Mitsubishi HC-SFS202BK (HCSFS202BK) — Servomotor CA de 2kW, Eixo com Chaveta + Freio, Série MELSERVO-J2S

Identificação do Produto

Número da Peça: HC-SFS202BK

Também Pesquisado Como: HCSFS202BK, HC-SFS-202BK

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

Visão Geral

O Mitsubishi HC-SFS202BK é um servomotor CA sem escovas de inércia média de 2kW da plataforma MELSERVO-J2S, combinando duas características que definem esta variante exata: uma chaveta usinada no eixo de acionamento e um freio eletromagnético com mola. Com 9,55 Nm de torque contínuo nominal e 28,6 Nm de pico, ele oferece a capacidade de aceleração e a saída em regime permanente necessárias para a ampla faixa intermediária de aplicações de acionamento em máquinas-ferramenta e automação — eixos que exigem mais do que um servo de pequena capacidade pode oferecer, mas onde um motor de 3,5kW ou maior seria superdimensionado e mais difícil de justificar em termos de custo e espaço no painel.

Por que essa combinação específica? O eixo com chaveta e o freio respondem a duas perguntas separadas no projeto da aplicação, e esta variante satisfaz ambas de uma vez. A chaveta fornece uma conexão mecânica positiva entre o eixo e o componente acionado — uma polia de correia dentada, um cubo de engrenagem, um acoplamento de fuso de esferas — garantindo que o caminho de torque através da interface não dependa apenas do atrito. O freio fornece a retenção do eixo à prova de falhas, que é obrigatória sempre que a perda de energia do servo significa que a carga está livre para se mover em uma direção descontrolada.

Apoiado pela plataforma J2-Super com encoder absoluto serial de 17 bits, o HC-SFS202BK envia 131.072 posições por revolução de feedback para o amplificador MR-J2S. O loop de posição opera com dados de alta granularidade, e a função absoluta retém a posição total de múltiplas voltas entre os ciclos de energia — nenhuma sequência de referenciamento é necessária após qualquer desligamento, reset de alarme ou interrupção de energia.

Especificações Técnicas

Duas Características, Dois Problemas Resolvidos

O Eixo com Chaveta

Um chaveteiro é um pequeno detalhe com consequências mecânicas significativas. Em um motor de eixo reto, o cubo de acoplamento transmite torque por atrito: a carga de aperto entre o furo do cubo e o diâmetro externo do eixo deve ser grande o suficiente para suportar o torque de pico sob a pior condição operacional — uma reversão súbita na alimentação máxima, uma desaceleração de emergência de alta velocidade, uma carga de choque de um corte agressivo. Se o aperto for insuficiente, o cubo desliza. Deslizamento em um eixo servo significa perda de posição, e perda de posição em uma máquina CNC significa peças descartadas.

A chaveta no HC-SFS202BK muda completamente o mecanismo de transmissão de torque. A chaveta ocupa um encaixe correspondente tanto no eixo quanto no furo do cubo; sob carga, ela suporta cisalhamento na seção transversal da chaveta. O torque passa diretamente pela chaveta, independentemente de qualquer contribuição de atrito do aperto do cubo. É por isso que as chavetas são padrão em acionamentos de correia dentada, aplicações de engrenagens de corrente e qualquer projeto de acoplamento onde a carga é cíclica, reversa ou sujeita a choques — aplicações onde uma interface apenas por atrito exigiria forças de aperto significativamente maiores para permanecer confiável ao longo do tempo.

Um ponto de instalação que se aplica a este tamanho de carcaça: sempre instale o cubo usando o orifício roscado da extremidade do eixo em vez de pressionar ou forçar o cubo. Um parafuso de tração através do orifício roscado puxa o cubo uniformemente para o eixo sem impartir choque axial. Cargas de impacto durante a instalação do cubo viajam através do eixo para o disco do encoder na parte traseira do motor e podem causar danos sutis ao encoder que não acionam uma falha imediata, mas encurtam a vida útil do encoder e podem causar alarmes de feedback intermitentes sob vibração.

