Mitsubishi HC-SFS202 (HCSFS202) — Servomoteur CA 2 kW, arbre droit, sans frein, 2000 tr/min, série MELSERVO J2-Super

Présentation du produit

Numéro de pièce : HC-SFS202

Également recherché sous les noms : HCSFS202, HC SFS 202, HC-SFS-202

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

Classification : Servomoteur sans balais CA à inertie moyenne — 2 kW, classe 200 V, 2000 tr/min, arbre droit, sans frein

Le moteur en un coup d'œil

Le Mitsubishi HC-SFS202 est le point d'entrée dans la famille HC-SFS 2000 tr/min de plus grande taille — le premier modèle de la gamme 2000 tr/min à passer de la bride de 130 × 130 mm à la face de montage de 176 × 176 mm. Cette transition est significative : elle marque la frontière entre les servomoteurs de classe compacte et les unités de taille moyenne destinées aux axes avec des charges plus lourdes, des exigences de couple plus élevées et des cycles de service plus exigeants.

Avec 2 kW et un couple continu de 9,55 Nm et un couple de pointe de 28,6 Nm, le HC-SFS202 se situe dans la bande de capacité la plus couramment peuplée dans l'automatisation industrielle générale. Axes d'avance de machines-outils, entraînements de convoyeurs de poids moyen, tables de rotation indexées, commandes de tension d'enroulement — cette plage de couple couvre une très large part des applications que les concepteurs de machines rencontrent quotidiennement. Ce n'est pas un moteur de niche. C'est, à bien des égards, le cheval de bataille de la gamme HC-SFS.

Ce qui le rend fiable, c'est la plateforme J2-Super sous-jacente : un encodeur absolu série 17 bits à 131 072 ppr, position absolue multi-tours pris en charge par une batterie A6BAT dans l'amplificateur MR-J2S-200, auto-réglage en temps réel, suppression adaptative des vibrations et une suite complète de fonctions de protection. La configuration à arbre droit et sans frein représente l'intégration mécanique et électrique la plus simple possible — pas d'usinage de clavette sur le moyeu, pas de câblage de relais de frein, pas d'interverrouillage MBR dans la logique PLC.

Spécifications techniques

Pourquoi 2 kW à 2000 tr/min est un point de conception si courant

Neuf virgule cinquante-cinq Newton-mètres à 2 000 tr/min. Ce point de fonctionnement apparaît sur une énorme gamme de machines industrielles réelles, et il y a une raison simple à cela.

À 2 000 tr/min, la vitesse du moteur est suffisamment basse pour entraîner directement des vis à billes et des trains d'engrenages à pas modéré — sans étage de réduction intermédiaire qui ajoute de l'inertie, du jeu et de la complexité mécanique. Pourtant, elle est suffisamment rapide pour atteindre des vitesses linéaires pratiques sur ces mêmes vis à billes sans faire fonctionner le moteur au-delà de sa plage de fonctionnement thermique. Une vis à billes de 10 mm de pas entraînée à 2 000 tr/min produit une vitesse d'avance linéaire de 20 m/min. Sur un axe d'avance de machine-outil CNC, 20 m/min est une vitesse de déplacement rapide confortable. Sur un transfert à servocommande, c'est rapide et productif. Sur un entraînement d'enroulement, 2000 tr/min offre une plage de vitesse significative pour la variation du diamètre du rouleau.

Le couple continu de 9,55 Nm est également bien placé. Il est suffisant pour entraîner une vis à billes de 10 mm de pas contre une charge de table de plusieurs centaines de kilogrammes à une accélération modérée. Il couvre des sections de convoyeurs de poids moyen sous charge de production complète. Il maintient un contrôle de tension constant sur un entraînement d'enroulement sur toute la plage de diamètres de travail. Il alimente une table de rotation indexée lors de cycles multi-stations.

Le pic de 28,6 Nm — exactement trois fois le couple continu — gère les phases d'accélération et de décélération de chaque cycle de positionnement. Ce sont des transitoires brefs par rapport à la phase à vitesse constante à couple nominal ; le budget thermique du moteur les absorbe sans plainte, et le modèle thermique électronique du MR-J2S-200 suit le chargement cumulé pour garantir que l'alarme de protection se déclenche avant que les enroulements n'atteignent une température dommageable.

