محرك سيرفو AC ميتسوبيشي HC-PQ43B (HCPQ43B) — 400 واط مع فرامل كهرومغناطيسية، عمود مستقيم، 3000 دورة في الدقيقة، سلسلة MELSERVO-C

نظرة عامة على المنتج

رقم القطعة: HC-PQ43B

تم البحث عنه أيضًا باسم: HCPQ43B, HC PQ 43B, HC-PQ-43B

السلسلة: Mitsubishi MELSERVO-C (جيل MR-C)

التصنيف: محرك سيرفو بدون فرشاة AC ذو قصور ذاتي منخفض للغاية — 400 واط، فئة 200 فولت، 3000 دورة في الدقيقة، عمود مستقيم، فرامل كهرومغناطيسية

السياق: نوع مختلف من محركات السيرفو

تنتمي معظم محركات السيرفو في هذا الموقع إلى عائلات HC-SF أو HC-SFS أو HA-FF — وهي محركات مصممة حول منصة مضخم الصوت J2 أو J2-Super للأتمتة الصناعية العامة، وأدوات الآلات، ومعدات تحديد المواقع. يأتي محرك HC-PQ43B من فرع مختلف تمامًا من تاريخ MELSERVO الخاص بميتسوبيشي.

تم تطوير سلسلة HC-PQ كجزء من منصة MELSERVO-C، والتي تم تقديمها في عام 1999 بمهمة محددة: تقديم بديل سيرفو حقيقي للعملاء الذين يستخدمون محركات السائر في تطبيقات ذات سعة صغيرة تصل إلى 400 واط. مضخم الصوت MR-C الذي يقودها صغير بشكل استثنائي — عرضه 40 مم فقط وارتفاعه 130 مم — وتم تصميم محركات HC-PQ لتتناسب مع هذه الفلسفة. قصور ذاتي منخفض للغاية، توصيلات أسلاك بسيطة مع وصلات أسلاك توصيل، واجهة تحكم مباشرة، ومستوى سعر وتعقيد جعل الانتقال من السائر إلى السيرفو عمليًا للآلات التي لم تستخدم تقنية السيرفو بدون فرشاة من قبل.

يعد HC-PQ43B هو الإصدار المزود بفرامل لمحرك HC-PQ بقدرة 400 واط: نفس عزم الدوران المقدر 1.3 نيوتن متر، نفس الذروة 3.8 نيوتن متر، نفس التصنيف 3000 دورة في الدقيقة، نفس الغلاف المدمج المصنف IP44 — مع إضافة فرامل كهرومغناطيسية تعمل بالزنبرك إلى الجزء الخلفي من المحرك لتطبيقات المحور الرأسي والآليات المحملة بالجاذبية.

المواصفات الفنية

ما تم تصميم منصة MR-C من أجله

يتطلب فهم HC-PQ43B بشكل صحيح فهم المنصة التي ينتمي إليها، لأن مزيج MR-C و HC-PQ خدم شريحة سوق لم تكن منصات J2 و J2-Super الأكبر محسّنة لها.

سيطرت محركات السائر على تطبيقات تحديد المواقع ذات السعة الصغيرة لعقود من الزمن لأنها كانت بسيطة وغير مكلفة ولا تحتاج إلى جهاز تغذية راجعة. كان التحكم في النبضات في الحلقة المفتوحة كافيًا لمعظم التطبيقات، وكانت إلكترونيات التحكم مباشرة. كانت نقاط الضعف — الرنين عند سرعات معينة، فقدان الموضع تحت الحمل الزائد، الأداء الضعيف عند السرعة العالية، عدم وجود تغذية راجعة لعزم الدوران — مقبولة كقيود متأصلة في التكنولوجيا.

