Mitsubishi HC-PQ43B (HCPQ43B) — Motore Servo AC da 400W con Freno Elettromagnetico, Albero Cilindrico, 3000 giri/min, Serie MELSERVO-C

Panoramica del Prodotto

Codice Articolo: HC-PQ43B

Cercato Anche Come: HCPQ43B, HC PQ 43B, HC-PQ-43B

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

Classificazione: Motore Servo Brushless AC a Inerzia Ultra-Bassa — 400 W, classe 200V, 3000 giri/min, Albero Cilindrico, Freno Elettromagnetico

Contesto: Un Tipo Diverso di Motore Servo

La maggior parte dei motori servo presenti su questo sito appartiene alle famiglie HC-SF, HC-SFS o HA-FF — motori progettati attorno alla piattaforma amplificatore J2 o J2-Super per automazione industriale generale, macchine utensili e apparecchiature di posizionamento. L'HC-PQ43B proviene da un ramo completamente diverso della storia MELSERVO di Mitsubishi.

La serie HC-PQ è stata sviluppata come parte della piattaforma MELSERVO-C, introdotta nel 1999 con una missione specifica: offrire una vera alternativa servo ai clienti che utilizzano motori passo-passo in applicazioni di piccola capacità fino a 400W. L'amplificatore MR-C che lo pilota è straordinariamente compatto — largo solo 40 mm e alto 130 mm — e i motori HC-PQ sono stati progettati per adattarsi a questa filosofia. Inerzia ultra-bassa, cablaggio semplice con connessioni a treccia a filo, un'interfaccia di controllo diretta e un livello di prezzo e complessità che hanno reso pratico il passaggio da stepper a servo per macchine che non avevano mai utilizzato la tecnologia servo brushless prima.

L'HC-PQ43B è la variante frenata del motore HC-PQ da 400W: stesso coppia nominale di 1,3 Nm, stesso picco di 3,8 Nm, stessa velocità nominale di 3000 giri/min, stesso alloggiamento compatto con grado di protezione IP44 — con un freno elettromagnetico a molla aggiunto sul retro del motore per applicazioni con asse verticale e meccanismi caricati dalla gravità.

Specifiche Tecniche

Cosa è Stato Progettato per Fare la Piattaforma MR-C

Per comprendere correttamente l'HC-PQ43B è necessario comprendere la piattaforma a cui appartiene, poiché la combinazione MR-C e HC-PQ serviva un segmento di mercato per cui le piattaforme J2 e J2-Super più grandi non erano ottimizzate.

I motori passo-passo hanno dominato le applicazioni di posizionamento di piccola capacità per decenni perché erano semplici, economici e non necessitavano di alcun dispositivo di feedback. Il controllo a impulsi in anello aperto era sufficiente per la maggior parte delle applicazioni e l'elettronica di controllo era semplice. I punti deboli — risonanza a determinate velocità, perdita di posizione sotto sovraccarico, scarse prestazioni ad alta velocità, assenza di feedback di coppia — erano accettati come limitazioni intrinseche della tecnologia.

La proposta della piattaforma MR-C era che un motore servo potesse eguagliare la semplicità del controllo stepper eliminando tali limitazioni. L'amplificatore MR-C accettava comandi a treno di impulsi proprio come un driver stepper. I motori HC-PQ avevano connessioni a treccia a filo anziché connettori rotondi di tipo militare. L'amplificatore era abbastanza stretto da poter essere montato su una guida DIN standard in un quadro compatto. La messa in servizio era abbastanza semplice per gli ingegneri abituati ai sistemi stepper.

Per i tipi di macchine a cui questa piattaforma era destinata — piccole attrezzature di assemblaggio, applicatori di etichette, meccanismi compatti pick-and-place, tavoli di posizionamento leggeri, assi ausiliari su macchine da stampa e imballaggio — la combinazione MR-C e HC-PQ forniva prestazioni servo ad anello chiuso in un formato che non richiedeva alcuna rieducazione né del team di progettazione né del personale di manutenzione.

