Mitsubishi HC-SFS301B (HCSFS301B) — Servomotor CA de 3kW, Eixo Reto + Freio, 1000 rpm, Série MELSERVO-J2S

Identificação do Produto

Número da Peça: HC-SFS301B

Também Pesquisado Como: HCSFS301B, HC-SFS-301B

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

Tipo de Motor: Servomotor CA sem Escovas — Eixo Reto com Freio Eletromagnético, 1000 rpm

Condição: Novo na Caixa, Lacrado de Fábrica

A História do Torque: 3kW a 1000 rpm

A maioria dos servomotores otimiza para velocidade. O HC-SFS301B é construído em torno de uma prioridade diferente: torque sustentado em baixa velocidade do eixo. Três quilowatts de potência transmitidos através de um enrolamento de 1.000 rpm produzem 28,6 Nm de torque contínuo nominal — o dobro do que um motor de 3kW nominal a 2.000 rpm entregaria em seu eixo. Nenhuma caixa de engrenagens é necessária para atingir esse valor. Nenhuma etapa de redução intermediária adicionando folga, intervalos de manutenção ou complexidade mecânica à transmissão.

Essa é a razão principal pela qual os engenheiros especificam este motor. Onde a aplicação exige torque substancial continuamente em baixa velocidade do eixo — acionamentos de mesa giratória acoplados diretamente, mecanismos lentos de transferência de paletes, eixos de enrolamento operando sob carga de tensão constante — o perfil de alto torque de 1.000 rpm resolve o problema sem hardware de transmissão de potência adicional entre o motor e a carga.

O 85,9 Nm de pico fornecem a margem de aceleração. Mover uma carga de alta inércia do repouso para a velocidade nominal e pará-la de forma limpa requer torque significativamente maior do que sustentar uma velocidade em estado estacionário. Essa relação de pico para nominal de três para um é o que permite ao HC-SFS301B acionar cargas pesadas em ciclos de partida-parada bruscos, permanecendo dentro de sua classificação térmica contínua na porção de trabalho de cada ciclo.

O "B" designa a variante de freio eletromagnético. O motor é enviado com um freio aplicado por mola instalado e um eixo reto para interfaces de acoplamento por aperto por fricção. Esta é a configuração para aplicações que combinam a necessidade de retenção mecânica à prova de falhas com um design de acoplamento de eixo liso.

Especificações Técnicas

Plataforma J2-Super: O que o Encoder de 17 Bits Muda

A família HC-SFS é a sucessora J2-Super da linha original HC-SF. As dimensões físicas são as mesmas; o encoder não é. O HC-SFS301B possui um encoder absoluto serial de 17 bits — 131.072 posições por revolução — em comparação com o dispositivo de 14 bits (16.384 ppr) no HC-SF301B. O salto entre eles não é marginal: 131.072 versus 16.384 é um aumento de resolução de oito vezes.

A 1.000 rpm, alta resolução do encoder ganha seu valor de uma maneira específica. Eixos de servomotor de baixa velocidade são os mais difíceis de operar suavemente do ponto de vista do controle de velocidade. O amplificador calcula a velocidade a partir de amostras de posição consecutivas do encoder tiradas em um intervalo de amostragem fixo. Com 16.384 posições por revolução, cada amostra cobre um passo angular relativamente grosseiro em baixa velocidade, e a estimativa de velocidade contém mais ruído de granulação. Com 131.072 posições disponíveis, o mesmo cálculo resolve incrementos angulares muito mais finos, dando ao loop de velocidade um sinal de velocidade mais limpo para trabalhar. O resultado é uma rotação notavelmente mais suave em baixas taxas de alimentação — menos ondulação na forma de onda de velocidade, melhor uniformidade de torque no eixo e acabamento de superfície aprimorado em aplicações como retificação ou cortes de contorno lentos.

A função absoluta armazena a posição de múltiplas voltas no encoder e a retém durante a perda de energia, suportada pela bateria de lítio A6BAT alojada dentro do amplificador MR-J2S. Do ponto de vista da máquina, uma interrupção de energia é invisível para o sistema de posição. A reinicialização após qualquer evento de energia — desligamento planejado, recuperação de parada de emergência, reset de alarme — prossegue sem um ciclo de retorno de referência. O eixo simplesmente liga na última posição absoluta conhecida.

