Novo em caixa selada Mitsubishi HC-SFS702B Servomotor HCSFS702B HC-SFS7O2B

Mitsubishi HC-SFS702B (HCSFS702B) — Servomotor CA de 7kW com Freio Eletromagnético, Eixo Reto, 2000 rpm, Série MELSERVO J2-Super

Visão Geral do Produto

Número da Peça: HC-SFS702B

Também Pesquisado Como: HCSFS702B, HC SFS 702B, HC-SFS-702B

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

Classificação: Servomotor CA sem Escovas de Média Inércia — 7 kW, classe 200V, 2000 rpm, Eixo Reto, Freio Eletromagnético com Acionamento por Mola

Para Que Este Motor Foi Construído

Sete quilowatts. Trinta e três ponto quatro Newton-metros de torque contínuo, sustentado a 2.000 rpm. Cem Newton-metros disponíveis sob demanda para aceleração. E atrás do eixo, um freio eletromagnético com acionamento por mola que segura o eixo mecanicamente no momento em que 24V são removidos da bobina — quer essa remoção tenha sido planejada ou não.

O Mitsubishi HC-SFS702B é o membro de 7kW com freio da família HC-SFS de 2000 rpm. É o motor que você especifica quando o eixo é muito grande para qualquer coisa menor, carrega uma carga com componente gravitacional que se moveria sem restrição se a corrente do servo desaparecesse, e precisa reportar sua posição absoluta do eixo no instante em que a energia retorna — sem qualquer movimento de retorno de referência para encontrá-la.

Este último ponto vale a pena ser discutido. Em um eixo vertical de grande capacidade — uma cabeça de fuso pesada em um centro de usinagem tipo pórtico, uma peça de trabalho paletizada levantada por um elevador acionado por servo, um slide Z contrapesado em um grande fresadora portal — a combinação de um freio à prova de falhas e um encoder absoluto não é uma atualização de recurso sobre o travamento do servo e um encoder incremental. É um nível fundamentalmente diferente de segurança operacional e tempo de atividade da máquina. O freio segura a carga mecanicamente o tempo todo quando a bobina está desenergizada. O encoder absoluto de 17 bits a 131.072 ppr retém o ângulo exato do eixo através de qualquer evento de desligamento, suportado pela bateria A6BAT no amplificador MR-J2S-700. Quando a máquina reinicia — após um E-stop, após uma interrupção de energia, após uma troca de turno — o eixo está em uma posição conhecida, segura e mecanicamente travada, e o controlador sabe precisamente onde essa posição está.

Especificações Técnicas

O Mecanismo de Freio: Acionamento por Mola, Liberado Eletricamente

Entre todas as decisões de projeto incorporadas no HC-SFS702B, o tipo de freio merece a maior atenção — pois ele determina o comportamento à prova de falhas do motor, e a 7kW em um eixo vertical de alto torque, o comportamento à prova de falhas é o que distingue uma parada controlada de uma perigosa.

O freio instalado no HC-SFS702B é acionado por mola e liberado eletricamente. A mola mantém o disco de fricção contra a superfície de frenagem por padrão. A aplicação de 24V CC à bobina do freio cria um campo magnético que afasta o disco da superfície, liberando o eixo para rotação. Remova os 24V — por qualquer motivo — e a mola se engata imediatamente. Não há estado intermediário, sem desvanecimento gradual, sem dependência de eletrônicos de servo funcionais. O freio se aplica.

Isso significa: E-stop remove a energia, o freio se aplica. Falha no painel corta 24V, o freio se aplica. Desligamento planejado do servo no final do ciclo, o freio se aplica. Interrupção de energia não planejada a qualquer momento do ciclo, o freio se aplica. O eixo de 7kW e qualquer massa que ele esteja carregando para em um ponto morto mecanicamente travado, imediatamente, sem depender de qualquer software, qualquer função de amplificador, ou qualquer sequência de PLC para fazê-lo acontecer.

