Mitsubishi HC-PQ43B (HCPQ43B) — 전자기 브레이크, 직선 샤프트, 3000rpm, MELSERVO-C 시리즈 AC 서보 모터 400W

제품 개요

부품 번호: HC-PQ43B

검색어도: HCPQ43B, HC PQ 43B, HC-PQ-43B

시리즈: Mitsubishi MELSERVO-C (MR-C 세대)

분류: 초저관성 AC 브러시리스 서보 모터 — 400W, 200V 클래스, 3000rpm, 직선 샤프트, 전자기 브레이크

컨텍스트: 다른 종류의 서보 모터

이 사이트의 대부분의 서보 모터는 HC-SF, HC-SFS 또는 HA-FF 제품군에 속합니다. 이 모터들은 범용 산업 자동화, 공작 기계 및 위치 결정 장비용 J2 또는 J2-Super 증폭기 플랫폼을 기반으로 설계되었습니다. HC-PQ43B는 Mitsubishi MELSERVO 역사의 완전히 다른 계통에서 나왔습니다.

HC-PQ 시리즈는 1999년에 출시된 MELSERVO-C 플랫폼의 일부로 개발되었으며, 특정 임무를 가지고 있었습니다. 즉, 400W 이하의 소용량 애플리케이션에서 스테퍼 모터를 사용하는 고객에게 진정한 서보 대안을 제공하는 것이었습니다. 이를 구동하는 MR-C 증폭기는 폭 40mm, 높이 130mm로 매우 컴팩트하며, HC-PQ 모터는 이러한 철학에 맞춰 설계되었습니다. 초저관성, 리드선 피그테일 연결을 통한 간단한 배선, 직관적인 제어 인터페이스, 그리고 브러시리스 서보 기술을 이전에 사용한 적이 없는 기계에 대해 스테퍼에서 서보로의 전환을 실용적으로 만드는 가격 및 복잡성 수준을 제공합니다.

HC-PQ43B는 400W HC-PQ 모터의 브레이크가 장착된 버전입니다. 정격 토크 1.3Nm, 피크 토크 3.8Nm, 정격 속도 3000rpm, 컴팩트한 IP44 등급 하우징은 동일하며, 수직 축 및 중력 하중 메커니즘 애플리케이션을 위해 모터 후면에 스프링 적용 전자기 브레이크가 추가되었습니다.

기술 사양

MR-C 플랫폼이 설계된 목적

HC-PQ43B를 제대로 이해하려면 해당 플랫폼을 이해해야 합니다. MR-C와 HC-PQ의 조합은 더 큰 J2 및 J2-Super 플랫폼이 최적화되지 않은 시장 부문에 서비스를 제공했기 때문입니다.

스테퍼 모터는 수십 년 동안 소용량 위치 결정 애플리케이션을 지배했습니다. 간단하고 저렴하며 피드백 장치가 필요 없었기 때문입니다. 오픈 루프 펄스 제어만으로도 대부분의 애플리케이션에 충분했으며 제어 전자 장치도 간단했습니다. 단점 — 특정 속도에서의 공진, 과부하 시 위치 손실, 고속에서의 성능 저하, 토크 피드백 없음 — 은 기술의 고유한 한계로 받아들여졌습니다.

MR-C 플랫폼의 제안은 서보 모터가 스테퍼 제어의 단순성을 유지하면서 이러한 한계를 제거할 수 있다는 것이었습니다. MR-C 증폭기는 스테퍼 드라이버와 마찬가지로 펄스 열 명령을 수락했습니다. HC-PQ 모터는 군용 규격 원형 커넥터 대신 리드선 피그테일 연결을 사용했습니다. 증폭기는 컴팩트한 패널의 표준 DIN 레일에 장착될 수 있을 정도로 좁았습니다. 시운전은 스테퍼 시스템에 익숙한 엔지니어에게 충분히 간단했습니다.

이 플랫폼이 대상으로 하는 기계 유형 — 소형 조립 장비, 라벨 부착기, 컴팩트 픽앤플레이스 메커니즘, 경량 위치 결정 테이블, 인쇄 및 포장 기계의 보조 축 — 의 경우 MR-C와 HC-PQ 조합은 설계 팀이나 유지보수 직원이 재교육할 필요가 없는 형식으로 폐쇄 루프 서보 성능을 제공했습니다.