Uma distinção importante do HC-SF301B: o encoder de 17 bits do HC-SFS301B requer a plataforma de amplificador MR-J2S. Ele não é retrocompatível com amplificadores MR-J2 de primeira geração. Se a máquina atualmente executa hardware MR-J2 (sem o sufixo S), o HC-SF301B é o motor correto a ser adquirido. Se os amplificadores forem MR-J2S, o HC-SFS301B é a combinação precisa — e a de melhor desempenho.

O Freio Eletromagnético Nesta Capacidade

Freios aplicados por mola tornam-se mais críticos à medida que o torque contínuo aumenta. Com 28,6 Nm nominais, um eixo que carrega uma carga de alto torque — uma mesa giratória carregada, uma peça pesada suspensa em um eixo Z — aplica esse torque em qualquer direção que a gravidade ou o desequilíbrio da carga ditarem no instante em que a corrente do servo cai para zero. Em uma máquina sem intertravamento de freio, a primeira parada de emergência ou evento de energia pode permitir um movimento descontrolado significativo antes que o freio dinâmico no amplificador pare o eixo.

O freio aplicado por mola do HC-SFS301B remove essa incerteza. Quando 24V CC estão presentes, a bobina mantém o disco do freio afastado e o eixo gira livremente. Remova os 24V — por comando de software durante uma sequência normal de desligamento, por queda de relé na parada de emergência, ou por perda de energia de controle — e a mola engata imediatamente o disco. O eixo é mantido mecanicamente, independentemente do estado do amplificador.

Três coisas a acertar na instalação:

O freio deve engatar apenas após o eixo ter parado. O amplificador MR-J2S fornece o sinal MBR especificamente para este fim — ele atrasa o engate do freio até que o motor tenha desacelerado abaixo da velocidade limite. Conectar a bobina do freio diretamente a um contato de parada de emergência, sem o intertravamento MBR, arrisca engatar a mola contra um eixo em rotação. A 85,9 Nm de torque de pico do motor, a colisão entre o disco preso por mola e o rotor giratório é abrupta e encurtará substancialmente a vida útil do freio.

Supressão de surto é obrigatória. A bobina do freio é uma carga indutiva. Ligar 24V CC a uma bobina desprotegida produz um grande pico de tensão indutiva ao desligar. O supressor de surto — um snubber ou diodo de roda livre — deve ser instalado diretamente nos terminais da bobina do freio, o mais próximo possível da bobina. Omiti-lo arrisca danos ao relé ou à saída digital do amplificador que aciona o circuito do freio.

Para eixos verticais, a orientação publicada pela Mitsubishi coloca o torque desbalanceado estático máximo recomendado em ou abaixo de 70% do torque nominal do motor — aproximadamente 20 Nm no eixo para o HC-SFS301B. Cargas que produzem torque desbalanceado maior devem ser complementadas com contrapeso mecânico em vez de depender apenas do sistema servo e do freio.

Eixo Reto: Projeto e Instalação do Acoplamento

O eixo reto do HC-SFS301B requer cubos de acoplamento por aperto por fricção ou por aperto dividido. O acoplamento deve ser selecionado e instalado para o valor de torque de pico — 85,9 Nm — não apenas para a classificação contínua de 28,6 Nm. Um cubo classificado para o torque contínuo, mas marginal sob o pico, eventualmente desenvolverá micro-deslizamento, introduzindo erros de posicionamento que se acumulam sutilmente ao longo de múltiplos ciclos da máquina antes de se tornarem visíveis como mudanças nas dimensões da peça.

A instalação correta do cubo em um eixo reto segue um procedimento específico no manual do servomotor da Mitsubishi: use o orifício roscado na extremidade do eixo para puxar o cubo axialmente — um parafuso de tração, arruela e porca assentados contra a face do cubo — em vez de pressionar ou martelar o cubo diretamente. Cargas de impacto no eixo de martelamento viajam diretamente de volta através do motor para o disco do encoder. Mesmo que nenhuma falha imediata ocorra, danos por choque ao mecanismo do encoder podem causar erros de feedback intermitentes ou falha precoce do encoder que só se tornam aparentes após a máquina ter entrado em produção por algum tempo.

Para aplicações onde uma conexão eixo-cubo mais positiva é preferida, o HC-SFS301BK é a versão com eixo chavetado do mesmo motor — idêntico em todas as especificações, com uma chaveta usinada adicionada. Ambas as variantes montam na mesma flange de 176 × 176 mm e se combinam com os mesmos amplificadores MR-J2S-350.

