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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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ステンレスパラレルシャフトギヤボックス

FFAシリーズ並行軸ヘリカルギアは、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。FFAシリーズヘリカルギアは減速比281.71:1まであり、最大出力トルクは1500Nm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 FFAシリーズ仕様・[減速比] 3.77 : 1 ～ 281.71 : 1 ・[中空軸径] 30φ, 35φ, 40φ, 50φ

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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モーター

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。

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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モーター

ACスピードコントロールモーター　DSCシリーズ

DSCシリーズの概要クローズドループ制御でスピードコントロール速度変動率±1％（参考値） ACモーターに搭載したレートジェネレータで回転速度を常に監視。負荷が変動しても設定した速度になるように回転速度をコントロールします。回路のデジタル化従来のアナログ回路の大半をデジタル化してCPUに取り込み、回路部品を大幅に削減。かつてない小型化と低価格を実現しました。また、デジタル化により速度指令値と速度検出値の偏差をゼロに近づけることが可能になり、速度変動率が-5％から±1％※へと向上しました。省スペース化と設置の手間を削減小型体積は一般的なインバータ比で63％も小型小型密着取付で省スペース化本体幅35mm、密着取付可能で複数軸使用時もすっきり設置。薄型の制御盤にも奥行き90mm。薄型制御盤にも設置できます。薄型の制御盤にもモーター・ドライバ間はコネクタ接続でワンタッチスピードコントローラとモーターの配線はコネクタ方式で簡単に取付、取り外し可。アラーム出力で信頼性を高めるクローズドループ制御によりモーターの状態をリアルタイムでコントローラにフィードバック。過負荷によるモーターロックなど、異常時にアラーム信号を出力し、モーターへの電力供給を停止します。

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　PKPシリーズフルクローズド制御タイプ

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。 2相ステッピングモーターの振動特性例 2相ステッピングモーターの振動特性例 5相ステッピングモーターの振動特性例 5相ステッピングモーターの振動特性例概要や特性、特徴の詳細はこちら小型・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。ドライバの特徴高効率設計 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業界最小クラスの高性能ドライバ CVDシリーズは、省スペース化に貢献する小型・軽量ドライバです。ドライバサイズ質量： 20 ～ 70g（ドライバの種類で異なります。）

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
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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

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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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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。

解決できる課題

HACCP対策
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　SCタイプ

以下のような用途におすすめです定寸送り運転正転入力のON、OFFで運転が可能定寸送り運転往復運転正転・逆転入力のON、OFFで運転が可能往復運転 2速切り替え運転 2速切り替え運転が可能 2速切り替え運転なめらかな低速運転速度範囲は0.02r/min～600r/min なめらかな低速運転パルス発振器不要。I/Oで制御するシンプルなシステム構成モーター、ドライバとプログラマブルコントローラだけのシンプルな構成です。ドライバのスイッチで、運転速度、加減速時間、運転電流の設定をおこない、FWD（RVS）入力をON、OFFするだけ。スピードコントロールモーター感覚で簡単速度制御が可能です。パルス発振器不要。I/Oで制御するシンプルなシステム構成 2種類の速度を設定可能ドライバは、2種類の速度を設定し、外部から切り替えることができます。速度設定範囲：0.02r/min～600r/min

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
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洗えるステンレスモーター「SASUMO」

＜仕様＞・納期は、2ヵ月間（長期連休除く）・50/60Hz兼用で性能が落ちない日本国内仕様・外装がステンレスでサビに強い・0.75kW～7.5kWはプレミアム高効率（IE3）に準拠・0.2kW～7.5kWとラインナップが豊富・全機種でインバーターに対応・電気安全法（PSE）適合品・内部結露を排出する機構が全機種に装着・IP65の防水仕様で、水をかけて「洗える」

解決できる課題

経費削減
HACCP対策
SDGS対策
FSSC22000対策
品質向上
コスト削減

…

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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