O Freio Eletromagnético

O freio no HC-SFS202BK é acionado por mola: a pressão mecânica da mola engata o disco de atrito contra a placa do freio, e 24V CC na bobina o mantém aberto, permitindo a rotação livre do eixo. Remova os 24V — em qualquer ponto, por qualquer motivo — e a mola fecha imediatamente. Nenhuma lógica de controle necessária, nenhum sinal do amplificador necessário, nenhum atraso. Isso é o que significa à prova de falhas neste contexto: o estado padrão é travado, e energia é necessária para mantê-lo aberto.

Para um eixo de 2kW que suporta uma carga com qualquer componente gravitacional significativo — um carro vertical, um braço em balanço, um eixo Z com uma cabeça de fuso desbalanceada — essa característica de travamento padrão é exatamente o que o projeto seguro da máquina exige. O eixo mantém a posição durante paradas de emergência, interrupções de energia, desarmes de alarme e sequências de desligamento para manutenção.

O sequenciamento adequado do freio através da saída MBR (intertravamento de freio eletromagnético) do amplificador MR-J2S é essencial. O sinal MBR atrasa o engate do freio até que o amplificador confirme que a velocidade do eixo caiu abaixo de um limite seguro após a desaceleração. Ligar o relé do freio diretamente de um contato de parada de emergência — sem o intertravamento MBR no circuito — fará com que a mola se engate contra um eixo em rotação. Com 2kW e 28,6 Nm de pico, o impacto resultante acelera o desgaste do freio e pode produzir cargas de choque mecânicas no mecanismo acionado. O intertravamento MBR não é opcional; é como o freio foi projetado para ser usado.

Encoder de 17 Bits: Feedback de Alta Granularidade a 2000 rpm

A atualização do encoder da geração J2-Super de 14 bits (16.384 ppr na série HC-SF) para 17 bits (131.072 ppr na série HC-SFS) não foi incremental. Oito vezes mais posições por revolução enviam dados visivelmente mais finos para todas as partes do loop de controle.

A 2.000 rpm — a velocidade nominal do HC-SFS202BK — o encoder transmite atualizações de posição que resolvem passos angulares muito menores do que o dispositivo de 14 bits mais antigo poderia. O amplificador MR-J2S usa esses dados para três propósitos simultâmios: estimativa de velocidade para o loop de velocidade, cálculo de erro de seguimento para o loop de posição e referência de fase de comutação para o vetor de corrente. Melhores dados em cada cálculo significam que os loops podem ser ajustados para maior largura de banda, permanecendo estáveis, e maior largura de banda significa correção de erro mais rápida e melhor rejeição de distúrbios durante o ciclo de trabalho.

O contador absoluto de múltiplas voltas continua fazendo seu trabalho silenciosamente em segundo plano. Apoiado pela bateria de lítio A6BAT no amplificador MR-J2S, ele acumula dados de rotação do eixo através de qualquer evento de energia e os retém indefinidamente enquanto a bateria permanecer saudável. Na próxima inicialização — seja após um desligamento planejado durante a noite, recuperação de parada de emergência ou falha de energia — o eixo lê sua posição absoluta atual e a relata ao controlador sem qualquer movimento de retorno de referência. Para máquinas que executam turnos de produção contínuos ou têm requisitos de tempo de reinício apertados, eliminar o ciclo de referenciamento economiza tempo de produção mensurável ao longo de um ano de operação.

Compatibilidade do Amplificador

O HC-SFS202BK é emparelhado com o amplificador da classe MR-J2S-200. Três variantes de interface cobrem as principais arquiteturas de sistema usadas em instalações MELSERVO-J2S:

MR-J2S-200A lida com entradas de comando analógicas e de trem de pulsos — a escolha padrão para sistemas CNC e PLCs que usam comando de velocidade analógico passo/direção ou ±10V. Ele suporta modos de controle de posição, velocidade e torque e inclui a interface RS-232C para o software de configuração MR Configurator.

MR-J2S-200B conecta-se a controladores de movimento Mitsubishi via barramento serial de fibra óptica SSCNET. Em sistemas multieixos onde todos os eixos são coordenados através de um controlador de movimento da série A ou Q, o amplificador tipo B recebe dados de trajetória pela rede e os executa localmente. O barramento de fibra óptica elimina os cabos do encoder entre o controlador e cada amplificador — o feedback de posição retorna pela mesma rede.

