Nuevo Mitsubishi Servomotor HF-SP81J HFSP81J

Mitsubishi HF-SP81J | MELSERVO-J3 Motor Servo AC — 850W, 8.12Nm, 1000RPM Nominal / 1500RPM Máx., Retén de Aceite, Absoluto de 18 bits, IP67

Número de Pieza: HF-SP81J

Serie: MELSERVO-J3 — Serie HF-SP de Inercia Media, Capacidad Media

Diseño: Eje Recto, Retén de Aceite, Codificador Absoluto de 18 bits Incorporado

Salida Nominal: 850 W (0.85 kW)

Par Nominal: 8.12 Nm

Par Pico: 24.4 Nm

Velocidad Nominal: 1,000 RPM

Velocidad Máxima: 1,500 RPM

Corriente Nominal: 4.5 A

Voltaje de Suministro: Clase 200 VAC

Momento de Inercia: 0.00178 kg·m² (17.8 kg·cm²)

Tamaño de Brida: 130 × 130 mm

Protección de Ingreso: IP67

Dimensiones: H177.5 mm × W130 mm × D217.5 mm

Condición: Nuevo

Descripción General

El Mitsubishi HF-SP81J es un motor servo AC de inercia media de 850W de la serie MELSERVO-J3 HF-SP, optimizado para operación de alto par y baja velocidad — nominal de 1,000 RPM continuo con un límite de 1,500 RPM.

Con un par nominal de 8.12 Nm y un pico de 24.4 Nm, este motor ofrece una salida de par que excede con creces lo que produciría un motor de 850W funcionando a 3,000 RPM.

La baja velocidad nominal es la justificación de ingeniería: el par es potencia dividida por velocidad angular, por lo que al fijar la potencia de salida y reducir la velocidad, se aumenta proporcionalmente el par disponible. El HF-SP81J a 1,000 RPM produce más de tres veces el par nominal de un motor equivalente de 850W nominal a 3,000 RPM.

El sufijo "J" identifica la instalación del retén de aceite — un sello de labio en la salida del eje que protege contra la niebla lubricante, las salpicaduras de refrigerante y la entrada de partículas a través del espacio del eje. Combinado con la clasificación de protección del cuerpo IP67, el HF-SP81J está sellado contra inmersiones temporales a una profundidad definida, lo que lo convierte en uno de los motores más robustamente protegidos de la serie HF-SP.

Este nivel de sellado se adapta a los entornos más húmedos y contaminados que frecuentan los ejes de alta velocidad y bajo par: máquinas bobinadoras, rodillos de control de tensión, accionamientos de cintas transportadoras que funcionan cerca de fluidos de refrigeración, y aplicaciones de torreta o mesa giratoria de máquinas herramienta donde el motor se encuentra dentro de un recinto rico en refrigerante.

El codificador absoluto de 18 bits con 262,144 pulsos por revolución proporciona retención de posición a través de interrupciones de energía sin necesidad de referenciar al inicio, alimentando el bucle de control de alta resolución de velocidad y posición de un amplificador MELSERVO-J3.

La brida de 130 × 130 mm y el envolvente general de 177.5 × 130 × 217.5 mm lo sitúan físicamente en la misma clase que otros servomotores de capacidad media con brida de 130 mm, mientras que la profundidad extendida (217.5 mm frente a 173.5 mm para un modelo comparable de 2,000 RPM) refleja el estator más largo requerido para producir alto par a baja frecuencia eléctrica.

Especificaciones Clave

Velocidad Nominal de 1,000 RPM — Ingeniería para Alto Par

La velocidad nominal de 1,000 RPM del HF-SP81J lo sitúa en una categoría especializada dentro de la serie HF-SP.

La mayoría de los servomotores en esta clase de salida funcionan a 2,000 o 3,000 RPM nominales, lo que refleja el requisito típico de eje de avance CNC donde la velocidad del husillo de bolas rige las RPM del motor requeridas. La variante de 1,000 RPM — la designación de velocidad "1" en el SP81 — existe para escenarios de aplicación donde el alto par a baja velocidad del eje es el requisito principal, sin la inercia y complejidad de una caja de cambios de reducción intermedia entre el motor y la carga.

