Mitsubishi HC-MFS73BG1 — Servomoteur AC à engrenages 750W, frein + réducteur G1, série MELSERVO-J2S

Identification du produit

Numéro de pièce : HC-MFS73BG1

Également recherché sous les noms : HCMFS73BG1, HC-MFS-73BG1

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

Type de moteur : Servomoteur AC sans balais à engrenages — Inertie ultra-faible, frein électromagnétique, réducteur à bride type G1

État : Neuf en boîte

Aperçu

Le Mitsubishi HC-MFS73BG1 combine trois éléments dans un seul ensemble compact : un servomoteur AC à inertie ultra-faible de 750W, un réducteur planétaire industriel à bride type G1 intégré, et un frein électromagnétique à ressort. Le moteur tourne à 3 000 tr/min, le frein assure un maintien mécanique de sécurité dès que le 24V CC est coupé, et le réducteur G1 réduit la vitesse du moteur vers l'arbre de sortie tout en multipliant le couple proportionnellement — le tout dans un ensemble autonome qui se monte directement dans la machine sans nécessiter de boîte de vitesses externe alignée séparément.

La série HC-MFS est construite autour de l'inertie ultra-faible. Alors que les familles HC-SFS et HC-KFS sont respectivement à inertie moyenne et faible, les moteurs HC-MFS se situent à l'extrémité opposée du spectre d'inertie — rotors extrêmement petits avec un moment d'inertie angulaire minimal. Cette caractéristique les rend rapides. Les servomoteurs à inertie ultra-faible accélèrent et décélèrent rapidement, répondent aux commandes de vitesse et de position presque instantanément, et sont la spécification correcte pour les applications à cycle élevé où l'axe servo passe la majeure partie de sa vie dans la phase transitoire — démarrage, arrêt, inversion — plutôt qu'en mouvement à régime établi. La robotique, les systèmes de prélèvement et de dépose, la manipulation de semi-conducteurs, l'emballage et l'étiquetage, et tout mécanisme qui indexe des dizaines ou des centaines de fois par minute appartiennent à cette classe d'applications.

L'ajout du réducteur G1 et du frein à ce corps de moteur rapide et léger crée un entraînement servo à engrenages polyvalent : capacité de cycle élevé à vitesse de sortie réduite, couple de sortie multiplié, maintien de frein de sécurité à chaque position d'index, et l'encodeur absolu série 17 bits fournissant 131 072 ppr de retour de position sur l'arbre moteur, quel que soit le rapport de réduction.

Spécifications techniques

Inertie ultra-faible : ce que cela signifie en pratique

L'inertie du rotor du HC-MFS73 est de 0,6 kg·cm² — substantiellement inférieure à celle du HC-KFS73 et considérablement inférieure à celle des moteurs à inertie moyenne pour une puissance équivalente. Ce faible chiffre a un effet direct sur le comportement de l'axe lors de chaque événement d'accélération et de décélération.

Un rotor à inertie plus faible nécessite moins de couple pour accélérer à un rythme donné, ou de manière équivalente, peut atteindre un taux d'accélération plus élevé pour la même entrée de couple. Lorsqu'un axe effectue des centaines de mouvements de positionnement courts par heure — chaque mouvement consistant en une phase d'accélération, une courte période à vitesse constante et une phase de décélération — le temps consommé dans les phases transitoires domine le temps de cycle global. La réduction de l'inertie du rotor réduit le temps passé dans chaque transitoire, et cette réduction se cumule sur chaque cycle d'un poste de production.

Le compromis est la sensibilité à la charge. Les moteurs à inertie ultra-faible sont plus sensibles aux désadaptations d'inertie de charge que leurs homologues à inertie moyenne. Lorsque l'inertie de charge réfléchie sur l'arbre moteur est plusieurs fois supérieure à l'inertie propre du rotor du moteur, la routine d'auto-réglage de l'amplificateur doit travailler davantage pour trouver des gains stables. Le réducteur G1 du HC-MFS73BG1 aborde directement ce problème : le rapport de réduction réduit l'inertie de charge réfléchie par le carré du rapport. Un réducteur de 1/20 réduit l'inertie de charge réfléchie d'un facteur 400, ramenant même les inerties de charge externes modérées dans une plage confortable pour que le moteur à inertie ultra-faible puisse contrôler de manière stable.

Le réducteur G1 : multiplication du couple et réduction de la vitesse

Le réducteur G1 est l'option de réducteur à sortie bride industrielle générale de Mitsubishi pour la série HC-MFS — un carter de réducteur monté sur bride présentant une sortie arbre sur la face extérieure, avec la bride avant du moteur comme point de montage côté entrée. Le résultat est un ensemble axialement aligné unique avec le moteur à une extrémité, le carter du réducteur au milieu, et l'arbre de sortie sortant de la face arrière du carter du réducteur.

