Mitsubishi Servomotor HC-KFE73 HCKFE73

Mitsubishi Electric HC-KFE73 AC-Servomotor

750W | 2,4 Nm Nennleistung | 3000 U/min | 10.000 ppr Inkrementalgeber | MR-E-70A kompatibel | 80x80mm Flansch | Glatte Welle | IP55 Gehäuse | Ausgelaufen

Die Basisversion des größten HC-KFE-Motors

Jede Option, die an einen Servomotor angehängt werden kann – Bremse, Keilnut, Wellendichtring – adressiert eine spezifische Anwendungsanforderung. Entfernt man diese Optionen, bleibt der Basismotor übrig: nur Rotor, Stator, Welle und Encoder, die die grundlegende Aufgabe der Umwandlung von elektrischem Eingang in gesteuerte mechanische Ausgabe erfüllen. Genau das repräsentiert der HC-KFE73 im MELSERVO MR-E-Ökosystem.

Mit 750W und 2,4 Nm Nenndrehmoment steht er an der Spitze des Leistungsspektrums der HC-KFE-Serie und ist mit dem Universal-Servo-Verstärker MR-E-70A gepaart.

Es gibt keine Bremse und die Welle ist glatt ohne Keilnut.

Für horizontale Achsen, bei denen keine Schwerkraftlasten vorhanden sind und die Kupplung des Antriebsstrangs das Drehmoment ohne positive Keilverriegelung übertragen kann, liefert diese Konfiguration die volle 750W-Leistung der Serie in ihrer kompaktesten und kostengünstigsten Form – keine zusätzlichen Unterbaugruppen, keine zusätzliche Verkabelung, kein 24VDC-Bremskreis, der entworfen werden muss.

Technische Spezifikationen

Wo der HC-KFE73 passt: An der Spitze einer praktischen Stufe

Die HC-KFE-Serie deckt vier Leistungsstufen ab – 100W (HC-KFE13), 200W (HC-KFE23), 400W (HC-KFE43) und 750W (HC-KFE73). Die 73er-Bezeichnung platziert diesen Motor an der Obergrenze dessen, was die MR-E-Verstärkerplattform unterstützt. Geht man in der Leistung höher, verlässt man die MR-E-Stufe vollständig und wechselt zu den Verstärkerfamilien MR-J2S oder MR-J3 mit ihren höher spezifizierten Absolutwert-Encoder-Motoren.

Die Wahl des 750W-Basismodells anstelle einer seiner Varianten (HC-KFE73K mit Keilnut, HC-KFE73B mit Bremse oder HC-KFE73BK mit beidem) ist in zwei Szenarien wirtschaftlich sinnvoll. Das erste ist eine horizontale Achse mit einer starren Kupplung, die das Drehmoment zuverlässig allein durch Reibung überträgt und somit die Notwendigkeit einer Keilnut überflüssig macht. Das zweite ist jede Achse, die im stromlosen Zustand keiner Schwerkraftbelastung ausgesetzt ist – Förderbandantriebe, horizontale Vorschubachsen, Drehtische auf horizontalen Ebenen –, bei denen die elektromagnetische Bremse keine Sicherheitsfunktion erfüllt und nur Kosten und Komplexität der Steuerung erhöht.

In diesen Situationen liefert der HC-KFE73 das gesamte Drehmoment, das die MR-E-Plattform bieten kann, mit der einfachsten möglichen Motorkonfiguration.

Das Drehmomentverhältnis von 2,4 Nm / 7,2 Nm verstehen

Zwei Drehmomentangaben erscheinen auf jeder HC-KFE73-Spezifikation: 2,4 Nm Nennleistung und 7,2 Nm Spitze. Sie beantworten unterschiedliche Fragen.

Das Nenndrehmoment (2,4 Nm) ist die thermische Obergrenze – das Drehmomentniveau, das der Motor unbegrenzt aufrechterhalten kann, ohne seine Temperaturgrenzwerte der Isolationsklasse zu überschreiten. Bei der Dimensionierung einer Achse muss das effektive RMS-Drehmoment über den gesamten Arbeitszyklus auf oder unter diesem Wert bleiben. Für kontinuierliche Prozesse wie Förderbandantriebe, Lüfterlasten oder Wicklungen mit konstanter Spannung ist 2,4 Nm die entscheidende Zahl.

Das Spitzendrehmoment (7,2 Nm) repräsentiert eine transiente Fähigkeit, die während der Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen verfügbar ist. Es ist dreimal so hoch wie der Nennwert – ein Verhältnis, das über die gesamte HC-KFE-Familie hinweg konstant ist – und wird durch den momentanen Stromgrenzwert des Verstärkers und nicht durch die thermische Kapazität begrenzt.

