Mitsubishi HC-SFS202 (HCSFS202) — Servomotor CA de 2kW, Eixo Reto, Sem Freio, 2000 rpm, Série MELSERVO J2-Super

Visão Geral do Produto

Número da Peça: HC-SFS202

Também Pesquisado Como: HCSFS202, HC SFS 202, HC-SFS-202

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

Classificação: Servomotor CA sem Escovas de Média Inércia — 2 kW, classe 200V, 2000 rpm, Eixo Reto, Sem Freio

O Motor em Resumo

O Mitsubishi HC-SFS202 é o ponto de entrada para a família de maior porte HC-SFS de 2000 rpm — o primeiro modelo na faixa de 2000 rpm a passar da flange de 130 × 130 mm para a face de montagem de 176 × 176 mm. Essa transição é significativa: marca a fronteira entre servomotores de classe compacta e unidades de quadro médio destinadas a eixos com cargas mais pesadas, demandas de torque mais altas e ciclos de trabalho mais exigentes.

Com 2kW e 9,55 Nm de torque contínuo e 28,6 Nm de pico, o HC-SFS202 se encaixa na faixa de capacidade mais comumente povoada na automação industrial geral. Eixos de alimentação de máquinas-ferramenta, acionamentos de transportadores de peso médio, mesas giratórias de indexação, controles de tensão de enrolamento — essa faixa de torque abrange uma fatia muito ampla das aplicações que os projetistas de máquinas encontram diariamente. Não é um motor de nicho. É, em muitos aspectos, o cavalo de batalha da linha HC-SFS.

O que o mantém honesto é a plataforma J2-Super por baixo: um encoder absoluto serial de 17 bits a 131.072 ppr, posição absoluta multirvolta suportada por uma bateria A6BAT no amplificador MR-J2S-200, auto-ajuste em tempo real, supressão adaptativa de vibração e um conjunto completo de funções de proteção. A configuração de eixo reto e sem freio representa a integração mecânica e elétrica mais simples possível — sem requisitos de usinagem de chaveta no cubo, sem fiação de relé de freio, sem intertravamento MBR na lógica do PLC.

Especificações Técnicas

Por Que 2kW a 2000 rpm É um Ponto de Design Tão Comum

Nove vírgula cinco cinco Newton-metros a 2.000 rpm. Esse ponto de operação aparece em uma enorme variedade de máquinas industriais reais, e há uma razão direta para isso.

A 2.000 rpm, a velocidade do motor é baixa o suficiente para acionar fusos de esferas de passo moderado e trens de engrenagens diretamente — sem um estágio de redução intermediário que adiciona inércia, folga e complexidade mecânica. No entanto, é rápido o suficiente para atingir velocidades lineares práticas nesses mesmos fusos de esferas sem operar o motor acima de sua faixa de operação térmica. Um fuso de esferas de passo de 10 mm acionado a 2.000 rpm produz uma taxa de avanço linear de 20 m/min. Em um eixo de alimentação de máquina-ferramenta CNC, 20 m/min é uma velocidade de avanço rápido confortável. Em um transportador servo-acionado, é rápido e produtivo. Em um acionamento de enrolamento, 2.000 rpm fornece uma faixa de velocidade significativa para variação do diâmetro do rolo.

Os 9,55 Nm de torque contínuo também estão bem posicionados. É o suficiente para acionar um fuso de esferas de passo de 10 mm contra uma carga de mesa de várias centenas de quilogramas com aceleração moderada. Cobre seções de transportadores de peso médio sob carga total de produção. Sustenta controle de tensão constante em um acionamento de enrolamento em toda a faixa de diâmetro de trabalho. Alimenta uma mesa giratória de indexação através de ciclos de várias estações.

Os 28,6 Nm de pico — exatamente três vezes o contínuo — lidam com as fases de aceleração e desaceleração de cada ciclo de posicionamento. Esses são transientes breves em comparação com a fase de velocidade constante em torque nominal; o orçamento térmico do motor os absorve sem reclamações, e o modelo térmico eletrônico do MR-J2S-200 rastreia a carga cumulativa para garantir que o alarme de proteção dispare antes que os enrolamentos atinjam uma temperatura prejudicial.