HC-PQ43B는 이 플랫폼에 스프링 적용 브레이크를 추가하여 해당 기계 범주 내에서 수직 축 또는 기타 중력 하중 부품이 있는 애플리케이션에 사용됩니다.

400W 모터의 스프링 적용 브레이크

400W 및 정격 토크 1.3Nm에서 HC-PQ43B가 구동하는 부하는 중용량 서보 모터에 비해 가볍습니다. 소형 수직 이송 슬라이드. 경량 로봇 팔 조인트. 소형 자동 드릴링 머신의 드릴 헤드 퀼 드라이브. 컴팩트 조립 스테이션의 수직 셔틀. 이러한 메커니즘은 규모가 작지만, 스프링 적용 브레이크의 물리 법칙은 모든 전력 수준에서 적용됩니다. 코일의 전원이 차단되면 스프링이 브레이크를 닫고 능동 전기 시스템에 의존하지 않고 축을 기계적으로 고정합니다.

패널 전원이 예기치 않게 차단되거나, 증폭기가 트립되거나, 비상 정지 회로가 열리는 경우에도 400W에서와 마찬가지로 실질적인 결과는 동일합니다. 브레이크 코일에 대한 24V DC 공급이 제거되면 스프링이 즉시 작동합니다. 움직이는 질량이 몇 킬로그램에 불과할 수 있는 소형 수직 메커니즘에서도 이는 올바른 설계 선택입니다. 대안 — 증폭기 자체가 방금 트립된 구성 요소일 수 있는 MR-C40A 증폭기의 서보 잠금에 의존하는 것 — 은 신뢰할 수 있는 안전 기반이 아닙니다.

HC-PQ43B의 브레이크는 기계 패널에 별도의 24V DC 전원 공급 장치를 필요로 합니다. 이는 MR-C 시리즈 설명서에 명시되어 있습니다. 브레이크가 있는 모터는 증폭기의 제어 전원과 별도의 24V DC 전원을 필요로 합니다. 24V 회로에는 브레이크 코일 단자 양단에 적절한 서지 억제 기능이 있는 릴레이가 포함되어야 합니다. 억제 기능이 없는 유도 코일은 전원이 차단될 때 손상시키는 전압 스파이크를 생성합니다.

권장 작동 순서는 서보 모터의 모든 스프링 적용 브레이크와 동일한 원칙을 따릅니다. 브레이크를 작동시키기 전에 서보 제어 하에 축을 정지시키고, 시작 시 브레이크를 해제하기 전에 서보 잠금이 설정되었는지 확인합니다. 이 축들이 한 교대 근무당 많은 사이클을 완료하는 소형 컴팩트 기계에서는 일관된 시퀀싱이 모터의 작동 수명 동안 브레이크 디스크 서비스 수명을 측정 가능하게 연장합니다.

1.3 Nm 정격 토크: 초저관성의 이점

1 뉴턴미터와 3분의 1. 어떤 기준으로 보아도 겸손한 연속 토크 수치이며, HC-PQ43B가 무엇인지 정확하게 설명합니다. 즉, 지속적인 힘보다는 가속 성능에 중점을 둔 가볍고 빠른 축을 위한 모터입니다.

초저관성 모터는 토크 대 로터 관성 비율을 통해 주요 가치를 달성합니다. 매우 낮은 로터 관성은 주어진 토크 — 3.8 Nm 피크 포함 — 가 모터 샤프트 자체의 매우 높은 각도 가속도를 생성한다는 것을 의미합니다. 축은 목표 속도에 빠르게 도달하고, 위치에 빠르게 정착하며, 다음 움직임에 빠르게 준비됩니다. 분당 많은 짧은 움직임을 실행하는 애플리케이션의 경우 이는 처리량으로 직접 전환됩니다.

3.8 Nm 피크 — 연속 정격의 거의 세 배 — 는 가속 및 감속 단계를 효율적으로 처리합니다. 경량 조립 기계 축의 일반적인 듀티 사이클에서 모터는 피크 토크로 이동 속도로 가속하고, 정격 토크 이하 또는 정격 토크에서 잠시 작동하고, 피크 토크로 감속한 후, 최소 전류를 소비하며 위치에 머무릅니다. 이 패턴은 열적으로 무해하며 400W 증폭기의 보호 기능은 잘 설계된 듀티 사이클 하에서 개입 없이 이를 관리합니다.

