Nieuwe Mitsubishi servomotor HF-SP81J HFSP81J

Mitsubishi HF-SP81J | MELSERVO-J3 AC Servomotor — 850W, 8,12 Nm, 1000 RPM Nominaal / 1500 RPM Maximaal, Oliekeerring, 18-bit Absoluut, IP67

Onderdeelnummer: HF-SP81J

Serie: MELSERVO-J3 — HF-SP Serie Middelmatige Traagheid, Middelmatige Capaciteit

Ontwerp: Rechte As, Oliekeerring, Ingebouwde 18-bit Absolute Encoder

Nominaal Vermogen: 850 W (0,85 kW)

Nominaal Koppel: 8,12 Nm

Piekkoppel: 24,4 Nm

Nominale Snelheid: 1.000 RPM

Maximale Snelheid: 1.500 RPM

Nominale Stroom: 4,5 A

Voedingsspanning: 200 VAC Klasse

Traagheidsmoment: 0,00178 kg·m² (17,8 kg·cm²)

Flensmaat: 130 × 130 mm

Beschermingsgraad: IP67

Afmetingen: H177,5 mm × B130 mm × D217,5 mm

Staat: Nieuw

Overzicht

De Mitsubishi HF-SP81J is een 850W AC servomotor met middelmatige traagheid uit de MELSERVO-J3 HF-SP serie, geoptimaliseerd voor hoge koppel bij lage snelheden — nominaal 1.000 RPM continu met een maximum van 1.500 RPM.

Met 8,12 Nm nominaal koppel en een piek van 24,4 Nm levert deze motor een koppel dat ver uitstijgt boven wat een 850W motor die op 3.000 RPM draait zou produceren.

De lage nominale snelheid is de technische reden: koppel is vermogen gedeeld door hoeksnelheid, dus door het uitgangsvermogen vast te zetten en de snelheid te verlagen, neemt het beschikbare koppel proportioneel toe. De HF-SP81J produceert bij 1.000 RPM meer dan drie keer het nominale koppel van een equivalente 850W motor met een nominale snelheid van 3.000 RPM.

De "J"-suffix identificeert de oliekeerring — een lipkeerring aan de asuitgang die beschermt tegen smeermiddeldamp, koelmiddelsplinters en stof dat via de asopening binnendringt. In combinatie met de IP67-behuizingsbescherming is de HF-SP81J afgedicht tegen tijdelijke onderdompeling tot een gedefinieerde diepte, waardoor het een van de meest robuust beschermde motoren in de HF-SP serie is.

Dit afdichtingsniveau is geschikt voor nattere, meer vervuilde omgevingen waar assen met een laag toerental en hoog koppel vaak voorkomen: wikkelmachines, spanrolhouders, transportbandaandrijvingen die in de buurt van koelvloeistof draaien, en gereedschapswerktuigmachines met een draaitafel of draaitafeltoepassingen waarbij de motor zich in een met koelmiddel verrijkte behuizing bevindt.

De 18-bit absolute encoder met 262.144 pulsen per omwenteling zorgt voor positiebehoud bij stroomonderbrekingen zonder homing bij het opstarten, en voedt de hoogresolutie snelheids- en positiebesturingslus van een MELSERVO-J3 versterker.

De flens van 130 × 130 mm en de totale afmetingen van 177,5 × 130 × 217,5 mm plaatsen deze fysiek in dezelfde klasse als andere middelgrote servomotoren met een 130 mm flens, terwijl de verlengde diepte (217,5 mm versus 173,5 mm voor een vergelijkbaar 2.000 RPM model) de langere stator weerspiegelt die nodig is om het hoge koppel bij lage elektrische frequentie te produceren.

Belangrijkste Specificaties

1.000 RPM Nominale Snelheid — Ontwerp voor Hoog Koppel

De nominale snelheid van 1.000 RPM van de HF-SP81J plaatst deze in een gespecialiseerde categorie binnen de HF-SP serie.

De meeste servomotoren in deze vermogensklasse draaien met 2.000 of 3.000 RPM nominaal, wat de typische eis voor CNC-voedingsassen weerspiegelt waarbij de snelheid van de kogelomloopspindel de vereiste motorsnelheid bepaalt. De 1.000 RPM variant — de "1" snelheidsaanduiding in de SP81 — bestaat voor toepassingsscenario's waarbij hoog koppel bij lage asnelheid de primaire eis is, zonder de traagheid en complexiteit van een tussenliggende reductieversnellingsbak tussen motor en belasting.

