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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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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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メンテナンス用の部品　海外部品メーカー取扱い　

～海外部品メーカー取扱い～食品機械は海外製（欧米）が多く使われています。メンテナンス用の部品の入手で困られている話をよく耳にします。　・国内の営業窓口がわからない　・コストを抑えたい　・納期を短縮したい椿本興業は様々な海外部品メーカーを取り扱った実績があり、一例をカタログに掲載しておりますのでご確認くださいませ！

解決できる課題

利益率改善
経費削減
HACCP対策
品質向上
コスト削減
省スペース

…

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ステンレスハイポイドベベルギヤボックス

FKシリーズ FKシリーズハイポイドベベルギアは高トルク、省エネ、加熱防止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。焼入れをしたギアは通常のウォームギアより長寿命であり、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。ギアボックスの円形で滑らかなデザインは食品業界に非常に適合しています。FKシリーズハイポイドベベルギアは減速比300:1まであり、最大出力トルクは500Nm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 FK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

HACCP対策
品質向上
自動化

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水冷式トルクモーター　TM-2シリーズ

従来のTMRWシリーズの特長を継承しながら、より高いトルクと低コギングを達成します。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 ■TMRWに比べてトルク密度は20％アップ

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。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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ACスピードコントロールモーター　US2シリーズ

US2シリーズの概要簡単な操作デジタル表示パネルと設定ダイヤルを搭載することで、「クルクル・ポン」と直感的に操作できるようになりました。マニュアルを見なくても誰もが使いこなせるほどの、シンプルな操作性です。「クルクル・ポン」と操作が可能ダイヤルをクルクル回して、希望の数値に設定。ダイヤルをポンと押すだけで、回転速度を確定できます。「クルクル・ポン」と操作が可能スタート・ストップ・回転方向の切り替えスイッチ操作ひとつで、スタート・ストップや回転方向の切り替えが可能です。外部スイッチを設ける必要がありません。シンプルな配線モーターとスピードコントローラを接続して、電源につなぐだけですぐに起動できます。スピードコントローラは、コネクタ化やコンデンサを内蔵したことで、わずらわしい結線や配線がなくなりました。高い信頼性低ノイズで、システム構成がシンプルに US2シリーズで採用されているモーター、スピードコントローラは、自己ノイズをほとんど発生しません。そのため、ノイズを抑える周辺機器が少なくて済み、設置の手間やコストダウン、省スペースを達成できます。ローズドループ制御でスピードコントロール負荷が変動しても安定して動作 ACモーターに搭載したレートジェネレータで常に回転速度をチェックすることで、負荷が変動しても設定速度を保つようにコントロールします。また、制御回路のデジタル化により速度変動率が-5％から±1％（参考値）へと向上しました。

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HACCP対策
品質向上
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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。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
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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

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品質向上
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リニアヘッド LJリニアヘッド

リニアヘッドの特徴コンパクトサイズで最大可搬質量200kgを実現最大可搬質量200kg ピニオンの大径化に伴い、歯車強度がアップしたことで最大可搬質量200Kg※を実現 ※ 最大可搬質量はギヤヘッド減速比、および組み合わせるモーターによって異なります。最長ストローク 700mm 100～700mmのストロークをラインアップラックを固定してスペースを有効活用ラック両端を固定してモーター自体を自走させることができます。モータースペースの確保が難しい装置に効果的です。設計効率の向上に貢献設計から立ち上げまでの時間を短縮ラック・ピニオン機構を自作する場合と比べて使用している部品点数の削減、設計・組み立てにかかる工数を減らすことができます。

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サーボモーター　NXシリーズ

サーボモーター NXシリーズは、簡単な操作で、大慣性の駆動やベルト機構でのスムーズな運転が可能です。かんたん運転ステッピングモーターのように、ゲイン調整をすることなく大慣性の駆動や、ベルト機構の駆動を安定して運転できます。また、ゲイン調整をマニュアルでおこなえば、より厳しい負荷条件下での運転が可能になります。大慣性駆動を実現オートチューニングの場合、ローター慣性の50倍まで運転が可能です。またマニュアルチューニングではローター慣性の100倍まで運転が可能です。ベルト機構でのスムーズな運転を実現ベルト機構の運転もステッピングモーターと同じ感覚で運転ができます。停止前におこる振動などの現象なしで運転できます。 NXシリーズスムーズな運転かんたん操作基本的な各種設定、調整は前面パネルのスイッチ・ボリュームでおこなえます。面倒なUP・DOWN キー操作やコンピュータなどを使用しなくても使うことができます。 NXシリーズ前面パネルかんたん設定・かんたんモニタ別売りのデータ設定器（OPX-2A）またはサポートソフト（MEXE02）を使用することで、よりお客様のシステムに合わせたパラメータ変更・機能設定・各種モニタが可能です。

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