ΝΕΟΥΣ κινητήρες Mitsubishi HF-SP81J HFSP81J

Mitsubishi HF-SP81J | MELSERVO-J3 AC Servo Motor — 850W, 8.12Nm, 1000RPM Ονομαστική / 1500RPM Μέγιστη, Τσιμούχα Λαδιού, 18-bit Απόλυτος, IP67

Αριθμός Εξαρτήματος: HF-SP81J

Σειρά: MELSERVO-J3 — HF-SP Series Μεσαίας Αδράνειας, Μεσαίας Χωρητικότητας

Σχεδιασμός: Ευθύς Άξονας, Τσιμούχα Λαδιού, Ενσωματωμένος Απόλυτος Κωδικοποιητής 18-bit

Ονομαστική Έξοδος: 850 W (0.85 kW)

Ονομαστική Ροπή: 8.12 Nm

Μέγιστη Ροπή: 24.4 Nm

Ονομαστική Ταχύτητα: 1.000 RPM

Μέγιστη Ταχύτητα: 1.500 RPM

Ονομαστικό Ρεύμα: 4.5 A

Τάση Τροφοδοσίας: Κατηγορία 200 VAC

Ροπή Αδράνειας: 0.00178 kg·m² (17.8 kg·cm²)

Μέγεθος Φλάντζας: 130 × 130 mm

Προστασία Εισόδου: IP67

Διαστάσεις: Υ177.5 mm × Π130 mm × Β217.5 mm

Κατάσταση: Καινούργιο

Επισκόπηση

Ο Mitsubishi HF-SP81J είναι ένας AC σερβοκινητήρας μεσαίας αδράνειας 850W από τη σειρά MELSERVO-J3 HF-SP, βελτιστοποιημένος για λειτουργία υψηλής ροπής, χαμηλής ταχύτητας — ονομαστικής 1.000 RPM συνεχούς με όριο 1.500 RPM.

Στα 8.12 Nm ονομαστικής ροπής και 24.4 Nm μέγιστης, αυτός ο κινητήρας παρέχει έξοδο ροπής που υπερβαίνει κατά πολύ αυτό που θα παρήγαγε ένας κινητήρας 850W που λειτουργεί στις 3.000 RPM.

Η χαμηλή ονομαστική ταχύτητα είναι η μηχανική αιτιολόγηση: η ροπή είναι η ισχύς διαιρεμένη με τη γωνιακή ταχύτητα, οπότε διατηρώντας σταθερή την ισχύ εξόδου μειώνοντας την ταχύτητα, αυξάνεται αναλογικά η διαθέσιμη ροπή. Ο HF-SP81J στις 1.000 RPM παράγει πάνω από τρεις φορές την ονομαστική ροπή ενός ισοδύναμου κινητήρα 850W ονομαστικής 3.000 RPM.

Το επίθημα "J" υποδηλώνει την ύπαρξη τσιμούχας λαδιού — ένα χείλος στεγανοποίησης στην έξοδο του άξονα που προστατεύει από ομίχλη λιπαντικού, πιτσιλιές ψυκτικού υγρού και εισχώρηση σωματιδίων μέσω του κενού του άξονα. Σε συνδυασμό με την προστασία σώματος IP67, ο HF-SP81J είναι στεγανός έναντι προσωρινής βύθισης σε καθορισμένο βάθος, καθιστώντας τον έναν από τους πιο στιβαρά προστατευμένους κινητήρες στη σειρά HF-SP.

Αυτό το επίπεδο στεγανοποίησης ταιριάζει σε υγρότερα, πιο μολυσμένα περιβάλλοντα που συχνά κατοικούν οι άξονες χαμηλής ταχύτητας υψηλής ροπής: μηχανές περιέλιξης, κύλινδροι ελέγχου τάσης, κινήσεις μεταφορικών ταινιών που λειτουργούν κοντά σε ψυκτικό υγρό, και εφαρμογές περιστροφικών τραπεζιών ή πυργοτροχών εργαλειομηχανών όπου ο κινητήρας βρίσκεται μέσα σε περίβλημα πλούσιο σε ψυκτικό υγρό.

