Fanuc A06B-0087-B403 | Servomoteur AC Beta iS BiS30/2000 — 3 kW, 27 Nm, Arbre Droit, Frein 24V, Encodeur biA128

Numéro de pièce : A06B-0087-B403

Série : Servomoteur AC Beta iS (βiS)

Modèle : BiS 30 / 2000

Configuration : Arbre lisse droit (SLK), Frein à ressort 24V DC, Encodeur absolu biA128, IP65

Puissance nominale : 3 kW

Couple de décrochage : 27 Nm

Vitesse maximale : 2 000 tr/min

Tension d'alimentation : 200–240 VCA, 3 phases

Alimentation du frein : 24V CC

Poids : 29 kg

Encodeur : biA128 Absolu (A860-2020-T301)

État : Neuf / Reconditionné 

Présentation

Le Fanuc A06B-0087-B403 est la variante avec frein du BiS30/2000 — un servomoteur AC de la série Beta iS de 3 kW et 27 Nm configuré avec un arbre lisse droit, un frein à ressort 24V CC, un codeur absolu biA128 et une étanchéité IP65.

Le suffixe "403" est le modèle de suffixe dans la famille Beta iS de Fanuc pour arbre lisse droit, frein, encodeur biA128 — la même logique de suffixe que celle utilisée sur le BiS8/3000-B403, le BiS22/2000-B403, et d'autres.

Avec 29 kg, il s'agit d'un moteur substantiel : le plus grand de la gamme compacte Beta iS avant le BiS40/2000 au-dessus, et la spécification correcte pour les axes qui nécessitent à la fois un couple de maintien élevé et un frein de sécurité mécanique.

Le frein est la raison d'être de ce moteur, au-delà des performances du BiS30/2000.

La variante B103 offre le même couple de décrochage de 27 Nm, le même encodeur absolu, la même protection IP65 — mais elle n'a pas de frein. Lorsqu'un axe peut bouger sous l'effet de la gravité, de la pression du ressort ou de l'énergie élastique stockée chaque fois que le couple du servomoteur est retiré, le B103 n'est pas le bon moteur, quelle que soit la façon dont son couple est adapté à la charge.

L'A06B-0087-B403 existe spécifiquement pour ces axes : les axes Z verticaux des centres d'usinage verticaux, les axes de basculement des plateformes de machines à cinq axes, les axes rotatifs des grands positionneurs et indexeurs, et tout axe d'automatisation où l'arrêt du servomoteur signifie un mouvement mécanique incontrôlé à moins qu'un frein ne soit présent.

Spécifications clés

Le frein 24V CC — Pourquoi il existe et comment il fonctionne

Le frein monté sur l'A06B-0087-B403 est à ressort et à libération électrique — l'état par défaut est engagé, et le frein nécessite une alimentation active de 24V CC pour s'ouvrir.

Lorsque l'alimentation est présente et que le servomoteur fonctionne normalement, l'alimentation 24V CC du frein excite la bobine du frein, l'électroaimant surmonte la force du ressort, et le disque de frein se sépare de la surface de friction. L'arbre tourne librement.

Lorsque l'alimentation 24V est retirée — que ce soit par une commande délibérée d'arrêt du servomoteur, un arrêt d'urgence, ou une interruption de courant — le ressort actionne immédiatement les surfaces de frein ensemble et maintient l'arbre mécaniquement.

Cette logique de sécurité est la raison d'être du frein. Aucune logique de contrôle ne peut fournir une sécurité mécanique équivalente.

Si l'amplificateur de servomoteur tombe en panne, si l'alimentation de contrôle échoue, si la machine perd l'alimentation secteur, ou si le circuit d'arrêt d'urgence se déclenche — dans tous ces cas, le frein s'engage sans aucun signal actif du CNC ou de l'API.

L'axe maintient sa position mécaniquement, quel que soit ce qui se passe dans le système électrique.

Avec un couple de décrochage de 27 Nm du servomoteur, le couple de maintien du frein est conçu pour correspondre à la classe de charge du moteur.

