Mitsubishi HC-SFS352 (HCSFS352) — Motor Servo AC de 3,5kW, Eixo Reto, Sem Freio, 2000 rpm, Série MELSERVO J2-Super

Visão Geral do Produto

Número da Peça: HC-SFS352

Também Pesquisado Como: HCSFS352, HC SFS 352, HC-SFS-352

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

Classificação: Motor Servo AC sem Escovas de Média Inércia — 3,5 kW, classe 200V, 2000 rpm, Eixo Reto, Sem Freio

O Motor em Sua Faixa

O Mitsubishi HC-SFS352 ocupa uma posição específica e bem definida na plataforma servo J2-Super. Não é o motor de entrada de 2kW que cobre eixos leves de uso geral, nem as unidades de ponta de 5kW ou 7kW que pertencem aos acionamentos de máquinas-ferramenta e máquinas industriais mais pesadas. É o degrau intermediário de 3,5kW — o motor que lida com eixos onde 2kW já não é suficiente, mas 5kW é mais do que a aplicação exige.

Em termos práticos: 16,7 Nm de torque contínuo a 2.000 rpm. Cinquenta e um Newton-metros disponíveis sob demanda para aceleração. Uma flange de 176 × 176 mm que compartilha seu círculo de parafusos com todas as outras variantes HC-SFS de grande porte. Um eixo reto para acoplamento limpo a dispositivos de acoplamento servo de precisão. Sem freio — o travamento servo mantém o eixo em repouso, sem a complexidade de fiação, manutenção de relés e recursos adicionais de painel que um freio eletromagnético exige.

Por trás de tudo isso está o encoder absoluto serial de 17 bits da plataforma J2-Super: 131.072 posições por revolução, contagem absoluta multirro tativa mantida durante o desligamento por uma bateria no amplificador MR-J2S-350, comunicação imediata da posição absoluta em cada reinício. O encoder é o que eleva o HC-SFS352 acima do HC-SF352 de primeira geração, mecanicamente e operacionalmente — maior resolução, posição absoluta sem retorno à origem, e melhor suavidade de velocidade em baixa velocidade devido à granularidade de feedback mais fina.

Especificações Técnicas

16,7 Nm Contínuo: O Que Esse Torque Realmente Faz

O torque é a moeda de um eixo servo, e 16,7 Nm contínuos merecem ser compreendidos em termos mecânicos concretos, em vez de um número de especificação abstrato.

Em um eixo de fuso de esferas com passo de 10 mm e 90% de eficiência, 16,7 Nm de torque motor sustentado se traduzem em aproximadamente 9,4 kN de força de avanço axial. Isso é suficiente para acionar eixos de mesa de centros de usinagem médios a pesados em taxas de avanço de produção completas sem se aproximar do limite térmico. Em um fuso de 16 mm de passo — mais comum em máquinas maiores onde a velocidade de translação rápida é importante — 16,7 Nm produzem aproximadamente 5,9 kN de força axial sustentada. Ambos os cenários cobrem uma gama substancial de cargas de corte de produção reais sem sobrecarregar o motor.

Para acionamentos de enrolamento e tensão operando em modo de controle de torque, 16,7 Nm a 2.000 rpm estabelecem a faixa de torque de trabalho disponível em todo o diâmetro do rolo. À medida que o diâmetro do rolo cresce e a velocidade do motor necessária para manter a velocidade da linha diminui, o torque disponível permanece em 16,7 Nm — ou, se operando abaixo da velocidade nominal, mais torque está disponível a partir da característica torque-velocidade sem exceder os limites térmicos. É por isso que motores servo de quadro médio de 3,5kW são bem representados em estações de enrolamento de médio porte.

Os 50,1 Nm de pico — exatamente três vezes o contínuo — é o que torna o posicionamento rápido possível sem superdimensionamento do motor. Um eixo de 3,5kW fazendo movimentos rápidos ponto a ponto gasta uma pequena fração de cada ciclo em torque de pico durante a rampa de aceleração, a maior parte do ciclo em torque contínuo ou abaixo durante o movimento de velocidade constante, e outra breve fração desacelerando. O modelo térmico eletrônico do MR-J2S-350 rastreia continuamente esse ciclo de trabalho, integrando a carga térmica ao longo do tempo e alertando antes que a temperatura do enrolamento atinja um nível prejudicial. Na prática, um eixo bem dimensionado executando um ciclo de trabalho de posicionamento típico nunca verá esse alarme disparar em condições normais de produção.

