FOODTOWNアドバイザーが
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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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
自動化

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安全増防爆型モーター Kシリーズ

防爆構造の種類防爆構造とは、電気機器を可燃性ガスや引火性蒸気などの危険雰囲気中で使用しても、その機器が引火、発火、爆発などの事故の原因とならないような構造をいいます。モーターの防爆構造には耐圧防爆構造、内圧防爆構造、安全増防爆構造の3種類があり、「安全増防爆型モーター」はこのうちの安全増防爆構造です。安全増防爆構造とは、電気機器が正常に運転している場合に火花、アークまたは過熱を生じてはならない部分にこれらの発生を防止するため、温度上昇について特に安全度を増した構造のことをいいます。使用環境対象ガスの発火度分類…G3（発火点が200℃を超えるもの）防爆機器は構造により使用できる周囲の雰囲気が規定されています。安全増防爆型構造は火花やアークが発生しない構造ですから、爆発等級には関係なくG3のほかG2、G1の爆発性ガスに使用可能です。使用場所……屋内2種場所危険雰囲気が存在する時間と頻度によって危険場所が0種～2種まで3段階に分類されています。安全増防爆型モーターは屋内2種場所でのみ使用可能です。常に爆発の危険性がある場所や屋外では使えません。 2種とは「通常の状態では爆発性ガスなどは存在しないが、装置の故障や操作の誤りなど異常な状態で危険雰囲気を生成する恐れのある場所」のことをいいます。周囲温度範囲……－10℃～＋40℃ 過負荷保護装置について安全増防爆型モーターは発火・爆発の原因となる温度上昇に対して安全度の高い設計になっていますが、過負荷で使われたり許容拘束時間を超えて拘束されると過熱し、事故につながる恐れがあります。過負荷保護装置を必ず2線以上に設置し、拘束時間が60秒以下になるようにしてください。 ※ 防爆電気設備に関する詳細は独立行政法人産業安全研究所発行の「工場電気設備防爆指針」を参照してください。推奨過負荷保護装置過負荷保護装置は必ず非危険場所に設置してください。

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HACCP対策
品質向上
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ACスピードコントロールモーター　US2シリーズ

US2シリーズの概要簡単な操作デジタル表示パネルと設定ダイヤルを搭載することで、「クルクル・ポン」と直感的に操作できるようになりました。マニュアルを見なくても誰もが使いこなせるほどの、シンプルな操作性です。「クルクル・ポン」と操作が可能ダイヤルをクルクル回して、希望の数値に設定。ダイヤルをポンと押すだけで、回転速度を確定できます。「クルクル・ポン」と操作が可能スタート・ストップ・回転方向の切り替えスイッチ操作ひとつで、スタート・ストップや回転方向の切り替えが可能です。外部スイッチを設ける必要がありません。シンプルな配線モーターとスピードコントローラを接続して、電源につなぐだけですぐに起動できます。スピードコントローラは、コネクタ化やコンデンサを内蔵したことで、わずらわしい結線や配線がなくなりました。高い信頼性低ノイズで、システム構成がシンプルに US2シリーズで採用されているモーター、スピードコントローラは、自己ノイズをほとんど発生しません。そのため、ノイズを抑える周辺機器が少なくて済み、設置の手間やコストダウン、省スペースを達成できます。ローズドループ制御でスピードコントロール負荷が変動しても安定して動作 ACモーターに搭載したレートジェネレータで常に回転速度をチェックすることで、負荷が変動しても設定速度を保つようにコントロールします。また、制御回路のデジタル化により速度変動率が-5％から±1％（参考値）へと向上しました。

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HACCP対策
品質向上
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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
物流オートメーション

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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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HACCP対策
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水冷式トルクモーター　IM-2シリーズ

TM-2シリーズに比べて非常に高い回転速度範囲で使用可能です。工作機械での加工時の熱を回避するため、水冷機能で高い連続トルクを確保し、モーターの温度上昇を低減します。過負荷の場合にモーターを保護する温度センサーが装備されています。 ■水冷式 ■大口径中空軸 ■弱め界磁で最高回転速度は5450min-1

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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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棚卸し効率化
物流オートメーション

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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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物流オートメーション

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コア付リニアモーター　LMSAシリーズ

サンドイッチ型リニアモーターで、可動子2個を固定子2個で挟み込んで可動部に働く吸着力をキャンセル。そのためリニアガイドウェイにかかる摩擦力が低減し、コンパクトで高い推力を得られます。水冷オプションあり。 ■高推力・高加速 ■組立が簡単 ■低コギング ■高剛性アルミニウムブリッジ ■連続推力 103～1579N ■ピーク推力 289～4458N

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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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