サーボモーターとは?
A サーボモーター 一般的に、モーター、高精度エンコーダー（または他のフィードバックセンサー）、サーボドライバ、ホストコントローラから成る完全なサーボシステムで構成されています。通常のモーターとは異なり、このシステムはクローズドループのフィードバック制御方式に依存しており、指令に基づいて位置、速度、トルクの高精度なリアルタイム制御が可能であり、迅速な応答性も備えています。
サーボモーターはどのように動作する?
サーボモーターの精度は、そのクローズドループ制御システムに起因します。このシステムは、指令−フィードバック−補正の継続的なサイクルを通じて高精度制御を実現します。まず上位コントローラーが目標位置を指定する指令信号を発信すると、サーボドライブがこの信号を高出力の電流に増幅してモーターを駆動します。同時に、モーター内蔵のエンコーダーまたはセンサーが実際の位置と速度をリアルタイムで監視し、ドライブにフィードバックを行います。ドライブは、PIDアルゴリズムなどの制御戦略を使用して目標位置と実位置を絶えず比較します。ずれ（例えば負荷変化によるもの）が検出されると、直ちに出力電流を調整して動的に補正します。この全体のプロセスは数ミリ秒以内に完了するため、モーターは迅速に目標位置に到達し、正確にその位置を維持することが可能で、外部の干渉があっても安定性を保ちます。このような制御性能は、ステッピングモーターなどのオープンループ方式と比較して、トルク・速度・位置制御の面で著しく優れています。
サーボモーターの種類
サーボモーターは、電源の種類によってDCサーボモーターとACサーボモーターに分けることができる。
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ACサーボモーター
AC電源の条件下では、モーターは主に動作原理と構造によって永久磁石同期サーボモーター（PMSM）と非同期サーボモーター（ASM）に分類される。PMSMは高精度・高応答性などの利点があり、産業用ロボット、CNC工作機械、半導体製造装置、自動生産ラインなど、高精度制御が必要な分野で広く使用されている。一方、非同期サーボモーターは、遠心分離機、圧縮機など、高出力・高回転速度で比較的精度が求められない機器に適している。
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DCサーボモーター
直流電源で駆動される場合、サーボモーターは主に構造や動作方式に応じてブラシ付き直流サーボモーターとブラシレス直流サーボモーター（BLDC）に分類されます。この二つにおける主な違いは、整流方式にあります。ブラシ付き直流サーボモーターは機械的な整流を使用し、ブラシと整流子の物理的な接触に依存しています。一方、BLDCサーボモーターは電子整流を使用し、位置センサーとアクチュエーターを活用して高精度な制御を行います。現在、BLDCサーボモーターは性能、信頼性、寿命において顕著な利点を持つため、徐々にブラシ付きタイプを置き換え、高精度・高信頼性のサーボ応用において主流の選択となっています。
サーボモーターの応用
サーボモーターの特異な能力により、その適用分野は多岐にわたります。
- 産業オートメーション：ロボット、CNCマシン、包装機械など
- ロボティクス：ロボットアームや脚部の関節を正確な動作で制御
- コンシューマー電子機器：カメラのレンズを駆動してオートフォーカスを実現し、高級3Dプリンターのプリントヘッドの動作を制御します。
- 医療機器：手術用ロボットの精密ツールに動力を供給し、診断機器の流体ポンプを制御します。
特長 サーボモータ製品
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NEMA 23 統合型DCサーボモータ ：57mmフレームサイズのブラシレスDCモータと16ビットエンコーダおよびサーボドライブを一体化した製品です。
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EtherCAT ACサーボモータ ：0.05kW～7.5kWの最も一般的な出力範囲に対応し、17ビット多回転マグネット絶対式エンコーダを搭載したサーボモータ。サーボドライブは単相および三相電源システムに対応し、EtherCAT通信をサポートします。
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パルス式ACサーボモータ ：0.05kW～7.5kWの最も一般的な出力範囲に対応し、17ビット多回転マグネット絶対式エンコーダを搭載したサーボモータ。サーボドライブは単相および三相電源システムに対応し、パルス通信をサポートします。
