Mitsubishi HC-SFS353K (HCSFS353K) — Servomoteur AC 3,5 kW, arbre à clavette, 3000 tr/min, série MELSERVO-J2S

Identification du produit

Numéro de pièce : HC-SFS353K

Aussi recherché sous les noms : HCSFS353K, HC-SFS-353K

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

 Type de moteur : Servomoteur AC sans balais — Arbre à clavette, sans frein, 3000 tr/min

État : Neuf en boîte, scellé d'usine

Ce qui rend ce moteur différent

La famille HC-SFS fonctionne à deux vitesses nominales : 2 000 tr/min et 3 000 tr/min. Les modèles se terminant par "2" sont les variantes à 2000 tr/min. Les modèles se terminant par "3" — y compris le HC-SFS353K — sont évalués à 3 000 tr/min. Avec une puissance de 3,5 kW, un couple nominal de 11,1 Nm et une bride de 176 × 176 mm, ce moteur offre le même encombrement que le HC-SFS352 à 2000 tr/min, mais une vitesse maximale plus élevée, ce qui en fait le bon choix partout où l'application privilégie une marge de couple continue réduite au profit d'une translation rapide plus rapide, de cycles d'indexation plus rapides ou de vitesses d'axe adjacentes à la broche plus élevées.

Le suffixe "K" signifie arbre à clavette — une rainure de clavette usinée dans l'arbre du moteur pour une connexion positive transmettant le couple aux composants couplés. Aucun frein n'est monté ; ce moteur maintient sa position grâce au verrouillage servo en boucle fermée de l'amplificateur. Les applications qui nécessitent un maintien mécanique de sécurité en cas d'arrêt du servomoteur appartiennent à la variante HC-SFS353BK. Le HC-SFS353K est la spécification pour les axes horizontaux, les tables de positionnement angulaire et tout entraînement où la gravité n'est pas une préoccupation et où l'interface de couplage nécessite une clavette.

Soutenu par l'encodeur absolu série 17 bits de la plateforme MELSERVO-J2S et compatible avec les amplificateurs MR-J2S-350, le HC-SFS353K bénéficie de l'ensemble complet des fonctionnalités J2-Super : 131 072 positions par révolution de résolution de rétroaction, rétention de position absolue par sauvegarde sur batterie, et une bande passante de boucle de vitesse qui dépasse ce que les amplificateurs J2 de première génération pouvaient atteindre.

Spécifications techniques

3000 tr/min contre 2000 tr/min — Comprendre le compromis

Les HC-SFS352 et HC-SFS353 sont tous deux des moteurs de 3,5 kW sur la même bride de 176 × 176 mm. Ce qui change entre eux, c'est la vitesse nominale, et avec elle, le couple continu. À 2 000 tr/min, le HC-SFS352 délivre 16,7 Nm en continu. À 3 000 tr/min, le HC-SFS353K délivre 11,1 Nm en continu — environ les deux tiers du chiffre de la variante à vitesse plus lente.

Ce compromis est délibéré. La puissance de sortie est presque la même (tous deux sont de classe 3,5 kW). Ce que le moteur à 3000 tr/min vous offre en échange du couple continu plus faible, c'est la capacité de faire fonctionner l'axe plus rapidement — important lorsque le temps de cycle de la machine est déterminé par la translation rapide ou la vitesse d'indexation plutôt que par la force de coupe. Un axe qui passe 80 % de son temps de cycle en positionnement rapide et seulement 20 % à des vitesses d'avance de coupe bénéficiera souvent davantage de la vitesse que de la marge de couple supplémentaire que fournit la variante à 2000 tr/min.

Pour les concepteurs de machines qui choisissent entre les deux : si la demande de couple continu dans le pire des cas sur votre axe dépasse 11,1 Nm, le HC-SFS352 est le choix le plus sûr. Si le budget de couple est confortablement dans les 11,1 Nm et que des mouvements non coupants plus rapides réduisent significativement le temps de cycle, le HC-SFS353K mérite sa spécification.