Las aplicaciones de accionamiento directo se benefician más de este diseño.

Un motor que gira a 1,000 RPM acoplado directamente a un mecanismo puede entregar 8.12 Nm continuamente sin ninguna caja de cambios — eliminando el juego, reduciendo la compliancia mecánica, simplificando el mantenimiento y eliminando la caja de cambios como un posible punto de fallo. Para aplicaciones donde el rango de velocidad natural del mecanismo es 0–1,000 RPM y la demanda de par es sostenida, el HF-SP81J lo proporciona a través del propio motor en lugar de una caja de cambios reducida a partir de un motor de 3,000 RPM.

El pico de 24.4 Nm — tres veces el par nominal — proporciona el impulso de aceleración necesario para mover cargas de alta inercia desde el reposo hasta la velocidad de trabajo rápidamente.

Con un momento de inercia de 0.00178 kg·m², el rotor en sí es sustancial en comparación con motores más pequeños, lo que significa que el motor puede acoplarse a cargas moderadamente pesadas sin que el sistema servo se desestabilice por grandes desajustes de inercia.

Par Pico de 24.4 Nm — Aceleración en Cargas de Alta Inercia

La relación pico/nominal de par de 3:1 es consistente en toda la serie HF-SP, y con 8.12 Nm nominales produce un pico de 24.4 Nm que proporciona una autoridad de aceleración significativa en los tipos de cargas para los que está diseñado el HF-SP81J.

Las bobinadoras, mesas giratorias, accionamientos de rodillos transportadores y mecanismos similares pueden soportar una masa giratoria considerable — y llevar esa masa desde el reposo hasta la velocidad de operación dentro del presupuesto de tiempo de ciclo de la máquina depende de tener par pico disponible por encima del requisito de funcionamiento.

La restricción práctica es el ciclo de trabajo. El par pico consume corriente pico — 3.2 veces la corriente nominal en la relación pico/nominal de 3:1 — y la protección térmica electrónica en el amplificador MELSERVO-J3 monitorea la demanda de corriente RMS a lo largo del tiempo.

Se permiten breves impulsos de aceleración a par pico dentro del modelo térmico; la operación sostenida a par pico no.

El cálculo del dimensionamiento del servo — inercia de carga, distancia de movimiento, tiempo de aceleración, par de funcionamiento sostenido — debe confirmar que la demanda de par RMS promediada en el ciclo de trabajo se mantiene dentro del valor nominal de 8.12 Nm, mientras que el par de aceleración pico no excede los 24.4 Nm.

Para aplicaciones de bobinado y control de tensión donde la inercia de carga cambia continuamente a medida que el material se acumula o se retira de la bobina, el momento de inercia del motor de 0.00178 kg·m² proporciona una masa de referencia en el bucle servo.

A medida que la inercia de la bobina cambia, la sintonización automática de ganancia del amplificador sigue el cambio y ajusta las ganancias del servo en consecuencia.

Codificador Absoluto de 18 bits — Sin Referencia, Continuidad de Posición

El codificador absoluto de 18 bits incorporado en el HF-SP81J proporciona 262,144 pulsos por revolución de retroalimentación de posición con retención de posición absoluta a través de la pérdida de energía.

Cuando el amplificador MELSERVO-J3 se enciende, lee la posición real del eje directamente del codificador — el eje tiene datos de posición correctos de inmediato, sin necesidad de recorrer un interruptor de referencia.

Para un eje de baja velocidad y alto par, esto es más importante de lo que parece. Los ejes de baja velocidad a menudo se acoplan a mecanismos donde una interrupción de energía a mitad de carrera dejaría la carga en una posición indeterminada y potencialmente insegura — una banda controlada por tensión suspendida entre rodillos accionados, una bobina en proceso de bobinado a mitad de recorrido, una mesa giratoria indexada entre estaciones.

Con un codificador absoluto, la restauración de energía devuelve el sistema de posición a un estado conocido y verificado de inmediato.

