Un nouveau servomoteur Mitsubishi HC-SFS203BG1 HCSFS203BG1 HC-SFS203BG1 neuf en boîte scellé d'usine

Mitsubishi HC-SFS203BG1 (HCSFS203BG1) — Servomoteur AC à engrenages 2 kW, frein + réducteur à bride type G1, série MELSERVO-J2S

Identification du produit

Numéro de pièce : HC-SFS203BG1

Également recherché sous les noms suivants : HCSFS203BG1, HC-SFS-203BG1

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

Type de moteur : Servomoteur AC sans balais avec réducteur industriel général intégré (type bride) et frein électromagnétique, 3000 tr/min de base

État : Neuf en boîte, scellé d'usine

À quoi sert ce moteur

Il existe une classe spécifique de problèmes de système d'entraînement qu'un servomoteur standard — même bien spécifié — ne peut pas résoudre proprement par lui-même : les applications où la charge nécessite un couple nettement supérieur à celui que le moteur délivre à sa vitesse d'arbre naturelle, ou où le mécanisme entraîné doit tourner à une plage de vitesses à laquelle un moteur accouplé directement ne peut pas fonctionner efficacement. C'est ce problème que le réducteur G1 résout.

L'HC-SFS203BG1 combine un servomoteur J2-Super de 2 kW, 3000 tr/min avec un réducteur industriel général de type bride intégré dans un ensemble unique assemblé en usine. L'unité de réduction est montée par bride — ce qui signifie que le carter d'engrenage utilise l'interface de montage à bride standard du moteur et présente son propre arbre de sortie à l'extrémité entraînée. Le résultat est un servomoteur à engrenages compact et autonome qui se connecte directement à la machine, sans boîte de vitesses externe à aligner, accoupler et supporter séparément.

L'"B" dans le modèle désigne le frein électromagnétique, qui sur un moteur à engrenages a une caractéristique importante : il est situé sur l'arbre moteur, avant le réducteur. Le couple de maintien du frein à la sortie de l'engrenage est donc égal au couple de maintien nominal du frein multiplié par le rapport de réduction. Un frein côté moteur qui maintient 6,37 Nm devient une tenue de charge très efficace une fois que le rapport de réduction le multiplie — un avantage mécanique significatif pour les axes verticaux, les bras chargés par gravité et les applications qui nécessitent une tenue de position fiable au repos.

L'encodeur absolu série 17 bits intégré au moteur J2-Super fournit le même retour d'information de 131 072 ppr que tous les moteurs HC-SFS — et de manière critique, l'encodeur lit sur l'arbre moteur, avant la réduction. L'amplificateur voit la résolution complète de l'arbre moteur, quel que soit le rapport de réduction installé, et le compteur de position absolue couvre le suivi multi-tours sur toute la plage de l'arbre de sortie de l'engrenage, maintenu hors tension par la batterie A6BAT dans l'amplificateur MR-J2S.

Spécifications techniques

L'unité de réduction G1 : contexte d'ingénierie et d'application

Type bride vs type patte

Mitsubishi propose deux configurations de réducteurs industriels généraux pour la gamme HC-SFS. Le G1 (type bride) monte l'unité de réduction contre la bride avant du moteur, avec l'arbre de sortie sortant du carter d'engrenage. L'ensemble complet se fixe à la machine via la face de bride de sortie du carter d'engrenage. Le G1H (type patte) utilise un carter d'engrenage monté sur pieds qui se fixe par des patins inférieurs plutôt que par une face de bride — adapté à différentes configurations de machines où les charges de l'arbre de sortie seraient mieux supportées par la base du carter.

Pour la plupart des applications d'outils de machine et d'automatisation standard, le type bride G1 est le choix le plus courant. Il s'intègre proprement dans tout cadre de machine qui accepterait normalement un servomoteur monté par bride, le carter d'engrenage étendant simplement la profondeur axiale de l'ensemble tout en présentant l'arbre de sortie sur la même ligne centrale.

Ce que le rapport de réduction fait aux chiffres de sortie

Le couple nominal de 6,37 Nm du moteur HC-SFS203 est le chiffre à l'arbre moteur avant toute réduction. Une fois l'unité de réduction dans le circuit, l'arbre de sortie produit un couple multiplié par le rapport de réduction, moins les pertes d'engrenage. À un rapport de 1/20 et une efficacité typique des engrenages droits/hélicoïdaux d'environ 85 à 90 %, le couple continu effectif à la sortie de l'engrenage approche 108 à 115 Nm — et la vitesse de l'arbre de sortie à la vitesse nominale du moteur tombe à 150 tr/min. À un rapport de 1/9, le même calcul donne environ 48 à 51 Nm à 333 tr/min.

