Mitsubishi HC-SFS502 (HCSFS502) — Servomoteur CA 5 kW, arbre droit, sans frein, série MELSERVO-J2S

Identification du produit

Numéro de pièce : HC-SFS502

Également recherché sous les noms : HCSFS502, HC-SFS-502

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

Type de moteur : Servomoteur CA sans balais — Arbre droit, sans frein, 2000 tr/min

État : Neuf en boîte, scellé d'usine

Aperçu

Le Mitsubishi HC-SFS502 est un servomoteur CA sans balais à inertie moyenne de 5 kW de la plateforme MELSERVO-J2S — arbre droit, sans frein, nominal à 2 000 tr/min avec un couple continu de 23,9 Nm et un couple de pointe de 71,6 Nm. C'est le moteur d'entraînement de 5 kW propre et sans encombrement pour les axes horizontaux et toute application où la charge est supportée latéralement, où la gravité ne joue aucun rôle dans le sens de rotation de l'arbre, et où un maintien mécanique à l'arrêt du servomoteur n'est pas une exigence.

Le retrait du frein et la spécification d'un arbre droit ne réduisent pas les performances de ce moteur de manière significative. La puissance de sortie est la même, 5 kW. Les valeurs de couple continu et de pointe sont identiques. L'encodeur absolu série 17 bits — 131 072 positions par révolution — est identique à tous les autres moteurs de la famille HC-SFS. Ce que le HC-SFS502 offre par rapport à ses variantes sœurs BK ou B, c'est exactement ce dont de nombreuses applications ont besoin : 5 kW de sortie servo bien contrôlée sur un arbre droit, sans la complexité du câblage, le séquençage des relais et les composants de panneau qu'un système de freinage nécessite sur des axes qui n'en ont pas l'utilité.

Il s'agit de la génération J2-Super à 5 kW. Le HC-SFS502 remplace l'ancien HC-SF502 dans le même enveloppe de bride, avec la même classe d'amplificateur spécifiant désormais le matériel MR-J2S-500, et apporte la mise à niveau de l'encodeur 17 bits introduite par la plateforme J2-Super. Pour les machines exécutant déjà des amplificateurs MR-J2S-500, ou les nouvelles constructions spécifiant le matériel J2S dès le départ, le HC-SFS502 est le moteur arbre droit sans frein de 5 kW que la conception du système exige.

Spécifications techniques

Ce que signifient 5 kW à 2000 tr/min en pratique

Le HC-SFS502 se situe dans un créneau spécifique de la gamme de puissance des servomoteurs — suffisamment exigeant pour que les moteurs de milieu de gamme ne puissent pas le satisfaire, mais pas si grand qu'il nécessite l'infrastructure d'un système de 7 kW. La puissance nominale continue de 23,9 Nm est le chiffre déterminant : c'est ce que le moteur peut supporter indéfiniment dans des conditions thermiques nominales, axe après axe, équipe après équipe. Lorsqu'une analyse du cycle de service d'une machine montre que le couple de coupe ou le couple de transfert le plus élevé soutenu sur un axe donné approche ou dépasse ce qu'un moteur de 3,5 kW peut supporter en continu, 5 kW est l'étape de capacité qui résout le problème de marge.

Le pic de 71,6 Nm — exactement trois fois le chiffre continu — définit ce que l'amplificateur peut demander pendant les transitoires d'accélération et de décélération. Sur une grande table CNC déplaçant une pièce et un montage substantiels d'une position à l'autre en déplacement rapide, la demande de couple pendant la rampe d'accélération dépasse largement la charge de coupe soutenue. Le plafond de 71,6 Nm donne à l'axe la capacité d'effectuer ce déplacement rapide rapidement, le moteur revenant bien dans sa plage continue une fois que l'axe atteint la position cible et commence l'opération d'usinage.

La capacité de l'installation électrique de 7,5 kVA est l'empreinte de l'alimentation électrique. Avec un courant nominal de 25 A, le câblage du panneau, la protection des circuits et la sélection des contacteurs doivent être dimensionnés de manière appropriée. L'énergie de régénération — l'énergie renvoyée au bus CC lorsqu'une charge à inertie élevée décélère — est gérée par l'amplificateur MR-J2S-500, mais la capacité de la résistance de régénération doit être confirmée pour les axes avec des événements de décélération fréquents ou à haute énergie, tels que des axes de table lourds cyclant à des vitesses de déplacement rapide élevées.

