محرك سيرفو AC ميتسوبيشي HC-SFS121K (HCSFS121K) — 1.2 كيلو واط، عمود مشقوق، بدون فرامل، 1000 دورة في الدقيقة، سلسلة MELSERVO-J2S

تحديد المنتج

رقم القطعة: HC-SFS121K

تم البحث عنه أيضًا باسم: HCSFS121K, HC-SFS-121K

السلسلة: Mitsubishi MELSERVO HC-SFS (جيل J2-Super)

نوع المحرك: محرك سيرفو بدون فرشاة تيار متردد — عمود مشقوق، بدون فرامل، 1000 دورة في الدقيقة، 200 فولت تيار متردد

لماذا تم تصميم هذا المحرك

عند 1000 دورة في الدقيقة مع عزم دوران مستمر يبلغ 11.5 نيوتن متر، فإن محرك Mitsubishi HC-SFS121K يحتل مكانة محددة ومقصودة في تشكيلة MELSERVO-J2S — محرك سيرفو ذو قصور ذاتي متوسط يوفر نسبة عزم دوران إلى طاقة عالية عند سرعة عمود دوران منخفضة، مع مجرى مفتاح مصقول للاقتران الميكانيكي الإيجابي وبدون فرامل كهرومغناطيسية للتطبيقات التي يكون فيها قفل السيرفو وحده كافياً.

تصنيف سرعة 1000 دورة في الدقيقة هو السمة المميزة. تشغيل نفس 1.2 كيلو واط من خلال محرك بسرعة 2000 دورة في الدقيقة سيقلل عزم الدوران المستمر إلى النصف تقريبًا إلى 5.7 نيوتن متر. تركز سرعة HC-SFS121K الأبطأ المتاحة على تركيز الطاقة المتاحة في عزم دوران عمود دوران أعلى بكثير — 11.5 نيوتن متر بشكل مستمر — بدون أي تروس بين المحرك والحمل. بالنسبة للمحاور التي تكون فيها ميزانية عزم الدوران هي القيد الملزم، وليس حد السرعة، فهذه هي نقطة التشغيل التي تحل مشكلة التصميم مباشرة.

يكمل العمود المشقوق الصورة. حيث يتطلب المكون المدفوع — مدخل ترس دودي، بكرة حزام توقيت، ترس جنزير — مسار عزم دوران ميكانيكي إيجابي بدلاً من واجهة مشبك احتكاك، يوفر مجرى المفتاح المصقول ذلك. عدم وجود فرامل يعني أسلاك أبسط، ولا تسلسل مرحل، ولا عبء إضافي على قفل السيرفو الخاص بالمضخم للحفاظ على الموضع عند الراحة.

بالاقتران مع المشفر المطلق التسلسلي ذو 17 بت بدقة 131,072 نبضة في الدورة والمضخم MR-J2S-200، يوفر HC-SFS121K أداء منصة J2-Super — تحكم عالي النطاق الترددي في السرعة، ودقة مشفر دقيقة، واحتياطي موضع مطلق متعدد الدورات — عند نقطة السعة المتوسطة هذه البالغة 1000 دورة في الدقيقة.

المواصفات الفنية

11.5 نيوتن متر عند 1000 دورة في الدقيقة: فهم ميزة عزم الدوران

الفيزياء واضحة. الطاقة تساوي عزم الدوران مضروبًا في السرعة الزاوية. مع ثبات الطاقة وتقليل السرعة، يجب أن يرتفع عزم الدوران بشكل متناسب للحفاظ على نفس الخرج. عند 1.2 كيلو واط و 1000 دورة في الدقيقة، يوفر HC-SFS121K 11.5 نيوتن متر بشكل مستمر. محرك مماثل بسرعة 2000 دورة في الدقيقة بقدرة 1.2 كيلو واط سينتج حوالي 5.7 نيوتن متر. نفس الطاقة الكهربائية المستهلكة، نفس فئة المضخم — ولكن عزم الدوران المتاح عند العمود للعمل المستدام يتضاعف.

