サーボモータとは

一般的なモータが主に機器の動力源として連続回転に使われるのに対し、制御機構を備えるサーボモータは、一定の角度だけ回転して正確な位置で止まることができます。この特長を生かして、産業用ロボットの関節の位置決めからラジコン飛行機の舵の角度決めまで、産業やホビー分野などさまざまなシーンで機器の制御に使われています。

サーボモータのサーボ（servo）は、いわゆる制御機構のことを指します。テクノロジーの領域では、制御する側をマスター（master）、制御される側のことをスレーブ（slave）と呼ぶことがありますが、サーボもスレーブも、ラテン語のServus（奴隷）に由来すると言われています。

つまり、サーボモータとは「言いつけどおりに忠実に働く」という意味合いで名付けられたモータのことを指し、回転位置や回転速度などを制御できれば、その仕組みにかかわらず「サーボモータ」と呼ばれます。

そのため、ステッピングモータやコアレスモータもサーボモータに含まれる場合もありますが、ここでは、エンコーダ（回転検出器）を備え、その情報を基にドライバで速度や位置（角度）を制御するタイプのサーボモータについて説明します。

ステッピングモータもサーボモータと同様に、外部からの信号により回転角度を制御する機構を備えていて、機器類の位置決めなどが可能ですが、次のような違いがあります。

制御方式

サーボモータはエンコーダ（回転検出器）によって回転位置を検知しており、エンコーダで検出した情報をコントローラへフィードバックすることで位置を制御します。このため精度の高い停止が可能であり、回転の停止中も位置がずれたときには元の位置に戻ります。一方ステッピングモータでは回転角度がパルス数に比例しており、ドライバがコントローラからこのパルス信号を受けることで位置を制御します。よって、位置を検知する機構を必要としませんが、位置ずれも認識できません。想定外の負荷変動などで脱調（指示された回転角度と、モータ回転の同期が失われた状態）が発生することもあります。

トルク/回転数

サーボモータは低速域から高速域まで安定したトルクを発生させ、高速運転も可能です。ステッピングモータは特に低速域で高いトルクを発生させますが、高速域ではトルクが減少するため高速回転には向いていません。

コスト

サーボモータは高価なロータリーエンコーダやサーボ制御装置（サーボドライバ）が必要になるため、ステッピングモータに比べると高価になります。

サーボモータの技術は産業用ロボットの進化とともに大きく発展しました。

米国では1950代から工場の自動化が注目され、ベルトコンベヤーや自動装置、産業用ロボットなどによる自動化が始まりました。初期の自動装置や産業用ロボットのアクチュエータの位置決めには油圧や空気圧が用いられていましたが、精度や安定運用、配管、油漏れ・空気漏れなどの課題がありました。

その後、1950〜60年代にDCサーボモータの技術が進展して実用化が進んだことにより、問題のある油圧や空気圧の機構に代わって産業用ロボットへ搭載されるようになりました。

さらに1980年代には、ACサーボモータが登場して、ロボットの小型・軽量化が進むなど、その実用性の高さから、今日ではほとんどの産業分野の機器類にACサーボモータが使われるようになっています。

サーボモータは、DCサーボモータとACサーボモータに分類することができます。

DCサーボモータ

ブラシ付きDC（直流）モータで駆動するサーボモータです。DCモータはACモータに比べて制御が容易で、小型・低価格なことから以前は幅広く使われていましたが、ACモータの制御技術が進んだことで今日では使われる機会が減っています。

ACサーボモータ

AC（交流）モータで駆動するサーボモータです。DCモータに比べて制御が複雑ですが、制御技術が進化したことで、今日では最も普及しています。
ACサーボモータは駆動モータの種類によって同期（SM）型と誘導（IM）型に分類されます。この2つの違いは永久磁石の有無です。
同期（SM）型は永久磁石を使います。モータ出力が大きくなるにつれて高価な永久磁石の使用量が増えるので、高価になります。よって、出力が小さい領域（10kW未満）で多く使用されていましたが、今日では高性能な永久磁石が登場したことにより同期型が主流になっています。
誘導（IM）型は永久磁石を使わず、出力が大きい領域（10kW以上）で使用されます。

サーボモータは正確な位置決め制御を得意としているため、産業用ロボットや精密機械の制御に幅広く使われています。

ASPINAでは、ブラシレスDCモータを用いた同期（SM）型のサーボモータを提供しています。また、ブラシレスDCモータやバイブリッド型ステッピングモータにロータリーエンコーダを搭載し、ドライバで必要なサーボ制御することで、ACサーボモータとしてご提供することも可能です。

ASPINAのサーボモータは、駆動・制御系から機構設計までを含んだシステム部品としてご提供しています。試作から量産、アフターサポートまで一貫して対応しています。
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