Mitsubishi Electric HC-KFE73BK AC-Servomotor

750W | 2,4 Nm Nennleistung | 3000 U/min | Elektromagnetische Bremse ohne Erregung | Nutwellenende | 80x80mm Flansch | MR-E-70A kompatibel | IP55 Gehäuse | Ausgelaufen

Der größte Motor der HC-KFE-Familie – Mit allen Sicherheitsfunktionen

Steigen Sie von der 400W-Klasse auf 750W innerhalb des MELSERVO MR-E-Ökosystems auf und Sie landen beim HC-KFE73BK: der Spitzenreiter der HC-KFE-Serie, der die höchste Ausgangsleistung, die die MR-E-Verstärkerplattform unterstützt, mit einer integrierten elektromagnetischen Bremse für die Positionssicherheit bei Stromausfall und einer Keilwellenverbindung für zuverlässige positive Drehmomentübertragung kombiniert. Es ist die voll ausgestattete Variante in seiner Leistungsklasse – Bremse, Keilnut und maximale Nennleistung in einer einzigen Motorbaugruppe.

Der HC-KFE73BK besetzt eine spezifische und klar definierte Anwendung Nische: Allzweck-Servoachsen, die mehr Dauerleistung und mechanische Leistung erfordern, als die 400W-Klasse liefern kann, während das Antriebssystem auf dem wirtschaftlichen, pulsgesteuerten MR-E-Verstärker verbleibt, anstatt auf die MR-J2S- oder MR-J3-Plattformen umzusteigen. Die 24VDC-Federbremse sorgt dafür, dass die Achse bei abgeschaltetem Servo fest gehalten wird – eine Anforderung, die der Standard-HC-KFE73 ohne Bremse nicht erfüllen kann.

Technische Spezifikationen

Drei Unterscheidungsmerkmale – Was BK tatsächlich liefert

Die Teilenummer HC-KFE73BK kodiert drei aussagekräftige Entscheidungen, die jeweils direkte technische Auswirkungen auf die Anwendung haben.

Die 73 – 750W Ausgang am MR-E-Limit. Die HC-KFE-Familie reicht von 100W (HC-KFE13) über 200W, 400W bis 750W. Die Kennung 73 platziert diesen Motor am Limit dessen, was der MR-E-Verstärker antreiben kann. Gekoppelt mit dem MR-E-70A liefert das System kontinuierlich 2,4 Nm – fast doppelt so viel wie die 1,3 Nm des 400W HC-KFE43B. Für Achsen, bei denen der 400W-Motor im Normalbetrieb nahe am Nennstrom lief oder bei denen die Lastdrehmomentanalyse eine unzureichende Reserve ergab, ist die 750W-Klasse der natürliche nächste Schritt, ohne die Verstärkerplattform-Architektur zu ändern.

Das B – nicht erregungsaktivierte elektromagnetische Bremse. Eine federbetätigte Bremse ist im hinteren Teil des Motorgehäuses integriert. Wenn die 24VDC entfernt werden – sei es durch eine kontrollierte Abschaltung, einen Not-Aus oder eine Stromunterbrechung – greift die Feder die Bremse sofort und blockiert die Welle, ohne dass ein Signal vom Controller benötigt wird. Dieses ausfallsichere Prinzip ist das entscheidende Merkmal, das den HC-KFE73BK vom Standard-HC-KFE73K unterscheidet. Kein Strom, kein Steuersignal, keine externe Relaisaktion ist erforderlich, damit die Bremse greift.

Das K – Keilwellenende. Bei 750W ist eine positive Kopplung für die meisten Anwendungen nicht optional. Eine Keilnut bietet eine mechanische Verriegelung zwischen der Welle und der angetriebenen Komponente – sei es eine Kupplungsnabe, ein Riemenscheibe oder ein Zahnrad –, die eine relative Drehung zwischen den beiden verhindert, unabhängig davon, ob die Presspassung über Zeit und Temperaturschwankungen erhalten bleibt. Der Motor wird mit dem Keil geliefert. Die Abmessungen der Keilnut entsprechen den JIS-Standards für die Wellengröße von 750W.

