Mitsubishi HC-SFS202K (HCSFS202K) — Servomoteur AC 2 kW, arbre à clavette, sans frein, série MELSERVO-J2S

Identification du produit

Numéro de pièce : HC-SFS202K

Également recherché sous les noms : HCSFS202K, HC-SFS-202K

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

Type de moteur : Servomoteur AC sans balais — Arbre à clavette, sans frein, 2000 tr/min, 200 V AC

Plateforme : MELSERVO J2S (J2-Super)

Le moteur et son objectif

Choisissez deux attributs de la matrice de variantes HC-SFS202 — type d'arbre et présence de frein — et vous obtenez un moteur configuré pour une classe d'application spécifique. Le HC-SFS202K répond avec un arbre à clavette et sans frein : transmission de couple positive via une rainure de clavette usinée, et maintien de la position au repos via un verrouillage servo de l'amplificateur plutôt qu'un dispositif mécanique à ressort.

Cette combinaison place ce moteur directement dans le domaine des axes horizontaux, des entraînements couplés par engrenages, des mécanismes à courroie crantée, et de toute application où un chemin de couple par clavette et moyeu est la préférence d'ingénierie et où la charge ne nécessite pas de maintien de sécurité en cas d'arrêt du servo. À 2 kW, 9,55 Nm en continu et 28,6 Nm en pic, le HC-SFS202K couvre le courant des exigences d'axes CNC et d'entraînements d'automatisation de moyenne capacité — suffisamment de couple pour gérer de véritables charges de production, suffisamment compact pour s'adapter aux structures de machines que les axes de 2 kW occupent typiquement.

La plateforme MELSERVO-J2S offre un encodeur absolu série 17 bits à 131 072 positions par révolution, fournissant la qualité de retour d'information dont l'amplificateur MR-J2S a besoin pour exécuter les boucles de vitesse et de position à large bande passante. Couplée au processeur amélioré de l'amplificateur J2-Super, cette résolution d'encodeur prend en charge la régulation de vitesse précise et le rejet rapide des perturbations requis par l'usinage de précision et l'automatisation à cycle élevé.

Spécifications techniques

L'arbre à clavette : Conception d'une interface de couple fiable

Le frottement entre un alésage de moyeu et le diamètre extérieur de l'arbre transmet le couple sur un arbre droit simple. La force de serrage doit être suffisamment élevée pour résister au couple maximal — 28,6 Nm — dans les pires conditions de fonctionnement rencontrées par l'axe. Dans le service de machines-outils CNC, la pire condition n'est pas la coupe en régime permanent. Il s'agit d'une inversion soudaine à la vitesse de déplacement rapide maximale, d'une décélération agressive depuis la vitesse maximale vers une cible de positionnement, ou d'un arrêt d'urgence commandé avec un courant maximal. Chacun de ces événements, répété sur un poste de production, met à l'épreuve une interface de frottement de manière à introduire un micro-glissement au fil du temps. Le micro-glissement est insidieux : suffisamment petit pour passer inaperçu par les seuils d'alarme individuels, suffisamment grand pour s'accumuler en erreurs dimensionnelles sur plusieurs cycles.

La rainure de clavette du HC-SFS202K modifie le chemin du couple. La clavette s'engage dans des fentes correspondantes dans l'arbre et le moyeu ; sous charge, la clavette supporte en cisaillement et transmet le couple mécaniquement, indépendamment du frottement que l'interface peut fournir. Les charges d'inversion, les charges cycliques, les chocs — aucun de ces éléments ne dégrade progressivement une connexion à clavette correctement ajustée de la même manière qu'ils peuvent dégrader un serrage par frottement marginal.

Là où les rainures de clavette sont la spécification naturelle :

Poulies d'entraînement à courroie crantée, où la tension de la courroie et les forces cycliques d'engagement des dents créent précisément les charges d'inversion que les clavettes gèrent bien. Moyeux d'engrenage dans les trains d'entraînement à réduction, où l'enregistrement angulaire entre l'arbre et l'engrenage doit être maintenu pour un engrenage correct. Pignons de chaîne dans les systèmes de transfert de palettes, où les chocs d'engagement de la chaîne arrivent de manière répétée dans des directions alternées. Conceptions de couplage de précision où l'alésage du moyeu intègre une rainure de clavette interne dans le cadre de la spécification de connexion de couple.

