Um novo Mitsubishi Servo Motor HC-SFS121K HCSFS121K

Mitsubishi HC-SFS121K (HCSFS121K) — Servomotor CA de 1,2kW, Eixo com Chaveta, Sem Freio, 1000 rpm, Série MELSERVO-J2S

Identificação do Produto

Número da Peça: HC-SFS121K

Também Pesquisado Como: HCSFS121K, HC-SFS-121K

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

Tipo de Motor: Servomotor CA sem Escovas — Eixo com Chaveta, Sem Freio, 1000 rpm, 200V CA

Para Que Este Motor Foi Construído

A 1.000 rpm com 11,5 Nm de torque contínuo, o Mitsubishi HC-SFS121K ocupa uma posição específica e deliberada na linha MELSERVO-J2S — um servomotor de inércia média que oferece uma alta relação torque/potência em baixa velocidade do eixo, com uma chaveta usinada para acoplamento mecânico positivo e sem freio eletromagnético para aplicações onde o bloqueio do servo é suficiente.

A classificação de 1000 rpm é a característica definidora. Operar os mesmos 1,2kW através de um motor de 2.000 rpm reduziria o torque contínuo pela metade para aproximadamente 5,7 Nm. A velocidade nominal mais lenta do HC-SFS121K concentra a potência disponível em um torque de eixo substancialmente maior — 11,5 Nm continuamente — sem qualquer engrenagem entre o motor e a carga. Para eixos onde o orçamento de torque é a restrição limitante, não o limite de velocidade, este é o ponto de operação que resolve o problema de projeto diretamente.

O eixo com chaveta completa o quadro. Onde o componente acionado — uma entrada de engrenagem sem-fim, uma polia de correia dentada, uma roda dentada de corrente — requer um caminho de torque mecânico positivo em vez de uma interface de fixação por atrito, a chaveta usinada a fornece. Sem freio significa fiação mais simples, sem sequenciamento de relé e sem sobrecarga de intertravamento MBR em eixos onde a gravidade não é um fator e o bloqueio do servo do amplificador mantém a posição adequadamente em repouso.

Emparelhado com o encoder absoluto serial de 17 bits a 131.072 ppr e o amplificador MR-J2S-200, o HC-SFS121K oferece desempenho da plataforma J2-Super — controle de velocidade de alta largura de banda, resolução fina do encoder e backup de posição absoluta multirrosto — neste ponto de capacidade intermediária de 1000 rpm.

Especificações Técnicas

11,5 Nm a 1000 rpm: Entendendo a Vantagem de Torque

A física é simples. Potência é igual a torque multiplicado pela velocidade angular. Mantenha a potência constante e diminua a velocidade, e o torque deve aumentar proporcionalmente para manter a mesma saída. A 1,2kW e 1.000 rpm, o HC-SFS121K fornece 11,5 Nm continuamente. Um motor comparável a 2.000 rpm com 1,2kW produziria aproximadamente 5,7 Nm. Mesma potência elétrica consumida, mesma classe de amplificador — mas o torque disponível no eixo para trabalho sustentado é o dobro.

Para aplicações onde o parâmetro crítico de projeto é o torque que o motor pode sustentar continuamente sob carga de produção, e não a velocidade com que o eixo gira, essa diferença é praticamente significativa. Acionamentos de transportadores pesados de baixa velocidade. Eixos de entrada de engrenagem sem-fim onde o torque do motor alimenta diretamente a redução sem um estágio adicional. Acionamentos de enrolamento de material que devem manter tensão constante em uma ampla faixa de diâmetro de rolo. Mesas de indexação rotativa que permanecem em cada estação sob carga. Cada um desses se beneficia do maior torque contínuo no eixo, e o HC-SFS121K o fornece sem a necessidade de qualquer redução mecânica adicional.

O pico de 34,4 Nm — três vezes o valor contínuo nominal — lida com a aceleração. Quando o eixo deve atingir a velocidade operacional a partir de uma partida parada, ou quando um ciclo de indexação rápido de parada para parada exige alto torque para as fases de aceleração e desaceleração, a capacidade de pico está disponível para essas transientes. O motor retorna às condições operacionais contínuas durante a fase sustentada de cada ciclo, e o orçamento térmico permanece intacto.

