新しい三?? サーボモーター HF-KE43 HFKE43

三菱 HF-KE43 | 低慣性 AC サーボモーター — 0.4kW、1.3Nm、3000RPM、60×60mm フランジ、131072 ppr、オイルシールなし、MR-E シリーズ

部品番号: HF-KE43

シリーズ: MELSERVO HF-KE — 低慣性、小容量 AC サーボモーター

定格出力: 0.4 kW (400 W)

定格トルク: 1.3 Nm

ピークトルク: 3.8 Nm

定格速度: 3,000 RPM

最高速度: 6,000 RPM

供給電圧: 200 VAC クラス、3相

定格電流: 2.9 A

モーター電圧: 102 V

電磁ブレーキ: なし

オイルシール: なし (標準)

エンコーダー: 17ビットインクリメンタル、131,072 ppr

慣性クラス: 低

フランジサイズ: 60 × 60 mm

保護等級: IP65

互換性のあるアンプ: MR-E シリーズ

状態: 新品

概要

三菱電機 HF-KE43 は、三菱電機の HF-KE シリーズの 0.4 kW 低慣性 AC サーボモーターで、MR-E サーボアンププラットフォームとの使用のために設計されています。定格トルク 1.3 Nm、ピークトルク 3.8 Nm、定格速度 3,000 RPM、最高速度 6,000 RPM で動作し、コンパクトな 60 × 60 mm フランジに取り付けられており、物理的に小型のパッケージで応答性の高い位置決め性能を発揮します。これは、設置スペースとシステムコストの両方が重要な軽量自動化に適した形式です。HF-KE43 には電磁ブレーキもオイルシールもありません。

これらは省略ではなく、意図的な仕様選択です。ブレーキがないことは、アプリケーションクラスを定義します。つまり、水平軸、またはサーボが非通電時に機械的な保持を必要としない任意の軸です。

オイルシールがないということは、モーターの軸端がシールされていないことを意味します。これは、クリーンな環境や、隣接する機構からの潤滑剤ミストにモーターがさらされないアプリケーションでは許容されます。これらの条件が満たされない環境では、オイルシール付きのバリアントがその保護を追加します。

HF-KE43 には、17ビットインクリメンタルエンコーダーが 1 revolutions あたり 131,072 パルス搭載されており、MR-E アンプのリアルタイム自動チューニングにより、手動介入なしにサーボゲインを機械負荷に合わせて特性評価および調整できます。

低慣性ローター設計と組み合わせることで、軽量の位置決め負荷を高速サイクルで加速および減速でき、サーボシステムは全体を通して安定した正確な追従性を維持できます。

主な仕様

パラメータ

値

低慣性ローターは、速度を変更するために必要なエネルギーが少ないため、速度コマンドに速く応答します。サーボシステムは、より短い時間でコマンドされた位置変更を達成でき、特定の移動プロファイルに対する加速フェーズ中のアンプの電流要求は低くなります。

これは、ピックアンドプレイス機構、ラベルアプリケーター、コンベアインデックスドライブ、電子アセンブリフィーダー、および同様の高サイクル自動化など、軸が毎分多数の短く高速な移動を実行するアプリケーションで最も重要です。

これらのアプリケーションでは、移動プロファイルは、持続的な速度実行よりも加速と減速によって支配されます。

低慣性モーターは、各加速フェーズをより速く完了し、次のコマンドの前にターゲット位置でより短時間停止し、より大きなアンプやより積極的な電流制限を必要とせずに、全体的なサイクルレートが増加します。

実際的な制約は、負荷慣性と慣性の整合です。

低慣性モーターは、中または高慣性設計よりも、負荷慣性とローター慣性の比率に対してより敏感です。

三菱のアプリケーションガイダンスでは、安定したサーボ性能を過剰なゲイン要件なしに実現するために、負荷対ローター慣性比を推奨範囲内、通常は HF-KE クラスで 10～15 倍に保つことを推奨しています。

この比率を超えても動作は妨げられませんが、応答性が高くダンピングの効いた位置決めを実現するために必要なサーボゲインは、アンプの安定性境界に近づき、チューニングがより困難になり、達成可能な帯域幅が制限されます。

131,072 ppr エンコーダー — フィードバック解像度の実際

17ビットインクリメンタルエンコーダーは、MR-E アンプの位置制御ループに revolutions あたり 131,072 パルスを提供します。

これにより生成される実際の位置決め解像度は、モーターと負荷間の機械的伝達に依存します。10mm ボールねじピッチでモーターを直接カップリングした場合、各エンコーダーパルスは約 0.076 μm のテーブル移動に対応します。これは、実際のボールねじアセンブリの精度よりも細かいため、エンコーダーは実際の位置決めシステムでは制限要因になりません。

