Neuer Mitsubishi Servomotor HF-KE43W1-S100 HFKE43W1S100 HF-KE43W1-S1OO

Mitsubishi HF-KE43W1-S100 | Niedrige Trägheit AC-Servomotor — 400W, 1,3Nm, 3000 U/min Nenn / 4500 U/min Max, Glatte Welle, Keine Bremse, 131072 ppr, MR-E Serie

Teilenummer: HF-KE43W1-S100

Serie: MELSERVO HF-KE — Niedrige Trägheit, Kleine Kapazität AC-Servomotor

Nennleistung: 400 W (0,4 kW)

Leistungsaufnahme der Anlage: 0,9 kVA

Nenndrehmoment: 1,3 Nm (184 oz·in)

Spitzendrehmoment: 3,8 Nm (538 oz·in)

Nenndrehzahl: 3.000 U/min

Maximaldrehzahl: 4.500 U/min

Wellentyp: Standard Glatt (Plain, Keine Passfeder)

Elektromagnetische Bremse: Keine

Encoder: Inkremental, 131.072 ppr (17-Bit)

Versorgungsspannung: 200 VAC Klasse (3-Phasen)

Kompatibler Verstärker: MR-E Serie (Super MR-E / S100)

Zustand: Neu

Übersicht

Der Mitsubishi HF-KE43W1-S100 ist ein 400W AC-Servomotor mit niedriger Trägheit aus der HF-KE-Serie, konfiguriert mit einer standardmäßigen glatten Welle, keiner elektromagnetischen Bremse und einem inkrementellen Encoder mit 131.072 ppr für die Super MR-E-Verstärkerplattform.

Drei Spezifikationen definieren das Betriebsumfeld und die Installationscharakteristik dieser Einheit: Nenndrehmoment von 1,3 Nm mit einem Spitzenwert von 3,8 Nm für Positionierungsdynamik, eine Nenndrehzahl von 3.000 U/min mit einer Obergrenze von 4.500 U/min und eine glatte Welle, die das Drehmoment ausschließlich durch Reibungsschlüssigkeit an der Kupplungsschnittstelle überträgt.

Die maximale Drehzahl von 4.500 U/min des W1-S100 ist explizit hervorzuheben — sie ist niedriger als die 6.000 U/min-Grenze einiger anderer HF-KE43-Varianten.

In der Praxis arbeiten die meisten Positionierungsanwendungen mit geringer Last gut innerhalb von 3.000–4.000 U/min während der schnellen Verfahrbewegung, und der Drehzahlbereich des W1-S100 deckt diese bequem ab.

Wo die Drehzahlanforderung kontinuierlich 4.500 U/min erreicht oder überschreitet, muss eine andere Variante mit einer höheren maximalen Drehzahlbewertung ausgewählt werden.

Innerhalb seines Nennbereichs liefert der HF-KE43W1-S100 jedoch das volle Nenndrehmoment von 1,3 Nm über den kontinuierlichen Drehzahlbereich, wobei das Spitzendrehmoment von 3,8 Nm für Beschleunigungsphasen zur Verfügung steht.

Bei einer Leistungsaufnahme der Anlage von 0,9 kVA ist der elektrische Versorgungsbedarf, den dieser Motor über den MR-E-40A-Verstärker an die Anlage stellt, gering.

Dieser Wert spiegelt die gesamte von der Netzversorgung während des Nennbetriebs gezogene Eingangsleistung wider, einschließlich der Verstärkerverluste, und bestimmt die Dimensionierung des Leistungsschalters und der Versorgungskabel für den Schaltschrank.

Schlüsselspezifikationen

Glatte Plain-Welle — Nur Klemmende Drehmomentübertragung

Die W1-Konfiguration verfügt über eine standardmäßige glatte Welle ohne Passfeder. Bei 1,3 Nm Nenndrehmoment — und 3,8 Nm Spitze während der Beschleunigung — muss die Kupplung das gesamte Drehmoment durch Reibung zwischen der Wellenoberfläche und der Bohrung der daran befestigten Komponente übertragen: ein Zahnrad, eine Kupplungsnabe, ein Ritzel oder eine Hülse. Es gibt keine mechanische Verriegelung zur Unterstützung.

Dies ist völlig ausreichend, wenn die Kupplung korrekt spezifiziert und installiert ist.

Die Nabenbohrung muss auf die richtige Passungstoleranz für den Wellendurchmesser bearbeitet werden, die Nabe muss mit dem vom Kupplungshersteller angegebenen Klemmdrehmoment mit einem kalibrierten Werkzeug angezogen werden, und die Wellen- und Bohrungsoberflächen müssen vor der Montage sauber und unbeschädigt sein.

