محرك Mitsubishi الجديد HF-SP81J HFSP81J

ميتسوبيشي HF-SP81J | محرك سيرفو AC MELSERVO-J3 — 850 واط، 8.12 نيوتن متر، 1000 دورة في الدقيقة مقنن / 1500 دورة في الدقيقة كحد أقصى، مانع تسرب الزيت، 18 بت مطلق، IP67

رقم القطعة: HF-SP81J

السلسلة: MELSERVO-J3 — HF-SP Series متوسط القصور الذاتي، متوسط السعة

التصميم: عمود مستقيم، مانع تسرب الزيت، مشفر مطلق مدمج 18 بت

الخرج المقنن: 850 واط (0.85 كيلو واط)

عزم الدوران المقنن: 8.12 نيوتن متر

عزم الدوران الأقصى: 24.4 نيوتن متر

السرعة المقننة: 1000 دورة في الدقيقة

السرعة القصوى: 1500 دورة في الدقيقة

التيار المقنن: 4.5 أمبير

جهد الإمداد: فئة 200 فولت تيار متردد

عزم القصور الذاتي: 0.00178 كجم·م² (17.8 كجم·سم²)

حجم الشفة: 130 × 130 مم

حماية الدخول: IP67

الأبعاد: ارتفاع 177.5 مم × عرض 130 مم × عمق 217.5 مم

الحالة: جديد

نظرة عامة

إن محرك Mitsubishi HF-SP81J هو محرك سيرفو AC متوسط القصور الذاتي بقدرة 850 واط من سلسلة MELSERVO-J3 HF-SP، محسّن للتشغيل بعزم دوران عالٍ وسرعة منخفضة — مقنن عند 1000 دورة في الدقيقة مستمر مع سقف 1500 دورة في الدقيقة.

عند عزم دوران مقنن يبلغ 8.12 نيوتن متر وعزم دوران أقصى يبلغ 24.4 نيوتن متر، يوفر هذا المحرك خرج عزم دوران يتجاوز بكثير ما ينتجه محرك بقدرة 850 واط يعمل بسرعة 3000 دورة في الدقيقة.

السرعة المقننة المنخفضة هي الأساس الهندسي: عزم الدوران هو القدرة مقسومة على السرعة الزاوية، لذلك فإن تثبيت خرج القدرة مع تقليل السرعة يزيد بشكل متناسب من عزم الدوران المتاح. ينتج HF-SP81J عند 1000 دورة في الدقيقة أكثر من ثلاثة أضعاف عزم الدوران المقنن لمحرك 850 واط مكافئ مقنن عند 3000 دورة في الدقيقة.

يشير اللاحقة "J" إلى تركيب مانع تسرب الزيت — وهو مانع تسرب شفة عند مخرج العمود يحمي من رذاذ مواد التشحيم، ورذاذ سائل التبريد، ودخول الجسيمات عبر فجوة العمود. بالاقتران مع تصنيف حماية جسم IP67، فإن HF-SP81J محكم ضد الغمر المؤقت على عمق محدد، مما يجعله أحد أكثر المحركات حماية بشكل قوي في سلسلة HF-SP.

يُناسب مستوى الختم هذا البيئات الأكثر رطوبة وتلوثًا التي غالبًا ما تشغلها المحاور ذات السرعة المنخفضة وعزم الدوران العالي: آلات اللف، بكرات التحكم في الشد، محركات النقل التي تعمل بالقرب من سائل التبريد، وتطبيقات برج الأدوات الآلية أو الطاولات الدوارة حيث يقع المحرك داخل حاوية غنية بسائل التبريد.

يوفر المشفر المطلق 18 بت بدقة 262,144 نبضة لكل دورة احتفاظًا بالموضع عبر انقطاعات الطاقة دون الحاجة إلى تحديد نقطة الصفر عند بدء التشغيل، مما يغذي حلقة التحكم عالية الدقة في السرعة والموضع لمضخم MELSERVO-J3.