O contraste com o travamento do servo é gritante. O travamento do servo — a capacidade do MR-J2S-700 de manter a posição do eixo corrigindo continuamente com corrente do motor — requer que o amplificador esteja energizado, o servo habilitado e o sistema de controle funcionando normalmente. O travamento do servo é confiável em condições normais de operação. Ele não oferece proteção quando essas condições não são atendidas. Para um eixo de 7kW carregando massa significativa com componente de carga gravitacional, essa distinção é o que o freio com acionamento por mola existe para resolver.

33,4 Nm Contínuo, 100 Nm de Pico: Dimensionando o Eixo

Trinta e três ponto quatro Newton-metros contínuos é o torque sustentado mais alto na faixa HC-SFS de 2000 rpm. É um número substancial, e entender o que isso significa mecanicamente para o mecanismo acionado é útil para quem especifica ou substitui este motor.

Em um eixo de fuso de esferas com passo de 10 mm e 90% de eficiência do fuso, 33,4 Nm de torque contínuo do motor se traduzem em aproximadamente 18,8 kN de força axial sustentada. Isso cobre as combinações mais pesadas de mesa e peça encontradas em centros de usinagem CNC de grande formato, grandes fresadoras tipo pórtico e máquinas de transferência de alta resistência. Para acionamentos de enrolamento operando em modo de controle de torque, 33,4 Nm a 2.000 rpm representam uma capacidade substancial de tensão e velocidade em uma ampla faixa de diâmetro de rolo. Para alimentadores de prensa acionados por servo, a força de avanço sustentada durante a fase de avanço do material está bem dentro do envelope térmico do motor.

Os 100 Nm de pico — três vezes o valor contínuo, disponíveis para os breves transientes de aceleração e desaceleração de cada ciclo de posicionamento — é o que permite o movimento rápido do eixo em mecanismos de carga pesada sem exigir um motor maior. Um ciclo de posicionamento que gasta 10% do seu tempo acelerando em torque de pico, 80% do seu tempo em ou abaixo do torque contínuo, e 10% desacelerando, permanece bem dentro dos limites do modelo térmico do amplificador. A proteção térmica eletrônica integrada do MR-J2S-700 rastreia essa carga cumulativa e alerta preditivamente antes que os enrolamentos atinjam uma temperatura prejudicial.

Uma diretriz de projeto da documentação da Mitsubishi que vale a pena notar explicitamente para eixos verticais: o componente de torque gravitacional sustentado — o torque que o motor deve manter continuamente para segurar a carga contra a gravidade — deve ser mantido em 70% ou menos do torque contínuo nominal. A 33,4 Nm nominal, esse limite é de aproximadamente 23,4 Nm. Projetos de eixo vertical que se aproximam ou excedem esse valor precisam de um contrapeso mecânico para reduzir a demanda de torque gravitacional sustentado, ou um motor com uma classificação de torque contínuo mais alta. O freio segura a carga mecanicamente durante a parada e remove toda a demanda de torque sustentado do motor e amplificador em repouso — mas durante o movimento, o motor carrega a carga gravitacional, e essa carga deve permanecer dentro desta diretriz para que o sistema de proteção funcione conforme projetado.

Fiação e Sequenciamento do Freio

A bobina do freio requer um circuito dedicado de 24V CC separado da fonte de alimentação do amplificador servo. O painel da máquina deve incluir uma fonte de alimentação de 24V CC dimensionada para a bobina do freio, um relé de freio com supressão de surto através da bobina, e lógica de intertravamento que coordena a liberação e o engate do freio com a sequência de habilitação do servo.

Na liberação (abertura do freio): O servo deve ser habilitado antes que o freio seja liberado. Esta sequência garante que o amplificador estabeleceu o travamento do servo e está segurando ativamente a posição antes que o freio mecânico se levante. Se o freio liberar antes que o travamento do servo seja estabelecido, o eixo se moverá sob sua carga gravitacional até que o amplificador alcance — potencialmente um deslizamento significativo em um eixo vertical pesado sem contrapeso. A saída de sinal MBR (Magnetic Brake Release) no MR-J2S-700 fornece uma saída conveniente gerenciada pelo amplificador para o relé do freio, sequenciada corretamente em relação à habilitação do servo. Consulte o manual de instruções do MR-J2S-700 para os parâmetros de temporização específicos relevantes para a dinâmica do eixo.

