Mitsubishi HC-SF502BK (HCSF502BK) — Servomoteur AC 5 kW, arbre rainuré + frein, série MELSERVO J2

Identification du produit

Numéro de pièce : HC-SF502BK

Également recherché sous : HCSF502BK, HC-SF-502BK

Série : Mitsubishi MELSERVO HC-SF (Génération J2)

Type de moteur : Servomoteur AC sans balais — Arbre rainuré avec frein électromagnétique, 2000 tr/min

État : Neuf en boîte, scellé d'usine

Aperçu

La Mitsubishi HC-SF502BK est un servomoteur AC sans balais à inertie moyenne de 5 kW issu de la plateforme MELSERVO J2 d'origine, portant les deux caractéristiques qui définissent sa variante : une rainure usinée sur l'arbre d'entraînement et un frein électromagnétique à ressort. Avec 23,9 Nm en continu et 71,6 Nm en pointe, il offre la capacité de sortie requise par les axes de machines-outils lourdes et les entraînements d'automatisation à forte charge, tandis que le frein garantit que cette capacité s'accompagne du maintien mécanique de sécurité indispensable aux applications exigeantes.

Cette combinaison spécifique — arbre rainuré plus frein à 5 kW — se retrouve sur une catégorie d'axes reconnaissable. Les colonnes Z de grandes machines CNC supportant de lourds ensembles de broches qui nécessitent une interface de couplage positive et un maintien mécanique contre la gravité. Les entraînements de tables rotatives avec moyeux d'engrenage rainurés qui doivent maintenir la position d'indexation hors tension. Les mécanismes de transfert et de navette où le couplage côté moteur nécessite une rainure et où l'axe chargé ne peut pas compter uniquement sur le verrouillage servo entre les cycles. Le HC-SF502BK est conçu spécifiquement pour cette intersection d'exigences.

En tant que moteur de génération J2, le HC-SF502BK est équipé de l' encodeur absolu série 14 bits à 16 384 positions par révolution et maintient une compatibilité totale avec la famille d'amplificateurs MR-J2-500 d'origine ainsi qu'avec la plateforme MR-J2S-500 ultérieure. Cette compatibilité avec deux générations d'amplificateurs est l'un des aspects les plus utiles du HC-SF — les machines utilisant du matériel MR-J2 de première génération peuvent accepter ce moteur sans aucune modification d'amplificateur, ce qui en fait la cible d'approvisionnement idéale pour une large base installée de machines-outils de l'ère J2.

Spécifications techniques

5 kW, 23,9 Nm : où ce moteur est spécifié

Cinq kilowatts à 2 000 tr/min se situent dans une plage de puissance exigeante pour les servomoteurs — au-dessus des axes de milieu de gamme gérés par les moteurs de 2 kW et 3,5 kW, en dessous de la plus grande capacité standard de 7 kW. Le HC-SF502BK est le moteur spécifié lorsqu'un entraînement de 3,5 kW atteint sa limite de couple dans des conditions de production et qu'une unité de 7 kW serait surdimensionnée et plus difficile à justifier en termes d'espace de panneau et de capacité d'alimentation.

La valeur nominale de 23,9 Nm en continu est ce que le moteur peut supporter indéfiniment dans ses limites thermiques. Les avances de table de VMC lourdes poussant de grosses pièces à des vitesses d'avance de coupe soutenues, les entraînements de navette de palettes HMC cyclant de manière répétée sous le poids de la palette chargée, les grands axes de tables rotatives contournant des programmes d'usinage multi-faces — ce sont les conditions de fonctionnement où le couple continu détermine si le moteur fonctionne dans son budget thermique ou approche la surcharge sur un quart de production.

Les 71,6 Nm en pointe — trois fois le continu — sont la ressource de l'amplificateur pour l'accélération. Déplacer une charge importante et à forte inertie du repos à une vitesse rapide nécessite une impulsion de couple considérablement supérieure à la valeur continue. La puissance de pointe définit le plafond de cette impulsion ; le cycle de service détermine la fréquence à laquelle le moteur peut l'utiliser sans approcher ses limites thermiques. Une application d'axe bien adaptée utilise la capacité de pointe pendant les phases d'accélération et revient bien en deçà de la puissance nominale continue pendant la coupe ou le transfert de chaque cycle.

