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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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5相ステッピングモーターCVDシリーズ　Sタイプ

薄型・小型の、基板実装型ドライバさまざまな装置設計に対して柔軟に適応する、非常にコンパクトな基板実装型ドライバです。 SPI通信対応（平置きのみ）パルス列入力対応平置き縦置き大きさ SPI通信対応サイズ平置きサイズ縦置きサイズ薄さ SPI通信コネクタ寸法平置きコネクタ寸法縦置きコネクタ寸法ステッピングモーターの駆動に必要な部品を集約モーターの駆動に必要な、マイコン、FET、電流検出用抵抗、ヒューズなどが、あらかじめ製品に搭載されています。アルミ電解コンデンサを接続するだけで、既製品と同様の駆動回路が完成します。必要部品の点数を削減できれば、運用開始後の保守部品の管理もシンプルになります。 CVD-S＋電解コンデンサドライバの温度モニタ機能を搭載 SPI通信対応ドライバ、および、パルス列入力対応 SPI設定ドライバは、SPI通信経由で温度モニタが可能です。駆動用の部品だけでなく、装置内の温度センサの削減にも貢献できます。高トルク・低振動のPKPシリーズの性能を最大限に発揮 CVDシリーズは、PKPシリーズのモーター特性を最大限に引き出します。出力電流を増加することで高トルク化を実現しつつ、フルタイムマイクロステップ制御によって低振動化・静音化に貢献します。高トルク化 2相トルクアップ 5相トルクアップ低振動化 2相低振動化 5相低振動化 CVDシリーズ Sタイプの特性は、CVDシリーズの他タイプと同じです。ステッピングモーター PKPシリーズ／CVDシリーズパルス列入力対応ドライバの詳細はこちらパルス発振用IC不要で、SPI通信で位置決め制御が可能 SPI通信対応は、位置や速度の設定、モーターの起動/停止などをSPI通信でダイレクトに制御できます。パルス発振用ICの代わりに、CPUを使ってパルス信号を生成する必要もありません。パルス発振用ICのコストを削減しつつ、パルス信号を生成するための負担も軽減します。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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5相ステッピングモーター用ドライバ CVDシリーズフルクローズド制御タイプ

ステッピングモーターのフルクローズド制御位置決め開始時はステッピングモーターの高応答を活かしたオープンループ制御をおこない、位置指令が完了した時点から、外部センサのフィードバックを使った位置補正をおこないます。フルクローズド制御高精度位置決めを実現フルクローズド制御により、機構上での位置を直接フィードバックして、指令位置に対する検出位置の差分を補正します。サブミクロンの高精度な位置決めが求められる装置の設計に貢献します。サーボモーターのように機構に合わせたゲイン調整が不要です。常にエンコーダのフィードバックを利用した位置決め運転をしないため、ベルトプーリーやカムなど機構や負荷にあわせた調整が不要になります。ハンチングなしで停止位置を保持位置決め完了時にハンチングがなく、モーター自身の保持力によって停止します。停止に振動があると困る用途に最適です。高精度位置決めを実現機構に合わせた各種外部センサに対応各社各種のセンサに対応しており、機構に応じたセンサ種類からのフィードバックを使用できます。

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品質向上
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中空ロータリーアクチュエーター　DGⅡシリーズ

アクチュエータ部の特徴 AZシリーズ搭載を例に、DGⅡシリーズの特徴をご紹介します。負荷のダイレクト締結が可能慣性モーメントの大きいテーブルやアームなどを直接取り付けることができるため、連結部品（カラー）が不要になり、設計や組付けの手間、部品コストの削減が図れます。 DG2シリーズ直接取付大口径中空出力テーブル中空穴をケーブルの配線や、エアーや液体の配管に利用できます。中空径例：DGM200Rの場合用途例液体を配管した充填装置高強度重くて大きいワークも駆動可能最大許容アキシアル荷重が4000N。最大許容モーメントが100N・m。質量や慣性モーメントが大きなワークでも駆動できます。運転例面振れが小さい出力テーブル中央から離れた位置にワークを載せることができます。負荷モーメントと変位量の関係テーブル中央部からL=100mm離れた位置での変位量テーブル中央部からL=200mm離れた位置での変位量高い位置決め精度モーター縦方向モーター横方向モーター横方向（脚取付）バックラッシノンバックラッシ 3〜10 arcmin 6 arcmin 繰り返し位置決め精度 ±15 arcsec (±0.004°) ±15 arcsec (±0.004°) ±30 arcsec (±0.008°) 装置の立ち上げ時間を短縮する一体型構造「設計」「組み立て」「調整」にかかる時間を削減出力テーブルには、装置のテーブルやアームを直接取り付けることができます。

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HACCP対策
品質向上
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サーボモーター　AZXシリーズ