L'HC-PQ43B aggiunge un freno a molla a questa piattaforma per le applicazioni all'interno di quella categoria di macchine che hanno assi verticali o altri componenti caricati dalla gravità.

Freno a Molla su un Motore da 400W

A 400W e 1,3 Nm di coppia nominale, i carichi che l'HC-PQ43B aziona sono leggeri rispetto ai motori servo di media capacità. Una piccola slitta di trasferimento verticale. Un braccio robotico leggero. Un mandrino di perforazione su una piccola macchina di perforazione automatica. Una navetta verticale su una stazione di assemblaggio compatta. Questi meccanismi sono modesti in scala, ma la fisica di un freno a molla si applica a qualsiasi livello di potenza: quando la bobina è diseccitata, la molla chiude il freno e blocca l'asse meccanicamente, senza dipendere da alcun sistema elettrico attivo per farlo.

La conseguenza pratica è la stessa a 400W che a 7kW: se l'alimentazione del quadro viene interrotta inaspettatamente, se l'amplificatore va in protezione, se il circuito di arresto di emergenza si apre — l'asse si blocca. L'alimentazione da 24V DC alla bobina del freno viene rimossa e la molla fa immediatamente il suo lavoro. Su un piccolo meccanismo verticale dove la massa in movimento potrebbe essere solo di pochi chilogrammi, questa è ancora la scelta progettuale corretta. L'alternativa — fare affidamento sul blocco servo dall'amplificatore MR-C40A per mantenere la posizione quando l'amplificatore potrebbe essere il componente che si è appena guastato — non è una base di sicurezza affidabile.

Il freno sull'HC-PQ43B richiede un alimentatore separato da 24V DC nel quadro della macchina. Questo è esplicitamente indicato nella documentazione della serie MR-C: i motori con freno richiedono il proprio alimentatore da 24V DC, separato dall'alimentazione di controllo dell'amplificatore. Il circuito da 24V deve includere un relè con adeguata soppressione dei picchi ai capi della bobina del freno — una bobina induttiva senza soppressione genererà picchi di tensione dannosi quando diseccitata.

La sequenza operativa raccomandata segue lo stesso principio di qualsiasi freno a molla su un motore servo: portare l'asse a riposo sotto controllo servo prima di innestare il freno, e confermare che il blocco servo sia stabilito prima di rilasciare il freno all'avvio. Su una piccola macchina compatta dove questi assi completano molti cicli per turno, una sequenza coerente prolunga la vita utile del disco del freno in modo misurabile per tutta la vita operativa del motore.

1,3 Nm di Coppia Nominale: Il Vantaggio dell'Inerzia Ultra-Bassa

Un Newton-metro e tre decimi. Questa è una modesta cifra di coppia continua per qualsiasi misura, e descrive accuratamente ciò che è l'HC-PQ43B: un motore per assi leggeri e veloci dove il premio è sulle prestazioni di accelerazione piuttosto che sulla forza sostenuta.

I motori a inerzia ultra-bassa ottengono il loro valore principale attraverso il rapporto tra coppia disponibile e inerzia del rotore. Un'inerzia del rotore molto bassa significa che una data coppia — inclusi i 3,8 Nm di picco — produce un'accelerazione angolare molto elevata dell'albero motore stesso. L'asse raggiunge rapidamente la velocità target, si stabilizza rapidamente in posizione ed è pronto per la mossa successiva rapidamente. Per applicazioni che eseguono molte brevi mosse al minuto, questo si traduce direttamente in produttività.