エンコーダーはインクリメンタルです。つまり、起動時に確立された基準からのパルスをカウントします。

位置コマンドを受け入れる前に、各電源サイクルで基準復帰 (ホーミング) サイクルが必要です。ほとんどの機械では、これは起動時の短く自動的なシーケンスです。非常停止または電源中断が頻繁なシステムでは、繰り返しのホーミングにより、わずかな運用上のオーバーヘッドが追加されます。

高いパルス数により、MR-E アンプの自動チューニング機能は、サブミリ秒レベルで速度追従誤差を観測および最小化するのに十分な解像度が得られます。自動チューニングは、テスト移動中のコマンド速度と実際速度のギャップを観測し、この誤差を低減し、振動を導入しないようにゲインパラメータ (位置ループゲイン、速度ループゲイン、積分時間) を調整することによって機能します。

131,072 ppr では、速度観測は、自動チューニングが MR-E シリーズの全速度およびトルク範囲で安定した、適切に整合されたゲイン設定に収束するのに十分な精度です。

オイルシールなし — 正しいバリアントの指定

HF-KE43 は「オイルシールなしサーボモーター」として説明されています。これは、フロントエンドシールドの軸端ギャップが流体や粒子の侵入に対してシールされていない標準的なモーター構成です。

これはベースライン仕様であり、モーターのほとんどのアプリケーション環境 (クリーンな機械室、切削液ゾーンから離れたエンクロージャー取り付け、電子アセンブリ装置、またはモーター本体が潤滑剤ミストやクーラントに直接さらされないあらゆる設置) に完全に適しています。

設置場所が潤滑機構 (集中潤滑付きボールねじ、ギアボックスの飛沫ゾーン、またはクーラントを扱う機械環境) の近くにある場合、オイルシール付きバリアントが正しい選択です。

軸端のリップシールは、機能性能にコストがかからず、ベアリングキャビティ、最終的にはエンコーダーアセンブリへの潤滑剤の段階的な侵入を引き起こす汚染経路を排除します。

オイルシールが取り付けられた同等の HF-KE43 モデルは、接尾辞に「J」が付いています (例: HF-KE43JW1-S100)。物理的な寸法は同じです。

設置環境の清浄度について不確実な場合は、オイルシール付きバリアントを指定することがリスクの低い選択です。コストの違いは無視できますが、湿ったまたは潤滑された環境での寿命の違いはそうではありません。

ブレーキなし — 軸構成への影響

HF-KE43 には電磁ブレーキがありません。水平位置決め軸 (0.4 kW 低慣性モーターの主なアプリケーションクラス) にとっては、これは正しいです。サーボが非通電時に重力による移動傾向がないため、位置決め移動間または機械停止時に保持機構は必要ありません。

モーターがオフのときに負荷に重力がかかる傾斜または垂直軸の場合、ブレーキ付きバリアント (HF-KE43B または接尾辞に「B」が付いた同等品) を選択する必要があります。支持されていない垂直軸にブレーキなしの HF-KE43 を取り付けると、サーボアラーム、非常停止、プログラムされたサーボオフ、および電源損失の各サーボ無効化イベントで落下リスクが発生します。

垂直負荷を完全に支持する空気圧カウンターバランスを備えた機械では、ブレーキなしバリアントが再び許容されます。機械的サポートがブレーキ機能を代替します。

MR-E アンプシステム — 位置、速度、トルク制御

HF-KE43 は MR-E サーボアンプシリーズ向けに設計されており、特に 400W モータークラスには MR-E-40A が適合します。

MR-E プラットフォームは 2 つの制御インターフェイスを提供します。位置と速度制御用のパルス列インターフェイス (ホストコントローラーまたは PLC からの差動またはオープ​​ンコレクタパルス入力を受け入れる) と、速度とトルク制御用のアナログ入力インターフェイス (0～±10V アナログ基準)。

両方のインターフェイスが標準の MR-E-40A で利用可能であり、モーターまたはアンプハードウェアを変更せずにシステム設計者に制御アーキテクチャの選択肢を提供します。

MR-E のリアルタイム自動チューニングは、サーボが有効になった瞬間から開始され、機械が実行中にゲインパラメータを継続的に調整します。位置ゲイン、速度ゲイン、および速度ループ積分時間はすべて、観測された追従誤差に基づいて自動チューニング機能によって管理されます。

コミッショニングエンジニアにとって、これはモーターを取り付け、接続し、生産サイクルを実行できることを意味します。専用のゲインチューニングセッションなしで、自動チューニングは最初の数サイクルの操作で適切な設定に収束します。