Der 80x80mm Flansch: Ein Schritt über die 400W-Klasse hinaus

Der HC-KFE73BK wird auf einem 80x80mm quadratischen Flansch montiert – ein voller Schritt größer als der 60x60mm Flansch des 400W HC-KFE43BK. Dieser Größenunterschied hat direkte Auswirkungen auf zu modernisierende Installationen: Maschinen, die für die kleinere 60x60mm Flanschklasse ausgelegt sind, können den 80x80mm Motor nicht ohne Änderungen an der Motorbefestigungsplatte aufnehmen. Das Lochbild und der Flanschdurchmesser ändern sich an dieser Größengrenze.

Innerhalb der 80x80mm Klasse teilt sich der HC-KFE73BK jedoch seinen Flanschfußabdruck mit dem HC-KFS73BK (dem MR-J2S-Äquivalent) und mit aktuellen 750W-Motoren wie dem HG-KR73BK. Das bedeutet, dass eine Maschinenbefestigungsplatte, die für einen beliebigen 80x80mm MELSERVO 750W Motor ausgelegt ist, mechanisch mit dem HC-KFE73BK kompatibel ist. Die Wellenvorsprungslänge und die axialen Gehäuseabmessungen müssen weiterhin für die spezifische Anwendung geprüft werden, insbesondere für die Bremsvariante aufgrund ihres verlängerten hinteren Gehäuses, aber die Flanschfläche bleibt die konsistente Referenz.

Drehmomentreserve: Was die 7,2 Nm Spitze in der Praxis bedeutet

Das Nenndrehmoment von 2,4 Nm des HC-KFE73BK ist die Zahl, gegen die die Dauerlast dimensioniert wird. Die 7,2 Nm Spitze – dreifach Nennleistung – stehen für die transienten Anforderungen von Beschleunigungsphasen und kurzzeitige Überlastbedingungen bei Schneid- oder Klemmvorgängen zur Verfügung.

Diese 4,8 Nm Unterschied zwischen Nenn- und Spitzendrehmoment ist die Beschleunigungsreserve der Achse. Bei einer horizontalen Kugelgewindespindelachse mit typischen Trägheitsverhältnissen der Last übersetzt das volle Spitzendrehmoment von 7,2 Nm in Beschleunigungsraten, die die Punkt-zu-Punkt-Bewegungszeiten im Vergleich zum Betrieb der Achse nur mit Nenndrehmoment erheblich verkürzen. Ob der elektronische Stromgrenzwert des Verstärkers den Spitzenstrom aufrechterhalten kann, der benötigt wird, um 7,2 Nm kontinuierlich während der gesamten Beschleunigungsphase zu erzeugen, hängt vom Trägheitsverhältnis von Last zu Motor und vom Einschaltdauerverhältnis ab – der integrierte elektronische Überhitzungsschutz des MR-E-70A überwacht die kumulative Erwärmung und erzwingt entsprechend Schutzgrenzen.

Bei vertikalen Achsen, bei denen immer ein Lastdrehmoment vorhanden ist, deckt der Nenndrehmomentwert von 2,4 Nm die Komponente Schwerkraft ab, und die verbleibende Reserve geht an die Dynamik. Die Regel von 70% Nenndrehmoment für Anwendungen mit unausgeglichenem Drehmoment – wie in der Mitsubishi MR-E-Dokumentation angegeben – bedeutet, dass die Schwerkraftlasten auf der Welle bei einem korrekt dimensionierten vertikalen Achsendesign 1,68 Nm nicht überschreiten sollten.

Integration der Bremse in das Maschinendesign

Die Hinzufügung eines Bremse-Motors zu einem Maschinendesign erfordert mehr als nur den Austausch der Motorvariante. Der HC-KFE73BK erfordert zwei spezifische Designüberlegungen, die für den Standard-HC-KFE73K nicht gelten.

Erstens, der 24VDC-Bremsen-Versorgungskreis. Gemäß dem MR-E-Handbuch von Mitsubishi muss die 24VDC-Versorgung der Bremse ein dedizierter Stromkreis sein – nicht geteilt mit der 24VDC, die für die digitalen I/O-Signale des Verstärkers verwendet wird. Der 6-polige Motorstromanschluss am HC-KFE73BK (im Vergleich zum 4-poligen Anschluss der Standardvariante) führt sowohl die dreiphasigen Motorstromleitungen als auch die beiden Bremsen-Versorgungsdrähte. Ein separates Schütz oder Relais, gesteuert vom MBR-Ausgangssignal (elektromagnetische Bremsverriegelung) des MR-E-Verstärkers, steuert die 24VDC zur Bremsspule.