Unter diesen Bedingungen trägt eine glatte Wellenkupplung an einem 400W-Motor die Drehmomentlast ohne Probleme über die normale Lebensdauer der Maschine.

Der praktische Vorteil der glatten Welle gegenüber einer verzahnten Konfiguration ist die Flexibilität bei der Montage.

Es gibt keine Winkelverriegelung zwischen Welle und Nabe — die Nabe kann vor dem Klemmen in jeder Drehposition positioniert werden, was die Montage von Zahnrädern und ähnlichen Komponenten vereinfacht, bei denen der Bandweg die ideale Nabenorientierung bestimmt.

Es erleichtert auch die Demontage der Nabe: Lösen Sie die Klemmschraube oder -mutter, und die Nabe gleitet ab, ohne dass zuerst eine Passfeder entfernt werden muss.

Das potenzielle Risiko ist ein Kupplungsrutschen unter Bedingungen, die das Reibungsklemmdrehmoment überschreiten — anhaltende Vibrationen, wechselnde Richtungswechsel oder jede Situation, in der die Spitzendrehmomentanforderung die Rutschgrenze der Kupplung erreicht.

An einer 400W-Servoachse mit definierten Lastcharakteristiken und einer korrekt spezifizierten Kupplung wird dieses Risiko durch ordnungsgemäße Konstruktion in der Entwurfsphase beherrscht.

Wenn die Anwendung hochfrequente Richtungswechsel mit signifikanter Trägheit beinhaltet oder wenn das Spitzendrehmoment an der Kupplung regelmäßig die Klemmgrenze erreicht, bietet die Variante mit verzahnter Welle (HF-KE43KW1-S100) eine positive Drehverriegelung, die dieses Risiko vollständig eliminiert.

4.500 U/min Maximaldrehzahl — Betrieb innerhalb des Bereichs

Die maximale Drehzahl von 4.500 U/min des HF-KE43W1-S100 definiert die obere mechanische und elektrische Grenze für den Dauerbetrieb. Das Überschreiten dieser Drehzahl — auch nur kurzzeitig — birgt das Risiko einer Überlastung der Motorlager, von Encoder-Impulszählfehlern bei Frequenzen über der maximalen Nennleistung des Encoders und von elektrischen Überdrehzahlalarmen am MR-E-Verstärker.

Die Nenndrehzahl von 3.000 U/min ist die Drehzahl, bei der der Motor sein volles Nenndrehmoment von 1,3 Nm liefert; zwischen 3.000 und 4.500 U/min arbeitet der Motor im Feldabschwächungsbereich, wo das verfügbare Drehmoment mit zunehmender Drehzahl abnimmt.

Für die meisten Positionierungsanwendungen mit geringer Last bleibt das Betriebsprofil gut innerhalb der 4.500 U/min-Grenze. Ein 400W-Motor mit niedriger Trägheit wird am häufigsten für Achsen eingesetzt, die den Großteil ihrer Zykluszeit in Positionierungsbewegungen mit moderater Geschwindigkeit verbringen — typischerweise 500 bis 3.000 U/min, abhängig von der Kugelgewindesteigung, dem Übersetzungsverhältnis und der erforderlichen Tischgeschwindigkeit. Schnelle Verfahrbewegungen können kurzzeitig in Richtung des höheren Geschwindigkeitsendes gehen, aber ein Dauerbetrieb nahe 4.500 U/min ist bei normaler Positionierungsaufgabe ungewöhnlich.

Die 4.500 U/min-Grenze ist wichtig bei der Berechnung der maximalen Tischgeschwindigkeit.

Bei 3.000 U/min Motordrehzahl mit einer 1:1-Übersetzung und einer 10mm-Kugelgewindesteigung bewegt sich der Tisch mit 500 mm/min — gut innerhalb der typischen CNC-Schnellverfahrgeschwindigkeit. Wenn die Anwendung deutlich höhere Verfahrgeschwindigkeiten erfordert, müssen das Übersetzungsverhältnis und die Spindelsteigung gegen die 4.500 U/min-Grenze geprüft werden, bevor diese Variante spezifiziert wird.

131.072 ppr Inkremental-Encoder und MR-E Auto-Tuning

Der 17-Bit-Inkremental-Encoder liefert 131.072 Impulse pro Umdrehung an die Positionsregelschleife des MR-E-Verstärkers. Diese Auflösung gibt dem Verstärker eine feinkörnige Geschwindigkeits- und Positionsrückmeldung, die er auf zwei Arten nutzt.

Erstens ermöglicht er eine enge Positionsregelschleife: In dem Moment, in dem der Motor zu einer Zielposition abbremst, kann der Verstärker sehr kleine Folgungsfehler erkennen und Korrekturdrehmomentbefehle generieren, bevor der Fehler als Positionierungsungenauigkeit sichtbar wird.