I 3,8 Nm di picco — quasi tre volte la valutazione continua — gestiscono le fasi di accelerazione e decelerazione in modo efficiente. Nel tipico ciclo di lavoro di un asse di una macchina di assemblaggio leggera, il motore accelera alla velocità di traslazione a coppia di picco, funziona brevemente a o sotto la coppia nominale, decelera a coppia di picco, quindi si ferma in posizione consumando corrente minima. Questo schema è termicamente benigno e le funzioni di protezione dell'amplificatore da 400W lo gestiscono senza intervento in un ciclo di lavoro ben progettato.

Il vincolo è chiaro: 1,3 Nm continui è il limite massimo per la coppia di carico sostenuta. Le applicazioni in cui l'asse deve mantenere più di 1,3 Nm continuamente — resistenza di taglio sostenuta, tensione di avvolgimento elevata, carico gravitazionale significativo durante il movimento — sono al di fuori dell'intervallo di applicazione appropriato di questo motore. Gli assi che trascorrono la maggior parte del loro tempo di ciclo a riposo o leggermente caricati con solo brevi transitori di accelerazione sono dove l'HC-PQ43B offre le migliori prestazioni.

IP44: Comprendere il Grado di Protezione

Il grado di protezione IP44 sull'HC-PQ43B è inferiore all'IP65 presente sui motori delle serie HC-SFS e HC-SF, e questa differenza vale la pena di essere compresa prima di specificare questo motore.

IP44 significa: protezione da particelle solide contro oggetti superiori a 1 mm (strumenti sottili, fili, piccoli insetti — ma non polvere in volume), e protezione da liquidi contro spruzzi d'acqua da qualsiasi direzione. Questo è adeguato per ambienti industriali interni dove il motore non è direttamente esposto a spruzzi di refrigerante, nebbia d'olio o operazioni di lavaggio.

IP65 (il grado dei motori HC-SFS e simili) aggiunge protezione completa contro l'ingresso di polvere e protezione contro getti d'acqua diretti da qualsiasi angolazione.

Per le applicazioni per cui è stato progettato l'HC-PQ43B — macchine di assemblaggio, attrezzature di automazione leggera, assi di posizionamento compatti interni — IP44 è generalmente sufficiente. Il motore non è progettato per ambienti di taglio di macchine utensili dove il refrigerante raggiunge il motore, né per attrezzature alimentari o farmaceutiche da lavare. Se l'ambiente di installazione include refrigerante significativo, nebbia d'olio o contaminazione aerea da operazioni di lavorazione, dovrebbe essere specificato un motore con grado superiore.

Quando si installa l'HC-PQ43B con le uscite dei cavi verso il basso — che è l'orientamento di montaggio preferito per installazioni di motori orizzontali — i fili di piombo e qualsiasi condensa defluiscono dal corpo del motore anziché accumularsi nei punti di ingresso dei cavi. La documentazione MR-C sconsiglia il montaggio del motore con cavi instradati verso l'alto in ambienti in cui è possibile l'ingresso di liquidi lungo la guaina del cavo.

Amplificatore Compatibile: L'MR-C40A

L'HC-PQ43B si accoppia esclusivamente con l'amplificatore MR-C40A — l'unità da 400W della gamma MELSERVO-C. Questo amplificatore presenta una serie di caratteristiche che lo distinguono nettamente dagli amplificatori J2 e J2-Super utilizzati dai motori delle serie HC-SFS e HC-SF.

L'MR-C40A accetta alimentazione AC monofase 200–240V, assorbendo circa 2,8A. Si tratta di un'alimentazione monofase, non trifase — il che significa che la piattaforma MR-C può funzionare da un circuito monofase standard da 200V, semplificando il cablaggio del quadro per piccole macchine che non dispongono di distribuzione trifase in ogni posizione dell'asse.

L'amplificatore accetta comandi di posizione a treno di impulsi — la stessa interfaccia utilizzata dai driver per motori passo-passo — che era centrale per il posizionamento della piattaforma come sostituto dello stepper. La risoluzione dell'encoder e le prestazioni di controllo sono di classe servo, ma l'interfaccia di controllo è compatibile con lo stepper, rendendolo facile da integrare nei progetti di macchine esistenti che erano precedentemente basati su stepper.