O Eixo com Chaveta Nesta Capacidade

Onze e meio Newton-metros de torque contínuo, com um pico de 34,4 Nm, impõem demandas reais à interface eixo-cubo. O caminho de torque entre o eixo do motor e o componente acionado precisa ser confiável em toda a faixa de condições operacionais — carga em estado estacionário, reversão cíclica, choques de engajamento de corrente ou engrenagem, e as transientes de alto torque durante aceleração e desaceleração.

Um acoplamento de fixação por atrito depende inteiramente da força de contato entre o furo do cubo e o diâmetro externo do eixo. Essa força é definida na instalação e deve permanecer suficiente para resistir ao torque de pico na pior condição operacional durante toda a vida útil do motor. Vibração, ciclos térmicos e desgaste podem reduzir essa força ao longo do tempo, e uma fixação marginal que lida com o torque contínuo pode deslizar sob uma transiente de pico — introduzindo erro de posição que se acumula sem detecção antes de causar um problema visível.

A chaveta muda o mecanismo de transmissão de torque. A chaveta ocupa ranhuras correspondentes tanto no eixo quanto no cubo, transmitindo torque através da seção transversal de cisalhamento da chaveta em vez de atrito. Isso é mecanicamente robusto sob todas as condições — reversão, carregamento cíclico, choque — que as interfaces de atrito consideram mais desafiadoras. Também é insensível à perda de força de fixação ao longo do tempo à qual as interfaces de atrito são vulneráveis.

O procedimento de montagem do cubo é importante neste tamanho de quadro. O manual de instruções do servomotor Mitsubishi é explícito: use o furo roscado na extremidade do eixo e um tirante para puxar o cubo axialmente para o eixo em vez de pressioná-lo ou martelá-lo. Cargas de impacto durante a instalação do cubo no tamanho de quadro de 130 × 130 mm viajam através do eixo para o disco do encoder e o conjunto do rolamento na parte traseira do motor. O dano que isso causa raramente é imediato e raramente produz um alarme de falha limpo — ele surge mais tarde como erros intermitentes do encoder sob vibração, que são genuinamente difíceis de rastrear até a instalação original. O método do tirante evita isso completamente e leva segundos a mais.

Sem Freio: A Escolha Certa para Estes Eixos

A posição em repouso no HC-SFS121K é mantida pelo bloqueio do servo do amplificador — o loop de posição permanece ativo, o feedback do encoder monitora o ângulo do eixo continuamente, e o amplificador fornece a corrente necessária para manter um erro de seguimento zero. Para eixos horizontais e qualquer acionamento onde nenhuma força resultante atua na direção da rotação do eixo quando o servo está em estado de retenção, isso é confiável, preciso e não consome recursos adicionais do painel além do que o sistema servo normal já requer.

Os eixos que este motor normalmente atende — acionamentos de enrolamento, transportadores de baixa velocidade, mesas rotativas em equipamentos horizontais, mecanismos de transferência acionados por engrenagem — são horizontais ou carregados simetricamente. O bloqueio do servo os mantém limpos. Um freio nesses eixos adicionaria um relé, um supressor de surto, fiação de 24V CC, circuito de intertravamento MBR e inspeção periódica do disco de freio à instalação, sem retorno funcional. O HC-SFS121K sem freio elimina tudo isso em cada eixo da máquina onde se aplica.

A escolha muda em eixos verticais, alimentações inclinadas ou qualquer mecanismo onde o desequilíbrio de carga causaria movimento descontrolado quando a corrente do servo cai. Essas aplicações pertencem ao HC-SFS121BK (eixo com chaveta com freio eletromagnético aplicado por mola). Em máquinas com vários eixos servo desta capacidade, classificar corretamente quais precisam de freios e quais não produzem um projeto elétrico geral mais limpo e simples.