HC-SFS352 vs HC-SF352: A Distinção da Geração do Encoder

O HC-SFS352 e o HC-SF352 são mecanicamente idênticos. Mesma flange de 176 × 176 mm. Mesmo diâmetro do eixo. Mesma classificação IP65. Mesma interface de acoplamento. Eles são dimensionalmente intercambiáveis em todos os aspectos físicos, e uma montagem de máquina projetada para um aceita o outro sem modificação.

A diferença está inteiramente no encoder e na compatibilidade do amplificador que ele cria.

O HC-SF352 possui um encoder de 14 bits — 16.384 posições por revolução. É o motor da geração J2, compatível com o amplificador MR-J2-350 de primeira geração e com o amplificador J2-Super MR-J2S-350.

O HC-SFS352 possui um encoder de 17 bits — 131.072 posições por revolução, oito vezes a resolução. É o motor da geração J2-Super, compatível exclusivamente com a família de amplificadores MR-J2S-350. Um amplificador MR-J2-350 de primeira geração não consegue ler o protocolo serial de 17 bits e falhará imediatamente na inicialização.

A diferença de resolução tem consequências tangíveis. Oito vezes mais contagens de encoder por revolução significam oito vezes um feedback de velocidade mais fino em qualquer velocidade do eixo. Isso se manifesta como um comportamento mais suave do motor em baixas taxas de avanço — menos ondulação de velocidade, melhor desempenho de erro de acompanhamento, saída de torque mais estável durante operação de velocidade constante lenta. Para aplicações onde a suavidade em baixa velocidade é importante — avanços de cabeçote de retífica de superfície, acionamentos de enrolamento em baixa velocidade, passes de acabamento fino em operações de usinagem de precisão — o encoder de 17 bits do HC-SFS352 oferece desempenho notavelmente melhor do que o predecessor de 14 bits do HC-SF352.

A capacidade de posição absoluta é estruturalmente a mesma em ambas as gerações, mas a vantagem de resolução da unidade de 17 bits se aplica ao registro de posição absoluta, bem como ao loop de velocidade.

Eixo Reto a 3,5kW: Seleção e Instalação do Acoplamento

A 3,5kW com 50,1 Nm de torque de pico, o acoplamento que conecta o HC-SFS352 ao seu mecanismo acionado está realizando um trabalho real, e a seleção precisa levar em conta toda a faixa de torque — não apenas o valor nominal de 16,7 Nm.

O torque de pico governa a seleção do acoplamento. Um acoplamento flexível classificado para 16,7 Nm lida com condições nominais, mas é marginal durante cada transiente de aceleração a 50,1 Nm. A abordagem padrão é selecionar o acoplamento pelo valor de torque de pico com um fator de serviço apropriado — 1,5× para cargas inerciais com ciclos suaves, maior para aplicações com choque mecânico. A 50,1 Nm de pico com um fator de serviço de 1,5×, o alvo de projeto do acoplamento é de 75 Nm ou superior. Isso está firmemente dentro da faixa de acoplamentos servo industriais padrão no tamanho de quadro do motor de 176 × 176 mm, onde os diâmetros dos eixos são grandes o suficiente para suportar uma capacidade de furo substancial.

Acoplamentos de fole e acoplamentos de disco nesta faixa de torque oferecem a combinação de alta rigidez torsional e acomodação de desalinhamento angular/paralelo que os eixos de posicionamento servo exigem. Alta rigidez torsional é importante porque um acoplamento flexível entre o motor e o feedback de posição introduz um atraso entre o que o encoder mede e o que a carga está realmente fazendo — uma flexibilidade que pode causar oscilação em loops de posição de alto ganho. A 3,5kW em um eixo de posicionamento bem dimensionado, esta é uma consideração de projeto real, não teórica.

A regra do parafuso de tração neste tamanho de quadro. O motor de 176 × 176 mm possui um furo roscado M12 na extremidade do eixo para exatamente esse propósito: sempre use um parafuso de tração para puxar os cubos do acoplamento axialmente para o eixo durante a instalação. A alternativa — pressionar ou rosquear o cubo — transmite impacto axial através do eixo para o disco do encoder e o rolamento traseiro. Neste tamanho de quadro, o eixo é longo o suficiente para que a energia de impacto que atinge a extremidade do encoder seja significativa. O dano não produz uma falha imediata; ele aparece semanas depois como erros intermitentes do encoder sob vibração, um sintoma que leva tempo e esforço para rastrear até o evento de instalação. O método do parafuso de tração evita isso completamente e adiciona trinta segundos à instalação.

