Mitsubishi HC-SF502 (HCSF502) — Servomotor CA de 5kW, Eixo Reto, Sem Freio, Série MELSERVO J2

Identificação do Produto

Número da Peça: HC-SF502

Também Pesquisado Como: HCSF502, HC-SF-502

Série: Mitsubishi MELSERVO HC-SF (Geração J2)

Tipo de Motor: Servomotor CA sem Escovas — Eixo Reto, Sem Freio, 2000 rpm

Condição: Novo na Caixa, Lacrado de Fábrica

Visão Geral

A Mitsubishi HC-SF502 é o motor de eixo reto e sem freio de 5kW da família original MELSERVO J2 HC-SF — um servomotor CA sem escovas de inércia média classificado em 2.000 rpm, 23,9 Nm contínuos e 71,6 Nm de pico. Ele ocupa o segundo ponto de capacidade mais alto na faixa de 2.000 rpm do HC-SF, situando-se entre o HC-SF352 de 3,5 kW e o HC-SF702 de ponta, e cobre os requisitos de eixo que ficam claramente acima da capacidade intermediária sem exigir a infraestrutura elétrica de um sistema de 7kW.

Eixo reto, sem freio. Duas opções de especificação, ambas deliberadas. O eixo reto corresponde aos projetos de acoplamento de fixação por atrito e de fixação dividida padrão em acionamentos de fusos de esferas CNC de alto desempenho e mecanismos de acoplamento direto. A ausência de freio reflete um projeto de aplicação onde a carga é suportada horizontalmente, a gravidade não atua na direção da rotação do eixo e a manutenção da posição em repouso vem do bloqueio do servo do amplificador em vez de um dispositivo mecânico de mola. Sem freio significa sem relé, sem sequenciamento MBR, sem fiação da bobina do freio e sem sobrecarga adicional no painel em um eixo que não tem uso para nada disso.

Como motor J2 de primeira geração, o HC-SF502 carrega o encoder absoluto serial de 14 bits a 16.384 ppr e é compatível com os amplificadores originais MR-J2-500 e com a plataforma posterior MR-J2S-500. Essa compatibilidade de dupla geração é a vantagem prática definidora do HC-SF502: para a grande base instalada de máquinas de produção que executam hardware MR-J2-500, este é o único motor de eixo reto e sem freio de 5kW que pode substituir o original sem exigir uma atualização do amplificador ao mesmo tempo.

Especificações Técnicas

5kW e 23,9 Nm: O Eixo que Precisa Desta Capacidade

O HC-SF502 existe porque alguns eixos de máquinas genuinamente precisam de mais de 3,5kW e não precisam de 7kW. A lacuna entre esses dois pontos de capacidade é maior do que parece no papel. O HC-SF352 fornece 16,7 Nm contínuos; o HC-SF502 fornece 23,9 Nm. Isso é um aumento de 43% no torque sustentado na saída do eixo — o suficiente para determinar se um eixo permanece dentro de seu orçamento térmico durante um turno de produção ou se aproxima da sobrecarga.

O que empurra um eixo para essa lacuna? Corte pesado sustentado. Massa de peça e fixação grande em uma mesa alimentada por fuso de esferas. Um requisito de alta velocidade de translação rápida combinado com ciclos de aceleração frequentes onde a demanda de torque de inércia é consistentemente alta. Um mecanismo de transferência ciclando em taxas de produção sob carga significativa. Qualquer um desses, e a análise do ciclo de trabalho que precede a seleção do motor mostrará que o motor de 3,5kW opera com margem térmica enquanto o motor de 5kW opera confortavelmente dentro dela.

Os 71,6 Nm de pico — três vezes o valor contínuo — é o recurso de aceleração do amplificador. Trazer uma mesa de máquina carregada do repouso para a velocidade de translação rápida no menor tempo possível requer substancialmente mais torque do que sustentar uma taxa de corte. Os 71,6 Nm de pico cobrem essa demanda, com o motor retornando à região de operação contínua assim que o movimento rápido é concluído e a operação de corte começa. Este é o perfil de trabalho para o qual o HC-SF502 foi projetado: transientes breves de alto torque que precedem a operação sustentada bem dentro da classificação contínua.

