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モーターを徹底解説！

モーターとは？

サーボモーターとは、指示通りに位置や速度、回転力(トルク)などを正確に実現する
サーボ機構に使用される産業用モーターです。
例えば、工場の生産ラインで稼働する産業用ロボットは高速で精密な動作を繰り返し行う必要があります。その産業用ロボットに内蔵されたモーターがサーボモーターです。
位置制御が可能な機器としてステッピングモーターがありますが、より正確な位置制御が必要な場合、必要トルクが大きい場合にはステッピングモーターよりサーボモーターの方が適しています。
一般的なモータよりも信頼性が高く、壊れにくい構造になっています。
サーボモーターの原理や種類、選定ポイントについて解説していきます。

サーボモーターの種類、原理、使用用途について

・サーボモーターの種類
　・DCサーボモーター：直流で駆動します。制御するのが比較的容易で小型なのが特徴です。
　・ACサーボモーター：交流で駆動します。高度な制御が必要になり構造自体も複雑ですが、小型化が進み現在ではACサーボモーターが主流です。
・サーボモーターの原理
　サーボモーターは、モーター、コントローラー、ドライバー、エンコーダで構成されます。
　コントローラーがプログラムに従ってドライバーに位置・速度・回転力の指示を出し、の通りにドライバーがモーターを動かします。
　モーターの位置・速度・回転力をエンコーダが検出して、情報をドライバー経由でコントローラーに送り、位置・速度・回転力が指示通りかを確認します。誤差があればゼロに近づくように再びコントローラーからドライバーを経てモーターに対して指示が出されます。

・サーボモーターの用途
　　産業用ロボット、工作機械、包装機械、医療機器など幅広く利用されています。
サーボモーター導入価格について

サーボモーターの導入の際には、ドライバとセットで購入します。
食品製造現場で使用されている機種、スペックとして多い価格帯は約１０～２０万円程度です。
部品機器の価格であるため、取付け設置を外部委託する場合には設置配線工事費用は別途費用が発生します。
サーボモーター選定ポイント、導入時の確認ポイントについて

・サーボモーターの選定は複雑でトルク計算などが必要であるため、知識の有る方に選定してもらうことを検討してください。
・メーカーのウェブサイトに用意されている選定プログラムを利用するのも1つの方法です。
サーボモーター導入後のトラブル事例と事前対策ポイントについて

トラブル事例
自動運転中に待機状態から何も動作せずに、そのままの位置で
突然サーボモータがオーバートラブルで動かなくなった。
（オーバートラブルとは移動範囲の限界位置を越えて動作すること）

原因①
リミットスイッチ入力の誤作動。
原因②
ソフトリミットの動作範囲オーバー。
※ソフトリミット：パラメータで動作範囲を設定し、位置決め始動時に動作範囲チェックを行い、動作範囲を超えているとサーボモータを停止させること

対策①
ストロークエンドの設定をする、動作範囲の両端にリミットスイッチを設ける。
対策②
パラメータで動作範囲を設定する（ソフトリミットを設ける）

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コア付リニアモーター　LMSAシリーズ

サンドイッチ型リニアモーターで、可動子2個を固定子2個で挟み込んで可動部に働く吸着力をキャンセル。そのためリニアガイドウェイにかかる摩擦力が低減し、コンパクトで高い推力を得られます。水冷オプションあり。 ■高推力・高加速 ■組立が簡単 ■低コギング ■高剛性アルミニウムブリッジ ■連続推力 103～1579N ■ピーク推力 289～4458N

解決できる課題

自動化
省スペース
棚卸し効率化
物流オートメーション

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防塵・防水モーター FPWシリーズ

防塵・防水性 IP67 水がかかる場所でも使用できる防塵・防水タイプのギヤードモーターです。IEC規格のIP67に適合しています。水中や水圧の高い環境でのご使用には適していません。 IP67 防塵・防水性の等級を表すIP表示は、IEC60529およびIEC60034-5で規定されています。 FPWシリーズは、ULによりIP67であることの認定を受けました。（UL File No. E166348）耐食性向上特殊塗装の採用とシャフト材質の見直し[ステンレス鋼（SUS303系）]により、耐食性が向上しました。海外安全規格適合、グローバル電圧対応 UL/CSA規格認定を取得し、CEマーキング（低電圧指令）を実施しています。また、中国強制製品認証制度（CCC制度）の認証も取得しています。

解決できる課題

品質向上
省スペース

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リニアモーターステージ SSA XYシリーズ

高精度・短納期で優れたコストパフォーマンスを実現する、2軸リニアモーター位置決めステージ。 E1・E2ドライバーとの併用で、優れた速度リップル性能を実現。・最大速度 1500mm/s ・高分解能 0.1μm ・優れた再現性 ±0.5μm

