Moteur AC Servo Mitsubishi HC-SFS81K (HCSFS81K) — 850W, arbre à clavette, sans frein, 1000 tr/min, série MELSERVO-J2S

Identification du produit

Numéro de pièce : HC-SFS81K

Aussi recherché sous le nom de : HCSFS81K, HC-SFS-81K Série : Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (J2-Super Generation)

Type de moteur : Moteur Servo Brushless AC — Arbre à clavette, sans frein, 1000 tr/min, 200V AC

Aperçu

L'arbre Mitsubishi HC-SFS81K est un moteur servo brushless AC à inertie moyenne de 850W de la plateforme MELSERVO-J2S, évalué à 1 000 tr/min et équipé d'une rainure de clavette usinée sur l'arbre d'entraînement. Aucun frein électromagnétique n'est inclus. Il convient aux applications qui nécessitent le couple continu substantiel qu'un moteur de 1 000 tr/min génère à partir de sa puissance nominale — combiné à une interface d'accouplement d'arbre positive à clavette et moyeu — sur les axes horizontaux et les entraînements où le verrouillage servo assure un maintien de position adéquat au repos.

À 1 000 tr/min, 850 watts de puissance signifient environ 8,12 Nm de couple nominal continu. Ce chiffre est près du double de ce qu'un moteur comparable de 850W produirait à 2 000 tr/min. C'est la raison principale pour laquelle la famille 1 000 tr/min est spécifiée pour certaines applications : pas pour la vitesse, mais pour le couple soutenu à des vitesses d'arbre modérées. Les entrées de tables rotatives, les postes de bobinage, les entraînements de convoyeurs lents et les mécanismes à entraînement direct à basse vitesse qui nécessitent une véritable autorité de couple sans engrenage — ce sont les applications naturelles de ce moteur.

L'arbre à clavette assure que le chemin de couple à travers l'accouplement est mécaniquement positif, indépendant du frottement. L' encodeur absolu série 17 bits fournit 131 072 positions par révolution de retour à l'amplificateur MR-J2S, conservant la position absolue multi-tours lors des interruptions de courant via la batterie A6BAT dans l'amplificateur.

Spécifications techniques

Le point de fonctionnement à 1000 tr/min : le couple là où il compte

La puissance est égale au couple multiplié par la vitesse angulaire. Si la puissance est fixée à 850W et que la vitesse nominale est abaissée, le couple nominal augmente proportionnellement. Le HC-SFS81K à 1 000 tr/min produit 8,12 Nm en continu — la même puissance à 2 000 tr/min donnerait environ la moitié, soit environ 4 Nm. Ce n'est pas une différence subtile. Elle détermine si un axe donné peut supporter un couple de charge soutenu sans que le moteur ne fonctionne près de son plafond thermique, et elle détermine si un engrenage est nécessaire entre le moteur et le mécanisme entraîné.

Pour les concepteurs de machines travaillant avec des charges à basse vitesse, la famille 1 000 tr/min simplifie souvent la chaîne d'entraînement. Un arbre de convoyeur qui doit tourner à 150 tr/min sous une charge de couple modérée, par exemple, pourrait être entraîné par un moteur de 3 000 tr/min via une boîte de vitesses 1/20 — ou par un moteur de 1 000 tr/min via un étage 1/6 ou 1/7. Le moteur 1 000 tr/min réduit le rapport de réduction requis, ce qui signifie généralement un jeu plus faible, une meilleure efficacité énergétique à travers l'étage d'engrenage et une conception mécanique plus simple. Dans certains cas, l'accouplement direct devient réalisable.

Le pic de 24,4 Nm — trois fois le chiffre continu — couvre la demande transitoire. Démarrer un mécanisme chargé au repos à sa vitesse de fonctionnement, inverser la direction à des cadences élevées, ou absorber les charges de choc du processus entraîné sollicitent le pic. Le rapport de trois à un donne à l'amplificateur suffisamment de marge pour commander des accélérations agressives sans que le moteur ne dépasse sa puissance nominale continue pendant la phase de mouvement.

Arbre à clavette : connexion de couple positive à cette capacité

Avec 8,12 Nm en continu et 24,4 Nm en pic, l'interface d'accouplement de l'arbre sur le HC-SFS81K supporte une charge mécanique réelle. Un moyeu à serrage par friction sur un arbre droit lisse repose sur le maintien d'une force de serrage suffisante dans toutes les conditions de fonctionnement — y compris les charges cycliques, les inversions de direction et les effets progressifs de la fatigue entre l'alésage du moyeu et le diamètre extérieur de l'arbre au fil des années de service de production.

La rainure de clavette modifie le mécanisme fondamental. Le couple circule à travers la clavette par cisaillement, et non par frottement de surface. Sous les charges d'inversion et cycliques que les machines de production délivrent, une connexion à clavette correctement ajustée se dégrade beaucoup plus lentement qu'une interface à friction marginale — et son mode de défaillance, lorsqu'il se produit finalement, est généralement visible (usure visible de la clavette ou de la rainure) plutôt que le micro-glissement insidieux que les interfaces à friction peuvent développer sans signes externes évidents.

Applications qui spécifient naturellement des arbres à clavette à cette capacité :

Entraînements par courroie crantée où la tension de la courroie et les charges cycliques des dents créent des couples alternatifs sur l'arbre moteur. Ce sont précisément les conditions qui induisent progressivement le micro-glissement dans les interfaces à friction seule. Connexions de moyeu d'engrenage où l'enregistrement angulaire entre l'arbre et l'engrenage est important pour un engrenage correct des dents. Entraînements par pignon de chaîne dans les systèmes de transfert et de manutention où les impulsions d'engagement de la chaîne arrivent de manière répétée. Entrées d'engrenage à vis sans fin sur les petites tables rotatives où l'engrenage est claveté à l'arbre moteur.

