Mitsubishi HC-SFS352 (HCSFS352) — Moteur Servo AC 3,5 kW, arbre droit, sans frein, 2000 tr/min, série MELSERVO J2-Super

Présentation du produit

Numéro de pièce : HC-SFS352

Également recherché sous les noms suivants : HCSFS352, HC SFS 352, HC-SFS-352

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

Classification : Moteur Servo AC sans balais à inertie moyenne — 3,5 kW, classe 200 V, 2000 tr/min, arbre droit, sans frein

Le moteur dans sa gamme

Le Mitsubishi HC-SFS352 occupe une position spécifique et bien définie dans la plateforme servo J2-Super. Ce n'est pas le moteur d'entrée de gamme de 2 kW qui couvre les axes légers à usage général, ni les unités haut de gamme de 5 kW ou 7 kW qui sont destinées aux entraînements de machines-outils et d'équipements industriels les plus lourds. C'est le pas intermédiaire de 3,5 kW — le moteur qui gère les axes pour lesquels 2 kW sont dépassés mais 5 kW sont plus que ce que l'application exige.

En termes pratiques : 16,7 Nm de couple continu à 2 000 tr/min. Cinquante-et-un Newton-mètres disponibles sur demande pour l'accélération. Une bride de 176 × 176 mm qui partage son cercle de boulons avec toutes les autres variantes HC-SFS de grande taille. Un arbre droit pour un couplage propre avec des dispositifs de couplage servo de précision. Pas de frein — le verrouillage servo maintient l'axe au repos, sans la complexité du câblage, la maintenance des relais et les ressources supplémentaires du panneau qu'un frein électromagnétique nécessite.

Derrière tout cela se trouve l'encodeur absolu série 17 bits de la plateforme J2-Super : 131 072 positions par révolution, comptage absolu multitours maintenu hors tension par une batterie dans l'amplificateur MR-J2S-350, rapport de position absolue immédiat à chaque redémarrage. L'encodeur est ce qui élève le HC-SFS352 au-dessus du HC-SF352 de première génération, mécaniquement et opérationnellement — résolution plus élevée, position absolue sans retour à l'origine, et meilleure douceur de vitesse à basse vitesse grâce à une granularité de rétroaction plus fine.

Spécifications techniques

16,7 Nm en continu : ce que ce couple fait réellement

Le couple est la monnaie d'un axe servo, et 16,7 Nm en continu méritent d'être compris en termes mécaniques concrets plutôt qu'en tant que chiffre de spécification abstrait.

Sur un axe à vis à billes avec un pas de 10 mm et une efficacité de 90 %, 16,7 Nm de couple moteur soutenu se traduisent par environ 9,4 kN de force d'avance axiale. C'est suffisant pour entraîner les axes de table des centres d'usinage moyens à lourds à des vitesses d'avance de production complètes sans approcher le plafond thermique. Sur une vis de 16 mm de pas — plus courante sur les machines plus grandes où la vitesse de déplacement rapide est importante — 16,7 Nm produisent environ 5,9 kN de force axiale soutenue. Les deux scénarios couvrent une gamme substantielle de charges de coupe de production réelles sans surcharger le moteur.

Pour les entraînements de bobinage et de tension fonctionnant en mode de contrôle de couple, 16,7 Nm à 2 000 tr/min établissent la plage de couple de travail disponible sur le diamètre du rouleau. À mesure que le diamètre du rouleau augmente et que la vitesse moteur requise pour maintenir la vitesse de ligne diminue, le couple disponible reste à 16,7 Nm — ou, si l'on fonctionne en dessous de la vitesse nominale, un couple encore plus important est disponible à partir de la caractéristique couple-vitesse sans dépasser les limites thermiques. C'est pourquoi les servomoteurs de taille moyenne de 3,5 kW sont bien représentés sur les postes de bobinage de taille moyenne.