Zweitens, das MBR-Signal und Parameter Nr. 1. Die Verriegelungsausgabe der elektromagnetischen Bremse des MR-E-Verstärkers muss über die Parametrierung aktiviert werden. Dieser Ausgang koordiniert die Zeitsteuerung zwischen Servo-Ein/Aus-Übergängen und dem Bremsengriff und verhindert, dass die Bremse auf eine rotierende Welle schnappt und schützt sowohl die Lebensdauer der Bremsbeläge als auch die mechanischen Antriebskomponenten. Insbesondere für vertikale Achsen fordert die Mitsubishi-Dokumentation das MBR-Signal als erforderliches Konfigurationselement – die gesteuerte Bremszeitsteuerung verhindert Lastabfall während der Achsen-Stoppsequenz.

Positionierung des HC-KFE73BK innerhalb seiner Generation

Die HC-KFE-Serie und der MR-E-Verstärker stellen eine Produktgeneration dar, die eine leistungsfähige, kostengünstige Allzweck-Servosteuerung lieferte, als absolute Encoder-Systeme und digitale Bus-Schnittstellen Premium-Optionen und keine Mainstream-Funktionen waren. Der HC-KFE73BK war die passende Wahl, wenn die Anwendung 750W Leistung und Bremsfunktionalität erforderte, aber den absoluten Encoder und den teureren Verstärker der HC-KFS/MR-J2S-Klasse nicht rechtfertigte.

Sowohl der Motor als auch der MR-E-Verstärker sind nun ausgelaufen. Die verfügbare Versorgung stammt aus dem Nachrüstmarkt, Überbeständen und ausgebauten Einheiten. Für neue Maschinendesigns führt der von Mitsubishi dokumentierte Migrationspfad zu den MR-JE- oder MR-J4-Serienverstärkern mit aktuellen HG-Serienmotoren – dem HG-KR73BK als ungefährem funktionalen Nachfolger in der 750W-Bremse + Keilnut-Klasse, mit demselben 80x80mm Flanschfußabdruck, aber einem 22-Bit-Absolut-Encoder und der aktuellen MELSERVO J4-Schnittstelle.

Häufig gestellte Fragen

F1: Welches MR-E-Verstärkermodell passt zum HC-KFE73BK und welche Steuerungsmodi unterstützt es?

Der HC-KFE73BK wird mit dem MR-E-70A (Impulspaket-Eingang, Positionierungssteuerungsmodus) oder dem MR-E-70AG (analoger Geschwindigkeitsbefehlseingang, Geschwindigkeitssteuerungsmodus) kombiniert. Die „70“ in der Verstärkerbezeichnung entspricht der 750W-Motorklasse. Der MR-E-70A akzeptiert Puls + Richtung oder Quadratur-Impulspaket-Befehle von externen Positionierungssteuerungen, MELSEC SPS-Positionierungsmodulen oder CNC-Ausgängen. Der MR-E-70AG ermöglicht die Integration analoger Geschwindigkeitsbefehle für Anwendungen, bei denen die übergeordnete Steuerung ein ±10V Analogsignal als Geschwindigkeitsreferenz ausgibt. Beide Verstärker-Varianten unterstützen die elektromagnetische Bremse des HC-KFE73BK über den MBR-Verriegelungsausgang.

F2: Warum verwendet der 80x80mm HC-KFE73BK einen größeren Flansch als der 60x60mm HC-KFE43BK, und kann dieselbe Maschinenbefestigungsplatte beide aufnehmen?

