Mitsubishi HC-SFS102BG1 — Servomoteur AC 1 kW avec réducteur, frein + engrenage de réduction G1, série MELSERVO-J2S

Identification du produit

Numéro de pièce : HC-SFS102BG1

Également recherché sous les noms : HCSFS102BG1, HC-SFS-102BG1

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

Type de moteur : Servomoteur AC sans balais avec réducteur — Arbre droit, frein électromagnétique, réducteur à bride G1

Ce que ce moteur offre

Trois exigences d'ingénierie dictent la spécification du HC-SFS102BG1 : un besoin de couple de sortie plus élevé qu'un moteur de 1 kW ne peut produire directement, un maintien mécanique de sécurité lorsque l'alimentation du servomoteur est coupée, et un ensemble compact et autonome qui s'installe dans la machine sans boîte de vitesses externe à aligner séparément. Ce moteur répond aux trois exigences simultanément.

Le HC-SFS102 de base produit 4,78 Nm en continu à 2 000 tr/min. Après le réducteur à bride G1 pour l'industrie générale — disponible dans des rapports de 1/5 à 1/25 —, le couple de sortie se multiplie proportionnellement tandis que la vitesse de l'arbre diminue en conséquence. À un rapport de 1/20 avec une efficacité de engrenage typique, l'arbre de sortie délivre environ 81 à 86 Nm en continu à 100 tr/min. Le frein électromagnétique à ressort maintient la position de l'arbre de sortie mécaniquement dès que le 24V DC est retiré, indépendamment de ce que fait l'amplificateur ou le système de contrôle.

La encodeur absolu série 17 bits sur l'arbre moteur — 131 072 positions par révolution — conserve la position absolue multi-tours à travers toute interruption d'alimentation via la batterie A6BAT dans l'amplificateur MR-J2S. La machine connaît exactement la position de l'axe à chaque redémarrage, sans cycle de référencement.

Pour un axe de 1 kW qui doit supporter une charge gravitationnelle, entraîner un mécanisme lent à couple élevé et redémarrer précisément après toute condition d'arrêt, le HC-SFS102BG1 couvre l'ensemble des exigences dans un seul ensemble boulonné.

Spécifications techniques

L'unité d'engrenage : un couple de sortie qui change le profil de l'application

Un servomoteur nu de 1 kW à 2 000 tr/min est un entraînement d'axe capable pour une gamme spécifique de charges — couple modéré à vitesse moyenne. L'unité d'engrenage G1 modifie fondamentalement l'enveloppe de fonctionnement. Au lieu de 4,78 Nm jusqu'à 2 000 tr/min, le système peut fournir un couple élevé à de faibles vitesses d'arbre, ouvrant des applications que le moteur seul ne peut tout simplement pas atteindre.

La relation est simple : la vitesse de l'arbre de sortie est égale à la vitesse nominale du moteur divisée par le rapport de réduction ; le couple de sortie théorique est égal au couple nominal du moteur multiplié par le rapport de réduction, moins les pertes d'engrenage. À un rapport de 1/20, l'arbre de sortie tourne à 100 tr/min et produit environ 81 à 86 Nm de couple continu (à 85 à 90 % d'efficacité de l'engrenage). À un rapport de 1/9, la sortie tourne à environ 222 tr/min avec environ 38 à 40 Nm en continu. À un rapport de 1/5, vous obtenez environ 400 tr/min à 20 à 21 Nm.

Le rapport spécifique installé dans cette unité est marqué sur la plaque signalétique du carter de l'engrenage — vérifiez toujours ce chiffre avant de régler les paramètres de rapport de réduction électronique de l'amplificateur.

Encodage de l'arbre moteur et son effet sur la résolution de sortie mérite d'être compris pour les applications de précision. L'encodeur 17 bits lit 131 072 positions par révolution moteur. Comme chaque révolution de l'arbre de sortie correspond à plusieurs révolutions moteur au rapport de réduction, le nombre effectif de comptes par révolution de sortie est la résolution moteur multipliée par le rapport. À 1/20, cela produit plus de 2,6 millions de comptes effectifs par révolution d'arbre de sortie — suffisamment fin pour que l'encodeur ne soit jamais le facteur limitant de la précision de positionnement sur les axes de ce type.

