Mitsubishi HC-SFS702B (HCSFS702B) — Servomoteur AC 7 kW avec frein électromagnétique, série MELSERVO-J2S

Identification du produit

Numéro de pièce : HC-SFS702B

Également recherché sous les noms : HCSFS702B, HC-SFS-702B

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

Type de moteur : Servomoteur Brushless AC — Arbre droit avec frein électromagnétique

État : Neuf en boîte — Garantie d'un an — En stock

Aperçu

Le Mitsubishi HC-SFS702B est le plus grand moteur standard de la famille HC-SFS à 2 000 tr/min — un servomoteur brushless AC à inertie moyenne de 7 kW de la plateforme MELSERVO-J2S (J2-Super), équipé d'un frein électromagnétique à ressort et d'un arbre droit. Nominalement 33,4 Nm en continu et 100 Nm en pointe, c'est le moteur spécifié lorsqu'un axe a réellement besoin de cette capacité : colonnes Z lourdes, grands navettes de palettes, tables rotatives de masse importante et systèmes de manutention industriels où les servomoteurs de milieu de gamme modestes manquent simplement de marge de couple.

Deux caractéristiques définissent cette variante exacte. Le frein électromagnétique est le dispositif de maintien de sécurité — à ressort, libération par 24V DC — qui maintient un axe hors tension immobile, quel que soit ce qui se passe en amont dans le contrôle. L' arbre droit en fait le choix idéal pour les accouplements à serrage par friction, les moyeux à serrage divisé et les conceptions d'accouplements à soufflet de précision où un arbre lisse est l'interface correcte. Pour les applications nécessitant une rainure de clavette, le HC-SFS702BK est la variante parallèle ; tout le reste entre les deux modèles est identique.

À l'intérieur, l'encodeur de la génération J2S place ce moteur dans une catégorie différente des moteurs HC-SF antérieurs de même capacité. L'encodeur absolu série 17 bits — 131 072 positions par révolution — alimente un flux de retour que l'amplificateur MR-J2S utilise pour faire fonctionner sa boucle de vitesse avec une bande passante de 550 Hz ou plus. Le résultat est un axe qui maintient sa position de manière rigoureuse sous charge de coupe et répond rapidement aux commandes de trajectoire, même lors de la commande de charges importantes et à inertie élevée.

Spécifications techniques

Pourquoi 7 kW — Comprendre les chiffres de couple

Il existe un écart significatif entre 5 kW et 7 kW en termes de machines-outils réelles, et cela se manifeste le plus clairement dans deux situations : l'accélération d'axe lourde et la coupe soutenue à des vitesses d'avance élevées.

Avec 33,4 Nm en continu, le HC-SFS702B peut maintenir ce couple indéfiniment en régime permanent thermique, dans la limite du courant nominal de l'amplificateur. Le couple de pointe de 100 Nm — exactement trois fois la valeur continue — est disponible pour les rafales d'accélération. Lorsqu'une machine doit déplacer une glissière Z de 200 kg vers une nouvelle hauteur Z en déplacement rapide, le couple d'accélération détermine la vitesse à laquelle ce mouvement peut se produire. Le couple de pointe de 100 Nm donne à l'amplificateur la marge nécessaire pour exiger un couple d'accélération maximal pendant la durée du mouvement, puis se stabiliser au couple plus faible requis pour maintenir la position une fois l'axe arrivé.

La capacité de 10 kVA de l'installation électrique reflète ce que ce moteur demande à l'alimentation électrique. La conception du panneau, le dimensionnement des câbles, le choix des fusibles et la capacité des résistances de freinage doivent tous être dimensionnés en fonction de cette valeur. L'amplificateur MR-J2S-700 gère l'énergie de freinage — l'énergie renvoyée au bus DC lorsqu'une charge à inertie élevée décélère — et la conception du panneau doit tenir compte des exigences de dissipation de chaleur de freinage, en particulier sur les axes qui décélèrent fréquemment à haute vitesse.

L'arbre droit : sélection correcte de l'accouplement à 7 kW

Le HC-SFS702B utilise un arbre droit lisse. À ce niveau de capacité, la sélection et la qualité d'installation de l'accouplement sont plus importantes qu'à des tailles d'arbre plus petites — 33,4 Nm de couple soutenu à travers un moyeu d'accouplement mal serré provoquera éventuellement un glissement, et sur un axe de 7 kW, les événements de glissement ont tendance à endommager à la fois l'accouplement et le mécanisme entraîné avant que le défaut ne soit enregistré.