Tout cela aboutit à un moteur qui correspond aux exigences de couple et de vitesse d'une très large gamme d'axes industriels généraux sans nécessiter de surdimensionnement ni de conception mécanique créative pour le faire fonctionner.

Arbre droit : Options de couplage et sélection

L'arbre droit du HC-SFS202 — sans clavette, sans méplat, diamètre extérieur cylindrique standard — est le point de départ universel pour la conception de couplages de servomoteurs. Tous les principaux types de couplages pour applications de servomoteurs fonctionnent avec un arbre droit : les couplages à mâchoires, les couplages à soufflet, les couplages Oldham, les couplages à disque et les moyeux de courroie crantée à blocage conique se fixent tous sur le diamètre extérieur de l'arbre à l'aide d'un moyeu fendu ou d'un ajustement par frettage.

Avec 9,55 Nm en continu et 28,6 Nm en pointe, la sélection du couplage doit tenir compte de la valeur de pointe, pas seulement du couple nominal. Un couplage à mâchoires dimensionné pour 9,55 Nm nominal sera marginal lors de cycles d'accélération agressifs à 28,6 Nm de pointe. La pratique standard consiste à sélectionner le couplage à 1,5 à 2 fois le couple de pointe lorsque la charge implique des entrées de choc, et à la valeur du couple de pointe lorsque la charge est purement inertielle. Dans tous les cas, 28,6 Nm est le chiffre qui régit le dimensionnement du couplage, et non la valeur nominale de 9,55 Nm.

Pour les applications où un moyeu à clavette est requis ou préféré — pignons à chaîne, certaines poulies crantées, moyeux d'entrée d'engrenage — le HC-SFS202K (arbre à clavette, sans frein) est mécaniquement identique à tous autres égards et utilise le même amplificateur MR-J2S-200. Les spécifications de performance sont inchangées. La seule différence est la clavette usinée dans l'arbre.

Montage du moyeu : la méthode du tirefond sur le cadre 176 × 176 mm. Les manuels d'instructions de Mitsubishi sont cohérents sur ce point pour les moteurs de grande taille : utilisez toujours le trou fileté à l'extrémité de l'arbre et un tirefond pour tirer axialement un couplage ou un moyeu sur l'arbre. Ne jamais presser ou marteler. Le moteur de cadre 176 × 176 mm a un arbre plus long que les unités de 130 × 130 mm, et les charges d'impact lors de l'installation du moyeu se propagent à travers l'arbre jusqu'au disque de l'encodeur et au roulement arrière. Les dommages résultants — généralement des dommages mineurs au roulement de l'encodeur ou un désalignement du disque de l'encodeur — ne produisent généralement pas d'alarme immédiate. Ils apparaissent des semaines ou des mois plus tard sous forme de défauts de bruit d'encodeur intermittents sous vibration, ce qui peut nécessiter un effort de diagnostic important pour remonter à un événement d'installation. Trente secondes supplémentaires avec un tirefond éliminent entièrement ce risque.

Sans frein : Quand le verrouillage servo est la bonne réponse

Le HC-SFS202 ne comporte pas de frein électromagnétique. La position au repos est maintenue par le verrouillage servo en boucle fermée de l'amplificateur MR-J2S-200 — la boucle de position reste active, l'encodeur 17 bits surveille l'angle de l'arbre à haute résolution, et l'amplificateur fournit le courant nécessaire pour maintenir la position commandée. Sur un axe sain avec un réglage de gain approprié, cela maintient la position à un ou deux comptes d'encodeur près — un mouvement pratiquement nul visible.

Pour les axes horizontaux et les mécanismes à charge symétrique où aucune force gravitationnelle ou à ressort n'agit dans le sens de rotation de l'arbre, le verrouillage servo est entièrement fiable et adéquat. Il n'y a aucune raison mécanique d'ajouter un frein, et les avantages de la configuration sans frein sont tangibles : câblage de panneau plus simple, pas de relais, pas de circuit de frein 24 V, pas de composants de suppression de surtension, pas de séquence d'interverrouillage MBR dans le PLC, pas d'inspection périodique des disques de frein, et un moteur plus léger que la variante freinée équivalente.