Arbre droit, sans frein : la spécification idéale pour les entraînements horizontaux

Chaque variante de moteur de la gamme HC-SFS existe car différentes applications ont des exigences différentes au niveau de l'arbre et dans l'architecture de sécurité de la machine. Le HC-SFS502 sans frein et avec un arbre droit n'est pas un compromis — c'est la spécification optimisée pour une catégorie d'application bien définie.

Pourquoi pas de frein ? Le maintien de la position au repos sur un axe horizontal est assuré par le verrouillage servo de l'amplificateur — la boucle de position reste fermée, l'encodeur surveille en permanence la position de l'arbre, et l'amplificateur fournit un courant correctif pour maintenir une erreur nulle. C'est fiable, précis et ne consomme pas de ressources supplémentaires du panneau. Un frein à ressort sur le même axe ajouterait un câblage 24V CC, un relais, un absorbeur de surtension, un circuit de verrouillage MBR dans la logique de sécurité de la machine, et une maintenance continue du disque et de la bobine du frein. Aucune de ces infrastructures n'apporte d'avantage fonctionnel sur un axe où la gravité n'agit pas dans le sens de rotation de l'arbre et où aucune force déséquilibrée ne menace de déplacer l'axe lorsque le courant servo est coupé.

Sur une machine avec plusieurs axes de 5 kW — un grand centre d'usinage à colonne mobile, un système portique, une machine de transfert multi-broches — l'élimination des freins sur les axes qui n'en ont pas besoin produit une conception électrique mesurable plus simple. Moins de relais, moins de connexions de câblage, moins de demande de courant 24V, et un processus de mise en service qui ne nécessite pas de vérification du timing du frein sur ces axes.

Pourquoi un arbre droit ? Les accouplements à serrage par friction — accouplements à disque, accouplements à soufflet, accouplements à mâchoires avec moyeux à serrage fendu — sont l'interface standard pour les applications de vis à billes et d'entraînement direct d'axes servo haute performance. Ils offrent une excellente rigidité torsionnelle, un jeu nul, et compensent les petits désalignements angulaires et parallèles sans introduire de souplesse dans la boucle de position. Sur un accouplement à serrage par friction correctement sélectionné et installé à 5 kW, la force de serrage est plus que suffisante pour transmettre 71,6 Nm de pointe sans glissement.

Là où un arbre claveté et une connexion par clavette positive sont requis — poulies de synchronisation, moyeux d'engrenage, entraînements par pignon — le moteur correct est le HC-SFS502K (arbre claveté, sans frein) ou le HC-SFS502BK (arbre claveté avec frein). Le HC-SFS502 à arbre droit est destiné aux conceptions d'accouplement qui n'ont pas besoin de clavette.

Une note d'installation importante à cette taille de châssis : utilisez le trou fileté à l'extrémité de l'arbre et un tire-fond pour asseoir axialement le moyeu d'accouplement sur l'arbre plutôt que de le presser ou de le frapper avec une force d'impact. À 5 kW et la masse du moteur correspondante, l'impact sur l'arbre lors de l'installation du moyeu se transmet à l'ensemble de l'encodeur à l'arrière du moteur. Les dommages résultants à l'encodeur ont tendance à se manifester non pas comme une faute immédiate, mais comme des erreurs de position intermittentes et des alarmes d'encodeur qui apparaissent sous vibration pendant la production — difficiles à tracer, coûteuses à diagnostiquer, entièrement évitables.

Encodeur 17 bits : performance J2-Super à 5 kW

Le passage du HC-SF502 (génération J2, encodeur 14 bits, 16 384 ppr) au HC-SFS502 (génération J2S, encodeur 17 bits, 131 072 ppr) représente une augmentation de huit fois de la résolution de l'encodeur. À 5 kW et 2 000 tr/min, cette amélioration de la résolution est bénéfique sur toute la plage de vitesse de fonctionnement.