Pour les axes entraînés par vis à billes, un accouplement à disque ou à soufflet avec un moyeu à serrage divisé correctement dimensionné est l'approche standard. La force de serrage doit être suffisante pour transmettre le couple de pointe (100 Nm) sans aucun mouvement relatif entre l'arbre et le moyeu dans les pires conditions — généralement une inversion soudaine pendant l'usinage actif, ou une décélération à partir d'un déplacement rapide maximal. Les fabricants d'accouplements publient les valeurs de couple transmissible maximales pour leurs produits ; vérifiez toujours le couple de pointe, pas seulement le couple nominal continu, lors de la sélection d'un accouplement pour ce moteur.

Une note d'installation qui s'applique spécifiquement aux moteurs à arbre droit de grande taille : les charges radiales de l'arbre dues à des accouplements mal alignés sont proportionnellement plus dommageables sur un moteur plus lourd que sur un petit, car l'envergure des roulements ne varie pas linéairement avec la taille du moteur. Un alignement précis — tant angulaire que décalage parallèle — lors de la mise en service prolonge considérablement la durée de vie des roulements. Le joint d'huile IP65 au point de passage de l'arbre est une protection secondaire ; il ne remplace pas un alignement correct.

Frein électromagnétique — Rationale d'ingénierie à cette échelle

Les freins à ressort ont une logique qui devient plus importante à mesure que la taille du moteur augmente : plus le moteur est grand, plus les conséquences d'un axe non freiné perdant le contrôle du servomoteur sont importantes. Un servomoteur de 7 kW entraînant une colonne Z supporte le poids total de la tête de broche de la machine — sur une fraiseuse verticale importante, cet ensemble peut représenter plusieurs centaines de kilogrammes d'acier positionnés au-dessus de la pièce et du montage. Le couple du servomoteur tombe à zéro en quelques millisecondes lorsque l'amplificateur se déclenche. Sans maintien mécanique, la colonne suit la gravité.

Le frein du HC-SFS702B change cette équation. Le ressort s'engage dès que le 24V DC est retiré — par conception lors d'une séquence d'arrêt normale, ou par nécessité lors d'un arrêt d'urgence, d'une alarme ou d'une perte de puissance. La colonne se maintient. La pièce est protégée. La machine peut être récupérée dans des conditions contrôlées plutôt que sous réponse d'urgence.

Pour les concepteurs et intégrateurs de machines construisant autour de ce moteur, trois points s'appliquent :

Premièrement, le couple de maintien statique nominal du frein est adapté à la capacité du moteur — mais il est conçu pour maintenir une charge arrêtée, pas pour arrêter une charge en mouvement. La routine de décélération de l'amplificateur doit amener l'axe à l'arrêt avant que le frein ne soit autorisé à s'engager. L'utilisation du signal MBR (sortie d'interverrouillage de frein électromagnétique) de l'amplificateur MR-J2S pour temporiser le relais de frein permet d'y parvenir correctement. Le câblage direct du frein à un contact d'arrêt d'urgence — sans l'interverrouillage MBR — risque d'engager le frein contre une charge de 7 kW en mouvement, ce qui accélère considérablement l'usure du frein.

Deuxièmement, avec un courant nominal de 35A et une capacité de 7 kW, les câbles d'alimentation du moteur transportent un courant important. Le câblage de la bobine du frein doit être acheminé séparément des conducteurs de puissance dans la mesure du possible, et le limiteur de surtension aux bornes de la bobine du frein est non négociable à ce niveau de puissance.

Troisièmement, pour les axes verticaux avec une charge déséquilibrée importante, les directives de Mitsubishi placent le couple déséquilibré statique recommandé à 70 % maximum du couple nominal du moteur — environ 23 Nm à l'arbre moteur pour ce modèle. Au-delà de ce seuil, un contre-équilibrage par un vérin pneumatique ou hydraulique devrait compléter le système servo et frein plutôt que de s'appuyer uniquement sur le couple moteur et le maintien du frein.

Encodeur 17 bits — Ce qu'il offre dans un système 7 kW

L'encodeur de la génération J2-Super fonctionne sur 17 bits — 131 072 positions distinctes par révolution moteur. Comparé à l'encodeur 14 bits (16 384 ppr) de l'ancien HC-SF702B, c'est une augmentation de résolution par huit.