La question d'ingénierie à se poser pour chaque axe d'une machine est simple : si le courant servo tombe à zéro de manière inattendue, l'axe se déplace-t-il sous une force restante ? Si la réponse est non — table horizontale, indexeur rotatif symétriquement équilibré, section de convoyeur plate — le HC-SFS202 sans frein est la spécification correcte et complète. Si la réponse est oui — axe Z vertical, alimentation inclinée, mécanisme chargé par gravité — le HC-SFS202B (arbre droit avec frein électromagnétique à ressort) est requis. Les deux utilisent la même classe d'amplificateur MR-J2S-200.

Sur une machine avec plusieurs axes servo de cette capacité, en appliquant ce test systématiquement et en sélectionnant en conséquence — plutôt qu'en optant par défaut pour des freins sur tous les axes — on obtient une conception de machine plus simple avec un nombre de composants réduit.

L'encodeur 17 bits en production quotidienne

L'encodeur intégré au HC-SFS202 est l'unité absolue série 17 bits de Mitsubishi, fournissant 131 072 positions angulaires discrètes par tour d'arbre, ainsi qu'un comptage absolu multi-tours maintenu hors tension par la batterie A6BAT dans l'amplificateur.

En pratique, ce que cela signifie pour une machine de production est simple :

Démarrage sans référencement. Lorsque la machine s'allume après un arrêt du week-end, après un arrêt de maintenance ou après un arrêt d'urgence, le MR-J2S-200 lit immédiatement l'angle absolu de l'arbre. Le contrôleur connaît la position exacte de l'axe sans aucun mouvement de l'arbre. La production peut reprendre directement. Pour les machines où une routine de référencement nécessiterait de traverser une zone dangereuse, ou où la position de l'axe à l'arrêt était critique et doit être connue précisément pour la séquence de redémarrage, ce n'est pas une commodité — c'est une exigence fonctionnelle.

Rétroaction de vitesse à haute résolution. À 131 072 comptes par tour, la boucle de vitesse dispose de données de position extrêmement fines pour travailler, même à basse vitesse d'arbre. C'est l'une des raisons pour lesquelles les axes J2-Super fonctionnent en douceur à des vitesses d'avance lentes sans ondulation de vitesse — la résolution de rétroaction est suffisamment élevée pour que l'algorithme de contrôle dispose toujours d'informations de vitesse précises, quelle que soit la lenteur de rotation de l'arbre. Pour des applications telles que les entraînements d'enroulement à basse vitesse, les axes à vitesse rampante sur les machines-outils, ou les entraînements à contrôle de couple où la douceur à basse vitesse est importante, la résolution 17 bits fait une différence mesurable par rapport aux prédécesseurs 14 bits.

Maintenance de la batterie. L'A6BAT dans l'amplificateur MR-J2S-200 maintient le compteur multi-tours hors tension. Remplacez-la lorsque l'amplificateur affiche une alarme de batterie faible. Une batterie complètement déchargée réinitialise le compteur absolu, nécessitant un cycle de retour de référence avant que l'axe ne puisse reprendre la production.

Amplificateurs compatibles

Le HC-SFS202 s'associe à la famille d'amplificateurs MR-J2S-200 — la plateforme J2-Super de capacité 2 kW. Trois variantes d'interface répondent aux principales architectures de contrôle :

MR-J2S-200A est l'amplificateur à interface universelle. Il accepte les commandes de position à train d'impulsions des contrôleurs CNC et des PLC, ainsi que les références de vitesse et de couple analogiques. Tous les modes de contrôle sont disponibles : position, vitesse, couple et les combinaisons de modes commutés P/S, S/T, T/P. RS-232C se connecte à MR Configurator pour le réglage des paramètres et le diagnostic. C'est le choix standard pour les axes d'avance de machines-outils et les applications de positionnement industriel général.

MR-J2S-200B se connecte aux contrôleurs de mouvement Mitsubishi série A et série Q via le bus fibre optique SSCNET. Les commandes de position, la rétroaction de l'encodeur, les données d'alarme et les signaux de surveillance transitent tous par le lien fibre. Pour les machines multi-axes coordonnées — centres d'usinage exécutant un contournage multi-axes simultané, systèmes de transfert avec axes synchronisés, applications d'engrenage électronique — le bus SSCNET fournit la synchronisation en temps réel que les interfaces analogiques ou à impulsions ne peuvent égaler.