Les 50,1 Nm de pointe — exactement trois fois le couple continu — sont ce qui rend le positionnement rapide possible sans surdimensionnement du moteur. Un axe de 3,5 kW effectuant des déplacements rapides point à point passe une petite fraction de chaque cycle à couple de pointe pendant la rampe d'accélération, la majorité du cycle à couple continu ou en dessous pendant le mouvement à vitesse constante, et une autre brève fraction en décélération. Le modèle thermique électronique du MR-J2S-350 suit en continu ce cycle de service, intégrant la charge thermique dans le temps et alertant avant que la température de bobinage n'atteigne un niveau dommageable. En pratique, un axe bien dimensionné effectuant un cycle de service de positionnement typique ne verra jamais cette alarme se déclencher dans des conditions de production normales.

HC-SFS352 vs HC-SF352 : la distinction de génération d'encodeur

Les HC-SFS352 et HC-SF352 sont mécaniquement identiques. Même bride de 176 × 176 mm. Même diamètre d'arbre. Même indice de protection IP65. Même interface de couplage. Ils sont interchangeables dimensionnellement à tous égards physiques, et une machine conçue pour l'un accepte l'autre sans modification.

La différence réside entièrement dans l'encodeur et la compatibilité de l'amplificateur qu'il crée.

Le HC-SF352 est équipé d'un encodeur 14 bits — 16 384 positions par révolution. C'est le moteur de génération J2, compatible avec l'amplificateur MR-J2-350 de première génération et l'amplificateur J2-Super MR-J2S-350.

Le HC-SFS352 est équipé d'un encodeur 17 bits — 131 072 positions par révolution, huit fois la résolution. C'est le moteur de génération J2-Super, compatible exclusivement avec la famille d'amplificateurs MR-J2S-350. Un amplificateur MR-J2-350 de première génération ne peut pas lire le protocole série 17 bits et se mettra immédiatement en défaut au démarrage.

La différence de résolution a des conséquences tangibles. Huit fois plus de comptes d'encodeur par révolution signifie une rétroaction de vitesse huit fois plus fine à n'importe quelle vitesse d'arbre donnée. Cela se traduit par un comportement moteur plus doux à basse vitesse — moins d'ondulation de vitesse, de meilleures performances d'erreur de suivi, une sortie de couple plus stable pendant le fonctionnement à vitesse constante lente. Pour les applications où la douceur à basse vitesse est importante — avances de tête de meule de rectification de surface, entraînements à basse vitesse de bobinage, passes de finition fine sur des opérations d'usinage de précision — l'encodeur 17 bits du HC-SFS352 offre des performances nettement meilleures que le prédécesseur 14 bits du HC-SF352.

La capacité de position absolue est structurellement la même dans les deux générations, mais l'avantage de résolution de l'unité 17 bits s'applique au registre de position absolue ainsi qu'à la boucle de vitesse.

Arbre droit à 3,5 kW : sélection et installation du couplage

À 3,5 kW avec un couple de pointe de 50,1 Nm, le couplage qui relie le HC-SFS352 à son mécanisme entraîné effectue un travail réel, et la sélection doit tenir compte de toute la plage de couple — pas seulement du chiffre nominal de 16,7 Nm.

Le couple de pointe régit la sélection du couplage. Un couplage flexible d'une capacité nominale de 16,7 Nm gère les conditions nominales mais est marginal pendant chaque transitoire d'accélération à 50,1 Nm. L'approche standard consiste à sélectionner le couplage à la valeur de couple de pointe avec un facteur de service approprié — 1,5× pour les charges inertielles avec un cycle régulier, plus élevé pour les applications avec chocs mécaniques. À 50,1 Nm de pointe avec un facteur de service de 1,5×, la cible de conception du couplage est de 75 Nm ou plus. Ceci se situe fermement dans la plage des accouplements servo industriels standard à la taille de cadre moteur de 176 × 176 mm, où les diamètres d'arbre sont suffisamment grands pour supporter une capacité de mandrin substantielle.

