Mitsubishi HC-SFS502BK (HCSFS502BK) — Servomotor CA de 5kW, Eixo com Chaveta + Freio, Série MELSERVO-J2S

Identificação do Produto

Número da Peça: HC-SFS502BK

Também Pesquisado Como: HCSFS502BK, HC-SFS-502BK

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

Tipo de Motor: Servomotor CA sem Escovas — Eixo com Chaveta e Freio Eletromagnético, 2000 rpm

Condição: Novo na Caixa, Lacrado de Fábrica

Construído para Eixos que Não Podem Se Dar ao Luxo de Escorregar ou Desviar

Dois requisitos definem precisamente o HC-SFS502BK: um mecanismo acionado que necessita de uma conexão de torque positiva por chaveta e cubo, e um design de eixo que exige retenção mecânica à prova de falhas quando a energia do servo é removida. Com 5kW, 23,9 Nm contínuos e 71,6 Nm de pico, este motor se situa no nível de capacidade onde ambos os requisitos têm peso de engenharia real — onde um acoplamento escorregadio não é um incômodo recuperável, mas uma falha que paralisa a produção, e onde um eixo sem freio que perde o controle do servo sob carga é uma preocupação genuína de segurança.

O eixo com chaveta e o freio eletromagnético acionado por mola são soluções independentes para problemas independentes. A chaveta aborda a interface de transmissão de torque: ela fornece uma conexão mecânica direta e independente de atrito entre o eixo do motor e o componente acionado, imune ao microdeslizamento que pode se desenvolver em interfaces de fixação apenas por atrito sob as cargas cíclicas e reversíveis da operação de eixo servo de produção. O freio aborda o que acontece quando o servo é desenergizado deliberada ou inesperadamente: a mola engata imediatamente, o eixo é mantido mecanicamente, e o eixo não se move, independentemente do que aconteça no sistema de controle.

Na plataforma MELSERVO-J2S, o HC-SFS502BK adiciona a capacidade completa J2-Super a essa especificação mecânica: um encoder absoluto serial de 17 bits com 131.072 posições por revolução, compatibilidade com amplificadores MR-J2S-500 e o desempenho em malha fechada de alta largura de banda que a arquitetura de processador aprimorada da geração J2-Super torna possível. Novo na caixa, lacrado de fábrica, em estoque.

Especificações Técnicas

O Eixo com Chaveta: Transmissão de Torque Positiva a 5kW

Com 23,9 Nm contínuos e 71,6 Nm de pico, as exigências mecânicas na interface eixo-cubo não são triviais. O valor de pico é a carga de projeto — 71,6 Nm é o que o acoplamento deve transmitir sem qualquer movimento relativo entre eixo e cubo sob a condição operacional de pior caso que o eixo encontra. Em um eixo servo, essa condição é tipicamente uma aceleração de taxa máxima imediatamente seguida por uma reversão brusca, ou uma desaceleração rápida de velocidade máxima de avanço rápido para uma parada abrupta. Nenhuma dessas situações é incomum na operação de máquinas-ferramenta CNC; ambas ocorrem repetidamente ao longo de um turno de produção.

Em um eixo reto simples, o cubo transmite torque por atrito. A força de aperto entre o furo do cubo e o diâmetro externo do eixo deve ser suficiente para evitar deslizamento a 71,6 Nm, e essa força depende da tolerância do furo do cubo, do acabamento superficial do eixo, do torque do parafuso de fixação e da ausência de qualquer contaminação na interface. Cada um desses fatores pode se degradar com o tempo em um ambiente de produção. Um aperto marginal que lida com o primeiro ano de serviço sem incidentes pode desenvolver microdeslizamento no segundo ano, após o desgaste vibratório ter modificado ligeiramente a superfície do eixo ou a pré-carga do fixador ter relaxado.

O chaveteiro muda o mecanismo fundamental. O torque flui através da seção transversal de cisalhamento da chaveta — um caminho mecânico direto que não se degrada com mudanças nas condições da superfície, não relaxa com vibração e não depende da qualidade de qualquer interface de atrito. Sob as cargas reversas e de choque da operação de eixo servo, uma conexão com chaveta adequadamente ajustada é inerentemente mais confiável ao longo de uma longa vida útil do que uma interface de fixação por atrito no mesmo nível de capacidade.

