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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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DD駆動ナット回転式ボールねじ　Hyper Motion System

特長ダイレクトドライブモーターをボールねじナットと一体化し、高精度・高安定性を備えながら省エネ・高トルク出力を実現する機構。HIWIN製ボールねじ、リニアガイドウェイ、トルクモーター、クロスローラーベアリングを組み合わせてトータルの伝導方式を提案します。ダイレクト駆動でクイックレスポンス、カップリングやベルトなどの部品が不要になることで省スペースかつシンプルな構造に。さらにクリーンで省エネ、低騒音。ナット駆動なので、長ストロークや細長比の高い送り軸にも最適です。

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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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。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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DDモーター　DMNシリーズ

[1] DMNシリーズ [2] モデル [3] エンコーダー A: 19 bits(ABS) B: 20 bits(ABS) 2: 1500 ライン (INC) 4: 2500 ライン (INC) 5: 3600 ライン (INC) [4] ホールセンサー 0: ホールセンサーなし 1: デジタルホールセンサー [5] 巻線仕様 S: 標準 [6] 温度センサー N: 温度センサーなし P: PTC センサーあり [7] 保護等級 0: IP40 [8] 機能コード [9] 面振れ / 軸振れ S: 30µm/30µm (標準) P: 5µm/30µm A: 5µm/15µm [10] 精度補償 0: 精度補償なし 1: ±10 arc-sec 2: ±5 arc-sec [11] ケーブル長さ 0: ケーブルなし (光学スケール標準) 1: 0.3m (ABS スケール標準) 2: 0.5m(DMN21 INC エンコーダーのみ) [12] コネクタータイプ S: ABS スケール規格 (AMP) A: 光学スケール規格 (Intercontec M17 金属) [13] 位置決めピン S: 標準穴 (図面参照) [14] クランプ 0: クランプなし (標準) [15] 予約

解決できる課題

自動化
省スペース
棚卸し効率化
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ステッピングモーター　RKⅡシリーズ

装置のトータルコストを削減装置を小型化できますドライバの内部部品の最適配置により、小型・薄型を実現。複数台を密着させた取り付けが可能になり、これまでと同じスペースの中で使用軸数を増やすことも可能です。密着取付時は周囲温度0～40℃でご使用いただけます。装置を小型化消費電力を最大47％減モーター材質の最適化によって損失を大幅に低減、消費電力も最大で47％削減しました。電気料金はもちろんCO2排出量の低減にも貢献します。 ※ 高効率モーターの詳細はこちらをご覧ください。消費電力量比較消費電力量比較運転条件回転速度 1000r/min 負荷トルク 0.47N・m 使用時間 24時間運転（運転70％、待機25％、停止5％）、365日/年消費電力量などの比較 RK2と従来品との消費電力量などの比較装置内の熱の影響を低減モーターの損失を低減させたことで発熱も低減。密閉された装置内での他の機器に与える熱の影響を減らし、ファンや放熱板による発熱対策の手間やコストを削減します。同一条件運転時のモーター外被温度比較同一条件運転時のモーター外被温度比較サーモグラフィーによる温度分布サーモグラフィーによる温度分布 RKⅡシリーズと従来品との発熱量やモーター表面温度の比較デモンストレーション装置の信頼性を高める性能・機能高精度な位置決め RKⅡシリーズの位置決め精度は、±0.05゜（±3min）です。下図のようなボールねじと組み合わせて使用した場合、位置決め精度は、±1.4µmになります。一般的な研削ボールねじの精度は±10µmですので、それと比較しても、十分に高精度な位置決め運転が可能です。

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品質向上
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ステッピングモーター　PKPシリーズRS-485通信タイプドライバ

性能の向上低振動・高トルク・高効率化についてご紹介します。低振動化フルデジタル制御のフルタイムマイクロステップ駆動によって振動レベルを大幅に改善し、全速度域で低振動化を実現しました。全速度域で振動特性を大幅に改善 2相モーター全速度域で振動特性を大幅に改善 5相モーターでさらに低振動化 5相モーターでさらに低振動化概要や特性、特徴の詳細はこちら（テクニカルレポート）高トルク化高電流駆動ドライバと、最適巻線設計モーターの組み合わせで高トルク化を実現演しました。 PKPシリーズモーター：巻線設計の見直しによる高トルク化 CVDシリーズドライバ：駆動回路の高効率化により高電流駆動が可能 2相モーター低速域でトルクアップ 2相モーター低速域でトルクアップ 5相モーター全速度域でトルクアップ 5相モーター全速度域でトルクアップ高効率設計 CVDシリーズは、従来品に比べて出力電流を増加することで高トルク化を実現しました。出力電流を増加できるように、発熱量低減を配慮した設計になっています。ドライバの制御と回路技術（テクニカルレポート）ドライバの特徴業界最小クラスの高性能ドライバ省スペース化に貢献する小型・軽量ドライバです。2相と5相のドライバは、サイズ・取付・I/Oと電源コネクタが共通です。

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HACCP対策
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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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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

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5相／2相ステッピングモーターCVDシリーズ　多軸タイプEtherCAT対応

EtherCAT対応・4軸制御で、省配線・省スペース EtherCAT通信ケーブル1本で、入出力信号を集約。また、4軸分の通信・電源などの配線をドライバ1台に集約配線工数削減や誤配線トラブルの軽減 EtherCATマスタによるモーター情報含めた装置情報の一括管理可能 EtherCAT対応・4軸制御デイジーチェーン接続で省配線省スペースでの設置が可能コネクタ向きライトアングルのタイプは、複数台並べたときでも、配線が干渉せず、より省スペースでの設置が可能です。スッキリ配線コネクタ位置を2辺に集約。配線をスッキリとまとめられます。 2相／5相モーター併用可能、EtherCAT通信で同期制御可能ドライバ1台で、2相／5相モーター・アクチュエータなど制御可能。部品在庫や管理コストを削減組み合わせ可能なステッピングモーター・電動アクチュエータ・ロータリーエンコーダ EtherCAT通信で2相／5相モーターの特性を使い分けながら同期制御可も可能 2相／5相モーター対応と便利なドライバ機能エンコーダ情報の取り込みと、位置偏差検出が可能ドライバにエンコーダ情報を取り込む機能を搭載しています。上位制御機器を介さずドライバで位置偏差を検出して、信号として出力可能です。またサポートソフトMEXE02を使うことで、モーターの実際の位置・実際の速度をPC画面でモニタできます。高速カウンタ不要、上位制御機器のコストを削減 EtherCAT通信により上位制御機器に信号を出力。プログラム作成時間を削減

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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

解決できる課題