تضعه الشفة مقاس 130 × 130 مم والغلاف العام مقاس 177.5 × 130 × 217.5 مم في نفس الفئة المادية مع محركات السيرفو الأخرى متوسطة السعة ذات الشفة 130 مم، بينما يعكس العمق الممتد (217.5 مم مقابل 173.5 مم لطراز مكافئ بسرعة 2000 دورة في الدقيقة) الجزء الثابت الأطول المطلوب لإنتاج عزم دوران عالٍ عند تردد كهربائي منخفض.

المواصفات الرئيسية

سرعة مقننة 1000 دورة في الدقيقة — هندسة لعزم دوران عالٍ

تضع سرعة HF-SP81J المقننة البالغة 1000 دورة في الدقيقة في فئة متخصصة ضمن سلسلة HF-SP.

تعمل معظم محركات السيرفو في فئة الخرج هذه بسرعة 2000 أو 3000 دورة في الدقيقة مقننة، مما يعكس متطلبات محور التغذية النموذجي لآلات التحكم الرقمي بالحاسوب حيث تحدد سرعة برغي الكرة سرعة المحرك المطلوبة. يوجد متغير السرعة 1000 دورة في الدقيقة — تسمية السرعة "1" في SP81 — لسيناريوهات التطبيق حيث يكون عزم الدوران العالي عند سرعة عمود منخفضة هو المتطلب الأساسي، دون القصور الذاتي والتعقيد لعلبة تخفيض وسيطة بين المحرك والحمل.

تستفيد تطبيقات القيادة المباشرة أكثر من هذا التصميم.

يمكن لمحرك يدور بسرعة 1000 دورة في الدقيقة متصل مباشرة بآلية أن يوفر 8.12 نيوتن متر بشكل مستمر دون أي علبة تروس — مما يلغي الخلوص، ويقلل من الامتثال الميكانيكي، ويبسط الصيانة، ويزيل علبة التروس كنقطة فشل محتملة. بالنسبة للتطبيقات التي يكون فيها نطاق سرعة الآلية الطبيعي 0-1000 دورة في الدقيقة والطلب على عزم الدوران مستمر، يوفر HF-SP81J هذا من خلال المحرك نفسه بدلاً من علبة تروس مخفضة من محرك 3000 دورة في الدقيقة.

يوفر الحد الأقصى البالغ 24.4 نيوتن متر — ثلاثة أضعاف عزم الدوران المقنن — دفعة التسارع اللازمة لتحريك الأحمال ذات القصور الذاتي العالي من السكون إلى سرعة العمل بسرعة.

مع عزم القصور الذاتي البالغ 0.00178 كجم·م²، فإن الدوار نفسه كبير مقارنة بالمحركات الأصغر، مما يعني أن المحرك يمكنه الاقتران بأحمال ثقيلة بشكل معتدل دون أن يصبح نظام السيرفو غير مستقر بسبب عدم تطابق القصور الذاتي الكبير.

عزم دوران أقصى يبلغ 24.4 نيوتن متر — تسارع عند أحمال عالية القصور الذاتي

نسبة عزم الدوران الأقصى إلى المقنن البالغة 3:1 متسقة عبر سلسلة HF-SP، وعند 8.12 نيوتن متر مقنن، فإنها تنتج حدًا أقصى يبلغ 24.4 نيوتن متر يوفر سلطة تسارع كبيرة على أنواع الأحمال التي تم تصميم HF-SP81J لها.

يمكن أن تحمل بكرات اللف، والطاولات الدوارة، ومحركات بكرات النقل، والآليات المماثلة كتلة دوارة كبيرة — والحصول على هذه الكتلة من السكون إلى سرعة التشغيل ضمن ميزانية دورة الآلة يعتمد على توفر عزم دوران أقصى فوق متطلبات التشغيل.

القيود العملية هي دورة العمل. يسحب عزم الدوران الأقصى تيارًا أقصى — 3.2 أضعاف التيار المقنن عند نسبة 3:1 بين الأقصى والمقنن — ويراقب الحماية الحرارية الإلكترونية في مضخم MELSERVO-J3 طلب التيار الفعال (RMS) بمرور الوقت.

يُسمح بنبضات تسارع قصيرة عند عزم الدوران الأقصى ضمن النموذج الحراري؛ التشغيل المستمر عند عزم الدوران الأقصى غير مسموح به.

