미쓰비시 전기 HC-KFE43B AC 서보 모터 (전자 브레이크 포함)

400W | 정격 1.3 Nm | 3000 RPM | 비 여기 전자 브레이크 | 24VDC | 키웨이 샤프트 | 60x60mm 플랜지 | MR-E-40A 호환 | IP55 본체 | 단종

전원 차단 시 위치 유지 기능이 선택 사항이 아닌 경우

모든 서보 축은 정지합니다. 범용 서보 모터와 브레이크 장착 모터를 구분하는 질문은 바로 그 순간에 축이 하중을 받아 위치를 유지하는지, 아니면 관성으로 움직이거나 미끄러지거나 떨어지는지입니다. 공구를 운반하는 수직 축, 전원 차단 시에도 고정되어야 하는 클램핑 시스템 또는 동력 공급이 끊겼을 때 제어되지 않는 위치가 위험한 구동 메커니즘의 경우, 이 답변에 따라 어떤 모터를 사양할지가 결정됩니다.

미쓰비시 전기 HC-KFE43B는 HC-KFE43의 전자 브레이크 버전으로, MELSERVO MR-E 시리즈 플랫폼의 400W, 3000 RPM 모터이며, 모터 하우징 후면에 스프링 작동식 비 여기 전자 브레이크가 직접 내장되어 있습니다. 모터와 브레이크는 하나의 통합된 어셈블리입니다. 별도의 브레이크를 외부에 장착할 필요가 없고, 추가적인 장착 하드웨어를 조달할 필요도 없으며, 기계 수명 동안 모터와 브레이크 간의 정렬을 유지할 필요도 없습니다.

미쓰비시 명칭의 "B" 접미사는 HC 및 HF 모터 시리즈 전반에 걸쳐 일관됩니다. 이는 항상 동일한 기본 모터에 전자 브레이크가 장착된 모터를 나타냅니다. 기계적 및 전기적으로 HC-KFE43B는 HC-KFE43에 추가 서브시스템 하나가 더해진 것으로, 적절한 애플리케이션에서는 그 중요성이 상당합니다.

기술 사양

비 여기 브레이크: 설계상 안전 기능

"비 여기 작동"이라는 문구는 모든 미쓰비시 브레이크 모터 사양에 나타나며 특정 의미를 갖습니다. 즉, 전원이 차단되면 스프링 힘으로 브레이크가 체결되고 24VDC가 인가되면 해제됩니다. 이는 전원이 켜져 있을 때만 유지되는 여기식 브레이크와는 반대입니다.

실질적인 결과는 안전이 중요한 애플리케이션에서 매우 중요합니다. 기계 전원 공급이 차단될 때 (제어된 종료 시퀀스, 비상 정지 또는 예기치 않은 전원 장애를 통해) HC-KFE43B의 브레이크가 자동으로 체결됩니다. 브레이크가 모터 샤프트를 유지하기 위해 신호, 컨트롤러 작동 또는 백업 전원이 필요하지 않습니다. 브레이크의 기본 상태는 잠김입니다.

이러한 안전 기능 때문에 스프링 작동식 비 여기 브레이크는 수직 축, 클램핑 메커니즘 및 전원 차단 시 제어되지 않는 움직임이 위험을 초래하는 모든 축에 대한 표준 사양입니다. HC-KFE43B의 브레이크는 중력 및 브레이크의 정적 마찰 토크까지 하중을 샤프트에 대해 유지합니다. 이 모터 클래스에서는 모터의 1.3 Nm 정격 토크 값과 일치하도록 정격이 지정되었으며, 이는 미쓰비시의 일치된 모터-브레이크 설계 관행에 따른 표준입니다.