O que tudo isso soma é um motor que se encaixa nos requisitos de torque e velocidade de uma gama muito ampla de eixos industriais gerais sem precisar de superdimensionamento ou projeto mecânico criativo para fazê-lo funcionar.

Eixo Reto: Opções e Seleção de Acoplamento

O eixo reto do HC-SFS202 — sem chaveta, sem rasgo, diâmetro externo cilíndrico padrão — é o ponto de partida universal para o projeto de acoplamento de servomotor. Todos os principais tipos de acoplamento para aplicações servo funcionam com um eixo reto: acoplamentos de mandíbula, acoplamentos de fole, acoplamentos Oldham, acoplamentos de disco e cubos de correia dentada com trava cônica todos se prendem ao diâmetro externo do eixo usando um cubo dividido ou ajuste por contração.

Com 9,55 Nm contínuos e 28,6 Nm de pico, a seleção do acoplamento deve levar em conta o valor de pico, não apenas o torque nominal. Um acoplamento de mandíbula dimensionado para 9,55 Nm nominal será marginal durante ciclos de aceleração agressivos a 28,6 Nm de pico. A prática padrão é selecionar o acoplamento em 1,5–2× o torque de pico quando a carga envolve entradas de choque, e no valor de torque de pico quando a carga é puramente inercial. De qualquer forma, 28,6 Nm é o número que governa o dimensionamento do acoplamento, não o valor nominal de 9,55 Nm.

Para aplicações onde um cubo com chaveta é necessário ou preferido — rodas dentadas de corrente, certas polias dentadas, cubos de entrada de engrenagem — o HC-SFS202K (eixo com chaveta, sem freio) é mecanicamente idêntico em todos os outros aspectos e usa o mesmo amplificador MR-J2S-200. As especificações de desempenho permanecem inalteradas. A única diferença é a chaveta usinada no eixo.

Montagem do cubo: o método do parafuso de tração em quadro de 176 × 176 mm. Os manuais de instrução da Mitsubishi são consistentes neste ponto para motores de quadro grande: sempre use o furo roscado na extremidade do eixo e um parafuso de tração para puxar um acoplamento ou cubo axialmente para o eixo. Nunca pressione ou martele. O motor de quadro de 176 × 176 mm tem um eixo mais longo do que as unidades de 130 × 130 mm, e a carga de impacto durante a instalação do cubo viaja através do eixo para o disco do encoder e o rolamento traseiro. O dano resultante — geralmente pequenos danos no rolamento do encoder ou desalinhamento do disco do encoder — geralmente não produz um alarme imediato. Ele aparece semanas ou meses depois como falhas intermitentes de ruído do encoder sob vibração, o que pode exigir um esforço de diagnóstico significativo para rastrear um evento de instalação. Trinta segundos extras com um parafuso de tração eliminam completamente esse risco.

Sem Freio: Quando o Servo Lock é a Resposta Certa

O HC-SFS202 não possui freio eletromagnético. A posição em repouso é mantida pelo servo lock em malha fechada do amplificador MR-J2S-200 — o loop de posição permanece ativo, o encoder de 17 bits monitora o ângulo do eixo em alta resolução, e o amplificador fornece a corrente necessária para manter a posição comandada. Em um eixo saudável com ajuste de ganho adequado, isso mantém a posição dentro de um ou dois contadores do encoder — movimento visível efetivamente zero.

Para eixos horizontais e mecanismos simetricamente carregados onde nenhuma força gravitacional ou de mola atua na direção da rotação do eixo, o servo lock é totalmente confiável e adequado. Não há razão mecânica para adicionar um freio, e as vantagens da configuração sem freio são tangíveis: fiação de painel mais simples, sem relé, sem circuito de freio de 24V, sem componentes de supressão de surto, sem sequência de intertravamento MBR no PLC, sem inspeção periódica do disco de freio e um motor mais leve do que a variante com freio equivalente.