Ο απόλυτος κωδικοποιητής 18-bit με 262.144 παλμούς ανά περιστροφή παρέχει διατήρηση θέσης μέσω διακοπών ρεύματος χωρίς επαναφορά στην αρχική θέση κατά την εκκίνηση, τροφοδοτώντας τον βρόχο ελέγχου υψηλής ανάλυσης ταχύτητας και θέσης του ενισχυτή MELSERVO-J3.

Η φλάντζα 130 × 130 mm και ο συνολικός όγκος 177.5 × 130 × 217.5 mm τον τοποθετούν φυσικά στην ίδια κατηγορία με άλλους σερβοκινητήρες μεσαίας χωρητικότητας με φλάντζα 130mm, ενώ το εκτεταμένο βάθος (217.5 mm έναντι 173.5 mm για ένα συγκρίσιμο μοντέλο 2.000 RPM) αντικατοπτρίζει τον μεγαλύτερο στάτορα που απαιτείται για την παραγωγή υψηλής ροπής σε χαμηλή ηλεκτρική συχνότητα.

Βασικές Προδιαγραφές

1.000 RPM Ονομαστική Ταχύτητα — Μηχανική Σχεδίαση για Υψηλή Ροπή

Η ονομαστική ταχύτητα 1.000 RPM του HF-SP81J τον τοποθετεί σε μια εξειδικευμένη κατηγορία εντός της σειράς HF-SP.

Οι περισσότεροι σερβοκινητήρες αυτής της κατηγορίας εξόδου λειτουργούν στις 2.000 ή 3.000 RPM ονομαστικής ταχύτητας, αντανακλώντας την τυπική απαίτηση των αξόνων τροφοδοσίας CNC όπου η ταχύτητα της σφαιρικής βίδας καθορίζει τις απαιτούμενες στροφές του κινητήρα. Η παραλλαγή 1.000 RPM — ο κωδικός ταχύτητας "1" στο SP81 — υπάρχει για σενάρια εφαρμογής όπου η υψηλή ροπή σε χαμηλή ταχύτητα άξονα είναι η κύρια απαίτηση, χωρίς την αδράνεια και την πολυπλοκότητα ενός ενδιάμεσου μειωτήρα μεταξύ κινητήρα και φορτίου.

Οι εφαρμογές άμεσης κίνησης ωφελούνται περισσότερο από αυτόν τον σχεδιασμό.

Ένας κινητήρας που περιστρέφεται στις 1.000 RPM απευθείας συνδεδεμένος με έναν μηχανισμό μπορεί να παραδώσει 8.12 Nm συνεχώς χωρίς κανένα κιβώτιο ταχυτήτων — εξαλείφοντας το κενό, μειώνοντας τη μηχανική συμμόρφωση, απλοποιώντας τη συντήρηση και αφαιρώντας το κιβώτιο ταχυτήτων ως πιθανό σημείο αστοχίας. Για εφαρμογές όπου το φυσικό εύρος ταχύτητας του μηχανισμού είναι 0–1.000 RPM και η απαίτηση ροπής είναι σταθερή, ο HF-SP81J την παρέχει μέσω του ίδιου του κινητήρα αντί μέσω ενός κιβωτίου ταχυτήτων μειωμένου από έναν κινητήρα 3.000 RPM.

Η μέγιστη ροπή 24.4 Nm — τρεις φορές η ονομαστική ροπή — παρέχει την ώθηση επιτάχυνσης που απαιτείται για να μετακινηθούν φορτία υψηλής αδράνειας από στάση σε ταχύτητα λειτουργίας γρήγορα.

Με ροπή αδράνειας 0.00178 kg·m², ο ίδιος ο ρότορας είναι σημαντικός σε σύγκριση με μικρότερους κινητήρες, πράγμα που σημαίνει ότι ο κινητήρας μπορεί να συνδεθεί με μέτρια βαριά φορτία χωρίς το σύστημα σερβο να αποσταθεροποιηθεί από μεγάλες αναντιστοιχίες αδράνειας.

24.4 Nm Μέγιστη Ροπή — Επιτάχυνση σε Φορτία Υψηλής Αδράνειας

Ο λόγος μέγιστης προς ονομαστική ροπή 3:1 είναι σταθερός σε όλη τη σειρά HF-SP, και στα 8.12 Nm ονομαστικής, αποδίδει 24.4 Nm μέγιστης που παρέχει σημαντική ικανότητα επιτάχυνσης στα είδη φορτίων για τα οποία έχει σχεδιαστεί ο HF-SP81J.

