Moteur servo à courant alternatif Mitsubishi HC-SFS102K

Série MELSERVO-J2S | 1 kW | 2000 tr/min | Arbre de rainure de clavette | Encodeur absolu 17 bits | IP65

Lorsque le raccordement de l'arbre n'est pas négociable

Tous les accouplements mécaniques ne peuvent pas s’appuyer uniquement sur la friction et l’ajustement serré. Les poulies de distribution, les pignons, les moyeux d'engrenages et les cames montés sur un arbre de servo sont généralement soumis à des charges de couple inverses - et dans ces conditions, un arbre droit et lisse constitue un risque. Le Mitsubishi HC-SFS102K résout ce problème directement avec un arbre de rainure de clavette usiné, fournissant un verrouillage mécanique positif entre l'arbre du moteur et tout composant entraîné équipé d'un siège de rainure de clavette correspondant.

Au-delà de la configuration de l'arbre, les spécifications du HC-SFS102K sont identiques à celles du HC-SFS102 standard : un servomoteur AC sans balais de 1 kW, 2 000 tr/min de la famille MELSERVO-J2S, équipé d'un encodeur absolu 17 bits et d'une protection environnementale IP65. Il s'agit du même moteur de milieu de gamme éprouvé, avec la géométrie de l'arbre dont les applications entraînées par courroie, par engrenages et par chaîne ont réellement besoin.

Spécifications techniques

Les arguments en faveur d'un arbre à rainure de clavette dans les applications servo

Une rainure de clavette peut ressembler à une simple fente usinée, mais son effet sur la fiabilité du système est significatif. Sans clé, la transmission de puissance d'un arbre de servo à une poulie ou à un moyeu dépend entièrement de la force de serrage d'un verrou conique, d'une vis de réglage du moyeu ou d'un ajustement serré. Lorsque la charge s'inverse – comme c'est le cas dans pratiquement tous les axes servocommandés – cette force de serrage doit s'opposer au choc d'inertie du changement de direction. Au fil du temps, ou en cas de décélération de l'arrêt d'urgence, la connexion peut glisser ou une usure par contact peut se développer au niveau de l'interface.

Une rainure et une clé transforment cette dépendance à la friction en un chemin de cisaillement direct. La liaison mécanique est positive : la clavette empêche physiquement la rotation relative entre l'arbre et le moyeu. Pour les machines où l'axe servo entraîne une courroie de distribution, un étage d'engrenage ou un pignon de chaîne, l'arbre à rainure de clavette du HC-SFS102K est le choix de spécification qui élimine une catégorie de défaillance potentielle.

Le manuel d'instructions du servomoteur de Mitsubishi documente spécifiquement la procédure correcte d'assemblage de la rainure de clavette : un goujon à double extrémité inséré dans le trou de vis de l'extrémité de l'arbre, avec une rondelle et un écrou pour presser axialement le composant sur l'arbre. Cela évite l'impact du marteau sur l'extrémité de l'arbre, qui autrement endommagerait le codeur intégré.

Encodeur absolu 17 bits — Résolution jusqu'à 0,00274°

À 131 072 positions par tour, le codeur absolu intégré divise chaque rotation de l'arbre en pas d'environ 0,00274°. L'avantage pratique apparaît plus clairement à basse vitesse, où un codeur plus grossier produit une ondulation de couple visible lorsque la boucle de contrôle passe par des incréments de comptage discrets. La résolution de l'encodeur du HC-SFS102K est suffisamment élevée pour que cet effet devienne imperceptible sur toute la plage de vitesse de fonctionnement du moteur.

La nature absolue du codeur est importante pour une raison différente : la position est conservée tout au long des cycles d'alimentation. Il n'y a pas de retour de référence, pas de séquence de référence, pas de dépendance au fait que le moteur soit resté immobile pendant une coupure de courant. L'amplificateur lit la position exacte de l'arbre au moment où le système est mis en ligne, indépendamment de ce qui s'est passé pendant qu'il était éteint. Pour les machines qui redémarrent fréquemment ou qui doivent reprendre un positionnement précis après un arrêt d'urgence, il s'agit d'un avantage opérationnel pratique plutôt que théorique.

Servoamplificateurs compatibles

Le HC-SFS102K est conçu pour être associé à des amplificateurs MR-J2S de classe 1 kW. Les modèles compatibles vérifiés du catalogue MELSERVO-J2-Super de Mitsubishi incluent :

Le MR-J2S-100A prend en charge les modes de contrôle de position, de vitesse et de couple indépendamment, ainsi que le fonctionnement en mode mixte pendant un cycle (commutation de position/vitesse, commutation de vitesse/couple, commutation de couple/position), ce qui en fait l'option la plus polyvalente pour les machines qui doivent changer de stratégie de contrôle entre les phases de fonctionnement. Le MR-J2S-100B est le bon choix partout où plusieurs axes doivent se déplacer avec une synchronisation étroite via SSCNET.

Le câblage suit la disposition standard MELSERVO : alimentation du moteur aux bornes U, V, W ; câble de retour de l'encodeur au connecteur CN2. Aucun matériel d'interface supplémentaire ni modification du fichier de paramètres n'est requis spécifiquement en raison de la variante d'arbre à rainure de clavette.