Note d'installation du manuel du servomoteur Mitsubishi : tirez le moyeu de couplage sur l'arbre en utilisant le trou fileté de l'extrémité de l'arbre et un tire-fond — jamais en martelant ou en pressant. À la taille de cadre de 176 × 176 mm, les forces d'impact lors du montage du moyeu se transmettent à travers l'arbre directement au disque de l'encodeur et à l'ensemble de roulement à l'arrière du moteur. Les dommages à l'encodeur qui en résultent ne provoquent pas nécessairement une alarme immédiate ; ils ont tendance à produire des erreurs de position intermittentes sous vibration, qui sont vraiment difficiles à retracer jusqu'à un événement d'installation de moyeu. La méthode du tire-fond prend quelques secondes de plus et évite complètement cela.

Pas de frein : Quand le verrouillage servo est l'architecture appropriée

Le verrouillage servo — le maintien de position en boucle fermée continue de l'amplificateur avec courant moteur actif — est efficace et précis pour une classe d'axes bien définie. Il s'agit d'entraînements horizontaux, de mécanismes symétriquement chargés, et de toute application où la charge n'exerce aucune force nette dans la direction de rotation de l'arbre lorsque le servo maintient une position. Pour tous ceux-ci, un frein ajouterait du matériel, du câblage, une séquence de relais, une charge de panneau et un intervalle de maintenance sans aucun retour fonctionnel.

Le HC-SFS202K est la spécification pour ces axes. Retirer le frein n'enlève rien que l'application utilise réellement, et cela simplifie le système électrique à chaque axe de la machine où il s'applique.

Là où l'image change — glissières verticales, bras chargés par gravité, axes d'alimentation inclinés, tout entraînement où la charge se déplacerait lorsque le courant servo diminue — l'axe appartient au HC-SFS202BK (arbre à clavette avec frein à ressort). C'est une décision d'ingénierie, pas une optimisation des coûts. Sur les machines avec plusieurs axes de 2 kW, trier correctement quels axes ont besoin de freins et lesquels n'en ont pas simplifie considérablement la conception du panneau.

Encodeur 17 bits : Ce que la résolution apporte en pratique

La mise à niveau de l'encodeur de la plateforme J2-Super, passant du dispositif 14 bits de la série HC-SF précédente à 17 bits, a été une augmentation de résolution par huit — de 16 384 à 131 072 positions par révolution. À 2 kW et 2 000 tr/min, cela se manifeste pratiquement de plusieurs manières.

L'estimation de la vitesse pour la boucle de vitesse s'améliore car les échantillons d'encodeur successifs représentent des incréments angulaires plus fins. La boucle de vitesse reçoit un signal de vitesse à faible bruit, ce qui permet un gain proportionnel plus élevé sans instabilité. Un gain plus élevé signifie que l'amplificateur corrige les perturbations de vitesse plus rapidement — les changements de force de coupe, les variations d'inertie, et les effets de conformité de transmission qui éloignent l'axe de son profil de vitesse commandé sont rejetés plus rapidement et avec moins d'erreur résiduelle.

À basses vitesses d'avance et lors de la décélération vers une cible de position, des incréments d'encodeur plus fins signifient que la boucle de position peut détecter et corriger des erreurs plus petites. L'axe se stabilise de manière plus répétable à la position commandée, et la forme d'onde de vitesse à basse vitesse contient moins d'ondulation — ce qui est important pour la finition de surface lors des opérations de contournage et pour la cohérence dimensionnelle pièce à pièce dans les applications de positionnement.