Le moteur de base tourne à 3 000 tr/min et délivre 2,4 Nm en continu. Après l'étage de réduction — à un rapport de 1/20, par exemple — l'arbre de sortie tourne à 150 tr/min et le couple continu théorique à la sortie, avant les pertes du réducteur, est d'environ 48 Nm. Cette transformation est la raison pratique de combiner le réducteur avec un moteur à inertie ultra-faible : le moteur fonctionne dans son régime optimal de haute vitesse et de faible couple où il est le plus efficace, tandis que l'arbre de sortie fournit le profil de basse vitesse et de couple élevé dont l'application a réellement besoin.

Les rapports de réduction disponibles sont 1/5, 1/9, 1/15, 1/20 et 1/25. Le rapport spécifique d'une unité donnée est marqué sur la plaque signalétique du carter du réducteur. Le choix du rapport implique un équilibre entre la plage de vitesse de sortie, le niveau de couple de sortie, la résolution effective de l'encodeur sur l'arbre de sortie et la gestion de l'inertie de charge réfléchie. Les rapports plus faibles donnent une vitesse de sortie plus élevée et un couple de sortie plus faible ; les rapports plus élevés donnent une vitesse de sortie plus faible, un couple plus élevé et une meilleure réduction de l'inertie réfléchie.

La résolution effective de l'encodeur à la sortie du réducteur est l'un des avantages moins évidents de l'encodage de l'arbre moteur via un réducteur. L'encodeur 17 bits sur l'arbre moteur lit 131 072 positions par révolution moteur. À un rapport de 1/20, chaque révolution de l'arbre de sortie correspond à 20 révolutions moteur, donnant 20 × 131 072 = 2 621 440 comptes effectifs de l'encodeur par révolution de sortie. Pour les applications de positionnement à basse vitesse, il s'agit d'une référence angulaire exceptionnellement fine — plus fine que la plupart des encodeurs d'arbre de sortie dédiés à cette échelle.

La protection de la section du réducteur est IP44, un cran en dessous de l'IP55 du corps du moteur. Pour les environnements impliquant des projections d'eau, des lavages ou une exposition importante au liquide de refroidissement, ce niveau de protection doit être pris en compte. Les installations où le carter du réducteur peut être exposé à des jets d'eau dirigés ou à une immersion doivent utiliser une étanchéité supplémentaire ou une configuration moteur-boîte de vitesses différente.

Frein électromagnétique sur un petit moteur à engrenages

Le frein du HC-MFS73BG1 est situé sur l'arbre moteur, entre l'ensemble encodeur du moteur et l'étage d'entrée du réducteur. Lorsque le 24V CC est coupé — intentionnellement lors d'une séquence d'arrêt, ou automatiquement lors d'un défaut ou d'une urgence — le ressort engage l'arbre moteur. Comme la charge est connectée via le réducteur, le couple de maintien effectif à la sortie du réducteur est égal au couple de maintien nominal de l'arbre moteur du frein multiplié par le rapport de réduction.

Sur un moteur de 750W avec un frein capable de maintenir le couple de l'arbre moteur, cet effet de multiplication est significatif. À un rapport de 1/20, un frein d'arbre moteur maintenant 2,4 Nm devient environ 48 Nm de force de maintien effective à la sortie du réducteur (avant les pertes d'efficacité du réducteur). Pour les petits axes verticaux, les articulations de robot légères et les mécanismes d'indexation compacts, ce maintien amplifié est plus que suffisant pour éviter toute dérive gravitationnelle ou due à un ressort lorsque le servomoteur est arrêté.

Le signal MBR de l'amplificateur MR-J2S contrôle le timing du relais de frein. MBR retarde l'engagement jusqu'à ce que la routine de décélération de l'amplificateur ait arrêté le moteur. Sur un moteur à inertie ultra-faible avec une charge légère, la décélération est rapide — mais engager le ressort contre un arbre moteur en rotation même à faible inertie produit une usure qui s'accumule rapidement sur des milliers de cycles. L'interverrouillage MBR garantit que le frein s'engage toujours à l'arrêt. Un parafoudre directement aux bornes de la bobine du frein supprime la surtension inductive à la coupure, protégeant la sortie du relais et les autres composants du circuit 24V CC.