Les accouplements à soufflet et à disque dans cette plage de couple offrent la combinaison d'une rigidité torsionnelle élevée et d'une accommodation des désalignements angulaires/parallèles que les axes de positionnement servo exigent. Une rigidité torsionnelle élevée est importante car un accouplement souple entre le moteur et le retour d'information de position introduit un décalage entre ce que l'encodeur mesure et ce que la charge fait réellement — une souplesse qui peut provoquer des oscillations dans les boucles de position à gain élevé. À 3,5 kW sur un axe de positionnement bien dimensionné, il s'agit d'une considération de conception réelle, pas théorique.

La règle du tirefond à cette taille de cadre. Le moteur de 176 × 176 mm possède un trou taraudé M12 à l'extrémité de l'arbre à cet effet : utilisez toujours un tirefond pour tirer axialement les moyeux de couplage sur l'arbre lors de l'installation. L'alternative — presser ou taper le moyeu — transmet l'impact axial à travers l'arbre jusqu'au disque de l'encodeur et au roulement arrière. À cette taille de cadre, l'arbre est suffisamment long pour que l'énergie d'impact atteignant l'extrémité de l'encodeur soit significative. Les dommages ne produisent pas de défaut immédiat ; ils apparaissent des semaines plus tard sous forme d'erreurs d'encodeur intermittentes sous vibration, un symptôme qui prend du temps et des efforts pour remonter à l'événement d'installation. La méthode du tirefond évite cela entièrement et ajoute trente secondes à l'installation.

Pour les applications nécessitant une interface de couplage clavetée — moyeux d'engrenage, pignons, entrées d'engrenage à vis sans fin, poulies personnalisées avec alésages à clavette — le HC-SFS352K (arbre claveté, sans frein) est mécaniquement et électriquement identique au HC-SFS352 à tous égards, à l'exception de la clavette d'arbre. Les deux moteurs utilisent le même amplificateur MR-J2S-350, ont les mêmes spécifications de couple et utilisent le même encodeur.

Sans frein : où cette configuration s'intègre

Le HC-SFS352 sans frein électromagnétique est le bon moteur pour chaque axe de 3,5 kW où aucune force gravitationnelle ou de charge soutenue n'agit dans le sens de rotation de l'arbre lorsque le courant servo est absent.

Cela couvre plus de terrain qu'il n'y paraît initialement. Axes de table de centres d'usinage horizontaux, où le poids de la table agit perpendiculairement à la direction du mouvement et le verrouillage servo maintient confortablement la position au repos. Entraînements de convoyeurs horizontaux et navettes de transfert avec chargement symétrique. Tables de rotation montées sur des plans horizontaux où la conception équilibrée du mécanisme d'indexation signifie aucun couple gravitationnel net à aucun angle de station. Entraînements de bobinage avec axes de mandrins horizontaux où le poids du rouleau est supporté par les roulements du mandrin, et non par l'axe servo.

Sur tous ceux-ci, le verrouillage servo via la boucle de position fermée du MR-J2S-350 maintient la position de manière fiable et précise. L'encodeur 17 bits surveille en continu l'angle de l'arbre ; l'amplificateur répond à tout écart par un courant correcteur. Pour les axes bien réglés, l'arbre ne bouge pas de manière perceptible au repos.

Les avantages de l'omission du frein sur les axes horizontaux sont réels et cumulatifs sur une machine avec plusieurs axes servo. Pas de circuits de freinage 24V DC à concevoir et câbler. Pas de relais de frein et de parasurtenseur sur chaque axe. Pas de séquence d'interverrouillage MBR dans le programme PLC. Pas de mesure d'usure des disques de frein dans le programme de maintenance. Un moteur plus léger sur chaque axe où le moteur fait partie de la structure mobile. Mise en service plus simple avec moins de paramètres à régler.

