Le nouveau moteur Mitsubishi HC-SFS353

Mitsubishi HC-SFS353 | MELSERVO J2S HC-SF Série Moteur Servomoteur AC — Bride de 3,5 kW, 11,1 Nm, 3000 tr/min, 176×176 mm, Absolu 17 bits, IP65

Numéro de pièce : HC-SFS353

Série : MELSERVO J2S — Série HC-SF, Inertie Moyenne, Capacité Moyenne

Conception : Arbre droit, Joint d'étanchéité à lèvre, Encodeur absolu 17 bits intégré

Puissance nominale : 3,5 kW

Couple nominal : 11,1 Nm

Couple de pointe : 33,4 Nm

Vitesse nominale : 3 000 tr/min

Vitesse maximale : 3 000 tr/min

Courant nominal : 16,4 A

Tension d'alimentation : Classe 200 VAC

Moment d'inertie : 0,00820 kg·m² (82 kg·cm²)

Encodeur : Absolu 17 bits, 131 072 ppr

Taille de bride : 176 × 176 mm

Indice de protection : IP65

Amplificateur compatible : Série MR-J2S

État : Neuf / Reconditionné / Surplus

Présentation

Le Mitsubishi HC-SFS353 est un servomoteur AC à inertie moyenne de 3,5 kW de la série MELSERVO J2S HC-SF, délivrant un couple nominal de 11,1 Nm et un couple de pointe de 33,4 Nm sur une bride de montage de 176 × 176 mm.

À 3 000 tr/min sans marge de vitesse au-delà de la valeur nominale — contrairement à de nombreux servomoteurs qui fonctionnent à vitesse nominale avec une vitesse maximale plus élevée — le HC-SFS353 est conçu pour fonctionner en continu à son point nominal, avec le pic de 33,4 Nm disponible pour l'accélération et les transitoires de charge.

À 3,5 kW, ce moteur entre dans la gamme où l'échelle mécanique devient substantielle. La bride de 176 × 176 mm est le plus grand format de bride standard de la série HC-SF, et l'inertie du rotor de 0,00820 kg·m² reflète la masse physique d'un moteur qui doit développer 11,1 Nm en continu — un rotor considérablement plus lourd que les moteurs de classe 80 × 80 mm ou 130 × 130 mm.

Ce niveau d'inertie a des implications directes sur le dimensionnement de l'axe : l'inertie de charge réfléchie sur l'arbre moteur doit être évaluée par rapport à l'inertie du rotor de 0,00820 kg·m², et le rapport détermine si le système servo peut maintenir des performances de positionnement stables et bien réglées ou si les gains sont poussés vers la limite de stabilité de l'amplificateur.

Le joint d'étanchéité à lèvre à la sortie de l'arbre et l'indice de protection du corps IP65 fournissent la protection environnementale requise par les installations de machines-outils et d'automatisation industrielle robustes à ce niveau de puissance.

L'encodeur absolu 17 bits à 131 072 ppr élimine le retour de référence au démarrage — la position est connue immédiatement à la mise sous tension, ce qui est important opérationnellement lorsque la machine doit reprendre après une interruption en cours de cycle sans avoir à revenir à une position de référence au préalable.

Spécifications clés

3 000 tr/min nominal = 3 000 tr/min maximal — Ce que cela signifie

La plupart des servomoteurs ont une vitesse nominale inférieure à leur vitesse maximale. Un HC-SFS52 fonctionne à 2 000 tr/min nominal avec un maximum de 3 000 tr/min ; un HF-KP73 fonctionne à 3 000 tr/min nominal avec un maximum de 6 000 tr/min.

Le HC-SFS353 est différent : la vitesse nominale et la vitesse maximale sont toutes deux de 3 000 tr/min. Il n'y a pas de réserve de vitesse au-dessus du point de fonctionnement nominal.

Ce n'est pas une limitation — c'est une caractéristique de conception de la classe inertie moyenne, grande taille, 3 000 tr/min.

Le HC-SFS353 est conçu pour délivrer le couple nominal complet jusqu'à 3 000 tr/min en continu.

La courbe couple-vitesse est plate à 11,1 Nm de zéro tr/min à 3 000 tr/min ; il n'y a pas de zone de défluxage où le couple diminue avant que la vitesse maximale ne soit atteinte, car la vitesse maximale est la vitesse nominale.

Le moteur peut être commandé à n'importe quelle vitesse de zéro à 3 000 tr/min et délivrera son couple nominal complet de 11,1 Nm sur toute cette plage.

