Mitsubishi HC-SF202K (HCSF202K) — Servomoteur AC 2 kW, arbre cannelé, sans frein, série MELSERVO J2

Identification du produit

Numéro de pièce : HC-SF202K

Également recherché sous les noms : HCSF202K, HC-SF-202K

Série : Mitsubishi MELSERVO HC-SF (Génération J2)

Type de moteur : Servomoteur Brushless AC — Arbre cannelé, sans frein, 2000 tr/min

État : Neuf en boîte, scellé d'usine

Aperçu

Le Mitsubishi HC-SF202K est un servomoteur brushless AC à inertie moyenne de 2 kW de la plateforme MELSERVO J2 d'origine, évalué à 2 000 tr/min avec un couple continu de 9,55 Nm et une rainure de clavette usinée sur l'arbre d'entraînement. Aucun frein électromagnétique n'est monté. Il s'agit de la spécification pour les axes horizontaux, les entraînements couplés par engrenage, les mécanismes à courroie crantée et toute application de génération J2 de 2 kW où une connexion arbre-accouplement positive est importante et où un maintien mécanique à l'arrêt du servomoteur n'est pas requis.

Au sein de la famille J2 HC-SF, le suffixe "K" ne signifie qu'une chose : l'arbre d'entraînement possède une rainure de clavette usinée. Tout le reste du moteur — puissance de sortie, couples nominaux, encodeur, dimensions de bride, exigences d'amplificateur — est partagé avec le HC-SF202 à arbre droit. Le changement de configuration de l'arbre concerne uniquement l'interface d'accouplement, et c'est le bon choix chaque fois que la conception mécanique du côté entraîné nécessite un chemin de couple clavette-rainure plutôt qu'une interface de serrage par friction seule.

Deux faits concernant le HC-SF202K sont pratiquement importants pour toute personne recherchant un remplacement. Premièrement, en tant que moteur de génération J2 avec un encodeur 14 bits, il est compatible avec les amplificateurs MR-J2-200 d'origine et la plateforme MR-J2S-200 plus récente — une couverture d'amplificateur plus large que le HC-SFS202K de génération J2S, qui nécessite du matériel MR-J2S. Deuxièmement, la bride de 176 x 176 mm est partagée avec tous les moteurs de la gamme HC-SF/SFS de 2 kW à 7 kW, ce qui rend les remplacements physiques à l'identique simples dans cette plage de capacité.

Spécifications techniques

L'arbre cannelé : ce qu'il résout à 2 kW

Le chemin de couple à travers une connexion arbre-moyeu détermine la fiabilité de l'assemblage pendant la durée de vie de la machine. Un arbre droit simple repose entièrement sur la friction entre le diamètre extérieur de l'arbre et l'alésage du moyeu — la force de serrage doit être suffisamment élevée pour résister au couple de pointe sans glissement dans la pire condition que l'axe rencontrera jamais. Cette pire condition sur un axe servo est rarement le couple de coupe en régime permanent ; il s'agit plus souvent d'une inversion soudaine, d'une décélération rapide à partir de la vitesse de déplacement maximale, ou d'une entrée de choc provenant d'une coupe interrompue ou d'une commande d'arrêt d'axe abrupte.

La rainure de clavette usinée dans l'arbre du HC-SF202K modifie ce calcul. La clavette occupe des fentes correspondantes dans l'arbre et l'alésage du moyeu, transmettant le couple directement à travers la section transversale de cisaillement de la clavette plutôt que par friction seule. Sous chargement cyclique, couple inversé et entrées de choc — conditions qui induisent progressivement un micro-glissement dans les interfaces de friction marginalement serrées — la connexion clavetée reste stable. La position n'est pas perdue, l'accouplement ne dérive pas, et l'arbre ne développe pas de marques d'usure dues au fretting entre le moyeu et le diamètre extérieur de l'arbre.