La limite est simple : tout axe où une perte de courant servo entraînerait le mouvement de la charge sous l'effet de la gravité ou d'une autre force soutenue nécessite un frein. Pour ces applications — axes Z verticaux, avances inclinées, mécanismes chargés par gravité — le HC-SFS352B (arbre droit, frein à ressort) est la spécification correcte. Sur une machine avec un mélange d'axes horizontaux et verticaux à cette capacité, spécifier le HC-SFS352 sur les axes horizontaux et le HC-SFS352B sur les axes verticaux est le résultat de conception optimal.

Amplificateurs compatibles

Le HC-SFS352 est conçu pour la famille d'amplificateurs MR-J2S-350 — la plateforme J2-Super de capacité 3,5 kW. Trois variantes d'interface :

MR-J2S-350A est l'amplificateur d'interface analogique et train d'impulsions à usage général. Il accepte les commandes de position train d'impulsions des contrôleurs CNC et des automates programmables, ainsi que les références de vitesse et de couple analogiques. Tous les modes de contrôle — position, vitesse, couple et combinaisons commutées P/S, S/T, T/P — sont disponibles. Le port RS-232C prend en charge MR Configurator pour la configuration des paramètres, l'auto-réglage et la surveillance des diagnostics. Pour les axes d'avance de machines-outils et le positionnement industriel général où l'axe reçoit des commandes d'un système CNC ou d'un automate externe, c'est le choix standard.

MR-J2S-350B se connecte aux contrôleurs de mouvement Mitsubishi série A et série Q via le bus série fibre optique SSCNET. Toutes les commandes d'axe, le retour d'encodeur, l'état d'alarme et les données de surveillance transitent par le lien fibre — il n'y a pas de câblage d'impulsions ou analogique séparé du contrôleur à l'axe. Pour les machines multi-axes nécessitant un mouvement coordonné — contournage simultané, engrenage électronique, axes d'avance synchronisés — le bus SSCNET fournit le couplage d'axe temps réel serré que les interfaces analogiques et à impulsions ne peuvent pas fournir.

MR-J2S-350CP fournit un positionnement mono-axe intégré avec jusqu'à 31 positions de table pré-enregistrées, activées par des E/S numériques ou des commandes réseau CC-Link. Aucun contrôleur de mouvement séparé n'est requis pour les axes où la logique de positionnement est suffisamment simple pour être exprimée comme un ensemble de positions cibles, de vitesses et de temps d'accélération. Convient pour les tables rotatives indexées, les axes de navette et les mécanismes de transfert autonomes.

Notes de compatibilité. Le HC-SFS352 nécessite un amplificateur MR-J2S-350. Il est incompatible avec le MR-J2-350 de première génération, qui ne peut pas décoder le protocole série 17 bits J2-Super. Pour les machines fonctionnant avec du matériel MR-J2-350 d'origine, le HC-SF352 (même spécification mécanique, encodeur 14 bits) est le moteur correct. Non compatible avec les amplificateurs MR-J3 ou MR-J4 sans kit d'adaptateur de renouvellement.

Famille HC-SFS 2000 tr/min — Le 352 en perspective

Le HC-SFS352 se situe entre les points de capacité de 2 kW et 5 kW, tous partageant la même bride de montage de 176 × 176 mm. Un cadre de machine conçu pour l'un de ces moteurs peut accueillir les quatre sans modification mécanique — seuls l'amplificateur et le moteur sont changés. Cette cohérence mécanique sur toute la plage de capacité de 2 à 7 kW est un avantage de conception significatif : les variantes de machines avec différentes exigences de couple d'axe peuvent partager une conception structurelle commune.

Le pas de couple du HC-SFS202 (9,55 Nm) au HC-SFS352 (16,7 Nm) est d'environ 75 %. Cet écart est significatif lorsqu'un axe fonctionne régulièrement près du plafond de couple continu du HC-SFS202 et que des alarmes de surcharge occasionnelles se produisent en production. Passer au HC-SFS352 offre une marge de manœuvre substantielle sans nécessiter de modification de conception mécanique au-delà du support moteur lui-même — même bride, classe d'amplificateur différente.