L'MR-C40A è largo solo 40 mm. Su una macchina con diversi assi servo piccoli, una fila di amplificatori MR-C40A richiede significativamente meno spazio nel quadro rispetto a una fila equivalente di amplificatori J2-Super alla stessa potenza nominale.

Sia l'amplificatore MR-C40A che i motori della serie HC-PQ sono stati discontinuati nell'aprile 2013. La raccomandazione di migrazione di Mitsubishi all'epoca indicava agli utenti l'amplificatore MR-JN con motori delle serie HF-KN o HF-KP — la piattaforma servo compatta di nuova generazione a questo livello di potenza. Per le macchine ancora in servizio su hardware MR-C, amplificatori MR-C40A e motori HC-PQ43B sostitutivi rimangono disponibili come stock di surplus.

Panoramica Capacità Serie HC-PQ

L'HC-PQ43B è il motore frenato di maggiore capacità nella gamma HC-PQ e il top della piattaforma MR-C. All'interno della capacità di 400W, l'HC-PQ43 (senza freno) e l'HC-PQ43B (con freno) sono identici in tutte le specifiche elettriche e dinamiche — la scelta tra i due viene fatta puramente in base alla necessità dell'asse di un blocco meccanico a riposo.

Applicazioni Tipiche

Asse Z verticale su piccole macchine di assemblaggio e perforazione. Piccole macchine di perforazione automatiche, stazioni di assemblaggio da banco e apparecchiature CNC compatte con assi di movimento verticale leggeri. Le masse di carico sono modeste — una piccola testa mandrino, un portautensili, un leggero dispositivo di fissaggio — ma il freno a molla fornisce un blocco meccanico affidabile durante i cambi utensile, gli arresti di emergenza e i periodi di spegnimento della macchina senza dipendere dal blocco servo.

Azionamenti di giunti di bracci robotici verticali. Assi del secondo braccio di robot SCARA leggeri, componenti di movimento verticale su robot cartesiani e giunti di piccoli robot articolati su attrezzature di assemblaggio e movimentazione dove il giunto porta una componente di carico gravitazionale e il blocco del freno è richiesto quando l'alimentazione servo viene rimossa.

Assi di alimentazione verticali di applicatori di etichette e sistemi print-and-apply. Azionamenti verticali di posizionamento del prodotto e bracci applicatori su apparecchiature di applicazione di etichette dove la testa applicatrice deve mantenere la posizione a un'altezza definita durante i periodi di sosta. La piattaforma compatta MR-C si adatta ai rigidi vincoli di spazio delle macchine per l'applicazione di etichette.

Piccole stazioni di trasferimento e sollevamento verticali. Meccanismi di sollevamento pezzi, piccoli assi di ascensore e slitte di trasferimento verticali su celle di assemblaggio compatte e apparecchiature di test dove carichi leggeri devono essere mantenuti in posizioni intermedie durante le operazioni di sosta della stazione. L'assoluta semplicità dell'interfaccia di controllo MR-C corrisponde alla logica diretta tipicamente utilizzata per gestire questi assi.

Sostituzione di motori passo-passo su assi verticali esistenti. Macchine esistenti che utilizzano motori passo-passo su assi verticali dove la perdita di posizione sotto sovraccarico o i passi falsi indotti da risonanza hanno causato problemi di produzione. L'HC-PQ43B fornisce controllo di posizione servo ad anello chiuso con la stessa interfaccia di comando a treno di impulsi del driver stepper originale, eliminando la perdita di posizione in anello aperto mentre il freno a molla aggiunge la sicurezza di blocco che la coppia di tenuta dello stepper fornisce solo quando il driver è eccitato.

Domande Frequenti

D1: Quale amplificatore è compatibile con l'HC-PQ43B e che tipo di alimentazione richiede?