يجب أن يؤكد حساب حجم السيرفو — قصور الحمل، مسافة الحركة، وقت التسارع، عزم دوران التشغيل المستمر — أن متوسط طلب عزم الدوران الفعال (RMS) لدورة العمل يظل ضمن القيمة المقننة البالغة 8.12 نيوتن متر، بينما لا يتجاوز عزم دوران التسارع الأقصى 24.4 نيوتن متر.

بالنسبة لتطبيقات اللف والتحكم في الشد حيث يتغير قصور الحمل باستمرار مع تراكم المواد على البكرة أو تفريغها، يوفر عزم القصور الذاتي للمحرك البالغ 0.00178 كجم·م² كتلة مرجعية في حلقة السيرفو.

مع تغير قصور البكرة، يتتبع الضبط التلقائي للكسب في المضخم التغيير ويضبط مكاسب السيرفو وفقًا لذلك.

مشفر مطلق 18 بت — لا حاجة لتحديد نقطة الصفر، استمرارية الموضع

يوفر المشفر المطلق 18 بت المدمج في HF-SP81J 262,144 نبضة لكل دورة من ردود فعل الموضع مع احتفاظ مطلق بالموضع عبر فقدان الطاقة.

عند تشغيل مضخم MELSERVO-J3، يقرأ موضع العمود الحقيقي مباشرة من المشفر — يكون للمحور بيانات موضع صحيحة على الفور، دون الحاجة إلى التحرك إلى مفتاح مرجعي.

بالنسبة لمحور السرعة المنخفضة وعزم الدوران العالي، فإن هذا مهم أكثر مما يبدو. غالبًا ما تكون المحاور ذات السرعة المنخفضة متصلة بآليات حيث قد يؤدي انقطاع الطاقة في منتصف المسار إلى ترك الحمل في موضع غير محدد، وربما غير آمن — شبكة يتم التحكم في شدها معلقة بين بكرات مدفوعة، بكرة لف في منتصف مسار، طاولة فهرسة دوارة بين المحطات.

مع مشفر مطلق، يعيد استعادة الطاقة نظام الموضع إلى حالة معروفة ومتحقق منها على الفور.

سيتطلب المشفر التزايدي من المحور تحديد نقطة الصفر — ربما تحريك الحمل عبر مسار غير آمن — قبل أن يتمكن أي تشغيل متحكم فيه من الاستئناف.

يوفر دقة 18 بت أيضًا دقة ردود فعل السرعة التي يتطلبها تشغيل السرعة المنخفضة لـ HF-SP81J.

عند 1000 دورة في الدقيقة، تستغرق كل دورة 60 مللي ثانية؛ عند 262,144 نبضة/دورة، يتلقى المضخم ما يقرب من 4,369 نبضة ردود فعل في كل مللي ثانية عند السرعة المقننة. تسمح كثافة ردود الفعل هذه بالتحكم الدقيق في السرعة حتى السرعات المنخفضة جدًا — نوع التشغيل السلس والمتحكم فيه عند السرعة المنخفضة الذي تتطلبه أنظمة اللف والشد والتعامل مع الشبكات.

IP67 ومانع تسرب الزيت — حماية كاملة للبيئة الرطبة

يمثل IP67 استبعادًا كاملاً للغبار وحماية ضد الغمر المؤقت على عمق محدد — خطوة واحدة فوق حماية IP65 ضد رش الماء التي تحملها معظم محركات السيرفو في هذه الفئة.

يمكن لتصنيف IP67 الخاص بـ HF-SP81J أن يتحمل غمر السوائل لفترات قصيرة دون إتلاف المكونات الداخلية، وهو مصمم للتعامل مع الفيضانات المتقطعة لسائل التبريد، ودورات التنظيف، والبيئات عالية الرطوبة التي تميز العديد من التطبيقات التي يخدمها هذا المحرك.

يضيف مانع تسرب الزيت "J" عند مخرج العمود عنصر الختم الذي لا تغطيه حماية جسم IP67 وحدها. فجوة العمود — المساحة الحلقية بين العمود الدوار ودرع نهاية المحرك — هي مسار لرذاذ مواد التشحيم والجسيمات الدقيقة حتى في جسم محرك محكم الإغلاق بتصنيف IP67، لأن العمود يجب أن يدور بحرية ولا يمكن إغلاق الفجوة بالكامل بواسطة الغلاف الهيكلي.

