Mitsubishi HC-PQ43B (HCPQ43B) — 400W AC Servomotor met Elektromagnetische Rem, Rechte As, 3000 tpm, MELSERVO-C Serie

Productoverzicht

Onderdeelnummer: HC-PQ43B

Ook gezocht als: HCPQ43B, HC PQ 43B, HC-PQ-43B

Serie: Mitsubishi MELSERVO-C (MR-C Generatie)

Classificatie: AC Borstelloze Servomotor met Ultra-lage Traagheid — 400 W, 200V klasse, 3000 tpm, Rechte As, Elektromagnetische Rem

Context: Een ander soort servomotor

De meeste servomotoren op deze site behoren tot de HC-SF, HC-SFS of HA-FF families — motoren ontworpen rond het J2 of J2-Super versterkerplatform voor algemene industriële automatisering, werktuigmachines en positioneringsapparatuur. De HC-PQ43B komt uit een geheel andere tak van Mitsubishi's MELSERVO-geschiedenis.

De HC-PQ-serie werd ontwikkeld als onderdeel van het MELSERVO-C platform, geïntroduceerd in 1999 met een specifieke missie: een echt servo-alternatief bieden aan klanten die stappenmotoren gebruiken in toepassingen met een kleine capaciteit tot 400W. De MR-C versterker die deze aanstuurt is buitengewoon compact — slechts 40 mm breed en 130 mm hoog — en de HC-PQ motoren zijn ontworpen om die filosofie te evenaren. Ultra-lage traagheid, eenvoudige bedrading met kabeldoorvoeren, een eenvoudige besturingsinterface, en een prijs en complexiteitsniveau dat de stap van stappenmotor naar servo praktisch maakte voor machines die voorheen geen borstelloze servotechnologie gebruikten.

De HC-PQ43B is de variant met rem van de 400W HC-PQ motor: hetzelfde nominale koppel van 1,3 Nm, hetzelfde piekkoppel van 3,8 Nm, dezelfde nominale snelheid van 3000 tpm, dezelfde compacte IP44-behuizing — met een veilverende elektromagnetische rem toegevoegd aan de achterkant van de motor voor toepassingen met verticale assen en door zwaartekracht belaste mechanismen.

Technische Specificaties

Waarvoor het MR-C Platform Ontworpen Was

Om de HC-PQ43B correct te begrijpen, moet men het platform begrijpen waartoe het behoort, omdat de combinatie van MR-C en HC-PQ een marktsegment bediende waarvoor de grotere J2 en J2-Super platforms niet geoptimaliseerd waren.

Stappenmotoren domineerden decennialang toepassingen met kleine capaciteit voor positionering omdat ze eenvoudig, goedkoop waren en geen feedbackapparaat nodig hadden. Open-lus pulsbesturing was voldoende voor de meeste toepassingen, en de besturingselektronica was eenvoudig. De zwaktes — resonantie bij bepaalde snelheden, verlies van positie onder overbelasting, slechte prestaties bij hoge snelheid, geen koppelterugkoppeling — werden geaccepteerd als inherente beperkingen van de technologie.

Het voorstel van het MR-C platform was dat een servomotor de eenvoud van stappenmotorbesturing kon evenaren en tegelijkertijd die beperkingen kon elimineren. De MR-C versterker accepteerde pulstreincommando's net als een stappenmotorsturing. De HC-PQ motoren hadden kabeldoorvoeren in plaats van militaire specificatie ronde connectoren. De versterker was smal genoeg om op een standaard DIN-rail in een compact paneel te worden gemonteerd. Inbedrijfstelling was eenvoudig genoeg voor ingenieurs die gewend waren aan stappenmotorsystemen.

Voor de machinetypes waarvoor dit platform bedoeld was — kleine assemblageapparatuur, labelapplicators, compacte pick-and-place mechanismen, lichte positioneertafels, hulpassen op druk- en verpakkingsmachines — bood de combinatie van MR-C en HC-PQ gesloten-lus servo-prestaties in een formaat dat geen heropvoeding van het ontwerpteam of het onderhoudspersoneel vereiste.