Avec 9,55 Nm en continu et 28,6 Nm en pointe, ces charges sont réelles. Le pic de 28,6 Nm représente la demande de couple pendant la phase d'accélération d'un mouvement d'axe — le moment où l'amplificateur commande un courant maximal pour amener un axe chargé à sa vitesse de déplacement rapide. Un moyeu d'accouplement monté sur l'arbre droit simple avec une force de serrage marginale peut supporter le couple en régime permanent sans incident pendant des mois, puis glisser une fois lors d'une séquence d'accélération agressive et introduire une erreur de position qui ne devient visible qu'en tant que décalage de dimension usinée.

La rainure de clavette est la mesure préventive. Les poulies entraînées, les pignons, les moyeux d'engrenages et les accouplements de précision où la position angulaire entre l'arbre et le composant entraîné doit être maintenue — ce sont les interfaces qui appartiennent à un arbre cannelé, et le HC-SF202K est la spécification correcte pour elles.

Un point d'installation qui s'applique à tous les moteurs HC-SF avec rainures de clavette : utilisez le trou fileté à l'extrémité de l'arbre et un tire-fond pour tirer le moyeu axialement sur l'arbre plutôt que de le marteler ou de le presser. Les charges d'impact lors de l'installation du moyeu se propagent le long de l'arbre jusqu'au disque de l'encodeur et à l'ensemble de roulement à l'arrière du moteur. Les dommages résultants à l'encodeur ne sont pas toujours immédiats — ils apparaissent souvent plus tard sous forme d'alarmes de position intermittentes ou de lectures erratiques de l'encodeur sous charge vibratoire, qui sont difficiles à diagnostiquer et à retracer jusqu'à l'événement d'installation d'origine.

Sans frein : la bonne configuration pour ces axes

L'absence de frein électromagnétique sur le HC-SF202K est une spécification, pas une omission. Pour les axes horizontaux où aucune force gravitationnelle ou asymétrique n'agit dans le sens de rotation de l'arbre moteur, le verrouillage servo — le maintien de position en boucle fermée de l'amplificateur avec courant moteur actif — est suffisant dans toutes les conditions d'arrêt. L'ajout d'un frein sur ces axes introduit une complexité de câblage, un relais et un absorbeur de surtension dans le panneau, un courant de 24V DC supplémentaire, et une séquence d'interverrouillage MBR dans la logique de sécurité de la machine, le tout pour une fonction mécanique dont l'application n'a jamais réellement besoin.

Le HC-SF202K convient aux axes où cette description s'applique : déplacements X et Y sur les centres d'usinage, entraînements de transfert horizontaux, axes de convoyeurs à bande et à chaîne, et mécanismes auxiliaires entraînés par engrenages où la charge est mécaniquement supportée contre la gravité et où le verrouillage servo est adéquat entre les mouvements et au repos.

Là où l'image est différente — axes verticaux, bras chargés par gravité, mécanismes déséquilibrés qui dériveraient à l'arrêt du servomoteur — le moteur correct est le HC-SF202BK, qui ajoute le frein électromagnétique à ressort à la même configuration d'arbre cannelé. Les spécifications de sortie mécanique sont identiques ; le frein est le seul ajout, et il est là spécifiquement pour ces applications.

Sur une machine multi-axes avec huit, douze ou seize axes servo, le HC-SF202K contribue à un système électrique plus simple sur chaque axe qui ne nécessite pas de fonction de frein. Cette simplicité a une valeur réelle lors de la mise en service, du dépannage et de la maintenance à long terme.

Encodeur de génération J2 : capacité et compatibilité

Le HC-SF202K utilise l'encodeur absolu série 14 bits de la plateforme J2, à 16 384 positions par révolution. Il s'agit d'un dispositif de rétroaction numérique série — les données de position sont transmises sous forme de signal série à l'amplificateur, et non sous forme de paires analogiques sinus/cosinus — et il comprend le compteur absolu multi-tours alimenté par batterie.