Amplificadores Compatíveis

O HC-SFS121K emparelha com o amplificador da classe MR-J2S-200 — a plataforma J2-Super de 2kW. Três tipos de interface:

MR-J2S-200A lida com comandos analógicos e de trem de pulsos de sistemas CNC e PLCs. Modos de controle de posição, velocidade e torque, com conexão RS-232C para configuração do MR Configurator. A escolha padrão para a maioria das aplicações de máquinas-ferramenta e automação geral.

MR-J2S-200B conecta-se a controladores de movimento Mitsubishi série A ou série Q via barramento serial de fibra óptica SSCNET. Todos os comandos de posição chegam pela rede; os dados do encoder retornam pelo mesmo link de fibra. A escolha correta para sistemas multieixos coordenados sob um controlador de movimento.

MR-J2S-200CP incorpora posicionamento integrado. Até 31 posições alvo são armazenadas no amplificador e ativadas por comando de E/S ou CC-Link. Para aplicações de posicionamento indexado autônomo onde um controlador de movimento separado não é necessário.

O HC-SFS121K não é compatível com amplificadores MR-J2-200 originais (primeira geração), que não conseguem ler o protocolo do encoder J2S de 17 bits. Para máquinas que executam hardware MR-J2 de primeira geração, o HC-SF121K (geração J2, encoder de 14 bits, mesma especificação mecânica) é o alvo de fornecimento correto. Não compatível com amplificadores MR-J3 ou MR-J4 também.

Família HC-SFS 1000 rpm — Posição e Contexto

O HC-SFS121K é o segundo passo na família de 1000 rpm, situando-se acima do HC-SFS81 (800W) e compartilhando a flange de 130 × 130 mm com ele. O salto para o 201 a 2kW traz tanto maior torque quanto uma flange maior de 176 × 176 mm — portanto, o 121K é o motor de maior capacidade no quadro compacto de 130 × 130 mm na faixa de 1000 rpm.

Cada ponto de capacidade nesta família está disponível na matriz completa de eixo e freio: eixo reto sem freio (sem sufixo), eixo reto com freio (B), eixo com chaveta sem freio (K) e eixo com chaveta com freio (BK). O tipo de eixo e a presença do freio não afetam a seleção do amplificador — todas as variantes a 1,2kW 1000rpm usam MR-J2S-200.

Aplicações Típicas

Acionamentos de tensão de enrolamento e desenrolamento. Enroladores e desenroladores de material em linhas de conversão, impressão e corte usam servomotores de 1000 rpm em modo de controle de torque para regular a tensão da banda continuamente em um diâmetro de rolo em mudança. Os 11,5 Nm contínuos do HC-SFS121K mantêm o ponto de ajuste de tensão durante o perfil de enrolamento; o eixo com chaveta lida com o projeto de acoplamento no acionamento do mandril do rolo.

Acionamentos de transportadores de baixa velocidade e estações de indexação. Seções de transportadores controladas por servo e estações de indexação rotativa em linhas de montagem e teste operam em baixas velocidades do eixo de saída com torque de carga sustentado. A classificação de 1000 rpm mantém o motor em uma faixa de velocidade sensata para esses mecanismos sem exigir um estágio de redução, e o eixo com chaveta se adapta à interface de acionamento acoplada por roda dentada ou engrenagem típica em projetos de transportadores industriais.

Mesa rotativa CNC e acionamentos de 4º eixo acoplados por engrenagem. Mesas rotativas compactas e acionamentos de engrenagem de 4º eixo em centros de usinagem onde o motor se conecta através de uma redução de engrenagem sem-fim ou engrenagem reta à mesa usam um cubo de engrenagem do lado do motor com chaveta. O torque contínuo de 11,5 Nm fornece a entrada para o acionamento da engrenagem, o encoder de 17 bits fornece a resolução angular necessária para indexação de usinagem multiface, e o backup de posição absoluta garante que o eixo rotativo reinicie em uma posição conhecida exata após qualquer parada.