Un codificador incremental requeriría que el eje se referencie — potencialmente moviendo la carga a través de un recorrido inseguro — antes de que pudiera reanudarse cualquier operación controlada.

La resolución de 18 bits también proporciona la granularidad de retroalimentación de velocidad que exige la operación a baja velocidad del HF-SP81J.

A 1,000 RPM, cada revolución tarda 60 ms; a 262,144 ppr, el amplificador recibe aproximadamente 4,369 pulsos de retroalimentación por milisegundo a velocidad nominal. Esta densidad de retroalimentación permite un control de velocidad preciso hasta velocidades muy bajas — el tipo de funcionamiento suave y controlado a baja velocidad que requieren los sistemas de bobinado, tensión y manejo de bandas.

IP67 y Retén de Aceite — Protección Completa para Entornos Húmedos

IP67 representa la exclusión completa de polvo y protección contra inmersiones temporales a una profundidad definida — un nivel por encima de la protección IP65 contra chorros de agua que la mayoría de los servomotores de esta clase tienen.

La clasificación IP67 del HF-SP81J significa que el cuerpo del motor puede soportar la inmersión en fluidos durante breves períodos sin dañar los componentes internos, y está clasificado para manejar la inundación intermitente de refrigerante, los ciclos de limpieza y los entornos de alta humedad que caracterizan muchas de las aplicaciones que sirve este motor.

El retén de aceite "J" en la salida del eje añade el elemento de sellado que la protección del cuerpo IP67 por sí sola no cubre. El espacio del eje — el espacio anular entre el eje giratorio y el escudo del motor — es una vía para la niebla lubricante y las partículas finas incluso en un cuerpo de motor sellado IP67, porque el eje debe girar libremente y el espacio no se puede sellar completamente con la carcasa estructural.

El sello de labio en la salida del eje cierra esta vía mecánicamente: el labio se apoya en la superficie del eje giratorio y desvía los fluidos y partículas hacia afuera.

A lo largo de la vida útil del motor, la inspección periódica del labio del retén del eje para detectar endurecimiento o agrietamiento es la actividad de mantenimiento principal — un sello dañado permite la contaminación progresiva a través de la única vía que la clasificación de la carcasa IP67 no protege.

Juntos, IP67 y el retén de aceite hacen que el HF-SP81J sea apropiado para entornos que degradarían un motor IP65 estándar dentro de una vida útil razonable: exposición continua a niebla de refrigerante, limpieza regular a alta presión, aplicaciones parcialmente sumergidas durante la operación, e instalaciones adyacentes a sistemas de suministro de fluido de corte.

HF-SP81J en la Serie HF-SP — Dónde Encaja la Variante de 1,000 RPM

La serie HF-SP cubre un rango de potencias de salida de 0.5 kW a 7.0 kW, cada una disponible en variantes nominales de 1,000 RPM (código de velocidad "1") y 2,000 RPM (código de velocidad "2"). El SP81J es la variante de 850W, 1,000 RPM, con retén de aceite:

El equivalente de 2,000 RPM — HF-SP82J — produce la misma salida de 850W a 2,000 RPM nominales con un par nominal correspondientemente menor (aproximadamente 4.1 Nm frente a 8.12 Nm), una longitud total menor y un momento de inercia reducido.

La elección entre el SP81J y el SP82J depende del sistema mecánico: si la carga opera naturalmente en el rango de 0–1,000 RPM en el eje del motor (accionamiento directo o acoplamiento de baja relación), el SP81J proporciona el doble de par al mismo nivel de potencia.

Si la carga opera en el rango de 0–2,000 RPM, el SP82J es la selección apropiada con un cuerpo de motor más corto.

La diferencia de profundidad física — 217.5 mm para el SP81J frente a aproximadamente 173.5 mm para un equivalente de 2,000 RPM — refleja el devanado del estator más largo requerido para producir alto par a la frecuencia eléctrica más baja asociada con la operación a 1,000 RPM.

