Motor servo AC Mitsubishi Electric HC-KFE43B con freno electromagnético

400W | 1,3 Nm nominal | 3000 RPM | Freno electromagnético sin excitación | 24VDC | Eje con chaveta | Brida de 60x60 mm | Compatible con MR-E-40A | Cuerpo IP55 | Descatalogado

Cuando la retención de posición sin alimentación no es opcional

Cada eje servo se detiene. La pregunta que diferencia un motor servo de propósito general de uno con freno es lo que sucede en ese momento: ¿el eje mantiene su posición bajo carga, o se desliza, deriva o cae? Para ejes verticales que transportan herramientas, sistemas de sujeción que deben sujetar durante una interrupción de energía, o cualquier mecanismo accionado donde una posición desenergizada incontrolada sea un peligro, la respuesta determina qué motor se especifica.

El Mitsubishi Electric HC-KFE43B es la variante con freno electromagnético del HC-KFE43, un motor de 400W y 3000 RPM de la plataforma de la serie MELSERVO MR-E con un freno electromagnético de resorte aplicado y sin excitación integrado directamente en la parte trasera de la carcasa del motor. El motor y el freno son un único conjunto integrado. No hay un freno separado montado externamente, ni hardware de montaje adicional que buscar, ni alineación entre el motor y el freno que mantener durante la vida útil de la máquina.

El sufijo "B" en la designación de Mitsubishi es consistente en las series de motores HC y HF: siempre indica un motor con freno electromagnético, aplicado a un motor base de lo contrario idéntico. Mecánica y eléctricamente, el HC-KFE43B es el HC-KFE43 con un subsistema adicional cuya importancia, en la aplicación correcta, es considerable.

Especificaciones Técnicas

El freno sin excitación: a prueba de fallos por diseño

La frase "activación sin excitación" aparece en todas las especificaciones de motores con freno Mitsubishi y significa algo específico: el freno se activa por fuerza de resorte cuando se retira la alimentación y se libera cuando se aplica 24VDC. Esto es lo opuesto a un freno de tipo excitación, que solo sujeta mientras está alimentado.

La consecuencia práctica es enormemente importante en aplicaciones críticas para la seguridad. Cuando se interrumpe el suministro de energía de la máquina, ya sea a través de una secuencia de apagado controlada, una parada de emergencia o un fallo de energía no planificado, el freno del HC-KFE43B se activa automáticamente. No se necesita ninguna señal, ninguna acción del controlador y ninguna energía de respaldo para que el freno mantenga el eje del motor. El estado predeterminado del freno es bloqueado.

Esta característica a prueba de fallos es la razón por la que los frenos sin excitación de resorte aplicado son la especificación estándar para ejes verticales, mecanismos de sujeción y cualquier eje donde un movimiento incontrolado con la energía retirada represente un peligro. El freno del HC-KFE43B sujeta el eje contra la gravedad y contra cualquier carga de par externa hasta el par de fricción estática del freno, clasificado para igualar el valor de par nominal de 1,3 Nm del motor en esta clase de motor, como es estándar en la práctica de diseño de Mitsubishi de motor-freno acoplados.

Fuente de alimentación del freno: se requiere un circuito 24VDC dedicado

La documentación de la serie MR-E es explícita en este punto: la alimentación de 24VDC al freno electromagnético no debe compartirse con la alimentación de interfaz de 24VDC utilizada para las señales de E/S digitales del amplificador. Los dos circuitos deben permanecer separados. Compartir la fuente introduce el riesgo de una caída de tensión en el circuito del freno cuando las señales de E/S cambian, lo que puede causar una liberación incompleta del freno o un enganche no deseado del freno durante el funcionamiento del motor, ninguno de los cuales es aceptable en un eje servo funcional.

En la práctica, esto significa que el diseño del panel de control para una máquina que utiliza el HC-KFE43B debe incluir un riel de 24VDC dedicado para la alimentación del freno, dimensionado adecuadamente para el consumo de corriente de la bobina del freno. El conector de alimentación del motor acomoda tanto los cables trifásicos del motor como los cables de alimentación del freno en un único conjunto de conector de 6 pines, en comparación con el conector de 4 pines utilizado en el HC-KFE43 estándar sin freno. Esta diferencia de conector es un identificador visual inmediato al comparar las dos variantes de motor en un contexto de piezas.