Amplificadores Compatíveis — Classe MR-J2S-350

O HC-SFS301B requer um amplificador da classe MR-J2S-350 da plataforma MELSERVO-J2S (J2-Super). Três variantes padrão estão disponíveis:

• MR-J2S-350A — Interface de propósito geral com comando analógico/pulso. Suporta modos de controle de posição, velocidade e torque. A escolha padrão para sistemas acionados por CNC e PLC usando comando de passo/direção ou velocidade analógica.
• MR-J2S-350B — Interface de barramento de fibra óptica SSCNET, projetada para sistemas multieixos coordenados através de controladores de movimento Mitsubishi (séries A, Q). Comandos de posição são entregues pela rede serial em vez de trem de pulsos.
• MR-J2S-350CP — Função de posicionamento embutida. Dados da tabela de pontos armazenados no próprio amplificador, com interface CC-Link ou I/O. Adequado para posicionamento autônomo sem um controlador de movimento dedicado.

Todas as três variantes suportam o protocolo de encoder de 17 bits e são classificadas para as demandas de corrente contínua do motor a 3kW. O HC-SFS301B não é compatível com amplificadores MR-J2-350 de primeira geração, que não conseguem ler o formato do encoder J2S de 17 bits, nem com amplificadores MR-J3 ou MR-J4, que usam uma interface física e de protocolo completamente diferente.

Contexto de Aplicação

Mesas giratórias de baixa velocidade e acionamentos de 4º eixo. Grandes mesas giratórias tipo palete em centros de usinagem manuseiam massa substancial de peça e fixação. A 28,6 Nm contínuos, o HC-SFS301B aciona uma mesa giratória acoplada diretamente através de cortes de contorno sustentados e ciclos de indexação bruscos sem operar perto de seu limite térmico. O encoder absoluto lida com a precisão de posição exigida para posicionamento angular em usinagem multiface, e o freio segura a mesa durante as sequências de fixação e desfixação.

Acionamentos de transporte e transferência de paletes HMC. Sistemas de transferência de paletes em centros de usinagem horizontais ciclam repetidamente sob carga pesada. A necessidade de parada e retenção em cada estação — muitas vezes enquanto a fixação e desfixação ocorrem — é onde o freio à prova de falhas se paga. A combinação de alto torque contínuo e retenção mecânica torna o HC-SFS301B uma escolha natural para acionamentos nesta categoria de aplicação.

Eixos de enrolamento com controle de tensão. Enroladores e desenroladores de material operando em modo de controle de torque precisam de um motor que possa sustentar o torque necessário em velocidades de eixo baixas e variáveis em uma ampla faixa de diâmetro de rolo. Um motor de 1.000 rpm em controle de torque em um eixo de enrolamento permanece dentro de uma faixa de velocidade sensata sem exigir configurações de relação de engrenagem eletrônica incomuns, e o encoder de 17 bits fornece feedback de regulação de torque de alta resolução em qualquer velocidade dentro da janela operacional.

Indexação lenta de transportadores e sistemas de transferência. Eixos de acionamento para transportadores de corrente e sistemas de transferência de correia operando em baixas velocidades de superfície sob condições de carga se beneficiam da densidade de torque do HC-SFS301B. Onde um motorredutor seria especificado de outra forma, um servo de acionamento direto a 1.000 rpm com torque contínuo suficiente simplifica a transmissão e adiciona as capacidades programáveis de controle de velocidade, torque e posição que os sistemas servo fornecem.

Eixos verticais com carga de gravidade em máquinas de alta resistência. Eixos verticais que carregam conjuntos de fuso pesados em máquinas de grande formato precisam da combinação de torque adequado e retenção mecânica confiável. O torque contínuo de 28,6 Nm do HC-SFS301B — a 1.000 rpm sem engrenagem de redução — fornece opções de acionamento direto para algumas configurações de eixo vertical onde um motor de maior velocidade exigiria redução de engrenagem significativa para atingir torque equivalente no eixo de entrada da esfera.

Faixa HC-SFS 1000 rpm — Referência de Capacidade

Todos os modelos desta família usam o encoder absoluto serial de 17 bits, proteção IP65, eixo com retentor de óleo, alimentação classe 200V CA e compatibilidade com amplificador MR-J2S-350. O HC-SFS301B está no topo da faixa de 1.000 rpm com o maior torque contínuo nesta subfamília.