A demanda de 7,5 kVA da instalação elétrica é a pegada elétrica do sistema. O projeto do painel, dimensionamento de cabos, fusíveis e seleção de contatores são baseados neste número, juntamente com a corrente nominal de 25A. Para eixos com eventos de desaceleração frequentes e de alta energia — eixos de mesa pesados parando da velocidade máxima de translação rápida — a função regenerativa do amplificador MR-J2 ou MR-J2S-500 retorna a energia de desaceleração para o barramento CC, e a capacidade do resistor regenerativo deve ser confirmada como parte do projeto do sistema.

Eixo Reto: Projeto de Acoplamento a 5kW

O cubo do acoplamento de fixação por atrito no eixo reto do HC-SF502 deve ser selecionado, especificado e instalado para o valor de pico de torque — 71,6 Nm — e não para o torque contínuo nominal. Em um eixo servo, a demanda de torque no pior caso ocorre durante transientes de aceleração e desaceleração, e estes podem ocorrer repetidamente ao longo de um turno de produção. Um acoplamento que lida adequadamente com a carga contínua de 23,9 Nm, mas é marginal a 71,6 Nm, eventualmente escorregará sob um ciclo agressivo de translação rápida.

O escorregamento em um eixo CNC de 5kW não é um evento menor. Perda de posição em uma mesa de centro de usinagem grande significa erros dimensionais na peça, no mínimo. Mais seriamente, em uma máquina com monitoramento ativo do loop de posição, um evento de escorregamento causa um alarme de erro de seguimento e uma parada de emergência — parando a produção de uma forma difícil de diagnosticar sem uma inspeção minuciosa da interface eixo-acoplamento.

O processo de seleção começa no torque de pico. O acoplamento deve ser classificado para transmitir 71,6 Nm sob o fator de serviço apropriado para serviço de eixo servo reverso. O diâmetro e a tolerância do furo do cubo, o acabamento do diâmetro externo do eixo e o torque do fixador de aperto contribuem para a força de aperto final alcançável. Reduzir qualquer um desses fatores diminui o torque de atrito disponível na interface.

Para aplicações onde o projeto do acoplamento do mecanismo acionado incorpora uma chaveta — polias de correia dentada, cubos de engrenagem, acionamentos de roda dentada ou qualquer interface que exija uma conexão positiva de chaveta e cubo — o HC-SF502K (eixo com chaveta, sem freio) é a variante paralela. O HC-SF502 é para interfaces de acoplamento de fixação por atrito onde um diâmetro externo liso do eixo é a interface correta.

Instruções de instalação do cubo: use o orifício roscado na extremidade do eixo para puxar o cubo axialmente para o eixo com um tirante, arruela e porca assentados contra a face do cubo. Não bata ou pressione o cubo no eixo. Neste tamanho de quadro e massa do motor, o impacto axial durante a instalação do cubo transmite através do eixo para o disco do encoder e o conjunto do rolamento na parte traseira do motor. O resultado é um dano ao encoder que raramente causa uma falha imediata — ele surge semanas ou meses depois como alarmes intermitentes do encoder sob vibração, que são genuinamente difíceis de rastrear até sua origem. O método do tirante adiciona trinta segundos à instalação e elimina completamente esse modo de falha.

Sem Freio: Quando o Bloqueio do Servo é Suficiente

O HC-SF502 mantém a posição do eixo em repouso através da função de bloqueio do servo em malha fechada do amplificador. O loop de posição permanece ativo, monitorando o encoder continuamente, e fornece corrente corretiva para manter erro de seguimento zero. Para eixos horizontais onde nenhuma força líquida atua na direção da rotação do eixo quando o servo está em estado de retenção, isso é confiável, preciso e suficiente.

Adicionar um freio a este eixo não proporcionaria nenhuma melhoria funcional na qualidade da retenção de posição. O que adicionaria seria fiação da bobina do freio de 24V CC, um relé e um supressor de surto no painel de controle, um circuito de saída de intertravamento MBR na lógica de segurança da máquina, um requisito de sequenciamento do freio no procedimento de comissionamento do eixo e inspeção periódica da superfície de atrito do disco do freio como parte da manutenção preventiva. Nenhuma dessas sobrecargas se traduz em qualquer benefício operacional em um eixo onde a carga permanece parada quando o servo está em retenção.