La fonction absolue sauvegarde le stockage de position lors de tout événement d'alimentation. La pile lithium A6BAT dans l'amplificateur MR-J2S maintient le compteur multi-tours actif pendant les périodes d'arrêt. Chaque redémarrage — planifié ou non — ramène l'axe à sa dernière position connue exacte. Pour les machines de production qui passent régulièrement par des arrêts d'urgence, des réinitialisations d'alarme et des arrêts de fin de quart, l'élimination des cycles de retour à l'origine obligatoires produit des gains de temps mesurables sur une année d'exploitation.

Amplificateurs compatibles

Le HC-SFS202K est piloté par l'amplificateur de la classe MR-J2S-200, la plateforme J2-Super de 2 kW. Trois types d'interface conviennent à différentes architectures système :

MR-J2S-200A — Interface de commande analogique et à impulsions. Accepte les trains d'impulsions pas/direction et les commandes analogiques ±10V des systèmes CNC et des automates programmables. Les modes de contrôle de position, de vitesse et de couple sont tous disponibles. Configuration via MR Configurator via RS-232C.

MR-J2S-200B — Bus série fibre optique SSCNET. Se connecte aux contrôleurs de mouvement Mitsubishi série A ou série Q pour les systèmes multi-axes coordonnés. Les commandes de position arrivent sur le réseau du contrôleur de mouvement ; les données de l'encodeur reviennent par le même lien fibre.

MR-J2S-200CP — Positionnement intégré. Jusqu'à 31 positions cibles stockées dans l'amplificateur, activées par des signaux d'E/S ou une commande CC-Link. Convient pour un positionnement indexé autonome simple sans contrôleur de mouvement dédié.

Le HC-SFS202K n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J2-200 d'origine (première génération, pré-J2S) qui ne peuvent pas lire le protocole de l'encodeur 17 bits. Pour les machines utilisant du matériel MR-J2 de première génération, le HC-SF202K (génération J2, encodeur 14 bits, même spécification mécanique) est la cible de remplacement correcte.

Position du 202K dans la famille HC-SFS 2000 tr/min

La capacité 202 marque le passage du groupe de brides 130 × 130 mm au groupe de brides 176 × 176 mm — une empreinte de montage partagée avec les moteurs de 3,5 kW, 5 kW et 7 kW de cette famille. Une machine conçue autour de la bride 176 × 176 mm peut accepter n'importe quel moteur de 2 kW et plus sans modification de la plaque de montage, offrant ainsi une marge de conception pour les futures mises à niveau de capacité.

Applications typiques

Axes d'avance de table X et Y de centres d'usinage CNC. Les axes de table horizontaux primaires sur les centres d'usinage verticaux et horizontaux supportent les charges de pièce et de montage à des vitesses d'avance de coupe soutenues et à des vitesses de déplacement rapide élevées. Ce sont des axes horizontaux — aucun frein requis — et l'arbre à clavette convient aux conceptions de couplage de précision utilisées sur les entraînements à vis à billes à haute rigidité. Le 9,55 Nm continu fournit une autorité de couple pour une coupe lourde soutenue sans fonctionner près du plafond thermique.

Mécanismes d'entraînement à courroie crantée sur machines multi-axes. Les axes secondaires sur les centres d'usinage multi-broches, les machines de transfert et les équipements d'assemblage à haute vitesse qui utilisent des courroies crantées dentées entre le servomoteur et le mécanisme entraîné nécessitent des poulies côté moteur à clavette. Le cyclage de tension répété de la courroie crée exactement les inversions de charge directionnelles que les clavettes gèrent plus de manière fiable que les conceptions de serrage par frottement seul.

Axes rotatifs entraînés par servo et entraînements couplés par engrenages. Les entraînements de table rotative 4ème axe utilisant une réduction d'engrenage droit ou hélicoïdal entre le servomoteur et l'entrée de la table nécessitent un moyeu d'engrenage côté moteur à clavette pour un alignement positif de l'engrènement. L'encodeur 17 bits fournit la résolution angulaire qu'exige l'indexation de précision pour l'usinage multi-faces, et le pic de 28,6 Nm gère la demande d'inertie de l'indexation rapide de la table.

