Mitsubishi Servo motor HC-SF352 HCSF352

Mitsubishi HC-SF352 (HCSF352) — Servomotor CA de 3,5 kW, Eixo Reto, Sem Freio, 2000 rpm, Série MELSERVO J2

Visão Geral do Produto

Número da Peça: HC-SF352

Também Pesquisado Como: HCSF352, HC SF 352, HC-SF-352

Série: Mitsubishi MELSERVO HC-SF (Geração J2)

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

Colocando o HC-SF352 em Contexto

Antes de entrarmos nas especificações, uma distinção vale a pena ser feita claramente porque afeta diretamente a seleção do amplificador.

O HC-SF352 pertence à plataforma J2 (MELSERVO de primeira geração), não à J2-Super. Seu encoder é de 14 bits — 16.384 posições por revolução — e é compatível com os amplificadores originais MR-J2-350 e os mais novos MR-J2S-350.

O equivalente J2-Super é o HC-SFS352, que possui um encoder de 17 bits e requer exclusivamente um amplificador MR-J2S.

Essa distinção importa em duas situações práticas. Primeiro, ao adquirir uma substituição para uma máquina existente: saber em qual geração a máquina foi projetada determina qual motor é apropriado.

Um amplificador MR-J2-350 executará o HC-SF352 corretamente; ele não aceitará o protocolo de 17 bits do HC-SFS352.

Segundo, ao avaliar se um motor usado ou excedente específico é o adequado: o HC-SF352 e o HC-SFS352 são fisicamente intercambiáveis — mesma flange, mesmas dimensões de eixo — mas eletricamente servem a diferentes gerações de amplificadores.

Com isso esclarecido: o HC-SF352 é um servomotor de média inércia de 3,5 kW, 2000 rpm, classificado em 16,7 Nm de torque contínuo e 50,1 Nm de pico, em uma flange de 176 × 176 mm com proteção IP65 e eixo reto sem freio eletromagnético.

Especificações Técnicas

3,5 kW a 2000 rpm: A História do Torque

Dezesseis vírgula sete Newton-metros de torque contínuo. A 2.000 rpm, essa é uma capacidade de força sustentada substancial para eixos servo industriais — o suficiente para acionar mesas de fusos de esferas pesados em grandes centros de usinagem CNC, manter tensão constante em máquinas de enrolamento industriais que manuseiam substratos pesados, alimentar o eixo de entrada de uma redução de engrenagem sem-fim em um indexador rotativo pesado, ou sustentar a força de avanço em uma prensa ou máquina de conformação acionada por servo durante um ciclo de produção completo.

Os 50,1 Nm de pico — três vezes a classificação contínua — entram em jogo durante as fases de aceleração e desaceleração dos ciclos de posicionamento.

Para um eixo pesado fazendo movimentos rápidos de ponto a ponto, o torque de pico impulsiona a rampa de velocidade agressivamente, passando a fase de aceleração bem acima do torque nominal enquanto mantém o orçamento térmico intacto porque essas transientes são breves em relação à fase de velocidade estabilizada. 

Essa relação pico-contínuo de 3:1 é a norma da geração J2 em toda a família HC-SF de 2000 rpm, e é o que permite que um motor classificado com um determinado torque contínuo execute ciclos de posicionamento rápidos sem exigir superdimensionamento em relação à necessidade de carga sustentada.

Uma nota de dimensionamento que vale a pena explicitar: em eixos verticais com cargas desbalanceadas, a documentação da Mitsubishi recomenda consistentemente manter a componente de torque gravitacional sustentada em 70% ou abaixo do torque contínuo nominal.

Com 16,7 Nm nominais, esse limite é de aproximadamente 11,7 Nm de carga gravitacional sustentada. Eixos que se aproximam ou excedem essa figura precisam de um contrapeso ou de um motor com uma classificação de torque contínuo mais alta.

HC-SF vs HC-SFS: A Questão dos 14 Bits

A coisa mais importante a acertar ao adquirir ou substituir um HC-SF352 é a geração do encoder, e isso se resume a uma única pergunta prática: qual amplificador a máquina está executando?

HC-SF352 (14 bits, 16.384 ppr) — Compatível com MR-J2-350 (primeira geração) e MR-J2S-350 (J2-Super).

Este motor funciona com ambas as gerações porque a Mitsubishi projetou os amplificadores J2-Super para permanecerem retrocompatíveis com os motores da geração J2.

HC-SFS352 (17 bits, 131.072 ppr) — Apenas J2-Super. Este motor requer um amplificador MR-J2S-350 e não se comunicará com um amplificador MR-J2-350 original.