Tiempo del freno y señal MBR

La señal de enclavamiento del freno electromagnético (MBR) de salida del amplificador MR-E coordina el tiempo de liberación del freno con el estado de funcionamiento del amplificador servo. Antes de que el motor servo pueda funcionar, la señal MBR libera el freno energizando el circuito de 24VDC. Cuando se ordena detener el motor y se apaga la señal servo-on, la salida MBR gestiona el retardo de tiempo entre el apagado del servo y el enganche del freno, evitando que el freno se active bruscamente en un eje que aún gira, lo que aceleraría el desgaste de las pastillas del freno y produciría cargas de choque mecánicas.

El Manual de Instrucciones MR-E de Mitsubishi cubre los ajustes de parámetros requeridos para la función de enclavamiento del freno. Específicamente, el Parámetro N.º 1 debe configurarse para habilitar la salida de la señal MBR, y el Parámetro N.º 33 (salida de secuencia de freno electromagnético) establece el retardo de tiempo (Tb) después del apagado del servo antes de que se enganche el freno. Estas configuraciones se configuran para el comportamiento de parada y las características de carga de la aplicación específica, no se dejan en los valores predeterminados de fábrica en una máquina de producción.

Para aplicaciones de eje vertical, la documentación del MR-E menciona específicamente el uso de la señal de enclavamiento del freno electromagnético (MBR) cuando el motor controla un eje vertical; la coordinación del tiempo entre el apagado del servo y el enganche del freno es fundamental para evitar que la carga caiga durante la secuencia de parada del eje.

Eje con chaveta: estándar en 400W

El eje del HC-KFE43B incluye una chaveta de serie. En la línea HC-KFE de Mitsubishi, las chavetas son estándar en los tamaños de motor de 200W y 400W; la capacidad de par de acoplamiento de un cubo de ajuste por fricción simple en un eje pequeño es insuficiente para una transmisión de par fiable a estos niveles de potencia en ciclos de trabajo industriales. La chaveta proporciona una transmisión de par positiva entre el eje del motor y el acoplamiento o polea impulsada, eliminando la dependencia exclusiva de la fuerza de sujeción.

El motor se envía con la chaveta incluida. La selección del acoplamiento debe tener en cuenta la opción de adaptador de montaje NEMA 34 estándar para instalaciones de máquinas norteamericanas, aunque las dimensiones del eje del motor y la chaveta cumplen la norma JIS; confirmar las dimensiones del eje con el orificio del acoplamiento de la aplicación es siempre el primer paso correcto antes de la instalación.

Diferencia de longitud del cuerpo con respecto al HC-KFE43

La adición de la sección del freno electromagnético en la parte trasera de la carcasa del motor aumenta la longitud total del cuerpo en comparación con el HC-KFE43. La carcasa del freno, el paquete de resortes y el conjunto de disco de fricción extienden la dimensión axial del motor. Para situaciones de retrofit donde se está reemplazando un HC-KFE43 por un HC-KFE43B, o donde se está agregando un motor con freno a un eje de máquina existente, se deben verificar la profundidad de montaje y las holguras de enrutamiento de cables detrás del motor con respecto a la longitud aumentada antes de que comience la instalación mecánica.

Las dimensiones de la brida, el patrón de los orificios de los pernos y la protuberancia del eje en el lado de salida son idénticos entre las variantes estándar y con freno; la diferencia de longitud se encuentra completamente en la parte trasera del motor. Si la máquina tiene una dimensión de holgura trasera que se dimensionó para el motor estándar, puede requerir un ajuste para acomodar el modelo con freno.

Contexto de aplicación

El HC-KFE43B se encuentra más comúnmente en diseños de máquinas donde uno o más ejes requieren funcionalidad de freno mientras que el presupuesto general del sistema de accionamiento favorece la plataforma de amplificador de propósito general MR-E sobre las series MR-J2S o MR-J3 de mayor especificación. Las aplicaciones típicas incluyen:

• Ejes de alimentación vertical en pequeños centros de mecanizado o taladradoras— donde la herramienta o el cabezal del husillo deben mantener la posición bajo la gravedad cuando el servo está desenergizado
• Mecanismos de sujeción y fijación— donde se debe mantener una posición de sujeción alimentada a través de una interrupción de energía sin liberar la pieza de trabajo
• Mesas de indexación rotatoria— donde se requiere una posición bloqueada entre movimientos de índice, utilizando el freno para resistir el par en la posición indexada en lugar de mantener el par servo continuamente
• Ejes Z de manipulación de materiales— donde una carga debe suspenderse de forma segura durante pausas de ciclo, paradas de emergencia u operaciones de mantenimiento

Preguntas frecuentes

P1: ¿El freno electromagnético del HC-KFE43B proporciona un par de retención nominal igual al par de salida nominal del motor?