À vitesse nominale, la qualité de l'estimation de la vitesse s'améliore directement. L'amplificateur MR-J2S calcule la vitesse de l'axe à partir d'échantillons de position d'encodeur consécutifs. Avec 131 072 positions par révolution, chaque pas angulaire entre les échantillons est huit fois plus petit qu'avec 16 384 ppr. La boucle de vitesse voit une estimation de vitesse à plus faible bruit, ce qui permet un gain proportionnel plus élevé avant que les résonances mécaniques ne deviennent une préoccupation de stabilité. Un gain plus élevé signifie une réjection des perturbations plus rapide — les perturbations de force de coupe, les effets de souplesse de transmission et les changements de charge sont corrigés plus rapidement, maintenant l'axe sur son profil de vitesse commandé pendant la production.

À faibles vitesses d'avance — mouvements de contournage lents, coupe de filetage, rectification de profil — l'encodeur 17 bits fournit les incréments angulaires fins requis pour un contrôle de vitesse fluide. Des données d'encodeur plus grossières à basse vitesse produisent une ondulation de vitesse qui apparaît dans la surface usinée sous forme de motif périodique. Les 131 072 ppr du HC-SFS502 suppriment considérablement cette ondulation par rapport à l'ancien appareil 14 bits, une différence visible dans la qualité de finition de surface sur les opérations d'avance lente de précision.

La fonction absolue conserve sa valeur quelle que soit la puissance nominale. La batterie lithium A6BAT dans l'amplificateur MR-J2S maintient le compteur de position multi-tours actif pendant toute interruption de courant. Lors du prochain allumage — que ce soit après un arrêt planifié, un déclenchement d'alarme ou une panne de courant inattendue — l'axe lit sa position absolue et la machine reprend sans cycle de retour à la référence. Pour les opérations de production où le temps de redémarrage affecte directement le débit, l'élimination des cycles de retour à zéro obligatoires a une réelle valeur commerciale.

Amplificateurs compatibles

Le HC-SFS502 nécessite un amplificateur de classe MR-J2S-500 de la plateforme MELSERVO-J2S. Trois variantes d'interface couvrent les principales architectures de contrôle :

MR-J2S-500A accepte les commandes analogiques et à impulsions des systèmes CNC et des automates programmables. Les modes de contrôle de position, de vitesse et de couple sont tous pris en charge. Configuration, diagnostic et surveillance en temps réel via MR Configurator (MRZJW3-SETUP) via l'interface RS-232C. Le choix standard pour les machines utilisant une sortie de commande de position CNC ou un contrôle à impulsions d'automate.

MR-J2S-500B se connecte aux contrôleurs de mouvement Mitsubishi via le bus série fibre optique SSCNET — l'architecture multi-axes coordonnée utilisée dans les systèmes de contrôleurs de mouvement des séries A et Q. Les commandes de position arrivent sur le réseau depuis le contrôleur ; l'amplificateur les exécute localement en utilisant le retour d'encodeur de l'arbre moteur. Les câbles d'encodeur entre l'amplificateur et le rack CNC sont remplacés par le câble fibre optique SSCNET.

MR-J2S-500CP intègre une table de points intégrée pour le positionnement autonome. Jusqu'à 31 positions cibles sont stockées dans l'amplificateur et activées par des commandes E/S ou CC-Link. Cette variante convient aux applications où un contrôleur de mouvement dédié n'est pas requis et où une fonction de positionnement indexé simple est suffisante.

Les trois variantes prennent entièrement en charge l'encodeur série 17 bits du HC-SFS502 et sont nominales pour le courant continu de 25 A du moteur. Le HC-SFS502 n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J2-500 d'origine (première génération, pré-J2S), qui ne peuvent pas lire le format d'encodeur 17 bits. Pour les machines exécutant du matériel MR-J2-500 de première génération, le HC-SF502 (génération J2, encodeur 14 bits) est le moteur correct à choisir — aucune mise à niveau de l'amplificateur n'est nécessaire.

HC-SFS502 dans la famille HC-SFS 2000 tr/min

Le HC-SFS502 se situe entre les moteurs de 3,5 kW et 7 kW sur la même bride de 176 × 176 mm que partagent tous les moteurs de 2 kW et plus dans cette gamme. Au point de capacité 502, la matrice complète des suffixes couvre toutes les combinaisons arbre/frein : arbre droit (HC-SFS502), arbre droit avec frein (HC-SFS502B), arbre claveté (HC-SFS502K), et arbre claveté avec frein (HC-SFS502BK). Les quatre partagent la même bride, le même encodeur et la même exigence d'amplificateur MR-J2S-500. Les choix de suffixe d'arbre et de frein n'ont aucun effet sur la sélection de l'amplificateur.