Die Flanschgröße steigt bei der 750W-Klasse, da der Motorgehäusedurchmesser wächst, um die größere Stator-, Wicklungs- und Rotorbaugruppe für höhere Drehmomentleistung aufzunehmen. Der 60x60mm Flansch der 400W-Klasse und der 80x80mm Flansch der 750W-Klasse haben unterschiedliche Lochbilder und Flanschdurchmesser – sie sind nicht austauschbar. Eine Maschinenbefestigungsplatte, die für einen 400W HC-KFE43BK ausgelegt ist, kann den HC-KFE73BK nicht ohne Bearbeitung oder Austausch der Platte direkt aufnehmen. Wenn eine Maschine, die ursprünglich um den 400W-Motor herum konstruiert wurde, auf 750W aufgerüstet wird, sind mechanische Modifikationen an der Motorhalterung Teil des Arbeitsumfangs.

F3: Die Produktliste gibt an, dass der Wellendurchgang nicht IP55 ist. Was bedeutet das für die Maschineninstallation?

Die Motoren der HC-KFE-Serie haben eine IP55-Gehäusebewertung für die Oberfläche des Motorgehäuses, aber die Mitsubishi-Dokumentation besagt ausdrücklich, dass der Wellendurchgang – wo die Welle aus dem vorderen Lagergehäuse austritt – und die elektrischen Steckverbinder nicht nach IP55 geschützt sind. In Umgebungen mit Kühlnebel, Spülwasser oder luftgetragenen Flüssigkeitskontaminationen sind diese ungeschützten Stellen die Schwachstelle des Motors. Praktische Abhilfemaßnahmen umfassen die Positionierung des Motors an einem geschützten Ort innerhalb des Maschinenrahmens, die Anbringung einer Wellendichtungsabdeckung, falls das Maschinendesign dies zulässt, oder die Spezifikation eines Motors mit einer Öldichtung (in anderen HC-Serienvarianten erhältlich) für nasse Umgebungen. Das Steckverbinderende erfordert ebenfalls Schutz, insbesondere für den Encoder-Steckverbinder, da Kontaminationen an den Encoder-Signalleitungen eine häufige Ursache für Positionsrückmeldungsfehler sind.

F4: Hält die elektromagnetische Bremse am HC-KFE73BK 2,4 Nm – das volle Nenndrehmoment des Motors?

Der Designansatz von Mitsubishi für die HC-KFE-Bremsvarianten passt das statische Reibdrehmoment der Bremse an das Nenndrehmoment des Motors an. Für die 750W-Klasse ist die Bremse so ausgelegt, dass sie die Welle gegen eine Drehmomentlast hält, die dem Nenndrehmoment des Motors von 2,4 Nm entspricht. Das bedeutet, dass die Bremse eine stationäre Last innerhalb des normalen Betriebsdrehmoments ohne Rutschen halten kann, was dem beabsichtigten Verwendungszweck entspricht. Die Bremse ist nicht für das dynamische Stoppen einer rotierenden Welle bei Nenndrehzahl ausgelegt – dies würde die Lebensdauer der Bremsbeläge schnell verkürzen und mechanische Stöße im Antriebsstrang verursachen. Korrekt ist es, den Motor über den Servo-Verstärker kontrolliert zu stoppen, bevor die Bremse die angehaltene Position hält.

F5: Ist der HC-KFE73BK aus Sicht der Systemintegration mit dem HC-KFS73BK austauschbar?

Die beiden Motoren teilen sich einen 80x80mm Flansch-Montagefußabdruck, was einen mechanischen Austausch erleichtert. Sie sind jedoch nicht systemseitig austauschbar, ohne den Servo-Verstärker zu wechseln. Der HC-KFE73BK verwendet einen inkrementellen 10.000 ppr Encoder und wird mit dem MR-E-70A kombiniert, während der HC-KFS73BK einen 17-Bit-Absolut-Encoder (131.072 ppr) trägt und mit den MR-J2S-70A/B/CP/CL-Verstärkern kombiniert wird. Die Encoder-Anschlüsse, Signalprotokolle und Verstärkerschnittstellen sind völlig unterschiedlich. Der Austausch des einen durch den anderen erfordert einen passenden Verstärkerwechsel und eine Neukonfiguration der Antriebsachse. Der Übergang vom HC-KFE73BK zum HC-KFS73BK ist ein Upgrade (höhere Encoder-Auflösung, Beibehaltung der absoluten Position, kein Homing erforderlich), während der umgekehrte Weg ein Downgrade ist, das selten absichtlich spezifiziert würde.