En la práctica de diseño de Mitsubishi para la serie HC-KFE, el par de fricción estática del freno se clasifica para igualar el par nominal del motor: 1,3 Nm para la clase de 400W. Esto significa que el freno está diseñado para sujetar una carga a nivel del eje del motor que corresponde a la salida nominal del motor en condiciones de funcionamiento normales. Es importante tener en cuenta que el freno está especificado para sujetar cargas estacionarias, no para desacelerar un eje giratorio. Usarlo como freno de parada dinámica, ordenando que el freno se enganche mientras el motor aún gira a velocidad, desgastará rápidamente el revestimiento del freno y acortará significativamente su vida útil. La secuencia correcta es detener el motor a través del sistema de control servo primero, y luego enganchar el freno para mantener la posición detenida.

P2: ¿Se puede tomar la alimentación de 24VDC para el freno del mismo riel de 24VDC que alimenta la E/S de interfaz del amplificador MR-E?

No. La documentación de la serie MR-E de Mitsubishi prohíbe explícitamente compartir la alimentación de interfaz de 24VDC entre los circuitos de interfaz de E/S y el freno electromagnético. El freno debe tener una fuente de alimentación de 24VDC dedicada. La razón es sencilla: los eventos de conmutación de E/S causan transitorios de corriente en el riel de 24VDC, lo que puede provocar caídas de tensión momentáneas que activan parcial o totalmente el freno durante el funcionamiento del motor, causando impactos mecánicos y desgaste prematuro del freno. Una fuente de freno dedicada aísla estos circuitos y garantiza que el freno funcione de manera fiable en todas las condiciones de conmutación de E/S.

P3: ¿Qué sucede con el funcionamiento del freno si el amplificador sufre un fallo y corta la alimentación?

Este es el escenario que el diseño del freno sin excitación está específicamente destinado a abordar. Cuando el amplificador MR-E se apaga, ya sea debido a una alarma, una señal de parada de emergencia o una pérdida de alimentación principal, la alimentación de 24VDC a la bobina del freno también se corta (ya sea por el circuito de salida de alarma o por el propio fallo de alimentación). El freno de resorte aplicado se engancha inmediatamente, bloqueando el eje del motor sin requerir ninguna señal del controlador. Este enganche automático es independiente del estado de funcionamiento del amplificador. Para ejes verticales o aplicaciones de sujeción, este es el comportamiento de seguridad fundamental que hace del freno sin excitación la selección estándar de la industria para aplicaciones de prevención de peligros.

P4: ¿Cuál es la diferencia de longitud del cuerpo del motor entre el HC-KFE43 y el HC-KFE43B, y el montaje de la brida sigue siendo el mismo?

Las dimensiones de montaje de la brida, la brida cuadrada de 60x60 mm, el patrón de los orificios de los pernos y la longitud de protuberancia del eje en el extremo de salida son idénticas entre el HC-KFE43 y el HC-KFE43B. El único cambio dimensional es el aumento de la longitud total del cuerpo debido al módulo de freno añadido en la parte trasera del motor. La documentación de dibujo de contorno de Mitsubishi (sección 14.8.1 del manual MR-E) muestra las longitudes de cuerpo específicas para cada variante, y estas deben consultarse al diseñar o verificar la holgura trasera detrás del motor en la estructura de la máquina. Para el reemplazo de un motor estándar existente por un modelo con freno en un retrofit, verifique la holgura trasera antes de realizar el pedido.

P5: ¿Es el HC-KFE43B un reemplazo directo adecuado para el HC-KFS43B (el motor con freno MR-J2S) en una máquina existente?

Mecánicamente, la huella de la brida de 60x60 mm es compartida entre el HC-KFE43B y el HC-KFS43B, lo que hace que la placa de montaje sea compatible. Sin embargo, las interfaces del codificador y del amplificador son completamente diferentes. El HC-KFE43B utiliza un codificador incremental emparejado con el amplificador MR-E, mientras que el HC-KFS43B utiliza un codificador absoluto de 17 bits (131.072 ppr) emparejado con el amplificador MR-J2S. Los tipos de conectores del codificador, los protocolos de señal y los conjuntos de cables no son intercambiables. Un cambio de HC-KFS43B a HC-KFE43B requeriría reemplazar el amplificador por MR-E y reconfigurar todo el eje de accionamiento para el funcionamiento con codificador incremental con ciclos de referenciación, un cambio de sistema significativo. La dirección inversa (actualización de HC-KFE43B a HC-KFS43B o a un motor de la generación actual de la serie HG con freno) es la ruta de migración más común cuando se actualiza un sistema de máquina.