브레이크 전원 공급 장치: 전용 24VDC 회로 필요

MR-E 시리즈 설명서에는 이 점이 명확하게 명시되어 있습니다. 전자 브레이크에 대한 24VDC 공급 장치는 앰프의 디지털 I/O 신호에 사용되는 24VDC 인터페이스 전원 공급 장치와 공유해서는 안 됩니다. 두 회로는 분리되어야 합니다. 공급 장치를 공유하면 I/O 신호 전환 시 브레이크 회로에 전압 강하가 발생할 위험이 있으며, 이는 모터 작동 중 브레이크가 불완전하게 해제되거나 의도치 않게 체결될 수 있습니다. 이 두 가지 모두 작동하는 서보 축에서는 허용되지 않습니다.

실제로 이는 HC-KFE43B를 사용하는 기계의 제어 패널 설계에 브레이크 전원용 전용 24VDC 레일이 포함되어야 하며, 브레이크 코일의 전류 소모량에 맞게 적절한 크기로 설계되어야 함을 의미합니다. 모터의 전원 커넥터는 3상 모터 리드와 브레이크 공급 리드를 단일 6핀 커넥터 어셈블리에 수용합니다. 이는 브레이크가 없는 표준 HC-KFE43에 사용되는 4핀 커넥터와 비교됩니다. 이 커넥터 차이는 부품 맥락에서 두 모터 변형을 비교할 때 즉각적인 시각적 식별자입니다.

브레이크 타이밍 및 MBR 신호

MR-E 앰프에서 나오는 전자 브레이크 인터록 신호(MBR)는 서보 앰프의 작동 상태와 브레이크 해제 타이밍을 조정합니다. 서보 모터가 작동하기 전에 MBR 신호는 24VDC 회로에 전원을 공급하여 브레이크를 해제합니다. 모터 정지 명령이 내려지고 서보 온 신호가 꺼지면 MBR 출력은 서보 오프와 브레이크 체결 사이의 타이밍 지연을 관리하여 브레이크가 아직 회전 중인 샤프트에 갑자기 체결되는 것을 방지합니다. 이는 브레이크 라이닝 마모를 가속화하고 기계적 충격 하중을 발생시킬 수 있습니다.

미쓰비시의 MR-E 사용 설명서에는 브레이크 인터록 기능에 필요한 매개변수 설정이 포함되어 있습니다. 특히, 매개변수 번호 1은 MBR 신호 출력을 활성화하도록 설정해야 하며, 매개변수 번호 33 (전자 브레이크 시퀀스 출력)은 브레이크가 체결되기 전 서보 오프 시의 시간 지연(Tb)을 설정합니다. 이러한 설정은 생산 기계에서 공장 기본값으로 두지 않고 특정 애플리케이션의 정지 동작 및 부하 특성에 맞게 구성됩니다.

수직 축 애플리케이션의 경우, MR-E 설명서에서는 모터가 수직 샤프트를 제어할 때 전자 브레이크 인터록 신호(MBR)의 사용을 구체적으로 언급합니다. 서보 오프와 브레이크 체결 간의 타이밍 조정은 축 정지 시퀀스 중에 하중이 떨어지는 것을 방지하는 데 중요합니다.

키웨이 샤프트: 400W 모델에 표준 장착

HC-KFE43B 샤프트에는 키웨이가 표준으로 포함되어 있습니다. 미쓰비시의 HC-KFE 라인업에서 키웨이는 200W 및 400W 모터 크기에 표준으로 장착됩니다. 소형 샤프트의 단순 마찰 끼워맞춤 허브의 커플링 토크 용량은 산업용 주기에서 이러한 전력 수준의 안정적인 토크 전달에 충분하지 않습니다. 키는 모터 샤프트와 구동 커플링 또는 풀리 간의 확실한 토크 전달을 제공하여 클램핑 힘에만 의존하는 것을 제거합니다.

모터는 키를 포함하여 배송됩니다. 커플링 선택 시 북미 기계 설치를 위한 표준 NEMA 34 장착 어댑터 옵션을 고려해야 하지만, 모터 샤프트 치수와 키웨이는 JIS 표준을 따릅니다. 설치 전에 항상 애플리케이션 커플링 보어와 샤프트 치수를 확인하는 것이 올바른 첫 단계입니다.

