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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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水冷式トルクモーター　IM-2シリーズ

TM-2シリーズに比べて非常に高い回転速度範囲で使用可能です。工作機械での加工時の熱を回避するため、水冷機能で高い連続トルクを確保し、モーターの温度上昇を低減します。過負荷の場合にモーターを保護する温度センサーが装備されています。 ■水冷式 ■大口径中空軸 ■弱め界磁で最高回転速度は5450min-1

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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ステンレスヘリカルギヤボックス

FRシリーズ FR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。FRシリーズヘリカルギアボックスは減速比199.81:1まであり、最大出力トルクは600Nm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 FRシリーズ仕様・[減速比] 3.41 : 1 ～ 199.81 : 1 ・[中空軸径] 25φ, 30φ, 35φ

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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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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ACサーボモーター　Eシリーズ

新世代のACサーボモーター Eシリーズは、FPDや半導体、レーザー加工機のほか工作機械や自動車、検査／測定機器など様々な業界における自動化に適します。FRシリーズと比較して、Eシリーズは高速、高分解能、小型化、安定性などに優れ、生産効率を効果的に向上します。 ■ 簡単で迅速に組付け可能 ■ コンパクト設計で高速 ■ 定格出力50W～2KW ■ ブレーキ（オプション）、50W～750WはIP67オプションあり

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。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
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安全増防爆型モーター Kシリーズ

防爆構造の種類防爆構造とは、電気機器を可燃性ガスや引火性蒸気などの危険雰囲気中で使用しても、その機器が引火、発火、爆発などの事故の原因とならないような構造をいいます。モーターの防爆構造には耐圧防爆構造、内圧防爆構造、安全増防爆構造の3種類があり、「安全増防爆型モーター」はこのうちの安全増防爆構造です。安全増防爆構造とは、電気機器が正常に運転している場合に火花、アークまたは過熱を生じてはならない部分にこれらの発生を防止するため、温度上昇について特に安全度を増した構造のことをいいます。使用環境対象ガスの発火度分類…G3（発火点が200℃を超えるもの）防爆機器は構造により使用できる周囲の雰囲気が規定されています。安全増防爆型構造は火花やアークが発生しない構造ですから、爆発等級には関係なくG3のほかG2、G1の爆発性ガスに使用可能です。使用場所……屋内2種場所危険雰囲気が存在する時間と頻度によって危険場所が0種～2種まで3段階に分類されています。安全増防爆型モーターは屋内2種場所でのみ使用可能です。常に爆発の危険性がある場所や屋外では使えません。 2種とは「通常の状態では爆発性ガスなどは存在しないが、装置の故障や操作の誤りなど異常な状態で危険雰囲気を生成する恐れのある場所」のことをいいます。周囲温度範囲……－10℃～＋40℃ 過負荷保護装置について安全増防爆型モーターは発火・爆発の原因となる温度上昇に対して安全度の高い設計になっていますが、過負荷で使われたり許容拘束時間を超えて拘束されると過熱し、事故につながる恐れがあります。過負荷保護装置を必ず2線以上に設置し、拘束時間が60秒以下になるようにしてください。 ※ 防爆電気設備に関する詳細は独立行政法人産業安全研究所発行の「工場電気設備防爆指針」を参照してください。推奨過負荷保護装置過負荷保護装置は必ず非危険場所に設置してください。

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HACCP対策
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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。

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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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HACCP対策
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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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