La demande de 7,5 kVA de l'installation électrique régit la conception de l'alimentation, le câblage du panneau et la gestion de l'énergie régénérative. Avec un courant nominal de 25 A, le dimensionnement des câbles, le choix des fusibles et des contacteurs doivent tous être appropriés pour ce niveau de courant. La régénération provenant de la décélération de charges à forte inertie — une palette chargée décélérant à grande vitesse de navette, une lourde colonne Z s'arrêtant en déplacement rapide — renvoie de l'énergie au bus CC de l'amplificateur. L'amplificateur MR-J2 ou MR-J2S-500 gère cela, mais la capacité de la résistance de freinage doit être confirmée pour les axes avec des événements de décélération à haute énergie fréquents.

Arbre rainuré à 5 kW : Ingénierie de la connexion

Vingt-trois virgule neuf Newton-mètres de couple nominal continu représentent une charge substantielle pour une interface de couplage arbre-moyeu à gérer de manière fiable pendant des années de service de production. Soixante-et-onze virgule six Newton-mètres en pointe est la cible de conception réelle : c'est ce que le couplage doit transmettre sans glissement dans la pire condition de fonctionnement que l'axe rencontrera — un déplacement à accélération maximale immédiatement suivi d'une inversion brusque, une décélération rapide à partir de la vitesse rapide maximale, ou un choc de charge soudain dû à une coupe interrompue.

Sur un arbre droit simple à cette capacité, le moyeu de couplage à serrage par friction doit être dimensionné et installé avec une force de serrage importante pour garantir l'absence de glissement à 71,6 Nm. La marge est réalisable mais pas généreuse, et elle dépend d'un couple d'installation constant, de surfaces d'arbre propres et d'une tolérance d'alésage de moyeu qui obtient l'interférence spécifiée. Toute déviation — un alésage légèrement trop grand, une surface d'arbre contaminée, des fixations de serrage sous-torquées — réduit la marge, et sur un axe de 5 kW avec une charge lourde, un événement de glissement signifie une perte de position sur une pièce importante de la machinerie.

La rainure du HC-SF502BK élimine cette dépendance. Le chemin de couple passe par la section transversale de cisaillement de la clavette, et non par friction de surface. Sous les charges cycliques, réversibles et de choc qui caractérisent le fonctionnement des machines-outils de production, une connexion rainurée correctement ajustée ne développe pas de micro-glissement. Le serrage du couplage contribue toujours à la rétention axiale et à la rigidité globale de l'assemblage, mais la transmission du couple est mécaniquement garantie par la clavette.

La rainure sert les conceptions du côté entraîné qui l'exigent spécifiquement. Les moyeux d'engrenage sur les entraînements de tables rotatives à vis sans fin, les poulies de courroie crantée sur les grands axes à vis à billes, les entraînements par pignon sur les chaînes de transfert de palettes, et les moyeux de couplage de précision sur les mécanismes à entraînement direct — tous ceux-ci nécessitent ou sont mieux servis par un arbre rainuré. Si le moyeu côté entraîné a une rainure usinée, l'arbre moteur en a également besoin, et le HC-SF502BK est la spécification.

Instructions d'installation : utilisez le trou fileté à l'extrémité de l'arbre pour tirer le moyeu de couplage axialement sur l'arbre à l'aide d'un tire-fond et d'une rondelle plutôt que de le presser ou de le frapper. À cette taille de châssis, tout impact axial lors de l'installation se transmet de l'arbre au disque de l'encodeur et à l'ensemble de roulement à l'arrière du moteur. Les dommages qui en résultent peuvent ne pas provoquer de défaut immédiat — ils apparaissent souvent des semaines ou des mois plus tard sous forme d'erreurs d'encodeur intermittentes extrêmement difficiles à retracer jusqu'à l'installation. La méthode du tire-fond prend trente secondes de plus qu'un maillet. Cela en vaut toujours la peine.

Frein électromagnétique : Maintien de sécurité à 5 kW

Le frein à ressort du HC-SF502BK est un dispositif de sécurité intrinsèque. Le ressort s'engage lorsque le 24 V CC est retiré — l'arbre est bloqué mécaniquement, indépendamment de l'état de l'amplificateur, de l'alimentation de commande ou de toute condition logicielle. Cette caractéristique en fait un dispositif véritablement de sécurité plutôt que simplement maintenu électriquement : l'état par défaut est verrouillé.