A pergunta de engenharia a ser feita para cada eixo em uma máquina é simples: se a corrente do servo cair para zero inesperadamente, o eixo se move sob alguma força restante? Se a resposta for não — mesa horizontal, indexador rotativo simetricamente balanceado, seção de transportador plana — o HC-SFS202 sem freio é a especificação correta e completa. Se a resposta for sim — eixo Z vertical, inclinação, mecanismo carregado por gravidade — o HC-SFS202B (eixo reto com freio eletromagnético de mola) é necessário. Ambos usam o mesmo amplificador MR-J2S-200.

Em uma máquina com vários eixos servo nessa capacidade, aplicar esse teste sistematicamente e selecionar de acordo — em vez de optar por freios em todos os eixos — produz um projeto de máquina mais simples com menor contagem de componentes.

O Encoder de 17 Bits na Produção Diária

O encoder embutido no HC-SFS202 é a unidade absoluta serial de 17 bits da Mitsubishi, fornecendo 131.072 posições angulares discretas por revolução do eixo, juntamente com a contagem absoluta multirvolta mantida através do desligamento pela bateria A6BAT no amplificador.

Na prática, o que isso significa para uma máquina de produção é simples:

Inicialização sem referenciamento. Quando a máquina é ligada após um desligamento de fim de semana, após uma parada de manutenção ou após uma parada de emergência, o MR-J2S-200 lê o ângulo absoluto do eixo imediatamente. O controlador sabe a posição exata do eixo sem nenhum movimento do eixo. A produção pode ser retomada diretamente. Para máquinas onde uma rotina de referenciamento exigiria mover-se através de uma zona de perigo, ou onde a posição do eixo no desligamento era crítica e deve ser conhecida com precisão para a sequência de reinício, isso não é uma conveniência — é um requisito funcional.

Feedback de velocidade de alta resolução. A 131.072 contagens por revolução, o loop de velocidade tem dados de posição extremamente finos para trabalhar, mesmo em baixas velocidades do eixo. Esta é uma razão pela qual os eixos J2-Super funcionam suavemente em baixas taxas de avanço sem ondulação de velocidade — a resolução de feedback é alta o suficiente para que o algoritmo de controle sempre tenha informações de velocidade precisas, independentemente de quão lentamente o eixo esteja girando. Para aplicações como acionamentos de enrolamento de baixa velocidade, eixos de velocidade de rastejamento em máquinas-ferramenta ou acionamentos de controle de torque onde a suavidade em baixa velocidade é importante, a resolução de 17 bits faz uma diferença mensurável em comparação com os predecessores de 14 bits.

Manutenção da bateria. O A6BAT no amplificador MR-J2S-200 mantém o contador multirvolta através do desligamento. Substitua-o quando o amplificador exibir um alarme de bateria fraca. Uma bateria totalmente descarregada redefine o contador absoluto, exigindo um ciclo de retorno de referência antes que o eixo possa retomar a produção.

Amplificadores Compatíveis

O HC-SFS202 é emparelhado com a família de amplificadores MR-J2S-200 — a plataforma J2-Super de capacidade de 2kW. Três variantes de interface atendem às principais arquiteturas de controle:

MR-J2S-200A é o amplificador de interface 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 estão disponíveis: posição, velocidade, torque e as combinações de modo comutado P/S, S/T, T/P. RS-232C conecta-se ao MR Configurator para configuração de parâmetros e diagnósticos. Esta é a escolha padrão para eixos de alimentação de máquinas-ferramenta e aplicações de posicionamento industrial geral.

MR-J2S-200B conecta-se a controladores de movimento Mitsubishi das séries A e Q via barramento de fibra óptica SSCNET. Comandos de posição, feedback do encoder, dados de alarme e sinais de monitoramento viajam pelo link de fibra. Para máquinas multieixos coordenadas — centros de usinagem executando contorno multieixo simultâneo, sistemas de transferência com eixos sincronizados, aplicações de engrenagem eletrônica — o barramento SSCNET fornece a sincronização em tempo real que as interfaces analógicas ou de pulso não conseguem igualar.