L'arbre à clavette à 3,5 kW

Onze Newton-mètres de couple continu, ce n'est pas négligeable. À cette capacité, un accouplement à friction mal ajusté — fixations sous-serrées, finition de surface incohérente sur le diamètre extérieur de l'arbre, ou un alésage de moyeu légèrement trop grand — peut développer un micro-glissement au fil du temps. Le micro-glissement sur un axe servo est insidieux : il est souvent trop faible pour déclencher immédiatement une alarme d'erreur de suivi, mais suffisamment important pour introduire une dérive de position qui s'accumule sur plusieurs cycles.

La rainure de clavette du HC-SFS353K élimine ce mode de défaillance. Une clavette et un moyeu correctement ajustés forment une connexion positive à charge de cisaillement ; la clavette transmet le couple directement entre l'arbre et le moyeu plutôt que de s'appuyer uniquement sur la friction de serrage. Pour les entraînements par courroie crantée, les pignons de chaîne, les pignons d'engrenage et les accouplements qui doivent rester absolument calés sur l'arbre sous des inversions répétées et des charges de choc, l'arbre à clavette est la spécification d'ingénierie correcte.

Note d'installation du manuel d'instructions de Mitsubishi : Lors du montage d'une poulie ou d'un moyeu sur un arbre à clavette, utilisez le trou fileté à l'extrémité de l'arbre pour tirer le composant — insérez un goujon à double extrémité, placez une rondelle contre la face du moyeu et serrez un écrou pour tirer le moyeu en position. Ne frappez pas les composants sur l'arbre. Les charges de choc dues aux coups se transmettent à travers l'arbre au disque de l'encodeur à l'arrière du moteur et peuvent causer des dommages à l'encodeur qui ne sont pas immédiatement évidents mais qui réduisent la durée de vie ou provoquent des défauts intermittents plus tard.

Encodeur absolu 17 bits — L'avantage J2S

La plateforme J2-Super a introduit l'encodeur absolu série 17 bits (131 072 ppr) en standard sur toute la famille HC-SFS. Avant cela, les moteurs HC-SF utilisaient un dispositif 14 bits à 16 384 ppr. L'amélioration de la résolution est de huit fois, et ses effets sont pratiques plutôt que purement numériques.

À 3 000 tr/min — la vitesse nominale du HC-SFS353K — l'encodeur envoie des données de position à l'amplificateur plus fréquemment par unité de temps qu'un moteur à 2 000 tr/min simplement parce que l'arbre tourne plus vite. Une haute résolution signifie que même à cette vitesse, chaque mise à jour de position individuelle représente un petit pas angulaire. La boucle de vitesse reçoit des informations de vitesse granulaires, ce qui prend en charge la bande passante plus élevée que le CPU amélioré de l'amplificateur MR-J2S est conçu pour exploiter. Le résultat est une meilleure stabilité de vitesse à la vitesse de fonctionnement, un erreur de suivi plus faible pendant l'accélération et une meilleure réjection des perturbations pendant le cycle de travail.

La fonctionnalité absolue continue de faire son travail, quelle que soit la vitesse nominale. La sauvegarde sur batterie dans l'amplificateur MR-J2S — utilisant la cellule lithium A6BAT — conserve le compteur de position absolue multi-tours lors des coupures de courant. L'axe sait exactement où il se trouve lors de la prochaine mise sous tension, sans effectuer de retour à la référence. Pour les machines qui fonctionnent en plusieurs équipes ou qui redémarrent fréquemment après des arrêts planifiés, il s'agit d'un gain de temps pratique.

Amplificateurs compatibles

Le HC-SFS353K s'associe aux amplificateurs de la classe MR-J2S-350 de la plateforme MELSERVO-J2S. Les modèles compatibles confirmés sont :

• MR-J2S-350A — Interface de commande analogique/impulsion, usage général. Modes de contrôle de position, de vitesse et de couple.
• MR-J2S-350B — Interface SSCNET (bus fibre optique), pour contrôleur de mouvement et systèmes coordonnés multi-axes.
• MR-J2S-350CP — Fonction de positionnement intégrée, adaptée aux applications autonomes point à point sans contrôleur externe.

