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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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2相ステッピングモーター　PKP／PKシリーズ

性能の向上高トルク化モーター巻線設計の見直しにより、高電流化が可能になりました。低速域から高速域までトルクアップを実現しています。同サイズでの回転速度－トルク特性比較同サイズでの回転速度－トルク特性比較励磁最大静止トルクの比較励磁最大静止トルクの比較省エネルギー・省電力モーターに供給する運転電流を下げることで、従来の製品と同等なトルクを得ながらも消費電力量、CO2排出量の低減を実現できます。消費電力量・CO2排出量従来比56%減（当社比）消費電力量・CO2排出量従来比56％減回転速度 0.1kHz (30r/min) 稼働時間 24時間、365日運転状況運転50%、待機50% 電源電圧 DC24V CO2係数 0.519㎏-CO2/kWh 低振動化磁気設計の見直しにより、従来品よりさらなる低振動を実現しています。ダウンサイジングによる省資源従来品に比べ、大幅にトルクを向上させました。同等のトルクで比較した場合、PKPシリーズを使用することでモーターをダウンサイジングすることができます。装置の省スペース化、軽量化に貢献します。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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ステンレスヘリカルギヤボックス

FRシリーズ FR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。FRシリーズヘリカルギアボックスは減速比199.81:1まであり、最大出力トルクは600Nm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 FRシリーズ仕様・[減速比] 3.41 : 1 ～ 199.81 : 1 ・[中空軸径] 25φ, 30φ, 35φ

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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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省スペース
棚卸し効率化
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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。

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DDモーター　DMHシリーズ

高応答、高トルク、高速位置決め動作角度が小さく、周波数が高いアプリケーションに最適です。 Eシリーズドライバー搭載で、より早く、より安定し、より正確な産業需要を実現。生産効率が大幅に向上し、50～60,000UPHの生産能力を実現します。

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薄型DDモーター　DMTシリーズ

圧倒的な薄さが特長の薄型DDモータ― 厚さ 22㎜の「DMTB2・DMTF2」に加え、 2023年6月より、新たに中空径340mm/厚さ30mmの「DMTK3」を受注・販売開始

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ACサーボモーター　Eシリーズ

新世代のACサーボモーター Eシリーズは、FPDや半導体、レーザー加工機のほか工作機械や自動車、検査／測定機器など様々な業界における自動化に適します。FRシリーズと比較して、Eシリーズは高速、高分解能、小型化、安定性などに優れ、生産効率を効果的に向上します。 ■ 簡単で迅速に組付け可能 ■ コンパクト設計で高速 ■ 定格出力50W～2KW ■ ブレーキ（オプション）、50W～750WはIP67オプションあり

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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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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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ステッピングモーター　PKPシリーズ

性能の向上低振動・高トルク・高効率化についてご紹介します。低振動化フルデジタル制御のフルタイムマイクロステップ駆動によって振動レベルを大幅に改善し、全速度域で低振動化を実現しました。全速度域で振動特性を大幅に改善全速度域で振動特性が大幅に改善 5相モーターでさらに低振動化 5相モーターでさらに低振動化概要や特性、特徴の詳細はこちら（テクニカルレポート）高トルク化高電流駆動ドライバと、最適巻線設計モーターの組み合わせで高トルク化を実現演しました。 PKPシリーズモーター：巻線設計の見直しによる高トルク化 CVDシリーズドライバ：駆動回路の高効率化により高電流駆動が可能 2相モーター低速域でトルクアップ 2相モーター低速域でトルクアップ 5相モーター全速度域でトルクアップ 5相モーター全速度域でトルクアップ高効率設計 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（テクニカルレポート）ドライバの特徴業界最小クラスの高性能ドライバ省スペース化に貢献する小型・軽量ドライバです。2相と5相のドライバは、サイズ・取付・I/Oと電源コネクタが共通です。

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