كان اقتراح منصة MR-C هو أن محرك السيرفو يمكن أن يطابق بساطة التحكم في السائر مع القضاء على هذه القيود. قبل مضخم الصوت MR-C أوامر قطار النبضات تمامًا مثل مشغل السائر. كانت محركات HC-PQ تحتوي على وصلات أسلاك توصيل بدلاً من الموصلات الدائرية العسكرية. كان المضخم ضيقًا بما يكفي للتركيب على سكة DIN قياسية في لوحة مدمجة. كان التشغيل مباشرًا بما يكفي للمهندسين المعتادين على أنظمة السائر.

بالنسبة لأنواع الآلات التي استهدفتها هذه المنصة — معدات التجميع الصغيرة، موزعات الملصقات، آليات الالتقاط والإفلات المدمجة، طاولات تحديد المواقع الخفيفة، المحاور المساعدة على آلات الطباعة والتعبئة — قدم مزيج MR-C و HC-PQ أداء سيرفو بحلقة مغلقة بتنسيق لم يتطلب إعادة تدريب لفريق التصميم أو موظفي الصيانة.

يضيف HC-PQ43B فرامل تعمل بالزنبرك إلى هذه المنصة للتطبيقات ضمن فئة الآلات هذه التي تحتوي على محاور رأسية أو مكونات أخرى محملة بالجاذبية.

فرامل تعمل بالزنبرك على محرك 400 واط

عند 400 واط وعزم دوران مقدر 1.3 نيوتن متر، فإن الأحمال التي يقودها HC-PQ43B خفيفة مقارنة بمحركات السيرفو ذات السعة المتوسطة. شريحة نقل رأسية صغيرة. ذراع روبوت خفيف الوزن. عمود دوران رأس حفر على آلة حفر أوتوماتيكية صغيرة. ناقل رأسي على محطة تجميع مدمجة. هذه الآليات متواضعة في الحجم، ولكن فيزياء الفرامل التي تعمل بالزنبرك تنطبق عند أي مستوى طاقة: عندما يتم إيقاف تشغيل الملف اللولبي، يقوم الزنبرك بإغلاق الفرامل ويحافظ على المحور ميكانيكيًا، دون الاعتماد على أي نظام كهربائي نشط للقيام بذلك.

النتيجة العملية هي نفسها عند 400 واط كما عند 7 كيلو واط: إذا تم قطع طاقة اللوحة بشكل غير متوقع، أو إذا تعطل المضخم، أو إذا فتحت دائرة الإيقاف الطارئ — فإن المحور يتوقف. يتم إزالة مصدر طاقة 24 فولت تيار مستمر لملف الفرامل ويقوم الزنبرك فورًا بعمله. على آلية رأسية صغيرة حيث قد تكون الكتلة المتحركة بضعة كيلوغرامات فقط، لا يزال هذا هو الخيار التصميمي الصحيح. البديل — الاعتماد على قفل السيرفو من مضخم الصوت MR-C40A للحفاظ على الموضع عندما قد يكون المضخم هو المكون الذي تعطل للتو — ليس أساسًا آمنًا موثوقًا به.

تتطلب الفرامل الموجودة على HC-PQ43B مصدر طاقة منفصل 24 فولت تيار مستمر في لوحة الآلة. هذا مذكور صراحة في وثائق سلسلة MR-C: تتطلب المحركات المزودة بفرامل مصدر طاقة 24 فولت تيار مستمر خاص بها، منفصل عن طاقة التحكم الخاصة بالمضخم. يجب أن تتضمن دائرة 24 فولت مرحلًا مع قمع مناسب للاندفاع عبر أطراف ملف الفرامل — ملف حثي بدون قمع سيولد ارتفاعات جهد مدمرة عند إيقاف تشغيله.