MR-J2S-200CP incorpora uma tabela de pontos embutida para posicionamento autônomo. Até 31 posições podem ser programadas diretamente no amplificador usando o MR Configurator, com comandos de E/S selecionando pontos de destino e acionando movimentos. Esta variante é adequada para máquinas onde um controlador de movimento dedicado é desnecessário e uma função de posicionamento indexado simples é suficiente.

O HC-SFS202BK não é compatível com amplificadores MR-J2-200 de primeira geração (que não conseguem ler o encoder J2S de 17 bits), nem com amplificadores MR-J3 ou MR-J4, que usam uma interface de encoder diferente. Para máquinas que executam amplificadores MR-J2 originais, o HC-SF202BK (motor geração J2 com encoder de 14 bits) é a alternativa correta.

Série HC-SFS 2000 rpm — Onde o 202BK se Encaixa

O HC-SFS202BK está na parte inferior da faixa de flange de 176 × 176 mm — a mesma pegada de montagem física dos motores 352, 502 e 702 acima dele. Isso é importante para projetistas de máquinas que planejam caminhos de atualização ou mantêm projetos padronizados de flange em vários eixos: o padrão de parafusos e o diâmetro do piloto não mudam entre 2kW e 7kW dentro desta classe de flange.

Em cada ponto de capacidade, o sufixo da variante indica o tipo de eixo e o freio:

• Sem sufixo / B = eixo reto / eixo reto com freio
• K / BK = eixo com chaveta / eixo com chaveta e freio

O HC-SFS202BK é, portanto, a versão com eixo com chaveta e freio a 2kW — a configuração para eixos que precisam de ambas as características simultaneamente.

Aplicações Típicas

Eixos de posicionamento secundários em VMC e HMC. Em centros de usinagem verticais e horizontais, eixos secundários — acionamentos de mesa rotativa, trunnions de eixo B, mecanismos de fixação de paletes — comumente usam servomotores de 2kW na classe de inércia média. O eixo com chaveta se adapta a engrenagens diretas ou acionamentos de correia dentada comuns em projetos de eixos rotativos; o freio mantém o eixo mecanicamente entre as posições de indexação durante a parte de corte do ciclo.

Indexação de estação de montagem automatizada. Mesas rotativas indexadas por servo em automação de montagem ciclam rapidamente através de posições angulares fixas, permanecem em cada estação enquanto as operações de montagem ocorrem, e então indexam novamente. O freio mantém a mesa durante a permanência sem depender do torque do servo — e o encoder absoluto confirma a posição angular exata em cada estação sem retorno de referência no início do turno.

Eixos servo em máquinas de embalagem. Acionamentos de filme, mecanismos de selagem cruzada e eixos de alimentação de produtos em linhas de embalagem usam servomotores de 2kW em operação contínua de alto ciclo. Interfaces de correia dentada nesses eixos geralmente requerem eixos com chaveta nos cubos de acionamento para evitar que a tensão da correia gire o cubo da polia. A classificação IP65 lida com os ambientes de lavagem comuns em embalagens de alimentos e farmacêuticas.

Acionamentos de juntas de robôs cartesianos. Sistemas de robôs cartesianos e SCARA multieixos usam servomotores de capacidade média nos eixos de translação e rotação primários. O eixo com chaveta se adapta aos acoplamentos de eixo de precisão comuns em projetos de juntas de robôs; o freio fornece retenção de posição segura durante o modo de ensino e sequências de desligamento.

Indexação de torre de torno CNC. A indexação de torre acionada por servo em centros de torneamento CNC requer posicionamento angular rápido e preciso, seguido por uma retenção mecânica firme enquanto a ferramenta selecionada opera sob força de corte. Com 9,55 Nm contínuos e 28,6 Nm de pico, o HC-SFS202BK lida com a inércia de torre multiposição padrão e fornece o torque de retenção necessário para resistir às cargas de corte entre os ciclos de indexação.

