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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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レバーシブルモーター

レバーシブルモーターの特徴正逆運転を頻繁に繰り返す用途に最適モーターの回転方向を瞬時に切り替えできる30分定格のモーターです。モーターの後部に簡易ブレーキを内蔵しており正逆運転を頻繁に繰り返す用途に最適です。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。ブレーキバックでモーターを瞬時停止レバーシブル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。ギヤヘッド、リニアヘッドの特徴ギヤヘッド：減速、トルクアップを簡単に実現モーターとギヤヘッドを組合わせることにより、目的の速度に減速したり、トルクアップを図ることができます。リニアヘッド：モーター回転を直線動作に変換リニアヘッドを組み合わせることにより、モーターの回転動作を直線動作に変換することができます。角型ラック採用タイプと丸型ラック採用タイプをご用意しています。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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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

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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高トルク低速回転エアーモーター

ラジアルピストン式エアーモーター低速回転低エアー消費低騒音高トルク長時間運転エアー駆動撹拌機

解決できる課題

利益率改善
経費削減
人手不足解決
品質向上
自動化
省エネ対策

…

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電磁ブレーキ付モーター

電磁ブレーキ付モーターの特徴無励磁作動型電磁ブレーキ搭載無励磁作動型の電磁ブレーキを搭載した機械式ブレーキモーターです。停電など電源OFFと同時に、モーター軸を静止できます。上下駆動など、負荷保持を必要とする用途に最適です。ブレーキバックでモーターを瞬時停止電磁ブレーキ付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タ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。ギヤヘッド、リニアヘッドの特徴ギヤヘッド：減速、トルクアップを簡単に実現モーターとギヤヘッドを組合わせることにより、目的の速度に減速したり、トルクアップをはかることができます。リニアヘッド：モーター回転を直線動作に変換リニアヘッドを組み合わせることにより、モーターの回転動作を直線動作に変換することができます。角型ラック採用タイプと丸型ラック採用タイプをご用意しています。高強度ギヤヘッドトルクアップやダウンサイジングを図る場合には、更にパワーアップした高強度ギヤをご用意しています。平行軸GVギヤヘッド出力軸の軸受のサイズアップや浸炭処理された歯車の採用により、トルクアップを実現しました。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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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。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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ステンレスヘリカルウォームギヤボックス

FS(A)シリーズヘリカルウォームギヤは、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。ギヤ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。FS(A)シリーズヘリカルウォームギヤは減速比217.41:1まであり、最大出力トルクは520Nm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 FS(A)シリーズ仕様・[減速比] 22.5 : 1 ～ 217.41 : 1 ・[中空軸径] 20φ, 25φ, 30φ, 35φ, 40φ, 45φ

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｢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。

解決できる課題

温湿度管理

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電動スライダEZSシリーズ

スライダ部の特徴高剛性・高精度剛性の高いガイドを採用することで小型ながら高い許容モーメントを実現しました。高剛性、高精度ガイドガイドにはTHK製LMガイド※を採用しています。薄型のステンレスガイドで高いモーメントを受けられます。 ※ THK株式会社の登録商標です。走り平行度 0.03mm以下薄型ながら高可搬質量を実現薄型ながら高可搬質量を実現高許容モーメント小型でありながら高いモーメントを実現しました。高許容モーメント ※ EZSM6の場合です。ローリング方向の許容モーメント値 [N･m] 型番静的許容モーメント動的許容モーメント EZSM3 52.0 10.5 EZSM4 176 27.8 EZSM6 340 55.6 重負荷の高速駆動が可能重負荷でも短距離を高速駆動最短位置決め時間が簡単に算出できます当社電動アクチュエータの該当製品について、「機種」「運転条件」に合わせて目安となる位置決め時間を算出できるサポートツールをご用意しています。狭いスペースにも設置スペースの余裕がない場合にも適した製品構造です。省スペース周辺機器との干渉回避モーターの取付方向は4方向に変更できるため、設置場所に合わせてケーブルの引き出し方向を自由に変えることができます。ケーブル引出口変更可能折返しタイプで全長を短縮折返しタイプはストレートタイプに比べ全長が最大136.4mm短いため装置の省スペースに貢献します。折返しタイプ簡易防塵構造ステンレスシートを採用した簡易防塵構造によって異物の侵入を防止し、発塵も抑制します。異物侵入防止ステンレスシート使用による簡易防塵構造により外部からの異物の侵入を防ぎます。発塵抑制テーブル部に低発塵のローラー構造を搭載し、ステンレスシートと転がり接触することで、磨耗粉の発生を防ぎます。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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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

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DDモーター　DMSシリーズ

[1] DMSシリーズ [2] モデル [3] エンコーダー 4: 2500 ライン (INC) 5: 3600 ライン (INC) 6: 5400 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 L: 低逆起電力 [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] IP保護等級 0: IP40 1: IP65 [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) [12]コネクタータイプ 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: なし (標準) 1: 電源ON 時クランプタイプ 2: 電源OFF 時クランプタイプ 3: エアークランプ [15]予約

解決できる課題