À 5 kW, les conséquences de charge d'un axe non freiné perdant le contrôle servo augmentent proportionnellement. Un servomoteur de 5 kW entraînant une grande colonne Z de VMC supporte tout le poids de la tête de broche de la machine — potentiellement plusieurs centaines de kilogrammes d'acier positionnés au-dessus de la pièce et du montage. Lorsque l'amplificateur disjoncte, le courant servo tombe à zéro en quelques millisecondes. Sur un moteur freiné, le ressort s'engage et la colonne se maintient. Sur un moteur non freiné, la colonne suit la gravité jusqu'à ce que la fonction de freinage dynamique de l'amplificateur ou le frottement mécanique l'arrête — et la distance parcourue avant l'arrêt n'est pas négligeable.

Le frein est également pertinent lors des arrêts planifiés de la machine. Les machines CNC modernes effectuent de nombreux arrêts planifiés par quart de travail — changements d'outils, pauses de programme, arrêts de fin de quart. À chacun de ceux-ci, l'axe Z est garé à une hauteur connue. Le frein le maintient là sans courant servo, sans consommer de puissance d'amplificateur, et sans aucun risque de dérive de la colonne si la boucle servo se relâche ou si un défaut d'amplificateur se produit pendant l'arrêt.

Trois exigences d'installation qui s'appliquent spécifiquement à ce niveau de capacité :

Utilisez la sortie MBR (verrouillage de frein électromagnétique) de l'amplificateur MR-J2 ou MR-J2S pour contrôler le relais de frein. Le signal MBR synchronise l'engagement du frein pour qu'il se produise uniquement après que l'amplificateur ait ralenti le moteur jusqu'à l'arrêt complet. À 5 kW, l'engagement du ressort contre un arbre en rotation génère une charge de choc importante — du genre qui endommage rapidement les surfaces de friction du frein et réduit sa durée de vie de plusieurs années à quelques semaines dans les cas graves.

Installez un parafoudre directement aux bornes de la bobine du frein. La bobine est une charge inductive ; la coupure de 24 V CC sans suppression génère une surtension qui peut endommager la sortie du relais ou d'autres composants du circuit de freinage. Le parafoudre doit être positionné à la bobine, pas au relais — la distance le long du câble réduit son efficacité.

Pour les axes verticaux, les directives publiées par Mitsubishi placent le couple de déséquilibre statique maximal recommandé à 70 % ou moins du couple nominal du moteur — environ 16,7 Nm à l'arbre moteur pour le HC-SF502BK. Les axes avec un déséquilibre gravitationnel plus élevé devraient inclure un contre-équilibrage supplémentaire tel qu'un cylindre d'équilibrage pneumatique plutôt que de se fier uniquement au couple servo et au frein.

Encodeur de génération J2 et compatibilité amplificateur

Le HC-SF502BK utilise l' encodeur absolu série 14 bits à 16 384 ppr de la plateforme J2 d'origine. La conception absolue série transmet un mot de position numérique à l'amplificateur à chaque intervalle d'échantillonnage et maintient un compteur absolu multi-tours hors tension via une batterie de secours. Pas de comptage incrémental, pas de retour de référence requis, et aucune incertitude de position après les événements d'alimentation — tant que la batterie est en bon état.

La batterie lithium A6BAT se trouve dans l'amplificateur servo, pas dans le corps du moteur. Elle est remplacée au niveau de l'amplificateur dans le cadre de la maintenance planifiée, indépendamment de tout travail sur le moteur. L'alarme de batterie de l'amplificateur se déclenche lorsque la tension de la cellule tombe en dessous du seuil de sécurité ; le remplacement de l'A6BAT avant sa décharge complète préserve les données de position absolue. Une batterie déchargée signifie que le compteur absolu est réinitialisé et que la machine nécessite un cycle de retour de référence avant la reprise de la production.

La compatibilité des amplificateurs est la force pratique de la génération J2 pour les machines actuellement en service. L'encodeur HC-SF 14 bits est lisible par les deux générations d'amplificateurs servo Mitsubishi de classe 500 :

• MR-J2-500A / MR-J2-500B — Amplificateurs d'origine de génération J2. Compatibilité totale, sans restrictions.
• MR-J2S-500A / MR-J2S-500B / MR-J2S-500CP — Amplificateurs J2-Super, entièrement rétrocompatibles avec l'encodeur J2.

Le HC-SFS502BK ultérieur avec encodeur 17 bits fonctionne exclusivement sur les amplificateurs MR-J2S-500. Pour la large base installée de machines utilisant du matériel MR-J2-500 d'origine, le HC-SF502BK est le seul moteur correct pour un remplacement à l'identique — le HC-SFS502BK provoquera une erreur d'encodeur sans mise à niveau de l'amplificateur.