Axes d'emballage et d'étiquetage à haute vitesse. Les axes d'entrée, de traction de film et de correction d'enregistrement entraînés par courroie crantée sur les lignes d'emballage utilisent des servomoteurs avec des poulies d'entraînement à clavette et bénéficient de la réponse rapide et de la large bande passante de la plateforme J2-Super. L'indice de protection IP65 gère les conditions de lavage et de poussière courantes dans les environnements d'emballage alimentaire et pharmaceutique.

Convoyeurs horizontaux et entraînements servo de transfert. Les convoyeurs de transfert asservis, les stations d'indexation rotative et les systèmes d'accumulation de pièces utilisent des entraînements servo de moyenne capacité sur des axes horizontaux où le verrouillage servo fournit un maintien de position au repos adéquat et où l'arbre à clavette convient à l'interface d'entraînement par pignon ou par accouplement.

Questions fréquemment posées

Q1 : Quels amplificateurs sont compatibles avec le HC-SFS202K ?

Le HC-SFS202K nécessite un amplificateur de classe MR-J2S-200 de la plateforme MELSERVO-J2S (J2-Super). Les trois variantes standard sont le MR-J2S-200A (commande analogique/impulsion), le MR-J2S-200B (bus fibre optique SSCNET pour contrôleurs de mouvement) et le MR-J2S-200CP (positionnement intégré). Tous prennent en charge l'encodeur série 17 bits et le courant nominal de 11 A du moteur. Ce moteur n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J2-200 de première génération ni avec les amplificateurs MR-J3 / MR-J4.

Q2 : Quelle est la différence entre le HC-SFS202K et le HC-SFS202BK ?

Identiques dans toutes les spécifications électriques et mécaniques — même 2 kW, 9,55 Nm, 28,6 Nm en pic, encodeur 17 bits, arbre à clavette, bride 176 × 176 mm, même classe d'amplificateur. Le HC-SFS202BK ajoute un frein électromagnétique à ressort ; le HC-SFS202K n'en a pas. Choisissez la variante sans frein pour les axes horizontaux où le verrouillage servo fournit un maintien adéquat dans toutes les conditions d'arrêt. Choisissez la variante BK pour les axes verticaux ou toute application où la charge doit être maintenue mécaniquement lorsque l'alimentation servo est coupée.

Q3 : Quelle est la différence entre le HC-SFS202K et le HC-SFS202 (arbre lisse) ?

Mécaniquement et électriquement identique — même puissance de 2 kW, mêmes valeurs de couple, même encodeur, même bride, mêmes exigences d'amplificateur. La seule différence est l'arbre : le HC-SFS202 a un arbre lisse simple pour les accouplements à serrage par frottement ; le HC-SFS202K a une rainure de clavette usinée pour une transmission de couple positive par clavette et moyeu. Choisissez uniquement en fonction de la conception de l'accouplement du mécanisme entraîné.

Q4 : Le HC-SFS202K peut-il remplacer un HC-SF202K de première génération sur une machine avec des amplificateurs MR-J2-200 ?

Pas directement. Le HC-SFS202K utilise un encodeur J2S 17 bits que les amplificateurs MR-J2-200 ne peuvent pas lire — connecter ce moteur à un amplificateur MR-J2 de première génération produira un défaut d'encodeur. Pour les machines utilisant des amplificateurs MR-J2-200 d'origine, procurez-vous le HC-SF202K (génération J2, encodeur 14 bits) pour un remplacement à l'identique. Si les amplificateurs sont MR-J2S-200, le HC-SF202K et le HC-SFS202K sont tous deux compatibles — le HC-SFS202K offre une résolution d'encodeur plus élevée.

Q5 : Une clavette est-elle fournie avec le HC-SFS202K ?

La pratique standard pour les moteurs Mitsubishi à arbre à clavette HC-SFS est de fournir la rainure de clavette usinée dans l'arbre sans clavette incluse dans l'emballage du moteur. Vérifiez les dimensions de la rainure de clavette dans le manuel d'instructions du servomoteur de la série HC-SFS202 avant de commander une clavette, et sélectionnez une clavette avec la bonne largeur, hauteur, longueur et tolérance pour la conception de l'alésage du moyeu et les conditions de charge de couple et de choc de l'application.