À 2 kW et 2 000 tr/min, une résolution de 14 bits est tout à fait capable pour les applications que ce moteur dessert. Les axes d'avance de machine-outil, le positionnement de convoyeur, les entraînements d'indexation et les mécanismes d'automatisation entraînés par engrenages fonctionnent tous avec des tolérances de position bien inférieures à ce que 16 384 ppr peuvent résoudre. La limitation pratique de l'encodage 14 bits par rapport au 17 bits apparaît le plus clairement à des vitesses d'avance très faibles, dans les opérations de contournage lentes, ou dans les applications à entraînement direct où la résolution de l'encodeur au point de charge est la principale contrainte de la douceur de la vitesse. Pour la grande majorité des applications d'axes de machines-outils de l'ère J2, ce n'est pas une contrainte contraignante.

Le compteur absolu multi-tours conserve les données de position entre les cycles d'alimentation à l'aide de la batterie lithium A6BAT à l'intérieur de l'amplificateur servo. La position survit à toute interruption d'alimentation — arrêt nocturne, déclenchement d'alarme, arrêt d'urgence — et l'axe démarre dans sa position absolue correcte lors du prochain allumage sans aucun mouvement de retour de référence. Remplacez la batterie A6BAT à l'alerte de batterie faible de l'amplificateur, avant qu'une décharge complète ne provoque la perte de la position absolue stockée.

L'histoire de la compatibilité des amplificateurs est la force pratique du HC-SF202K. Parce que l'encodeur 14 bits J2 précède la plateforme J2S, il est lisible par deux générations d'amplificateurs Mitsubishi :

• MR-J2-200A / MR-J2-200B — Amplificateurs d'origine de génération J2. Compatibilité totale, aucune restriction, aucun contournement de paramètre.
• MR-J2S-200A / MR-J2S-200B / MR-J2S-200CP — Amplificateurs J2-Super. Entièrement rétrocompatible avec l'encodeur J2.

Le HC-SFS202K (génération J2S, 17 bits) fonctionne uniquement avec les amplificateurs MR-J2S-200. Le HC-SF202K fonctionne avec les deux. Pour les machines fonctionnant actuellement avec des amplificateurs MR-J2-200 d'origine — une base installée importante dans les machines-outils produites tout au long de l'ère J2 — le HC-SF202K est la cible d'approvisionnement correcte, et aucune mise à niveau de l'amplificateur n'est requise en plus du remplacement du moteur.

HC-SF vs HC-SFS à 2 kW : la décision de remplacement pratique

Chaque fois qu'un moteur à arbre cannelé de 2 kW de la famille J2 nécessite un remplacement, la même comparaison se pose. Le HC-SF202K et le HC-SFS202K fournissent tous deux 9,55 Nm en continu, 28,6 Nm en pointe, sur une bride de 176 x 176 mm, avec un arbre cannelé et sans frein — la sortie est la même. Le montage est le même. L'interface de l'arbre est la même.

La décision se résume à une seule vérification : quel amplificateur est installé dans la machine ? Vérifiez la plaque signalétique de l'amplificateur. S'il est indiqué MR-J2-200 (sans le S), commandez le HC-SF202K — le HC-SFS202K générera une erreur d'encodeur et ne fonctionnera pas. S'il est indiqué MR-J2S-200, les deux moteurs fonctionnent ; le HC-SFS202K offre une résolution de rétroaction plus élevée, mais le HC-SF202K est une alternative entièrement valide qui évite tout risque d'incertitude de compatibilité sur les anciennes machines.

Famille HC-SF 2000 tr/min — 2 kW en contexte

Le HC-SF202K marque la transition du groupe de brides de 130 x 130 mm au groupe de brides de 176 x 176 mm au sein de la plage HC-SF 2000 tr/min. À partir de 2 kW et plus, tous les moteurs de cette famille partagent la bride plus grande, et au sein de chaque plage de capacité, les variantes à arbre cannelé et à arbre droit partagent le même schéma de boulons de montage. Les différences de suffixe de frein et de type d'arbre n'affectent pas l'interface de la bride.