بالنسبة للتطبيقات التي يكون فيها المعيار التصميمي الحاسم هو عزم الدوران الذي يمكن للمحرك تحمله بشكل مستمر تحت حمل الإنتاج، وليس مدى سرعة دوران العمود، فإن هذا الاختلاف مهم عمليًا. محركات النقل البطيئة الثقيلة. محاور مدخل التروس الدودية حيث يغذي عزم دوران المحرك مباشرة إلى التخفيض بدون مرحلة إضافية. محركات لف المواد التي يجب أن تحافظ على شد ثابت عبر نطاق واسع من أقطار اللفائف. طاولات التقسيم الدوارة التي تتوقف عند كل محطة تحت الحمل. كل هذه تستفيد من عزم الدوران المستمر الأعلى عند العمود، ويوفرها HC-SFS121K دون الحاجة إلى أي تخفيض ميكانيكي إضافي.

الذروة البالغة 34.4 نيوتن متر — ثلاثة أضعاف الرقم المستمر المقنن — تتعامل مع التسارع. عندما يجب أن يصل المحور إلى سرعة التشغيل من بداية ثابتة، أو عندما تتطلب دورة تقسيم سريعة من السكون إلى السكون عزم دوران عالي لمراحل التسارع والتباطؤ، فإن السعة القصوى متاحة لتلك الحالات العابرة. يعود المحرك إلى ظروف التشغيل المستمر خلال المرحلة المستمرة لكل دورة، وتبقى الميزانية الحرارية سليمة.

العمود المشقوق بهذه السعة

أحد عشر ونصف نيوتن متر من عزم الدوران المستمر، مع ذروة 34.4 نيوتن متر، يضع متطلبات حقيقية على واجهة العمود إلى المحور. يجب أن يكون مسار عزم الدوران بين عمود المحرك والمكون المدفوع موثوقًا به عبر النطاق الكامل لظروف التشغيل — الحمل الثابت، الانعكاس الدوري، الصدمات من تشابك السلسلة أو تعشيق التروس، والانتقالات عالية عزم الدوران أثناء التسارع والتباطؤ.

يعتمد اقتران المشبك الاحتكاكي بالكامل على قوة الاتصال بين تجويف المحور وسطح العمود الخارجي. يتم ضبط هذه القوة عند التركيب ويجب أن تظل كافية لمقاومة عزم الدوران الأقصى في أسوأ ظروف التشغيل طوال عمر خدمة المحرك. يمكن للاهتزاز، والدورات الحرارية، والتآكل تقليل هذه القوة بمرور الوقت، وقد ينزلق مشبك هامشي يتعامل مع عزم الدوران المستمر تحت انتقال أقصى — مما يؤدي إلى خطأ في الموضع يتراكم دون اكتشافه قبل أن يسبب مشكلة مرئية.

يغير مجرى المفتاح آلية نقل عزم الدوران. يشغل المفتاح فتحات متطابقة في كل من العمود والمحور، وينقل عزم الدوران عبر المقطع العرضي للمفتاح بدلاً من الاحتكاك. هذا قوي ميكانيكيًا في ظل جميع الظروف — الانعكاس، التحميل الدوري، الصدمة — التي تجد واجهات الاحتكاك أكثر تحديًا. كما أنه غير حساس لفقدان قوة المشبك بمرور الوقت التي تكون واجهات الاحتكاك عرضة لها.

تعتبر إجراءات تركيب المحور مهمة في هذا الحجم من الإطار. دليل تعليمات محرك السيرفو من ميتسوبيشي واضح: استخدم الفتحة الملولبة في نهاية العمود ومسمار السحب لسحب المحور محوريًا على العمود بدلاً من الضغط عليه أو ضربه. تنتقل أحمال الصدمات أثناء تركيب المحور في حجم الإطار 130 × 130 مم عبر العمود إلى قرص المشفر وتجميع المحمل في الجزء الخلفي من المحرك. الضرر الذي يسببه هذا نادرًا ما يكون فوريًا ونادرًا ما ينتج عنه إنذار خطأ واضح — يظهر لاحقًا كأخطاء مشفر متقطعة تحت الاهتزاز، والتي يصعب حقًا تتبعها إلى التركيب الأصلي. طريقة مسمار السحب تمنع هذا تمامًا وتستغرق ثوانٍ أطول.

