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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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コアレスリニアモーター　LMCシリーズ

[1] コアレスリニアモーター LMCシリーズ [2] 固定子高さ A: 60mm B: 80mm C: 103mm D: 86.8mm E: 106.8mm EFC: 50.8mm EFE: 75.3mm EFF: 100mm HUB: 41.5mm [3] モデル S: 標準 [4] 固定子長さ ▼LMCA/LMCB/LMCC 0: 128mm 1: 192mm 2: 320ｍｍ ▼LMCD/LMCF/LMCE** 1: 120mm B: 180mm 2: 300mm ▼LMCHUB 1: 72mm 2: 120mm

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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LAアタッチメント(リニアアクチュエータ)

ステッピングモーターに簡単に組み付けられるリニアアクチュエータのアタッチメント製品 LAアタッチメント（リニアアクチュエータ）は、ステッピングモーターに簡単に組み付けられるアタッチメント製品です。すべりねじと樹脂ナットで構成されており、カップリングレスで簡単に組み付けができ、自作機構に比べ部品や組み付け工数を削減できます。組み付け例：LAアタッチメント+ステッピングモーターPKPシリーズ取付角寸法42mmで許容推力100N、許容速度180mm/s 小型ながら高推力・高速。装置のタクトタイム削減に貢献セルフロック力*最大100N（取付角寸法42mm リード2mm）。負荷保持可能 LAアタッチメント（リニアアクチュエータ）は、機構部にセルフロック力があるため、自重による落下防止・移動防止などの負荷保持用途に適しています。 ※ 外部からナットを移動させようとしたとき、摩擦の関係からねじ軸が動かなくなる現象をセルフロックといいます。発熱低減：無励磁状態での負荷保持が可能なため、励磁時間短縮による低発熱化を実現コストダウン：負荷保持用の電磁ブレーキ削減可能（リード2mmの場合）カップリングレスで簡単組み付け。より省スペース、より短時間で装置設計が可能 LAアタッチメント（リニアアクチュエータ）を使うことで、部品数削減による省スペース化と、組み立てや取付精度などの調整時間が削減できます。より短い時間での装置立ち上げが可能になります。動画で見る LAアタッチメント（リニアアクチュエータ）とモーターの取付方法部品数削減による省スペースイメージアキシアル荷重をダイレクト支持アキシアル軸受け機構を採用し、アキシアル荷重をダイレクトに支持可能です。信頼性の高いLAアタッチメント（リニアアクチュエータ）です。アキシアル軸受け機構採用耐摩耗性の高い樹脂ナットを採用 LAアタッチメント（リニアアクチュエータ）は、耐摩擦性の高い樹脂ナットを使用しているため、走行距離によって増加するバックラッシの変化量を抑えることができます。

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省スペース

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コア付リニアモーター　LMSCシリーズ

コア付の高推力タイプ。可動子2個を固定子2個の間に挟み込んで可動子・固定子間の吸着力をキャンセルし、レールにかかる負担を大幅に軽減。ゆえに小型ながら高推力を実現します。

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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。

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HACCP対策
品質向上
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クラッチ・ブレーキ付モーターC・Bモーター

高頻度運転に最適高頻度・高応答のクラッチ・ブレーキにより、高頻度の起動・停止が可能です。コンパクトで取り扱いが簡単コンパクト設計なので、取り扱いが簡単。スペースをとらず機械の駆動部を簡潔にまとめることができます。高信頼性ギヤヘッド採用 C・Bモーター専用ギヤヘッドGCタイプ、GCHタイプは、耐衝撃性を重視し、強度をアップして専用化、信頼性を向上しました。（GNタイプ等、他のギヤヘッドは取り付けできません。）種類が豊富インダクションモーターで、リード線タイプ、端子箱付タイプがあります。また、電源仕様も単相100V、200V、三相200Vと種類が豊富です。

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リニアヘッド LJリニアヘッド

リニアヘッドの特徴コンパクトサイズで最大可搬質量200kgを実現最大可搬質量200kg ピニオンの大径化に伴い、歯車強度がアップしたことで最大可搬質量200Kg※を実現 ※ 最大可搬質量はギヤヘッド減速比、および組み合わせるモーターによって異なります。最長ストローク 700mm 100～700mmのストロークをラインアップラックを固定してスペースを有効活用ラック両端を固定してモーター自体を自走させることができます。モータースペースの確保が難しい装置に効果的です。設計効率の向上に貢献設計から立ち上げまでの時間を短縮ラック・ピニオン機構を自作する場合と比べて使用している部品点数の削減、設計・組み立てにかかる工数を減らすことができます。

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HACCP対策
品質向上
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ステンレスウォームギヤボックス

FVシリーズ FVシリーズステンレスウォームギアボックスは標準的なウォームギヤです。食品業界における最新規格に対応する為に設計されています。洗浄性・耐久性・衛生性を重視したデザインになります。素材はSUS316を使用しています。ラインアップは軸間距離30mmから63mmで、一般的なアルミ製のウォームギヤと交換することができます。標準的なウォームギヤの効率は減速比によって変わり、減速比が高いと伝達効率は低下します。このような理由から、われわれは300:1までの高減速比でも高効率をもたらす FKシリーズハイポイドベベルギアの使用をお勧めします。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は、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 FVシリーズ仕様・[減速比] 7.5 : 1 ～ 300 : 1 ・[中空軸径] 20φ, 25φ, 30φ, 35φ

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インダクションモーター

インダクションモーターの特徴一方向、連続運転に最適コンベアの駆動、回転テーブルなど、一方向に連続して運転する用途に最適です。簡単運転コンデンサを接続して交流電源に接続するだけで、簡単に運転することができます。（三相モーターの場合、コンデンサは必要ありません。）ブレーキバックでモーターを瞬時停止インダクションモーターのオーバーランを小さくし、瞬時停止する用途に適しています。ブレーキパックSB50Wならモーターに内蔵しているサーマルプロテクトが動作した場合、アラーム信号として出力できる機能を搭載しています。海外安全規格に適合全機種が各種安全規格に適合し、過熱保護装置を内蔵しています。最適設計による三相高効率モーターもご用意モーターの基本設計を見直すことで、これまでにない高効率を実現しました。インバータによる速度制御に最適な特性と、省エネルギーを可能にした三相高効率モーターもご用意しています。三相高効率モーター K2Sシリーズ最大効率が80％最適な磁気設計と専用部品の採用により、最大効率が80％の高効率な三相モーターです。損失を大幅に低減し、モーターの出力アップやファンレス化などを実現しました。最大効率比較（参考値）最大効率が80％ [定格出力 60Hz時] ※ 三相380/400/415VはIE3基準値をクリアしています。 IE4、IE3は、国際規格のIEC 60034-30-1の効率クラスです。消費電力が最大約10％低減従来品の90Wと同一条件で比較すると、消費電力を最大約10％低減しました。装置の省エネルギーに貢献します。

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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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