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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
自動化

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トルクモーター TMシリーズ

TMシリーズの概要トルクモーターは大きな起動トルクを持ち、低速時にはトルクが高く、高速時にはトルクが低い特性（垂下特性）を持ちます。この特性を生かし、巻き取りや張力用のモーターとして幅広い用途でお使いいただけます。モータートルクを簡単調整 TMシリーズは、パワーコントローラの内部トルク設定器などで、モータートルクを簡単に設定・調整することができます。簡易的な巻き取り・張力調整におすすめシンプルなシステム構成テンションコントローラやサーボモーターを使った高精度な制御が必要ない場合、TMシリーズを使うことで、シンプルなシステム構成で張力調整が実現できます。簡易的な巻き取り・張力調整を始めるのにお求めやすい価格テンションコントローラやサーボモーターよりも低コストで巻き取り・張力調整システムを構成できます。パワーコントローラの特徴システムにあわせた3種類のトルク設定方法「内部トルク設定器」「外部トルク設定器」「外部直流電圧」からトルクの設定が可能です。外部直流電圧の場合、上位PLCと接続して直流電圧で制御でき、自動化にも貢献します。内部／外部を切り替えることにより、2段階のトルク設定も可能です。トルク微調整機能を搭載設定値に対する実際のモーター出力トルクは、モーターごとに多少のばらつきがあります。 TMシリーズのパワーコントローラには、このばらつきを調整するためのトルク微調整設定器（ADJUST機能）を搭載。並列運転時など、複数のモーターを使用するときに、簡単に各モーターのトルク差を補正することができます。充実の機能モーターの接続不良を検知するアラーム出力機能（サーマルプロテクタオープン検出）内部／外部による2段階トルク設定 CW／CCW切り替えによる瞬時正逆運転信号入力のシンク／ソースロジック切り替え

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
自動化

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コア付リニアモーター　LMFAシリーズ

[1] リニアモーター [2] FAシリーズ [3] 可動子幅 0: 67mm 1: 96mm 2: 126mm 3: 141mm 4: 188mm 5: 248mm 6: 342mm [4] 可動子長さ ▼LMFA0-2シリーズ 1: 145mm 2: 250mm 3: 355mm 4: 460mm ▼LMFA3-6シリーズ 1: 214mm 2: 375mm 3: 563mm 4: 697mm [5] 巻線コード無記号: 標準 L: 低逆起電圧

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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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
品質向上
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コアレスリニアモーター　LMCシリーズ

[1] コアレスリニアモーター LMCシリーズ [2] 固定子高さ A: 60mm B: 80mm C: 103mm D: 86.8mm E: 106.8mm EFC: 50.8mm EFE: 75.3mm EFF: 100mm HUB: 41.5mm [3] モデル S: 標準 [4] 固定子長さ ▼LMCA/LMCB/LMCC 0: 128mm 1: 192mm 2: 320ｍｍ ▼LMCD/LMCF/LMCE** 1: 120mm B: 180mm 2: 300mm ▼LMCHUB 1: 72mm 2: 120mm

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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。

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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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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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DDモーター　DMNシリーズ

[1] DMNシリーズ [2] モデル [3] エンコーダー A: 19 bits(ABS) B: 20 bits(ABS) 2: 1500 ライン (INC) 4: 2500 ライン (INC) 5: 3600 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 [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] 保護等級 0: IP40 [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) 1: 0.3m (ABS スケール標準) 2: 0.5m(DMN21 INC エンコーダーのみ) [12] コネクタータイプ S: ABS スケール規格 (AMP) 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: クランプなし (標準) [15] 予約

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