A consequência para a aquisição de substituição: uma máquina executando um amplificador MR-J2-350 precisa do HC-SF352, não do HC-SFS352.

A instalação da variante SFS em um amplificador MR-J2-350 produzirá uma falha de comunicação do encoder na inicialização.

Inversamente, se a máquina já estiver executando um amplificador MR-J2S-350, qualquer um dos motores funcionará — mas o HC-SFS352 oferece maior resolução de encoder (131.072 vs 16.384 ppr) e é a escolha preferida para máquinas onde a precisão de posicionamento se beneficia de um feedback mais fino.

As dimensões mecânicas de ambos os motores são idênticas: mesma flange de 176 × 176 mm, mesmo diâmetro de eixo, mesma interface de montagem. A escolha é determinada inteiramente pela geração do amplificador na máquina.

Eixo Reto: Projeto de Acoplamento a 3,5 kW

Um eixo reto sem chaveta é o ponto de partida padrão para o projeto de acoplamento de servomotor, e a 3,5 kW com 50,1 Nm de torque de pico, a seleção do acoplamento merece atenção deliberada.

O valor crítico para a seleção do acoplamento é o torque de pico, não o torque contínuo nominal. Um acoplamento ou cubo dimensionado para a figura de 16,7 Nm nominal estará subdimensionado durante cada ciclo de aceleração que se aproxima do torque de pico.

A prática padrão nesta capacidade é usar o torque de pico como linha de base de dimensionamento, e então aplicar um fator de serviço apropriado — tipicamente 1,5 a 2× para aplicações com cargas inerciais e choque moderado, maior para aplicações com choque mecânico significativo de engrenagem ou acoplamento de corrente.

A 50,1 Nm de pico com um fator de serviço de 2×, o alvo de seleção do acoplamento é de 100 Nm ou superior.

Isso está bem dentro da faixa de produtos padrão de acoplamento servo industrial — acoplamentos de fole, acoplamentos de disco e acoplamentos tipo garra classificados para essa faixa de torque são itens de catálogo de grandes fabricantes de acoplamentos. 

O diâmetro do eixo do motor de quadro de 176 × 176 mm é maior do que os motores de classe compacta, o que significa maior capacidade de furo para projetos de cubo padrão e, geralmente, menor estresse na interface eixo-cubo.

Para aplicações onde o componente acionado — uma engrenagem, pinhão ou polia — requer um furo com chaveta, o HC-SF352K (eixo com chaveta, sem freio) usa o mesmo amplificador e oferece desempenho elétrico idêntico. As duas variantes são intercambiáveis do ponto de vista do amplificador.

Lembrete de instalação do cubo neste tamanho de quadro. O furo roscado na extremidade do eixo em motores de 176 × 176 mm existe para um propósito específico: use um tirante para puxar o cubo do acoplamento axialmente para o eixo em vez de pressioná-lo ou martelá-lo.

Cargas de impacto axial durante a montagem do cubo viajam através do eixo para o disco do encoder e o rolamento traseiro, e o dano resultante — tipicamente degradação sutil do rolamento do encoder — tende a aparecer semanas depois como erros intermitentes do encoder sob vibração, em vez de imediatamente. Usar o método do tirante leva um pouco mais de tempo e evita o problema completamente.

Sem Freio: Avaliando a Aplicação

O HC-SF352 não possui freio eletromagnético. Em repouso, a posição do eixo é mantida pelo servo lock do amplificador — o loop de posição permanece ativo, o feedback do encoder monitora continuamente o ângulo do eixo, e o amplificador fornece a corrente necessária para manter um erro de seguimento zero.

Para eixos horizontais e mecanismos balanceados, isso é confiável, preciso e praticamente livre de manutenção.

Não há relé para inspecionar, disco de freio para medir desgaste, circuito de 24V para manter, ou sequência de intertravamento MBR adicionando lógica ao programa PLC. Em uma máquina onde a maioria dos eixos servo são horizontais, a configuração sem freio é a escolha limpa.

A situação muda quando o eixo tem uma componente de carga gravitacional.

A faixa de capacidade de 3,5 kW é comum em eixos Z de grandes centros de usinagem CNC, pórticos com deslocamento vertical, mecanismos de elevação acionados por servo e drives de avanço inclinados — todas aplicações onde a carga tem peso que atua na direção da rotação do eixo quando a corrente do servo cai para zero. Nesses casos, o freio mecânico não é opcional. 