Onde os chaveteiros são essencialmente obrigatórios a 5kW:

Entradas de mesa giratória com engrenagem sem-fim, onde o cubo da engrenagem do lado do motor é um furo com chaveta e o eixo do motor deve corresponder. Polias de acionamento por correia dentada em grandes eixos de fusos de esferas, onde a reversão repetida da tensão da correia eventualmente giraria um cubo de polia fixado por atrito. Acionamentos de roda dentada em sistemas de transferência de paletes, onde as cargas de choque de engate da corrente são cíclicas e assimétricas em direção. Interfaces de acionamento de embreagem mecânica, onde o registro angular positivo entre o eixo e o componente acionado faz parte do princípio de operação do mecanismo.

Instalação: assente o cubo do acoplamento usando o furo roscado na extremidade do eixo e um tirante — nunca por impacto. Com a massa e a seção transversal do eixo deste motor, qualquer impacto axial durante a instalação do cubo é transmitido diretamente ao disco do encoder na parte traseira do motor. O dano resultante raramente causa uma falha imediata; ele tende a produzir alarmes intermitentes do encoder meses após o serviço, sob vibração, sem conexão óbvia com o evento de instalação original.

O Freio Eletromagnético: Retenção à Prova de Falhas Nessa Escala

Freios acionados por mola se tornam mais importantes à medida que a capacidade do motor aumenta, pois a capacidade de carga aumenta proporcionalmente. Com 5kW acionando uma grande coluna em V de um centro de usinagem, um mecanismo de transporte de paletes carregado ou um mecanismo de mesa giratória pesado, a energia armazenada no eixo em repouso — potencial gravitacional ou pré-carga mecânica — representa um perigo real se o eixo se mover inesperadamente quando a corrente do servo cair para zero.

O freio do HC-SFS502BK é mecanicamente simples: uma mola mantém o disco de atrito contra a placa do freio quando 24V CC estão ausentes, e a bobina o mantém afastado quando 24V estão presentes. A mola engata na remoção de energia, independentemente de a remoção ser planejada, não planejada, gradual ou instantânea. Não há lógica de controle no próprio mecanismo do freio. Nenhum comando de software é necessário para ativá-lo. Nenhum caminho de sinal entre o controlador e o freio pode falhar de forma a impedir o engate. O estado padrão do freio — quando a energia está ausente — é sempre travado.

Com 5kW e as massas de carga que acompanham eixos dessa capacidade, essa característica de travamento padrão é consideravelmente importante. Um acionamento de coluna em V de 5kW que perde o controle do servo e não tem freio seguirá a gravidade até que o atrito o pare. A distância que ele percorre antes de parar não é negligenciável, e a peça de trabalho, as ferramentas e a fixação abaixo da coluna estão nesse caminho. A mesma coluna com o HC-SFS502BK instalado mantém a posição no instante em que os 24V CC são removidos — por projeto durante uma sequência de desligamento, por queda de relé em parada de emergência, ou automaticamente em perda de energia.

Três requisitos de instalação nesse nível de capacidade:

Sempre use a saída MBR (intertravamento do freio eletromagnético) do amplificador MR-J2S para controlar o relé do freio. O sinal MBR sincroniza o engate do freio para ocorrer após o amplificador ter confirmado que o motor desacelerou até parar. Engatar a mola contra um eixo de 5kW em rotação gera um choque mecânico significativo que danifica as superfícies de atrito do freio e comprime a vida útil esperada do freio de anos para uma fração disso em casos extremos.

Instale um supressor de surto diretamente nos terminais da bobina do freio — não no relé, não no meio do cabo, mas na bobina. O pico indutivo gerado quando 24V CC desligam uma bobina não suprimida nesse nível de potência é suficiente para danificar contatos de relé e circuitos de saída digital. O supressor deve ser posicionado perto da bobina para ser eficaz.