Direct-drive toepassingen profiteren het meest van dit ontwerp.

Een motor die op 1.000 RPM draait en direct is gekoppeld aan een mechanisme, kan continu 8,12 Nm leveren zonder versnellingsbak — waardoor speling wordt geëlimineerd, mechanische compliantie wordt verminderd, onderhoud wordt vereenvoudigd en de versnellingsbak als potentieel storingspunt wordt verwijderd. Voor toepassingen waarbij het natuurlijke snelheidsbereik van het mechanisme 0–1.000 RPM is en de koppelvraag aanhoudend is, levert de HF-SP81J dit via de motor zelf in plaats van via een versnellingsbak die is teruggebracht van een 3.000 RPM motor.

De piek van 24,4 Nm — driemaal het nominale koppel — levert de acceleratie-impuls die nodig is om zware lasten snel van stilstand naar werksnelheid te brengen.

Met een traagheidsmoment van 0,00178 kg·m² is de rotor zelf aanzienlijk vergeleken met kleinere motoren, wat betekent dat de motor kan worden gekoppeld aan middelmatig zware lasten zonder dat het servosysteem wordt gedestabiliseerd door grote traagheidsverschillen.

24,4 Nm Piekkoppel — Acceleratie bij Zware Traagheidslasten

De piek-tot-nominaal koppelverhouding van 3:1 is consistent over de HF-SP serie, en bij 8,12 Nm nominaal levert dit een piek van 24,4 Nm die aanzienlijke acceleratiekracht biedt voor de soorten lasten waarvoor de HF-SP81J is ontworpen.

Wikkelspoelen, draaitafels, aandrijvingen van transportbandrollen en vergelijkbare mechanismen kunnen aanzienlijke roterende massa dragen — en het verkrijgen van die massa van stilstand naar bedrijfssnelheid binnen het cyclustijdbudget van de machine hangt af van de beschikbaarheid van piekkoppel boven de lopende eis.

De praktische beperking is het inschakelduur. Piekkoppel trekt piek stroom — 3,2 keer de nominale stroom bij de 3:1 piek-tot-nominaal verhouding — en de elektronische thermische beveiliging in de MELSERVO-J3 versterker bewaakt de RMS stroomvraag over tijd.

Korte acceleratiepulsen bij piekkoppel zijn toegestaan binnen het thermische model; aanhoudende werking bij piekkoppel niet.

De servo-dimensioneringsberekening — lasttraagheid, verplaatsingsafstand, acceleratietijd, aanhoudend lopend koppel — moet bevestigen dat de gemiddelde RMS koppelvraag over de inschakelduur binnen de 8,12 Nm nominale waarde blijft, terwijl het piek acceleratiekoppel 24,4 Nm niet overschrijdt.

Voor wikkel- en spanregeltoepassingen waarbij de lasttraagheid continu verandert naarmate materiaal zich op de spoel ophoopt of eraf gaat, biedt het traagheidsmoment van de motor van 0,00178 kg·m² een referentiemassa in de servoloop.

Naarmate de spoeltraagheid verandert, volgt de automatische gain-tuning van de versterker de verandering en past de servoversterkingen dienovereenkomstig aan.

18-bit Absolute Encoder — Geen Homing, Positiecontinuïteit

De 18-bit absolute encoder die in de HF-SP81J is ingebouwd, levert 262.144 pulsen per omwenteling aan positiefeedback met absolute positiebehoud bij stroomverlies.

Wanneer de MELSERVO-J3 versterker wordt ingeschakeld, leest deze de werkelijke aspositie rechtstreeks van de encoder — de as heeft onmiddellijk correcte positiegegevens, zonder te hoeven homing naar een referenteschakelaar.

Voor een as met laag toerental en hoog koppel is dit belangrijker dan het lijkt. Assen met laag toerental zijn vaak gekoppeld aan mechanismen waarbij een stroomonderbreking halverwege de slag de last in een onbepaalde, potentieel onveilige positie zou achterlaten — een onder spanning geregelde baan die tussen aangedreven rollen hangt, een wikkelspoel halverwege een traverse, een roterende indexeerplaat tussen stations.

Met een absolute encoder keert de stroomherstel het positie-systeem onmiddellijk terug naar een bekende, geverifieerde staat.