Le couple de maintien spécifique du frein de l'A06B-0087-B403 est dimensionné pour la plage d'application du BiS30/2000 — suffisant pour maintenir la charge de l'axe statiquement lorsque le moteur n'est pas alimenté, contre la gravité, la précharge du ressort, ou la force pneumatique résiduelle selon la configuration de l'axe de la machine.

Le frein n'est pas destiné à être utilisé comme un arrêt dynamique pendant que le moteur tourne à pleine puissance — c'est un frein de stationnement, pas un frein à friction pour la décélération.

La spécification 24V CC doit être correcte. Les freins de la série Beta iS utilisent 24V CC, et non les 90V CC trouvés sur les moteurs Alpha de Fanuc. L'application de 90V à une bobine de 24V brûlera immédiatement le bobinage du frein.

L'application de seulement 24V à une bobine de 90V produira une libération électromagnétique partielle — le ressort n'est jamais complètement surmonté, le frein frotte contre le disque pendant le fonctionnement du moteur, et le frein ainsi que le moteur subissent des dommages thermiques et mécaniques progressifs.

Avant de mettre en service un moteur de remplacement, mesurez la tension d'alimentation du frein de la machine aux bornes du connecteur du frein pour confirmer 24V CC.

Performances BiS30/2000 — Où 27 Nm est important

Le couple de décrochage de 27 Nm du BiS30/2000 est le paramètre déterminant pour les types d'axes que ce moteur dessert. Le couple de décrochage est le couple maximal disponible du moteur à l'arrêt — le couple que l'amplificateur de servomoteur délivre pour maintenir une position commandée contre une charge appliquée.

Pour un axe Z vertical supportant une tête de broche lourde, l'exigence de couple de décrochage comprend le poids de la tête, la friction des joints du chariot de guidage linéaire, et toute composante de force de coupe transmise par la broche.

Pour une table de basculement, il comprend le moment combiné de la masse de la table, de la pièce et du montage agissant autour du pivot de l'axe de basculement.

À une vitesse maximale de 2 000 tr/min, le BiS30/2000 n'est pas un moteur à haute vitesse.

Le compromis inhérent à la conception Beta iS est que le couple de décrochage plus élevé dans une taille de cadre compacte se fait au détriment de la vitesse de fonctionnement maximale. La plage de travail du BiS30/2000 est optimisée pour 0–2 000 tr/min — la plage de vitesse typique des axes entraînés qu'il dessert.

Les vitesses de déplacement rapide sur les axes verticaux lourds sont limitées davantage par la capacité d'accélération de l'axe (qui dépend du couple disponible moins le couple de charge) que par la vitesse du moteur, et 2 000 tr/min au pas de vis à billes et au rapport de réduction typiques pour les applications d'axes lourds sont généralement suffisants.

Arbre lisse droit avec 27 Nm — Exigences de couplage

L'arbre lisse transmet le couple de décrochage complet de 27 Nm au composant entraîné par friction seule — le moyeu de couplage serre l'arbre et maintient par pression de contact à la surface de l'alésage.

Avec un frein ajouté à l'ensemble, il y a une considération supplémentaire : lorsque le frein s'engage et maintient l'axe stationnaire pendant qu'une force externe essaie de le déplacer — lors d'un arrêt d'urgence pendant l'usinage, par exemple — l'interface de couplage peut subir des charges de couple d'impact qui dépassent la capacité de couple statique pour laquelle le serrage par friction a été dimensionné.

Cela mérite d'être abordé au stade de la spécification du couplage.

La force de serrage du moyeu doit être dimensionnée pour le couple de maintien du frein, et non seulement pour le couple de fonctionnement du moteur, et doit tenir compte des charges dynamiques lors de l'engagement du frein.