Bei 131.072 ppr beträgt die Positionsinkrementierung pro Impuls bei einer Kugelgewindesteigung von 10 mm mit 1:1-Kupplung etwa 0,076 μm — feiner als jede praktische mechanische Genauigkeit einer Werkzeugmaschine, sodass der Encoder die erreichbare Positionierauflösung in keiner realen Installation einschränkt.

Zweitens unterstützt die hohe Impulszahl das Echtzeit-Auto-Tuning des MR-E.

Das Auto-Tuning beobachtet den Geschwindigkeitsfolgungsfehler während des normalen Betriebs und passt schrittweise die Servogewinne — Positionsreglerverstärkung, Geschwindigkeitsreglerverstärkung, Integralverstärkung — an, um den Fehler zu minimieren, ohne Schwingungen zu verursachen.

Der Prozess beginnt automatisch, wenn der Servo aktiviert wird, und läuft im Hintergrund weiter, während die Maschine läuft. Für einen 400W-Motor an einer leichten Positionierungsachse konvergiert das Auto-Tuning typischerweise innerhalb der ersten Maschinenzyklen auf stabile, gut abgestimmte Einstellungen, wodurch die manuelle Gain-Optimierung bei der Inbetriebnahme entfällt.

Da der Encoder inkrementell und nicht absolut ist, ist ein Referenzrücklauf (Homing) bei jedem Einschalten erforderlich, um die Achsenposition zu referenzieren.

Die Achse fährt mit reduzierter Geschwindigkeit zu einem Referenzschalter oder einem mechanischen Anschlag, der Verstärker registriert den Encoder-Zählwert an der Referenzposition, und das Koordinatensystem wird von diesem Punkt aus etabliert.

Dies ist eine automatische Maschinenstartsequenz auf den meisten Mitsubishi-gesteuerten Systemen und verlängert die Startzeit typischerweise um 5 bis 30 Sekunden, abhängig vom Achsweg und der Homing-Geschwindigkeitseinstellung.

S100-Anschluss und MR-E-Verstärker — Praktikabilität der Systemverkabelung

Die Bezeichnung S100 kennzeichnet die Motoranschlusskonfiguration als Super MR-E-Schnittstelle. Am MR-E-Verstärker ragen die Strom- und Encoderanschlüsse aus der Vorderseite des Geräts heraus — ein Design, das die Kabelführung vereinfacht, wenn der Verstärker in einem Schaltschrank mit begrenztem Seiten- und Kopfbereich montiert ist.

Kabelverbindungen von der Vorderseite des Verstärkers zu den Strom- und Encoderanschlüssen des Motors können einen direkten Weg nehmen, ohne um den Verstärker herumgeführt werden zu müssen.

Der MR-E-40A-Servo-Verstärker bietet zwei Steuerschnittstellen in einem Gerät: Pulszug-Eingang für Positions- und Geschwindigkeitsregelung von einem CNC- oder SPS-Puls-Ausgang und Analogeingang (±10V) für Geschwindigkeits- und Drehmomentregelung.

Beide sind ohne Hardwareänderung verfügbar, wodurch die Kombination HF-KE43W1-S100 / MR-E-40A sowohl in Puls-Kommando- als auch in Analog-Kommando-Maschinenarchitekturen eingesetzt werden kann. Der Steuerungsmodus wird durch Parameter und Verdrahtungskonfiguration ausgewählt.

Integrierte Schutzfunktionen im MR-E-40A umfassen Überstromabschaltung, regenerative Überspannungsabschaltung, Überlastschutz durch elektronisches thermisches Relais, Encoder-Fehlerschutz, Überdrehzahlschutz bei 4.500 U/min und Schutz vor übermäßigem Positionsfehler.

Der Überdrehzahlschutz erzwingt speziell die mechanische 4.500 U/min-Grenze des W1-S100 auf Verstärker-Ebene und verhindert versehentlichen Betrieb über der maximalen Nenndrehzahl, unabhängig von der Befehlsquelle.

FAQ

F1: Was ist der Unterschied zwischen dem HF-KE43W1-S100 und dem HF-KE43KW1-S100?

Beide sind 400W HF-KE-Serienmotoren für den Super MR-E-Verstärker mit demselben Nenndrehmoment, derselben Drehzahl, demselben Encoder und denselben Leistungsbewertungen. Der Unterschied liegt in der Welle: Der HF-KE43W1-S100 hat eine standardmäßige glatte Welle ohne Passfeder, die das Drehmoment nur durch Reibungsschlüssigkeit überträgt.