Novo na Caixa, Lacrado de Fábrica

Lacrado de fábrica significa embalagem original Mitsubishi, protetor de ponta de eixo no lugar, todas as portas de conector cobertas, embalagem interna de espuma intacta e sem histórico térmico ou mecânico anterior a ser considerado. Para uma máquina aguardando esta peça para retomar a produção, novo na caixa em estoque é o caminho mais confiável de volta à operação — condição conhecida, garantia de um ano, sem variáveis de instalação ou reparo anterior.

Com um peso consistente com este tamanho de chassi de motor e conjunto de freio, o HC-SFS301B é enviado embalado com segurança para transporte. Armazenado em condições apropriadas — fresco, seco, longe de vibrações — o estoque lacrado de fábrica mantém a especificação completa por vários anos. Após cinco anos de armazenamento, uma breve execução em baixa velocidade do eixo antes da comissionamento ajuda a redistribuir a graxa do rolamento.

Perguntas Frequentes

P1: Quais amplificadores são compatíveis com o HC-SFS301B?

O HC-SFS301B requer um amplificador da classe MR-J2S-350 da plataforma MELSERVO-J2S (J2-Super). As três variantes padrão são o MR-J2S-350A (comando analógico/pulso de propósito geral), MR-J2S-350B (barramento de fibra óptica SSCNET para controladores de movimento) e MR-J2S-350CP (posicionamento embutido com interface CC-Link). Todos suportam o encoder serial de 17 bits do motor. O HC-SFS301B não é compatível com amplificadores MR-J2-350 originais ou com amplificadores MR-J3 / MR-J4.

P2: Qual é a diferença entre o HC-SFS301B e o HC-SF301B?

Eles são mecanicamente intercambiáveis — mesma flange, mesma saída de torque, mesmo tipo de eixo, mesma configuração de freio, mesma velocidade nominal. A diferença é o encoder e a geração do amplificador. O HC-SF301B (série J2) usa um encoder de 14 bits (16.384 ppr) e funciona com amplificadores MR-J2 e MR-J2S. O HC-SFS301B (série J2S) usa um encoder de 17 bits (131.072 ppr) e requer amplificadores MR-J2S. Se a máquina executa amplificadores MR-J2 (primeira geração), o HC-SF301B é o motor correto a ser adquirido.

P3: O HC-SFS301B é de 3kW, mas tem torque nominal de 28,6 Nm. Como isso é possível?

Torque e velocidade são inversamente relacionados na mesma potência. A 1.000 rpm com saída de 3kW, o torque contínuo nominal é de aproximadamente 28,6 Nm. Se a mesma potência de 3kW for aplicada a um motor de 2.000 rpm, o torque contínuo cairá para cerca de 14,3 Nm. O HC-SFS301B é projetado especificamente para aplicações de baixa velocidade e alto torque onde a carga do eixo exige torque sustentado sem a necessidade de engrenagens de redução entre o motor e o mecanismo acionado.

P4: O encoder de 17 bits precisa de uma bateria e onde a bateria está localizada?

Sim. A função absoluta do encoder de 17 bits depende de backup de bateria para reter dados de posição de múltiplas voltas durante períodos de desligamento. A bateria — uma célula de lítio Mitsubishi A6BAT — é instalada no amplificador servo MR-J2S, não no corpo do motor. Quando saudável, a posição absoluta é retida durante qualquer interrupção de energia e o eixo não precisa de um ciclo de homing na reinicialização. Substitua a A6BAT prontamente quando o amplificador exibir um alarme de aviso de bateria fraca, antes que a descarga completa cause perda da posição absoluta.

P5: O HC-SFS301B é adequado para um eixo vertical com carga de gravidade sem contrapeso adicional?

Pode ser — desde que o torque desbalanceado estático no eixo do motor não exceda aproximadamente 70% do torque nominal, que para este motor é de cerca de 20 Nm. Este valor vem da orientação publicada pela Mitsubishi para aplicações de servomotor em eixo vertical. Cargas que produzem torque desbalanceado acima desse limite devem ter contrapeso mecânico suplementar (cilindro pneumático, contrapeso) em vez de depender inteiramente do torque do servo e do freio para segurar o eixo. Para cargas dentro do limite de 20 Nm, o HC-SFS301B com seu freio aplicado por mola fornece retenção confiável com o servo desligado.