Auf einer Punkt-zu-Punkt-Positionierungsachse mit einem Arbeitszyklus von 20–30 % bei Eilgang ist es das Spitzendrehmoment von 7,2 Nm, das die Achse schnell auf Geschwindigkeit bringt. Es ist die Zahl, die die Zykluszeit bei kurzen, hochfrequenten Bewegungen bestimmt.

Die Dokumentation von Mitsubishi für vertikale Achsenanwendungen besagt, dass das unausgeglichene Drehmoment unter 70 % des Nenndrehmoments liegen sollte (d. h. unter etwa 1,68 Nm für diesen Motor). Für vertikale Achsen, die sich dieser Grenze nähern, sind die Bremsvarianten die richtige Spezifikation – der Basis-HC-KFE73 ohne Bremse bietet im stromlosen Zustand keine Haltefunktion.

Der 80x80mm Flansch und seine Position in der Serie

Der Sprung der Flanschgröße von 60x60mm (verwendet bei der 400W-Klasse HC-KFE43) auf 80x80mm (verwendet bei der 750W HC-KFE73) ist eine harte Dimensionsgrenze. Maschinenmontageplatten, die für den 60x60mm-Standard ausgelegt sind, können den 80x80mm-Motor ohne Bearbeitung nicht aufnehmen, da sich das Lochbild und der Flansch-Registerdurchmesser bei diesem Übergang beide ändern.

Innerhalb der 80x80mm-Klasse ist jedoch die Dimensionskonsistenz eine der praktischen Tugenden der MELSERVO HC- und HF-Motorenfamilie.

Der HC-KFE73 teilt seinen Flansch-Fußabdruck mit dem HC-KFS73 (MR-J2S-kompatibel), HC-MFS73 und mit aktuellen Äquivalenten der Serien HG-KR und HG-KN.

Das bedeutet, dass eine Maschine, deren Montageplatte für einen 80x80mm MELSERVO-Motor ausgelegt war, den HC-KFE73 ohne strukturelle Modifikation aufnehmen kann.

Die axiale Körperlänge unterscheidet sich zwischen Standard-, Brems- und Variantenmodellen, daher muss die hintere Freigängigkeit überprüft werden, aber die Flanschfläche selbst ist konsistent.

Für die Wartungsplanung bei älteren Werkzeugmaschinen vereinfacht diese Kompatibilität den mechanischen Austausch über Generationen hinweg, wenn ein Antriebssystem-Upgrade den Motoraustausch begleitet.

Der MR-E-70A: Was dieser Verstärker dem System bringt

Der für den HC-KFE73 vorgesehene Verstärker – der MR-E-70A – ist ein Universal-Pulszug-Servo-Verstärker, dessen Einfachheit eine bewusste Designentscheidung und keine Einschränkung ist. Er akzeptiert Positionsbefehle als Pulszüge von einem externen Motion Controller, einer SPS-Positionierungsmodul oder einem CNC-Ausgang und führt diese anhand des Inkrementalgeber-Feedbacks des Motors aus.

Keine Netzwerkprotokolle, keine Feldbuskonfiguration, keine CNC-residenten Antriebssoftware: Verbinden Sie die Pulsquelle, stimmen Sie die Verstärkungen ab, und die Achse läuft.

Die Variante MR-E-70AG akzeptiert anstelle eines Pulszugs einen analogen Geschwindigkeitsbefehl (±10V), was für Anwendungen geeignet ist, bei denen das übergeordnete System eine Geschwindigkeitsreferenz anstelle von Positionsbefehlen liefert – z. B. Spannungsregelung, Wickelantriebe und Förderbandgeschwindigkeitsregelung.

Beide Varianten unterstützen bis zu sieben intern gespeicherte Geschwindigkeitseinstellungen über Parameter, die über digitale Eingangskombinationen zugänglich sind, was für Anwendungen mit Festgeschwindigkeitsbetrieb ohne kontinuierliche Pulsquelle nützlich ist.

Die MR-Configurator-Software bietet Gain-Tuning, Überwachung und die integrierte Echtzeit-Autotuning-Funktion, die die Servo-Gains bei der ersten Inbetriebnahme automatisch an die angeschlossene Last anpasst – eine praktische Inbetriebnahme-Funktion für Wartungsingenieure, die an Maschinen ohne detaillierte Antriebsdokumentation arbeiten.