Para aplicações que exigem uma interface de acoplamento com chaveta — cubos de engrenagem, polias dentadas, entradas de engrenagem sem-fim, polias personalizadas com furos para chaveta — o HC-SFS352K (eixo com chaveta, sem freio) é mecanicamente e eletricamente idêntico ao HC-SFS352 em todos os aspectos, exceto pela chaveta do eixo. Ambos os motores usam o mesmo amplificador MR-J2S-350, têm as mesmas especificações de torque e usam o mesmo encoder.

Sem Freio: Onde Esta Configuração se Encaixa

O HC-SFS352 sem freio eletromagnético é o motor certo para todos os eixos de 3,5kW onde nenhuma força gravitacional ou de carga sustentada atua na direção de rotação do eixo quando a corrente do servo está ausente.

Isso cobre mais terreno do que pode parecer inicialmente. Eixos de mesa de centros de usinagem horizontais, onde o peso da mesa atua perpendicularmente à direção do movimento e o travamento servo mantém a posição em repouso confortavelmente. Acionamentos de transportadores horizontais e carros de transferência com carga simétrica. Mesas de indexação rotativa montadas em planos horizontais onde o projeto equilibrado do mecanismo de indexação significa que não há torque gravitacional líquido em nenhum ângulo de estação. Acionamentos de enrolamento com eixos de mandril horizontais onde o peso do rolo é suportado por rolamentos do mandril, não pelo eixo servo.

Em todos esses, o travamento servo através do loop de posição fechado do MR-J2S-350 mantém a posição de forma confiável e precisa. O encoder de 17 bits monitora o ângulo do eixo continuamente; o amplificador responde a qualquer desvio com corrente corretiva. Para eixos bem ajustados, o eixo não se move perceptivelmente em repouso.

As vantagens de omitir o freio em eixos horizontais são reais e cumulativas em uma máquina com vários eixos servo. Nenhum circuito de freio DC de 24V para projetar e fiação. Nenhum relé de freio e supressor de surto em cada eixo. Nenhuma sequência de intertravamento MBR no programa PLC. Nenhuma medição de desgaste do disco de freio na programação de manutenção. Um motor mais leve em cada eixo onde o motor faz parte da estrutura em movimento. Comissionamento mais simples com menos parâmetros para definir.

O limite é direto: qualquer eixo onde a perda de corrente do servo faria com que a carga se movesse sob gravidade ou outra força sustentada precisa de um freio. Para essas aplicações — eixos Z verticais, avanços inclinados, mecanismos carregados por gravidade — o HC-SFS352B (eixo reto, freio aplicado por mola) é a especificação correta. Em uma máquina com uma mistura de eixos horizontais e verticais nesta capacidade, especificar o HC-SFS352 nos horizontais e o HC-SFS352B nos verticais é o resultado de projeto ideal.

Amplificadores Compatíveis

O HC-SFS352 é projetado para a família de amplificadores MR-J2S-350 — a plataforma J2-Super de capacidade de 3,5kW. Três variantes de interface:

MR-J2S-350A é o amplificador de interface analógica e de trem de pulsos de uso geral. Ele aceita comandos de posição de trem de pulsos de controladores CNC e PLCs, além de referências analógicas de velocidade e torque. Todos os modos de controle — posição, velocidade, torque e combinações alternadas P/S, S/T, T/P — estão disponíveis. A porta RS-232C suporta o MR Configurator para configuração de parâmetros, auto-ajuste e monitoramento de diagnóstico. Para eixos de avanço de máquinas-ferramenta e posicionamento industrial geral onde o eixo recebe comandos de um sistema CNC externo ou PLC, esta é a escolha padrão.

MR-J2S-350B conecta-se a controladores de movimento Mitsubishi das séries A e Q via barramento serial de fibra óptica SSCNET. Todos os comandos do eixo, feedback do encoder, status de alarme e dados de monitoramento viajam pelo link de fibra — não há fiação de pulso ou analógica separada do controlador para o eixo. Para máquinas multieixos que exigem movimento coordenado — contorno simultâneo, engrenagens eletrônicas, eixos de avanço sincronizados — o barramento SSCNET fornece o acoplamento de eixo em tempo real apertado que as interfaces analógicas e de pulso não conseguem entregar.