Para eixos verticais e com carga gravitacional, a orientação documentada da Mitsubishi coloca o torque desbalanceado estático máximo recomendado em ou abaixo de 70% do torque nominal contínuo do motor — aproximadamente 16,7 Nm para este motor. Projetos de eixo com torque gravitacional desbalanceado mais alto no eixo do motor devem incorporar contrapeso mecânico para complementar o sistema servo e de freio, em vez de depender apenas deles.

Encoder de 17 Bits: Resolução J2-Super em um Pacote de 5kW

A transição do HC-SF502BK (geração J2, 14 bits, 16.384 ppr) para o HC-SFS502BK (geração J2S, 17 bits, 131.072 ppr) é um aumento de oito vezes na resolução do encoder em hardware de outra forma idêntico. Com 5kW e 2.000 rpm, os efeitos são práticos em vez de teóricos.

A precisão da estimativa de velocidade melhora proporcionalmente com a resolução. O amplificador MR-J2S deriva a velocidade de amostras de posição do encoder sucessivas em um intervalo de amostragem fixo. Com 131.072 posições disponíveis por revolução, cada incremento entre amostras é oito vezes mais fino do que com 16.384 ppr, e a estimativa de velocidade que o loop de velocidade recebe é correspondentemente mais limpa. Um sinal de velocidade mais limpo suporta ganho proporcional mais alto no loop de velocidade sem instabilidade, e maior ganho significa rejeição mais rápida de distúrbios — forças de corte, mudanças de carga e efeitos de conformidade de transmissão que desviam a velocidade do eixo de seu perfil comandado.

O desempenho em baixa velocidade também melhora. Em eixos que operam em baixas taxas de avanço — operações de contorno, mandrilamento de acabamento fino, corte de roscas — a resolução do encoder afeta diretamente a suavidade com que o loop de velocidade pode regular a velocidade. Incrementos de posição mais grosseiros em baixa velocidade produzem ondulação de velocidade que aparece na superfície usinada como um padrão periódico. O encoder de 17 bits reduz essa ondulação substancialmente, um efeito que se mostra claramente no acabamento superficial em operações de avanço lento de precisão nesse nível de capacidade.

A função absoluta mantém seu valor independentemente da resolução do encoder. A bateria de lítio A6BAT no amplificador MR-J2S mantém o contador de posição absoluta multirvolta indefinidamente durante qualquer interrupção de energia. Cada reinício — após um desligamento planejado, recuperação de parada de emergência ou reset de alarme — traz o eixo para a posição absoluta exata. Nenhuma necessidade de retorno de referência, nenhum tempo de produção perdido com ciclos de homing obrigatórios.

Amplificadores Compatíveis

O HC-SFS502BK requer o amplificador da classe MR-J2S-500. Três variantes cobrem as principais arquiteturas de sistema:

MR-J2S-500A — Interface de propósito geral, aceitando comandos de velocidade analógicos e comandos de posição por trem de pulsos de sistemas CNC e PLCs. Suporta modos de controle de posição, velocidade e torque. Configuração e monitoramento via MR Configurator através de RS-232C.

MR-J2S-500B — Interface de barramento serial de fibra óptica SSCNET para controladores de movimento Mitsubishi. Interpolação multieixo coordenada com comandos de trajetória entregues pela rede de controladores de movimento das séries A ou Q. A escolha padrão para projetos de máquinas com todos os eixos servo sob controle de movimento coordenado.

MR-J2S-500CP — Função de posicionamento integrada com tabela de pontos armazenada. Até 31 posições alvo armazenadas no amplificador, ativadas por comandos de E/S ou CC-Link. Adequado para aplicações de posicionamento autônomo sem um controlador de movimento dedicado.

Todas as três variantes suportam o encoder de 17 bits e são classificadas para 25A contínuos. O HC-SFS502BK não é compatível com os amplificadores MR-J2-500 originais — o protocolo do encoder J2S não é legível pelo hardware J2 de primeira geração. Também não é compatível com os amplificadores MR-J3 ou MR-J4. Para máquinas que executam hardware MR-J2-500 original, o HC-SF502BK (geração J2, encoder de 14 bits, mesma especificação mecânica) é o alvo de fornecimento correto.

