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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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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

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省スペース
棚卸し効率化
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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
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リニアモーターステージカスタム版

リニアモーターステージカスタム版。すべて自社製のキーコンポーネント（リニアモーター・リニアガイドウェイ・ボールねじ・DDモータ・サーボモーターやドライバー）を用いており、高性能・コストパフォーマンスの良さでユーザの競争力を高めるお手伝いをいたします。

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インダクションモーター

インダクションモーターの特徴一方向、連続運転に最適コンベアの駆動、回転テーブルなど、一方向に連続して運転する用途に最適です。簡単運転コンデンサを接続して交流電源に接続するだけで、簡単に運転することができます。（三相モーターの場合、コンデンサは必要ありません。）ブレーキバックでモーターを瞬時停止インダクションモーターのオーバーランを小さくし、瞬時停止する用途に適しています。ブレーキパックSB50Wならモーターに内蔵しているサーマルプロテクトが動作した場合、アラーム信号として出力できる機能を搭載しています。海外安全規格に適合全機種が各種安全規格に適合し、過熱保護装置を内蔵しています。最適設計による三相高効率モーターもご用意モーターの基本設計を見直すことで、これまでにない高効率を実現しました。インバータによる速度制御に最適な特性と、省エネルギーを可能にした三相高効率モーターもご用意しています。三相高効率モーター K2Sシリーズ最大効率が80％最適な磁気設計と専用部品の採用により、最大効率が80％の高効率な三相モーターです。損失を大幅に低減し、モーターの出力アップやファンレス化などを実現しました。最大効率比較（参考値）最大効率が80％ [定格出力 60Hz時] ※ 三相380/400/415VはIE3基準値をクリアしています。 IE4、IE3は、国際規格のIEC 60034-30-1の効率クラスです。消費電力が最大約10％低減従来品の90Wと同一条件で比較すると、消費電力を最大約10％低減しました。装置の省エネルギーに貢献します。

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HACCP対策
品質向上
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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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ステンレスヘリカルギヤボックス

FRシリーズ FRシリーズヘリカルギアボックスは、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。FRシリーズヘリカルギアボックスは減速比199.81:1まであり、最大出力トルクは600Nm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 FRシリーズ仕様・[減速比] 3.41 : 1 ～ 199.81 : 1 ・[中空軸径] 25φ, 30φ, 35φ

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HACCP対策
品質向上
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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

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DDモーター　DMSシリーズ

[1] DMSシリーズ [2] モデル [3] エンコーダー 4: 2500 ライン (INC) 5: 3600 ライン (INC) 6: 5400 ライン (INC) [4]ホールセンサー 0: ホールセンサーなし 1: デジタルホールセンサー [5] 巻線仕様 S: 標準 L: 低逆起電力 [6] 温度センサー N: 温度センサーなし P: PTCセンサーあり [7] IP保護等級 0: IP40 1: IP65 [8] 機能コード [9] 面振れ/軸振れ S: 30µm/30µm (標準) P: 5µm/30µm A: 5µm/15µm [10] 精度補償 0: 精度補償なし 1: ±10 arc-sec 2: ±5 arc-sec [11] ケーブル長さ 0: ケーブルなし (光学スケール標準) [12]コネクタータイプ A: 光学スケール規格 (Intercontec M17 金属) [13]位置決めピン S: 標準穴 (図面参照) [14]クランプ 0: なし (標準) 1: 電源ON 時クランプタイプ 2: 電源OFF 時クランプタイプ 3: エアークランプ [15]予約

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自動化
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棚卸し効率化
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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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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。

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