تسلسل التشغيل الموصى به يتبع نفس مبدأ أي فرامل تعمل بالزنبرك على محرك سيرفو: قم بإيقاف المحور تحت تحكم السيرفو قبل تشغيل الفرامل، وتأكد من تأسيس قفل السيرفو قبل تحرير الفرامل عند بدء التشغيل. على آلة مدمجة صغيرة حيث تكمل هذه المحاور العديد من الدورات في كل وردية، فإن التسلسل المتسق يطيل عمر قرص الفرامل بشكل ملحوظ على مدى العمر التشغيلي للمحرك.

1.3 نيوتن متر عزم دوران مقدر: ميزة القصور الذاتي المنخفض للغاية

واحد نيوتن متر وثلاثة أعشار. هذا رقم عزم دوران مستمر متواضع بأي مقياس، وهو يصف بدقة ما هو HC-PQ43B: محرك للمحاور الخفيفة والسريعة حيث تكون الأولوية لأداء التسارع بدلاً من القوة المستمرة.

تحقق محركات القصور الذاتي المنخفض للغاية قيمتها الأساسية من خلال نسبة عزم الدوران المتاح إلى قصور الدوار. يعني القصور الذاتي المنخفض جدًا للدوار أن عزم دوران معين — بما في ذلك ذروة 3.8 نيوتن متر — ينتج تسارعًا زاويًا عاليًا جدًا لعمود المحرك نفسه. يصل المحور إلى السرعة المستهدفة بسرعة، ويستقر في الموضع بسرعة، ويكون جاهزًا للحركة التالية بسرعة. بالنسبة للتطبيقات التي تشغل العديد من الحركات القصيرة في الدقيقة، يترجم هذا مباشرة إلى إنتاجية.

تتعامل ذروة 3.8 نيوتن متر — ما يقرب من ثلاثة أضعاف التصنيف المستمر — مع مراحل التسارع والتباطؤ بكفاءة. في دورة العمل النموذجية لمحور آلة تجميع خفيفة، يتسارع المحرك إلى سرعة الانتقال عند أقصى عزم دوران، ويعمل لفترة وجيزة عند عزم الدوران المقدر أو أقل منه، يتباطأ عند أقصى عزم دوران، ثم يتوقف في الموضع ويستهلك الحد الأدنى من التيار. هذا النمط غير ضار حراريًا وتدير وظائف الحماية الخاصة بمضخم الصوت 400 واط دون تدخل في ظل دورة عمل مصممة جيدًا.

القيد واضح: 1.3 نيوتن متر مستمر هو الحد الأقصى لعزم دوران الحمل المستمر. التطبيقات التي يجب أن يحافظ فيها المحور على أكثر من 1.3 نيوتن متر باستمرار — مقاومة القطع المستمرة، توتر اللف الثقيل، حمل الجاذبية الكبير أثناء الحركة — تتجاوز نطاق التطبيق المناسب لهذا المحرك. المحاور التي تقضي معظم وقت دورتها في وضع الراحة أو تحت حمل خفيف مع مجرد انتقالات تسارع قصيرة هي المكان الذي يتفوق فيه HC-PQ43B.

IP44: فهم تصنيف الحماية

تصنيف الحماية IP44 على HC-PQ43B أقل من IP65 الموجود على محركات سلسلة HC-SFS و HC-SF، وهذا الاختلاف يستحق الفهم قبل تحديد هذا المحرك.

IP44 يعني: حماية من الجسيمات الصلبة ضد الأجسام التي يزيد حجمها عن 1 مم (أدوات دقيقة، أسلاك، حشرات صغيرة — ولكن ليس الغبار بكميات كبيرة)، وحماية من السوائل ضد الماء المتناثر من أي اتجاه. هذا كافٍ للبيئات الصناعية الداخلية حيث لا يتعرض المحرك مباشرة لرذاذ سائل التبريد، أو ضباب الزيت، أو عمليات الغسيل.

IP65 (التصنيف الموجود على HC-SFS والمحركات المماثلة) يضيف حماية كاملة من دخول الغبار والحماية ضد نفاثات الماء الموجهة من أي زاوية.