L'HC-PQ43B si accoppia esclusivamente con l'amplificatore MR-C40A. L'MR-C40A accetta alimentazione AC monofase 200–240V — non trifase —, rendendolo adatto a piccole macchine senza distribuzione trifase a ogni posizione dell'asse. L'amplificatore è largo solo 40 mm e accetta comandi di posizione a treno di impulsi, la stessa interfaccia utilizzata dai driver per motori passo-passo. Sia l'MR-C40A che l'HC-PQ43B sono discontinuati ma rimangono disponibili come stock di surplus.

D2: Qual è la differenza tra l'HC-PQ43B e l'HC-PQ43?

I due motori sono identici in tutte le specifiche elettriche e di prestazioni — potenza 400W, coppia nominale 1,3 Nm, picco 3,8 Nm, velocità nominale 3000 giri/min. L'unica differenza è il freno. L' HC-PQ43 non ha freno — la posizione a riposo è mantenuta dal blocco servo dell'amplificatore. L'HC-PQ43B ha un freno elettromagnetico a molla che si innesta meccanicamente quando l'alimentazione della bobina da 24V viene rimossa. Utilizzare l'HC-PQ43B su assi verticali, trasmissioni inclinate e qualsiasi applicazione in cui il carico si muoverebbe a servo spento. L'HC-PQ43 è corretto per assi orizzontali dove il blocco servo è adeguato.

D3: L'HC-PQ43B ha un grado di protezione IP44. È sufficiente per gli ambienti delle macchine utensili?

IP44 fornisce protezione contro oggetti solidi più grandi di 1 mm e acqua spruzzata da qualsiasi direzione. È adeguato per ambienti interni chiusi senza significativa esposizione a refrigerante. Non è appropriato per gli ambienti di taglio delle macchine utensili dove spray di refrigerante, nebbia d'olio o getti di refrigerante raggiungono il motore. Per tali ambienti, è richiesto un motore con grado IP65 o superiore — come i motori delle serie HC-SFS o HC-SF. La serie HC-PQ è stata progettata per macchine di assemblaggio, attrezzature di movimentazione e automazione leggera, non per la zona di taglio delle macchine utensili CNC.

D4: Il freno sull'HC-PQ43B richiede un circuito di alimentazione speciale?

Sì. La documentazione MR-C di Mitsubishi afferma esplicitamente che i motori con freno richiedono un alimentatore separato da 24V DC — separato dall'alimentazione di controllo dell'amplificatore. Il circuito da 24V deve includere un relè per commutare la corrente della bobina, con soppressione dei picchi (un diodo flyback per circuiti DC) ai capi della bobina del freno per assorbire il picco di tensione induttivo quando il relè si apre. Senza soppressione dei picchi, i contatti del relè sono vulnerabili a danni da arco e il rumore elettrico risultante può influenzare l'amplificatore e il controller.

D5: L'HC-PQ43B e l'MR-C40A sono discontinuati. Qual è il percorso di migrazione raccomandato da Mitsubishi?

La raccomandazione ufficiale di migrazione di Mitsubishi al momento della dismissione era di passare alla serie di amplificatori MR-JN con motori servo delle serie HF-KN o HF-KP a capacità equivalente. L'HF-KP43B (400W, 3000 giri/min, freno a molla) su un amplificatore MR-JN-40 è l'equivalente funzionale della generazione successiva, offrendo una risoluzione dell'encoder più elevata e prestazioni servo migliorate in un fattore di forma simile. Sia il motore che l'amplificatore devono essere sostituiti insieme, poiché i protocolli dell'encoder sono incompatibili tra le generazioni. Per le macchine che devono rimanere su hardware MR-C, motori HC-PQ43B e amplificatori MR-C40A sostitutivi sono disponibili tramite specialisti di stock di surplus per l'automazione industriale.