No engate (fechamento do freio): Desacelere o eixo até parar sob controle do servo, em seguida, engate o freio antes de remover a habilitação do servo. Aplicar o freio a um eixo em movimento — mesmo um em movimento lento — desgasta as superfícies de fricção e gera calor dentro do conjunto do freio. Permitir que o servo traga o eixo até a parada completa primeiro, e então engatar o freio para segurar a posição parada, estende significativamente a vida útil do freio em eixos com ciclos frequentes de desligamento do servo.

Supressão de surto é obrigatória. Quando a bobina do freio é desenergizada, o campo magnético colapsante induz um pico de tensão que pode danificar os contatos do relé e afetar a eletrônica próxima. Um supressor de surto classificado adequadamente — diodo para CC, varistor ou rede RC para CA — através dos terminais da bobina do freio não é opcional. É parte da instalação.

Encoder Absoluto e a Vantagem de Reinício do Eixo Vertical

O encoder absoluto serial de 17 bits a 131.072 ppr no HC-SFS702B faz tudo o que os encoders J2-Super fazem: alta resolução angular para controle de velocidade de alta largura de banda, posição absoluta multi-volta suportada pela bateria A6BAT no amplificador, e relatório de posição imediato ao ligar sem movimento do eixo.

Em um eixo vertical com freio especificamente, a última dessas três características carrega o maior peso operacional.

Considere a alternativa. Um encoder incremental relata a posição em relação a um marcador de referência que deve ser encontrado movendo o eixo. Em um eixo vertical, encontrar essa referência na inicialização significa mover a carga — para baixo ou para cima — para atingir o sensor de posição inicial antes que o controlador saiba onde está o eixo. Em uma máquina onde o movimento da posição inicial pode entrar em contato com um acessório, peça de trabalho ou ferramenta na posição parada, esse movimento introduz risco e requer sequenciamento cuidadoso. Em uma máquina em um ambiente de produção onde um E-stop pode ocorrer em qualquer ponto do curso, o procedimento de reinício após uma parada de eixo com encoder incremental no meio do curso não é trivial.

Com o encoder absoluto do HC-SFS702B e o freio com acionamento por mola, o procedimento de reinício é: ligar o painel, o freio segura o eixo mecanicamente, o encoder relata o ângulo exato do eixo para o amplificador, o controlador estabelece o travamento do servo, o freio libera na sequência correta, e o eixo está pronto — de qualquer posição em que parou. Sem movimento de homing, sem busca de referência, sem risco de contato da carga durante o reinício. A máquina volta a operar diretamente.

Manutenção da bateria: Substitua a A6BAT no amplificador MR-J2S-700 ao primeiro alarme de bateria fraca. Permitir a descarga completa da bateria redefine o contador multi-volta, exigindo um ciclo de retorno de referência. Em linhas de produção de alta disponibilidade, tratar um alarme de bateria fraca como um item de manutenção urgente — não algo a ser adiado até a próxima parada programada — elimina o tempo de inatividade não planejado que um reset do contador causa.

Amplificadores Compatíveis

O HC-SFS702B é projetado para a família de amplificadores MR-J2S-700 — a plataforma J2-Super com capacidade de 7kW. Três variantes de interface atendem às principais arquiteturas de controle:

MR-J2S-700A aceita comandos de posição em trem de pulsos e referências analógicas de velocidade ou torque de sistemas CNC externos e PLCs. Todos os modos de controle — posição, velocidade, torque e combinações de modo comutado — estão disponíveis. RS-232C conecta-se ao MR Configurator para configuração de parâmetros e monitoramento de diagnóstico. A escolha padrão para aplicações de máquinas-ferramenta e automação geral onde o eixo recebe comandos de um controlador externo.

MR-J2S-700B conecta-se a controladores de movimento das séries A e Q da Mitsubishi via barramento serial de fibra óptica SSCNET. Todos os comandos do eixo e feedback do encoder viajam pela rede de fibra. Em máquinas multi-eixo grandes — centros de usinagem tipo pórtico, grandes linhas de transferência, sistemas tipo portal multi-eixo — SSCNET fornece a sincronização em tempo real entre os eixos que as interfaces analógicas e de pulso não conseguem alcançar. Para eixos verticais operando em coordenação com os horizontais, essa sincronização é particularmente importante nos eventos de partida e parada.