Un moyeu de couplage adéquat pour un couple de fonctionnement de 27 Nm mais sous-dimensionné pour le choc mécanique de l'engagement du frein contre une charge en mouvement se dégradera progressivement, et cette dégradation se manifestera par un faux rond de l'arbre et une dégradation de la répétabilité de la position avant que le couplage ne tombe complètement en panne.

En pratique, cela signifie : confirmer la capacité de couple dynamique du fabricant de couplage, et pas seulement la capacité de couple statique, lors de la spécification du couplage pour une installation de moteur freiné.

Encodeur absolu biA128 — Position sans référencement

Le codeur biA128 (A860-2020-T301) conserve la référence de position complète de l'arbre à travers les cycles d'alimentation sans aucune batterie de secours. Lorsque le système de servomoteur s'allume — que ce soit après un arrêt planifié ou après un événement de perte de courant imprévu — le CNC lit la position réelle de l'arbre directement à partir du biA128. Pas de retour de référence, pas de déplacement de référencement, pas de délai de démarrage pour l'établissement de la position.

Sur un axe vertical ou un axe de basculement avec un frein mécanique, cette combinaison est particulièrement pratique. L'axe ne bouge pas pendant la mise hors tension car le frein le maintient. Lorsque l'alimentation est rétablie, le biA128 lit la position de l'arbre — toujours au même angle qu'au moment où l'alimentation a été coupée — et le CNC dispose immédiatement de données de position correctes.

La machine peut reprendre la production exactement là où elle s'est arrêtée, sans cycle de repositionnement. Sur les systèmes d'encodeurs incrémentiels, un retour de référence de référencement serait nécessaire avant que toute commande d'axe ne puisse être acceptée, ajoutant un temps de démarrage proportionnel à la longueur de l'axe et à la vitesse de retour de référence.

Compatibilité IP65 et amplificateur Beta i

L'étanchéité IP65 protège l'A06B-0087-B403 contre la brume de liquide de refroidissement et l'exposition aux jets d'eau accidentels typiques d'un environnement d'usinage de production. À 29 kg, ce moteur est suffisamment grand pour que le joint d'arbre — partie de l'ensemble IP65 — supporte une charge radiale significative du couplage et de toute tension de courroie si l'axe utilise une transmission par courroie.

L'état du joint d'arbre doit être inclus dans les contrôles de maintenance périodiques, ainsi que l'état des roulements.

Le moteur est conçu pour la famille d'amplificateurs de servomoteurs Beta i de Fanuc — les entraînements mono-axe βiSV et le module combiné servomoteur-broche βiSVSP — dimensionnés pour la classe de sortie de 3 kW du BiS30/2000. Il s'intègre aux commandes CNC Fanuc, y compris les séries 0i-C, 0i-D, 0i-F, 30i, 31i et 32i.

L'alimentation du frein 24V CC est un circuit séparé de la sortie de l'amplificateur de servomoteur — elle doit être alimentée indépendamment par l'alimentation de contrôle 24V CC de la machine et correctement interverrouillée de manière à ce que le frein se libère avant l'activation du servomoteur et s'engage avant la désactivation du servomoteur.

Un circuit de frein mal interverrouillé — qui se libère trop tard ou s'engage trop tôt par rapport au timing d'activation/désactivation du servomoteur — produit soit des alarmes de surcharge du servomoteur (moteur combattant le frein au démarrage), soit une dérive de position incontrôlée (frein se libérant alors que le servomoteur est encore désactivé).

FAQ

Q1 : Quelle est la différence entre l'A06B-0087-B403 et l'A06B-0087-B103 ?

Les deux sont des moteurs BiS30/2000 partageant la même puissance nominale de 3 kW, le même couple de décrochage de 27 Nm, la même vitesse maximale de 2 000 tr/min, le même arbre lisse droit, le même encodeur absolu biA128 et la même construction IP65. La seule différence est le frein : le B403 est équipé d'un frein à ressort 24V CC ; le B103 ne l'est pas. Le B403 est spécifié pour les axes où la suppression du couple du servomoteur permet un mouvement incontrôlé par gravité, ressort ou charge — axes verticaux, axes de basculement et axes rotatifs porteurs. Le B103 est correct pour les axes horizontaux et équilibrés où ce risque est absent. L'installation d'un B103 sur un axe nécessitant un frein crée un danger pour la sécurité.