Applications typiques

Axes d'entraînement à courroie crantée. Les axes de machines-outils utilisant des entraînements à courroie crantée entre le servomoteur et la vis à billes ou l'entrée de crémaillère nécessitent une poulie d'entraînement cannelée. La tension de la courroie combinée aux charges cycliques d'engagement des dents crée exactement les conditions où une connexion d'arbre cannelé empêche la rotation de la poulie d'entraînement par rapport à l'arbre moteur. La puissance nominale de 9,55 Nm du HC-SF202K gère les charges des axes de machines-outils de milieu de gamme à des vitesses de courroie nominales dans une marge de fonctionnement confortable.

Axes rotatifs couplés par engrenage. Les unités d'entraînement d'axe 4 CNC, les entrées d'engrenage à vis sans fin de table rotative et les axes auxiliaires à train d'engrenages utilisent des servomoteurs avec arbres cannelés côté moteur pour un raccordement de couple positif et sans jeu. Le HC-SF202K fournit la capacité de 2 kW et l'interface cannelée dont ces conceptions ont besoin, avec une compatibilité totale pour les amplificateurs MR-J2 initialement spécifiés dans une grande proportion des machines qui les utilisent.

Entraînements de transfert à chaîne et pignon. Les systèmes de transfert automatisés utilisant des entraînements à chaîne et pignon sur des axes d'indexation contrôlés par servomoteur spécifient des pignons cannelés pour empêcher le pignon d'entraînement de tourner par rapport à l'arbre moteur sous les charges impulsives qui caractérisent l'engagement de la chaîne. Le HC-SF202K convient aux convoyeurs de transfert horizontaux, aux systèmes de transfert de palettes et aux mécanismes d'indexation de pièces de ce type à une capacité de 2 kW.

Maintenance de machines-outils héritées. La double compatibilité d'amplificateur du HC-SF202K en fait la cible d'approvisionnement de premier choix pour les machines construites pendant l'ère J2 qui fonctionnent avec des amplificateurs MR-J2-200. Plutôt que de commander le moteur et de mettre à niveau simultanément l'amplificateur vers MR-J2S — une intervention plus complexe et coûteuse — le HC-SF202K s'intègre directement avec le matériel existant. Pour les équipes de maintenance qui prennent en charge des parcs de machines de l'ère J2, cela est pratiquement important.

Axes d'emballage et d'étiquetage à cycle élevé. Les axes à courroie crantée entraînés par servomoteur sur les lignes d'emballage — entrées de produit, entraînements d'applicateur d'étiquettes, postes de formage de cartons — fonctionnent à des cadences élevées avec des charges de couple modérées. L'arbre cannelé convient à l'interface de la poulie à courroie crantée, et l'encodeur de l'ère J2 fournit la précision d'enregistrement requise pour un alignement cohérent produit-étiquette sans cycle de retour à zéro après chaque arrêt d'urgence ou redémarrage de la machine.

Neuf en boîte, scellé d'usine

Scellé d'usine signifie emballage Mitsubishi d'origine avec tout intact — la rainure de clavette sur l'arbre est protégée par le capuchon d'extrémité de l'arbre, tous les ports de connecteur sont couverts, le joint d'étanchéité à l'huile est dans son état de fabrication, et l'emballage en mousse interne est intact. Le moteur n'a jamais été installé, jamais alimenté, et n'a aucun historique thermique ou mécanique à prendre en compte.

Pour une machine attendant cette pièce pour reprendre sa production, le stock neuf en boîte signifie pas de temps de réparation et aucune incertitude quant à son état de service antérieur. Le moteur est expédié prêt pour une installation directe. Pour les stocks de pièces de rechange planifiés, les stocks scellés en usine se conservent bien pendant plusieurs années dans des conditions stables et sèches, sans vibration. 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 la première mise sous tension.