À 7 kW, l'avantage pratique se manifeste dans deux domaines. La précision de l'estimation de la vitesse est le premier : l'amplificateur calcule la vitesse à partir d'échantillons de position d'encodeur consécutifs. Plus de positions par révolution signifie une mesure de vitesse plus fine par intervalle d'échantillonnage, ce qui donne à la boucle de vitesse un signal plus propre et lui permet de fonctionner avec une bande passante plus élevée sans instabilité. Le deuxième avantage est la douceur du couple à basse vitesse. À des vitesses d'avance très faibles — mouvements de contournage lents, filetage sur un tour, suivi de hob sur une machine à engrenages — la résolution de l'encodeur détermine la finesse avec laquelle l'amplificateur peut réguler la vitesse. Des données d'encodeur grossières entraînent des ondulations de vitesse, qui se manifestent par des variations de finition de surface. L'encodeur 17 bits réduit considérablement ces ondulations par rapport aux générations d'encodeurs plus anciennes.

La fonction absolue continue de fonctionner lors de toute interruption de courant, maintenue par la batterie A6BAT de l'amplificateur MR-J2S. Le redémarrage de la machine après tout événement d'alimentation — arrêt de maintenance planifié, récupération d'arrêt d'urgence, réinitialisation d'alarme — ne nécessite pas de cycle de référencement tant que la batterie est en bon état.

Applications typiques

Axe Z de VMC sur centres d'usinage grand format. La colonne Z supportant une tête de broche pleine grandeur est l'application la plus courante pour un servomoteur de 7 kW équipé d'un frein. Elle nécessite la capacité d'accélération en déplacement rapide et le couple de fraisage soutenu, le frein pour une position de repos sûre, et l'encodeur absolu pour un redémarrage propre après tout événement d'alimentation.

Axes W de HMC et systèmes d'entraînement de palettes. Le positionnement de l'axe W des centres d'usinage horizontaux pour les têtes de dressage et les entraînements de navettes de palettes pour le transfert de grands montages utilisent des entraînements servo de haute capacité. La navette de palettes doit démarrer et arrêter des charges lourdes de manière répétée aux cadences de cycle de production ; le couple de pointe de 100 Nm gère le couple d'accélération, et le frein maintient la position de la palette à chaque station.

Axes d'avance de tourelle et de sous-broche de grands tours CNC. Les centres de tournage de haute capacité avec des tourelles servo multi-positions nécessitent un indexage décisif et rapide sous le poids de plusieurs outils. La capacité de 7 kW gère les grandes tourelles qu'un moteur de milieu de gamme aurait du mal à gérer.

Chargeurs de portique industriels et systèmes de manutention aérienne. Les systèmes de transfert de pièces de type portique avec un déplacement vertical important et des effecteurs finaux lourds utilisent des entraînements servo équipés de freins sur l'axe Z pour les mêmes raisons de sécurité intrinsèque que les colonnes Z des machines-outils. L'arbre droit convient aux conceptions d'accouplements courantes dans les systèmes d'entraînement de portique.

Tables rotatives et entraînement 4ème axe. Les tables rotatives grand format avec des pièces qui exigent un couple soutenu pendant le contournage — usinage de turbines, pièces structurelles aérospatiales — utilisent des entraînements servo de haute capacité avec retour d'encodeur direct.

Série HC-SFS — Vue d'ensemble de la gamme 2000 tr/min

Chaque point de capacité est disponible en combinaisons arbre droit/clavette et avec/sans frein. Le HC-SFS702B est la variante arbre droit avec frein au sommet de cette gamme de 7 kW. Tous les modèles partagent l'encodeur absolu série 17 bits, l'entrée classe 200V AC, la protection IP65 et l'arbre étanche à l'huile.

Neuf en boîte, garantie d'un an — En stock

Neuf en boîte scellé d'usine signifie emballage Mitsubishi d'origine, toutes les protections intactes, jamais alimenté ni installé. La garantie d'un an couvre le moteur contre les défauts à la livraison. Pour une machine attendant actuellement un servomoteur pour reprendre sa production, le neuf en boîte en stock est le chemin le plus rapide et le plus fiable pour retrouver l'opération — pas de délai de réparation, pas de variables de pièces reconditionnées, pas d'historique à prendre en compte.