MR-J2S-200CP fournit un positionnement mono-axe intégré. Jusqu'à 31 positions cibles sont stockées dans les tables de points internes de l'amplificateur et activées par des signaux d'E/S numériques ou du réseau CC-LINK. Pour les axes de positionnement indexés autonomes qui ne nécessitent pas de coordination avec d'autres axes, le CP élimine le coût et la complexité d'un contrôleur de mouvement dédié.

Notes de compatibilité. Le HC-SFS202 nécessite un amplificateur J2-Super (MR-J2S). Il n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J2-200 d'origine (première génération), qui ne peuvent pas lire le protocole série de l'encodeur 17 bits. Pour les machines utilisant du matériel MR-J2 de première génération, le HC-SF202 (même spécification mécanique, encodeur 14 bits) est le moteur correct. Le HC-SFS202 n'est pas non plus compatible avec les amplificateurs MR-J3 ou MR-J4 sans kit d'adaptateur de renouvellement.

Famille HC-SFS 2000 tr/min — Contexte de capacité

Le HC-SFS202 est le premier modèle de la gamme 2000 tr/min sur la bride 176 × 176 mm et l'option de capacité la plus faible du cadre plus grand. Le passage du HC-SFS202 au HC-SFS152 signifie passer au cadre plus petit de 130 × 130 mm. Pour les conceptions de machines qui nécessitent la bride plus grande — que ce soit pour la distribution de la masse du moteur, les exigences de diamètre de l'arbre ou la marge de capacité future — le HC-SFS202 est le point de départ.

Toutes les variantes de capacité de la famille 2000 tr/min sont disponibles en quatre configurations d'arbre et de frein : arbre droit (HC-SFS202), arbre droit avec frein (HC-SFS202B), arbre à clavette (HC-SFS202K) et arbre à clavette avec frein (HC-SFS202BK). Les quatre utilisent la classe d'amplificateur MR-J2S-200.

Applications typiques

Axes d'avance de machines-outils CNC. Axes X, Y et Z secondaires entraînés par vis à billes sur les centres d'usinage verticaux et horizontaux. Le couple continu de 9,55 Nm et la vitesse maximale de 3 000 tr/min conviennent à une masse de table modérée à des vitesses de déplacement rapide pratiques sans étage de réduction entre le moteur et la vis.

Entraînements de convoyeurs et de transfert de poids moyen. Sections de convoyeurs à servocommande, mécanismes de navette et systèmes de transfert de pièces sur les lignes d'assemblage et de test. La capacité de 2 kW couvre des charges de ligne modérées ; l'encodeur absolu élimine le référencement au redémarrage, ce qui est important pour les systèmes de production à haute disponibilité qui cycle l'alimentation fréquemment.

Tables de rotation indexées. Tables de rotation indexées multi-stations où le moteur est connecté via un réducteur à vis sans fin ou un réducteur à engrenages droits à jeu nul à la table. L'encodeur 17 bits fournit la résolution angulaire nécessaire pour un positionnement précis des stations ; le pic de 28,6 Nm gère le couple d'accélération pour des mouvements d'indexation rapides entre les stations.

Entraînements de tension d'enroulement et de déroulement. Entraînements d'enroulement de matériaux fonctionnant en mode de contrôle de couple pour maintenir une tension de bande constante sur un diamètre de rouleau changeant. Le couple continu de 9,55 Nm à 2 000 tr/min couvre une plage utile de tailles de stations d'enroulement et de points de consigne de tension de bande. L'auto-réglage en temps réel dans le MR-J2S-200 aide à maintenir une réponse de tension constante à mesure que l'inertie du rouleau change avec le diamètre.

Axes auxiliaires de machines de moulage par injection. Axes d'éjecteur, de tirage de noyau et de rotation de vis entraînés par servomoteur sur les machines de moulage par injection où le moteur doit maintenir une position précise sous charge pendant le cycle de moulage. L'arbre droit se couple proprement aux mécanismes d'éjecteur à crémaillère et pignon ; la configuration sans frein est appropriée sur les axes d'éjecteur horizontaux où le verrouillage servo est adéquat.