Où ce moteur est spécifié

Le HC-SFS102K apparaît dans toute application combinant une puissance servo de 1 kW avec une transmission de puissance par courroie ou par engrenage. Les domaines d'application documentés dans le catalogue MELSERVO-J2S incluent :

• Machines de convoyage et de transfert— convoyeurs indexeurs entraînés par courroie dentée dont la rainure de clavette assure un enregistrement fiable lors des cycles marche-arrêt inversés
• Robots industriels— entraînements à joint de bras où le moyeu à rainure de clavette empêche le glissement sous les charges dynamiques à cycle élevé typiques des opérations de prélèvement et de placement
• Tables de positionnement XY— axes utilisant une transmission par courroie de distribution ou par vis à billes avec fixation par poulie d'entraînement par courroie
• Tourelle et têtes d'indexation— mécanismes de positionnement rotatifs dans lesquels la charge change de direction à chaque pas d'indexation
• Enrouleurs et contrôle de tension— les entraînements à bobine où l'inversion du couple pendant la régulation de la tension irait à l'encontre d'un ajustement d'arbre par friction uniquement
• Machines spécialisées et équipements de test— des mécanismes personnalisés où la géométrie de l'accouplement fait d'un arbre claveté le choix d'installation pratique

Inertie de charge : le seul paramètre à vérifier avant la mise en service

La documentation MELSERVO-J2S de Mitsubishi recommande de maintenir le rapport entre le moment d'inertie de la charge et le moment d'inertie du moteur à 15 fois ou moins pour des performances stables en boucle fermée. Pour un moteur à inertie moyenne comme le HC-SFS102K, cela laisse une marge raisonnable pour la plupart des charges mécaniques typiques, mais cela vaut la peine d'être calculé avant la mise en service, en particulier lorsque le moteur entraîne une charge à inertie élevée via un couplage direct 1:1.

Lorsque le rapport d'inertie dépasse la ligne directrice, la fonction de réglage automatique en temps réel du MR-J2S-100A tentera toujours de s'adapter, mais la bande passante de réponse et le temps de stabilisation se dégraderont. L'ajout d'un étage de réduction mécanique pour augmenter le rapport d'inertie effectif est souvent une solution plus fiable que les seuls ajustements de gain.

Foire aux questions

Q1 : Quelle est exactement la différence entre le HC-SFS102K et le HC-SFS102 standard ?

La seule différence réside dans la configuration de l'arbre. Le HC-SFS102 est doté d'un arbre droit lisse sans rainure de clavette. Le HC-SFS102K a le même diamètre et la même longueur d'arbre mais comprend une fente de clavette usinée avec une clé. Toutes les spécifications électriques — puissance, vitesse, couple, compatibilité codeur, amplificateur — sont identiques entre les deux variantes.

Q2 : L'arbre à rainure de clavette affecte-t-il la charge radiale maximale autorisée ?

Les charges radiales et axiales admissibles sur l'arbre sont déterminées par la capacité portante et la géométrie de la section de l'arbre, qui sont les mêmes dans les variantes droites et à rainure de clavette. La rainure de clavette ne réduit pas la capacité de charge de l'arbre dans la série MELSERVO HC-SFS. Consultez le tableau de chargement de l'arbre du manuel d'instructions du servomoteur pour connaître les valeurs spécifiques applicables aux dimensions de l'arbre HC-SFS102.

Q3 : Existe-t-il une version avec frein du HC-SFS102K ?

Oui. Le HC-SFS102BK désigne le moteur équivalent avec à la fois un arbre à rainure de clavette et un frein électromagnétique de sécurité intégré. Le frein est enclenché par ressort et se libère lorsque 24 V CC est appliqué ; il maintient l'axe en position lorsque l'entraînement est hors tension, ce qui est nécessaire pour les axes verticaux et certaines installations critiques pour la sécurité. La variante BK a un moment d'inertie plus élevé et un poids plus important en raison de l'ensemble de freinage supplémentaire.

Q4 : Le HC-SFS102K peut-il être utilisé avec les nouvelles familles d'amplificateurs Mitsubishi comme le MR-J4 ?

La série HC-SFS appartient à la génération MR-J2S. La compatibilité directe avec les amplificateurs MR-J4 n'est pas standard — l'interface du codeur et le protocole de communication diffèrent. Mitsubishi propose des outils de conversion (le MR-J2S-Boutils de renouvellement) qui permettent aux amplificateurs MR-J4-B-RJ020 de piloter des moteurs de la série HC à l'aide du câblage existant, ce qui constitue la voie de mise à niveau recommandée pour les installations qui souhaitent conserver leurs moteurs HC tout en passant à un matériel d'entraînement plus récent. Confirmez les exigences de version du logiciel auprès de Mitsubishi avant de tenter cette combinaison.

Q5 : Le HC-SFS102K est répertorié comme étant abandonné ; est-il toujours disponible ?

Mitsubishi a progressivement éliminé la série MELSERVO-J2S via les canaux de production officiels, mais le HC-SFS102K reste largement disponible auprès des fournisseurs de surplus certifiés et de remise à neuf en échange. La base installée de machines de l’ère J2S continue de créer une demande constante, de sorte que la disponibilité de l’approvisionnement est généralement fiable. Pour les installations gérant plusieurs machines équipées de ce moteur, la détention d’une unité de rechange réduit le risque de temps d’arrêt imprévus en cas de retards d’approvisionnement.