بالنسبة للتطبيقات التي تم تصميم HC-PQ43B من أجلها — آلات التجميع، معدات الأتمتة الخفيفة، محاور تحديد المواقع المدمجة في الداخل — يعتبر IP44 كافيًا بشكل عام. المحرك غير مصمم لبيئات قطع أدوات الآلات حيث يصل سائل التبريد إلى المحرك، ولا لمعدات الأغذية أو الأدوية التي يتم غسلها. إذا كانت بيئة التركيب تتضمن كميات كبيرة من سائل التبريد، أو ضباب الزيت، أو التلوث المحمول جواً من عمليات المعالجة، فيجب تحديد محرك ذي تصنيف أعلى.

عند تركيب HC-PQ43B مع مخارج الكابلات للأسفل — وهو اتجاه التركيب المفضل لتركيبات المحركات الأفقية — تتصرف الأسلاك وأي تكثف بعيدًا عن جسم المحرك بدلاً من التجمع عند نقاط دخول الكابل. توصي وثائق MR-C بعدم تركيب المحرك مع توجيه الكابلات للأعلى في البيئات التي يكون فيها دخول السائل على طول غلاف الكابل ممكنًا.

مضخم الصوت المتوافق: MR-C40A

يقترن HC-PQ43B حصريًا مع مضخم الصوت MR-C40A — وحدة السعة 400 واط من نطاق MELSERVO-C. يتميز مضخم الصوت هذا بمجموعة من الخصائص التي تميزه بوضوح عن مضخمات الصوت J2 و J2-Super التي تستخدمها محركات سلسلة HC-SFS و HC-SF.

يقبل MR-C40A مدخل تيار متردد أحادي الطور 200-240 فولت، ويستهلك حوالي 2.8 أمبير. هذا مصدر طاقة أحادي الطور، وليس ثلاثي الطور — مما يعني أن منصة MR-C يمكن أن تعمل من دائرة أحادية الطور قياسية 200 فولت، مما يبسط توصيلات اللوحة للآلات الصغيرة التي لا تحتوي على توزيع ثلاثي الطور لكل موضع محور.

يقبل المضخم أوامر تحديد المواقع بقطار النبضات — نفس الواجهة المستخدمة بواسطة مشغلات محركات السائر — والتي كانت مركزية في وضع المنصة كبديل للسائر. دقة المشفر وأداء التحكم هما من فئة السيرفو، ولكن واجهة التحكم متوافقة مع السائر، مما يجعل من السهل دمجها في تصميمات الآلات الحالية التي كانت تعتمد سابقًا على السائر.

عرض MR-C40A هو 40 مم فقط. على آلة بها عدة محاور سيرفو صغيرة، يتطلب صف من مضخمات الصوت MR-C40A مساحة لوحة أقل بكثير من صف مكافئ من مضخمات الصوت J2-Super بنفس تصنيف الطاقة.

تم إيقاف إنتاج كل من مضخم الصوت MR-C40A ومحركات سلسلة HC-PQ في أبريل 2013. أشارت توصية الترحيل الخاصة بميتسوبيشي في ذلك الوقت إلى المستخدمين نحو مضخم الصوت MR-JN مع محركات سلسلة HF-KN أو HF-KP — منصة السيرفو المدمجة من الجيل التالي عند مستوى الطاقة هذا. بالنسبة للآلات التي لا تزال قيد الخدمة على أجهزة MR-C، تظل مضخمات الصوت MR-C40A البديلة ومحركات HC-PQ43B متاحة كفائض مخزون.

نظرة عامة على سعة سلسلة HC-PQ

يعد HC-PQ43B أعلى محرك مزود بفرامل في نطاق HC-PQ وأعلى منصة MR-C. ضمن سعة 400 واط، فإن HC-PQ43 (بدون فرامل) و HC-PQ43B (مع فرامل) متطابقان في جميع المواصفات الكهربائية والديناميكية — يتم الاختيار بينهما بناءً على ما إذا كان المحور يتطلب تثبيتًا ميكانيكيًا في وضع الراحة.