HC-SF502BK vs HC-SFS502BK : La décision de remplacement

Les performances de sortie sont identiques. Le montage est identique. La génération de l'encodeur et l'exigence d'amplificateur qui en résulte sont la seule différence opérationnelle. Vérifiez le modèle de l'amplificateur avant l'achat : MR-J2-500 (sans S) signifie HC-SF502BK ; MR-J2S-500 signifie que les deux moteurs fonctionnent, le HC-SFS502BK offrant une résolution d'encodeur plus élevée si l'application peut l'utiliser.

Plage HC-SF 2000 tr/min — où se situe 5 kW

Le HC-SF502BK partage la bride de 176 × 176 mm avec tous les moteurs de 2 kW à 7 kW de la gamme HC-SF 2000 tr/min. Les combinaisons de suffixes suivent un schéma cohérent dans toute la famille : pas de suffixe = arbre droit, pas de frein ; B = arbre droit avec frein ; K = arbre rainuré, pas de frein ; BK = arbre rainuré avec frein. Le HC-SF502BK est la variante rainurée avec frein à 5 kW.

Applications typiques

Axe Z de VMC sur les centres d'usinage verticaux de grande taille. La colonne Z supportant une tête de broche de taille réelle est l'application qui rend la spécification du suffixe BK presque automatique. La colonne est chargée par gravité ; le moteur a besoin d'un maintien mécanique lorsque le servo est éteint ; et l'interface de couplage à la vis à billes est généralement un couplage rigide avec un alésage rainuré qui nécessite un arbre moteur rainuré. Le HC-SF502BK couvre les trois exigences de manière claire.

Axes W de HMC et entraînements de fourreau de perçage profond. Les axes de course W des centres d'usinage horizontaux et les axes d'extension de fourreau déplacent des ensembles lourds de broches et d'outils. À 5 kW avec 23,9 Nm en continu, le HC-SF502BK gère la force d'avance soutenue des opérations d'alésage de grand diamètre, et le frein maintient le fourreau en position pendant les changements d'outils et les arrêts de machine.

Grands entraînements d'indexation de table rotative. Les axes d'indexation de table rotative sur les centres d'usinage et les lignes de transfert utilisent des entrées servo entraînées par engrenage où le moyeu d'engrenage côté moteur est rainuré sur l'arbre. La position d'indexation doit être maintenue mécaniquement entre les coupes — le frein assure ce maintien à chaque station — et l'encodeur absolu confirme la position angulaire exacte à chaque redémarrage sans cycle de retour de référence.

Systèmes de navette et de transfert de palettes sur HMC. Les changeurs de palettes sur les centres d'usinage horizontaux de taille moyenne à grande transfèrent des palettes pesant plusieurs centaines de kilogrammes. Le cycle de démarrage-arrêt répété dans des conditions chargées convient à la puissance nominale continue du HC-SF502BK, l'arbre rainuré gère la conception d'entraînement à couplage positif typique des mécanismes de navette de palettes, et le frein sécurise la palette à chaque station contre tout mouvement pendant le serrage et l'usinage.

Entraînements servo de presse et axes de manutention. Les entraînements servo d'alimentation de bobine sur les presses mécaniques et les axes de manutention à commande servo avec des composants de mouvement verticaux ou inclinés combinent le besoin d'un couple substantiel, d'un couplage d'arbre positif et d'un maintien mécanique fiable entre les courses d'alimentation. Le HC-SF502BK répond aux trois dans un package compatible J2 requis par le matériel d'amplificateur de la machine d'origine.

Neuf en boîte, scellé d'usine

Scellé d'usine signifie emballage Mitsubishi d'origine — carton extérieur intact, berceau en mousse intérieur non perturbé, toutes les protections en place. La rainure et la clavette de l'arbre sont protégées par le capuchon d'extrémité de l'arbre ; les ports des connecteurs d'encodeur et d'alimentation restent couverts ; le joint d'étanchéité à l'huile IP65 est dans son état de fabrication. Aucune installation préalable, aucun historique thermique, aucune usure mécanique.

Pour une machine de production arrêtée en attente de ce moteur, le stock neuf en boîte élimine le temps de réparation du chemin de récupération. Pour les stocks de pièces de rechange pour la maintenance planifiée — en particulier sur les opérations multi-machines où cette capacité et cette configuration apparaissent sur plusieurs axes — le stock scellé d'usine fournit des unités de condition connue qui peuvent être mises en service directement.