Le frein électromagnétique : maintien de position à travers le rapport de réduction

Le frein est situé sur l'arbre moteur, entre l'ensemble encodeur et l'étage d'entrée de l'engrenage. La pression du ressort serre le disque de friction lorsque le 24V DC est absent ; l'alimentation de la bobine le maintient ouvert. La logique de sécurité intrinsèque est inhérente : absence de courant signifie arbre bloqué — l'état sûr ne nécessite aucun signal actif.

Comme la charge est connectée au moteur via le rapport de réduction, la force de maintien effective sur l'arbre de sortie du réducteur est le couple de maintien du frein sur l'arbre moteur multiplié par le rapport. À 1/20, ce qui serait un couple de maintien modeste sur l'arbre moteur devient un maintien substantiel sur l'arbre de sortie — plus qu'adéquat pour les actionneurs verticaux légers, les mécanismes d'indexation compacts et les entraînements de transfert à basse vitesse que ce moteur dessert typiquement.

Trois points de câblage et de séquençage qui s'appliquent à cette capacité :

La sortie MBR (verrouillage de frein électromagnétique) de l'amplificateur MR-J2S doit commander le relais de frein. MBR retarde l'engagement du frein jusqu'à ce que l'amplificateur ait confirmé que le moteur a décéléré jusqu'à l'arrêt. L'engagement du ressort contre un arbre moteur encore en rotation provoque une usure prématurée du frein et peut générer un choc mécanique dans la chaîne cinématique. Même à 1 kW, un engagement répété du frein en mouvement se traduit rapidement par une durée de vie réduite du frein.

Un parafoudre câblé directement aux bornes de la bobine de frein n'est pas facultatif. Le transitoire inductif de la bobine à l'arrêt endommage les contacts du relais et les sorties numériques de l'amplificateur sans suppression. Placez le parafoudre au connecteur côté moteur, pas au relais.

Pour les axes verticaux, les directives de Mitsubishi recommandent de maintenir le couple déséquilibré statique sur l'arbre moteur dans la limite de 70 % du couple nominal du moteur — environ 3,3 Nm au moteur pour ce moteur. Via le rapport de réduction, cela correspond à une charge déséquilibrée admissible significativement plus grande à l'arbre de sortie. Lorsque la charge gravitationnelle dépasse ce seuil, un contrebalancement mécanique doit compléter le système de servomoteur et de frein.

Compatibilité et mise en service de l'amplificateur

Le HC-SFS102BG1 est associé à l'amplificateur de la classe MR-J2S-100. Du point de vue de l'amplificateur, le moteur qu'il entraîne est le HC-SFS102 — le protocole de l'encodeur, la reconnaissance du moteur et le contrôle du courant ne sont pas modifiés par l'unité d'engrenage. Trois variantes d'interface couvrent les principales architectures de contrôle :

MR-J2S-100A — Commande analogique/impulsionnelle polyvalente. Accepte les signaux pas/direction ou vitesse/couple analogiques des systèmes CNC et PLC. Le choix standard pour la plupart des applications de machines-outils et d'automatisation.

MR-J2S-100B — Bus fibre optique SSCNET sous un contrôleur de mouvement Mitsubishi. Les commandes de position arrivent sur le réseau depuis un contrôleur de série A ou Q ; le retour d'information de l'encodeur passe par le même lien fibre.

MR-J2S-100CP — Positionnement intégré avec une table de points stockée, commandé par CC-Link ou E/S. Pour les applications autonomes ne nécessitant pas de contrôleur de mouvement externe dédié.