لا يوجد فرامل: الخيار الصحيح لهذه المحاور

يتم الحفاظ على الموضع عند الراحة في HC-SFS121K بواسطة قفل السيرفو الخاص بالمضخم — تظل حلقة الموضع نشطة، ويراقب تغذية المشفر زاوية العمود باستمرار، ويوفر المضخم التيار اللازم للحفاظ على خطأ متابعة صفري. بالنسبة للمحاور الأفقية وأي محرك لا يؤثر فيه أي قوة صافية في اتجاه دوران العمود عندما يكون السيرفو في وضع الإيقاف، يكون هذا موثوقًا ودقيقًا، ولا يستهلك موارد لوحة إضافية تتجاوز ما يتطلبه نظام السيرفو العادي بالفعل.

المحاور التي يخدمها هذا المحرك عادةً — محركات اللف، ناقلات الحركة البطيئة، الطاولات الدوارة في المعدات الأفقية، آليات النقل المدفوعة بالتروس — هي محاور أفقية أو محملة بشكل متماثل. قفل السيرفو يحافظ عليها بشكل نظيف. ستضيف الفرامل على هذه المحاور مرحلًا، وممتصًا للصدمات، وأسلاك 24 فولت تيار مستمر، ودائرة قفل MBR، وفحص دوري لقرص الفرامل إلى التركيب، دون أي عائد وظيفي. يزيل HC-SFS121K بدون فرامل كل ذلك من كل محور في الجهاز حيث ينطبق.

يتغير الاختيار في المحاور الرأسية، أو التغذيات المائلة، أو أي آلية حيث يتسبب عدم توازن الحمل في حركة غير منضبطة عند انخفاض تيار السيرفو. تنتمي هذه التطبيقات إلى HC-SFS121BK (عمود مشقوق مع فرامل كهرومغناطيسية مطبقة بنابض). في الآلات التي تحتوي على عدة محاور سيرفو بهذه السعة، فإن فرز أي منها يحتاج إلى فرامل وأيها لا يحتاج ينتج عنه تصميم كهربائي أبسط وأكثر وضوحًا بشكل عام.

المضخمات المتوافقة

يقترن HC-SFS121K مع مضخم فئة MR-J2S-200 — منصة J2-Super بقدرة 2 كيلو واط. ثلاثة أنواع من الواجهات:

MR-J2S-200A يتعامل مع أوامر التناظرية والنبضات من أنظمة CNC ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة. أوضاع التحكم في الموضع والسرعة وعزم الدوران، مع اتصال RS-232C لإعداد MR Configurator. الخيار القياسي لمعظم تطبيقات أدوات الآلات والأتمتة العامة.

MR-J2S-200B يتصل بوحدات تحكم الحركة من سلسلة A أو Q من ميتسوبيشي عبر ناقل SSCNET التسلسلي بالألياف الضوئية. تصل جميع أوامر الموضع عبر الشبكة؛ تعود بيانات المشفر عبر نفس رابط الألياف. الخيار الصحيح للأنظمة متعددة المحاور المنسقة تحت وحدة تحكم الحركة.

MR-J2S-200CP يدمج تحديد المواقع المدمج. يتم تخزين ما يصل إلى 31 موضعًا مستهدفًا في المضخم وتنشيطها بواسطة أوامر الإدخال/الإخراج أو CC-Link. لتطبيقات تحديد المواقع المستقلة حيث لا يلزم وجود وحدة تحكم حركة منفصلة.

محرك HC-SFS121K غير متوافق مع المضخمات الأصلية MR-J2-200 (الجيل الأول)، والتي لا يمكنها قراءة بروتوكول مشفر J2S ذي 17 بت. للآلات التي تعمل بأجهزة MR-J2 من الجيل الأول، فإن HC-SF121K (جيل J2، مشفر 14 بت، نفس المواصفات الميكانيكية) هو الهدف الصحيح للمصدر. غير متوافق مع مضخمات MR-J3 أو MR-J4 أيضًا.