HC-SFS502 vs HC-SF502 : Quel moteur votre machine nécessite-t-elle ?

Les performances de sortie sont identiques. Le montage est identique. La génération de l'encodeur et l'exigence de l'amplificateur sont la différence déterminante. Vérifiez la plaque signalétique de l'amplificateur avant de commander : MR-J2-500 (sans S) signifie que le HC-SF502 est le moteur correct. MR-J2S-500 signifie que les deux moteurs sont compatibles, le HC-SFS502 apportant une résolution d'encodeur plus élevée.

Applications typiques

Grands axes de table X et Y de centres d'usinage CNC. Les axes d'avance de table principaux sur les centres d'usinage verticaux et horizontaux grand format déplacent des masses de pièces substantielles à des vitesses d'avance de coupe soutenues et à des vitesses de déplacement rapide élevées. Ce sont des axes horizontaux — aucun frein requis — et l'arbre droit convient aux interfaces d'accouplement à disque ou à soufflet de précision utilisées sur les entraînements à vis à billes haute performance. Le 23,9 Nm continu du HC-SFS502 fournit l'autorité de couple soutenue dont ces axes ont besoin sans fonctionner près du plafond thermique.

Entraînements de colonne de centre d'usinage à colonne mobile. Sur les centres d'usinage à colonne mobile et à portique, l'axe d'entraînement de la colonne ou du traverse déplace une fonte structurelle lourde le long de guidages linéaires. Ce sont des axes à inertie élevée et à déplacement rapide élevé où une capacité de 5 kW est la spécification correcte pour les machines de taille moyenne à grande. Le pic de 71,6 Nm gère la demande d'accélération ; le 23,9 Nm continu couvre la charge de déplacement soutenue entre les événements de positionnement.

Entraînements de rotation de table (axe B) de HMC. Les entraînements de table rotative d'axe B de centre d'usinage horizontal utilisant un accouplement direct entre le servomoteur et le mécanisme d'entraînement de vis sans fin ou de table nécessitent un couple soutenu et un retour de position haute résolution. L'arbre droit du HC-SFS502 convient aux conceptions d'accouplement à serrage par friction utilisées sur les unités d'entraînement d'axe B de précision, et l'encodeur 17 bits fournit la résolution angulaire requise pour un indexage précis de l'usinage multi-faces.

Entraînements d'axes de portique et de portail. Les systèmes d'usinage à portique grand format et les machines de mesure de coordonnées de type portail utilisent des servomoteurs sur l'axe de déplacement du portique pour déplacer l'ensemble de la traverse sur de longues courses à grande vitesse. L'inertie combinée de la traverse et de tout outillage est substantielle ; 5 kW fournissent la capacité d'accélération et de déplacement soutenue sans surdimensionner le lecteur dans la plage de 7 kW.

Entraînements d'articulations de robots industriels. Les axes d'articulations primaires de robots industriels à charge utile élevée — les articulations de rotation de la taille et les articulations d'épaule sur les grands bras 6 axes — utilisent des servomoteurs à inertie moyenne et de capacité moyenne dans cette gamme de puissance. Ce sont des charges équilibrées bien contrôlées sur des structures de robot correctement contrebalancées, rendant la configuration arbre droit sans frein appropriée lorsque la conception mécanique offre une stabilité d'axe adéquate au repos.

Neuf en boîte, scellé d'usine

Scellé d'usine signifie emballage Mitsubishi d'origine sans rien avoir touché — carton extérieur, berceau en mousse intérieur, capuchon de protection d'extrémité d'arbre, cache de connecteur d'encodeur et joint de connecteur d'alimentation tous intacts et dans leur état d'origine. Aucune installation préalable. Pas de cyclage thermique dû à une utilisation antérieure. Pas d'historique de charge de roulement à prendre en compte.

Pour une machine arrêtée et en attente de ce moteur, le stock neuf en boîte élimine complètement le temps de réparation et fournit une unité dans un état connu sans variables dues à un service antérieur. Pour les inventaires de pièces de rechange planifiés — en particulier lorsque cette capacité et cette configuration apparaissent sur plusieurs axes dans une flotte de machines — le stock scellé d'usine fournit des unités cohérentes et prêtes à être mises en service.

