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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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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
自動化

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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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【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

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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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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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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ステンレスウォームギヤボックス

FVシリーズ FVシリーズステンレスウォームギアボックスは標準的なウォームギヤです。食品業界における最新規格に対応する為に設計されています。洗浄性・耐久性・衛生性を重視したデザインになります。素材はSUS316を使用しています。ラインアップは軸間距離30mmから63mmで、一般的なアルミ製のウォームギヤと交換することができます。標準的なウォームギヤの効率は減速比によって変わり、減速比が高いと伝達効率は低下します。このような理由から、われわれは300:1までの高減速比でも高効率をもたらす FKシリーズハイポイドベベルギアの使用をお勧めします。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 FV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
自動化

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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。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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コアレス・円筒型リニアモーター　LMTシリーズ

円筒状の永久磁石を組み合わせて用いた円筒型リニアモーター。コアレス可動子を用いているので、非常に軽く、優れた動特性を持っています。幅広いサイズを揃えており、また類似形状のためボールねじの置き換えに適しています。 ■ 3相 ■ 軽量で高加速度、高動特性 ■ エアギャップが大きく組立容易 ■ コギングなし、非接触磨耗なし

解決できる課題

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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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ステンレスヘリカルウォームギヤボックス

FS(A)シリーズヘリカルウォームギヤは、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。ギヤ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。FS(A)シリーズヘリカルウォームギヤは減速比217.41:1まであり、最大出力トルクは520Nm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 FS(A)シリーズ仕様・[減速比] 22.5 : 1 ～ 217.41 : 1 ・[中空軸径] 20φ, 25φ, 30φ, 35φ, 40φ, 45φ

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