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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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超低速シンクロナスモーター SMKシリーズ

低速・同期回転電源周波数に正確に同期して低速で回転します。負荷が変動しても回転速度は変わりません。 50Hzのとき　60r/min（30r/min）※ 60Hzのとき　72r/min（36r/min）※ ※ （）は、SMK014MA-□の値です。連続定格コンデンサランモーターコンデンサのみで簡単に駆動できるコンデンサランモーターです（SMK5□は外部抵抗も必要）。正逆転動作でも連続定格で駆動できます。連続定格コンデンサランモーター優れた起動・停止・反転特性モーター許容慣性負荷以内であればモーターは電源周波数の1.5サイクル（50Hzのとき0.03秒、60Hzのとき0.025秒）以内で起動・停止・正逆転がおこなえます。位置決めにも応用できます。モーターは電源を切るだけで停止します。モーター許容慣性負荷以内であれば、10°以内で停止することができます。精度の良いスイッチを使用すれば精度の高い簡易位置決めがおこなえます。巻下げ運転が可能巻下げ状態でも一定速度で回転します。上下動を同じ速度で駆動したい用途にも適しています。負荷を保持することもできます。超低速シンクロナスモーターは、ステッピングモーターと同じ構造でローターに永久磁石を使用していますので、そのままでも保持力があります。ギヤヘッドを使用することで大きな保持力を利用することができます。直流電源を使用すれば、より大きな保持トルクを得ることもできます。

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品質向上
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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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【短ストローク】コア付リニアモーター　LMSSシリーズ

■短ストロークを実現するミニマム設計 ■最適化されたコギング ■絶縁種別：F種

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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。

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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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薄型DDモーター　DMTシリーズ

圧倒的な薄さが特長の薄型DDモータ― 厚さ 22㎜の「DMTB2・DMTF2」に加え、 2023年6月より、新たに中空径340mm/厚さ30mmの「DMTK3」を受注・販売開始

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ACスピードコントローラ　MSC-1

特徴 | ACスピードコントローラ MSC-1 小型化によりコンパクトな装置設計が可能省設置スペースのスピードコントローラです。従来品のスピードコントローラと比べ体積比で約45％の削減、また一般的なインバータと比べると体積比で約70％の削減となります。 MSC-1は、35mm幅DINレールに直接取り付けられます。スピードコントローラの性能安定した速度制御が可能です MSC-1はクローズドループ制御を採用しており、オープンループ制御のインバータに対し、負荷変動による速度の落ち込み幅が小さくなります。また、制御回路をCPU制御にしたことにより、従来品のスピードコントローラよりも、速度変動率（対負荷）が向上しました。そのため、より安定した速度制御が可能です。コントローラからの発生ノイズが少なくなりますインバータは、PWM制御方式でモーターへの供給電圧の大きさと周波数を制御することで、モーターの回転速度を制御しています。スピードコントローラは、位相制御方式でモーターへの供給電圧の大きさを制御することで、モーターの回転速度を制御しています。位相制御方式はインバータのように供給電圧の頻繁なON/OFFがないため、ノイズの発生が少なくなります。幅広い電圧仕様とモーター出力に対応単相100～230Vの電圧仕様に対応 MSC-1は、単相100～230Vまでのマルチ電圧で、ワールドワイドにご使用いただけます。※ ※ スピードコントローラMSC-1は単相100～230V仕様ですが、ご使用のモーターは、必ず装置の電圧仕様に合わせてご使用ください。出力6W～60Wまでのモーター制御が可能出力6W～60Wまでのスピードコントロールモーターに対応します。

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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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DDモーター　DMHシリーズ

高応答、高トルク、高速位置決め動作角度が小さく、周波数が高いアプリケーションに最適です。 Eシリーズドライバー搭載で、より早く、より安定し、より正確な産業需要を実現。生産効率が大幅に向上し、50～60,000UPHの生産能力を実現します。

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ステッピングモーター(真空タイプ)

真空タイプモーターの特徴と構造真空タイプモーターの特徴と構造放出ガスを抑えるため、モーターケースにはアルミ、ステンレス鋼を使用し、表面は塗装していません。また、軸受けには真空用グリースを使用しています。放出ガスは、通常のクリーンな環境に見られる成分と同じなので、真空環境を汚染する心配はありません。ベーキング処理の温度にも耐えられるように耐熱用の巻線を使用しています。真空タイプモーターのメリット装置を小型化し、設計の自由度を拡大大気中にモーターを設置する場合、回転導入機などを使用するため装置が大型になります。真空タイプは、真空環境内にモーターを設置できるため装置を小型化できます。さらにαSTEP ARシリーズなら位置確認用のセンサが不要になるためコストダウンにも貢献します。部品点数・スペース削減01 部品点数・スペース削減01 αSTEP ARシリーズなら、エンコーダ無しで位置監視が可能 αSTEP ARシリーズは、クローズドループ制御によりモーターの情報を監視するほか、各種アラーム出力機能を搭載しています。高額の真空対応型エンコーダは不要になります。ローター位置検出センサローター位置検出センサ（レゾルバ）を搭載しモーターの情報を検出し、モーターを制御します。真空中でさまざまな動きを実現半導体製造装置や、電子顕微鏡をはじめとする計測機器など、さまざまな用途に採用されています。真空チャンバーステージの種類真空タイプのモーターは、回転導入機では設計が困難な、真空環境下での多軸ステージに対応します。真空中で複数軸の組み合わせが可能となり、より複雑な動きを実現させることができます。多軸ステージにも対応低損失のαSTEP ARシリーズは、真空中の解析、加工用途に最適です低真空中の物資解析、高出力レーザー加工、真空成膜など、真空環境下での位置決め用途で活躍します。

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