解決できる課題

自動化
省スペース
棚卸し効率化
物流オートメーション

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ステンレスヘリカルギヤボックス

FRCシリーズヘリカルギアボックスは、高トルク、低エネルギー、低表面加熱を達成する為に開発されました。高効率の為、エネルギー消費を抑えられます。硬化ギアは長寿命であり、動きもスムーズです。フットプリントとシャフトサイズは一般的な標準サイズに近いです。ギアボックスのデザインは円形であり、滑らかなデザインは食品業界に非常に適合しています。FRCシリーズヘリカルギアボックスは減速比54:1まであり、最大出力トルクは300Nmです。製品特長・高品質な電解研磨をされたSUS316製（オプションで鏡面仕上げも可）・ステンレス製の食品機械に適合したデザイン・オプション：SUS316製の中空軸カバー(オープン・クローズ) ・オプション：SUS316製の洗浄が簡単な衛生設計のトルクアームとフットプレート・オプション：電解研磨をされたSUS316製のアウトプットフランジ・食品機械用潤滑油H1を使用、ハラール、コーシャ、ナットフリーの認定も可・すべてのギヤボックスに100%エアリークテストを実施・IECモーターもしくは標準モーターに適合 FRCシリーズ仕様・[減速比] 3.66 : 1 ～ 54 : 1 ・[中空軸径] 25φ, 30φ, 35φ

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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ACサーボモーター　Eシリーズ

新世代のACサーボモーター Eシリーズは、FPDや半導体、レーザー加工機のほか工作機械や自動車、検査／測定機器など様々な業界における自動化に適します。FRシリーズと比較して、Eシリーズは高速、高分解能、小型化、安定性などに優れ、生産効率を効果的に向上します。 ■ 簡単で迅速に組付け可能 ■ コンパクト設計で高速 ■ 定格出力50W～2KW ■ ブレーキ（オプション）、50W～750WはIP67オプションあり

解決できる課題

自動化
省スペース
棚卸し効率化
物流オートメーション

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ACスピードコントロールモーター　US2シリーズ

US2シリーズの概要簡単な操作デジタル表示パネルと設定ダイヤルを搭載することで、「クルクル・ポン」と直感的に操作できるようになりました。マニュアルを見なくても誰もが使いこなせるほどの、シンプルな操作性です。「クルクル・ポン」と操作が可能ダイヤルをクルクル回して、希望の数値に設定。ダイヤルをポンと押すだけで、回転速度を確定できます。「クルクル・ポン」と操作が可能スタート・ストップ・回転方向の切り替えスイッチ操作ひとつで、スタート・ストップや回転方向の切り替えが可能です。外部スイッチを設ける必要がありません。シンプルな配線モーターとスピードコントローラを接続して、電源につなぐだけですぐに起動できます。スピードコントローラは、コネクタ化やコンデンサを内蔵したことで、わずらわしい結線や配線がなくなりました。高い信頼性低ノイズで、システム構成がシンプルに US2シリーズで採用されているモーター、スピードコントローラは、自己ノイズをほとんど発生しません。そのため、ノイズを抑える周辺機器が少なくて済み、設置の手間やコストダウン、省スペースを達成できます。ローズドループ制御でスピードコントロール負荷が変動しても安定して動作 ACモーターに搭載したレートジェネレータで常に回転速度をチェックすることで、負荷が変動しても設定速度を保つようにコントロールします。また、制御回路のデジタル化により速度変動率が-5％から±1％（参考値）へと向上しました。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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2相ステッピングモーター　PKP／PKシリーズ

性能の向上高トルク化モーター巻線設計の見直しにより、高電流化が可能になりました。低速域から高速域までトルクアップを実現しています。同サイズでの回転速度－トルク特性比較同サイズでの回転速度－トルク特性比較励磁最大静止トルクの比較励磁最大静止トルクの比較省エネルギー・省電力モーターに供給する運転電流を下げることで、従来の製品と同等なトルクを得ながらも消費電力量、CO2排出量の低減を実現できます。消費電力量・CO2排出量従来比56%減（当社比）消費電力量・CO2排出量従来比56％減回転速度 0.1kHz (30r/min) 稼働時間 24時間、365日運転状況運転50%、待機50% 電源電圧 DC24V CO2係数 0.519㎏-CO2/kWh 低振動化磁気設計の見直しにより、従来品よりさらなる低振動を実現しています。ダウンサイジングによる省資源従来品に比べ、大幅にトルクを向上させました。同等のトルクで比較した場合、PKPシリーズを使用することでモーターをダウンサイジングすることができます。装置の省スペース化、軽量化に貢献します。小型・薄型コネクタを採用小型・薄型コネクタを採用したPKPシリーズは、コネクタ部の張り出しが低くなりました（一部製品は除く）。また引き出し方向が上向きになったことで、モーターケーブルの引き出し方向の自由度がアップしました。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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ドラムモータ