عائلة HC-SFS 1000 دورة في الدقيقة — الموضع والسياق

يعد HC-SFS121K الخطوة الثانية في عائلة 1000 دورة في الدقيقة، ويقع فوق HC-SFS81 (800 واط) ويشترك في شفة 130 × 130 مم معه. الانتقال إلى 201 بقدرة 2 كيلو واط يوفر كلاً من عزم الدوران الأعلى وشفة أكبر بحجم 176 × 176 مم — لذا فإن 121K هو أعلى محرك سعة في الإطار المدمج 130 × 130 مم ضمن نطاق 1000 دورة في الدقيقة.

كل نقطة سعة في هذه العائلة متاحة في مصفوفة العمود والفرامل الكاملة: عمود مستقيم بدون فرامل (بدون لاحقة)، عمود مستقيم مع فرامل (B)، عمود مشقوق بدون فرامل (K)، وعمود مشقوق مع فرامل (BK). نوع العمود ووجود الفرامل لا يؤثران على اختيار المضخم — جميع المتغيرات بقدرة 1.2 كيلو واط وسرعة 1000 دورة في الدقيقة تستخدم MR-J2S-200.

التطبيقات النموذجية

محركات شد اللف والفك. تستخدم محركات اللف والفك للمواد في خطوط التحويل والطباعة والتقطيع محركات سيرفو بسرعة 1000 دورة في الدقيقة في وضع التحكم في عزم الدوران لتنظيم شد الويب بشكل مستمر عبر قطر لفة متغير. يحافظ عزم الدوران المستمر البالغ 11.5 نيوتن متر في HC-SFS121K على نقطة ضبط الشد عبر ملف اللف؛ يتعامل العمود المشقوق مع تصميم الاقتران عند محرك محور اللفة.

محركات ناقلات الحركة البطيئة ومحطات التقسيم. تعمل أقسام ناقلات الحركة التي يتم التحكم فيها بواسطة السيرفو ومحطات التقسيم الدوارة في خطوط التجميع والاختبار بسرعات عمود دوران منخفضة مع عزم دوران حمل مستمر. يحافظ تصنيف 1000 دورة في الدقيقة على المحرك في نطاق سرعة معقول لهذه الآليات دون الحاجة إلى مرحلة تخفيض، ويتناسب العمود المشقوق مع واجهة القيادة المقترنة بالترس أو السلسلة النموذجية في تصميم ناقلات الحركة الصناعية.

طاولات دوارة CNC ومحاور رابعة مقترنة بالتروس. تستخدم الطاولات الدوارة المدمجة ومحاور التروس الرابعة في مراكز التشغيل حيث يتصل المحرك من خلال تخفيض ترس دودي أو ترس مستقيم بالطاولة محور ترس مشقوق على جانب المحرك. يوفر عزم الدوران المستمر البالغ 11.5 نيوتن متر المدخل إلى محرك التروس، ويوفر المشفر ذو 17 بت دقة الزاوية اللازمة لتقسيم التشغيل متعدد الأوجه، ويضمن احتياطي الموضع المطلق أن المحور الدوار يعاود التشغيل في موضع معروف بالضبط بعد أي توقف.

محاور مساعدة في قولبة الحقن والضغط. تستخدم محاور تغذية المواد، والمقذوفات، ومساعدة المشابك المدفوعة بالسيرفو في آلات قولبة الحقن والضواغط محركات قصور ذاتي متوسط بسرعة 1000 دورة في الدقيقة حيث يكون طلب الحمل هو عزم الدوران بشكل أساسي عند سرعة معتدلة. يتعامل HC-SFS121K مع آليات التغذية والمقذوفات متوسطة المدى ضمن حجم الإطار 130 × 130 مم.

محركات مفاصل الروبوتات والمفاصل. تستخدم محاور مفاصل الروبوتات الثانوية — مفاصل الكوع، دوران المعصم — التي تعمل بسرعة زاوية منخفضة تحت عزم دوران حمل كبير محركات سيرفو قصور ذاتي متوسط بسرعة 1000 دورة في الدقيقة حيث يكون القيادة المباشرة أو التخفيض أحادي المرحلة مناسبًا لهندسة الآلية. يجعل العمود المشقوق وعزم الدوران المستمر العالي بالنسبة لكتلة المحرك HC-SFS121K محركًا مناسبًا جيدًا لهذه الفئة من محاور الروبوتات.