Cette gamme de rapports disponibles rend le HC-SFS203BG1 adaptable à un large éventail d'exigences d'application — du couple modéré à vitesse moyenne en utilisant les rapports inférieurs, au couple de maintien élevé à faible vitesse de sortie en utilisant les rapports supérieurs. Le rapport spécifique installé dans une unité donnée fait partie des spécifications de commande et est estampillé sur la plaque signalétique du carter d'engrenage.

Résolution de l'encodeur moteur après engrenage

L'encodeur est sur l'arbre moteur et lit 131 072 positions par révolution moteur. À un rapport de 1/20, chaque révolution de l'arbre de sortie correspond à 20 révolutions moteur, et chaque révolution moteur produit 131 072 comptes d'encodeur. L'amplificateur voit donc 2 621 440 comptes d'encodeur par révolution d'arbre de sortie — une résolution effective à la sortie de l'engrenage qui dépasse de loin ce qu'un encodeur autonome monté sur l'arbre de sortie pourrait raisonnablement fournir à cette taille de moteur. C'est un avantage significatif pour la précision du positionnement à basse vitesse : la boucle de contrôle dispose de données angulaires très fines avec lesquelles travailler, même lorsque l'arbre de sortie tourne à seulement quelques tr/min.

Frein électromagnétique sur un moteur à engrenages

Le frein électromagnétique est sur l'arbre moteur — entre l'encodeur et l'étage d'entrée de l'engrenage. Lorsque le 24 V CC est retiré, le ressort engage directement l'arbre moteur. Comme l'unité de réduction est dans le chemin de couple entre le frein et la charge, l'effet de maintien côté charge est le couple de maintien nominal du frein multiplié par le rapport de réduction. Cette capacité de maintien amplifiée est l'une des principales raisons de spécifier un servomoteur à engrenages avec un frein côté moteur plutôt qu'un frein séparé sur l'arbre de sortie.

Pour les axes verticaux avec des mécanismes chargés par gravité, cela a une signification pratique. Le couple gravitationnel déséquilibré apparaît à la sortie de l'engrenage ; le frein le maintient à l'arbre moteur via le rapport de réduction. Un axe avec 50 Nm de couple gravitationnel déséquilibré à la sortie nécessiterait seulement 2,5 Nm de couple de maintien du frein à l'arbre moteur avec un rapport de 1/20 — bien dans les capacités du frein.

Le séquençage correct du frein s'applique toujours. La sortie MBR (verrouillage de frein) de l'amplificateur MR-J2S doit être utilisée pour contrôler le relais de frein, garantissant que le frein ne s'engage qu'après que le moteur a décéléré jusqu'à l'arrêt. Engager le ressort contre un arbre moteur en rotation — même avec la masse et l'inertie plus faibles du moteur — accélère l'usure du frein. L'unité de réduction elle-même impose également une contrainte : en aucun cas le frein ne doit être utilisé pour arrêter une charge de sortie en mouvement lorsque l'inertie de cette charge est élevée. L'amplificateur doit d'abord décélérer ; le frein maintient ce qui est déjà arrêté.

Note sur la protection de la section d'engrenage : Le corps du moteur est IP65. La section du carter du réducteur est IP44 — protégé contre l'intrusion de solides et les éclaboussures d'eau, mais pas contre les jets d'eau dirigés ou l'immersion. Pour les applications dans des environnements humides ou de lavage, ce classement doit être vérifié par rapport aux exigences environnementales avant de spécifier ce moteur. Là où un IP65 pour l'ensemble est requis, l'application devrait utiliser une combinaison de servomoteur monté séparément et de boîte de vitesses externe classée IP65.

Exigences d'amplificateur et configuration des paramètres

Le HC-SFS203BG1 s'associe aux amplificateurs de classe MR-J2S-200— la même série d'amplificateurs que celle utilisée pour le HC-SFS203 standard. Du point de vue de l'amplificateur, le moteur est le HC-SFS203 ; l'amplificateur communique avec l'encodeur de l'arbre moteur et contrôle le courant du moteur exactement comme il le ferait pour une application à entraînement direct.