Interrollのドラムモータは、衛生を要する産業アプリケーションとしての広範な検査をEHEDG認証に加えFDA認定、によって、国際的な食品・製薬・包装産業における材料フローに向けて、最も厳格な衛生基準を満たしたコンパクトで省エネな高性能駆動ソリューションをご提供できるようになりました。また、EU規則EG 1935/2004が求める素材上の要件も満たしています。 InterrollのDrum Motor、最も厳格な衛生仕様でEHEDG認証を取得 EHEDGは、研究機関や大学、保健当局などの政府機関、さらには食品会社で構成される国際機関です。衛生技術や衛生設計の向上を通じて、あらゆる食品生産の分野で安全性を確保することを目的とする公正な認証を得ることで、まさにInterrollのDrum Motor（ドラム・モータ）のように、ユーザーは指定の製品が最も厳格な衛生仕様を満たして設計されていることを実証できます。当社の革新的ドラム・モータに対するEHEDGのClass 1認定によって、お客様やユーザーは、マテハン・ソリューション構築において大きなメリットを感じていただけるはずです。最も要求の厳しい衛生仕様を満たすとともに、コンタミネーションのリスクを大幅に抑制して、清掃も非常に簡単になったことで、当社の駆動ソリューションは確かな付加価値を獲得しました。そのうえ、InterrollのDrum Motorの衛生設計は標準仕様ですので、それぞれのプロジェクトごとにコストのかさむ設計変更を行う必要はありませんまた、このDrum Motorは産業用のコンパクトな駆動ソリューションとして、保護等級IP66およびIP69kのシール・システムを標準採用しています。衛生面での優位性はもちろんですが、InterrollのDrum Motorはエネルギーの効率も翌、消費エネルギーを削減でき、清掃時間も従来の製品に比べて最大30%短くなっています。

解決できる課題

経費削減
人手不足解決
HACCP対策
品質向上
コスト削減
自動化

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5相ステッピングモーター　PKP／PKシリーズ

性能の向上高精度 5相のPKPシリーズはステップ角度が0.72°（高分解能タイプ0.36°）・停止精度± 0.05°のため、高精度の位置決めが可能です。また、マイクロステップ駆動のドライバで制御したときの静止角度誤差はフルステップ駆動時とほぼ変わらず高精度です。マイクロステップでも停止精度が悪化しない (5相CVDシリーズドライバ＋5相PKPシリーズモーター) 5相フルステップ停止精度 5相マイクロステップ停止精度低振動化 5相のPKPシリーズは基本ステップ角度が0.72°（高分解能タイプ0.36°）と小さいため、基本ステップ角度1.8°の2相ステッピングモーターより低振動・低騒音です。また、マイクロステップ駆動のドライバで制御することでさらに低振動・低騒音駆動が可能です。小型・薄型コネクタを採用小型・薄型コネクタを採用したPKPシリーズは、コネクタ部の張り出しが低くなりました（一部製品は除く）。また引き出し方向が上向きになったことで、モーターケーブルの引き出し方向の自由度がアップしました。

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HACCP対策
品質向上
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安全増防爆型モーター Kシリーズ

防爆構造の種類防爆構造とは、電気機器を可燃性ガスや引火性蒸気などの危険雰囲気中で使用しても、その機器が引火、発火、爆発などの事故の原因とならないような構造をいいます。モーターの防爆構造には耐圧防爆構造、内圧防爆構造、安全増防爆構造の3種類があり、「安全増防爆型モーター」はこのうちの安全増防爆構造です。安全増防爆構造とは、電気機器が正常に運転している場合に火花、アークまたは過熱を生じてはならない部分にこれらの発生を防止するため、温度上昇について特に安全度を増した構造のことをいいます。使用環境対象ガスの発火度分類…G3（発火点が200℃を超えるもの）防爆機器は構造により使用できる周囲の雰囲気が規定されています。安全増防爆型構造は火花やアークが発生しない構造ですから、爆発等級には関係なくG3のほかG2、G1の爆発性ガスに使用可能です。使用場所……屋内2種場所危険雰囲気が存在する時間と頻度によって危険場所が0種～2種まで3段階に分類されています。安全増防爆型モーターは屋内2種場所でのみ使用可能です。常に爆発の危険性がある場所や屋外では使えません。 2種とは「通常の状態では爆発性ガスなどは存在しないが、装置の故障や操作の誤りなど異常な状態で危険雰囲気を生成する恐れのある場所」のことをいいます。周囲温度範囲……－10℃～＋40℃ 過負荷保護装置について安全増防爆型モーターは発火・爆発の原因となる温度上昇に対して安全度の高い設計になっていますが、過負荷で使われたり許容拘束時間を超えて拘束されると過熱し、事故につながる恐れがあります。過負荷保護装置を必ず2線以上に設置し、拘束時間が60秒以下になるようにしてください。 ※ 防爆電気設備に関する詳細は独立行政法人産業安全研究所発行の「工場電気設備防爆指針」を参照してください。推奨過負荷保護装置過負荷保護装置は必ず非危険場所に設置してください。

解決できる課題