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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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【低重心・重負荷タイプ】リニアモーター単軸ステージ SAシリーズ

コア付リニアモーターを採用した単軸ステージより大きな連続推力を持ち、大きめの推力と素早いレスポンスが要求される用途に無負荷時：最大加速度30m/s2、有負荷時：最大速度2m/s 4mまでのストロークに対応優れた速度制御性能低コスト、コンパクトサイズ、高性能クリーンルーム向きカタログ・リーフレット

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省スペース
棚卸し効率化
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5相ステッピングモーター用ドライバ CVDシリーズフルクローズド制御タイプ

ステッピングモーターのフルクローズド制御位置決め開始時はステッピングモーターの高応答を活かしたオープンループ制御をおこない、位置指令が完了した時点から、外部センサのフィードバックを使った位置補正をおこないます。フルクローズド制御高精度位置決めを実現フルクローズド制御により、機構上での位置を直接フィードバックして、指令位置に対する検出位置の差分を補正します。サブミクロンの高精度な位置決めが求められる装置の設計に貢献します。サーボモーターのように機構に合わせたゲイン調整が不要です。常にエンコーダのフィードバックを利用した位置決め運転をしないため、ベルトプーリーやカムなど機構や負荷にあわせた調整が不要になります。ハンチングなしで停止位置を保持位置決め完了時にハンチングがなく、モーター自身の保持力によって停止します。停止に振動があると困る用途に最適です。高精度位置決めを実現機構に合わせた各種外部センサに対応各社各種のセンサに対応しており、機構に応じたセンサ種類からのフィードバックを使用できます。

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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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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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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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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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真空対応DDモーター　DMRシリーズ

HIWINのカスタム真空DDモーターは、高真空10-8 mbarクラスに対応。特殊なパッケージ技術により真空システム内における最適化された放熱設計で、連続高トルク出力を実現します。

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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。

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DDモーター　DMYシリーズ

高分解能アブソリュートレゾルバーを備えており、原点復帰が不要なDDモータ―。優れた動特性、高トルク・高精度が特長で、高精度位置決めを必要とする産業に適しています。 ■ アウターローター型 ■ 分解能92万p/revのアブソリュートレゾルバー ■ 優れた動特性、高トルク、高精度 ■ 瞬間最大トルク：12～300 Nm ■ 特殊環境にも適応

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モーションコントローラ

ロボット制御できる高機能タイプと，PTP（Point-to-Point）位置決めに特化した汎用タイプから選択できます。ロボット，搬送装置，半導体製造装置などのモーション制御に最適です。コンパクト高さ120mm×幅55mm×奥行110mm。非常にコンパクトなモーションコントローラです。小型化により省スペース化を実現し，システムコストの低減に貢献します。柔軟なシステム構築ロボットや電子カムを制御できるAタイプと，PTP動作に特化したBタイプをラインアップ。入出力信号の制御と同時に，複雑な多軸モーション制御や，ロボット制御がおこなえます。お客さまの用途に合わせて，柔軟にシステムを構築できます。 IoT※1機能搭載各種周辺機器と接続するため，Ethernet，RS-485，USBなどのインタフェースを標準装備。 EthernetではModbus TCPが使用できます。また，上位通信用のOPC-UA※2にも準拠しており，さまざまな機器とシームレスに接続できます。また，PCの汎用ブラウザにて，動作状態のモニタリングやプログラム変数の読み書きができるWebサーバ機能を搭載。IoT技術を活用したシステムが簡単に構築できます。 ※1 1 Internet of things：あらゆるモノをネットワークにつなげ，情報交換することにより相互に制御する仕組み。 ※2 Object Linking and Embedding for Process Control - Unified Architecture：データを相互運用するための標準規格。

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