Een incrementele encoder zou vereisen dat de as homing — mogelijk de last door een onveilige traverse bewegend — voordat enige gecontroleerde werking kon worden hervat.

De 18-bit resolutie levert ook de granulariteit van snelheidsfeedback die de werking bij laag toerental van de HF-SP81J vereist.

Bij 1.000 RPM duurt elke omwenteling 60 ms; bij 262.144 ppr ontvangt de versterker ongeveer 4.369 feedbackpulsen per milliseconde bij nominale snelheid. Deze dichtheid aan feedback maakt nauwkeurige snelheidsregeling mogelijk tot zeer lage snelheden — het soort soepele, gecontroleerde werking bij lage snelheden die wikkel-, span- en baanbehandelingssystemen vereisen.

IP67 en Oliekeerring — Volledige Bescherming in Natte Omgeving

IP67 staat voor volledige stofuitsluiting en tijdelijke onderdompelingsbescherming tot een gedefinieerde diepte — één stap boven de IP65-bescherming tegen waterstralen die de meeste servomotoren in deze klasse hebben.

De IP67-classificatie van de HF-SP81J betekent dat de motorbehuizing kortstondige vloeistofonderdompeling kan weerstaan zonder schade aan de interne componenten, en hij is geschikt voor intermitterende koelmiddeldamp, reinigingscycli en omgevingen met hoge luchtvochtigheid die kenmerkend zijn voor veel toepassingen van deze motor.

De "J" oliekeerring aan de asuitgang voegt het afdichtingselement toe dat de IP67-behuizingsbescherming alleen niet dekt. De asopening — de ringvormige ruimte tussen de roterende as en het motor-eindschild — is een doorgang voor smeermiddeldamp en fijn stof, zelfs in een IP67-afgedichte motorbehuizing, omdat de as vrij moet kunnen draaien en de opening niet volledig kan worden afgedicht door de structurele behuizing.

De lipkeerring aan de asuitgang sluit deze doorgang mechanisch af: de lip loopt tegen het oppervlak van de roterende as en deflecteert vloeistoffen en deeltjes terug naar buiten.

Gedurende de levensduur van de motor is periodieke inspectie van de lip van de asafdichting op verharding of scheuren de belangrijkste onderhoudsactiviteit — een beschadigde afdichting laat progressieve contaminatie toe via de enige doorgang die de IP67-behuizingsclassificatie niet beschermt.

Samen maken IP67 en de oliekeerring de HF-SP81J geschikt voor omgevingen die een standaard IP65 motor binnen een redelijke levensduur zouden aantasten: continue blootstelling aan koelmiddeldamp, regelmatige reiniging met hoge druk, toepassingen die gedeeltelijk ondergedompeld zijn tijdens bedrijf, en installaties naast systemen voor de levering van snijvloeistof.

HF-SP81J in de HF-SP Serie — Waar de 1.000 RPM Variant Past

De HF-SP serie omvat een reeks uitgangsvermogens van 0,5 kW tot 7,0 kW, elk verkrijgbaar in 1.000 RPM (snelheidscode "1") en 2.000 RPM (snelheidscode "2") nominale varianten. De SP81J is de 850W, 1.000 RPM, oliekeerring variant:

Het 2.000 RPM equivalent — HF-SP82J — levert hetzelfde 850W uitgangsvermogen bij 2.000 RPM nominale snelheid met een overeenkomstig lager nominaal koppel (ongeveer 4,1 Nm versus 8,12 Nm), een kleinere totale lengte en een verminderd traagheidsmoment.

De keuze tussen de SP81J en SP82J hangt af van het mechanische systeem: als de last natuurlijk opereert in het 0–1.000 RPM bereik bij de motoras (directe aandrijving, of koppeling met lage overbrengingsverhouding), levert de SP81J twee keer zoveel koppel bij hetzelfde vermogensniveau.

Als de last opereert in het 0–2.000 RPM bereik, is de SP82J de juiste keuze met een kortere motorbehuizing.

Het fysieke diepteverschil — 217,5 mm voor de SP81J versus ongeveer 173,5 mm voor een 2.000 RPM equivalent — weerspiegelt de langere statorwikkeling die nodig is om een hoog koppel te produceren bij de lagere elektrische frequentie die gepaard gaat met 1.000 RPM bedrijf.

Deze diepte moet worden meegenomen in het ontwerp van de motorbevestigingsruimte van de machine, met name bij retrofits waarbij de oorspronkelijke motor een 2.000 RPM type was.

