) em um amplificador MR-JN-40 é o equivalente funcional na próxima geração, oferecendo maior resolução de encoder e desempenho de servo aprimorado em um formato igualmente compacto. Tanto o motor quanto o amplificador devem ser substituídos juntos, pois os protocolos do encoder são incompatíveis entre as gerações. Para máquinas que devem permanecer com hardware MR-C, motores HC-PQ43B de reposição e amplificadores MR-C40A estão disponíveis através de especialistas em estoque excedente de automação industrial.