De HC-PQ43B voegt een veilverende rem toe aan dit platform voor toepassingen binnen die machinecategorie die verticale assen of andere door zwaartekracht belaste componenten hebben.

Veilverende Rem op een 400W Motor

Bij 400W en 1,3 Nm nominaal koppel zijn de belastingen die de HC-PQ43B aandrijft licht in vergelijking met servomotoren met gemiddelde capaciteit. Een kleine verticale transferglijbaan. Een lichtgewicht robotarmgewricht. Een boorkopspil aandrijving op een kleine automatische boormachine. Een verticale shuttle op een compact assemblage station. Deze mechanismen zijn bescheiden van omvang, maar de fysica van een veilverende rem geldt op elk vermogensniveau: wanneer de spoel spanningsloos wordt gemaakt, sluit de veer de rem en houdt de as mechanisch vast, zonder afhankelijk te zijn van een actief elektrisch systeem om dit te doen.

Het praktische gevolg is hetzelfde bij 400W als bij 7kW: als de paneelvoeding onverwacht wordt onderbroken, als de versterker uitvalt, als het noodstopcircuit opent — de as blijft staan. De 24V DC voeding naar de remspoel wordt verwijderd en de veer doet onmiddellijk zijn werk. Op een klein verticaal mechanisme waar de bewegende massa slechts enkele kilogrammen kan zijn, is dit nog steeds de juiste ontwerpkeuze. Het alternatief — vertrouwen op servo-vergrendeling van de MR-C40A versterker om de positie vast te houden wanneer de versterker mogelijk het onderdeel is dat zojuist is uitgevallen — is geen betrouwbare veiligheidsbasis.

De rem op de HC-PQ43B vereist een aparte 24V DC voeding in het machinepaneel. Dit wordt expliciet vermeld in de documentatie van de MR-C serie: motoren met remmen vereisen hun eigen 24V DC voeding, gescheiden van de voedingsspanning van de versterker. Het 24V circuit moet een relais bevatten met geschikte overspanningsbeveiliging over de klemmen van de remspoel — een inductieve spoel zonder beveiliging genereert schadelijke spanningspieken wanneer deze spanningsloos wordt gemaakt.

De aanbevolen bedieningsvolgorde volgt hetzelfde principe als elke veilverende rem op een servomotor: breng de as tot stilstand onder servo-controle voordat de rem wordt ingeschakeld, en bevestig dat de servo-vergrendeling is ingesteld voordat de rem bij het opstarten wordt losgelaten. Op een kleine compacte machine waar deze assen vele cycli per dienst voltooien, verlengt consistente opeenvolging de levensduur van de remschijf meetbaar gedurende de operationele levensduur van de motor.

1,3 Nm Nominaal Koppel: Het Voordeel van Ultra-lage Traagheid

Eén Newtonmeter en drie tienden. Dat is een bescheiden continue koppelwaarde naar elke maatstaf, en het beschrijft nauwkeurig wat de HC-PQ43B is: een motor voor lichte, snelle assen waar de nadruk ligt op acceleratieprestaties in plaats van aanhoudende kracht.

Motoren met ultra-lage traagheid bereiken hun primaire waarde door de verhouding van beschikbaar koppel tot rotor traagheid. Een zeer lage rotor traagheid betekent dat een gegeven koppel — inclusief de 3,8 Nm piek — een zeer hoge hoekversnelling van de motoras zelf produceert. De as bereikt snel de doel snelheid, stabiliseert zich snel op positie, en is snel klaar voor de volgende beweging. Voor toepassingen die vele korte bewegingen per minuut uitvoeren, vertaalt dit zich direct in doorvoer.