MR-J2S-350CP fornece posicionamento de eixo único integrado com até 31 posições de tabela armazenadas, ativadas por comando de rede digital I/O ou CC-Link. Nenhum controlador de movimento separado é necessário para eixos onde a lógica de posicionamento é simples o suficiente para ser expressa como um conjunto de posições alvo, velocidades e tempos de aceleração. Adequado para mesas rotativas indexadas, eixos de transferência e mecanismos de transferência autônomos.

Notas de compatibilidade. O HC-SFS352 requer um amplificador MR-J2S-350. Ele é incompatível com o MR-J2-350 de primeira geração, que não consegue decodificar o protocolo serial do encoder J2-Super de 17 bits. Para máquinas que executam hardware MR-J2-350 original, o HC-SF352 (mesma especificação mecânica, encoder de 14 bits) é o motor correto. Não compatível com amplificadores MR-J3 ou MR-J4 sem um kit adaptador de renovação.

Família HC-SFS 2000 rpm — O 352 em Perspectiva

O HC-SFS352 fica entre os pontos de capacidade de 2kW e 5kW, todos compartilhando a mesma flange de montagem de 176 × 176 mm. Um quadro de máquina projetado para qualquer um desses motores acomoda todos os quatro sem modificação mecânica — apenas o amplificador e o motor são trocados. Essa consistência mecânica em toda a faixa de capacidade de 2–7kW é uma vantagem de projeto significativa: variantes de máquinas com diferentes requisitos de torque de eixo podem compartilhar um projeto estrutural comum.

O degrau de torque do HC-SFS202 (9,55 Nm) para o HC-SFS352 (16,7 Nm) é de aproximadamente 75%. Essa lacuna é significativa quando um eixo está operando regularmente perto do teto de torque contínuo do HC-SFS202 e alarmes de sobrecarga ocasionais estão ocorrendo em produção. Mover para o HC-SFS352 fornece uma folga substancial sem exigir nenhuma alteração de projeto mecânico além da própria montagem do motor — mesma flange, classe de amplificador diferente.

Todos os modelos na faixa HC-SFS 2000 rpm estão disponíveis em quatro configurações de eixo e freio: eixo reto (HC-SFS352), eixo reto com freio (HC-SFS352B), eixo com chaveta (HC-SFS352K) e eixo com chaveta e freio (HC-SFS352BK). O emparelhamento do amplificador é MR-J2S-350 para todas as quatro variantes.

Aplicações Típicas

Eixos de avanço de centros de usinagem horizontais. Eixos de mesa X e Y em centros de usinagem verticais, centros de usinagem horizontais e fresadoras ponte que lidam com massa de mesa e peça de médio a pesado. O torque contínuo de 16,7 Nm sustenta as taxas de avanço de produção sem sobrecarregar; o pico de 50,1 Nm acelera a massa da mesa eficientemente durante a translação rápida; o encoder de 17 bits fecha o loop de posição com a resolução necessária para precisão dimensional em peças acabadas.

Eixos de pórtico de máquinas de corte a plasma e a jato d'água de grande formato. Eixos de ponte e carro de pórtico acionados por servo em grandes mesas de corte onde a massa da ponte ou do carro e a velocidade de translação necessária juntas exigem 3,5kW. O eixo reto acopla-se a acionamentos de cremalheira e pinhão ou correia dentada de pórtico; o encoder absoluto elimina o retorno à origem na inicialização, o que é importante em grandes mesas de corte onde o pórtico pode parar em qualquer posição ao longo de um alcance de deslocamento de vários metros.

Acionamentos de tensão de enrolamento e desenrolamento de médio formato. Acionamentos de estação de enrolamento em linhas de papel, filme e conversão operando em modo de controle de torque para manter a tensão constante da web à medida que o diâmetro do rolo varia. A capacidade de torque sustentado de 16,7 Nm cobre o envelope de trabalho de tensão e velocidade de estações de enrolamento de médio porte; o auto-ajuste em tempo real do amplificador J2-Super gerencia a inércia variável à medida que o diâmetro do rolo aumenta.

Eixos de máquinas de transferência e carros. Acionamentos de carros de transferência acionados por servo, eixos de transferência de paletes e mecanismos de manuseio de peças em células de usinagem e linhas de transferência de montagem. Mecanismos de transferência horizontais com este requisito de torque operam de forma limpa no HC-SFS352 sem freio; o encoder absoluto elimina o retorno à origem a cada inicialização da célula; e o quadro de 176 × 176 mm atende aos requisitos de montagem dos projetos estruturais de máquinas de transferência.

