サーボモーターは、位置・速度・トルクを高精度に制御できるモーターです。
専用のサーボドライバと組み合わせて使用し、FA機器やロボット、工作機械、搬送装置などに広く利用されています。
この記事では、サーボモーターとサーボドライバの仕組み・種類・用途・代表メーカーをわかりやすく解説します。
サーボモーターとは？（基礎知識）
サーボモーター（Servo Motor）は、目標位置・速度・トルクを正確に制御するモーターです。
内部のエンコーダが回転角度や速度を検出し、サーボドライバがフィードバック制御を行うことで、高精度で滑らかな動作を実現します。
仕組みと構成
サーボモーターは、以下の要素で構成されています。
- モーター本体：ブラシレスDCモーター（BLDC）が主流。小型で応答性が高い。
- エンコーダ：モーターの回転位置や速度を検出。分解能が高いほど制御精度が上がる。
- サーボドライバ：制御信号を解析し、モーターに最適な電流・電圧を供給する制御装置。
- 制御回路（コントローラ）：PLCやNC装置など、動作命令を出す上位装置。
動作原理
上位制御装置が「目標位置（指令値）」を出すと、サーボドライバがモーターを駆動します。
モーターに内蔵されたエンコーダが実際の位置を検出し、その情報をドライバにフィードバック。
ドライバは指令値と実測値の差（偏差）を補正して出力を調整します。
このフィードバック制御（サーボ制御）により、高精度な動作が可能になります。
特徴
- 位置・速度・トルクを高精度に制御可能。
- 応答性が高く、滑らかな動作。
- 高トルク・高効率・低慣性。
- 停止位置の精度が非常に高い。
- 外乱（負荷変動）に対して自動補正が可能。
サーボモーターの種類
- ACサーボモーター：現在主流。三相AC入力で高出力・高精度制御が可能。
- DCサーボモーター：古くからある方式。小型機器・教育用途などで利用。
- リニアサーボモーター：直線運動を直接行うタイプ。搬送・加工装置に使用。
- ステッピングサーボ：ステッピングモーターにエンコーダを組み合わせた簡易サーボ。
サーボドライバとは？
サーボドライバは、サーボモーターを制御するための専用ドライバです。
電流・電圧・位相を制御してモーターを駆動し、エンコーダ信号を読み取ってフィードバック制御を行います。
最近の製品では、ネットワーク通信（EtherCAT、PROFINETなど）にも対応し、FA機器との連携性が向上しています。
用途
- FAライン・ロボット・搬送装置の駆動
- 工作機械・切削・研削機の送り軸制御
- 包装・印刷・検査装置などのタイミング制御
- 位置決めが必要な組立・自動機器
- 医療機器・研究装置など精密制御が必要な分野
選定のポイント
- トルク・慣性モーメント・加減速特性
- 制御方式（位置制御・速度制御・トルク制御）
- 通信方式（パルス・シリアル・EtherCATなど）
- エンコーダ分解能と精度
- ドライバの電源仕様・入出力信号
主なメーカーと特徴
安川電機株式会社
Σシリーズで有名な国内最大手。ロボット・工作機械・FA装置に広く採用。
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三菱電機株式会社
MRシリーズを展開。モーション制御とPLC連携に強み。
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オムロン株式会社
1Sシリーズなど、小型FA機器向けの統合制御システムを提供。
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パナソニック株式会社
MINASシリーズで知られる総合電機メーカー。軽負荷・精密用途に強い。
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メーカー比較表
| メーカー | 主力製品 | 特徴 | 主な用途 |
|---|---|---|---|
| 安川電機 | Σシリーズ | 高精度・高速応答 | FA装置・ロボット |
| 三菱電機 | MRシリーズ | PLC連携・高信頼 | 搬送・組立装置 |
| オムロン | 1Sシリーズ | コンパクト・通信性 | 小型FA・検査装置 |
| パナソニック | MINASシリーズ | 高精度位置決め | 医療・精密機器 |
購入先・通販サイト
Q&A
Q. サーボモーターとインバータモーターの違いは？
A. インバータは主に速度制御に使われ、サーボモーターは位置・トルクを含めた高精度制御が可能です。
Q. サーボモーターの寿命は？
A. 機械的寿命は約2万〜3万時間が目安です。エンコーダやベアリングなどの摩耗部品交換で延命可能です。
Q. サーボドライバは他社モーターにも使えますか？
A. 原則として同一メーカー・同シリーズでの組み合わせが推奨されます。通信プロトコルやエンコーダ仕様が異なるためです。
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