HC-KFE43과의 본체 길이 차이

모터 하우징 후면에 전자 브레이크 섹션을 추가하면 HC-KFE43에 비해 전체 본체 길이가 늘어납니다. 브레이크 하우징, 스프링 팩 및 마찰 디스크 어셈블리가 모터의 축 방향 치수를 확장합니다. HC-KFE43을 HC-KFE43B로 교체하거나 기존 기계 축에 브레이크 모터를 추가하는 경우, 기계적 설치가 시작되기 전에 장착 깊이와 모터 뒤의 케이블 라우팅 간격을 늘어난 길이에 대해 확인해야 합니다.

플랜지 치수, 볼트 구멍 패턴 및 출력 측 샤프트 돌출부는 표준 및 브레이크 변형 간에 동일합니다. 길이 차이는 전적으로 모터 후면에 있습니다. 표준 모터에 맞춰 설계된 기계의 후면 장애물 간격 치수가 있는 경우, 브레이크 모델을 수용하기 위해 조정이 필요할 수 있습니다.

애플리케이션 컨텍스트

HC-KFE43B는 일반적으로 하나 이상의 축에 브레이크 기능이 필요하지만 전체 드라이브 시스템 예산이 더 높은 사양의 MR-J2S 또는 MR-J3 시리즈보다 MR-E 범용 앰프 플랫폼을 선호하는 기계 설계에서 가장 많이 사용됩니다. 일반적인 애플리케이션은 다음과 같습니다:

• 소형 머시닝 센터 또는 드릴링 머신의 수직 이송 축 — 서보가 비활성화될 때 공구 또는 스핀들 헤드가 중력 하에서 위치를 유지해야 하는 경우
• 클램핑 및 고정 메커니즘 — 전원 차단 시에도 작동 클램프 위치를 유지하여 작업물을 해제하지 않아야 하는 경우
• 회전 인덱싱 테이블 — 인덱스 이동 사이에 잠긴 위치가 필요하며, 지속적인 서보 토크를 유지하는 대신 인덱싱된 위치에서 토크에 저항하기 위해 브레이크를 사용하는 경우
• 자재 취급 Z축 — 주기 일시 중지, 비상 정지 또는 유지 보수 작업 중에 하중을 안전하게 매달아야 하는 경우

자주 묻는 질문

Q1: HC-KFE43B의 전자 브레이크는 모터의 정격 출력 토크와 동일한 정격 유지 토크를 제공합니까?

미쓰비시의 HC-KFE 시리즈 설계 관행에서 브레이크의 정적 마찰 토크는 모터의 정격 토크와 일치하도록 정격이 지정되었습니다. 즉, 400W 클래스의 경우 1.3 Nm입니다. 이는 브레이크가 정상 작동 조건에서 모터의 정격 출력에 해당하는 모터 샤프트 레벨의 하중을 유지하도록 설계되었음을 의미합니다. 브레이크는 회전하는 샤프트를 감속하는 것이 아니라 정지된 하중을 유지하기 위해 사양된다는 점에 유의해야 합니다. 모터가 고속으로 회전하는 동안 브레이크를 체결하도록 명령하는 동적 정지 브레이크로 사용하는 것은 브레이크 라이닝을 빠르게 마모시키고 서비스 수명을 크게 단축시킵니다. 올바른 시퀀스는 먼저 서보 제어 시스템을 통해 모터를 정지시킨 다음 브레이크를 체결하여 정지된 위치를 유지하는 것입니다.

Q2: 브레이크용 24VDC 전원 공급 장치를 MR-E 앰프의 인터페이스 I/O에 전원을 공급하는 동일한 24VDC 레일에서 가져올 수 있습니까?