Avec le poids typique de cette classe de châssis avec frein, le HC-SF502BK est expédié dans un emballage robuste adapté à sa masse. Stocké dans des conditions de température stable et de faible humidité, à l'abri des vibrations, le stock scellé d'usine maintient les spécifications complètes pendant plusieurs années. Au-delà de cinq ans, une rotation lente de l'arbre dans le cadre de l'inspection avant mise en service redistribue la graisse des roulements avant la première mise sous tension.

Questions fréquemment posées

Q1 : Quels amplificateurs sont compatibles avec le HC-SF502BK ?

Le HC-SF502BK est compatible avec les amplificateurs J2 et J2-Super (J2S) de classe 500. Les modèles compatibles confirmés sont MR-J2-500A et MR-J2-500B (génération J2 d'origine), et MR-J2S-500A, MR-J2S-500B, et MR-J2S-500CP (génération J2-Super). L'encodeur J2 14 bits est entièrement lisible par les deux plateformes d'amplificateurs. Le HC-SF502BK n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J3 ou MR-J4.

Q2 : Quelle est la différence entre le HC-SF502BK et le HC-SFS502BK ?

Les deux moteurs fournissent 23,9 Nm en continu et 71,6 Nm en pointe sur une bride de 176 × 176 mm avec un arbre rainuré et un frein électromagnétique — interchangeables physiquement au montage. La distinction réside dans l'encodeur : le HC-SF502BK utilise un encodeur 14 bits (16 384 ppr) et fonctionne avec les amplificateurs MR-J2 et MR-J2S. Le HC-SFS502BK utilise un encodeur 17 bits (131 072 ppr) et nécessite uniquement les amplificateurs MR-J2S. Si la machine utilise actuellement des amplificateurs MR-J2-500, le HC-SF502BK est la seule option d'approvisionnement correcte. Si des amplificateurs MR-J2S-500 sont installés, les deux moteurs sont compatibles.

Q3 : Comment fonctionne le frein électromagnétique et quelle est la pratique de câblage correcte ?

Le frein est à ressort et de sécurité intrinsèque : 24 V CC maintient le disque de frein dégagé, permettant une rotation libre de l'arbre. Retirez le 24 V et le ressort bloque immédiatement l'arbre. C'est un dispositif de maintien uniquement — il ne doit s'engager qu'après que l'amplificateur ait arrêté le moteur. Utilisez toujours la sortie MBR (verrouillage de frein) de l'amplificateur MR-J2 ou MR-J2S pour contrôler le relais de frein, en synchronisant l'engagement pour qu'il se produise après la fin de la décélération du moteur. Installez un parafoudre aux bornes de la bobine du frein pour vous protéger contre les surtensions inductives à la coupure.

Q4 : Où se trouve la batterie de l'encodeur absolu et quand doit-elle être remplacée ?

La batterie lithium Mitsubishi A6BAT qui alimente l'encodeur absolu 14 bits est installée à l'intérieur de l'amplificateur servo — pas dans le moteur. Elle conserve le compteur de position absolue multi-tours lors de toute interruption d'alimentation, éliminant les cycles de référencement au redémarrage. Remplacez l'A6BAT lorsque l'amplificateur affiche son alarme de batterie faible. N'attendez pas la décharge complète : une A6BAT complètement déchargée réinitialise le compteur de position absolue, nécessitant un cycle de retour de référence avant que la machine ne puisse reprendre la production.

Q5 : Quelle est la procédure correcte pour monter un moyeu de couplage sur l'arbre rainuré ?

Utilisez le trou fileté à l'extrémité de l'arbre pour tirer le moyeu axialement sur l'arbre — un tire-fond, une rondelle et un écrou contre la face du moyeu appliquent une force axiale qui positionne le moyeu proprement sans impact. Ne frappez pas et ne pressez pas le moyeu sur l'arbre. À cette taille de moteur, les charges d'impact lors du montage du moyeu se transmettent à travers l'arbre à l'ensemble de l'encodeur à l'arrière du moteur, causant des dommages qui peuvent ne pas produire de défaut immédiat mais peuvent entraîner des erreurs d'encodeur intermittentes sous vibration. La méthode du tire-fond prend un peu plus de temps mais protège l'encodeur de manière fiable.