MR-J2S-700CP fornece posicionamento de eixo único integrado com até 31 posições de tabela armazenadas ativadas por E/S ou comando CC-Link. Para eixos de posicionamento vertical autônomos — estações de elevação acionadas por servo, mecanismos de elevador, alimentadores de prensa verticais — que não requerem coordenação com outros eixos, o CP elimina o custo de um controlador de movimento dedicado.

Todas as três variantes incluem a saída MBR para sequenciamento do relé do freio e suportam o conjunto completo de funções de proteção J2-Super, incluindo proteção eletrônica contra sobrecarga térmica, proteção contra sobrevelocidade, detecção de falha do encoder e proteção contra sobretensão regenerativa.

Notas de compatibilidade: O HC-SFS702B requer um amplificador MR-J2S-700. Não é compatível com a primeira geração MR-J2-700, que não consegue ler o protocolo do encoder J2-Super de 17 bits. Não compatível com amplificadores MR-J3 ou MR-J4 sem um kit adaptador de renovação. Para máquinas que executam hardware MR-J2-700 original, o HC-SF702B — mecanicamente idêntico, encoder de 14 bits, eixo reto com freio — é o motor correto.

Família HC-SFS 2000 rpm — A Posição de 7kW

O HC-SFS702B é o motor com freio de maior torque na faixa HC-SFS de 2000 rpm. Todos os quatro modelos nesta tabela compartilham a mesma flange de montagem de 176 × 176 mm — um chassi de máquina construído para qualquer um deles acomoda todos sem modificação. O salto de torque do HC-SFS502B (23,9 Nm) para o HC-SFS702B (33,4 Nm) é de aproximadamente 40%, o que se torna relevante quando um eixo operando perto do limite de torque sustentado da unidade de 5kW precisa de margem para futuras mudanças de carga, demandas de aceleração mais altas, ou reserva de torque em eixos carregados pela gravidade que se aproximam da diretriz de 70%.

A família completa HC-SFS702 de 7kW 2000 rpm abrange quatro configurações de eixo e freio: eixo reto sem freio (HC-SFS702), eixo reto com freio (HC-SFS702B), eixo com chaveta sem freio (HC-SFS702K) e eixo com chaveta com freio (HC-SFS702BK). Todos os quatro usam a família de amplificadores MR-J2S-700.

Aplicações Típicas

Eixo Z vertical pesado em grandes centros de usinagem e fresadoras tipo pórtico. A aplicação definidora para o HC-SFS702B. Cabeças de fuso grandes, cabeças de faceamento pesadas e conjuntos de slides Z substanciais em centros de usinagem tipo portal e grandes fresadoras horizontais exigem capacidade de servo de 7kW a 2000 rpm, um freio à prova de falhas para manter a posição ao desligar a máquina e em E-stop, e conhecimento de posição absoluta para reinício seguro. O HC-SFS702B entrega todos os três.

Elevadores e mecanismos de elevação acionados por servo. Elevadores de peças paletizadas pesadas, elevadores de magazines de ferramentas e elevadores de sistemas de armazenamento de peças em células de usinagem e instalações FMS. Cargas gravitacionais nessa escala — paletes com gabaritos pesados, magazines de peças empilhadas — exigem um freio com acionamento por mola para segurança e um encoder absoluto para reinício eficiente na produção. O torque contínuo de 33,4 Nm lida com a força de elevação sustentada em toda a faixa de carga de trabalho.

Eixos de pistão vertical de prensas e máquinas de conformação de alta resistência. Eixos de pistão de prensa atuados por servo, eixos de amortecimento de matriz e eixos de endireitadores ou niveladores acionados por servo onde o pistão vertical carrega carga significativa e deve ser mantido em qualquer posição do curso durante trocas de ferramentas, pausas no meio do ciclo e paradas de emergência.