HC-SFS502BK na Faixa de 2000 rpm HC-SFS

Dentro do ponto de capacidade 502, quatro variantes de sufixo cobrem a matriz completa de eixo e freio:

Todos os quatro compartilham a mesma flange de 176 × 176 mm, encoder de 17 bits, figuras de torque de 23,9 Nm / 71,6 Nm e requisito de amplificador MR-J2S-500. O tipo de eixo e a presença do freio não afetam nenhuma especificação elétrica.

Aplicações Típicas

Eixo Z de VMC em grandes centros de usinagem verticais com acoplamento de engrenagem ou correia. O eixo da cabeça do fuso com carga gravitacional é a aplicação canônica para o sufixo BK: a retenção mecânica com o servo desligado é inegociável, e onde o acionamento do fuso de esferas do eixo Z usa uma correia dentada ou redução de engrenagem entre o motor e o eixo de entrada do fuso de esferas, o eixo do motor com chaveta é a interface correta para o cubo da polia ou engrenagem de acionamento. O HC-SFS502BK atende a ambos os requisitos em um único pacote.

Acionamentos de transporte de paletes HMC com interface de roda dentada com chaveta. Trocadores de paletes em centros de usinagem horizontais usam acionamentos de transporte por corrente ou correia onde a roda dentada ou polia do lado do motor é fixada com chaveta ao eixo do motor. O transportador carrega massa de palete substancial e deve manter a posição firmemente em cada estação de transferência — freio engatado durante as operações de fixação e desfixação, eixo com chaveta garantindo que o componente de acionamento permaneça sincronizado com o eixo do motor através de ciclos repetidos de alto torque do transportador.

Grandes acionamentos de indexação de mesa giratória e trunnion. Acionamentos de mesa giratória de 4º e 5º eixo usando engrenagem sem-fim ou redução direta de engrenagem entre o servomotor e a mesa geralmente especificam cubos de engrenagem do lado do motor com chaveta. O eixo deve manter a posição angular mecanicamente durante as operações de corte; o freio fornece essa retenção enquanto as forças de corte atuam na mesa. O encoder absoluto garante a precisão do posicionamento angular em cada ciclo de índice sem retorno de referência.

Atuadores verticais e mecanismos de elevação acionados por servo. Eixos de elevação vertical industrial — elevadores de peças, sistemas de elevador de tombstone, guinchos de paletes — combinam a necessidade de alto torque contínuo, retenção de freio à prova de falhas e uma interface de acoplamento de eixo positiva exatamente na especificação que o HC-SFS502BK cobre. A conexão de acionamento do lado do motor é tipicamente um cubo com chaveta em uma redução de engrenagem ou acionamento de fuso, e o freio retém a carga em altura durante todos os eventos de desligamento.

Acionamentos de estação de linha de transferência com registro mecânico. Acionamentos de estação servo de máquinas de transferência que usam rodas dentadas ou engrenagens com chaveta para indexar gabaritos de peças através de operações de usinagem sequenciais precisam tanto da conexão de eixo positiva que impede o desvio de registro ao longo de milhares de ciclos quanto do freio que mantém a posição de cada estação durante a pausa de usinagem. O feedback de posição do encoder absoluto garante que o índice da estação seja confirmado como preciso em cada ciclo.

Novo na Caixa, Lacrado de Fábrica

Lacrado de fábrica significa embalagem original Mitsubishi com todas as capas protetoras no lugar — tampa da extremidade do eixo protegendo a chaveta e o chaveteiro, portas do encoder e do conector de energia cobertas, retentor de óleo intacto e embalagem interna de espuma sem perturbações. O motor e o conjunto de freio integrado nunca foram energizados ou instalados. Sem histórico térmico, sem desgaste de rolamento, sem ciclo de disco de freio de serviço anterior.

Para uma máquina atualmente parada aguardando esta peça, novo na caixa em estoque entrega uma unidade de condição conhecida imediatamente, sem tempo de reparo ou as incertezas que vêm com componentes recondicionados. Para estoque de peças sobressalentes planejado em operações onde essa capacidade e configuração aparecem em múltiplos eixos críticos, unidades lacradas de fábrica fornecem inventário consistentemente comissionável.