أسئلة متكررة

س1: ما هي المضخمات المتوافقة مع HC-SFS121K؟

يتطلب HC-SFS121K مضخم فئة MR-J2S-200. المتغيرات الثلاثة هي MR-J2S-200A (أمر تناظري/نبضي، أوضاع الموضع/السرعة/عزم الدوران)، MR-J2S-200B (ناقل الألياف الضوئية SSCNET لوحدات تحكم الحركة من ميتسوبيشي)، و MR-J2S-200CP (تحديد المواقع المدمج مع CC-Link). كلها تدعم المشفر التسلسلي ذي 17 بت. هذا المحرك غير متوافق مع مضخمات MR-J2-200 الأصلية أو مع مضخمات MR-J3 / MR-J4.

س2: ما هو الفرق بين HC-SFS121K و HC-SFS81K؟

كلاهما محركات بعمود مشقوق وبدون فرامل على شفة 130 × 130 مم مع مشفرات 17 بت وسرعة مقننة 1000 دورة في الدقيقة. الفرق هو الطاقة وعزم الدوران: HC-SFS81K هو 800 واط مع 7.64 نيوتن متر من عزم الدوران المستمر ويستخدم مضخم MR-J2S-100. HC-SFS121K هو 1.2 كيلو واط مع 11.5 نيوتن متر من عزم الدوران المستمر ويستخدم مضخم MR-J2S-200. اختر بناءً على ميزانية عزم دوران المحور — إذا كان 7.64 نيوتن متر هامشًا مريحًا لأقصى حمل مستمر، فإن 81K كافٍ؛ إذا كان الحمل يقترب باستمرار من ذلك أو يتجاوزه، فإن 121K يوفر المساحة اللازمة.

س3: لماذا يستخدم محرك بقدرة 1.2 كيلو واط مضخم MR-J2S-200 (2 كيلو واط) بدلاً من MR-J2S-100؟

يسحب HC-SFS121K عند 1000 دورة في الدقيقة تيارًا أكثر مما هو مقنن لتوفيره بواسطة MR-J2S-100 — عزم الدوران المقنن البالغ 11.5 نيوتن متر عند 1000 دورة في الدقيقة يتطلب تصنيف تيار أعلى مما يمكن أن يوفره المضخم بقدرة 1 كيلو واط. تؤكد وثائق اقتران المحرك والمضخم من ميتسوبيشي أن HC-SFS121 مع فئة MR-J2S-200. هذه ممارسة قياسية عندما يتجاوز طلب تيار المحرك من ملف عزم دورانه التصنيف المستمر للمضخم الأصغر التالي.

س4: هل يحتفظ المشفر المطلق بالموضع عند فقدان الطاقة، وأين توجد البطارية؟

نعم. يحتفظ المشفر المطلق التسلسلي ذو 17 بت ببيانات الموضع متعدد الدورات خلال أي حدث انقطاع للتيار باستخدام بطارية ليثيوم Mitsubishi A6BAT الموجودة داخل مضخم السيرفو MR-J2S — وليس في المحرك. استبدل A6BAT عندما يعرض المضخم إنذار انخفاض البطارية، قبل أن يتسبب الاستنزاف الكامل في إعادة تعيين العداد المطلق. تتطلب البطارية المستنزفة دورة عودة مرجعية قبل استئناف الإنتاج.

س5: هل يمكن أن يحل HC-SFS121K محل HC-SFS121BK إذا كان المتغير بدون فرامل هو الوحيد المتاح؟

فقط إذا كان التطبيق لا يتطلب فرامل حقًا. HC-SFS121BK و HC-SFS121K متطابقان في جميع المواصفات الكهربائية والميكانيكية باستثناء الفرامل. إذا تم تحديد الآلة مع متغير BK — عادةً لأنه محور رأسي، أو آلية محملة بالجاذبية، أو أي محرك يتسبب فيه إيقاف السيرفو في حركة غير آمنة للمحور — فإن إزالة الفرامل تزيل وظيفة أمان مصممة. يتطلب هذا الاستبدال مراجعة رسمية لمتطلبات سلامة المحور. بالنسبة للمحاور التي تم تأكيد أنها أفقية بدون مكون حمل جاذبية، فإن HC-SFS121K بدون فرامل هو مواصفات صالحة وصحيحة من البداية.