Eixos de avanço e retificação de máquinas de retífica CNC. Eixos de avanço do cabeçote de retificação, eixos de mesa e acionamentos do mecanismo de retificação em máquinas de retífica cilíndrica, plana e perfilada. A resolução do encoder de 17 bits suporta os incrementos de posição finos usados em ciclos de retificação e operações de faísca; o eixo reto acopla-se a conjuntos de fusos de esferas de precisão através de acoplamentos de fole rígidos ou de disco apropriados aos requisitos de precisão da máquina.

Perguntas Frequentes

P1: Qual é a diferença prática entre o HC-SFS352 e o HC-SF352?

Ambos os motores são de 3,5kW, 2000 rpm, unidades de eixo reto em uma flange de 176 × 176 mm com dimensões mecânicas idênticas e proteção IP65. A diferença é a geração do encoder. O HC-SF352 usa um encoder de 14 bits (16.384 ppr) e é compatível com amplificadores MR-J2-350 de primeira geração e MR-J2S-350 J2-Super. O HC-SFS352 usa um encoder de 17 bits (131.072 ppr) e requer apenas um amplificador MR-J2S-350. Para máquinas que já executam amplificadores MR-J2S-350, o HC-SFS352 é a escolha preferida por sua maior resolução e melhor desempenho em baixa velocidade. Para máquinas ainda em hardware MR-J2-350 original, o HC-SF352 é o motor compatível.

P2: Por que o HC-SFS352 precisa especificamente do amplificador MR-J2S-350, e não do MR-J2S-200?

A classe do amplificador é compatível com a potência nominal e a demanda de corrente do motor. A 3,5kW, o HC-SFS352 consome mais corrente do que o MR-J2S-200 é classificado para fornecer. As tabelas de compatibilidade da Mitsubishi são explícitas: o MR-J2S-200 emparelha com motores de até 2kW (e as variantes de 1,5kW e 2kW de 3000 rpm), enquanto o MR-J2S-350 é o amplificador correto para o grupo de capacidade de 3,5kW. Usar um amplificador subdimensionado resultaria em falhas de sobrecarga durante a operação normal de produção.

P3: O HC-SFS352 pode ser usado em um eixo vertical sem freio?

Somente após verificar cuidadosamente se o eixo está seguro sem retenção mecânica. O travamento servo mantém a posição de forma confiável quando o amplificador está habilitado em condições normais de operação, mas não oferece restrição se a corrente do servo cair inesperadamente para zero. Em um eixo vertical onde a carga cairia ou se moveria sob gravidade com o servo desligado, o HC-SFS352B (eixo reto com freio aplicado por mola) é a especificação correta. Em eixos horizontais confirmados ou simetricamente balanceados — onde nenhuma força líquida atua na direção de rotação do eixo quando o servo está inativo — o HC-SFS352 sem freio é a especificação mais limpa e correta.

P4: Onde está a bateria de backup do encoder absoluto e quando ela deve ser substituída?

A bateria de backup — célula de lítio Mitsubishi A6BAT — está localizada dentro do amplificador servo MR-J2S-350, não no motor. Ela mantém o contador absoluto multirro tativo durante todos os períodos de desligamento. A substituição da bateria é uma tarefa no nível do painel que não requer tocar no motor ou acoplamento. Substitua a A6BAT ao primeiro alarme de bateria fraca do amplificador. Uma bateria totalmente descarregada redefine o contador multirro tativo e requer um ciclo de retorno à origem antes que o eixo possa retomar a produção. Em qualquer máquina onde esse movimento de retorno à origem exija preparação ou apresente risco, o alarme de bateria fraca deve ser tratado como um item de manutenção imediato.

P5: O HC-SFS352 ainda está disponível e qual é o caminho de substituição a longo prazo?

O HC-SFS352 foi descontinuado pela Mitsubishi, mas continua disponível através de revendedores de excedentes de automação industrial e fornecedores especializados em servos Mitsubishi como estoque antigo e unidades recondicionadas testadas. Para máquinas comprometidas com hardware J2-Super, esse caminho de fornecimento está bem estabelecido. Para novos projetos de máquinas ou atualizações completas de plataforma, o equivalente mecânico da geração atual é o HG-SR352 (série MR-J4, 3,5kW, 2000 rpm, encoder de 22 bits, flange de 176 × 176 mm, IP67) emparelhado com um amplificador MR-J4-350. A atualização do HC-SFS352 para o HG-SR352 requer a substituição do motor e do amplificador como um par correspondente.