Encodeur 17 bits : rétroaction fine via le rapport de réduction

L'encodeur est positionné sur l'arbre moteur, avant l'étage de réduction, et lit 131 072 positions par révolution. Cet emplacement est délibéré : l'encodeur voit la pleine résolution de l'arbre moteur à tout moment, quel que soit le rapport de réduction en aval. L'amplificateur utilise ce signal haute résolution pour exécuter la boucle de vitesse et la boucle de position du moteur avec la même bande passante qu'il obtiendrait sur un moteur nu, et le compteur de position absolue couvre la plage multi-tours complète de l'arbre de sortie avec une multiplication de résolution correspondante.

La sauvegarde par batterie pour le compteur absolu utilise la pile lithium A6BAT de l'amplificateur MR-J2S. La position est conservée lors de toute interruption de courant, et la machine redémarre dans une position exacte connue sans cycle de retour à la référence. Pour l'automatisation à cycle élevé où le temps de démarrage de poste est important, ou pour les systèmes qui subissent des arrêts d'urgence fréquents pendant la production, c'est un réel avantage opérationnel.

Amplificateurs compatibles

Le HC-MFS73BG1 s'associe à l'amplificateur de classe MR-J2S-70 — la plateforme J2-Super de 750W. Trois variantes d'interface :

MR-J2S-70A gère les commandes analogiques et à impulsions des automates programmables et des systèmes CNC. Modes de contrôle de position, de vitesse et de couple, avec RS-232C pour la configuration avec MR Configurator. Accepte une entrée AC 200V monophasée ou triphasée, ce qui le rend flexible pour les installations de panneaux où seule une alimentation monophasée est disponible.

MR-J2S-70B fonctionne sur le bus série fibre optique SSCNET sous un contrôleur de mouvement Mitsubishi série A ou série Q — la norme pour les systèmes multi-axes coordonnés où tous les axes servo communiquent sur un réseau commun.

MR-J2S-70CP dispose d'une table de positionnement intégrée pour un positionnement autonome sans contrôleur de mouvement externe, avec une interface de commande CC-Link ou E/S.

Les trois prennent en charge l'encodeur série 17 bits. Le HC-MFS73BG1 n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J3 ou MR-J4. Pour les systèmes fonctionnant actuellement avec des amplificateurs MR-J2-70 de première génération, notez que le protocole d'encodeur J2S diffère de celui de la première génération J2 — la compatibilité dépend de la version spécifique du logiciel de l'amplificateur MR-J2 ; vérifiez avant l'installation.

Famille HC-MFS 3000 tr/min — 750W en contexte

Le HC-MFS73 est la plus grande capacité de la famille HC-MFS. Tous les modèles sont équipés de l'encodeur absolu 17 bits en standard et s'associent aux amplificateurs J2-Super de la classe de capacité correspondante. La bride de 80 × 80 mm du HC-MFS73 est compacte par rapport à la puissance de sortie du moteur, maintenant ainsi l'empreinte globale de l'ensemble petite, même avec le réducteur G1 attaché.

Applications typiques

Articulations et poignets de robots compacts. Les petits robots industriels, les robots SCARA et les mécanismes de type delta de prélèvement et dépose utilisent des moteurs à inertie ultra-faible sur les articulations externes et les axes de poignet où la minimisation de la masse en mouvement est aussi importante que la minimisation de l'inertie du moteur. Le HC-MFS73BG1 fournit la vitesse, la réactivité et le couple de sortie multiplié par le réducteur dont ces articulations ont besoin, avec le frein maintenant la position de l'articulation pendant les séquences d'arrêt.

Indexation à cycle élevé et entraînements de stations rotatives. Les tables d'indexation rotatives sur les lignes d'assemblage et de test qui cyclent rapidement à travers des positions angulaires fixes — attente, indexation, attente, indexation — à des vitesses de soixante cycles par minute ou plus utilisent des servomoteurs à engrenages à inertie ultra-faible pour minimiser le temps d'indexation. Le frein maintient fermement chaque position de station pendant l'attente sans courant de verrouillage servo, réduisant la charge thermique de l'amplificateur pendant les cycles de production à haut rendement.

Axes servo de machines d'emballage et d'étiquetage. Les rouleaux applicateurs d'étiquettes, les indexeurs d'alimentation produit et les entraînements de stations de scellage sur les lignes d'emballage fonctionnent à des cadences élevées avec des enveloppes de montage compactes. La petite bride moteur de 80 × 80 mm et le carter du réducteur du HC-MFS73BG1 conviennent aux espaces d'installation restreints typiques de la conception des machines d'emballage, et l'encodeur absolu maintient le registre produit à travers chaque arrêt d'urgence et redémarrage.