Novo na Caixa, Lacrado de Fábrica

Este HC-SFS202BK chega em sua embalagem original Mitsubishi — caixa externa lacrada, embalagem interna de espuma intacta, tampa protetora da extremidade do eixo e todas as tampas dos conectores no lugar. Lacrado de fábrica significa nenhuma instalação anterior, nenhum histórico térmico acumulado nos enrolamentos, nenhum desgaste dos rolamentos de uso anterior. O retentor de óleo no ponto de passagem do eixo e a proteção da carcaça IP65 estão em condição de fabricação.

Para máquinas de produção aguardando esta peça para retomar a operação, estoque novo na caixa significa envio imediato em vez de tempo de reparo. Para estoque de manutenção planejada, unidades lacradas de fábrica armazenam de forma confiável sob condições adequadas — temperatura estável, baixa umidade, sem vibração — por vários anos. Após cinco anos de armazenamento, a rotação manual lenta do eixo como parte de uma verificação pré-instalação ajuda a redistribuir a graxa do rolamento antes da primeira energização.

Perguntas Frequentes

P1: Quais amplificadores são compatíveis com o HC-SFS202BK?

O HC-SFS202BK requer um amplificador da classe MR-J2S-200 da plataforma MELSERVO-J2S. As três variantes principais são o MR-J2S-200A (comando analógico/pulso de uso geral), MR-J2S-200B (barramento de fibra óptica SSCNET para controladores de movimento Mitsubishi) e MR-J2S-200CP (função de posicionamento embutida). 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-SFS202BK e o HC-SFS202B?

Os dois motores são idênticos em todas as especificações — 2kW, 9,55 Nm nominal, 28,6 Nm de pico, encoder de 17 bits, flange de 176 × 176 mm, mesmos requisitos de amplificador, mesma classificação IP65. A única diferença é o eixo. O HC-SFS202B tem um eixo reto liso para acoplamentos por aperto de atrito. O HC-SFS202BK tem uma chaveta usinada para transmissão de torque positiva por chaveta e cubo. Escolha inteiramente com base na interface de acoplamento exigida pelo mecanismo acionado.

P3: O freio eletromagnético é forte o suficiente para segurar o eixo sob carga de gravidade?

O freio é um dispositivo de retenção à prova de falhas classificado para manter o eixo do motor estacionário sob a carga estática do eixo em repouso — desde que o torque gravitacional desbalanceado no eixo do motor não exceda aproximadamente 70% do torque nominal do motor (cerca de 6,7 Nm para este motor). Esse limite vem da orientação publicada pela Mitsubishi para aplicações de eixo vertical. Para cargas que produzem torque desbalanceado maior, contrapesos suplementares devem ser usados junto com o freio, em vez de depender apenas do freio.

P4: Qual bateria o encoder de 17 bits requer e onde ela é instalada?

O encoder absoluto retém a posição de múltiplas voltas durante o desligamento usando uma bateria de lítio Mitsubishi A6BAT, que é instalada dentro do amplificador servo MR-J2S — não no motor. Uma bateria saudável preserva a posição absoluta indefinidamente através de qualquer interrupção de energia, eliminando ciclos de referenciamento na reinicialização. Quando o amplificador exibe um alarme de bateria fraca, substitua a A6BAT durante a próxima janela de manutenção planejada antes que a descarga completa cause perda de posição absoluta.

P5: O HC-SFS202BK pode substituir um HC-SFS152BK se for necessário um motor de maior capacidade?

Ambos os motores usam a mesma plataforma de amplificador MR-J2S e possuem o encoder absoluto de 17 bits, mas requerem classificações de amplificador diferentes — o HC-SFS152BK é emparelhado com o MR-J2S-200 (que também cobre o 202), enquanto um upgrade de capacidade significa confirmar se o amplificador existente pode lidar com a corrente nominal do motor de 2kW. Mais importante, substituir um motor de 1,5kW por um motor de 2kW também altera o tamanho da flange de 176 mm em comparação com os 130 mm do HC-SFS152BK — estes não são do mesmo tamanho de flange. O 202BK usa uma flange de 176 × 176 mm; o 152BK usa uma flange de 130 × 130 mm. Uma troca de motor entre esses dois pontos de capacidade requer alterações na placa de montagem do motor, não apenas nos parâmetros do amplificador.