Chaque modèle de la gamme HC-SFS 2000 tr/min est disponible en quatre configurations d'arbre et de frein : arbre droit (HC-SFS352), arbre droit avec frein (HC-SFS352B), arbre claveté (HC-SFS352K) et arbre claveté avec frein (HC-SFS352BK). L'amplificateur associé est le MR-J2S-350 pour les quatre variantes.

Applications typiques

Axes d'avance de centres d'usinage horizontaux. Axes de table X et Y sur les centres d'usinage verticaux, les centres d'usinage horizontaux et les fraiseuses à portique gérant des masses de table et de pièces moyennes à lourdes. Le couple continu de 16,7 Nm maintient les vitesses d'avance de production sans surcharge ; le couple de pointe de 50,1 Nm accélère efficacement la masse de la table pendant le déplacement rapide ; l'encodeur 17 bits ferme la boucle de position avec la résolution nécessaire à la précision dimensionnelle des pièces finies.

Axes de portique pour machines de découpe plasma et jet d'eau grand format. Axes de pont et de chariot de portique entraînés par servo sur de grandes tables de découpe où la masse du pont ou du chariot et la vitesse de déplacement requise exigent ensemble 3,5 kW. L'arbre droit se couple aux entraînements à crémaillère et pignon ou à courroie crantée ; l'encodeur absolu élimine le retour à l'origine au démarrage, ce qui est important sur les grandes tables de découpe où le portique peut s'arrêter à n'importe quelle position sur une plage de déplacement de plusieurs mètres.

Entraînements de tension pour bobinage et débobinage de format moyen. Entraînements de postes de bobinage sur les lignes de papier, de film et de transformation fonctionnant en mode de contrôle de couple pour maintenir une tension de bande constante à mesure que le diamètre du rouleau varie. La capacité de couple soutenue de 16,7 Nm couvre l'enveloppe de travail de tension et de vitesse des postes de bobinage de milieu de gamme ; l'auto-réglage en temps réel de l'amplificateur J2-Super gère l'inertie changeante à mesure que le diamètre du rouleau augmente.

Machines de transfert et axes de navette. Entraînements de navettes de transfert, axes de transfert de palettes et mécanismes de manipulation de pièces sur les cellules d'usinage et les lignes de transfert d'assemblage. Les mécanismes de transfert horizontaux avec cette exigence de couple fonctionnent proprement sur le HC-SFS352 sans frein ; l'encodeur absolu élimine le retour à l'origine à chaque démarrage de cellule ; et le cadre de 176 × 176 mm répond aux exigences de montage des conceptions structurelles des machines de transfert.

Axes d'avance et de dressage de rectifieuses CNC. Axes d'avance de tête de meule, axes d'entraînement de table et axes de mécanisme de dressage de meule sur les rectifieuses cylindriques, planes et de profil. La résolution de l'encodeur 17 bits prend en charge les incréments de position fins utilisés dans les cycles de rectification et les opérations de décrassage ; l'arbre droit se couple à des ensembles de vis à billes de précision via des accouplements à soufflet rigides ou à disque appropriés aux exigences de précision de la machine.

Questions fréquemment posées

Q1 : Quelle est la différence pratique entre le HC-SFS352 et le HC-SF352 ?

Les deux moteurs sont des unités de 3,5 kW, 2000 tr/min, à arbre droit sur une bride de 176 × 176 mm avec des dimensions mécaniques et une protection IP65 identiques. La différence réside dans la génération de l'encodeur. Le HC-SF352 utilise un encodeur 14 bits (16 384 ppr) et est compatible avec les amplificateurs MR-J2-350 de première génération et MR-J2S-350 J2-Super. Le HC-SFS352 utilise un encodeur 17 bits (131 072 ppr) et ne nécessite qu'un amplificateur MR-J2S-350. Pour les machines déjà équipées d'amplificateurs MR-J2S-350, le HC-SFS352 est le choix préféré pour sa résolution plus élevée et ses meilleures performances à basse vitesse. Pour les machines toujours sur le matériel MR-J2-350 d'origine, le HC-SF352 est le moteur compatible.