Les trois variantes prennent en charge le protocole d'encodeur 17 bits du HC-SFS353K et sont évaluées pour le courant continu de 16,4 A du moteur.

Le HC-SFS353K n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J3 ou MR-J4, qui utilisent une interface d'encodeur différente. Il n'est pas non plus compatible avec les amplificateurs MR-J2 de première génération, qui sont antérieurs au protocole d'encodeur J2S.

Famille HC-SFS 3000 tr/min — Référence de capacité

Au sein de la sous-famille HC-SFS 3000 tr/min, le 353K se situe à capacité moyenne :

Tous les modèles de ce tableau utilisent l'encodeur absolu série 17 bits, l'alimentation classe 200V AC, la protection IP65 et l'arbre étanche à l'huile. Le 353 utilise la bride plus grande de 176 × 176 mm, cohérente avec le HC-SFS352 à 2000 tr/min à la même capacité.

Applications typiques

Axes auxiliaires à grande vitesse de centres d'usinage CNC. Axes secondaires sur les centres d'usinage 5 axes — Inclinaisons de trunnion d'axe A, rotation de table d'axe B, entraînements de magasin d'outils — bénéficient des moteurs à 3000 tr/min où le temps d'indexation rapide entre les positions est plus important que le couple brut à faible vitesse d'avance. L'arbre à clavette convient aux conceptions à entraînement direct ou par engrenage dans les mécanismes de table rotative.

Indexation de convoyeurs et de transfert à cycle élevé. Les systèmes de transfert entraînés par servomoteur avec de courtes distances station à station et des taux de cycle élevés utilisent des moteurs à 3000 tr/min pour raccourcir la phase d'accélération à la vitesse de chaque mouvement. Douze stations cyclant toutes les 8 secondes dans une cellule d'assemblage automobile nécessitent une réponse d'axe rapide, pas un couple maximal à basse vitesse.

Entraînements par courroie crantée et chaîne. Les lignes d'emballage, les machines d'étiquetage et les équipements de formage-remplissage-scellage qui utilisent des axes à courroie crantée entraînés par servomoteur nécessitent généralement des arbres à clavette sur la poulie d'entraînement pour empêcher la tension de la courroie de faire tourner le moyeu sur l'arbre. À 3,5 kW, le HC-SFS353K offre une capacité suffisante pour ce type de service de production continue.

Tables de positionnement X-Y et systèmes de portique. Les systèmes de positionnement servo à plat pour le traitement au laser, le dépose ou l'inspection utilisent des moteurs à 3000 tr/min sur les axes de balayage à grande vitesse où la vitesse constante sur de longues distances de déplacement détermine la qualité. La combinaison d'une haute résolution et d'une vitesse maximale élevée est exactement la spécification pour ces applications.

Axes de bobinage et de contrôle de tension. Les enrouleurs et dérouleurs de matériaux avec des mandrins de capacité moyenne utilisent des servomoteurs de 3,5 kW en mode de contrôle de couple pour réguler la tension de la bande. Le moteur fonctionne sur une large plage de vitesses ; la puissance nominale de 3000 tr/min offre une marge pour les sections à grande vitesse du trajet de la bande.

Neuf en boîte, scellé d'usine

Ce HC-SFS353K est expédié tel que Mitsubishi l'a emballé à l'origine — carton de protection intact, capuchons de protection de l'arbre et du connecteur en place, berceau en mousse intérieure intact. Scellé d'usine signifie aucune installation préalable, aucune histoire thermique accumulée, aucun stress de manipulation sur l'arbre à clavette ou l'ensemble de l'encodeur.

Pour les équipes de maintenance qui constituent un stock de pièces de rechange stratégiques pour les machines fonctionnant avec la plateforme J2S, les stocks neufs en boîte à la spécification 3,5 kW 3000 tr/min sont de plus en plus difficiles à trouver à mesure que cette génération de produits entre davantage en fin de vie. Les moteurs entrant en service directement à partir de stocks scellés d'usine ne présentent aucune variable de performance qui accompagne les unités réparées ou reconditionnées.