Stocké dans des conditions appropriées — environnement stable, frais et sec, à l'abri des vibrations et de la lumière directe — le stock HC-SFS502 scellé d'usine maintient ses spécifications complètes pendant plusieurs années. Au-delà de cinq ans de stockage, une rotation lente de l'arbre avant la mise en service permet de redistribuer la graisse des roulements avant que le moteur ne soit mis en service.

Questions fréquemment posées

Q1 : Quels amplificateurs sont compatibles avec le HC-SFS502 ?

Le HC-SFS502 nécessite un amplificateur de classe MR-J2S-500 de la plateforme MELSERVO-J2S. Les trois variantes standard sont le MR-J2S-500A (commande analogique/impulsion à usage général), le MR-J2S-500B (bus fibre optique SSCNET pour les contrôleurs de mouvement Mitsubishi) et le MR-J2S-500CP (positionnement intégré avec CC-Link). Tous prennent en charge l'encodeur série 17 bits et le courant nominal de 25 A du moteur. Le HC-SFS502 n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J2-500 d'origine ou avec les amplificateurs MR-J3 / MR-J4.

Q2 : Quelle est la différence entre le HC-SFS502 et le HC-SF502 ?

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 droit et sans frein — mécaniquement interchangeables au niveau de la face de montage. La différence réside dans la génération de l'encodeur : le HC-SF502 utilise un encodeur 14 bits (16 384 ppr) et est compatible avec les amplificateurs MR-J2-500 et MR-J2S-500. Le HC-SFS502 utilise un encodeur 17 bits (131 072 ppr) et ne nécessite que des amplificateurs MR-J2S-500. Vérifiez le modèle d'amplificateur installé avant de commander. S'il indique MR-J2-500 (sans S), le HC-SF502 est le bon moteur.

Q3 : Pourquoi n'y a-t-il pas de frein électromagnétique sur le HC-SFS502 ?

Le HC-SFS502 est conçu pour les axes horizontaux et les entraînements où le verrouillage servo assure un maintien de position adéquat dans toutes les conditions d'arrêt. Sur ces axes, l'ajout d'un frein introduit un câblage, du matériel de relais, un séquençage MBR et une complexité de panneau dont l'application n'a pas l'utilité. Pour les axes supportant une charge due à la gravité — colonnes verticales, glissières inclinées, mécanismes déséquilibrés — le moteur correct est le HC-SFS502B (arbre droit avec frein). Le frein est un choix de conception délibéré pour la sécurité de l'axe, pas un accessoire optionnel ; spécifiez-le là où l'axe en a besoin.

Q4 : Comment l'encodeur 17 bits se compare-t-il à l'encodeur 14 bits de l'ancien HC-SF502 ?

L'encodeur 17 bits fournit 131 072 positions par révolution contre 16 384 pour l'appareil 14 bits — une augmentation de résolution de huit fois. En termes pratiques, la boucle de vitesse de l'amplificateur MR-J2S reçoit un signal de vitesse plus fin, ce qui permet une bande passante de contrôle plus élevée et une meilleure réjection des perturbations. À faibles vitesses d'avance, les incréments angulaires plus fins réduisent l'ondulation de vitesse qui apparaîtrait autrement comme une variation de finition de surface. La fonction absolue fonctionne de manière identique dans les deux cas ; la position est conservée entre les cycles d'alimentation grâce à la batterie A6BAT dans l'amplificateur.

Q5 : La batterie de l'encodeur absolu doit-elle être remplacée périodiquement, et où se trouve-t-elle ?

Oui. La batterie lithium Mitsubishi A6BAT qui maintient le compteur de position multi-tours de l'encodeur absolu 17 bits est logée à l'intérieur de l'amplificateur servo MR-J2S — pas dans le moteur. Remplacez-la lorsque l'amplificateur affiche son alarme de batterie faible. N'attendez pas que la batterie soit complètement déchargée : une A6BAT épuisée entraîne la réinitialisation du compteur de position absolue, nécessitant un cycle de retour à la référence avant que la machine ne puisse reprendre la production. Dans des conditions de fonctionnement normales, l'A6BAT dure généralement plusieurs années, mais cela varie en fonction de la température et de la fréquence à laquelle la machine est mise hors tension.