バッテリレスのアブソリュートセンサを搭載したサーボモーター AZXシリーズは、AZシリーズと同じバッテリレスの機械式アブソリュートセンサ（ABZOセンサ）を搭載しています。位置決め運転や連続運転に特化したサーボモーターです。 ABZO+AZX 機械式センサ非通電時も位置情報を保持多回転アブソリュートセンサ基準となる原点から、モーター軸で±900回転（1800回転分）の絶対位置が検出可能外部センサ不要アブソリュートシステムなので、原点センサ、リミットセンサは不要です。メリット高速原点復帰＋原点復帰精度の向上コストダウン省配線外部センサ誤動作の影響を受けないバッテリレス機械式センサはバッテリが不要です。位置情報はABZOセンサで機械的に管理されています。メリットバッテリの交換が不要自由なドライバの設置海外輸送も安心ネットワーク対応ドライバドライバはEtherCAT、EtherNet/IP、PROFINETに対応しています。上位制御機器とドライバを通信ケーブル１本で接続できるため、省配線を実現します。 ※ EtherCAT対応ドライバは対象外です。 chart 位置決め運転データ設定値（最大256点）汎用入出力点数（入力6点、出力6点）通信用入出力点数（入力16点、出力16点）高速域で高トルクを発揮 AZXシリーズは、高速域で高トルクを発揮します。移動量が多い位置決め用途（例：ボールねじの駆動）に適しています。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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真空対応DDモーター　DMRシリーズ

HIWINのカスタム真空DDモーターは、高真空10-8 mbarクラスに対応。特殊なパッケージ技術により真空システム内における最適化された放熱設計で、連続高トルク出力を実現します。

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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αSTEP AZシリーズ多軸ドライバ

多軸ドライバの主な特徴 3種類のインターフェース EtherCAT、MECHATROLINK-Ⅲ、SSCNETⅢ/Hに対応した製品をそれぞれご用意しています。 2軸ドライバ 2軸タイプ 3軸ドライバ 3軸タイプ 4軸ドライバ 4軸タイプスリムタイプ(4軸) NEW スリムタイプ（4軸）ロゴマークスリムタイプの詳細は、最寄りの支店・営業所またはお客様ご相談センターにお問い合わせください。省配線、コストダウンドライバ1台で複数軸を制御できます。上位ネットワークに直結し、最大4軸を同時制御できる多軸ドライバ単軸ドライバを並べるより、コンパクトで省スペースに（2軸タイプ・4軸タイプ）ネットワーク対応の単軸ドライバを並べるより、設置スペースを省略することができます。コンパクトで省スペースサポートソフトに対応サポートソフト MEXE02でパソコンから簡単駆動サポートソフト MEXE02を使用することにより、運転データや各種パラメータの設定・編集がおこなえるほか、ティーチング、各種状態のモニタをおこなうことができます。サポートソフトのダウンロードはこちらさまざまな機能で、立上げからメンテナンスまでを総合サポート立ち上げ・評価配線チェックやテスト運転時に役立つ機能をご用意しています。運転データの設定と保存 I/Oモニタティーチング・リモート運転調整装置設置後のモーター動作の調整に役立つ機能をご用意しています。波形モニタ診断・メンテナンス運用開始後のトラブル時の診断やメンテナンスに役立つ機能をご用意しています。アラームモニタユニット情報モニタステータスモニタ運転データ/パラメータ設定画面運転データ/パラメータ設定画面波形モニタ波形モニタサポートソフトの機能詳細はこちら動画でわかる用途例パラレルリンクロボット 6軸アームロボットタイピングロボット円弧補間運転さまざまなモーター・メカと組み合わせが可能多軸ドライバと接続可能な製品は以下の通りです。詳細は、最寄りの支店・営業所またはお客様ご相談センターにお問い合わせください。モーター（DC電源入力）シリーズ名製品イメージ（代表例）概要 αSTEP AZシリーズ AZシリーズ多軸ドライバと、モーター・電動アクチュエータの接続には、専用の接続ケーブル（別売り）が必要です。接続するモーター・電動アクチュエータの軸数分、必ずご用意ください。

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5相ステッピングモータ｢SANMOTION F5｣

「高トルク」，「低振動」，「低騒音」を実現した，5相ステッピングシステムで，高精度の位置決めを実現できます。また，豊富なラインアップで幅広い用途に使用できます。

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温湿度管理

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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。

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ステンレスモーター

・本体は研磨SUS304製で鉄やアルミのようにサビの発生や塗装のはがれがありません。・端子台部分は本体と一体型で清掃が簡単な丸みを帯びたデザインになっています。・全ての接続面にOリングを使用し、水分の混入を防止しています。・取付ネジにはキャップナット、スペーサー、Oリングを使用しています。・形式表示はプレートを使用せず、ハウジングに直接刻印しています。・IE3(プレミアム効率)、IP66、ISO Fフランジが標準仕様になります・極度な条件下での特殊なエアレーターを使用することで IP69K になります。・PTCリレーを標準装備。・B5、B14Aはフランジ取付、B3は脚取付です。・IEC63からIEC132までの7サイズのラインアップになります。・IEC63、71、80は特殊なシャフトとフランジの組み合わせでSEW社製ギヤボックスに取り付けが可能です。・IEC80までのモデルは全閉自冷型（TENV、IC410）になります。・IEC90以上のモデルは全閉外扇型（TEFC、IC411）があります。ファンレスステンレスモーター（全閉自冷型）モータにおける衛生管理のベストソリューション容量：最大1.1kw

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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。

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