Com o peso típico da estrutura de 5kW com conjunto de freio, o HC-SFS502BK é enviado em embalagem dimensionada para sua massa. Armazenado sob temperatura estável, baixa umidade e longe de vibrações, o estoque lacrado de fábrica mantém a especificação completa por vários anos. Após cinco anos, uma rotação lenta do eixo pré-comissionamento como parte da inspeção de instalação ajuda a redistribuir a graxa do rolamento antes que o motor entre em serviço.

Perguntas Frequentes

P1: Quais amplificadores são compatíveis com o HC-SFS502BK?

O HC-SFS502BK requer um amplificador da classe MR-J2S-500 da plataforma MELSERVO-J2S. As três variantes principais são o MR-J2S-500A (analógico/pulso de propósito geral), MR-J2S-500B (barramento de fibra óptica SSCNET para controladores de movimento Mitsubishi) e MR-J2S-500CP (posicionamento por tabela de pontos integrada). Todos suportam o encoder de 17 bits e corrente nominal de 25A. Este motor não é compatível com amplificadores MR-J2-500 originais ou com amplificadores MR-J3 / MR-J4.

P2: Qual é a diferença entre o HC-SFS502BK e o HC-SF502BK?

Ambos os motores são de 5kW, 23,9 Nm, eixo com chaveta e freio eletromagnético, em uma flange de 176 × 176 mm — fisicamente intercambiáveis na montagem. A distinção é a geração do encoder: o HC-SF502BK usa um encoder de 14 bits (16.384 ppr) e funciona com amplificadores MR-J2 e MR-J2S. O HC-SFS502BK usa um encoder de 17 bits (131.072 ppr) e requer apenas amplificadores MR-J2S. Se a máquina executa hardware MR-J2-500 original, forneça o HC-SF502BK. Se executa MR-J2S-500, ambos os motores são compatíveis.

P3: Como o freio eletromagnético deve ser conectado e sequenciado corretamente?

O freio é acionado por mola e à prova de falhas — 24V CC o mantêm aberto, a mola o fecha na remoção de energia. É um dispositivo de retenção, não um freio de parada, e só deve engatar após o motor ter parado. Sempre controle o relé do freio através da saída MBR (intertravamento do freio) do amplificador MR-J2S, que sincroniza o engate do freio após o amplificador confirmar que o motor desacelerou até parar. Engatar o freio contra um eixo de 5kW em rotação causa desgaste rápido do freio e choque mecânico. Instale também um supressor de surto diretamente nos terminais da bobina do freio para suprimir picos de tensão indutiva na desconexão.

P4: A bateria do encoder de 17 bits fica dentro do motor ou do amplificador?

A bateria está no amplificador servo, não no motor. A célula de lítio Mitsubishi A6BAT instalada dentro do amplificador MR-J2S-500 mantém o contador de posição absoluta multirvolta durante os períodos de desligamento. Substitua-a quando o amplificador exibir seu alarme de bateria fraca — antes da descarga completa. Uma A6BAT completamente descarregada redefine o contador de posição absoluta, exigindo um ciclo de retorno de referência antes que a produção possa ser retomada. O motor em si não requer bateria nem manutenção relacionada à bateria.

P5: Qual é a maneira correta de instalar um cubo de acoplamento no eixo com chaveta?

Use o furo roscado na extremidade do eixo para puxar o cubo axialmente para o eixo com um tirante, arruela e porca apoiados na face do cubo. Nunca bata ou pressione o cubo no eixo. Com o tamanho da carcaça deste motor, cargas de impacto durante a instalação do cubo viajam através do eixo para o conjunto do encoder na parte traseira do motor e causam danos que geralmente não produzem uma falha imediata — ele surge mais tarde como alarmes intermitentes do encoder sob vibração, que são difíceis de diagnosticar. O método do tirante é simples, leva um pouco mais de tempo e evita completamente esse modo de falha.