Τροχαλίες περιέλιξης, περιστροφικά τραπέζια, κινήσεις κυλίνδρων μεταφορικών ταινιών και παρόμοιοι μηχανισμοί μπορούν να φέρουν σημαντική περιστρεφόμενη μάζα — και η μετακίνηση αυτής της μάζας από στάση σε ταχύτητα λειτουργίας εντός του χρονικού προϋπολογισμού του κύκλου της μηχανής εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα μέγιστης ροπής πάνω από την απαιτούμενη λειτουργική.

Ο πρακτικός περιορισμός είναι ο κύκλος λειτουργίας. Η μέγιστη ροπή τραβάει μέγιστο ρεύμα — 3.2 φορές το ονομαστικό ρεύμα με λόγο μέγιστης προς ονομαστική 3:1 — και η ηλεκτρονική θερμική προστασία στον ενισχυτή MELSERVO-J3 παρακολουθεί τη ζήτηση ρεύματος RMS με την πάροδο του χρόνου.

Επιτρέπονται σύντομοι παλμοί επιτάχυνσης στη μέγιστη ροπή εντός του θερμικού μοντέλου· η συνεχής λειτουργία στη μέγιστη ροπή όχι.

Ο υπολογισμός μεγέθους σερβο — αδράνεια φορτίου, απόσταση κίνησης, χρόνος επιτάχυνσης, σταθερή ροπή λειτουργίας — πρέπει να επιβεβαιώνει ότι η μέση ζήτηση ροπής RMS του κύκλου λειτουργίας παραμένει εντός της ονομαστικής τιμής 8.12 Nm, ενώ η μέγιστη ροπή επιτάχυνσης δεν υπερβαίνει τα 24.4 Nm.

Για εφαρμογές περιέλιξης και ελέγχου τάσης όπου η αδράνεια του φορτίου αλλάζει συνεχώς καθώς το υλικό συσσωρεύεται ή ξετυλίγεται από την τροχαλία, η ροπή αδράνειας του κινητήρα 0.00178 kg·m² παρέχει μια τιμή αναφοράς μάζας στον βρόχο σερβο.

Καθώς η αδράνεια της τροχαλίας αλλάζει, η αυτόματη ρύθμιση κέρδους του ενισχυτή παρακολουθεί την αλλαγή και προσαρμόζει ανάλογα τα κέρδη του σερβο.

18-bit Απόλυτος Κωδικοποιητής — Χωρίς Επαναφορά, Συνέχεια Θέσης

Ο απόλυτος κωδικοποιητής 18-bit που είναι ενσωματωμένος στον HF-SP81J παρέχει 262.144 παλμούς ανά περιστροφή ανάδρασης θέσης με απόλυτη διατήρηση θέσης μέσω απώλειας ρεύματος.

Όταν ο ενισχυτής MELSERVO-J3 ενεργοποιείται, διαβάζει την πραγματική θέση του άξονα απευθείας από τον κωδικοποιητή — ο άξονας έχει σωστά δεδομένα θέσης αμέσως, χωρίς να χρειάζεται να κινηθεί προς έναν διακόπτη αναφοράς.

Για έναν άξονα χαμηλής ταχύτητας, υψηλής ροπής, αυτό έχει μεγαλύτερη σημασία από ό,τι μπορεί να φαίνεται. Οι άξονες χαμηλής ταχύτητας συνδέονται συχνά με μηχανισμούς όπου μια διακοπή ρεύματος στη μέση της διαδρομής θα άφηνε το φορτίο σε μια αόριστη, δυνητικά επικίνδυνη θέση — ένας ιστός υπό τάση που κρέμεται μεταξύ κινούμενων κυλίνδρων, μια τροχαλία περιέλιξης στη μέση μιας διαδρομής, ένα περιστροφικό τραπέζι ευρετηρίου μεταξύ σταθμών.

Με έναν απόλυτο κωδικοποιητή, η αποκατάσταση της τροφοδοσίας επαναφέρει το σύστημα θέσης σε μια γνωστή, επαληθευμένη κατάσταση αμέσως.

