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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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超低速シンクロナスモーター SMKシリーズ

低速・同期回転電源周波数に正確に同期して低速で回転します。負荷が変動しても回転速度は変わりません。 50Hzのとき　60r/min（30r/min）※ 60Hzのとき　72r/min（36r/min）※ ※ （）は、SMK014MA-□の値です。連続定格コンデンサランモーターコンデンサのみで簡単に駆動できるコンデンサランモーターです（SMK5□は外部抵抗も必要）。正逆転動作でも連続定格で駆動できます。連続定格コンデンサランモーター優れた起動・停止・反転特性モーター許容慣性負荷以内であればモーターは電源周波数の1.5サイクル（50Hzのとき0.03秒、60Hzのとき0.025秒）以内で起動・停止・正逆転がおこなえます。位置決めにも応用できます。モーターは電源を切るだけで停止します。モーター許容慣性負荷以内であれば、10°以内で停止することができます。精度の良いスイッチを使用すれば精度の高い簡易位置決めがおこなえます。巻下げ運転が可能巻下げ状態でも一定速度で回転します。上下動を同じ速度で駆動したい用途にも適しています。負荷を保持することもできます。超低速シンクロナスモーターは、ステッピングモーターと同じ構造でローターに永久磁石を使用していますので、そのままでも保持力があります。ギヤヘッドを使用することで大きな保持力を利用することができます。直流電源を使用すれば、より大きな保持トルクを得ることもできます。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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ステンレスハイポイドベベルギヤボックス

FKシリーズ FKシリーズハイポイドベベルギアは高トルク、省エネ、加熱防止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。焼入れをしたギアは通常のウォームギアより長寿命であり、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。ギアボックスの円形で滑らかなデザインは食品業界に非常に適合しています。FKシリーズハイポイドベベルギアは減速比300:1まであり、最大出力トルクは500Nm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は、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 FKシリーズ仕様・[減速比] 7.5 : 1 ～ 300 : 1 ・[中空軸径] 20φ, 25φ, 30φ, 35φ

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
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LAアタッチメント(リニアアクチュエータ)

ステッピングモーターに簡単に組み付けられるリニアアクチュエータのアタッチメント製品 LAアタッチメント（リニアアクチュエータ）は、ステッピングモーターに簡単に組み付けられるアタッチメント製品です。すべりねじと樹脂ナットで構成されており、カップリングレスで簡単に組み付けができ、自作機構に比べ部品や組み付け工数を削減できます。組み付け例：LAアタッチメント+ステッピングモーターPKPシリーズ取付角寸法42mmで許容推力100N、許容速度180mm/s 小型ながら高推力・高速。装置のタクトタイム削減に貢献セルフロック力*最大100N（取付角寸法42mm リード2mm）。負荷保持可能 LAアタッチメント（リニアアクチュエータ）は、機構部にセルフロック力があるため、自重による落下防止・移動防止などの負荷保持用途に適しています。 ※ 外部からナットを移動させようとしたとき、摩擦の関係からねじ軸が動かなくなる現象をセルフロックといいます。発熱低減：無励磁状態での負荷保持が可能なため、励磁時間短縮による低発熱化を実現コストダウン：負荷保持用の電磁ブレーキ削減可能（リード2mmの場合）カップリングレスで簡単組み付け。より省スペース、より短時間で装置設計が可能 LAアタッチメント（リニアアクチュエータ）を使うことで、部品数削減による省スペース化と、組み立てや取付精度などの調整時間が削減できます。より短い時間での装置立ち上げが可能になります。動画で見る LAアタッチメント（リニアアクチュエータ）とモーターの取付方法部品数削減による省スペースイメージアキシアル荷重をダイレクト支持アキシアル軸受け機構を採用し、アキシアル荷重をダイレクトに支持可能です。信頼性の高いLAアタッチメント（リニアアクチュエータ）です。アキシアル軸受け機構採用耐摩耗性の高い樹脂ナットを採用 LAアタッチメント（リニアアクチュエータ）は、耐摩擦性の高い樹脂ナットを使用しているため、走行距離によって増加するバックラッシの変化量を抑えることができます。

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省スペース

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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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品質向上
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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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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

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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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【短ストローク】コア付リニアモーター　LMSSシリーズ

■短ストロークを実現するミニマム設計 ■最適化されたコギング ■絶縁種別：F種

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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　SCタイプ

以下のような用途におすすめです定寸送り運転正転入力のON、OFFで運転が可能定寸送り運転往復運転正転・逆転入力のON、OFFで運転が可能往復運転 2速切り替え運転 2速切り替え運転が可能 2速切り替え運転なめらかな低速運転速度範囲は0.02r/min～600r/min なめらかな低速運転パルス発振器不要。I/Oで制御するシンプルなシステム構成モーター、ドライバとプログラマブルコントローラだけのシンプルな構成です。ドライバのスイッチで、運転速度、加減速時間、運転電流の設定をおこない、FWD（RVS）入力をON、OFFするだけ。スピードコントロールモーター感覚で簡単速度制御が可能です。パルス発振器不要。I/Oで制御するシンプルなシステム構成 2種類の速度を設定可能ドライバは、2種類の速度を設定し、外部から切り替えることができます。速度設定範囲：0.02r/min～600r/min

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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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物流オートメーション

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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

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