Un nouveau servomoteur Mitsubishi HC-SFS121K HCSFS121K livraison rapide

Mitsubishi HC-SFS121K (HCSFS121K) — Servomoteur AC 1,2 kW, arbre claveté, sans frein, 1 000 tr/min, série MELSERVO-J2S

Identification du produit

Numéro de pièce :HC-SFS121K

Également recherché comme :HCSFS121K, HC-SFS-121K

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

Type de moteur :Servomoteur AC sans balais — Arbre claveté, sans frein, 1 000 tr/min, 200 V AC

Pour quoi ce moteur est-il conçu

A 1 000 tr/min avec 11,5 Nm de couple continu, leMitsubishi HC-SFS121Koccupe une position spécifique et délibérée dans la gamme MELSERVO-J2S : un servomoteur à inertie moyenne qui fournit un rapport couple/puissance élevé à faible vitesse d'arbre, avec une rainure de clavette usinée pour un couplage mécanique positif et aucun frein électromagnétique pour les applications où le verrouillage du servo seul est suffisant.

La vitesse nominale de 1 000 tr/min est la caractéristique déterminante. Faire fonctionner la même puissance de 1,2 kW avec un moteur de 2 000 tr/min réduirait de moitié le couple continu à environ 5,7 Nm. La vitesse nominale plus lente du HC-SFS121K concentre la puissance disponible dans un couple d'arbre nettement plus élevé (11,5 Nm en continu) sans aucun engrenage entre le moteur et la charge. Pour les axes où le budget de couple est la contrainte contraignante, et non la limite de vitesse, c'est le point de fonctionnement qui résout directement le problème de conception.

L'arbre claveté complète le tableau. Lorsque le composant entraîné (une entrée d'engrenage à vis sans fin, une poulie de courroie de distribution, un pignon de chaîne) nécessite un chemin de couple mécanique positif plutôt qu'une interface de serrage à friction, la rainure de clavette usinée le fournit. L'absence de frein signifie un câblage plus simple, pas de séquencement de relais et pas de verrouillage MBR au-dessus des axes où la gravité n'est pas un facteur et où le verrouillage du servo de l'amplificateur maintient correctement la position au repos.

Associé auCodeur absolu série 17 bitsà 131 072 ppr et l'amplificateur MR-J2S-200, le HC-SFS121K offre les performances de la plate-forme J2-Super — contrôle de vitesse à large bande passante, résolution fine de l'encodeur et sauvegarde de position absolue multitours — à ce point de capacité de milieu de gamme de 1 000 tr/min.

Spécifications techniques

11,5 Nm à 1 000 tr/min : comprendre l'avantage du couple

La physique est simple. La puissance est égale au couple multiplié par la vitesse angulaire. Maintenez la puissance constante et réduisez la vitesse, et le couple doit augmenter proportionnellement pour maintenir la même sortie. À 1,2 kW et 1 000 tr/min, le HC-SFS121K délivre 11,5 Nm en continu. Un moteur comparable à 2 000 tr/min et 1,2 kW produirait environ 5,7 Nm. Même puissance électrique consommée, même classe d'amplificateur, mais le couple disponible au niveau de l'arbre pour un travail soutenu est doublé.

Pour les applications où le paramètre de conception critique est le couple que le moteur peut supporter en continu sous une charge de production, et non la vitesse de rotation de l'arbre, cette différence est pratiquement significative. Entraînements de convoyeurs lourds à vitesse lente. Axes d'entrée à vis sans fin où le couple moteur alimente directement la réduction sans étage supplémentaire. Entraînements d’enroulement de matériaux qui doivent maintenir une tension constante sur une large plage de diamètres de rouleaux. Tables d'indexation rotatives qui séjournent à chaque station sous charge. Chacun d'entre eux bénéficie d'un couple continu plus élevé au niveau de l'arbre, et le HC-SFS121K le délivre sans nécessiter de réduction mécanique supplémentaire.

Le pic de 34,4 Nm – trois fois le chiffre continu nominal – gère l’accélération. Lorsque l'axe doit atteindre la vitesse de fonctionnement à partir d'un départ arrêté, ou lorsqu'un cycle d'indexation rapide entre paliers exige un couple élevé pour les phases d'accélération et de décélération, la capacité maximale est disponible pour ces transitoires. Le moteur revient aux conditions de fonctionnement continu pendant la phase soutenue de chaque cycle, et le budget thermique reste intact.