Extrait du manuel d'instructions des servomoteurs Mitsubishi : Lors du montage d'un moyeu sur un arbre moteur à clavette, utilisez le trou fileté à l'extrémité de l'arbre et un tire-fond pour tirer le moyeu axialement en position plutôt que de le marteler ou de le presser. À cette taille de châssis, l'impact axial lors de l'installation du moyeu se transmet à travers l'arbre jusqu'au disque de l'encodeur à l'arrière du moteur. Les dommages peuvent ne pas causer de défaut immédiat — ils ont tendance à se manifester par des erreurs de position intermittentes et des alarmes d'encodeur sous vibration, difficiles à retracer jusqu'à l'événement d'installation. La méthode du tire-fond élimine ce mode de défaillance.

Pas de frein : la logique de l'application

Le maintien de position au repos sur le HC-SFS81K provient du verrouillage servo de l'amplificateur — la boucle de position reste active, l'encodeur surveille en permanence la position de l'arbre et le courant correctif maintient une erreur de suivi nulle. Pour les axes horizontaux et les mécanismes où aucune force nette n'agit dans le sens de rotation de l'arbre pendant un maintien, c'est à la fois adéquat et l'architecture la plus simple.

L'ajout d'un frein à ces axes nécessite un câblage de relais, des absorbeurs de surtension, un courant continu de 24V, une logique de verrouillage MBR dans le circuit de sécurité, et une inspection périodique des disques de frein. Aucune de ces charges supplémentaires n'apporte de bénéfice fonctionnel lorsque la charge reste naturellement en place avec le verrouillage servo seul.

Le calcul change pour les axes verticaux, les glissières inclinées, les bras chargés par gravité, et tout mécanisme où la charge applique un couple continu dans une direction lorsque le servo ne commande pas activement le mouvement. Ces axes appartiennent au HC-SFS81BK (arbre à clavette avec frein à ressort). Le HC-SFS81K est correct spécifiquement pour la catégorie d'application horizontale et à charge symétrique où le verrouillage servo gère tout.

Encodeur 17 bits et position absolue

L'encodeur J2-Super à 131 072 ppr est le même appareil que celui de tous les moteurs de la famille HC-SFS, du HC-SFS52 de 500W au HC-SFS702 de 7kW. À 1 000 tr/min, la haute résolution fournit un signal de vitesse plus propre à la boucle de vitesse — chaque incrément inter-échantillons est un pas angulaire plus fin, de sorte que l'estimation de vitesse que l'amplificateur calcule à partir des lectures successives de l'encodeur contient moins de bruit granulaire. À cette vitesse de fonctionnement modérée, cela se traduit par une régulation de vitesse douce et stable, même dans des conditions de charge variables.

La fonction absolue nécessite la pile lithium A6BAT dans l'amplificateur MR-J2S. Elle maintient le compteur de position multi-tours lors de toute interruption de courant, aussi brève ou prolongée soit-elle. Chaque redémarrage — arrêt de routine, déclenchement d'alarme, récupération d'arrêt d'urgence — ramène l'axe à sa dernière position absolue exacte connue. Pas de retour de référence, pas de cycle de mise à zéro, pas de temps de production consommé en repositionnement.

Remplacez la A6BAT lorsque l'alarme de batterie faible de l'amplificateur se déclenche. Laisser la batterie se décharger complètement réinitialise le compteur multi-tours, et la machine ne peut pas reprendre la production tant qu'un retour de référence n'a pas été effectué.

Amplificateurs compatibles

Le HC-SFS81K s'associe à l'amplificateur de classe MR-J2S-100 — la plateforme J2-Super de 1 kW. Les trois variantes d'interface prennent en charge l'encodeur 17 bits et le courant nominal d'environ 5A du moteur :

MR-J2S-100A — Interface analogique/impulsion polyvalente. Accepte les trains d'impulsions pas/direction et les commandes analogiques ±10V. Modes de contrôle de position, de vitesse et de couple. Configuration via MR Configurator via RS-232C. Le choix standard pour les systèmes pilotés par CNC et PLC.

MR-J2S-100B — Bus 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 transitent par le réseau fibre ; les données de l'encodeur reviennent par le même lien.

MR-J2S-100CP — Positionnement intégré avec table de points mémorisée. Jusqu'à 31 positions stockées dans l'amplificateur, déclenchées par E/S ou CC-Link. Convient pour le positionnement indexé autonome sans contrôleur de mouvement dédié.

Le HC-SFS81K n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J2-100 d'origine — le protocole d'encodeur J2S 17 bits n'est pas lisible par le matériel MR-J2 de première génération. Pour les machines fonctionnant avec des amplificateurs MR-J2-100, procurez-vous le HC-SF81K (génération J2, encodeur 14 bits, spécification mécanique identique).

Famille HC-SFS 1000 tr/min — où se situe le 850W

Tous les moteurs de cette famille utilisent l'encodeur absolu série 17 bits, l'alimentation classe 200V AC, la protection IP65 et l'arbre étanche à l'huile en standard. Le HC-SFS81K est à l'extrémité inférieure de la gamme 1000 tr/min avec une bride de 130 × 130 mm, partageant son empreinte de montage avec la série HC-SFS121 directement au-dessus.

Chaque point de capacité est disponible dans toutes les combinaisons d'arbre et de frein : arbre droit sans frein, arbre droit avec frein (B), arbre à clavette sans frein (K), et arbre à clavette avec frein (BK). Le type d'arbre et la présence du frein n'affectent pas la sélection de l'amplificateur — toutes les variantes d'une capacité donnée utilisent la même classe d'amplificateur.