Q2 : L'alimentation du frein est de 24V CC. Pourquoi cette tension est-elle critique ?

La bobine du frein du BiS30/2000 est conçue pour 24V CC. Les moteurs Alpha plus grands de Fanuc utilisent des freins 90V CC. L'application de 90V à la bobine de frein 24V de ce moteur brûle immédiatement le bobinage.

L'application de 24V à une bobine 90V produit une libération électromagnétique partielle — le ressort n'est pas surmonté, le frein frotte contre le disque de friction pendant le fonctionnement, générant de la chaleur et causant des dommages mécaniques progressifs aux roulements du frein et du moteur. 

Avant de connecter l'alimentation, mesurez la tension d'alimentation du frein de la machine au connecteur du câble du frein et confirmez 24V CC.

Q3 : Le frein peut-il être utilisé comme un arrêt dynamique pendant que le moteur tourne ?

Non. Le frein à ressort de l'A06B-0087-B403 est un frein de maintien (frein de stationnement), pas un frein à friction dynamique. Il est conçu pour maintenir l'axe stationnaire lorsque le couple du servomoteur est retiré — à l'arrêt, ou pendant la décélération à zéro.

L'engagement du frein contre un moteur en rotation à une vitesse significative génère une chaleur de friction qui dépasse la conception thermique du frein, dégrade rapidement le matériau de la plaquette de frein, et peut endommager le roulement de l'arbre moteur en raison de la charge radiale créée par la déflexion du disque de frein sous l'impact.

L'arrêt dynamique est la responsabilité de l'amplificateur de servomoteur, par décélération contrôlée par courant.

Q4 : Après un arrêt d'urgence avec perte de courant, l'axe doit-il être référencé avant que la production puisse reprendre ?

Non. L'encodeur absolu biA128 conserve la position de l'arbre pendant les interruptions de courant — lorsque le système de servomoteur rétablit l'alimentation, le CNC lit l'angle réel de l'arbre directement à partir de l'encodeur.

Comme le frein mécanique maintient l'axe stationnaire pendant l'intervalle de mise hors tension, l'arbre n'a pas bougé.

Le CNC dispose de données de position précises immédiatement après le rétablissement de l'alimentation, et la machine peut reprendre exactement à la position où elle se trouvait lors de l'arrêt d'urgence, sans aucun retour de référence ni déplacement de référencement.

Q5 : Quels sont les contrôles d'inspection les plus importants pour un A06B-0087-B403 d'occasion ?

Testez d'abord le frein — appliquez 24V CC et confirmez que l'arbre tourne librement sans traîner ; retirez les 24V et confirmez que l'arbre se bloque solidement sans glisser sous un couple manuel. Un frein qui se libère partiellement ou qui ne maintient pas complètement nécessite une intervention avant que le moteur ne soit monté sur un axe. Inspectez la surface de l'arbre lisse pour détecter toute dégradation due à un moyeu de couplage précédemment glissé.

À 27 Nm, la dégradation de la surface de l'arbre est plus importante que sur les moteurs Beta iS plus légers — évaluez si la surface de l'arbre est dans les tolérances dimensionnelles avant de monter un nouveau couplage.

Vérifiez le connecteur de l'encodeur biA128 (A860-2020-T301) pour les broches corrodées, et le serre-câble à la sortie du câble pour les fissures. Mesurez la résistance de l'enroulement entre les trois phases et vérifiez la résistance d'isolement à la terre.

Un essai sur banc jusqu'à 2 000 tr/min sur un amplificateur Beta i avec le frein correctement interverrouillé, la position de l'encodeur absolu vérifiée, et le courant de charge surveillé est le contrôle final correct avant que le moteur ne soit installé sur la machine.