L'arbre claveté à cette capacité

Un couple continu de onze Newton-mètres et demi, avec un pic de 34,4 Nm, impose de réelles exigences à l'interface arbre-moyeu. Le chemin de couple entre l'arbre du moteur et le composant entraîné doit être fiable dans toute la gamme des conditions de fonctionnement : charge en régime permanent, inversion cyclique, chocs dus à l'engagement de la chaîne ou à l'engrènement des engrenages, et transitoires de couple élevé pendant l'accélération et la décélération.

Un accouplement à friction dépend entièrement de la force de contact entre l'alésage du moyeu et le diamètre extérieur de l'arbre. Cette force est définie lors de l'installation et doit rester suffisante pour résister au couple maximal dans les pires conditions de fonctionnement tout au long de la durée de vie du moteur. Les vibrations, les cycles thermiques et l'usure peuvent réduire cette force au fil du temps, et une pince marginale qui gère le couple continu peut glisser sous un pic transitoire, introduisant une erreur de position qui s'accumule sans être détectée avant de provoquer un problème visible.

La rainure de clavette modifie le mécanisme de transmission du couple. La clé occupe des fentes correspondantes dans l'arbre et le moyeu, transmettant le couple via la section transversale de cisaillement de la clé plutôt que par friction. Celui-ci est mécaniquement robuste dans toutes les conditions (inversion, chargement cyclique, choc) que les interfaces de friction trouvent les plus difficiles. Il est également insensible à la perte de force de serrage au fil du temps à laquelle les interfaces de friction sont vulnérables.

La procédure de montage du moyeu est importante pour cette taille de cadre.Le manuel d'instructions du servomoteur Mitsubishi est explicite : utilisez le trou fileté de l'extrémité de l'arbre et un boulon de traction pour tirer le moyeu axialement sur l'arbre plutôt que de le presser ou de le marteler. Les charges d'impact lors de l'installation du moyeu avec un cadre de 130 × 130 mm se propagent à travers l'arbre jusqu'au disque codeur et à l'ensemble de roulements à l'arrière du moteur. Les dommages que cela provoque sont rarement immédiats et produisent rarement une alarme de défaut propre ; ils apparaissent plus tard sous la forme d'erreurs intermittentes du codeur sous vibration, qui sont véritablement difficiles à retracer jusqu'à l'installation d'origine. La méthode du boulon de traction empêche complètement cela et prend quelques secondes de plus.

Pas de frein : le bon choix pour ces axes

La position au repos sur le HC-SFS121K est maintenue par le verrouillage du servo de l'amplificateur : la boucle de position reste active, le retour de l'encodeur surveille en permanence l'angle de l'arbre et l'amplificateur fournit le courant nécessaire pour maintenir l'erreur de poursuite nulle. Pour les axes horizontaux et tout entraînement où aucune force nette n'agit dans le sens de rotation de l'arbre lorsque le servo est en état de maintien, cela est fiable, précis et ne nécessite aucune ressource supplémentaire du panneau au-delà de ce que le système d'asservissement normal nécessite déjà.

Les axes que ce moteur dessert généralement (entraînements de bobinage, convoyeurs à vitesse lente, tables rotatives sur équipements horizontaux, mécanismes de transfert à engrenages) sont chargés horizontalement ou symétriquement. Le servolock les maintient proprement. Un frein sur ces axes ajouterait un relais, un absorbeur de surtension, un câblage 24 V CC, un circuit de verrouillage MBR et une inspection périodique des disques de frein à l'installation, sans retour fonctionnel. Le HC-SFS121K sans frein élimine tout cela sur chaque axe de la machine où il s'applique.

Le choix change sur les axes verticaux, les alimentations inclinées ou tout autre mécanisme où un déséquilibre de charge provoquerait un mouvement incontrôlé lorsque le courant du servo chute. Ces demandes appartiennent auHC-SFS121BK(arbre claveté avec frein électromagnétique à ressort). Sur les machines équipées de plusieurs axes servo de cette capacité, trier correctement ceux qui ont besoin de freins et ceux qui n'en ont pas produit une conception électrique globale plus propre et plus simple.