Mesas rotativas de alta resistência e acionamentos de indexação com eixo vertical. Mesas rotativas basculantes acionadas por servo, eixos de trunnion e mecanismos de indexação inclinados em grandes centros de usinagem onde a massa combinada da mesa e da peça cria um componente de torque gravitacional significativo em todas as posições, exceto na posição perfeitamente equilibrada. O freio à prova de falhas segura a mesa em qualquer ângulo, independentemente do estado do servo.

Acionamentos primários de máquinas de enrolamento industriais com mandris de rolo verticais. Máquinas de enrolamento de grande formato que manuseiam rolos pesados de papel, filme ou têxteis em eixos de mandril verticais onde a massa do rolo requer retenção mecânica durante paradas de produção, trocas de rolo e operações de emenda.

Perguntas Frequentes

P1: Qual é a diferença entre o HC-SFS702B e o HC-SFS702?

Ambos são motores de 7kW, 2000 rpm, J2-Super em uma flange de 176 × 176 mm com encoders de 17 bits, eixos retos e especificações elétricas idênticas. A única diferença é o freio: o HC-SFS702 não tem freio — a posição em repouso é mantida pelo travamento do servo do amplificador. O HC-SFS702B tem um freio eletromagnético com acionamento por mola que se engata mecanicamente quando a alimentação da bobina de 24V é removida. Use o HC-SFS702B em eixos verticais, alimentadores inclinados, mecanismos carregados pela gravidade e qualquer aplicação onde o movimento do eixo com o servo desligado seria perigoso. Em eixos horizontais ou com carga simétrica confirmada, o HC-SFS702 é mais simples e leve.

P2: O freio é descrito como "acionado por mola". O que acontece durante uma queda de energia?

A mola aplica o freio por padrão — a bobina deve ser energizada continuamente para manter o eixo livre. Uma queda de energia remove 24V da bobina, a mola engata imediatamente o disco de freio, e o eixo para mecanicamente e permanece parado. Esta é a principal vantagem de segurança do projeto com acionamento por mola: ele fornece restrição mecânica do eixo sob qualquer modo de falha que remova a energia, incluindo uma interrupção não planejada da rede elétrica. Nenhum software, nenhuma função de amplificador e nenhuma sequência de PLC é necessária para segurar o eixo — a mola faz isso passivamente.

P3: O HC-SFS702B pode substituir um HC-SF702B em uma máquina existente?

Mecanicamente sim — as dimensões da flange, o diâmetro do eixo e o arranjo do conector do freio são os mesmos. A verificação crítica é o amplificador. O HC-SF702B tem um encoder de 14 bits compatível com amplificadores MR-J2-700 e MR-J2S-700. O HC-SFS702B tem um encoder de 17 bits que requer apenas um amplificador MR-J2S-700. Se a máquina estiver executando um amplificador MR-J2-700 de primeira geração original, apenas o HC-SF702B funcionará. Se a máquina estiver em MR-J2S-700, o HC-SFS702B é uma substituição direta com maior resolução do encoder.

P4: Onde fica a bateria de backup do encoder absoluto?

A bateria — célula de lítio Mitsubishi A6BAT — está alojada dentro do amplificador MR-J2S-700, não no motor. Ela mantém o contador absoluto multi-volta durante o desligamento. Em um eixo vertical com freio, isso significa que o eixo mantém sua posição mecanicamente enquanto o encoder retém o ângulo exato do eixo, para que o controlador possa ler a posição absoluta imediatamente ao reiniciar sem qualquer movimento de homing. Substitua a A6BAT ao primeiro alarme de bateria fraca do amplificador.

P5: Que supressão de surto é necessária para a fiação da bobina do freio?

A bobina do freio deve ter supressão de surto em seus terminais — tipicamente um diodo flyback (para bobinas CC) ou um varistor ou supressor RC (para CA) — para absorver o pico de tensão produzido quando a bobina é desenergizada. Sem supressão, o pico indutivo quando o relé abre pode danificar os contatos do relé e potencialmente afetar a eletrônica próxima. Este é um requisito padrão para qualquer carga indutiva em projeto de painel industrial. A classificação do componente específico deve ser compatível com a indutância da bobina do freio e a classificação dos contatos do relé — consulte o manual de instruções do motor servo Mitsubishi ou os dados de aplicação do fabricante do relé para a especificação apropriada.