제약 조건은 명확합니다. 1.3 Nm 연속은 지속적인 부하 토크의 상한선입니다. 축이 1.3 Nm 이상을 지속적으로 유지해야 하는 애플리케이션 — 지속적인 절삭 저항, 무거운 와인딩 장력, 움직이는 동안 상당한 중력 하중 — 은 이 모터의 적절한 애플리케이션 범위를 벗어납니다. 축이 대부분의 사이클 시간을 정지 상태 또는 가벼운 부하 상태로 보내고 짧은 가속 과도 현상만 있는 경우 HC-PQ43B가 가장 잘 작동합니다.

IP44: 보호 등급 이해하기

HC-PQ43B의 IP44 보호 등급은 HC-SFS 및 HC-SF 시리즈 모터에서 볼 수 있는 IP65보다 낮으며, 이 차이는 이 모터를 지정하기 전에 이해할 가치가 있습니다.

IP44는 1mm보다 큰 물체(가는 도구, 전선, 작은 곤충 — 하지만 대량의 먼지는 아님)에 대한 고체 입자 보호와 모든 방향에서 튀는 물로부터의 액체 보호를 의미합니다. 이는 모터가 냉각수 분사, 오일 미스트 또는 세척 작업에 직접 노출되지 않는 실내 산업 환경에 적합합니다.

IP65(HC-SFS 및 유사 모터의 등급)는 완전한 먼지 유입 방지 및 모든 각도에서 방향성 물줄기로부터의 보호 기능을 추가합니다.

HC-PQ43B가 설계된 애플리케이션 — 조립 기계, 경량 자동화 장비, 실내 컴팩트 위치 결정 축 — 의 경우 IP44는 일반적으로 충분합니다. 이 모터는 냉각수가 모터에 도달하는 공작 기계 절삭 환경이나 세척이 필요한 식품 또는 제약 장비용으로 설계되지 않았습니다. 설치 환경에 상당한 냉각수, 오일 미스트 또는 가공 작업으로 인한 공기 중 오염 물질이 포함된 경우 더 높은 등급의 모터를 지정해야 합니다.

HC-PQ43B를 케이블 출구가 아래쪽을 향하도록 설치할 때 — 수평 모터 설치에 선호되는 장착 방향 — 리드선과 응축수는 케이블 진입 지점에 고이는 대신 모터 본체에서 멀리 배출됩니다. MR-C 설명서는 케이블 재킷을 따라 액체 유입 가능성이 있는 환경에서 케이블을 위쪽으로 배선하여 모터를 장착하는 것을 권장하지 않습니다.

호환 증폭기: MR-C40A

HC-PQ43B는 MR-C40A 증폭기와만 호환됩니다. 이 증폭기는 HC-SFS 및 HC-SF 시리즈 모터가 사용하는 J2 및 J2-Super 증폭기와는 확연히 다른 특성을 가지고 있습니다.

MR-C40A는 단상 200–240V AC 입력을 수용하며 약 2.8A를 소비합니다. 이는 3상 입력이 아닌 단상 입력입니다. 즉, MR-C 플랫폼은 표준 200V 단상 회로에서 작동할 수 있어, 모든 축 위치에 3상 분배가 없는 소형 기계의 패널 배선을 단순화합니다.

증폭기는 스테퍼 모터 드라이버와 동일한 인터페이스인 펄스 열 위치 명령을 수락합니다. 이는 스테퍼 교체품으로서의 플랫폼의 위치 설정에 핵심적이었습니다. 엔코더 해상도와 제어 성능은 서보 클래스이지만, 제어 인터페이스는 스테퍼와 호환되어 이전에 스테퍼 기반이었던 기존 기계 설계에 쉽게 통합할 수 있습니다.

MR-C40A는 폭이 40mm에 불과합니다. 여러 개의 소형 서보 축이 있는 기계에서 MR-C40A 증폭기 행은 동일한 정격 전력에서 J2-Super 증폭기 행보다 훨씬 적은 패널 공간을 차지합니다.