IP55 Gehäuse-Schutzart: Richtig lesen

Die IP55-Schutzart des HC-KFE73-Gehäuses schützt die Oberfläche des Motorgehäuses gegen Staubeintritt und Wasserstrahlen aus beliebiger Richtung, was diesen Motor gut für offene Maschinenumgebungen, in der Nähe von Kühlmittelspritzzonen bei horizontalen Bearbeitungszentren und in allgemeinen Industrieinstallationen, bei denen regelmäßige Reinigungen stattfinden, geeignet macht.

Die Katalogdokumentation von Mitsubishi gibt ausdrücklich an, was die Schutzart nicht abdeckt: den Wellen-Durchtrittsbereich und die Anschlüsse.

Diese beiden Stellen umgehen den Schutz des Gehäuses. Kühlmittel, das den Wellendichtringbereich erreicht, oder Verunreinigungen am Encoder- und Motorstromanschluss können den Motor im Laufe der Zeit beeinträchtigen, unabhängig von der Gehäuseschutzart.

Der Encoder-Anschluss ist besonders empfindlich – Feuchtigkeit oder metallische Verunreinigungen auf den Encoder-Signalleitern führen zu Anomalien bei der Positionsrückmeldung, die sich als Servoalarme manifestieren, bevor eine sichtbare Korrosion am Anschluss erkennbar wird.

In feuchten Umgebungen oder Installationen, die direkt Kühlmittel ausgesetzt sind, ist entweder der zusätzliche mechanische Schutz um die Wellenaustrittsstelle oder die Spezifikation einer Motorvariante mit Wellendichtring die ingenieurtechnisch angemessene Reaktion.

Für die meisten allgemeinen Industrieanwendungen bietet das IP55-Gehäuse des HC-KFE73 einen ausreichenden Umweltschutz.

Der Inkrementalgeber und der Maschinenstart

Der 10.000 ppr Inkrementalgeber des HC-KFE73 liefert die Positionsrückmeldung, die der MR-E-Verstärker sowohl für die Geschwindigkeits- als auch für die Positionsregelschleife verwendet. Im Gegensatz zu den Absolutwertgebern der HC-KFS-Serie hat dieser Geber keinen Positionspeicher über Stromausfälle hinweg.

In der Praxis bedeutet dies, dass jedes Mal, wenn die Hauptstromversorgung der Maschine wiederhergestellt wird, ein Referenzrücklauf (Homing-Zyklus) abgeschlossen werden muss, bevor die CNC oder die Bewegungssteuerung eine gültige absolute Position akzeptiert.

Der Z-Impuls des Motors (Markierung einmal pro Umdrehung) liefert die Referenz für den Homing-Zyklus, kombiniert mit den Endschaltern oder Referenznocken der Maschine. Für Maschinen, bei denen der Referenzrücklauf eine routinemäßige, schnelle Operation ist – wie bei den meisten CNC-Bearbeitungszentren und Standard-Achskonfigurationen –, ist dies eine geringfügige Unannehmlichkeit, die die Startzeit um etwa 15–30 Sekunden verlängert.

Für Maschinen, bei denen Stromausfälle häufig auftreten oder bei denen Homing-Zyklen den Produktionsprozess stören würden, beheben die Absolutwertgeber-Varianten der HC-KFS-Serie (17-Bit, 131.072 ppr, MR-J2S-kompatibel) diese Einschränkung, gehen aber mit höheren Systemkosten einher.

Der HC-KFE73 mit seinem Inkrementalgeber ist die richtige Spezifikation, wenn der Start-Homing betrieblich akzeptabel ist.

Häufig gestellte Fragen

F1: Was ist der richtige MR-E-Verstärker für den HC-KFE73 und unterstützt er sowohl Positions- als auch Geschwindigkeitsregelungsmodi?

Der HC-KFE73 wird mit dem MR-E-70A oder MR-E-70AG gepaart. Der MR-E-70A arbeitet im Positionsregelungsmodus und akzeptiert Pulszugbefehle von einem externen Controller. Der MR-E-70AG fügt einen analogen Geschwindigkeitsbefehlseingang für Geschwindigkeitsregelungsanwendungen hinzu.

Beide tragen die Bezeichnung "70", die zur 750W-Motor-Klasse passt. Keiner von beiden unterstützt die Absolutwertgeber-Schnittstelle – die MR-E-Serie ist ausschließlich für Inkrementalgeber-Motoren der HC-KFE-Familie konzipiert. Wenn ein Absolutwertgeberbetrieb erforderlich ist, müssen Motor und Verstärker beide auf die MR-J2S- oder spätere Serien aufgerüstet werden.

F2: Der HC-KFE73 hat eine glatte Welle ohne Keilnut. Welche Kupplungsmethode wird empfohlen?