O cálculo muda em eixos onde a gravidade ou o desequilíbrio da carga atuam na direção da rotação do eixo quando a corrente do servo é removida. Uma coluna Z vertical carregando uma cabeça de fuso, um eixo de alimentação inclinado, um mecanismo de transporte carregado por gravidade — esses eixos pertencem ao HC-SF502B (eixo reto com freio aplicado por mola). O freio é um dispositivo crítico de segurança nesses eixos, não uma atualização; sua ausência seria um erro de projeto da máquina.

Para uma máquina com múltiplos eixos de 5kW, identificar corretamente quais eixos precisam do freio e quais não precisam produz o projeto elétrico mais simples e de fácil manutenção. O HC-SF502 é a escolha correta para todos os eixos de 5kW na máquina onde a análise de carga confirma que a retenção por freio não é necessária.

Encoder da Geração J2: Capacidade e Vantagem de Compatibilidade

O HC-SF502 usa o encoder absoluto serial de 14 bits a 16.384 posições por revolução, o dispositivo de feedback padrão em toda a família original J2 HC-SF. Absoluto serial significa que o encoder transmite uma palavra de posição digital para o amplificador em cada período de amostragem — não sinais analógicos de seno/cosseno — e mantém um contador absoluto multirvolta através de eventos de desligamento via backup de bateria no amplificador servo.

Para as aplicações para as quais o HC-SF502 foi projetado — eixos de alimentação de máquinas-ferramenta CNC, grandes acionamentos de transferência e eixos de automação industrial na faixa de capacidade de 5kW — a resolução de 14 bits é totalmente capaz. As tolerâncias de posicionamento da máquina-ferramenta, os limites de erro de seguimento e a qualidade do controle de velocidade nesses eixos são determinados por múltiplos fatores, dos quais a resolução do encoder é um. O valor de 16.384 ppr é mais do que adequado para a grande maioria dos requisitos de eixo da era J2 e J2S neste nível de potência.

A bateria de lítio A6BAT no amplificador servo mantém o contador absoluto multirvolta através de qualquer interrupção de energia — desligamento noturno, falha por alarme, parada de emergência ou falha de energia. A reinicialização da máquina após qualquer um desses eventos restaura a posição absoluta do eixo sem um ciclo de retorno de referência. A bateria fica no amplificador, não no motor, e é substituída no amplificador durante a manutenção planejada. Substitua-a ao primeiro alarme de bateria fraca do amplificador; uma A6BAT totalmente descarregada significa que o contador absoluto é perdido e um retorno de referência é necessário antes que a produção possa ser retomada.

A compatibilidade de dupla geração de amplificadores é a característica prática mais importante do HC-SF502. Como o encoder J2 de 14 bits precede a plataforma J2S, ele pode ser lido por ambas as gerações de amplificadores sem alterações nas configurações de parâmetros ou adaptação de hardware:

• MR-J2-500A / MR-J2-500B — Amplificadores J2 originais. Compatibilidade total.
• MR-J2S-500A / MR-J2S-500B / MR-J2S-500CP — Amplificadores J2-Super. Totalmente retrocompatíveis.

O HC-SFS502 (encoder J2S de 17 bits) opera apenas com amplificadores MR-J2S-500 — conectá-lo a um amplificador MR-J2-500 original causa uma falha no protocolo do encoder e o eixo não funcionará. O HC-SF502 não tem essa restrição. Para o número substancial de máquinas construídas durante a era J2 com amplificadores MR-J2-500 ainda em serviço, o HC-SF502 é o alvo de substituição correto e único para uma substituição de motor idêntica.

HC-SF502 vs HC-SFS502: A Decisão de Aquisição

A saída mecânica é idêntica. A montagem é idêntica. Uma verificação determina a escolha correta de aquisição: leia a placa de identificação do amplificador na máquina. MR-J2-500 (sem S) — adquira o HC-SF502, sem necessidade de alteração do amplificador. MR-J2S-500 — ambos os motores são compatíveis; o HC-SFS502 oferece maior resolução do encoder, o HC-SF502 é uma alternativa totalmente válida onde a resolução J2S não é um requisito principal.