MR-E アンプを介して適応振動抑制制御も利用可能です。アンプは、負荷構造内の低周波機械共振を特定し、サーボ応答からそれらをノッチアウトし、位置制御ループによって共振が増幅されるのを防ぎます。

機械共振が懸念される軽量フレームの機械では、この機能により、手動の防振パラメータチューニングの必要性がなくなります。

FAQ

Q1: HF-KE43 と HF-KE43B の違いは何ですか？

HF-KE43 には電磁ブレーキがありません。HF-KE43B は、工場出荷時に取り付けられた電磁ブレーキを備えた同じモーターです。電気仕様 (定格出力、トルク、速度、エンコーダー、アンプ互換性) は両者で同一です。

ブレーキ付きバリアントは、ブレーキモジュールにより物理的に長くなり、ブレーキ電源回路から追加の電流を引き込み、MR-E アンプのブレーキインターロックシーケンスが必要です。HF-KE43 (ブレーキなし) は水平軸および重力バランスの垂直軸用に指定されており、HF-KE43B はサーボが非通電時に負荷を機械的に保持する必要がある垂直または傾斜軸に必要です。

Q2: モーターにオイルシールがありません。これは IP65 定格ではないことを意味しますか？

いいえ。IP65 定格は、オイルシールが取り付けられているかどうかにかかわらず、モーター本体に適用されます。IP65 は、粉塵の侵入に対して完全に保護されており、あらゆる方向からの水の噴流に対して保護されていることを意味し、モーターハウジング、巻線領域、およびエンコーダーコンパートメントをカバーします。

オイルシールは、特に軸端ギャップに対処します。これは、IP65 テストでは、持続的な暴露下での潤滑剤ミストの侵入に対して完全に保護されない狭い環状空間です。オイルシールなしの標準 HF-KE43 は、クリーンで通常の産業環境に適しています。

潤滑剤ミストのある環境では、オイルシール付きバリアントが軸入口ポイントに追加のシール層を提供します。

Q3: どのタイプのアンプが必要ですか？また、HF-KE43 は位置制御と速度制御の両方をサポートしていますか？

MR-E-40A は HF-KE43 に適合するサーボアンプです。位置制御 (CNC または PLC パルス出力からのパルス列入力経由) と速度/トルク制御 (±10V アナログ基準経由) の両方をサポートしています。

制御モードは、パラメータと配線構成によって選択され、ハードウェアバリアントによって選択されるわけではないため、同じモーターとアンプの組み合わせをどちらのアーキテクチャでも使用できます。

MR-E-40A は、モーションコントローラーまたは PLC が四角形エンコーダーフィードバックを期待する統合用のエンコーダーパルス出力付きの位置制御モードも提供します。

Q4: 131,072 ppr エンコーダー解像度は、位置決め精度にどのような影響を与えますか？

解像度と精度は異なるものです。131,072 ppr はフィードバック解像度であり、サーボシステムが検出および制御できる最も細かい位置インクリメントを設定します。実際の位置決め精度は、機械システム (ボールねじピッチ、バックラッシュ、ガイドウェイの直線度、熱膨張) に依存します。

10mm ピッチのボールねじを直接カップリングした場合、131,072 ppr はエンコーダーカウントあたり約 0.076 μm の移動量となり、これは実際のボールねじの精度よりもはるかに細かくなります。

実際には、エンコーダーは位置決め精度の制限要因ではなく、メカニクスが制限要因です。17ビット解像度が主に提供するのは、低速での安定した速度フィードバックと、MR-E 自動チューニングが正確なサーボゲインを設定するために必要なデータ密度です。

Q5: 中古の HF-KE43 を設置する際の主なチェック項目は何ですか？

シャフトを手で回転させ、ベアリングの動きがスムーズで、粗さや引っかかりがないことを確認してください。HF-KE シリーズの低慣性ローターは軽量なシャフトを持っており、ベアリングの摩耗は機械的に重要になる前に聞こえます。エンコーダーコネクタに曲がったピンがないか、ケーブル出口のストレインリリーフにひび割れがないか確認してください。3相すべてにわたる巻線抵抗を測定してバランスを確認してください。

メガテスターでアースに対する絶縁抵抗をチェックしてください。湿った環境で動作した標準 (オイルシールなし) モーターでも、絶縁抵抗の低下を示す場合があります。

テスト実行時に、定格速度での MR-E アンプの追従誤差表示を監視し、通常の範囲内であることを確認してください。以前は正常に動作していた速度で過度の追従誤差が発生する場合は、エンコーダーの劣化または機械的カップリングの問題を示しており、モーター巻線障害ではありません。