Ce qui change avec l'unité de réduction, ce sont les paramètres de rapport de réduction électronique dans l'amplificateur. La fonction d'engrenage électronique des amplificateurs MR-J2S (paramètres PA06 et PA07, ou CMX/CDV) convertit les unités de commande de position du contrôleur en comptes d'encodeur de l'arbre moteur. Avec un réducteur dans la chaîne cinématique, la relation entre les mouvements de machine commandés et la rotation de l'arbre moteur change selon le rapport de réduction, et ces paramètres doivent être réglés en conséquence pour maintenir la correspondance correcte entre les commandes de position et la position réelle de l'arbre de sortie.

Lors d'une session MR Configurator (MRZJW3-SETUP) lors de la mise en service, cela est configuré dans le cadre de la configuration de l'axe avant la première exécution. Des réglages incorrects du rapport de réduction électronique produisent des erreurs de suivi et des mouvements anormaux de l'axe lors du premier test JOG — vérifiez toujours ces paramètres par rapport au rapport de réduction installé réel avant de commander tout mouvement d'axe.

Amplificateurs compatibles :

• MR-J2S-200A — Commande analogique/impulsion générale, contrôle de position / vitesse / couple
• MR-J2S-200B — Bus fibre optique SSCNET pour contrôleurs de mouvement Mitsubishi
• MR-J2S-200CP — Positionnement intégré avec interface CC-Link

Applications typiques

Systèmes d'entraînement de convoyeurs et de transfert. Les convoyeurs à chaîne et à bande entraînés par servomoteur fonctionnant à faible vitesse d'arbre de sortie mais nécessitant un positionnement contrôlé et une vitesse constante utilisent des servomoteurs à engrenages comme entraînement principal. Le réducteur G1 produit la faible vitesse de sortie à partir d'un moteur à haute vitesse sans nécessiter de boîte de vitesses externe, et le frein assure une tenue de position d'indexation fiable entre les cycles.

Tables d'indexation rotatives à basse vitesse. Les tables d'indexation qui tournent à des vitesses de sortie lentes — moins de 60 tr/min à la table — bénéficient de la haute résolution que fournit l'encodage de l'arbre moteur après multiplication par engrenage. Les pas angulaires fins à l'arbre de sortie sont résolus avec une grande précision grâce à la combinaison de l'encodeur et du rapport de réduction, permettant un positionnement d'indexation précis sans encodeur d'arbre de sortie séparé.

Remplacement de vis sans fin sur machines anciennes. Les machines initialement conçues autour de motoréducteurs à vis sans fin — nécessitant souvent une faible vitesse d'arbre de sortie avec un couple élevé — peuvent être modernisées pour le contrôle par servomoteur en utilisant un servomoteur équipé d'un G1 dans le même encombrement approximatif, gagnant des profils de vitesse programmables, une limitation de couple et un retour d'information de position absolue à la place de l'entraînement à vitesse fixe d'origine.

Entraînements de stations d'emballage et d'étiquetage. Les entraînements de station sur les tables d'emballage rotatives, les rouleaux applicateurs d'étiquettes et les mécanismes de mâchoires de scellage utilisent des servomoteurs à engrenages pour obtenir la vitesse de surface de rouleau correcte au point de travail. L'encodeur absolu garantit que le registre du produit est maintenu même après des arrêts imprévus, sans nécessiter de cycle de recalibration du capteur avant de reprendre la production.

Entraînements de palans et d'actionneurs verticaux à basse vitesse. Les actionneurs verticaux où le mécanisme fonctionne naturellement à basse vitesse — palans à course courte, axes d'alimentation de presse, mécanismes de serrage — utilisent des servomoteurs à engrenages pour obtenir la force requise au point de charge. Le frein côté moteur du HC-SFS203BG1 maintient la position de sortie grâce à l'effet de multiplication du rapport de réduction, fournissant une tenue mécanique fiable au repos.

G1 vs autres variantes de réducteurs dans la gamme HC-SFS

Le G1 est le choix standard polyvalent — économique, compatible avec les configurations de montage de machines courantes et disponible dans la plus large gamme de rapports. Les G5 et G7 sont des variantes de réducteurs de précision avec des spécifications de jeu plus serrées, destinées aux applications où la précision angulaire au point de charge est critique. Pour la plupart des applications de convoyage, de transfert et de contrôle de mouvement général, le G1 est la spécification appropriée.