Família HC-SF 2000 rpm — 5kW na Faixa

O HC-SF502 compartilha a flange de 176 × 176 mm com todos os motores de 2kW a 7kW na faixa de 2.000 rpm do HC-SF. Dentro de cada ponto de capacidade, a matriz completa de sufixos cobre todas as combinações de eixo e freio: sem sufixo (reto, sem freio), B (reto com freio), K (com chaveta, sem freio) e BK (com chaveta e freio). Todos os quatro compartilham a mesma flange, protocolo de encoder e compatibilidade de amplificador. O tipo de eixo e a presença do freio não afetam a seleção do amplificador em nenhum ponto de capacidade.

Aplicações Típicas

Eixos de alimentação primários de grandes centros de usinagem CNC. Os eixos de mesa X e Y de centros de usinagem verticais e horizontais de grande formato, movendo conjuntos de peças e fixações substanciais, são a aplicação definidora para o HC-SF502. Estes são eixos horizontais — sem freio necessário — com capacidade de 5kW. A demanda de torque de corte sustentado em uma grande mesa de VMC, passando por cortes pesados, pode facilmente exceder o que 3,5kW lida confortavelmente. Os 23,9 Nm contínuos do HC-SF502 fornecem a folga térmica necessária.

Acionamentos de transporte de paletes HMC. Trocadores de paletes de centros de usinagem horizontais transferem paletes carregados entre a posição de usinagem e a estação de configuração. As massas de paletes em HMCs de médio a grande porte podem atingir várias centenas de quilogramas, e o transporte deve ciclar repetidamente em taxas de produção. Os 23,9 Nm contínuos e 71,6 Nm de pico do HC-SF502 lidam com a carga de transferência sustentada e a demanda de torque de aceleração sem se aproximar dos limites térmicos.

Eixos de centros de usinagem de coluna viajante e ponte. Em centros de usinagem de coluna viajante, o eixo de translação da coluna move uma grande e pesada fundição estrutural ao longo de guias lineares em longos cursos. A combinação de alta inércia e alta velocidade de translação rápida torna esta uma aplicação de 5kW em máquinas de formato médio, e a interface de acoplamento de eixo reto se adequa aos projetos de acoplamento de disco de alta rigidez usados nesses eixos.

Grandes acionamentos de carro Z de tornos CNC. Acionamentos de carro Z de centros de torneamento CNC de alta resistência, movendo uma grande torre e conjunto de carro sob cargas de corte sustentadas, precisam de capacidade de 5kW para manter a velocidade de corte constante durante operações de torneamento profundo. O eixo reto se adequa aos projetos de acoplamento usados entre o servomotor e o fuso de esferas em grandes eixos Z de tornos.

Manutenção e substituição de máquinas legadas da era J2. Talvez a aplicação mais direta: uma máquina de produção atualmente operando com um HC-SF502 falho ou desgastado, com amplificadores MR-J2-500 instalados. O HC-SF502 novo na caixa substitui o motor original diretamente, restaurando a função completa do eixo sem qualquer alteração no amplificador, reengenharia de parâmetros ou complexidade adicional de comissionamento. Para equipes de manutenção que gerenciam frotas de máquinas da era J2, a disponibilidade em estoque de novo na caixa nesta capacidade é uma solução imediata de recuperação de produção.

Novo na Caixa, Lacrado de Fábrica

Lacrado de fábrica significa embalagem original Mitsubishi com todos os elementos protetores intactos — caixa externa intacta, suporte de espuma interno no lugar, protetor de extremidade do eixo instalado, portas de conector de encoder e energia cobertas e retentor de óleo em condição de fabricação. Nenhuma instalação anterior, nenhum histórico térmico, nenhuma carga de rolamento de serviço anterior. Com o peso típico da classe de quadro HC-SF de 5kW, o motor é enviado em embalagem adequada à sua massa, protegendo o eixo, o retentor de óleo e o conjunto do encoder durante o transporte.