MR-C40A 증폭기와 HC-PQ 시리즈 모터 모두 2013년 4월에 단종되었습니다. 당시 Mitsubishi의 마이그레이션 권장 사항은 동급의 차세대 컴팩트 서보 플랫폼인 MR-JN 증폭기와 HF-KN 또는 HF-KP 시리즈 모터로 전환하는 것이었습니다. 해당 용량의 HF-KP43B(400W, 3000rpm, 스프링 적용 브레이크)와 MR-JN-40 증폭기는 차세대 수준에서 기능적으로 동등하며, 유사하게 컴팩트한 폼 팩터에서 더 높은 엔코더 해상도와 향상된 서보 성능을 제공합니다. 엔코더 프로토콜이 세대 간에 호환되지 않으므로 모터와 증폭기 모두 함께 교체해야 합니다. MR-C 하드웨어에 계속 사용해야 하는 기계의 경우, 교체용 HC-PQ43B 모터 및 MR-C40A 증폭기는 산업 자동화 잉여품 전문 업체를 통해 구매할 수 있습니다.

HC-PQ 시리즈 용량 개요

HC-PQ43B는 HC-PQ 범위에서 가장 높은 용량의 브레이크 장착 모터이며 MR-C 플랫폼의 최상위 모델입니다. 400W 용량 내에서 HC-PQ43(브레이크 없음)과 HC-PQ43B(브레이크 있음)는 모든 전기 및 동적 사양에서 동일합니다. 둘 사이의 선택은 축이 정지 시 기계적 고정이 필요한지에 따라 순전히 결정됩니다.

일반적인 응용 분야

소형 조립 및 드릴링 기계의 수직 Z축. 소형 자동 드릴링 기계, 벤치탑 조립 스테이션 및 경량 수직 이동 축이 있는 컴팩트 CNC 장비. 부하 질량은 작습니다 — 소형 스핀들 헤드, 공구 홀더, 경량 고정구 — 하지만 스프링 적용 브레이크는 공구 교체, 비상 정지 및 기계 전원 차단 기간 동안 서보 잠금에 의존하지 않고 안정적인 기계적 고정을 제공합니다.

수직 로봇 팔 조인트 드라이브. 경량 SCARA 로봇 2차 팔 축, 카르테시안 로봇의 수직 이동 부품, 조립 및 핸들링 장비의 소형 관절 로봇 조인트 드라이브로, 조인트가 중력 하중 구성 요소를 운반하고 서보 전원이 제거될 때 브레이크 고정이 필요한 경우.

라벨 부착기 및 프린트앤어플라이 수직 공급 축. 라벨 부착 장비의 수직 제품 위치 결정 및 부착 암 드라이브로, 부착 헤드가 정지 기간 동안 정의된 높이에서 위치를 유지해야 하는 경우. 컴팩트한 MR-C 플랫폼은 라벨 부착 기계의 좁은 공간 제약에 적합합니다.

소형 수직 이송 및 리프트 스테이션. 부품 리프트 메커니즘, 소형 엘리베이터 축, 컴팩트 조립 셀 및 테스트 장비의 수직 이송 슬라이드로, 경량 페이로드가 스테이션 정지 작업 중 중간 위치에서 유지되어야 하는 경우. MR-C 제어 인터페이스의 절대적인 단순성은 이러한 축을 관리하는 데 일반적으로 사용되는 직관적인 논리와 일치합니다.

레거시 수직 축의 스테퍼 모터 교체. 과부하 시 위치 손실 또는 공진 유발 오작동으로 인해 생산 문제가 발생했던 수직 축의 스테퍼 모터를 사용하는 기존 기계. HC-PQ43B는 원래 스테퍼 드라이버와 동일한 펄스 열 명령 인터페이스를 갖춘 폐쇄 루프 서보 위치 제어를 제공하여 오픈 루프 위치 손실을 제거하며, 스프링 적용 브레이크는 스테퍼 홀 토크가 드라이버에 전원이 공급되는 동안에만 제공하는 고정 안전 기능을 추가합니다.

자주 묻는 질문

Q1: HC-PQ43B와 호환되는 증폭기는 무엇이며 어떤 종류의 전원 공급 장치가 필요합니까?