À 32 kg, le HC-SFS702B est expédié dans un carton de protection avec support intérieur en mousse. Le capuchon d'extrémité de l'arbre et tous les ports de connecteur restent couverts jusqu'à l'installation. La graisse des roulements est fraîche d'usine ; aucun service de pré-installation n'est requis pour les moteurs entrant directement en service dans les périodes de stockage normales.

Questions fréquemment posées

Q1 : Quels amplificateurs sont compatibles avec le HC-SFS702B ?

Le HC-SFS702B nécessite un amplificateur de classe MR-J2S-700. Les trois options principales sont le MR-J2S-700A (commande analogique/impulsion générale), le MR-J2S-700B (bus fibre optique SSCNET, pour les systèmes de contrôleur de mouvement), et le MR-J2S-700CP (fonction de positionnement intégrée). Tous les trois prennent en charge l'encodeur série 17 bits et le courant nominal de 35A de ce moteur. Le HC-SFS702B n'est pas compatible avec les amplificateurs MR-J2 d'origine (qui ne peuvent pas lire l'encodeur J2S 17 bits) ni avec les amplificateurs MR-J3 / MR-J4 sans matériel de conversion dédié.

Q2 : Quelle est la différence entre le HC-SFS702B et le HC-SFS702BK ?

Les deux modèles sont mécaniquement et électriquement identiques à tous égards, sauf pour l'arbre. Le HC-SFS702B a un arbre droit lisse pour une utilisation avec des accouplements de type à serrage par friction. Le HC-SFS702BK a une rainure de clavette usinée, fournissant une connexion de couple positive par clavette et rainure à l'élément entraîné. Les deux partagent la même puissance de 7 kW, le même couple nominal de 33,4 Nm, le même couple de pointe de 100 Nm, l'encodeur 17 bits, le frein, la classification IP65 et la compatibilité avec l'amplificateur MR-J2S-700. Choisissez uniquement en fonction de votre conception d'accouplement.

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

Le frein est à ressort et de sécurité intrinsèque : le 24V DC alimente la bobine et maintient le disque de frein dégagé, permettant une rotation libre de l'arbre. Retirez le 24V — par conception, défaut ou perte de puissance — et le ressort serre immédiatement l'arbre. C'est un dispositif de maintien, pas un frein d'arrêt. Utilisez toujours la sortie MBR (interverrouillage de frein) de l'amplificateur MR-J2S pour contrôler le relais de frein, en vous assurant que le frein ne s'engage qu'après que le moteur ait décéléré jusqu'à l'arrêt. Installez un limiteur de surtension directement aux bornes de la bobine du frein pour supprimer les pics de tension inductifs à la coupure.

Q4 : L'encodeur 17 bits nécessite-t-il une batterie et quelle batterie utilise-t-il ?

Oui. L'encodeur absolu série 17 bits conserve les données de position lors de la mise hors tension grâce à la sauvegarde par batterie. La batterie est la cellule lithium Mitsubishi A6BAT, installée à l'intérieur de l'amplificateur servo MR-J2S — pas dans le moteur ou le corps de l'encodeur. Lorsque l'A6BAT est en bon état, l'axe conserve sa position absolue exacte lors de toute interruption d'alimentation et redémarre sans cycle de référencement. Lorsque l'amplificateur affiche une alarme d'avertissement de batterie faible, remplacez l'A6BAT lors de la prochaine fenêtre de maintenance planifiée — une décharge complète de la batterie entraîne une perte de position absolue, ce qui nécessite un cycle de retour de référence avant que la machine ne puisse reprendre sa production.

Q5 : Comment le HC-SFS702B se compare-t-il à l'ancien HC-SF702B de même capacité 7 kW ?

Les deux sont des moteurs de 7 kW, 2000 tr/min, 33,4 Nm avec arbres droits et freins électromagnétiques, et ils partagent la même bride de 176 × 176 mm — ce qui signifie qu'ils sont mécaniquement interchangeables au point de montage. La différence essentielle est la génération de l'encodeur : le HC-SF702B (ère J2) utilise un encodeur 14 bits à 16 384 ppr et se couple avec les amplificateurs MR-J2 ou MR-J2S. Le HC-SFS702B (ère J2S) utilise un encodeur 17 bits à 131 072 ppr et nécessite des amplificateurs MR-J2S. Si votre machine utilise déjà des amplificateurs MR-J2S, le HC-SFS702B est le choix correct et plus performant. Si elle utilise des amplificateurs MR-J2 d'origine, l'amplificateur doit être mis à niveau en même temps, ou le HC-SF702B est le bon moteur à trouver.