MR-J2S-200CP fornece posicionamento de eixo único integrado. Até 31 posições alvo são armazenadas nas tabelas de pontos internas do amplificador e ativadas por sinais de rede I/O digital ou CC-Link. Para eixos de posicionamento indexado autônomos que não requerem coordenação com outros eixos, o CP elimina o custo e a complexidade de um controlador de movimento dedicado.

Notas de compatibilidade. O HC-SFS202 requer um amplificador J2-Super (MR-J2S). Ele não é compatível com amplificadores MR-J2-200 originais (primeira geração), que não conseguem ler o protocolo serial do encoder de 17 bits. Para máquinas que executam hardware MR-J2 de primeira geração, o HC-SF202 (mesma especificação mecânica, encoder de 14 bits) é o motor correto. O HC-SFS202 também não é compatível com amplificadores MR-J3 ou MR-J4 sem um kit adaptador de renovação.

Família HC-SFS 2000 rpm — Contexto de Capacidade

O HC-SFS202 é o primeiro modelo na faixa de 2000 rpm na flange de 176 × 176 mm e a opção de menor capacidade na estrutura maior. O salto do HC-SFS202 para o HC-SFS152 significa passar para a estrutura menor de 130 × 130 mm. Para projetos de máquinas que precisam da flange maior — seja para distribuição de massa do motor, requisitos de diâmetro do eixo ou margem de capacidade futura — o HC-SFS202 é o ponto de partida.

Todas as variantes de capacidade na família de 2000 rpm vêm em quatro configurações de eixo e freio: eixo reto (HC-SFS202), eixo reto com freio (HC-SFS202B), eixo com chaveta (HC-SFS202K) e eixo com chaveta e freio (HC-SFS202BK). Todos os quatro usam a classe de amplificador MR-J2S-200.

Aplicações Típicas

Eixos de alimentação de máquinas-ferramenta CNC. Eixos X, Y e Z secundários acionados por fuso de esferas em centros de usinagem verticais e horizontais. O torque contínuo de 9,55 Nm e a velocidade máxima de 3.000 rpm são adequados para massa de mesa moderada em velocidades de avanço rápido práticas sem um estágio de redução entre o motor e o fuso.

Acionamentos de transportadores e transferência de serviço médio. Seções de transportadores controladas por servo, mecanismos de transporte e sistemas de transferência de peças em linhas de montagem e teste. A capacidade de 2kW abrange cargas de linha moderadas; o encoder absoluto elimina o referenciamento na reinicialização, o que é importante para sistemas de produção de alta disponibilidade que ciclam a energia com frequência.

Mesas giratórias de indexação. Mesas giratórias de várias estações onde o motor se conecta através de uma engrenagem sem-fim ou redução de engrenagem reta de folga zero à mesa. O encoder de 17 bits fornece a resolução angular necessária para posicionamento preciso da estação; o pico de 28,6 Nm lida com o torque de aceleração para movimentos rápidos de indexação entre as estações.

Acionamentos de tensão de enrolamento e desenrolamento. Acionamentos de enrolamento de material operando em modo de controle de torque para manter a tensão constante da fita em um diâmetro de rolo em mudança. O torque contínuo de 9,55 Nm a 2.000 rpm abrange uma faixa útil de tamanhos de estação de enrolamento e pontos de ajuste de tensão da fita. O auto-ajuste em tempo real no MR-J2S-200 ajuda a manter uma resposta de tensão consistente à medida que a inércia do rolo muda com o diâmetro.

Eixos auxiliares de máquinas de moldagem por injeção. Eixos de ejeção, extração de núcleo e rotação de parafuso acionados por servo em máquinas de moldagem por injeção onde o motor deve manter a posição precisa sob carga durante o ciclo do molde. O eixo reto acopla-se limpo a mecanismos de ejeção de cremalheira e pinhão; a configuração sem freio é apropriada em eixos de ejeção horizontais onde o servo lock é adequado.