Ένας κωδικοποιητής αυξητικής κίνησης θα απαιτούσε από τον άξονα να επαναφερθεί στην αρχική θέση — πιθανώς μετακινώντας το φορτίο μέσω μιας επικίνδυνης διαδρομής — πριν μπορέσει να συνεχιστεί οποιαδήποτε ελεγχόμενη λειτουργία.

Η ανάλυση 18-bit παρέχει επίσης την κοκκομετρία ανάδρασης ταχύτητας που απαιτεί η λειτουργία χαμηλής ταχύτητας του HF-SP81J.

Στις 1.000 RPM, κάθε περιστροφή διαρκεί 60ms· στις 262.144 ppr, ο ενισχυτής λαμβάνει περίπου 4.369 παλμούς ανάδρασης ανά χιλιοστό του δευτερολέπτου στην ονομαστική ταχύτητα. Αυτή η πυκνότητα ανάδρασης επιτρέπει ακριβή έλεγχο ταχύτητας σε πολύ χαμηλές ταχύτητες — το είδος της ομαλής, ελεγχόμενης λειτουργίας χαμηλής ταχύτητας που απαιτούν τα συστήματα περιέλιξης, τάσης και χειρισμού υλικών.

IP67 και Τσιμούχα Λαδιού — Πλήρης Προστασία σε Υγρό Περιβάλλον

Το IP67 αντιπροσωπεύει την πλήρη προστασία από σκόνη και προσωρινή βύθιση σε καθορισμένο βάθος — ένα επίπεδο πάνω από την προστασία IP65 από πίδακες νερού που φέρουν οι περισσότεροι σερβοκινητήρες αυτής της κατηγορίας.

Η βαθμολογία IP67 του HF-SP81J σημαίνει ότι το σώμα του κινητήρα μπορεί να αντέξει υγρή βύθιση για σύντομες περιόδους χωρίς ζημιά στα εσωτερικά εξαρτήματα, και είναι κατάλληλος για να χειριστεί τον διαλείποντα ψεκασμό ψυκτικού υγρού, τους κύκλους καθαρισμού και τα περιβάλλοντα υψηλής υγρασίας που χαρακτηρίζουν πολλές από τις εφαρμογές που εξυπηρετεί αυτός ο κινητήρας.

Η τσιμούχα λαδιού "J" στην έξοδο του άξονα προσθέτει το στοιχείο στεγανοποίησης που η προστασία σώματος IP67 από μόνη της δεν καλύπτει. Το κενό του άξονα — ο δακτυλιοειδής χώρος μεταξύ του περιστρεφόμενου άξονα και του εμπρόσθιου καλύμματος του κινητήρα — είναι μια δίοδος για ομίχλη λιπαντικού και λεπτά σωματίδια ακόμη και σε ένα σώμα κινητήρα στεγανό IP67, επειδή ο άξονας πρέπει να περιστρέφεται ελεύθερα και το κενό δεν μπορεί να σφραγιστεί πλήρως από το δομικό περίβλημα.

Το χείλος στεγανοποίησης στην έξοδο του άξονα κλείνει αυτή τη δίοδο μηχανικά: το χείλος ακουμπά στην επιφάνεια του περιστρεφόμενου άξονα και απωθεί υγρά και σωματίδια προς τα έξω.

Κατά τη διάρκεια της διάρκειας ζωής του κινητήρα, η περιοδική επιθεώρηση του χειλιού στεγανοποίησης του άξονα για σκλήρυνση ή ρωγμές είναι η κύρια δραστηριότητα συντήρησης — μια κατεστραμμένη τσιμούχα επιτρέπει προοδευτική μόλυνση μέσω της μίας διόδου που η βαθμολογία περιβλήματος IP67 δεν προστατεύει.

Μαζί, το IP67 και η τσιμούχα λαδιού καθιστούν τον HF-SP81J κατάλληλο για περιβάλλοντα που θα υποβάθμιζαν έναν τυπικό κινητήρα IP65 εντός εύλογης διάρκειας ζωής: συνεχή έκθεση σε ομίχλη ψυκτικού υγρού, τακτικό καθαρισμό με υψηλή πίεση, εφαρμογές μερικής βύθισης κατά τη λειτουργία και εγκαταστάσεις δίπλα σε συστήματα παροχής υγρών κοπής.