التطبيقات النموذجية

محور Z رأسي على آلات التجميع والحفر الصغيرة. آلات الحفر الأوتوماتيكية الصغيرة، محطات التجميع المكتبية، ومعدات CNC المدمجة ذات المحاور الرأسية الخفيفة. كتل الأحمال متواضعة — رأس دوران صغير، حامل أدوات، تجهيزة خفيفة الوزن — ولكن الفرامل التي تعمل بالزنبرك توفر تثبيتًا ميكانيكيًا موثوقًا به أثناء تغيير الأدوات، والإيقاف الطارئ، وفترات إيقاف تشغيل الآلة دون الاعتماد على قفل السيرفو.

محركات مفاصل ذراع الروبوت الرأسية. محاور الذراع الثانية لروبوت SCARA خفيف الوزن، مكونات السفر الرأسية على الروبوتات الكارتيزية، ومحركات مفاصل الروبوت المفصلية الصغيرة على معدات التجميع والمناولة حيث يحمل المفصل مكون حمل جاذبية ويتطلب تثبيت الفرامل عند إزالة طاقة السيرفو.

محاور تغذية رأسية لموزعات الملصقات وآلات الطباعة والتطبيق. محاور تحديد موضع المنتج الرأسية ومحركات ذراع التطبيق على معدات تطبيق الملصقات حيث يجب أن يحافظ رأس التطبيق على الموضع عند ارتفاع محدد أثناء فترات التوقف. منصة MR-C المدمجة تناسب قيود المساحة الضيقة لآلات تطبيق الملصقات.

محطات نقل ورفع رأسية صغيرة. آليات رفع الأجزاء، محاور المصاعد الصغيرة، وشرائح النقل الرأسية على خلايا التجميع المدمجة ومعدات الاختبار حيث يجب تثبيت الحمولات الخفيفة في المواضع الوسيطة أثناء فترات توقف المحطة. البساطة المطلقة لواجهة تحكم MR-C تتناسب مع المنطق المباشر المستخدم عادة لإدارة هذه المحاور.

بديل محرك السائر على المحاور الرأسية القديمة. الآلات الحالية التي تستخدم محركات السائر على المحاور الرأسية حيث تسببت خسارة الموضع تحت الحمل الزائد أو الخطوات الخاطئة الناتجة عن الرنين في مشاكل الإنتاج. يوفر HC-PQ43B تحكمًا في موضع السيرفو بحلقة مغلقة بنفس واجهة أوامر قطار النبضات مثل مشغل السائر الأصلي، مما يلغي خسارة الموضع في الحلقة المفتوحة بينما تضيف الفرامل التي تعمل بالزنبرك الأمان في التثبيت الذي يوفره عزم دوران تثبيت السائر فقط أثناء تنشيط المشغل.

أسئلة متكررة

س1: ما هو مضخم الصوت المتوافق مع HC-PQ43B، وما نوع مصدر الطاقة الذي يحتاجه؟

يقترن HC-PQ43B حصريًا مع مضخم الصوت MR-C40A. يقبل MR-C40A مدخل تيار متردد أحادي الطور 200-240 فولت — وليس ثلاثي الطور — مما يجعله مناسبًا للآلات الصغيرة التي لا تحتوي على توزيع ثلاثي الطور لكل موضع محور. عرض المضخم 40 مم فقط ويقبل أوامر تحديد المواقع بقطار النبضات، وهي نفس الواجهة المستخدمة بواسطة مشغلات محركات السائر. تم إيقاف إنتاج كل من MR-C40A و HC-PQ43B ولكن لا يزالان متاحين كفائض مخزون.