Perguntas Frequentes

P1: Qual é a diferença entre o HC-SFS202 e o HC-SF202?

Ambos são motores de 2kW, 2000 rpm, com eixo reto, em uma flange de 176 × 176 mm, e ambos são mecanicamente idênticos em dimensões e interface de acoplamento. A diferença crítica é a geração do encoder. O HC-SF202 possui um encoder de 14 bits (16.384 ppr) e é compatível com amplificadores MR-J2 e MR-J2S originais. O HC-SFS202 possui um encoder de 17 bits (131.072 ppr) e requer um amplificador MR-J2S-200 — ele não operará com um MR-J2 de primeira geração. Para uma máquina que já executa amplificadores MR-J2S-200, o HC-SFS202 é o motor correto. Para máquinas em hardware MR-J2-200 original, especifique o HC-SF202.

P2: O HC-SFS202 pode ser usado em um eixo vertical sem freio?

Somente com análise cuidadosa. O servo lock através do MR-J2S-200 mantém eixos horizontais de forma confiável em repouso, mas em um eixo vertical, a carga gravitacional atuando no eixo quando a corrente do servo cai para zero causará movimento para baixo. Para qualquer eixo onde o movimento com o servo desligado seja perigoso ou mecanicamente prejudicial — incluindo a maioria dos eixos verticais — o HC-SFS202B (eixo reto, freio eletromagnético de mola) é a especificação correta. O freio engata por padrão e mantém o eixo mecanicamente, independentemente do estado do servo.

P3: O HC-SFS202 está na flange de 176 × 176 mm. Isso significa que ele precisa de uma montagem maior do que o HC-SFS152 de 1,5kW?

Sim. O HC-SFS152 e suas variantes de flange de 130 × 130 mm são motores fisicamente menores. O HC-SFS202 passa para a flange de 176 × 176 mm, que requer uma interface de montagem de motor diferente — círculo de parafusos maior, diâmetro piloto diferente. Se uma máquina foi projetada em torno da flange de 130 × 130 mm e você está considerando o HC-SFS202 como uma atualização, a placa de montagem do motor precisará de modificação. Se a estrutura da máquina já usa a montagem de 176 × 176 mm, então o HC-SFS202 se encaixa ao lado das variantes HC-SFS352, HC-SFS502 e HC-SFS702 sem nenhuma alteração mecânica.

P4: Qual amplificador é necessário e onde está a bateria do encoder absoluto?

O HC-SFS202 requer um amplificador MR-J2S-200 — seja a variante A (analógica/pulso), B (SSCNET) ou CP (posicionamento integrado). A bateria de backup para o contador absoluto multirvolta é a unidade de lítio Mitsubishi A6BAT, localizada dentro do amplificador, não no motor. Substitua-a ao primeiro alarme de bateria fraca do amplificador. Uma bateria totalmente descarregada redefine a memória de posição absoluta e requer um ciclo de retorno de referência antes que o eixo possa retomar a produção.

P5: O HC-SFS202 ainda está disponível apesar de ter sido descontinuado?

Sim. Embora a Mitsubishi tenha descontinuado oficialmente a série HC-SFS juntamente com a plataforma MR-J2S mais ampla, o HC-SFS202 permanece amplamente disponível através de revendedores de excedentes de automação industrial e fornecedores especializados de componentes servo Mitsubishi, tanto como estoque novo quanto como unidades recondicionadas testadas. Para máquinas que devem permanecer em hardware J2-Super, o fornecimento de excedentes é simples. Para novos projetos de máquinas, o equivalente da geração atual é o HG-SR202 (série MR-J4, 2kW, 2000 rpm, eixo reto, encoder de 22 bits, flange de 176 × 176 mm, IP67), que requer um amplificador MR-J4-200.