Eixos auxiliares de moldagem por injeção e prensas. Eixos de alimentação de material, extratores e auxiliares de fixação acionados por servo em máquinas de moldagem por injeção e prensas usam motores de inércia média de 1000 rpm onde a demanda de carga é principalmente torque em velocidade moderada. O HC-SFS121K lida com mecanismos de alimentação e extratores de médio alcance dentro do tamanho de quadro de 130 × 130 mm.

Acionamentos de juntas e articulações de robôs. Eixos secundários de juntas de robôs — juntas de cotovelo, rotação de pulso — que operam em baixa velocidade angular sob torque de carga significativo usam acionamentos servo de inércia média de 1000 rpm onde acionamento direto ou redução de estágio único se adequa à geometria do mecanismo. O eixo com chaveta e o alto torque contínuo em relação à massa do motor tornam o HC-SFS121K um acionamento bem adequado para essa classe de eixo de robô.

Perguntas Frequentes

P1: Quais amplificadores são compatíveis com o HC-SFS121K?

O HC-SFS121K requer um amplificador da classe MR-J2S-200. As três variantes são o MR-J2S-200A (comando analógico/pulso, modos de posição/velocidade/torque), MR-J2S-200B (barramento de fibra óptica SSCNET para controladores de movimento Mitsubishi) e MR-J2S-200CP (posicionamento integrado com CC-Link). Todos suportam o encoder serial de 17 bits. Este motor não é compatível com amplificadores MR-J2-200 originais ou com amplificadores MR-J3 / MR-J4.

P2: Qual é a diferença entre o HC-SFS121K e o HC-SFS81K?

Ambos são motores com eixo com chaveta, sem freio em uma flange de 130 × 130 mm com encoders de 17 bits e velocidade nominal de 1000 rpm. A diferença é potência e torque: o HC-SFS81K é de 800W com 7,64 Nm de torque contínuo e usa um amplificador MR-J2S-100. O HC-SFS121K é de 1,2kW com 11,5 Nm de torque contínuo e usa um amplificador MR-J2S-200. Escolha com base no orçamento de torque do eixo — se 7,64 Nm for uma margem confortável para a pior carga contínua, o 81K é suficiente; se a carga consistentemente se aproximar ou exceder isso, o 121K fornece a folga necessária.

P3: Por que um motor de 1,2kW usa o amplificador MR-J2S-200 (2kW) em vez do MR-J2S-100?

O HC-SFS121K a 1000 rpm consome mais corrente do que o MR-J2S-100 é classificado para fornecer — o torque nominal de 11,5 Nm a 1000 rpm requer uma classificação de corrente mais alta do que o amplificador de 1kW pode entregar. A documentação de emparelhamento motor-amplificador da Mitsubishi confirma o HC-SFS121 com a classe MR-J2S-200. Esta é uma prática padrão quando a demanda de corrente de um motor de seu perfil de torque excede a classificação contínua do próximo amplificador menor.

P4: O encoder absoluto retém a posição através da perda de energia, e onde está a bateria?

Sim. O encoder absoluto serial de 17 bits retém dados de posição multirrosto através de qualquer evento de desligamento usando uma bateria de lítio Mitsubishi A6BAT alojada dentro do amplificador servo MR-J2S — não no motor. Substitua a A6BAT quando o amplificador exibir um alarme de bateria fraca, antes que a depleção total cause o reset do contador absoluto. Uma bateria descarregada requer um ciclo de retorno de referência antes que a produção possa ser retomada.

P5: O HC-SFS121K pode substituir um HC-SFS121BK se apenas a variante sem freio estiver disponível?

Somente se a aplicação realmente não exigir um freio. O HC-SFS121BK e o HC-SFS121K são idênticos em todas as especificações elétricas e mecânicas, exceto pelo freio. Se a máquina foi especificada com a variante BK — tipicamente porque é um eixo vertical, um mecanismo carregado pela gravidade, ou qualquer acionamento onde o servo desligado causa movimento inseguro do eixo — remover o freio remove uma função de segurança projetada. Essa substituição requer uma revisão formal dos requisitos de segurança do eixo. Para eixos que são confirmados como horizontais sem componente de carga gravitacional, o HC-SFS121K sem freio é uma especificação válida e correta desde o início.