De 3,8 Nm piek — bijna drie keer de continue rating — behandelt de acceleratie- en deceleratiefasen efficiënt. In de typische bedrijfscyclus van een lichte assemblage machine as, versnelt de motor naar de transversale snelheid bij piekkoppel, draait kort bij of onder nominaal koppel, vertraagt bij piekkoppel, en blijft dan op positie met minimaal stroomverbruik. Dit patroon is thermisch ongevaarlijk en de beveiligingsfuncties van de 400W versterker beheren dit zonder tussenkomst onder een goed ontworpen bedrijfscyclus.

De beperking is duidelijk: 1,3 Nm continu is de limiet voor aanhoudend belastingskoppel. Toepassingen waarbij de as meer dan 1,3 Nm continu moet handhaven — aanhoudende snijweerstand, zware wikkelspanning, aanzienlijke zwaartekrachtbelasting tijdens beweging — vallen buiten het geschikte toepassingsbereik van deze motor. Assen die het grootste deel van hun cyclus stilstaand of licht belast zijn met slechts korte acceleratie-transiënten, zijn waar de HC-PQ43B het beste presteert.

IP44: Begrip van de Beschermingsgraad

De IP44 beschermingsgraad op de HC-PQ43B is lager dan de IP65 die op HC-SFS en HC-SF serie motoren wordt gevonden, en dat verschil is de moeite waard om te begrijpen voordat deze motor wordt gespecificeerd.

IP44 betekent: bescherming tegen vaste deeltjes groter dan 1 mm (fijne gereedschappen, draden, kleine insecten — maar geen stof in grote hoeveelheden), en vloeistofbescherming tegen water dat vanuit elke richting wordt gespat. Dit is voldoende voor binnenomgevingen in de industrie waar de motor niet direct wordt blootgesteld aan koelmiddelspray, olienevel of reinigingsoperaties.

IP65 (de classificatie op HC-SFS en vergelijkbare motoren) voegt volledige bescherming tegen stofindringing en bescherming tegen gerichte waterstralen vanuit elke hoek toe.

Voor de toepassingen waarvoor de HC-PQ43B is ontworpen — assemblage machines, lichte automatiseringsapparatuur, compacte positioneringsassen binnenshuis — is IP44 over het algemeen voldoende. De motor is niet ontworpen voor snijomgevingen van werktuigmachines waar koelmiddel de motor bereikt, noch voor reinigbare voedingsmiddelen of farmaceutische apparatuur. Als de installatieomgeving aanzienlijk koelmiddel, olienevel of luchtverontreiniging van verwerkingsoperaties bevat, moet een motor met een hogere classificatie worden gespecificeerd.

Bij het installeren van de HC-PQ43B met de kabeluitgangen naar beneden — wat de voorkeursmontageoriëntatie is voor horizontale motorinstallaties — lopen de leidingdraden en eventuele condensatie weg van het motorlichaam in plaats van zich te verzamelen bij de kabelingangen. De MR-C documentatie raadt af om de motor te monteren met kabels naar boven gericht in omgevingen waar vloeistofindringing langs de kabelmantel mogelijk is.

Compatibele Versterker: De MR-C40A

De HC-PQ43B wordt exclusief gekoppeld aan de MR-C40A versterker — de 400W capaciteitseenheid uit de MELSERVO-C reeks. Deze versterker heeft een reeks kenmerken die hem scherp onderscheiden van de J2 en J2-Super versterkers die de HC-SFS en HC-SF serie motoren gebruiken.

De MR-C40A accepteert enkele-fase 200–240V AC ingang, met een stroomsterkte van ongeveer 2,8A. Dit is een enkele-fase voeding, geen driefase — wat betekent dat het MR-C platform kan werken vanaf een standaard 200V enkele-fase circuit, wat de paneelbedrading vereenvoudigt voor kleine machines die geen driefase distributie hebben naar elke aspositie.