HF-SP81J στη Σειρά HF-SP — Πού Εντάσσεται η Παραλλαγή 1.000 RPM

Η σειρά HF-SP καλύπτει ένα εύρος ισχύος εξόδου από 0.5 kW έως 7.0 kW, καθεμία διαθέσιμη σε παραλλαγές ονομαστικής ταχύτητας 1.000 RPM (κωδικός ταχύτητας "1") και 2.000 RPM (κωδικός ταχύτητας "2"). Ο SP81J είναι η παραλλαγή 850W, 1.000 RPM, με τσιμούχα λαδιού:

Η ισοδύναμη παραλλαγή 2.000 RPM — HF-SP82J — παράγει την ίδια έξοδο 850W σε ονομαστική ταχύτητα 2.000 RPM με αντίστοιχα χαμηλότερη ονομαστική ροπή (περίπου 4.1 Nm έναντι 8.12 Nm), μικρότερο συνολικό μήκος και μειωμένη ροπή αδράνειας.

Η επιλογή μεταξύ SP81J και SP82J εξαρτάται από το μηχανικό σύστημα: εάν το φορτίο λειτουργεί φυσικά στο εύρος 0–1.000 RPM στον άξονα του κινητήρα (άμεση κίνηση ή σύζευξη χαμηλής αναλογίας), ο SP81J παρέχει διπλάσια ροπή στο ίδιο επίπεδο ισχύος.

Εάν το φορτίο λειτουργεί στο εύρος 0–2.000 RPM, ο SP82J είναι η κατάλληλη επιλογή με μικρότερο σώμα κινητήρα.

Η διαφορά φυσικού βάθους — 217.5 mm για τον SP81J έναντι περίπου 173.5 mm για ένα ισοδύναμο 2.000 RPM — αντικατοπτρίζει τον μεγαλύτερο στάτορα που απαιτείται για την παραγωγή υψηλής ροπής σε χαμηλότερη ηλεκτρική συχνότητα που σχετίζεται με τη λειτουργία 1.000 RPM.

Αυτό το βάθος πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στον σχεδιασμό της κοιλότητας στήριξης του κινητήρα της μηχανής, ιδιαίτερα σε ανακατασκευές όπου ο αρχικός κινητήρας ήταν τύπου 2.000 RPM.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε1: Γιατί ο HF-SP81J έχει χαμηλότερη μέγιστη ταχύτητα (1.500 RPM) από τους περισσότερους σερβοκινητήρες;

Η ονομαστική ταχύτητα 1.000 RPM / μέγιστη 1.500 RPM είναι το καθοριστικό χαρακτηριστικό της παραλλαγής ταχύτητας "1" στη σειρά HF-SP.

Η χαμηλή ονομαστική ταχύτητα είναι μια επιλογή σχεδιασμού για μεγιστοποίηση της ροπής σε ένα δεδομένο επίπεδο ισχύος — τα ίδια 850W που παραδίδονται στις 1.000 RPM παράγουν 8.12 Nm ονομαστικής ροπής, σε σύγκριση με περίπου 4.1 Nm εάν η ίδια ισχύς παραδιδόταν στις 2.000 RPM.

Οι εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ροπή σε χαμηλή ταχύτητα άξονα — άμεσες κινήσεις, άξονες περιέλιξης, έλεγχος τάσης, συστήματα με μειωτήρα χαμηλής αναλογίας — επωφελούνται από αυτόν τον σχεδιασμό χωρίς το κενό και την πολυπλοκότητα ενός μειωτήρα.

Ε2: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του HF-SP81J και του HF-SP82J;

Και οι δύο είναι κινητήρες σειράς HF-SP στα 850W σε φλάντζα 130 × 130 mm με τσιμούχα λαδιού και IP67. Ο HF-SP81J είναι ονομαστικής 1.000 RPM / 8.12 Nm ονομαστικής / 24.4 Nm μέγιστης. Ο HF-SP82J είναι ονομαστικής 2.000 RPM με περίπου τη μισή ονομαστική ροπή στην ίδια ισχύ εξόδου.