Lors de la mise en service, un réglage de paramètre est essentiel : le rapport de réduction électronique de l'amplificateur (CMX/CDV dans la terminologie des paramètres MR-J2S) doit refléter le rapport de réduction réel installé. Ce réglage établit la relation correcte entre les impulsions de position commandées et le mouvement réel de l'arbre de sortie. Un réglage incorrect — ou le laisser à la valeur par défaut pour un moteur à entraînement direct — produira des erreurs de position de l'axe, des dépassements ou des alarmes d'erreur de suivi lors du premier test JOG. Lisez toujours le rapport sur la plaque signalétique du carter de l'engrenage et vérifiez le paramètre avant le premier mouvement sous tension.

Plage HC-SFS 2000 tr/min — 1 kW en contexte

Le HC-SFS102BG1 partage la bride de 130 × 130 mm avec les modèles 500W et 1,5kW de la famille HC-SFS 2000 tr/min. Tous sont équipés de l'encodeur absolu 17 bits et de l'amplificateur MR-J2S en standard.

G1 vs G1H : Choix de la géométrie de montage

La gamme HC-SFS102 est disponible avec deux configurations de réducteurs industriels généraux. Le G1 (type bride) utilisé dans ce moteur monte la face du carter de l'engrenage contre la structure de la machine, avec l'arbre de sortie projetant vers l'avant dans l'axe du moteur. C'est le choix correct pour les conceptions de machines où l'ensemble moteur-boîte de vitesses s'insère dans un alésage ou se monte contre une plaque frontale plane.

La G1H (type patte) utilise des pieds de montage sur la base du carter de l'engrenage et convient aux configurations où le moteur doit être placé à côté plutôt que derrière le carter de l'engrenage — rails d'entraînement de convoyeur, stations d'entraînement à chaîne montées sur base et installations similaires supportées par la base.

Les deux utilisent le même corps moteur, encodeur et frein. Le choix entre les deux est purement mécanique — dicté par la géométrie de montage de la machine et l'encombrement d'installation disponible.

Applications typiques

Petits entraînements auxiliaires et d'indexation CNC. Les entraînements de convoyeurs à copeaux, les mécanismes d'indexation de magasins d'outils et les entraînements de carrousels de palettes sur les centres d'usinage compacts utilisent des servomoteurs à engrenages de 1 kW où la faible vitesse de l'arbre de sortie et le couple multiplié conviennent à la charge du convoyeur ou du carrousel, l'encodeur absolu confirme la position d'index avec précision à chaque cycle, et le frein maintient chaque station d'index pendant les opérations d'usinage.

Actionneurs verticaux sur systèmes de manutention légère. Les petits axes de levage verticaux — élévateurs de composants, présentoirs de pièces, mécanismes de transfert légers avec une composante de charge gravitationnelle — combinent la sortie de 1 kW avec le maintien de sécurité du frein et la force de maintien multipliée du rapport de réduction. L'axe maintient sa position lors de chaque événement de mise hors tension sans dépendre du courant du servomoteur.

Tables d'indexation rotatives compactes. Les tables d'indexation rotatives de petit format pour les dispositifs d'assemblage, d'inspection et de test utilisent des servomoteurs à engrenages sur l'entrée d'entraînement de la table. L'unité d'engrenage réduit l'arbre de sortie à la plage de vitesse qui convient au mécanisme de la table ; le frein maintient la position angulaire pendant la phase de travail ; l'encodeur 17 bits fournit la résolution angulaire nécessaire pour un indexage multi-stations répétable.

Axes d'enroulement et de tension sur équipement de conversion compact. Les petits systèmes rouleau à rouleau — convertisseurs d'étiquettes, imprimantes à bande étroite, petites lignes de laminage — utilisent des servomoteurs à engrenages de 1 kW sur les axes d'enroulement et de freinage. Le moteur fonctionne en mode de contrôle de couple sur une large plage de vitesse ; le rapport de réduction maintient le moteur dans une fenêtre de fonctionnement efficace quelle que soit la我们直径 du rouleau.