Pour le dimensionnement de la machine, cela signifie que le plafond de vitesse de la table est défini par la puissance nominale du moteur de 3 000 tr/min agissant directement sur la vis à billes ou la transmission, sans possibilité d'échanger du couple contre une vitesse plus élevée en fonctionnant en défluxage.

Les applications nécessitant des vitesses supérieures à celles produites par la transmission mécanique à une vitesse moteur de 3 000 tr/min doivent être traitées par la conception de la transmission — rapport de démultiplication, pas de vis — et non par le fonctionnement du moteur au-delà de sa puissance nominale.

11,1 Nm et 33,4 Nm — Couple continu élevé avec un pic de 3:1

Avec un nominal de 11,1 Nm, le HC-SFS353 se situe dans la plage généralement requise pour les axes d'avance principaux sur les centres d'usinage plus grands : tables lourdes, coupes agressives et distances de déplacement rapide où le moteur de l'axe doit maintenir une force substantielle tout au long du cycle d'usinage.

Le rapport pic/nominal de 3:1 à 33,4 Nm fournit l'autorité d'accélération nécessaire pour amener ces charges lourdes à la vitesse de déplacement rapide en une phase d'accélération brève et contrôlée.

La conséquence pratique du fonctionnement à 3,5 kW et 16,4 A de courant nominal est thermique.

Le moteur génère de la chaleur réelle à charge nominale, et l'armoire environnante, la structure de montage du moteur et le bâti de la machine doivent conduire et dissiper cette chaleur efficacement. Les conditions de fonctionnement nominales supposent un refroidissement adéquat du corps du moteur — les caractéristiques de convection naturelle du boîtier du moteur, le dissipateur thermique fourni par la bride de la machine et la température ambiante de la zone d'installation du moteur contribuent tous à la température réelle des enroulements en régime permanent sous charge nominale soutenue.

L'amplificateur MR-J2S, avec sa protection thermique électronique, surveille en continu le courant RMS et modélise l'état thermique du moteur.

Un fonctionnement bref à un courant de pointe de 33,4 Nm est autorisé ; un fonctionnement soutenu à un couple proche du pic déclenchera la protection contre les surcharges thermiques avant que l'enroulement du moteur n'atteigne une température dommageable. Le dimensionnement correct du profil de mouvement pour maintenir le couple RMS dans la valeur nominale de 11,1 Nm est l'étape d'ingénierie qui assure un fonctionnement fiable et ininterrompu.

Bride de 176 × 176 mm — Échelle et intégration mécanique

La bride de 176 × 176 mm identifie le HC-SFS353 comme un servomoteur de grande taille.

Cette taille de bride est l'interface mécanique standard pour les moteurs de plus grande capacité de la série HC-SF et ses successeurs — le même cercle de boulons et diamètre d'enregistrement utilisés par les HC-SFS502 et HC-SFS702 à des niveaux de puissance plus élevés, permettant aux conceptions de machines d'accueillir une gamme de capacités de moteurs sans modifier le montage structurel.

Pour les modernisations et les remplacements, la bride de 176 mm est la dimension de compatibilité clé.

Le HC-SFS353 peut remplacer n'importe quel moteur de la série HC-SF sur la même bride de 176 mm sans modification structurelle, à condition que l'interface de couplage de l'arbre soit également compatible.

La profondeur physique, le diamètre de l'arbre et la position du connecteur de l'encodeur diffèrent entre les variantes de moteurs de la même classe de bride — ceux-ci doivent être vérifiés individuellement par rapport aux dessins mécaniques de la machine avant de commander un remplacement.

Le montage de la bride à cette échelle physique impose également des exigences d'installation pratiques.

Un servomoteur de 3,5 kW dans la classe de 176 mm est un composant lourd — la manipulation, l'alignement et le serrage des boulons de montage nécessitent une pratique d'installation à deux personnes et une clé dynamométrique calibrée au couple de serrage spécifié. Un désalignement entre le logement du moteur et l'alésage du bâti de la machine impose des charges radiales sur le roulement avant du moteur qui peuvent réduire considérablement sa durée de vie.

Encodeur absolu 17 bits — 131 072 ppr, pas de retour à zéro requis

L'encodeur absolu 17 bits du HC-SFS353 est le système de rétroaction de position de la génération MELSERVO J2-Super, fournissant 131 072 impulsions par révolution de données de position absolue. Avec une batterie installée sur l'amplificateur MR-J2S, l'encodeur conserve la position absolue de l'arbre du moteur lors des interruptions de courant.

