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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

クラッチ・ブレーキ付モーターC・Bモーター

高頻度運転に最適高頻度・高応答のクラッチ・ブレーキにより、高頻度の起動・停止が可能です。コンパクトで取り扱いが簡単コンパクト設計なので、取り扱いが簡単。スペースをとらず機械の駆動部を簡潔にまとめることができます。高信頼性ギヤヘッド採用 C・Bモーター専用ギヤヘッドGCタイプ、GCHタイプは、耐衝撃性を重視し、強度をアップして専用化、信頼性を向上しました。（GNタイプ等、他のギヤヘッドは取り付けできません。）種類が豊富インダクションモーターで、リード線タイプ、端子箱付タイプがあります。また、電源仕様も単相100V、200V、三相200Vと種類が豊富です。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
自動化

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リニアモーターステージ SSA XYシリーズ

高精度・短納期で優れたコストパフォーマンスを実現する、2軸リニアモーター位置決めステージ。 E1・E2ドライバーとの併用で、優れた速度リップル性能を実現。・最大速度 1500mm/s ・高分解能 0.1μm ・優れた再現性 ±0.5μm

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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サーボモータ

工作機械や産業用ロボット、医療機器など「動く」装置で求められるのが、「モータ」やそれを駆動する「アンプ」です。ただ回るのではなく、正確な位置決めや高性能が求められる用途で活躍します。サーボシステム製品「SANMOTION」は、高精度かつ高速の駆動ときめ細やかなカスタマイズにより、装置の生産性の向上に貢献します。

解決できる課題

人手不足解決
品質向上
自動化
IoT、DXの活用
制御機器更新
生産効率改善

…

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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

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　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

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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防塵・防水モーター FPWシリーズ

防塵・防水性 IP67 水がかかる場所でも使用できる防塵・防水タイプのギヤードモーターです。IEC規格のIP67に適合しています。水中や水圧の高い環境でのご使用には適していません。 IP67 防塵・防水性の等級を表すIP表示は、IEC60529およびIEC60034-5で規定されています。 FPWシリーズは、ULによりIP67であることの認定を受けました。（UL File No. E166348）耐食性向上特殊塗装の採用とシャフト材質の見直し[ステンレス鋼（SUS303系）]により、耐食性が向上しました。海外安全規格適合、グローバル電圧対応 UL/CSA規格認定を取得し、CEマーキング（低電圧指令）を実施しています。また、中国強制製品認証制度（CCC制度）の認証も取得しています。

解決できる課題

品質向上
省スペース

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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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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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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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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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水冷式トルクモーター　TM-2シリーズ

従来のTMRWシリーズの特長を継承しながら、より高いトルクと低コギングを達成します。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 ■TMRWに比べてトルク密度は20％アップ

解決できる課題