O HC-SF352B (eixo reto, freio aplicado por mola) ou HC-SF352BK (eixo com chaveta, freio) são as escolhas corretas.

Se a questão para um determinado eixo for genuinamente incerta — "este eixo é horizontal o suficiente para que o servo lock seja suficiente?" — a resposta conservadora e correta é especificar o freio. Remover um freio desnecessário custa alguma simplicidade mecânica; omitir um freio necessário em um eixo vertical carregado pela gravidade cria um perigo.

Amplificadores Compatíveis

O HC-SF352 é compatível com o amplificador de primeira geração MR-J2-350 e toda a gama de amplificadores J2-Super MR-J2S-350.

MR-J2-350A — Interface de propósito geral de primeira geração. Entradas de comando de pulso e analógicas. Controle de posição, velocidade e torque.

O amplificador original emparelhado para máquinas construídas em torno do HC-SF352 durante a era da plataforma J2. Ainda em serviço em muitas máquinas-ferramenta antigas.

MR-J2S-350A — Interface de propósito geral J2-Super. Comandos de pulso e analógicos, todos os modos de controle, RS-232C para MR Configurator.

O amplificador preferido para novas instalações usando o HC-SF352, oferecendo auto-sintonia em tempo real, supressão adaptativa de vibração e desempenho servo aprimorado em relação ao MR-J2 de primeira geração.

MR-J2S-350B — Interface de barramento SSCNET J2-Super. Conecta-se a controladores de movimento Mitsubishi das séries A e Q via link serial SSCNET de fibra óptica. Todos os comandos e feedback do eixo viajam pela rede. Necessário para movimento coordenado multi-eixo sob um controlador de movimento Mitsubishi.

MR-J2S-350CP — J2-Super com posicionamento embutido. Até 31 posições de tabela de pontos, ativadas por comando I/O ou CC-Link. Posicionamento indexado autônomo sem um controlador de movimento separado.

O HC-SF352 não é compatível com amplificadores MR-J3 ou MR-J4 sem um kit adaptador de renovação.

Para máquinas que estão sendo atualizadas para plataformas servo Mitsubishi de geração posterior, tanto o motor quanto o amplificador precisam ser substituídos como um conjunto combinado.

Família HC-SF de 2000 rpm — Perspectiva de Capacidade

O HC-SF352 é o ponto médio da faixa de quadro de 176 × 176 mm — acima do HC-SF202 (2kW) e abaixo do HC-SF502 (5kW). Máquinas projetadas em torno desta flange podem acomodar todas as três sem qualquer modificação mecânica. O salto de torque do HC-SF202 (9,55 Nm) para o HC-SF352 (16,7 Nm) é de aproximadamente 75% — uma folga significativa se o eixo estiver operando perto do limite da unidade de 2kW sob condições de produção sustentadas.

Todos os modelos da família HC-SF de 2000 rpm estão disponíveis em quatro variantes de eixo e freio: eixo reto (sem sufixo), eixo reto com freio (B), eixo com chaveta (K) e eixo com chaveta e freio (BK). O emparelhamento do amplificador é o mesmo dentro de cada grupo de capacidade, independentemente da configuração do eixo ou freio.

Aplicações Típicas

Eixos de avanço de centro de usinagem CNC. Eixos de avanço primários X, Y e Z em centros de usinagem horizontais e verticais que manuseiam massas de mesa médias a grandes.

Os 16,7 Nm de torque contínuo sustentam cargas de mesa pesadas em taxas de avanço de produção sem levar o motor à sobrecarga; os 50,1 Nm de pico gerenciam a aceleração de translação rápida de forma eficiente.

Máquinas de corte e roteamento de grande formato. Eixos de pórtico acionados por servo em mesas de corte a plasma, sistemas de posicionamento a jato d'água e roteadores de grande formato onde a massa do pórtico e a velocidade de translação necessária juntas exigem 3,5 kW nesta combinação de velocidade-torque.

Acoplamento de eixo reto a correias dentadas ou acionamentos de cremalheira e pinhão.

Drives de enrolamento e desenrolamento industriais. Estações de enrolamento com controle de tensão em linhas de conversão de papel, filme e folha onde o motor opera em modo de controle de torque para manter a tensão constante da web à medida que o diâmetro do rolo muda.

Os 16,7 Nm de torque sustentado a 2.000 rpm cobrem os requisitos de estações de enrolamento de médio alcance com folga de torque apropriada em toda a faixa de diâmetro do rolo de trabalho.