Au démarrage, l'amplificateur lit directement la position réelle de l'arbre — aucun déplacement de retour de référence n'est requis, et l'axe est prêt pour le fonctionnement commandé immédiatement après la fin de la séquence de mise sous tension.

Pour un axe de 3,5 kW sur un centre d'usinage ou une machine industrielle de grande taille, cela élimine le temps de démarrage lié au déplacement d'une table lourde vers un interrupteur de référence à vitesse réduite, et cela élimine le risque qu'une panne de courant pendant le retour à zéro laisse la position de l'axe indéterminée.

Sur les machines où l'axe doit redémarrer précisément là où il se trouvait lors de la perte de courant — milieu de soudure, milieu de rotation, milieu d'alésage — la continuité de la position absolue est une exigence de sécurité et de qualité, pas une commodité.

La résolution de 131 072 ppr au niveau du moteur se traduit, via la transmission mécanique, par la résolution de position à la surface de travail de la machine.

Avec un pas de vis à billes de 10 mm et un accouplement 1:1, chaque impulsion de l'encodeur correspond à environ 0,076 μm de mouvement de table — une résolution plusieurs ordres de grandeur plus fine que la précision réalisable de tout système réel de vis à billes et de guidage.

L'encodeur n'est pas le facteur limitant de la précision de positionnement pour tout système mécanique réaliste que le HC-SFS353 entraînerait.

Joint d'étanchéité à lèvre et IP65 — Spécification environnementale pour utilisation intensive

La combinaison de la protection du corps IP65 et du joint d'étanchéité à lèvre de l'arbre rend le HC-SFS353 approprié pour les environnements où fonctionnent les axes servo de 3,5 kW : la zone de coupe des centres d'usinage de grande taille, le bâti des tours avec des débits de liquide de refroidissement élevés et l'automatisation industrielle avec des cycles d'entretien de lavage réguliers.

L'IP65 couvre complètement le corps du moteur — exclusion de la poussière et résistance aux jets d'eau dans toutes les directions.

Le joint d'étanchéité à lèvre à la sortie de l'arbre ajoute la couche d'étanchéité que la classification structurelle IP65 ne peut pas fournir à l'interface de l'arbre rotatif. La brume de liquide de refroidissement, le brouillard de lubrifiant provenant des vis à billes et des réducteurs, et les fines particules métalliques générées par les coupes lourdes représentent tous des risques de contamination à l'espace de l'arbre que le joint d'étanchéité à lèvre atténue tout au long de la durée de vie du moteur.

La lèvre du joint d'étanchéité à lèvre est l'élément d'entretien ayant le plus court intervalle de remplacement dans l'ensemble du moteur. L'inspection périodique de l'état du joint — vérification du durcissement de la lèvre, des fissures ou des fuites visibles au-delà du joint — est l'action de maintenance principale pour les moteurs HC-SFS353 dans les environnements à forte exposition au liquide de refroidissement.

Un joint endommagé est peu coûteux à remplacer en tant qu'élément d'entretien planifié ; la contamination qui atteint le logement du roulement et l'encodeur à partir d'un joint dégradé non détecté est une réparation beaucoup plus importante.

Amplificateur MR-J2S-350A/B — Configuration du système

Le HC-SFS353, avec ses 3,5 kW et 16,4 A de courant nominal, est associé à l'amplificateur MR-J2S-350A (interface de commande analogique/train d'impulsions) ou MR-J2S-350B (interface réseau série SSCNET). À ce niveau de puissance, le MR-J2S-350 est un amplificateur substantiel — équipé d'un ventilateur de refroidissement, avec une capacité de freinage régénératif pour gérer l'énergie retournée par la décélération d'un moteur de 3,5 kW entraînant une charge lourde.

La série HC-SF à ce niveau de puissance utilise des connecteurs circulaires de type canon (type MS) sur les câbles d'alimentation et d'encodeur du moteur.

À 16,4 A nominal, le connecteur d'alimentation doit être complètement engagé et la bague de verrouillage en place avant le fonctionnement — un connecteur canon partiellement engagé à ce niveau de courant crée une jonction à haute résistance qui chauffera rapidement et pourrait s'arc-bouter sous le courant.

Le connecteur de l'encodeur doit également être confirmé comme étant complètement engagé ; une connexion d'encodeur intermittente à 3,5 kW produit des alarmes servo et un comportement moteur potentiellement incontrôlé.