De versterker accepteert pulstrein positiecommando's — dezelfde interface die door stappenmotorsturingen wordt gebruikt — wat centraal stond in de positionering van het platform als stappenmotorvervanger. De encoderresolutie en besturingsprestaties zijn van servoklasse, maar de besturingsinterface is stappenmotor-compatibel, waardoor het eenvoudig te integreren is in bestaande machineontwerpen die voorheen op stappenmotoren gebaseerd waren.

De MR-C40A is slechts 40 mm breed. Op een machine met verschillende kleine servo-assen vereist een rij MR-C40A versterkers aanzienlijk minder paneelruimte dan een equivalente rij J2-Super versterkers met hetzelfde vermogen.

Zowel de MR-C40A versterker als de HC-PQ serie motoren zijn uit productie genomen in april 2013. Mitsubishi's migratieaanbeveling op dat moment wees gebruikers naar de MR-JN versterker met HF-KN of HF-KP serie motoren — het compacte servoplatform van de volgende generatie op dit vermogensniveau. Voor machines die nog in gebruik zijn op MR-C hardware, blijven vervangende MR-C40A versterkers en HC-PQ43B motoren beschikbaar als overtollige voorraad.

HC-PQ Serie Capaciteit Overzicht

De HC-PQ43B is de hoogste capaciteit remmotor in het HC-PQ bereik en de top van het MR-C platform. Binnen de 400W capaciteit zijn de HC-PQ43 (zonder rem) en HC-PQ43B (met rem) identiek in alle elektrische en dynamische specificaties — de keuze tussen beide wordt puur gemaakt op basis van of de as mechanische holding vereist wanneer deze stilstaat.

Typische Toepassingen

Verticale Z-as op kleine assemblage- en boormachines. Kleine automatische boormachines, assemblage stations op werkbanken en compacte CNC-apparatuur met lichte verticale bewegingsassen. De belastingsmassa's zijn bescheiden — een kleine spilkop, een gereedschapshouder, een lichtgewicht armatuur — maar de veilverende rem biedt betrouwbare mechanische holding tijdens gereedschapswissels, noodstops en machine-uit periodes zonder afhankelijk te zijn van servo-vergrendeling.

Verticale robotarmgewricht aandrijvingen. Lichte SCARA robot tweede-arm assen, verticale bewegingscomponenten op Cartesische robots, en kleine gelede robotgewricht aandrijvingen op assemblage- en handlingapparatuur waar het gewricht een component van de zwaartekrachtbelasting draagt en remholding vereist is wanneer de servo-voeding wordt verwijderd.

Labelapplicator en print-en-apply verticale invoerassen. Verticale productpositionering en applicator arm aandrijvingen op labelapplicatieapparatuur waar de applicator kop positie moet houden op een gedefinieerde hoogte tijdens stilstandperiodes. Het compacte MR-C platform past bij de krappe ruimtebeperkingen van labelapplicatiemachines.

Kleine verticale transfer- en lifstations. Onderdelenhefmechanismen, kleine liftassen en verticale transferglijbanen op compacte assemblagecellen en testapparatuur waar lichte ladingen op tussenliggende posities moeten worden gehouden tijdens stilstandoperaties van het station. De absolute eenvoud van de MR-C besturingsinterface past bij de eenvoudige logica die doorgaans wordt gebruikt om deze assen te beheren.

Vervanging van stappenmotoren op bestaande verticale assen. Bestaande machines die stappenmotoren op verticale assen gebruiken waar positieverlies onder overbelasting of door resonantie veroorzaakte misstappen productieproblemen hebben veroorzaakt. De HC-PQ43B biedt gesloten-lus servo-positiebesturing met dezelfde pulstrein commando-interface als de originele stappenmotorsturing, waardoor open-lus positieverlies wordt geëlimineerd, terwijl de veilverende rem de holding-veiligheid toevoegt die stappenmotor-holdingkoppel alleen biedt zolang de sturing is ingeschakeld.