HC-PQ43B는 MR-C40A 증폭기와만 호환됩니다. MR-C40A는 3상 입력이 아닌 단상 200–240V AC 입력을 수용하므로 각 축 위치에 3상 분배가 없는 소형 기계에 적합합니다. 증폭기는 폭이 40mm에 불과하며 스테퍼 모터 드라이버와 동일한 인터페이스인 펄스 열 위치 명령을 수락합니다. MR-C40A와 HC-PQ43B 모두 단종되었지만 잉여 재고로 계속 구매할 수 있습니다.

Q2: HC-PQ43B와 HC-PQ43의 차이점은 무엇입니까?

두 모터는 모든 전기 및 성능 사양에서 동일합니다 — 400W 출력, 1.3 Nm 정격 토크, 3.8 Nm 피크, 3000 rpm 정격 속도. 유일한 차이점은 브레이크입니다. HC-PQ43에는 브레이크가 없습니다 — 정지 시 위치는 증폭기 서보 잠금으로 유지됩니다. HC-PQ43B에는 스프링 적용 전자기 브레이크가 있습니다 — 24V 코일 공급이 제거되면 기계적으로 작동합니다. 수직 축, 경사 구동 장치 및 서보 전원이 꺼졌을 때 하중이 움직이는 모든 애플리케이션에는 HC-PQ43B를 사용하십시오. 서보 잠금으로 충분한 수평 축에는 HC-PQ43이 적합합니다.

Q3: HC-PQ43B는 IP44 등급을 받았습니다. 공작 기계 환경에 충분합니까?

IP44는 1mm보다 큰 고체 물체와 모든 방향에서 튀는 물로부터 보호합니다. 상당한 냉각수 노출이 없는 밀폐된 실내 환경에는 적합합니다. 공작 기계 절삭 환경에는 적합하지 않습니다 — 냉각수 분사, 오일 미스트 또는 냉각수 제트가 모터에 도달하는 곳. 이러한 환경에서는 IP65 이상의 등급을 가진 모터 — HC-SFS 또는 HC-SF 시리즈의 모터와 같은 — 가 필요합니다. HC-PQ 시리즈는 조립 기계, 핸들링 장비 및 경량 자동화를 위해 설계되었으며 CNC 공작 기계의 절삭 영역용이 아닙니다.

Q4: HC-PQ43B의 브레이크는 특수 전원 공급 회로가 필요합니까?

예. Mitsubishi의 MR-C 설명서에는 브레이크가 있는 모터는 별도의 24V DC 전원 공급 장치를 필요로 합니다 — 증폭기의 제어 전원과 별개입니다. 24V 회로에는 코일 전류를 전환하는 릴레이와 릴레이가 열릴 때 유도 전압 스파이크를 흡수하기 위한 브레이크 코일 단자 양단의 서지 억제 기능(DC 회로의 경우 플라이백 다이오드)이 포함되어야 합니다. 서지 억제 기능이 없으면 릴레이 접점이 아크 손상에 취약해지고 결과적인 전기 노이즈가 증폭기와 컨트롤러에 영향을 줄 수 있습니다.

Q5: HC-PQ43B와 MR-C40A는 단종되었습니다. Mitsubishi의 권장 마이그레이션 경로는 무엇입니까?

단종 시 Mitsubishi의 공식 마이그레이션 권장 사항은 동급의 MR-JN 증폭기 시리즈와 HF-KN 또는 HF-KP 시리즈 서보 모터로 전환하는 것이었습니다. 해당 용량의 HF-KP43B(400W, 3000rpm, 스프링 적용 브레이크)와 MR-JN-40 증폭기는 차세대 수준에서 기능적으로 동등하며, 유사하게 컴팩트한 폼 팩터에서 더 높은 엔코더 해상도와 향상된 서보 성능을 제공합니다. 엔코더 프로토콜이 세대 간에 호환되지 않으므로 모터와 증폭기 모두 함께 교체해야 합니다. MR-C 하드웨어에 계속 사용해야 하는 기계의 경우, 교체용 HC-PQ43B 모터 및 MR-C40A 증폭기는 산업 자동화 잉여품 전문 업체를 통해 구매할 수 있습니다.