Amplificateurs compatibles

Le HC-SFS121K s'associe auMR-J2S-200amplificateur de classe — la plate-forme J2-Super de 2 kW. Trois types d'interfaces :

MR-J2S-200Agère les commandes analogiques et à trains d'impulsions des systèmes CNC et des automates. Modes de contrôle de position, de vitesse et de couple, avec connexion RS-232C pour la configuration du configurateur MR. Le choix standard pour la plupart des applications de machines-outils et d’automatisation générale.

MR-J2S-200Bse connecte aux contrôleurs de mouvement Mitsubishi série A ou série Q via le bus série à fibre optique SSCNET. Toutes les commandes de position arrivent sur le réseau ; les données de l'encodeur reviennent via la même liaison fibre. Le bon choix pour les systèmes multi-axes coordonnés sous un contrôleur de mouvement.

MR-J2S-200CPintègre un positionnement intégré. Jusqu'à 31 positions cibles sont stockées dans l'amplificateur et activées par une commande E/S ou CC-Link. Pour les applications de positionnement indexées autonomes où un contrôleur de mouvement séparé n'est pas requis.

Le HC-SFS121K estnon compatible avec les amplificateurs MR-J2-200 d'origine (première génération), qui ne peut pas lire le protocole de l'encodeur J2S 17 bits. Pour les machines exécutant du matériel MR-J2 de première génération, leHC-SF121K(Génération J2, encodeur 14 bits, mêmes spécifications mécaniques) est la cible d'approvisionnement correcte. Non compatible non plus avec les amplificateurs MR-J3 ou MR-J4.

Famille HC-SFS 1 000 tr/min — Position et contexte

Le HC-SFS121K est la deuxième étape de la famille 1 000 tr/min, se situant au-dessus du HC-SFS81 (800 W) et partageant avec lui la bride de 130 × 130 mm. Le passage au 201 à 2 kW apporte à la fois un couple plus élevé et une bride plus grande de 176 × 176 mm — le 121K est donc le moteur de plus grande capacité dans le cadre compact de 130 × 130 mm dans la plage de 1 000 tr/min.

Chaque point de capacité de cette famille est disponible dans la matrice complète arbre et frein : arbre droit sans frein (sans suffixe), arbre droit avec frein (B), arbre claveté sans frein (K) et arbre claveté avec frein (BK). Le type d'arbre et la présence du frein n'affectent pas la sélection de l'amplificateur — toutes les variantes à 1,2 kW à 1 000 tr/min utilisent le MR-J2S-200.

Applications typiques

Entraînements à tension d'enroulement et de déroulement.Les enrouleurs et dérouleurs de matériaux sur les lignes de conversion, d'impression et de refendage utilisent des servomoteurs de 1 000 tr/min en mode contrôle de couple pour réguler la tension de la bande en continu sur un diamètre de rouleau changeant. Les 11,5 Nm continus du HC-SFS121K maintiennent le point de consigne de tension à travers le profil d'enroulement ; l'arbre claveté gère la conception d'accouplement au niveau de l'entraînement de l'arbre de rouleau.

Entraînements de convoyeurs et de stations d’indexation à vitesse lente.Les sections de convoyeur servocommandées et les stations d'indexation rotatives sur les lignes d'assemblage et de test fonctionnent à de faibles vitesses d'arbre de sortie avec un couple de charge soutenu. La vitesse nominale de 1 000 tr/min maintient le moteur dans une plage de vitesse raisonnable pour ces mécanismes sans nécessiter d'étage de réduction, et l'arbre claveté convient à l'interface d'entraînement à pignon ou à engrenage typique dans la conception de convoyeurs industriels.

Table rotative CNC et entraînements du 4ème axe couplés par engrenages.Les tables rotatives compactes et les entraînements par engrenages du 4ème axe sur les centres d'usinage où le moteur se connecte via un engrenage à vis sans fin ou un réducteur à engrenage droit à la table utilisent un moyeu d'engrenage à clavette côté moteur. Le couple continu de 11,5 Nm fournit l'entrée à l'entraînement par engrenages, le codeur 17 bits donne la résolution angulaire nécessaire à l'indexation de l'usinage multiface et la sauvegarde de position absolue garantit que l'axe rotatif redémarre dans une position connue exacte après tout arrêt.

Axes auxiliaires de moulage par injection et de presse.Les axes d'alimentation en matériau, d'éjection et d'assistance au serrage servo-entraînés sur les machines de moulage par injection et les presses utilisent des moteurs à inertie moyenne de 1 000 tr/min où la demande de charge est principalement un couple à vitesse modérée. Le HC-SFS121K gère les mécanismes d'alimentation et d'éjection de milieu de gamme dans un cadre de 130 × 130 mm.