Veelgestelde Vragen

V1: Welke versterker is compatibel met de HC-PQ43B, en wat voor voeding heeft deze nodig?

De HC-PQ43B wordt exclusief gekoppeld aan de MR-C40A versterker. De MR-C40A accepteert enkele-fase 200–240V AC ingang — geen driefase — waardoor deze geschikt is voor kleine machines zonder driefase distributie naar elke aspositie. De versterker is slechts 40 mm breed en accepteert pulstrein positiecommando's, dezelfde interface die door stappenmotorsturingen wordt gebruikt. Zowel de MR-C40A als de HC-PQ43B zijn uit productie genomen, maar blijven beschikbaar als overtollige voorraad.

V2: Wat is het verschil tussen de HC-PQ43B en de HC-PQ43?

De twee motoren zijn identiek in alle elektrische en prestatiespecificaties — 400W vermogen, 1,3 Nm nominaal koppel, 3,8 Nm piek, 3000 tpm nominale snelheid. Het enige verschil is de rem. De HC-PQ43 heeft geen rem — positie bij stilstand wordt gehandhaafd door versterker servo-vergrendeling. De HC-PQ43B heeft een veilverende elektromagnetische rem die mechanisch inschakelt wanneer de 24V spoelvoeding wordt verwijderd. Gebruik de HC-PQ43B op verticale assen, hellende aandrijvingen en elke toepassing waar de belasting zou bewegen bij servo-uit. De HC-PQ43 is correct voor horizontale assen waar servo-vergrendeling voldoende is.

V3: De HC-PQ43B heeft een IP44 classificatie. Is dit voldoende voor machine-omgevingen?

IP44 biedt bescherming tegen vaste objecten groter dan 1 mm en water dat vanuit elke richting wordt gespat. Het is voldoende voor gesloten binnenomgevingen zonder significante blootstelling aan koelmiddel. Het is niet geschikt voor snijomgevingen van werktuigmachines waar spuitende koelmiddel, olienevel of koelmiddelstralen de motor bereiken. Voor dergelijke omgevingen is een motor met IP65 of hogere classificatie — zoals motoren uit de HC-SFS of HC-SF serie — vereist. De HC-PQ serie is ontworpen voor assemblage machines, handling apparatuur en lichte automatisering, niet voor de snijzone van CNC werktuigmachines.

V4: Vereist de rem op de HC-PQ43B een speciaal voedingscircuit?

Ja. Mitsubishi's MR-C documentatie stelt expliciet dat motoren met remmen een aparte 24V DC voeding vereisen — gescheiden van de voedingsspanning van de versterker. Het 24V circuit moet een relais bevatten om de spoelstroom te schakelen, met overspanningsbeveiliging (een flyback diode voor DC circuits) over de klemmen van de remspoel om de inductieve spanningspiek te absorberen wanneer het relais opent. Zonder overspanningsbeveiliging zijn relaiscontacten kwetsbaar voor boogschade, en de resulterende elektrische ruis kan de versterker en controller beïnvloeden.

V5: De HC-PQ43B en MR-C40A zijn uit productie. Wat is Mitsubishi's aanbevolen migratiepad?

Mitsubishi's officiële migratieaanbeveling bij het uit productie nemen was om over te stappen op de MR-JN versterker serie met HF-KN of HF-KP serie servomotoren met vergelijkbare capaciteit. De HF-KP43B (400W, 3000 tpm, veilverende rem) op een MR-JN-40 versterker is het functionele equivalent op het niveau van de volgende generatie, met een hogere encoderresolutie en verbeterde servo-prestaties in een vergelijkbaar compacte vormfactor. Zowel motor als versterker moeten samen worden vervangen, aangezien de encoderprotocollen incompatibel zijn tussen generaties. Voor machines die op MR-C hardware moeten blijven, zijn vervangende HC-PQ43B motoren en MR-C40A versterkers beschikbaar via specialisten in overtollige industriële automatiseringsapparatuur.