Esta profundidad debe tenerse en cuenta en el diseño de la cavidad de montaje del motor de la máquina, particularmente en las modernizaciones donde el motor original era de tipo 2,000 RPM.

Preguntas Frecuentes

P1: ¿Por qué el HF-SP81J tiene una velocidad máxima (1,500 RPM) menor que la mayoría de los servomotores?

La velocidad nominal de 1,000 RPM / máxima de 1,500 RPM es la característica definitoria de la variante de velocidad "1" en la serie HF-SP.

La baja velocidad nominal es una elección de diseño para maximizar el par a un nivel de potencia dado — los mismos 850W entregados a 1,000 RPM producen 8.12 Nm de par nominal, en comparación con aproximadamente 4.1 Nm si la misma potencia se entregara a 2,000 RPM.

Las aplicaciones que requieren alto par a baja velocidad del eje — accionamientos directos, ejes de bobinado, control de tensión, sistemas con engranajes de baja relación — se benefician de este diseño sin el juego y la complejidad de una caja de cambios de reducción.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre el HF-SP81J y el HF-SP82J?

Ambos son motores de la serie HF-SP de 850W en una brida de 130 × 130 mm con retén de aceite e IP67. El HF-SP81J está nominal a 1,000 RPM / 8.12 Nm nominal / 24.4 Nm pico. El HF-SP82J está nominal a 2,000 RPM con aproximadamente la mitad del par nominal a la misma potencia de salida.

El SP81J es físicamente más largo (profundidad de 217.5 mm frente a aproximadamente 173.5 mm) debido al estator más largo requerido para operación de alto par y baja velocidad. Elija el SP81J para aplicaciones de accionamiento directo y de alto par a baja velocidad; elija el SP82J para ejes de mayor velocidad donde 2,000 RPM es la velocidad de operación natural.

P3: El codificador es absoluto de 18 bits — ¿requiere el HF-SP81J referenciarse en cada arranque?

No. El codificador absoluto de 18 bits retiene la posición real del eje a través de la pérdida de energía. Cuando el amplificador MELSERVO-J3 se enciende, lee la posición directamente del codificador sin ningún recorrido de referencia.

Esto es particularmente importante para los tipos de aplicación que este motor sirve — bobinado, control de tensión y mesas giratorias — donde las interrupciones de energía no deberían requerir que el eje se mueva a una posición de referencia antes de reanudar la operación controlada. El codificador absoluto elimina este requisito por completo.

P4: ¿Qué hace que IP67 sea necesario en lugar de la clasificación IP65 estándar?

IP65 protege contra chorros de agua desde cualquier dirección. IP67 protege adicionalmente contra inmersiones temporales. Para la mayoría de las instalaciones de servomotores, IP65 es suficiente.

IP67 se especifica para entornos donde el motor puede sumergirse periódicamente — inmersión parcial durante la limpieza, inundación de depósitos de refrigerante de la máquina, o operación en entornos de lavado donde los chorros de agua dirigidos son insuficientes para el nivel de exposición a fluidos. 

Si la instalación solo implica exposición a niebla o chorros de agua, IP65 es adecuado; si la inmersión breve es una condición de operación realista, IP67 proporciona el nivel de protección adicional.

P5: El HF-SP81J tiene un momento de inercia de 0.00178 kg·m² — ¿cómo afecta esto al dimensionamiento del eje?

La inercia del rotor de 0.00178 kg·m² es el valor de referencia para la coincidencia de carga. Mitsubishi recomienda mantener la inercia de carga reflejada en el eje del motor dentro de 15 veces la inercia del rotor para una operación servo estable con ajustes de ganancia recomendados — en este caso, hasta aproximadamente 0.0267 kg·m² de inercia de carga reflejada.

Para cargas que exceden esta relación, la sintonización de ganancia se vuelve más exigente y el ancho de banda del servo puede reducirse.

La inercia del rotor relativamente alta del motor en comparación con motores más pequeños significa que inherentemente tolera cargas más pesadas antes de acercarse al límite de desajuste de inercia — una de las ventajas prácticas del diseño HF-SP de inercia media para aplicaciones con masas giratorias pesadas.