Entraînements de servomoteurs de stations de convoyage. Les stations de convoyage individuellement contrôlées par servomoteur sur les lignes d'assemblage et de test utilisent des servomoteurs à engrenages pour un contrôle précis de la vitesse et un maintien de position précis à chaque station. Le montage à bride G1 s'intègre proprement dans les cadres de convoyeur standard, et l'encodeur absolu assure la position précise de la station à chaque démarrage de poste sans séquence de référencement.

Questions fréquemment posées

Q1 : Quels amplificateurs sont compatibles avec le HC-SFS102BG1 ?

Le HC-SFS102BG1 nécessite un amplificateur de classe MR-J2S-100 de la plateforme MELSERVO-J2S. Les trois variantes principales sont le MR-J2S-100A (commande analogique/impulsionnelle polyvalente), le MR-J2S-100B (bus fibre optique SSCNET pour les contrôleurs de mouvement Mitsubishi) et le MR-J2S-100CP (positionnement intégré avec CC-Link). Tous prennent en charge l'encodeur série 17 bits. Ce moteur n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J2-100 d'origine ni avec les amplificateurs MR-J3 / MR-J4. Réglez toujours les paramètres de rapport de réduction électronique de l'amplificateur pour qu'ils correspondent au rapport de réduction installé avant la mise en service.

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

Le réducteur réduit la vitesse de l'arbre de sortie et multiplie proportionnellement le couple. À la vitesse nominale de 2 000 tr/min du moteur et 4,78 Nm, un rapport de réduction de 1/20 produit environ 100 tr/min à l'arbre de sortie avec environ 81 à 86 Nm de couple continu (en tenant compte de 85 à 90 % d'efficacité de l'engrenage). Un rapport de 1/9 donne environ 222 tr/min à environ 38 à 40 Nm. Le rapport spécifique installé est marqué sur la plaque signalétique du carter de l'engrenage — vérifiez cette valeur avant de régler les paramètres de l'amplificateur.

Q3 : Le frein est sur l'arbre moteur, pas sur l'arbre de sortie. Comment cela affecte-t-il la force de maintien à la charge ?

Comme la charge est connectée via l'unité d'engrenage, la force de maintien effective sur l'arbre de sortie est égale au couple de maintien du frein sur l'arbre moteur multiplié par le rapport de réduction. Un rapport plus élevé fournit une force de maintien proportionnellement plus importante côté sortie à partir du même frein. Le frein est un dispositif de maintien uniquement — il ne doit s'engager qu'après l'arrêt du moteur, commandé par la sortie MBR (verrouillage de frein) de l'amplificateur MR-J2S. Installez toujours un parafoudre directement aux bornes de la bobine de frein pour protéger les circuits du relais et de l'amplificateur à l'arrêt.

Q4 : La batterie de l'encodeur 17 bits se trouve-t-elle dans le moteur ou dans l'amplificateur ?

La batterie lithium Mitsubishi A6BAT qui maintient le compteur de position multi-tours de l'encodeur absolu se trouve dans l'amplificateur servo MR-J2S — pas dans le moteur ou l'ensemble d'engrenage. Remplacez-la lorsque l'amplificateur affiche une alarme de batterie faible, avant sa décharge complète. Une A6BAT déchargée réinitialise le compteur de position absolue, nécessitant un cycle de retour à la référence avant que la production ne puisse reprendre. Le moteur lui-même ne nécessite aucun entretien de batterie.

Q5 : Quelle est la classe de protection de ce moteur, et couvre-t-elle la section d'engrenage ?

Le corps du moteur porte la mention IP65 — entièrement étanche à la poussière et protégé contre les jets d'eau de toutes directions. La section du carter du réducteur est classée IP44, ce qui couvre les éclaboussures d'eau mais pas les jets d'eau dirigés de manière soutenue ni le lavage. Si l'installation implique une exposition importante aux liquides de refroidissement ou un nettoyage régulier par lavage, vérifiez que l'IP44 est adéquat pour l'emplacement du carter de l'engrenage, et envisagez une étanchéité supplémentaire ou des protections contre les éclaboussures si nécessaire.