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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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モーター

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。

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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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

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
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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モーター

【高精度・高速安定タイプ】リニアモーター単軸ステージ LMCシリーズ

コアレスリニアモーターを採用した単軸ステージリニアモータ直接稼働により高精度運動が可能に無負荷時：最大加速度50m/s2、最大速度5m/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

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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モーター

ステンレスベベルギヤボックス

FKAシリーズベベルギアボックスは、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。FKAシリーズベベルギアは減速比197.37:1まであり、最大出力トルクは2700Nm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 FKAシリーズ仕様・[減速比] 3.98 : 1 ～ 197.37 : 1 ・[中空軸径] 30φ, 35φ, 40φ, 50φ, 60φ

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
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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
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αSTEP AZシリーズ

新開発ABZOセンサ小型のバッテリレスの機械式アブソリュートセンサです。生産性の向上やコスト削減に貢献します。モーター、ドライバともに、お求めやすい価格です。機械式センサ ABZOセンサは歯車を複数搭載しており、個々の歯車の角度を認識することで位置情報を検出します。そのためバッテリが不要です。多回転アブソリュートセンサ基準となる原点から、モーター軸で±900回転（1800回転分）の絶対位置が検出可能です。外部センサ不要アブソリュートシステムのため、原点センサ、リミットセンサなどの外部センサは不要です。高速原点復帰＋原点復帰精度の向上原点センサ、リミットセンサ無しで原点復帰ができます。センサの感度を気にせず、高速の原点復帰を実現し、マシンサイクルを短縮します。同時に、センサの感度による原点位置のバラつきが起こらなくなります。原点の精度を向上できます。コストダウン外部センサにかかる費用や、配線に関する費用がかかりません。システム全体をコストダウンします。装置設計の自由度が向上外部センサの設置や配線に必要だったスペースを節約できます。装置設計の自由度を向上させます。バッテリレスバッテリ不要の、機械式センサです。位置情報を機械的に管理します。位置情報を保持位置決め運転中に電源が遮断されたり、モーター／ドライバ間のケーブルが外されても、位置情報を保持します。原点復帰運転の時間を削減できます。メンテナンスの削減バッテリの交換が不要です。メンテナンスの手間やコストを削減します。

解決できる課題

人手不足解決
品質向上
自動化
省スペース
生産効率改善

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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

コアレス/シャフト式のリニアターボモーター採用した軽量・高加減速タイプの単軸ステージ。ボールねじとACサーボモーターの組合せ装置の代替え、検査・スキャンニングや半導体産業に適しています。最大速度を大幅に伸ばします。

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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コア付リニアモーター　LMSCシリーズ

コア付の高推力タイプ。可動子2個を固定子2個の間に挟み込んで可動子・固定子間の吸着力をキャンセルし、レールにかかる負担を大幅に軽減。ゆえに小型ながら高推力を実現します。

解決できる課題

自動化
省スペース
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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