Q2 : Pourquoi le HC-SFS352 a-t-il besoin spécifiquement de l'amplificateur MR-J2S-350, et non du MR-J2S-200 ?

La classe d'amplificateur est adaptée à la puissance nominale et à la demande de courant du moteur. À 3,5 kW, le HC-SFS352 consomme plus de courant que le MR-J2S-200 n'est capable de fournir. Les tableaux de compatibilité Mitsubishi sont explicites : le MR-J2S-200 est associé à des moteurs jusqu'à 2 kW (et les variantes 1,5 kW et 2 kW à 3000 tr/min) tandis que le MR-J2S-350 est l'amplificateur correct pour le groupe de capacité 3,5 kW. L'utilisation d'un amplificateur sous-dimensionné entraînerait des défauts de surcharge pendant le fonctionnement normal.

Q3 : Le HC-SFS352 peut-il être utilisé sur un axe vertical sans frein ?

Seulement après avoir vérifié attentivement que l'axe est sûr sans maintien mécanique. Le verrouillage servo maintient la position de manière fiable lorsque l'amplificateur est activé dans des conditions de fonctionnement normales, mais il n'offre aucune retenue si le courant servo tombe à zéro de manière inattendue. Sur un axe vertical où la charge tomberait ou se déplacerait sous l'effet de la gravité à l'arrêt du servo, le HC-SFS352B (arbre droit avec frein à ressort) est la spécification correcte. Sur les axes horizontaux ou symétriquement équilibrés confirmés — où aucune force nette n'agit dans le sens de rotation de l'arbre lorsque le servo est inactif — le HC-SFS352 sans frein est la spécification la plus propre et correcte.

Q4 : Où se trouve la batterie de secours de l'encodeur absolu et quand doit-elle être remplacée ?

La batterie de secours — pile lithium Mitsubishi A6BAT — est située à l'intérieur de l' amplificateur servo MR-J2S-350, pas dans le moteur. Elle maintient le compteur absolu multitours pendant toutes les périodes d'arrêt. Le remplacement de la batterie est une tâche au niveau du panneau qui ne nécessite pas de toucher le moteur ou le couplage. Remplacez l'A6BAT à la première alarme de batterie faible de l'amplificateur. Une batterie complètement déchargée réinitialise le compteur multitours et nécessite un cycle de retour à la référence avant que l'axe ne puisse reprendre la production. Sur toute machine où ce mouvement de retour à l'origine nécessite une préparation ou comporte des risques, l'alarme de batterie faible doit être traitée comme un élément de maintenance immédiat.

Q5 : Le HC-SFS352 est-il toujours disponible, et quel est le chemin de remplacement à long terme ?

Le HC-SFS352 est arrêté par Mitsubishi mais reste disponible auprès des revendeurs de surplus d'automatisation industrielle et des fournisseurs spécialisés en servos Mitsubishi en tant que stock ancien neuf et unités reconditionnées testées. Pour les machines utilisant du matériel J2-Super, cette voie d'approvisionnement est bien établie. Pour les nouvelles conceptions de machines ou les mises à niveau complètes de plateforme, l'équivalent mécanique de la génération actuelle est le HG-SR352 (série MR-J4, 3,5 kW, 2000 tr/min, encodeur 22 bits, bride 176 × 176 mm, IP67) associé à un amplificateur MR-J4-350. La mise à niveau du HC-SFS352 vers le HG-SR352 nécessite le remplacement du moteur et de l'amplificateur en tant que paire assortie.