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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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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　真空タイプ

真空タイプモーターの特徴と構造真空タイプモーターの特徴と構造放出ガスを抑えるため、モーターケースにはアルミ、ステンレス鋼を使用し、表面は塗装していません。また、軸受けには真空用グリースを使用しています。放出ガスは、通常のクリーンな環境に見られる成分と同じなので、真空環境を汚染する心配はありません。ベーキング処理の温度にも耐えられるように耐熱用の巻線を使用しています。真空タイプモーターのメリット装置を小型化し、設計の自由度を拡大大気中にモーターを設置する場合、回転導入機などを使用するため装置が大型になります。真空タイプは、真空環境内にモーターを設置できるため装置を小型化できます。さらにαSTEP ARシリーズなら位置確認用のセンサが不要になるためコストダウンにも貢献します。 αSTEP ARシリーズなら、エンコーダ無しで位置監視が可能 αSTEP ARシリーズは、クローズドループ制御によりモーターの情報を監視するほか、各種アラーム出力機能を搭載しています。高額の真空対応型エンコーダは不要になります。ローター位置検出センサローター位置検出センサ（レゾルバ）を搭載しモーターの情報を検出し、モーターを制御します。真空中でさまざまな動きを実現半導体製造装置や、電子顕微鏡をはじめとする計測機器など、さまざまな用途に採用されています。

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HACCP対策
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リニアモーターステージカスタム版

リニアモーターステージカスタム版。すべて自社製のキーコンポーネント（リニアモーター・リニアガイドウェイ・ボールねじ・DDモータ・サーボモーターやドライバー）を用いており、高性能・コストパフォーマンスの良さでユーザの競争力を高めるお手伝いをいたします。

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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ステッピングモーター(真空タイプ)

真空タイプモーターの特徴と構造真空タイプモーターの特徴と構造放出ガスを抑えるため、モーターケースにはアルミ、ステンレス鋼を使用し、表面は塗装していません。また、軸受けには真空用グリースを使用しています。放出ガスは、通常のクリーンな環境に見られる成分と同じなので、真空環境を汚染する心配はありません。ベーキング処理の温度にも耐えられるように耐熱用の巻線を使用しています。真空タイプモーターのメリット装置を小型化し、設計の自由度を拡大大気中にモーターを設置する場合、回転導入機などを使用するため装置が大型になります。真空タイプは、真空環境内にモーターを設置できるため装置を小型化できます。さらにαSTEP ARシリーズなら位置確認用のセンサが不要になるためコストダウンにも貢献します。部品点数・スペース削減01 部品点数・スペース削減01 αSTEP ARシリーズなら、エンコーダ無しで位置監視が可能 αSTEP ARシリーズは、クローズドループ制御によりモーターの情報を監視するほか、各種アラーム出力機能を搭載しています。高額の真空対応型エンコーダは不要になります。ローター位置検出センサローター位置検出センサ（レゾルバ）を搭載しモーターの情報を検出し、モーターを制御します。真空中でさまざまな動きを実現半導体製造装置や、電子顕微鏡をはじめとする計測機器など、さまざまな用途に採用されています。真空チャンバーステージの種類真空タイプのモーターは、回転導入機では設計が困難な、真空環境下での多軸ステージに対応します。真空中で複数軸の組み合わせが可能となり、より複雑な動きを実現させることができます。多軸ステージにも対応低損失のαSTEP ARシリーズは、真空中の解析、加工用途に最適です低真空中の物資解析、高出力レーザー加工、真空成膜など、真空環境下での位置決め用途で活躍します。

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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

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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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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。

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コアレス・円筒型リニアモーター　LMTシリーズ

円筒状の永久磁石を組み合わせて用いた円筒型リニアモーター。コアレス可動子を用いているので、非常に軽く、優れた動特性を持っています。幅広いサイズを揃えており、また類似形状のためボールねじの置き換えに適しています。 ■ 3相 ■ 軽量で高加速度、高動特性 ■ エアギャップが大きく組立容易 ■ コギングなし、非接触磨耗なし

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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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