Neuf en boîte, scellé d'usine

Scellé d'usine signifie que l'ensemble complet assemblé — moteur et réducteur intégré — n'a jamais été installé ni alimenté. Emballage Mitsubishi d'origine intact, tous les capuchons de connecteur et les protections d'extrémité d'arbre en place. Le carter d'engrenage a été lubrifié en usine ; aucun service de lubrification avant installation n'est requis pour les unités entrant directement en service dans des périodes de stockage normales.

Pour les machines attendant cette variante spécifique de servomoteur à engrenages, le stock neuf en boîte élimine les temps de réparation et supprime toutes les variables associées aux unités réparées ou reconditionnées. Le rapport de réduction spécifique installé dans cette unité est identifié sur la plaque signalétique du carter d'engrenage — confirmez-le par rapport au rapport requis par la machine avant l'installation.

Questions fréquemment posées

Q1 : Que signifie le suffixe G1, et en quoi diffère-t-il des G1H, G5 ou G7 ?

G1 désigne un réducteur de sortie de type bride industriel général intégré directement au moteur. Il se monte via la bride avant du moteur et présente une sortie d'arbre sur la face extérieure du carter d'engrenage. Le G1H est le même concept de réducteur industriel général mais avec un carter monté sur pieds / pattes au lieu d'un montage par bride — adapté à différentes configurations de machines. Les G5 et G7 sont des réducteurs pour applications de précision avec des spécifications de jeu plus serrées, utilisés lorsque la précision angulaire à l'arbre de sortie est critique. Pour les applications générales de convoyage, de transfert et de contrôle de mouvement standard, le G1 est le choix approprié et le plus économique.

Q2 : Quels amplificateurs sont compatibles avec le HC-SFS203BG1 ?

Le HC-SFS203BG1 utilise le même amplificateur que le moteur HC-SFS203 standard : la classe MR-J2S-200. Les trois variantes principales sont le MR-J2S-200A (commande analogique/impulsion générale), le MR-J2S-200B (bus fibre optique SSCNET pour contrôleurs de mouvement) et le MR-J2S-200CP (fonction de positionnement intégrée). L'amplificateur communique avec l'encodeur de l'arbre moteur comme d'habitude ; le rapport de réduction est pris en compte dans les paramètres de rapport de réduction électronique de l'amplificateur, et non dans la sélection du modèle d'amplificateur.

Q3 : L'encodeur est sur l'arbre moteur — le rapport de réduction affecte-t-il la précision de la position à la sortie ?

La résolution 17 bits de l'encodeur (131 072 ppr) est mesurée à l'arbre moteur. Après la réduction, le nombre de comptes d'encodeur effectifs par révolution d'arbre de sortie est la résolution de base multipliée par le rapport de réduction. À un rapport de 1/20, par exemple, chaque révolution d'arbre de sortie correspond à plus de 2,6 millions de comptes d'encodeur — une référence de position très fine. Cela signifie que la précision à l'arbre de sortie s'améliore avec des rapports de réduction plus élevés, et le positionnement à basse vitesse sur l'arbre de sortie bénéficie de la résolution multipliée.

Q4 : La classification IP65 du moteur s'applique-t-elle à l'ensemble, y compris l'unité de réduction ?

Non. Le corps du moteur est IP65. La section du réducteur est classée IP44— résistant aux éclaboussures d'eau mais pas aux jets d'eau. Si l'environnement de l'application implique des jets d'eau dirigés, des pulvérisations chimiques ou une exposition importante aux liquides de refroidissement, cette classification doit être vérifiée par rapport aux exigences d'installation. Pour une couverture IP65 de l'ensemble, un servomoteur séparé et une boîte de vitesses externe classée IP65 indépendamment devraient être envisagés à la place.

Q5 : Comment fonctionne le frein électromagnétique sur un moteur à engrenages, et le rapport de réduction affecte-t-il la force de maintien ?

Le frein est sur l'arbre moteur, avant l'unité de réduction— il maintient l'arbre moteur mécaniquement lorsque le 24 V CC est retiré. Comme la charge est connectée via l'engrenage, l'effet de maintien côté charge est égal au couple de maintien de l'arbre moteur du frein multiplié par le rapport de réduction. Un rapport plus élevé produit une tenue latérale de charge proportionnellement plus grande à partir du même frein. Le frein est un dispositif de maintien uniquement, pas un frein d'arrêt — l'amplificateur doit décélérer le moteur jusqu'à l'arrêt avant que le frein ne s'engage. Utilisez toujours la sortie MBR (verrouillage de frein) de l'amplificateur MR-J2S pour séquencer correctement le relais de frein.