Mitsubishi HC-SF352 (HCSF352) — Servomotor CA de 3,5kW, 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 tanto com o MR-J2-350 original quanto com os amplificadores MR-J2S-350 mais novos. 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 ajuste correto: 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 3,5kW, 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 um eixo reto sem freio eletromagnético.

Especificações Técnicas

3,5kW 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 realizando 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, mantendo o orçamento térmico intacto porque esses 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 em um determinado torque contínuo execute ciclos de posicionamento rápidos sem exigir superdimensionamento em relação ao requisito 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 o componente de torque gravitacional sustentado 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. Instalar a variante SFS em um amplificador MR-J2-350 produzirá um erro 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 3,5kW

Um eixo reto sem chaveta é o ponto de partida padrão para o projeto de acoplamento de servomotor, e a 3,5kW com um torque de pico de 50,1 Nm, 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 nominal de 16,7 Nm 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 para o 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 engate 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 esta 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 o encaixe 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 alguns momentos a mais 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 travamento servo 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 um componente de carga gravitacional. A faixa de capacidade de 3,5kW é comum em eixos Z de grandes centros de usinagem CNC, pórticos de deslocamento vertical, mecanismos de elevação acionados por servo e eixos 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 travamento servo 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 mais 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 de fibra óptica SSCNET. Todos os comandos e feedback do eixo viajam pela rede. Necessário para movimento coordenado de múltiplos eixos sob um controlador de movimento Mitsubishi.

MR-J2S-350CP — J2-Super com posicionamento integrado. Até 31 posições de tabela de pontos, ativadas por comando de E/S 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 sendo atualizadas para plataformas servo Mitsubishi de geração posterior, tanto o motor quanto o amplificador requerem substituição como um conjunto combinado.

Família HC-SF de 2000 rpm — Perspectiva de Capacidade

O HC-SF352 é o ponto intermediário 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 todos os 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 do freio.

Aplicações Típicas

Eixos de alimentação de centro de usinagem CNC. Eixos de alimentação primários X, Y e Z em centros de usinagem horizontais e verticais que manuseiam massas de mesa médias a grandes. O torque contínuo de 16,7 Nm sustenta cargas de mesa pesadas em taxas de alimentação de produção sem levar o motor à sobrecarga; o pico de 50,1 Nm gerencia 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 de água e roteadores de grande formato onde a massa do pórtico e a velocidade de translação necessária juntas exigem 3,5kW nesta combinação de velocidade-torque. Acoplamento de eixo reto a acionamentos por correia dentada ou cremalheira e pinhão.

Acionamentos de enrolamento e desenrolamento industrial. 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 banda à medida que o diâmetro do rolo muda. O torque sustentado de 16,7 Nm a 2.000 rpm cobre os requisitos de estações de enrolamento de gama média com folga de torque apropriada em toda a faixa de diâmetro do rolo de trabalho.

Eixos de alimentação de prensas e máquinas de estampagem acionadas por servo. Eixos de alimentação de material em prensas de matriz progressiva, alimentadores de endireitadores de bobina e prensas de corte fino onde é necessária alimentação precisa em alta velocidade sob força de alimentação significativa em cada curso da prensa. O pico de 50,1 Nm gerencia o transiente de força no início de cada curso de alimentação.

Acionamentos de indexação rotativa e linha de transferência. Acionamentos de mesa de indexação rotativa com redução de engrenagem e eixos de transferência de transporte acionados por servo em linhas de montagem e usinagem. A capacidade de 3,5kW 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 pelos 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, porque o amplificador J2-Super fornece 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, eles 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 em um MR-J2S-350, ambos os motores são mecanicamente compatíveis, mas o HC-SFS352 oferece aproximadamente 8× mais resolução de encoder.

P3: Como o torque contínuo de 16,7 Nm se relaciona com o projeto de eixos de fusos de esferas?

Para uma referência prática: um fuso de esferas de passo de 10 mm com eficiência razoável (90%) acionado a 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 médios a grandes em velocidades de corte normais. O pico de 50,1 Nm se traduz em aproximadamente 28,2 kN de força axial de pico durante a aceleração de translação rápida. Estes 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 — está alojada no amplificador servo, não no motor. No MR-J2S-350, o suporte da bateria é acessível na frente do amplificador. Substitua-o 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, 3,5kW, 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.