س2: ما هو الفرق بين HC-PQ43B و HC-PQ43؟

المحركان متطابقان في جميع المواصفات الكهربائية والأدائية — خرج 400 واط، عزم دوران مقدر 1.3 نيوتن متر، ذروة 3.8 نيوتن متر، سرعة مقدرة 3000 دورة في الدقيقة. الفرق الوحيد هو الفرامل. HC-PQ43 لا يحتوي على فرامل — يتم الحفاظ على الموضع في وضع الراحة بواسطة قفل السيرفو الخاص بالمضخم. HC-PQ43B يحتوي على فرامل كهرومغناطيسية تعمل بالزنبرك تتشابك ميكانيكيًا عند إزالة مصدر طاقة الملف 24 فولت. استخدم HC-PQ43B على المحاور الرأسية، والمحركات المائلة، وأي تطبيق حيث سيتحرك الحمل عند إيقاف تشغيل السيرفو. HC-PQ43 صحيح للمحاور الأفقية حيث يكون قفل السيرفو كافيًا.

س3: يحمل HC-PQ43B تصنيف IP44. هل هذا كافٍ لبيئات أدوات الآلات؟

يوفر IP44 حماية ضد الأجسام الصلبة التي يزيد حجمها عن 1 مم والماء المتناثر من أي اتجاه. إنه كافٍ للبيئات الداخلية المغلقة دون تعرض كبير لسائل التبريد. إنه غير مناسب لبيئات قطع أدوات الآلات حيث يصل رذاذ سائل التبريد، أو ضباب الزيت، أو نفاثات سائل التبريد إلى المحرك. لمثل هذه البيئات، يلزم وجود محرك بتصنيف IP65 أو أعلى — مثل المحركات من سلسلة HC-SFS أو HC-SF. تم تصميم سلسلة HC-PQ لآلات التجميع، ومعدات المناولة، والأتمتة الخفيفة، وليس لمنطقة القطع في أدوات الآلات CNC.

س4: هل تتطلب الفرامل الموجودة على HC-PQ43B دائرة طاقة خاصة؟

نعم. تنص وثائق MR-C الخاصة بميتسوبيشي صراحة على أن المحركات المزودة بفرامل تتطلب مصدر طاقة منفصل 24 فولت تيار مستمر — منفصل عن طاقة التحكم الخاصة بالمضخم. يجب أن تتضمن دائرة 24 فولت مرحلًا لتبديل تيار الملف، مع قمع للاندفاع (صمام خلفي لدوائر التيار المستمر) عبر أطراف ملف الفرامل لامتصاص ارتفاع الجهد الحثي عند فتح المرحل. بدون قمع للاندفاع، تكون نقاط تلامس المرحل عرضة للتلف القوسي، ويمكن أن تؤثر الضوضاء الكهربائية الناتجة على المضخم ووحدة التحكم.

س5: تم إيقاف إنتاج HC-PQ43B و MR-C40A. ما هو مسار الترحيل الموصى به من ميتسوبيشي؟

كانت توصية الترحيل الرسمية من ميتسوبيشي عند إيقاف الإنتاج هي الانتقال إلى سلسلة مضخمات الصوت MR-JN مع محركات السيرفو سلسلة HF-KN أو HF-KP بسعة مكافئة. يعد HF-KP43B (400 واط، 3000 دورة في الدقيقة، فرامل تعمل بالزنبرك) على مضخم صوت MR-JN-40 مكافئًا وظيفيًا في مستوى الجيل التالي، ويوفر دقة مشفر أعلى وأداء سيرفو محسّن في عامل شكل مدمج مماثل. يجب استبدال كل من المحرك ومضخم الصوت معًا، حيث أن بروتوكولات المشفر غير متوافقة بين الأجيال. بالنسبة للآلات التي يجب أن تظل على أجهزة MR-C، تتوفر محركات HC-PQ43B البديلة ومضخمات الصوت MR-C40A من خلال متخصصي فائض الأتمتة الصناعية.