Pour le stockage à long terme : des conditions fraîches, sèches et sans vibrations préservent les spécifications complètes sur plusieurs années. Pour un stockage au-delà de cinq ans, les directives de Mitsubishi recommandent une rotation lente périodique de l'arbre pour 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-SFS353K ?

Le HC-SFS353K nécessite un amplificateur de classe MR-J2S-350. Les principales variantes sont le MR-J2S-350A (commande analogique/impulsion à usage général), le MR-J2S-350B (bus fibre optique SSCNET) et le MR-J2S-350CP (fonction de positionnement intégrée avec CC-Link). Tous sont évalués à 3,5 kW et prennent en charge le protocole d'encodeur série 17 bits utilisé par ce moteur. Le HC-SFS353K n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J3, MR-J4 ou MR-J2 d'origine (première génération).

Q2 : Quelle est la différence entre le HC-SFS352K et le HC-SFS353K ?

Les deux modèles partagent la même sortie de 3,5 kW, la même bride de 176 × 176 mm, le même encodeur 17 bits, la même classification IP65, le même arbre à clavette et la même compatibilité avec les amplificateurs MR-J2S-350 — mais ils fonctionnent à des vitesses nominales différentes. Le HC-SFS352K est évalué à 2 000 tr/min avec un couple continu de 16,7 Nm. Le HC-SFS353K est évalué à 3 000 tr/min avec un couple continu de 11,1 Nm. Choisissez le 353K lorsque la vitesse plus élevée est la priorité ; choisissez le 352K lorsque la marge de couple continu est plus importante que la vitesse maximale de l'axe.

Q3 : Le HC-SFS353K dispose-t-il d'un frein électromagnétique ?

Non. Le HC-SFS353K n'inclut pas de frein. La position est maintenue au repos grâce au verrouillage servo de l'amplificateur — la boucle de commande reste active et maintient l'axe avec le courant du moteur. Pour les applications nécessitant un maintien mécanique de sécurité lorsque le servomoteur est désactivé (axes verticaux, bras chargés par gravité), le HC-SFS353BK (arbre à clavette avec frein électromagnétique à ressort) est la variante correcte à spécifier.

Q4 : L'encodeur absolu nécessite-t-il une batterie, et où est-elle installée ?

Oui. L'encodeur absolu série 17 bits conserve les données de position multi-tours lors des coupures de courant grâce à la sauvegarde sur batterie. La batterie — une cellule lithium Mitsubishi A6BAT — est logée à l'intérieur de l'amplificateur servo MR-J2S, et non dans le moteur. Lorsqu'elle est en bon état, elle maintient la position absolue lors de toute interruption de courant, éliminant ainsi le besoin d'un cycle de référencement au redémarrage. Surveillez l'alarme de batterie faible de l'amplificateur et remplacez la A6BAT de manière proactive lors du prochain arrêt de maintenance planifié avant qu'une décharge complète ne se produise.

Q5 : Le HC-SFS353K peut-il remplacer un HC-SFS352K si la machine a besoin d'une vitesse plus élevée ?

Les deux moteurs se montent sur la même bride de 176 × 176 mm et partagent la même classe d'amplificateur (MR-J2S-350), donc le remplacement physique est possible sans modifications de montage. Cependant, les caractéristiques de vitesse et de couple diffèrent — le 353K tourne plus vite mais produit moins de couple continu. Avant de substituer, vérifiez que les exigences de couple de l'axe sont confortablement dans les 11,1 Nm en continu à tous les points du cycle de service, et que les paramètres existants de l'amplificateur (rapport de démultiplication électronique, limites de vitesse, rampes d'accélération) sont mis à jour pour refléter la vitesse nominale de 3000 tr/min. Un examen des paramètres dans MR Configurator avant la première mise sous tension après le remplacement est fortement recommandé.