Pour les clients passant de MR-J2S à des générations d'amplificateurs plus récentes, les outils de renouvellement de Mitsubishi prennent en charge la migration vers les amplificateurs MR-J4-B tout en conservant le contrôleur de mouvement MR-J2S-B existant, permettant de moderniser l'électronique de commande sans remplacer le matériel du contrôleur.

FAQ

Q1 : Pourquoi la vitesse maximale est-elle identique à la vitesse nominale à 3 000 tr/min ?

Contrairement à la plupart des servomoteurs où une réserve de vitesse existe au-dessus de la vitesse nominale, le HC-SFS353 est conçu pour un fonctionnement à couple complet jusqu'à 3 000 tr/min — la vitesse maximale et la vitesse nominale coïncident.

Cela signifie que le moteur délivre 11,1 Nm à n'importe quelle vitesse de zéro à 3 000 tr/min sans dé-rating de couple dans une zone de défluxage.

Les applications nécessitant des vitesses de table plus élevées doivent les obtenir par la transmission mécanique (pas de vis, rapport de démultiplication) plutôt qu'en faisant fonctionner le moteur au-delà de sa vitesse nominale.

Q2 : L'inertie du rotor est de 0,00820 kg·m² — comment cela affecte-t-il le dimensionnement de l'axe ?

L'inertie du rotor de 0,00820 kg·m² sert de référence pour l'adaptation de charge. Les directives générales de Mitsubishi pour la série à inertie moyenne HC-SF recommandent de maintenir l'inertie de charge réfléchie sur l'arbre moteur dans environ 15 fois l'inertie du rotor — dans ce cas, jusqu'à environ 0,123 kg·m² d'inertie de charge réfléchie.

Le dépassement de ce rapport rend les réglages de gain servo plus conservateurs et peut réduire la bande passante de positionnement réalisable. L'inertie substantielle du rotor du HC-SFS353 par rapport aux moteurs plus petits signifie qu'il tolère intrinsèquement des charges mécaniques plus lourdes avant que le décalage d'inertie ne devienne problématique.

Q3 : Le HC-SFS353 nécessite-t-il un retour à zéro au démarrage ?

Non. L'encodeur absolu 17 bits conserve la position de l'arbre lors des pertes de courant lorsqu'une batterie de secours est installée sur l'amplificateur MR-J2S.

Au démarrage, l'amplificateur lit directement la position absolue de l'encodeur — l'axe dispose de données de position correctes sans aucun déplacement de retour à zéro.

L'état de la batterie doit être vérifié lors des intervalles de maintenance planifiés ; une batterie déchargée signifie que les données de position absolue sont perdues lors de la prochaine interruption de courant et que le retour à zéro devient nécessaire jusqu'au remplacement de la batterie.

Q4 : Quel est l'amplificateur MR-J2S compatible pour le HC-SFS353 ?

Le HC-SFS353, avec ses 3,5 kW, nécessite l'amplificateur MR-J2S-350A (interface analogique/train d'impulsions) ou MR-J2S-350B (interface SSCNET). Il s'agit de l'amplificateur de classe 3,5 kW de la gamme MELSERVO J2-Super, équipé d'un ventilateur de refroidissement et d'une capacité de freinage régénératif.

La désignation "350" dans l'amplificateur fait référence à la classe de capacité, et non aux watts — elle couvre les applications de moteurs de 3,5 kW au sein de la famille de produits MR-J2S. Confirmez si la machine utilise des commandes individuelles par impulsions/analogiques (type A) ou un réseau de contrôleur de mouvement SSCNET (type B) avant de commander.

Q5 : Quelles sont les vérifications d'installation clés pour le HC-SFS353 à 3,5 kW ?

Confirmez l'alignement du logement de la bride de montage et de l'alésage avant de serrer les boulons de montage — une bride de 176 mm désalignée sur un moteur aussi lourd impose des charges radiales sur le roulement avant qui accélèrent l'usure.

Vérifiez que les connecteurs canon des câbles d'alimentation et d'encodeur sont complètement engagés avec les bagues de verrouillage entièrement en place. À 16,4 A de courant nominal, vérifiez que la section transversale du câble d'alimentation du moteur et les contacts du connecteur sont adaptés à ce courant sans surchauffe excessive aux jonctions.

Après l'installation initiale, faites fonctionner l'axe à vitesse et charge réduites tout en surveillant l'affichage de l'erreur de suivi de l'amplificateur MR-J2S — toute erreur de suivi qui augmente avec la vitesse indique un problème mécanique ou de connexion de l'encodeur qui devrait être résolu avant le fonctionnement en production à pleine charge.