Para uma máquina atualmente parada aguardando este motor, o novo na caixa corta diretamente o tempo de reparo e entrega uma unidade de condição conhecida sem variáveis de eventos de serviço anteriores. Para estoque de manutenção planejada em operações de múltiplas máquinas onde esta capacidade aparece em vários eixos, o estoque lacrado de fábrica fornece unidades consistentes e diretamente comissionáveis.

Armazenado sob condições de temperatura estável e baixa umidade, longe de vibrações, o estoque HC-SF502 lacrado de fábrica mantém a especificação completa ao longo de vários anos. Após cinco anos em armazenamento, uma rotação lenta do eixo pré-comissionamento como parte da inspeção de instalação ajuda a redistribuir a graxa do rolamento antes da primeira energização.

Perguntas Frequentes

P1: Quais amplificadores são compatíveis com o HC-SF502?

O HC-SF502 é compatível com amplificadores das gerações J2 e J2-Super na classe 500. Os modelos confirmados como compatíveis são MR-J2-500A e MR-J2-500B (geração J2 original), e MR-J2S-500A, MR-J2S-500B, e MR-J2S-500CP (geração J2-Super). O encoder J2 de 14 bits é legível por ambas as plataformas sem modificação. O HC-SF502 não é compatível com amplificadores MR-J3 ou MR-J4, que usam uma interface de encoder diferente.

P2: Qual é a diferença entre o HC-SF502 e o HC-SFS502?

Ambos os motores fornecem 23,9 Nm contínuos e 71,6 Nm de pico em uma flange de 176 × 176 mm com eixo reto e sem freio — mecanicamente intercambiáveis na face de montagem. A diferença é a geração do encoder: o HC-SF502 usa um encoder de 14 bits (16.384 ppr) e funciona com amplificadores MR-J2 e MR-J2S. O HC-SFS502 usa um encoder de 17 bits (131.072 ppr) e requer apenas amplificadores MR-J2S. Se a máquina opera com amplificadores MR-J2-500 originais, adquira o HC-SF502. Se opera com MR-J2S-500, ambos os motores são compatíveis.

P3: Por que o HC-SF502 não tem freio eletromagnético?

O HC-SF502 é projetado para eixos horizontais e acionamentos onde o bloqueio do servo do amplificador fornece retenção de posição adequada em todas as condições de parada. Nesses eixos, adicionar um freio introduz fiação de relé, requisitos de sequenciamento MBR e componentes de painel que não têm propósito funcional. Para eixos onde a gravidade ou o desequilíbrio da carga atuam na direção da rotação do eixo com o servo desligado — colunas Z verticais, slides inclinados, cargas desbalanceadas — o motor correto é o HC-SF502B (eixo reto com freio aplicado por mola). A especificação sem freio é uma escolha de engenharia, não uma redução de custo.

P4: Onde fica a bateria do encoder absoluto e o que acontece se ela descarregar?

A bateria de lítio Mitsubishi A6BAT que suporta o contador de posição multirvolta do encoder absoluto de 14 bits está localizada dentro do amplificador servo — não no motor. Ela retém a posição absoluta através de qualquer interrupção de energia, desde que permaneça carregada. Substitua a A6BAT quando o amplificador exibir seu alarme de aviso de bateria fraca. Se a bateria descarregar completamente, o contador de posição multirvolta é redefinido para zero e a máquina requer um ciclo de retorno de referência antes que a produção possa ser retomada. Em condições normais, a A6BAT dura vários anos, mas o intervalo de substituição depende da temperatura ambiente e da frequência com que a máquina é desligada.

P5: O HC-SF502 pode ser usado para substituir um HC-SF502B se a variante com freio não estiver disponível?

Mecanicamente, os motores compartilham a mesma flange e eixo, mas não são intercambiáveis sem reavaliar o projeto de segurança do eixo. O HC-SF502B possui um freio de segurança aplicado por mola; o HC-SF502 não. Se o projeto de segurança da máquina exigir retenção mecânica nesse eixo — porque é um eixo vertical, carrega uma carga de gravidade ou a avaliação de risco da máquina especificou um freio — a substituição do HC-SF502 sem freio remove uma função de segurança. Essa substituição só deve ser feita após uma revisão formal dos requisitos de segurança do eixo confirmar que a alteração é aceitável. Para substituição idêntica de um motor com sufixo B, adquira a variante com sufixo B.