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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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中空ロータリーアクチュエーター　DGⅡシリーズ

アクチュエータ部の特徴 AZシリーズ搭載を例に、DGⅡシリーズの特徴をご紹介します。負荷のダイレクト締結が可能慣性モーメントの大きいテーブルやアームなどを直接取り付けることができるため、連結部品（カラー）が不要になり、設計や組付けの手間、部品コストの削減が図れます。 DG2シリーズ直接取付大口径中空出力テーブル中空穴をケーブルの配線や、エアーや液体の配管に利用できます。中空径例：DGM200Rの場合用途例液体を配管した充填装置高強度重くて大きいワークも駆動可能最大許容アキシアル荷重が4000N。最大許容モーメントが100N・m。質量や慣性モーメントが大きなワークでも駆動できます。運転例面振れが小さい出力テーブル中央から離れた位置にワークを載せることができます。負荷モーメントと変位量の関係テーブル中央部からL=100mm離れた位置での変位量テーブル中央部からL=200mm離れた位置での変位量高い位置決め精度モーター縦方向モーター横方向モーター横方向（脚取付）バックラッシノンバックラッシ 3〜10 arcmin 6 arcmin 繰り返し位置決め精度 ±15 arcsec (±0.004°) ±15 arcsec (±0.004°) ±30 arcsec (±0.008°) 装置の立ち上げ時間を短縮する一体型構造「設計」「組み立て」「調整」にかかる時間を削減出力テーブルには、装置のテーブルやアームを直接取り付けることができます。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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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

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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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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ステンレスモーター

・本体は研磨SUS304製で鉄やアルミのようにサビの発生や塗装のはがれがありません。・端子台部分は本体と一体型で清掃が簡単な丸みを帯びたデザインになっています。・全ての接続面にOリングを使用し、水分の混入を防止しています。・取付ネジにはキャップナット、スペーサー、Oリングを使用しています。・形式表示はプレートを使用せず、ハウジングに直接刻印しています。・IE3(プレミアム効率)、IP66、ISO Fフランジが標準仕様になります・極度な条件下での特殊なエアレーターを使用することで IP69K になります。・PTCリレーを標準装備。・B5、B14Aはフランジ取付、B3は脚取付です。・IEC63からIEC132までの7サイズのラインアップになります。・IEC63、71、80は特殊なシャフトとフランジの組み合わせでSEW社製ギヤボックスに取り付けが可能です。・IEC80までのモデルは全閉自冷型（TENV、IC410）になります。・IEC90以上のモデルは全閉外扇型（TEFC、IC411）があります。ステンレスモーター（全閉外扇型）外扇ファン冷却で高出力に対応容量：最大7.5kw

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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真空対応リニアモーター

HIWIN 真空対応リニアモーターは、真空用途の低アウトガス要件を考慮した幅広いラインアップを提供。高真空10-8 mbarクラスまで対応します。カスタムの磁気シールド設計により磁気干渉を防ぎ、半導体における電子ビームのアプリケーションを安定化。ご要望に応じたカスタム対応で、より高い推力密度性能を達成します。

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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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ドラムモータ

Interrollのドラムモータは、衛生を要する産業アプリケーションとしての広範な検査をEHEDG認証に加えFDA認定、によって、国際的な食品・製薬・包装産業における材料フローに向けて、最も厳格な衛生基準を満たしたコンパクトで省エネな高性能駆動ソリューションをご提供できるようになりました。また、EU規則EG 1935/2004が求める素材上の要件も満たしています。 InterrollのDrum Motor、最も厳格な衛生仕様でEHEDG認証を取得 EHEDGは、研究機関や大学、保健当局などの政府機関、さらには食品会社で構成される国際機関です。衛生技術や衛生設計の向上を通じて、あらゆる食品生産の分野で安全性を確保することを目的とする公正な認証を得ることで、まさにInterrollのDrum Motor（ドラム・モータ）のように、ユーザーは指定の製品が最も厳格な衛生仕様を満たして設計されていることを実証できます。当社の革新的ドラム・モータに対するEHEDGのClass 1認定によって、お客様やユーザーは、マテハン・ソリューション構築において大きなメリットを感じていただけるはずです。最も要求の厳しい衛生仕様を満たすとともに、コンタミネーションのリスクを大幅に抑制して、清掃も非常に簡単になったことで、当社の駆動ソリューションは確かな付加価値を獲得しました。そのうえ、InterrollのDrum Motorの衛生設計は標準仕様ですので、それぞれのプロジェクトごとにコストのかさむ設計変更を行う必要はありませんまた、このDrum Motorは産業用のコンパクトな駆動ソリューションとして、保護等級IP66およびIP69kのシール・システムを標準採用しています。衛生面での優位性はもちろんですが、InterrollのDrum Motorはエネルギーの効率も翌、消費エネルギーを削減でき、清掃時間も従来の製品に比べて最大30%短くなっています。

解決できる課題

経費削減
人手不足解決
HACCP対策
品質向上
コスト削減
自動化

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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。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
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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。

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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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5相ステッピングモーターCVDシリーズ　Sタイプ

薄型・小型の、基板実装型ドライバさまざまな装置設計に対して柔軟に適応する、非常にコンパクトな基板実装型ドライバです。 SPI通信対応（平置きのみ）パルス列入力対応平置き縦置き大きさ SPI通信対応サイズ平置きサイズ縦置きサイズ薄さ SPI通信コネクタ寸法平置きコネクタ寸法縦置きコネクタ寸法ステッピングモーターの駆動に必要な部品を集約モーターの駆動に必要な、マイコン、FET、電流検出用抵抗、ヒューズなどが、あらかじめ製品に搭載されています。アルミ電解コンデンサを接続するだけで、既製品と同様の駆動回路が完成します。必要部品の点数を削減できれば、運用開始後の保守部品の管理もシンプルになります。 CVD-S＋電解コンデンサドライバの温度モニタ機能を搭載 SPI通信対応ドライバ、および、パルス列入力対応 SPI設定ドライバは、SPI通信経由で温度モニタが可能です。駆動用の部品だけでなく、装置内の温度センサの削減にも貢献できます。高トルク・低振動のPKPシリーズの性能を最大限に発揮 CVDシリーズは、PKPシリーズのモーター特性を最大限に引き出します。出力電流を増加することで高トルク化を実現しつつ、フルタイムマイクロステップ制御によって低振動化・静音化に貢献します。高トルク化 2相トルクアップ 5相トルクアップ低振動化 2相低振動化 5相低振動化 CVDシリーズ Sタイプの特性は、CVDシリーズの他タイプと同じです。ステッピングモーター PKPシリーズ／CVDシリーズパルス列入力対応ドライバの詳細はこちらパルス発振用IC不要で、SPI通信で位置決め制御が可能 SPI通信対応は、位置や速度の設定、モーターの起動/停止などをSPI通信でダイレクトに制御できます。パルス発振用ICの代わりに、CPUを使ってパルス信号を生成する必要もありません。パルス発振用ICのコストを削減しつつ、パルス信号を生成するための負担も軽減します。

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