يغلق مانع التسرب الشفة عند مخرج العمود هذا المسار ميكانيكيًا: الشفة تلامس سطح العمود الدوار وتصد السوائل والجسيمات للخارج.

على مدار عمر خدمة المحرك، يعد الفحص الدوري لشفة مانع تسرب العمود بحثًا عن التصلب أو التشقق هو نشاط الصيانة الأساسي — يسمح مانع التسرب التالف بالتلوث التدريجي عبر المسار الوحيد الذي لا تحميه درجة حماية غلاف IP67.

معًا، يجعل IP67 ومانع تسرب الزيت HF-SP81J مناسبًا للبيئات التي من شأنها أن تؤدي إلى تدهور محرك IP65 قياسي خلال عمر خدمة معقول: التعرض المستمر لرذاذ سائل التبريد، التنظيف المنتظم عالي الضغط، التطبيقات التي تغمر جزئيًا أثناء التشغيل، والتركيبات المجاورة لأنظمة توصيل سائل القطع.

HF-SP81J في سلسلة HF-SP — أين يتناسب متغير 1000 دورة في الدقيقة

تغطي سلسلة HF-SP نطاقًا من قوى الخرج من 0.5 كيلو واط إلى 7.0 كيلو واط، وكلها متاحة في متغيرات مقننة بسرعة 1000 دورة في الدقيقة (رمز السرعة "1") و 2000 دورة في الدقيقة (رمز السرعة "2"). SP81J هو متغير 850 واط، 1000 دورة في الدقيقة، مانع تسرب الزيت:

المكافئ بسرعة 2000 دورة في الدقيقة — HF-SP82J — ينتج نفس خرج 850 واط عند سرعة مقننة تبلغ 2000 دورة في الدقيقة مع عزم دوران مقنن أقل نسبيًا (حوالي 4.1 نيوتن متر مقابل 8.12 نيوتن متر)، وطول إجمالي أصغر، وعزم قصور ذاتي مخفض.

يعتمد الاختيار بين SP81J و SP82J على النظام الميكانيكي: إذا كان الحمل يعمل بشكل طبيعي في نطاق 0-1000 دورة في الدقيقة عند عمود المحرك (قيادة مباشرة، أو اقتران بنسبة تخفيض منخفضة)، فإن SP81J يوفر ضعف عزم الدوران بنفس مستوى القدرة.

إذا كان الحمل يعمل في نطاق 0-2000 دورة في الدقيقة، فإن SP82J هو الاختيار المناسب مع جسم محرك أقصر.

يعكس اختلاف العمق المادي — 217.5 مم لـ SP81J مقابل حوالي 173.5 مم لطراز مكافئ بسرعة 2000 دورة في الدقيقة — اللف الأطول المطلوب لإنتاج عزم دوران عالٍ عند التردد الكهربائي المنخفض المرتبط بالتشغيل بسرعة 1000 دورة في الدقيقة.

يجب أخذ هذا العمق في الاعتبار في تصميم تجويف تركيب المحرك في الآلة، خاصة في عمليات التحديث حيث كان المحرك الأصلي من النوع 2000 دورة في الدقيقة.

أسئلة متكررة

س1: لماذا يمتلك HF-SP81J سرعة قصوى أقل (1500 دورة في الدقيقة) من معظم محركات السيرفو؟

السرعة المقننة 1000 دورة في الدقيقة / القصوى 1500 دورة في الدقيقة هي السمة المميزة لمتغير السرعة "1" في سلسلة HF-SP.

السرعة المقننة المنخفضة هي اختيار تصميم لزيادة عزم الدوران إلى أقصى حد عند مستوى قدرة معين — نفس 850 واط المقدمة عند 1000 دورة في الدقيقة تنتج عزم دوران مقنن يبلغ 8.12 نيوتن متر، مقارنة بحوالي 4.1 نيوتن متر إذا تم تقديم نفس القدرة عند 2000 دورة في الدقيقة.

تستفيد التطبيقات التي تتطلب عزم دوران عالٍ عند سرعة عمود منخفضة — القيادة المباشرة، محاور اللف، التحكم في الشد، الأنظمة ذات التروس ذات النسبة المنخفضة — من هذا التصميم دون الخلوص والتعقيد لعلبة تخفيض.