Bei Motoren ohne Keilnut beruht die Drehmomentübertragung vollständig auf der Klemmkraft der Kupplung oder dem Presssitz zwischen der Kupplungsbohrung und der Motorwelle. Eine starre Klemmkupplung (geteilte Nabe mit Schrauben) ist die Standardwahl für die Wellen-zu-Kupplungs-Verbindung bei glatten Wellen.

Das Kupplungsdesign sollte auch Ausrichtungsfehler kompensieren – Faltenbalg- oder Scheibenkupplungen werden bevorzugt –, um zu verhindern, dass radiale Kräfte durch Ausrichtungsfehler das vordere Lager des Motors belasten. Für Anwendungen, die eine positive Drehmomentverriegelung unabhängig von der Klemmkraft erfordern – hohe zyklische Lasten, häufige Umkehrungen oder erhöhtes Drehmoment –, ist die Spezifikation des HC-KFE73K (Keilnut-Variante) die richtige technische Entscheidung.

F3: Wie schneidet der HC-KFE73 im Vergleich zum HC-KFS73 in Bezug auf die Anwendungsgeeignetheit ab?

Die beiden Motoren teilen sich identische Nenn- und Spitzendrehmomentwerte (2,4 Nm / 7,2 Nm), Nenndrehzahl (3.000 U/min) und Flanschabmessungen (80x80mm). Der Unterschied liegt im Encoder und der Verstärkerstufe.

Der HC-KFE73 verwendet einen 10.000 ppr Inkrementalgeber und benötigt den MR-E-70A-Verstärker, während der HC-KFS73 einen 17-Bit Absolutwertgeber (131.072 ppr) hat und die MR-J2S-70A/B-Serie benötigt.

Der HC-KFS73 eliminiert Homing-Zyklen und bietet eine höhere Auflösung der Rückmeldung, zu höheren Systemkosten. Für neue Maschinendesigns, bei denen die Beibehaltung der absoluten Position wichtig ist, ist der HC-KFS73 die bessere Spezifikation. Für den Austausch in bestehenden MR-E-basierten Maschinen ist der HC-KFE73 die richtige Wahl für den installierten Verstärker.

F4: Ist der HC-KFE73 für vertikale Achsenanwendungen ohne elektromagnetische Bremse geeignet?

Der Motor selbst ist mechanisch für jede Montageausrichtung geeignet, aber das Fehlen einer Bremse schafft eine spezifische Sicherheitsüberlegung für vertikale Achsen. Wenn der Servo-Verstärker stromlos geschaltet wird – während einer kontrollierten Abschaltung, eines Not-Stopps oder eines Stromausfalls –, driftet oder fällt eine vertikale Achse mit Last, wenn kein Halteelement vorhanden ist. Der HC-KFE73 ohne Bremse bietet keine passive Haltefunktion.

Für vertikale Achsen, bei denen die Last durch eine mechanische Verriegelung oder ein Gegengewicht gehalten werden kann, oder bei denen der Achsweg durch einen festen Anschlag begrenzt ist, der die Last bei Stromausfall auffängt, kann der Basismotor akzeptabel sein.

Für vertikale Achsen, bei denen ein freier Fall bei Stromausfall eine Sicherheitsgefahr oder ein Risiko für Beschädigung des Werkstücks darstellt, ist der HC-KFE73B (mit elektromagnetischer Bremse) die erforderliche Spezifikation.

F5: Welche Mitsubishi-Motoren der aktuellen Generation können den HC-KFE73 beim Upgrade einer Maschine ersetzen?

Der direkteste mechanische Ersatz in der aktuellen Produktion ist die Serie HG-KR73 (MELSERVO J4, MR-J4-70A kompatibel), die den 80x80mm Flansch-Fußabdruck teilt. Der HG-KR73 verfügt über einen 22-Bit Absolutwertgeber (4.194.304 ppr), arbeitet mit dem MR-J4-70A Verstärker und liefert die gleichen Drehmomentwerte von 2,4 Nm / 7,2 Nm bei 3.000 U/min.

Ein mechanischer Austausch ist unkompliziert – gleicher Flansch, gleiches Lochbild –, aber der Verstärker muss von MR-E-70A auf MR-J4-70A umgerüstet werden, die Encoder-Kabel müssen auf den Typ MR-J3ENCBL geändert werden, und das Antriebssystem muss mit Servo-Parametern, die für den HG-Motor geeignet sind, neu in Betrieb genommen werden. Im Rahmen eines geplanten Upgrades bietet dieser Übergang auch einen Absolutwertgeber-Betrieb, der Homing-Zyklen bei jedem Start eliminiert.