Veelgestelde Vragen

V1: Waarom heeft de HF-SP81J een lagere maximale snelheid (1.500 RPM) dan de meeste servomotoren?

De 1.000 RPM nominale / 1.500 RPM maximale snelheid is het bepalende kenmerk van de "1" snelheidsvariant in de HF-SP serie.

De lage nominale snelheid is een ontwerpkeuze om het koppel bij een bepaald vermogensniveau te maximaliseren — dezelfde 850W geleverd bij 1.000 RPM produceert 8,12 Nm nominaal koppel, vergeleken met ongeveer 4,1 Nm als hetzelfde vermogen bij 2.000 RPM zou worden geleverd.

Toepassingen die hoog koppel bij lage asnelheid vereisen — directe aandrijvingen, wikkelasen, spanregeling, systemen met lage overbrengingsverhouding — profiteren van dit ontwerp zonder de speling en complexiteit van een reductieversnellingsbak.

V2: Wat is het verschil tussen de HF-SP81J en de HF-SP82J?

Beide zijn HF-SP serie motoren met 850W op een 130 × 130 mm flens met oliekeerring en IP67. De HF-SP81J is nominaal 1.000 RPM / 8,12 Nm nominaal / 24,4 Nm piek. De HF-SP82J is nominaal 2.000 RPM met ongeveer de helft van het nominale koppel bij hetzelfde uitgangsvermogen.

De SP81J is fysiek langer (217,5 mm diepte versus ongeveer 173,5 mm) vanwege de langere stator die nodig is voor bedrijf met hoog koppel en laag toerental. Kies de SP81J voor directe aandrijving en toepassingen met hoog koppel bij laag toerental; kies de SP82J voor assen met hoger toerental waarbij 2.000 RPM de natuurlijke bedrijfssnelheid is.

V3: De encoder is 18-bit absoluut — vereist de HF-SP81J homing bij elke opstart?

Nee. De 18-bit absolute encoder behoudt de werkelijke aspositie bij stroomverlies. Wanneer de MELSERVO-J3 versterker wordt ingeschakeld, leest deze de positie rechtstreeks van de encoder zonder enige homing traverse.

Dit is met name belangrijk voor de toepassingssoorten die deze motor bedient — wikkelen, spanregeling en draaitafels — waarbij stroomonderbrekingen niet vereisen dat de as naar een referentiepositie traverseert voordat de gecontroleerde werking kan worden hervat. De absolute encoder elimineert deze eis volledig.

V4: Wat maakt IP67 noodzakelijk in plaats van de standaard IP65-classificatie?

IP65 beschermt tegen waterstralen vanuit elke richting. IP67 beschermt bovendien tegen tijdelijke onderdompeling. Voor de meeste servomotorinstallaties is IP65 voldoende.

IP67 is gespecificeerd voor omgevingen waar de motor periodiek kan worden ondergedompeld — gedeeltelijke onderdompeling tijdens reiniging, overstroming uit machinekoelmiddelreservoirs, of bedrijf in wasomgevingen waar gerichte waterstralen onvoldoende zijn voor het niveau van vloeistofblootstelling. 

Als de installatie alleen blootstelling aan mist of waterstralen inhoudt, is IP65 voldoende; als korte onderdompeling een realistische bedrijfsomstandigheid is, biedt IP67 het extra beschermingsniveau.

V5: De HF-SP81J heeft een traagheidsmoment van 0,00178 kg·m² — hoe beïnvloedt dit de asdimensionering?

Het rotorinertie van 0,00178 kg·m² is de referentiewaarde voor lastaanpassing. Mitsubishi raadt aan om de naar de motoras gereflecteerde lasttraagheid binnen 15 keer de rotorinertie te houden voor stabiele servowerking bij aanbevolen gain-instellingen — in dit geval, tot ongeveer 0,0267 kg·m² gereflecteerde lasttraagheid.

Voor lasten die deze verhouding overschrijden, wordt gain-tuning veeleisender en kan de servobandbreedte worden verminderd.

Het relatief hoge rotorinertie van de motor in vergelijking met kleinere motoren betekent dat hij inherent zwaardere lasten tolereert voordat de grens van traagheidsverschil wordt bereikt — een van de praktische voordelen van het HF-SP-ontwerp met middelmatige traagheid voor toepassingen met zware roterende massa's.