Équipements d'assemblage de semi-conducteurs et d'électronique. Les axes de manipulation de wafers, d'insertion de composants et de distribution de pâte à souder sur les équipements de production de semi-conducteurs et d'électronique nécessitent des entraînements servo rapides, précis et légers. La caractéristique d'inertie ultra-faible du HC-MFS73 est directement spécifiée dans cette classe d'équipement, et l'empreinte compacte convient aux géométries de machines serrées impliquées.

Diverteurs de convoyeurs et portes de tri. Les portes de déviation contrôlées par servomoteur et les mécanismes de changement de voie sur les convoyeurs de tri nécessitent une action rapide, un maintien de position fiable dans la position définie et une petite taille physique pour s'intégrer dans la structure du convoyeur. Le frein maintient la position de la porte mécaniquement, le réducteur fournit le couple de sortie pour déplacer le mécanisme de porte contre la résistance de la bande, et l'encodeur absolu garantit que la position de la porte est connue immédiatement au démarrage sans cycle de calibration.

Questions fréquemment posées

Q1 : Quels amplificateurs sont compatibles avec le HC-MFS73BG1 ?

Le HC-MFS73BG1 nécessite un amplificateur de classe MR-J2S-70 de la plateforme MELSERVO-J2S. Les trois variantes principales sont le MR-J2S-70A (commande analogique/impulsion générale, accepte une entrée 200V mono ou triphasée), le MR-J2S-70B (bus fibre optique SSCNET pour les contrôleurs de mouvement Mitsubishi) et le MR-J2S-70CP (fonction de positionnement intégrée). Les trois prennent en charge l'encodeur série 17 bits. Ce moteur n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J3 ou MR-J4.

Q2 : Comment le réducteur G1 affecte-t-il le couple et la vitesse de sortie ?

Le réducteur G1 réduit la vitesse de l'arbre de sortie et multiplie le couple proportionnellement au rapport de réduction. À la vitesse nominale du moteur de base de 3 000 tr/min et 2,4 Nm, un rapport de 1/20 produit environ 150 tr/min à l'arbre de sortie avec une multiplication de couple théorique de 20× — avant les pertes d'efficacité du réducteur, généralement 85 à 90 % pour ce type de réducteur. Le rapport spécifique installé dans une unité donnée est marqué sur la plaque signalétique du carter du réducteur. L'encodeur reste sur l'arbre moteur et lit à pleine résolution 17 bits quel que soit le rapport.

Q3 : Pourquoi la protection du moteur est-elle IP55 alors que la section du réducteur n'est que IP44 ?

Le corps du moteur et l'ensemble encodeur du HC-MFS73BG1 ont un indice de protection IP55 — protégé contre la poussière et les jets d'eau à basse pression de toutes directions. La section du carter du réducteur est classée IP44, ce qui couvre la protection contre les particules solides et les projections d'eau de toutes directions, mais ne couvre pas les jets d'eau dirigés soutenus. C'est une caractéristique standard des conceptions de servomoteurs à engrenages intégrés de cette série. Pour les environnements de lavage ou les applications avec des projections importantes de liquide de refroidissement, l'indice IP44 de la section du réducteur doit être vérifié par rapport aux exigences de protection de l'installation.

Q4 : Où se trouve le frein électromagnétique dans l'ensemble, et comment le rapport de réduction affecte-t-il la force de maintien ?

Le frein est situé sur l' arbre moteur, entre le rotor du moteur et l'étage d'entrée du réducteur. Lorsque le 24V CC est coupé, le ressort engage mécaniquement l'arbre moteur. Comme la charge est connectée au moteur via le rapport de réduction, la force de maintien effective à l'arbre de sortie du réducteur est égale au couple de maintien de l'arbre moteur du frein multiplié par le rapport de réduction. Un rapport de réduction plus élevé produit une force de maintien plus importante côté charge à partir du même frein. Utilisez toujours la sortie d'interverrouillage MBR de l'amplificateur MR-J2S pour vous assurer que le frein ne s'engage qu'après que le moteur se soit arrêté.

Q5 : La batterie de l'encodeur absolu se trouve-t-elle dans le moteur ou dans l'amplificateur ?

La batterie se trouve dans l' amplificateur servo MR-J2S, pas dans l'ensemble moteur ou réducteur. La pile lithium Mitsubishi A6BAT installée à l'intérieur de l'amplificateur maintient le compteur de position absolue multi-tours de l'encodeur 17 bits lors de toute interruption de courant. Remplacez-la lorsque l'amplificateur affiche une alarme de batterie faible — avant une décharge complète, qui réinitialiserait le compteur absolu et nécessiterait un cycle de retour à la référence avant que la machine ne reprenne la production.