Entraînements d'articulations et d'articulations de robots.Les axes d'articulation secondaires du robot (articulations du coude, rotation du poignet) qui fonctionnent à faible vitesse angulaire sous un couple de charge important utilisent des servomoteurs à inertie moyenne de 1 000 tr/min où l'entraînement direct ou la réduction à un étage conviennent à la géométrie du mécanisme. L'arbre claveté et le couple continu élevé par rapport à la masse du moteur font du HC-SFS121K un entraînement bien adapté à cette classe d'axes de robot.

Foire aux questions

Q1 : Quels amplificateurs sont compatibles avec le HC-SFS121K ?

Le HC-SFS121K nécessite unMR-J2S-200amplificateur de classe. Les trois variantes sont lesMR-J2S-200A(commande analogique/impulsion, modes position/vitesse/couple),MR-J2S-200B(bus fibre optique SSCNET pour contrôleurs de mouvement Mitsubishi), etMR-J2S-200CP(positionnement intégré avec CC-Link). Tous prennent en charge l'encodeur série 17 bits. Ce moteur n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J2-200 d'origine ni avec les amplificateurs MR-J3/MR-J4.

Q2 : Quelle est la différence entre le HC-SFS121K et le HC-SFS81K ?

Les deux sont des moteurs sans frein à arbre claveté sur une bride de 130 × 130 mm avec des encodeurs 17 bits et une vitesse nominale de 1 000 tr/min. La différence est la puissance et le couple : leLe HC-SFS81K fait 800 W avec 7,64 Nmcouple continu et utilise un amplificateur MR-J2S-100. LeLe HC-SFS121K mesure 1,2 kW avec 11,5 Nmcouple continu et utilise un amplificateur MR-J2S-200. Choisissez en fonction du budget de couple de l'axe : si 7,64 Nm constitue une marge confortable pour le pire des cas de service continu, le 81K est suffisant ; si la charge s'approche ou dépasse constamment cela, le 121K offre la marge nécessaire.

Q3 : Pourquoi un moteur de 1,2 kW utilise-t-il l'amplificateur MR-J2S-200 (2 kW) plutôt que le MR-J2S-100 ?

Le HC-SFS121K à 1 000 tr/min consomme plus de courant que ce que le MR-J2S-100 est censé fournir — le couple nominal de 11,5 Nm à 1 000 tr/min nécessite un courant nominal plus élevé que celui que l'amplificateur de 1 kW peut fournir. La documentation d'appariement moteur-amplificateur de Mitsubishi confirme le HC-SFS121 avec la classe MR-J2S-200. Il s'agit d'une pratique courante lorsque la demande de courant d'un moteur à partir de son profil de couple dépasse la valeur nominale continue de l'amplificateur le plus petit suivant.

Q4 : Le codeur absolu conserve-t-il sa position en cas de perte de puissance, et où se trouve la batterie ?

Oui. Le codeur absolu série 17 bits conserve les données de position multitours lors de tout événement de mise hors tension à l'aide d'unBatterie au lithium Mitsubishi A6BATlogé à l'intérieur duServoamplificateur MR-J2S- pas dans le moteur. Remplacez l'A6BAT lorsque l'amplificateur affiche une alarme de batterie faible, avant que l'épuisement complet n'entraîne la réinitialisation du compteur absolu. Une batterie épuisée nécessite un cycle de retour de référence avant que la production puisse reprendre.

Q5 : Le HC-SFS121K peut-il remplacer un HC-SFS121BK si seule la variante sans frein est disponible ?

Uniquement si l'application ne nécessite réellement pas de frein. Les HC-SFS121BK et HC-SFS121K sont identiques dans toutes les spécifications électriques et mécaniques, à l'exception du frein. Si la machine a été spécifiée avec la variante BK (généralement parce qu'il s'agit d'un axe vertical, d'un mécanisme chargé par gravité ou de tout entraînement dont la désactivation du servo provoque un mouvement dangereux de l'axe), le retrait du frein supprime une fonction de sécurité conçue. Cette substitution nécessite une révision formelle des exigences de sécurité de l’axe. Pour les axes confirmés horizontaux sans composante de charge gravitationnelle, le HC-SFS121K sans frein est une spécification valide et correcte dès le départ.