Der HF-KE43KW1-S100 hat eine verzahnte Welle, die eine positive Drehverriegelung zwischen Welle und Kupplungsnabe hinzufügt.

Die verzahnte Variante wird für Achsen mit häufigen, hochfrequenten Richtungswechseln bevorzugt oder wenn anhaltende Spitzendrehmomentlasten die Reibungsschlüssigkeit einer glatten Welle überwinden könnten. Für saubere Positionierungsachsen für mittelschwere Beanspruchung mit korrekt spezifizierten Kupplungen ist die glatte Welle W1-Variante vollkommen ausreichend.

F2: Die maximale Drehzahl ist mit 4.500 U/min angegeben. Begrenzt dies die Schnellverfahrgeschwindigkeit?

Ja, proportional zur mechanischen Übersetzung. Bei 4.500 U/min Motordrehzahl mit einer 1:1-Kupplung zu einer 10mm-Kugelgewindespindel beträgt die maximale Tischgeschwindigkeit 45 m/min. Für die meisten 400W-Achsenanwendungen — leichte Positionierung, kleine Förderantriebe, elektronische Montage — ist dies weit über der erforderlichen Schnellverfahrgeschwindigkeit.

Wenn die Anwendung höhere Verfahrgeschwindigkeiten erfordert, müssen das Übersetzungsverhältnis, die Spindelsteigung und die erforderliche Motordrehzahl berechnet werden, um zu bestätigen, dass die 4.500 U/min-Grenze im Normalbetrieb nicht überschritten wird.

F3: Benötigt der HF-KE43W1-S100 bei jedem Einschalten einen Referenzrücklauf (Homing)?

Ja. Der inkrementelle Encoder hat keinen gespeicherten Positionspeicher — die Position ist nur relativ zu einem Referenzpunkt bekannt, der durch einen Homing-Zyklus beim Start etabliert wird.

Der MR-E-Verstärker führt dies bei den meisten Maschinenkonfigurationen automatisch beim Start durch: Die Achse bewegt sich mit reduzierter Geschwindigkeit zu einem Referenzschalter, der Encoder-Zählwert an dieser Position wird registriert, und das Koordinatensystem wird etabliert. 

Wenn die Stromversorgung mitten im Zyklus unterbrochen wird, muss der Homing-Zyklus nach Wiederherstellung der Stromversorgung von vorne beginnen. Maschinen, bei denen häufige Stromunterbrechungen diesen Vorgang betrieblich unpraktisch machen würden, sollten eine Variante mit absolutem Encoder in Betracht ziehen.

F4: Wofür wird die Angabe von 0,9 kVA Leistungsaufnahme der Anlage verwendet?

Die Leistungsaufnahme der Anlage ist die gesamte AC-Eingangsleistung von der Anlagenversorgung, wenn Motor und Verstärker bei Nennleistung arbeiten — einschließlich der Verstärkerverluste. Sie wird zur Dimensionierung des Leistungsschalters, des Schützes, der Versorgungskabel und des gesamten Leistungsbudgets des Panels verwendet, wenn mehrere Antriebe eine gemeinsame Versorgung nutzen.

Bei 0,9 kVA zieht die Kombination HF-KE43W1-S100 / MR-E-40A bei voller Nennlast etwa 0,9 kVA aus der 200-VAC-Versorgung. Die tatsächliche Nachfrage ist bei Teillastbetrieb geringer, was typisch für eine Positionierungsachse ist, die nur während der Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen mit Nenndrehmoment läuft.

F5: Wie sollte die Kupplung auf der glatten Welle installiert werden?

Reinigen Sie sowohl die Wellenoberfläche als auch die Nabenbohrung gründlich — jede Verunreinigung reduziert den effektiven Reibungskoeffizienten und damit die Klemmdrehmomentkapazität. Stellen Sie sicher, dass der Nabenbohrungsdurchmesser dem Wellendurchmesser mit der richtigen Passungsspezifikation entspricht (typischerweise eine leichte Übermaß- oder enge Spielpassung für Servo-Motor-Kupplungen).

Setzen Sie die Nabe auf die Welle, positionieren Sie sie an der richtigen axialen Stelle und ziehen Sie die Klemmschraube oder -mutter mit dem vom Kupplungshersteller angegebenen Drehmoment mit einem kalibrierten Drehmomentschlüssel an — nicht nach Gefühl. Überprüfen Sie nach der Erstinstallation und einem kurzen Laufzyklus das Klemmdrehmoment erneut, da ein geringes Setzen an der Schnittstelle normal ist. Markieren Sie die relative Position von Welle und Nabe vor jedem Wartungszugang, damit ein eventuelles Drehrutschern bei der Wiederzusammenbau visuell erkannt werden kann.