Questions fréquemment posées

Q1 : Quels amplificateurs sont compatibles avec le HC-SF202K ?

Le HC-SF202K est compatible avec les amplificateurs de génération J2 d'origine et J2-Super (J2S) de classe 200. Les modèles confirmés compatibles sont MR-J2-200A et MR-J2-200B (génération J2 d'origine), et MR-J2S-200A, MR-J2S-200B, et MR-J2S-200CP (génération J2-Super). L'encodeur 14 bits de génération J2 est lisible par les deux plateformes. Le HC-SF202K n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J3 ou MR-J4, qui utilisent une interface d'encodeur différente.

Q2 : Quelle est la différence entre le HC-SF202K et le HC-SFS202K ?

Les deux moteurs fournissent 9,55 Nm en continu, 28,6 Nm en pointe, sur une bride de 176 x 176 mm avec un arbre cannelé et sans frein — mécaniquement interchangeables au montage. La différence réside dans la génération de l'encodeur : le HC-SF202K utilise un encodeur 14 bits (16 384 ppr) et fonctionne avec les amplificateurs MR-J2 et MR-J2S. Le HC-SFS202K utilise un encodeur 17 bits (131 072 ppr) et nécessite uniquement les amplificateurs MR-J2S. Si la machine fonctionne avec des amplificateurs MR-J2-200 d'origine, commandez le HC-SF202K. Si elle fonctionne avec des MR-J2S-200, les deux moteurs sont compatibles.

Q3 : Quelle est la différence entre le HC-SF202K et le HC-SF202 (arbre droit) ?

Les deux moteurs sont identiques électriquement et mécaniquement à tous égards, sauf l'arbre. Le HC-SF202 a un arbre droit simple pour les accouplements à serrage par friction. Le HC-SF202K a une rainure de clavette usinée pour la transmission de couple positive par clavette et moyeu. Même puissance de sortie nominale, mêmes couples, même encodeur, même compatibilité d'amplificateur, même bride. Choisissez entre les deux en fonction uniquement de la conception de l'accouplement du mécanisme entraîné — il n'y a pas de différence de performance entre les deux dans des conditions d'installation correctes.

Q4 : Quelle est la différence entre le HC-SF202K et le HC-SF202BK ?

Encore une fois, une seule caractéristique de différence : le HC-SF202BK ajoute un frein électromagnétique à ressort. Tout le reste — arbre cannelé, 2 kW, 9,55 Nm, 28,6 Nm en pointe, encodeur 14 bits, bride 176 x 176 mm, compatibilité d'amplificateur — est identique. Le HC-SF202K sans frein convient aux axes horizontaux et à toute application où le verrouillage servo offre un maintien suffisant dans toutes les conditions d'arrêt. Le HC-SF202BK est nécessaire pour les axes verticaux, les mécanismes chargés par gravité, ou toute application où la conception sûre de la machine nécessite un maintien mécanique à sécurité intégrée lorsque l'alimentation du servomoteur est coupée.

Q5 : Le HC-SF202K inclut-il une clavette pour la rainure de clavette ?

La pratique standard de Mitsubishi pour la gamme d'arbres cannelés HC-SF est de fournir le moteur sans clavette — la rainure de clavette est usinée dans l'arbre, mais la clavette elle-même n'est pas incluse dans l'emballage du moteur. Vérifiez les dimensions de la rainure de clavette de l'arbre par rapport au moyeu entraîné avant de commander une clavette, et sélectionnez une clavette avec les tolérances de largeur, de hauteur et de longueur correctes pour le moyeu et le cycle de service et de couple de l'application. Reportez-vous au manuel d'instructions du servomoteur Mitsubishi pour les dimensions de l'arbre et de la rainure de clavette de la série HC-SF202.