Ο SP81J είναι φυσικά μακρύτερος (βάθος 217.5 mm έναντι περίπου 173.5 mm) λόγω του μεγαλύτερου στάτορα που απαιτείται για λειτουργία υψηλής ροπής χαμηλής ταχύτητας. Επιλέξτε τον SP81J για εφαρμογές άμεσης κίνησης και χαμηλής ταχύτητας υψηλής ροπής· επιλέξτε τον SP82J για άξονες υψηλότερης ταχύτητας όπου οι 2.000 RPM είναι η φυσική ταχύτητα λειτουργίας.

Ε3: Ο κωδικοποιητής είναι 18-bit απόλυτος — απαιτεί ο HF-SP81J επαναφορά στην αρχική θέση σε κάθε εκκίνηση;

Όχι. Ο απόλυτος κωδικοποιητής 18-bit διατηρεί την πραγματική θέση του άξονα μέσω απώλειας ρεύματος. Όταν ο ενισχυτής MELSERVO-J3 ενεργοποιείται, διαβάζει τη θέση απευθείας από τον κωδικοποιητή χωρίς καμία διαδρομή επαναφοράς.

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τους τύπους εφαρμογών που εξυπηρετεί αυτός ο κινητήρας — περιέλιξη, έλεγχος τάσης και περιστροφικά τραπέζια — όπου οι διακοπές ρεύματος δεν πρέπει να απαιτούν από τον άξονα να κινηθεί σε θέση αναφοράς πριν συνεχίσει την ελεγχόμενη λειτουργία. Ο απόλυτος κωδικοποιητής εξαλείφει εντελώς αυτή την απαίτηση.

Ε4: Τι καθιστά απαραίτητο το IP67 αντί για την τυπική βαθμολογία IP65;

Το IP65 προστατεύει από πίδακες νερού από οποιαδήποτε κατεύθυνση. Το IP67 επιπλέον προστατεύει από προσωρινή βύθιση. Για τις περισσότερες εγκαταστάσεις σερβοκινητήρων, το IP65 είναι επαρκές.

Το IP67 καθορίζεται για περιβάλλοντα όπου ο κινητήρας μπορεί να βυθίζεται περιοδικά — μερική βύθιση κατά τον καθαρισμό, πλημμύρα από δεξαμενές ψυκτικού υγρού μηχανής, ή λειτουργία σε περιβάλλοντα πλύσης όπου οι κατευθυνόμενοι πίδακες νερού δεν επαρκούν για το επίπεδο έκθεσης σε υγρά. 

Εάν η εγκατάσταση περιλαμβάνει μόνο έκθεση σε ομίχλη ή πίδακες νερού, το IP65 είναι επαρκές· εάν η σύντομη βύθιση είναι μια ρεαλιστική συνθήκη λειτουργίας, το IP67 παρέχει το επιπλέον επίπεδο προστασίας.

Ε5: Ο HF-SP81J έχει ροπή αδράνειας 0.00178 kg·m² — πώς επηρεάζει αυτό το μέγεθος του άξονα;

Η αδράνεια του ρότορα 0.00178 kg·m² είναι η τιμή αναφοράς για την αντιστοίχιση φορτίου. Η Mitsubishi συνιστά η αδράνεια του φορτίου που αντικατοπτρίζεται στον άξονα του κινητήρα να είναι εντός 15 φορές της αδράνειας του ρότορα για σταθερή λειτουργία σερβο στις συνιστώμενες ρυθμίσεις κέρδους — σε αυτήν την περίπτωση, έως περίπου 0.0267 kg·m² αντικατοπτριζόμενης αδράνειας φορτίου.

Για φορτία που υπερβαίνουν αυτόν τον λόγο, η ρύθμιση κέρδους γίνεται πιο απαιτητική και το εύρος ζώνης του σερβο μπορεί να μειωθεί.

Η σχετικά υψηλή αδράνεια του ρότορα του κινητήρα σε σύγκριση με μικρότερους κινητήρες σημαίνει ότι ανέχεται εγγενώς βαρύτερα φορτία πριν προσεγγίσει το όριο αναντιστοιχίας αδράνειας — ένα από τα πρακτικά πλεονεκτήματα του σχεδιασμού HF-SP μεσαίας αδράνειας για εφαρμογές με βαριές περιστρεφόμενες μάζες.