아니요. 미쓰비시의 MR-E 시리즈 설명서에서는 I/O 인터페이스 회로와 전자 브레이크 간의 24VDC 인터페이스 전원 공급 장치를 공유하는 것을 명시적으로 금지합니다. 브레이크는 전용 24VDC 전원 공급 장치를 가져야 합니다. 그 이유는 간단합니다. I/O 전환 이벤트는 24VDC 레일에 전류 과도 현상을 일으켜 모터 작동 중 브레이크가 부분적으로 또는 완전히 활성화되는 순간적인 전압 강하를 유발할 수 있으며, 이는 기계적 충격과 조기 브레이크 마모를 유발합니다. 전용 브레이크 공급 장치는 이러한 회로를 분리하고 모든 I/O 전환 조건에서 브레이크가 안정적으로 작동하도록 보장합니다.

Q3: 앰프에 결함이 발생하여 전원이 차단되면 브레이크 작동은 어떻게 됩니까?

이것은 비 여기 브레이크 설계가 특별히 해결하도록 의도된 시나리오입니다. MR-E 앰프가 종료될 때 (경보, 비상 정지 신호 또는 주 전원 손실로 인해) 브레이크 코일로 가는 24VDC도 차단됩니다 (경보 출력 회로 또는 전원 장애 자체에 의해). 스프링 작동식 브레이크는 즉시 체결되어 컨트롤러의 신호 없이 모터 샤프트를 잠급니다. 이 자동 체결은 앰프의 작동 상태와 독립적입니다. 수직 축 또는 클램핑 애플리케이션의 경우, 이는 비 여기 브레이크를 위험 방지 애플리케이션에 대한 업계 표준 선택으로 만드는 근본적인 안전 동작입니다.

Q4: HC-KFE43과 HC-KFE43B의 모터 본체 길이 차이는 얼마이며, 플랜지 장착은 동일하게 유지됩니까?

플랜지 장착 치수 (60x60mm 사각 플랜지, 볼트 구멍 패턴, 출력 끝의 샤프트 돌출 길이)는 HC-KFE43과 HC-KFE43B 간에 동일합니다. 유일한 치수 변경은 모터 후면에 추가된 브레이크 모듈로 인한 전체 본체 길이 증가입니다. 미쓰비시의 개요 도면 설명서 (MR-E 설명서 섹션 14.8.1)에는 각 변형의 특정 본체 길이가 나와 있으며, 기계 구조에서 모터 뒤의 후면 간격을 설계하거나 확인할 때 이를 참조해야 합니다. 레트로핏에서 기존 표준 모터를 브레이크 모델로 교체하는 경우, 주문 전에 후면 간격을 확인하십시오.

Q5: HC-KFE43B는 기존 기계에서 HC-KFS43B (MR-J2S 브레이크 모터)의 직접적인 대체품으로 적합합니까?

기계적으로는 60x60mm 플랜지 풋프린트가 HC-KFE43B와 HC-KFS43B 간에 공유되어 장착 플레이트가 호환됩니다. 그러나 엔코더 및 앰프 인터페이스는 완전히 다릅니다. HC-KFE43B는 MR-E 앰프와 페어링된 증분형 엔코더를 사용하는 반면, HC-KFS43B는 MR-J2S 앰프와 페어링된 17비트 절대 엔코더 (131,072 ppr)를 사용합니다. 엔코더 커넥터 유형, 신호 프로토콜 및 케이블 어셈블리는 상호 교환할 수 없습니다. HC-KFS43B에서 HC-KFE43B로의 전환은 앰프를 MR-E로 교체하고 호밍 사이클이 있는 증분형 엔코더 작동을 위해 전체 드라이브 축을 재구성해야 합니다. 이는 상당한 시스템 변경입니다. 반대 방향 (HC-KFE43B에서 HC-KFS43B 또는 브레이크가 있는 최신 HG 시리즈 모터로 업그레이드)은 기계 시스템이 업그레이드될 때 더 일반적인 마이그레이션 경로입니다.