Questions fréquemment posées

Q1 : Quelle est la différence entre le HC-SFS202 et le HC-SF202 ?

Les deux sont des moteurs de 2 kW, 2000 tr/min, à arbre droit sur une bride de 176 × 176 mm, et les deux sont mécaniquement identiques en termes de dimensions et d'interface de couplage. La différence essentielle réside dans la génération de l'encodeur. Le HC-SF202 est équipé d'un encodeur 14 bits (16 384 ppr) et est compatible avec les amplificateurs MR-J2 et MR-J2S d'origine. Le HC-SFS202 est équipé d'un encodeur 17 bits (131 072 ppr) et nécessite un amplificateur MR-J2S-200 — il ne fonctionnera pas avec un MR-J2 de première génération. Pour une machine déjà équipée d'amplificateurs MR-J2S-200, le HC-SFS202 est le moteur correct. Pour les machines sur du matériel MR-J2-200 d'origine, spécifiez le HC-SF202.

Q2 : Le HC-SFS202 peut-il être utilisé sur un axe vertical sans frein ?

Seulement avec une analyse approfondie. Le verrouillage servo via le MR-J2S-200 maintient de manière fiable les axes horizontaux au repos, mais sur un axe vertical, la charge gravitationnelle agissant sur l'axe lorsque le courant servo tombe à zéro provoquera un mouvement vers le bas. Pour tout axe où un mouvement à l'arrêt du servo est dangereux ou mécaniquement dommageable — y compris la plupart des axes verticaux — le HC-SFS202B (arbre droit, frein électromagnétique à ressort) est la spécification correcte. Le frein s'engage par défaut et maintient l'axe mécaniquement, quel que soit l'état du servo.

Q3 : Le HC-SFS202 est sur la bride 176 × 176 mm. Cela signifie-t-il qu'il nécessite un montage plus grand que le HC-SFS152 de 1,5 kW ?

Oui. Le HC-SFS152 et ses variantes à bride de 130 × 130 mm sont des moteurs physiquement plus petits. Le HC-SFS202 passe à la bride de 176 × 176 mm, qui nécessite une interface de montage moteur différente — cercle de boulons plus grand, diamètre de centrage différent. Si une machine a été conçue autour de la bride de 130 × 130 mm et que vous envisagez le HC-SFS202 comme une mise à niveau, la plaque de montage moteur devra être modifiée. Si le châssis de la machine utilise déjà le montage 176 × 176 mm, alors le HC-SFS202 s'intègre aux variantes HC-SFS352, HC-SFS502 et HC-SFS702 sans aucune modification mécanique.

Q4 : Quel amplificateur est nécessaire, et où se trouve la batterie de l'encodeur absolu ?

Le HC-SFS202 nécessite un amplificateur MR-J2S-200 — soit la variante A (analogique/impulsion), B (SSCNET) ou CP (positionnement intégré). La batterie de secours pour le compteur absolu multi-tours est l'unité lithium Mitsubishi A6BAT, située à l'intérieur de l'amplificateur, pas dans le moteur. Remplacez-la à la première alarme de batterie faible de l'amplificateur. Une batterie complètement déchargée réinitialise la mémoire de position absolue et nécessite un cycle de retour de référence avant que l'axe ne puisse reprendre la production.

Q5 : Le HC-SFS202 est-il toujours disponible malgré son arrêt ?

Oui. Bien que Mitsubishi ait officiellement arrêté la série HC-SFS ainsi que la plateforme MR-J2S plus large, le HC-SFS202 reste largement disponible auprès des revendeurs de surplus d'automatisation industrielle et des fournisseurs spécialisés de composants servo Mitsubishi, à la fois en tant que stock neuf ancien et en tant qu'unités reconditionnées testées. Pour les machines qui doivent rester sur du matériel J2-Super, l'approvisionnement en surplus est simple. Pour les nouvelles conceptions de machines, l'équivalent de la génération actuelle est le HG-SR202 (série MR-J4, 2 kW, 2000 tr/min, arbre droit, encodeur 22 bits, bride 176 × 176 mm, IP67), qui nécessite un amplificateur MR-J4-200.