س2: ما هو الفرق بين HF-SP81J و HF-SP82J؟

كلاهما محركات من سلسلة HF-SP بقدرة 850 واط على شفة 130 × 130 مم مع مانع تسرب الزيت و IP67. HF-SP81J مقنن عند 1000 دورة في الدقيقة / 8.12 نيوتن متر مقنن / 24.4 نيوتن متر أقصى. HF-SP82J مقنن عند 2000 دورة في الدقيقة مع حوالي نصف عزم الدوران المقنن بنفس مستوى القدرة.

SP81J أطول ماديًا (عمق 217.5 مم مقابل حوالي 173.5 مم) بسبب الجزء الثابت الأطول المطلوب للتشغيل بعزم دوران عالٍ وسرعة منخفضة. اختر SP81J لتطبيقات القيادة المباشرة والسرعة المنخفضة وعزم الدوران العالي؛ اختر SP82J للمحاور ذات السرعة الأعلى حيث تكون 2000 دورة في الدقيقة هي سرعة التشغيل الطبيعية.

س3: المشفر مطلق 18 بت — هل يتطلب HF-SP81J تحديد نقطة الصفر عند كل بدء تشغيل؟

لا. يحتفظ المشفر المطلق 18 بت بموضع العمود الحقيقي عبر فقدان الطاقة. عند تشغيل مضخم MELSERVO-J3، يقرأ الموضع مباشرة من المشفر دون أي حركة لتحديد نقطة الصفر.

هذا مهم بشكل خاص لأنواع التطبيقات التي يخدمها هذا المحرك — اللف، التحكم في الشد، والطاولات الدوارة — حيث لا ينبغي أن تتطلب انقطاعات الطاقة من المحور التحرك إلى موضع مرجعي قبل استئناف التشغيل المتحكم فيه. يلغي المشفر المطلق هذا المتطلب تمامًا.

س4: ما الذي يجعل IP67 ضروريًا بدلاً من تصنيف IP65 القياسي؟

يحمي IP65 من رشاشات الماء من أي اتجاه. بالإضافة إلى ذلك، يحمي IP67 من الغمر المؤقت. بالنسبة لمعظم تركيبات محركات السيرفو، يعتبر IP65 كافيًا.

تم تحديد IP67 للبيئات التي قد يتم فيها غمر المحرك بشكل دوري — غمر جزئي أثناء التنظيف، فيضانات من خزانات سائل التبريد في الآلة، أو التشغيل في بيئات الغسيل حيث لا تكون رشاشات الماء الموجهة كافية لمستوى التعرض للسائل. 

إذا كان التركيب يتضمن فقط التعرض للرذاذ أو رش الماء، فإن IP65 كافٍ؛ إذا كان الغمر لفترات قصيرة شرط تشغيل واقعي، فإن IP67 يوفر مستوى الحماية الإضافي.

س5: يمتلك HF-SP81J عزم قصور ذاتي يبلغ 0.00178 كجم·م² — كيف يؤثر هذا على حجم المحور؟

عزم القصور الذاتي للدوار البالغ 0.00178 كجم·م² هو القيمة المرجعية لمطابقة الحمل. توصي ميتسوبيشي بالحفاظ على قصور الحمل المنعكس على عمود المحرك في حدود 15 ضعفًا من قصور الدوار لتشغيل سيرفو مستقر عند إعدادات الكسب الموصى بها — في هذه الحالة، حتى حوالي 0.0267 كجم·م² من قصور الحمل المنعكس.

بالنسبة للأحمال التي تتجاوز هذه النسبة، يصبح ضبط الكسب أكثر صعوبة وقد يتم تقليل عرض نطاق السيرفو.

عزم القصور الذاتي الكبير نسبيًا للمحرك مقارنة بالمحركات الأصغر يعني أنه يتحمل بشكل طبيعي الأحمال الأثقل قبل الاقتراب من حد عدم تطابق القصور الذاتي — وهي إحدى المزايا العملية لتصميم HF-SP متوسط القصور الذاتي للتطبيقات ذات الكتل الدوارة الثقيلة.