Eixos de avanço de prensas e máquinas de estampagem acionadas por servo. Eixos de avanço de material em prensas de matriz progressiva, alimentadores de endireitadores de bobina e prensas de corte fino onde é necessário um avanço preciso em alta velocidade sob força de avanço significativa em cada curso da prensa.

Os 50,1 Nm de pico gerenciam a transiente de força no início de cada curso de avanço.

Indexadores rotativos e drives de linha de transferência. Drives de mesa de indexação rotativa com engrenagem e eixos de transferência acionados por servo em linhas de montagem e usinagem.

A capacidade de 3,5 kW lida com mecanismos de indexação de peso médio com bom desempenho de aceleração; o encoder de 14 bits, embora de menor resolução que as unidades J2-Super, é suficiente para a maioria dos requisitos de precisão de indexação.

Perguntas Frequentes

P1: O HC-SF352 pode ser usado com um amplificador MR-J2S-350, ou requer o MR-J2-350 mais antigo?

O HC-SF352 funciona com ambas as gerações. A Mitsubishi projetou os amplificadores J2-Super (MR-J2S) para manter a retrocompatibilidade com os motores da geração J2.

O encoder de 14 bits do HC-SF352 é totalmente suportado pelo MR-J2S-350A, B e CP. Na verdade, emparelhar o HC-SF352 com um amplificador MR-J2S-350 é geralmente preferível ao uso do MR-J2-350 mais antigo, pois o amplificador J2-Super oferece melhor auto-sintonia, supressão adaptativa de vibração e desempenho servo geral aprimorado.

P2: Qual é a diferença entre o HC-SF352 e o HC-SFS352?

Mecanicamente, são idênticos — mesma flange de 176 × 176 mm, mesmo diâmetro de eixo, mesmas dimensões de montagem, mesma classificação IP65. A diferença é a geração do encoder. O HC-SF352 tem um encoder de 14 bits (16.384 ppr) e é compatível com amplificadores MR-J2 e MR-J2S.

O HC-SFS352 tem um encoder de 17 bits (131.072 ppr) e requer apenas um amplificador MR-J2S.

Se a máquina estiver executando um amplificador MR-J2-350 de primeira geração original, apenas o HC-SF352 funcionará. Se a máquina estiver com MR-J2S-350, ambos os motores são mecanicamente compatíveis, mas o HC-SFS352 oferece aproximadamente 8× mais resolução de encoder.

P3: Como os 16,7 Nm de torque contínuo se relacionam com o projeto de eixo de fuso de esferas?

Para uma referência prática: um fuso de esferas de passo de 10 mm com eficiência razoável (90%) acionado por 16,7 Nm de torque contínuo do motor pode sustentar aproximadamente 9,4 kN de força de avanço axial na mesa.

Isso cobre a maioria dos eixos de mesa de centros de usinagem de médio a grande porte em velocidades de corte normais. Os 50,1 Nm de pico se traduzem em aproximadamente 28,2 kN de força axial de pico durante a aceleração de translação rápida.

Esses são valores de ordem de magnitude — os valores reais dependem do passo do fuso, eficiência, pré-carga e atrito — mas eles dão uma noção útil do que 16,7 Nm contínuo significa no mecanismo de eixo servo mais comum.

P4: Onde está a bateria de backup do encoder absoluto em um sistema que usa o HC-SF352?

O encoder de 14 bits no HC-SF352 suporta o modo absoluto. A bateria de backup — tipicamente uma célula de lítio MR-BAT — é alojada no amplificador servo, não no motor. No MR-J2S-350, o suporte da bateria é acessível na frente do amplificador.

Substitua-a quando o amplificador exibir um alarme de bateria fraca. Permitir que a bateria descarregue completamente redefine o contador absoluto e requer um ciclo de retorno de referência antes que o eixo possa retomar a produção.

P5: O HC-SF352 ainda está disponível e qual é o substituto da geração atual?

O HC-SF352 está descontinuado, mas permanece disponível como estoque excedente e recondicionado através de fornecedores de peças de automação industrial. Para máquinas que executam amplificadores MR-J2 ou MR-J2S, unidades HC-SF352 excedentes são o caminho de substituição direto.

Para novos projetos de máquinas ou atualizações de plataforma, o equivalente da geração atual é o HG-SR352 (série MR-J4, 3,5 kW, 2000 rpm, encoder de 22 bits, flange de 176 × 176 mm, IP67), que requer um amplificador MR-J4-350. A atualização do HC-SF352 para o HG-SR352 requer a substituição do motor e do amplificador juntos.