サーボモータとは？種類の違いと、エンコーダ・速度応答・ネットワークの選び方

サーボモータとは

サーボモータは、工場の機械を動かすための産業用モータです。PLCやモーションコントローラが「どこまで・どの速さで・どの力で」動かすかを決め、サーボアンプがその指令どおりに動くよう、モータに電力を送ります。

• モータの後ろには、回った量を測るエンコーダが付いています
• エンコーダが実際の位置と速度をアンプに返し、アンプは指令とのずれが無くなるように動かします（クローズド・ループ制御）
• 今はブラシの無いACサーボモータが主流で、モータとアンプはメーカーがセットで売るのがふつうです

使用例

富士電機の解説では、使用例として、産業用ロボット・工作機械・電子部品の実装装置・半導体や液晶の製造装置・射出成形機・ラベル包装機・プレス機械・医療機器を挙げています。

制御方法

• 位置制御：決めた位置でピタリと止めます
• 速度制御：低速から高速まで、決めた速さで回します
• トルク制御：負荷が急に変わっても、決めた回転力を保ちます

種類と違い

汎用ACサーボ（回転形）

いちばん多い形です。ボールねじやベルト、減速機を付けて、装置の各軸を動かします。小さい軸から大きな軸まで容量がそろい、メーカーごとにつなげるネットワークと、速度応答・エンコーダの細かさが違います。

DC電源の小型サーボ

DC24VやDC48Vの電源で動きます。電池で走るAGVやAMRの車輪、チップマウンタや小さなXYテーブルの軸に使います。

DDモータ（ダイレクトドライブ）

減速機を使わずに、負荷をモータで直に回します。ギヤのガタが無いので、割出しテーブルを正確に止められます。回転は遅く、そのぶん大きなトルクを出します。

リニアサーボ

モータそのものが直線に動きます。ボールねじやベルトが要らないので、速く動いて速く止まる軸に向きます。固定子をつなげば長いストロークも作れます。

ステッピングモータとの違い

サーボモータは、エンコーダで実際の位置を確かめながら動くので、負荷が急に変わっても決めた位置・速度・回転力を保てます。ステッピングモータだけの製品は、このページの比較には入れていません。

選ぶときに見るところ⁠（選定）

• ネットワーク：上のPLC・モーションコントローラに合わせます。EtherCAT、CC-Link IE TSN、MECHATROLINK、SSCNET III/H、SXバス、RTEXなど、メーカーごとに対応が違います。パルス列で指令する型もあります
• 出力と回転数：負荷の重さと慣性、必要な速さから容量を決めます。モータの慣性と負荷の慣性の比が大きすぎると、止まり方が落ち着きません
• エンコーダの分解能：bitの数が大きいほど、1回転を細かく分けて位置を測れます
• 速度応答（速度周波数応答）：指令の変化にどれだけ速く付いてこられるかの数字で、大きいほど応答が速く、位置決めの時間を詰められます
• 電源：工場の電源（単相・三相AC200V、AC400V）か⁠、電池のDC24V・DC48Vか
• 置き換え：前の世代と取り付けの寸法をそろえた製品なら、装置を大きく変えずに入れ替えられます

値段の見方

サーボモータの値段を公式サイトに出しているメーカーは少なく、今回の比較では三菱電機だけでした。モータとアンプは別々の品番で、それぞれに値段が付きます。ほかに、モータとアンプをつなぐケーブル、回生抵抗、ブレーキ付きの型にするかどうかでも金額が変わるので、出力・つなぎ方・本数を伝えて見積もりを取ります。