第2週

モータの選び方制御方法

第2週の学習のポイント ................................................................................................. 512.1 慣性モーメントの考え方 ...........................................................................................................................522.1.1 モーメントの計算方法 .......................................................................................................................532.2 慣性モーメント計算の具体例 ................................................................................................................552.2.1 複雑な形状の慣性モーメント .......................................................................................................552.2.2 ベルトコンベア ........................................................................................................................................562.2.3 ネジ送り機構 ............................................................................................................................................. 572.3 制御の形態と使用するセンサ ................................................................................................................592.3.1 制御の形態................................................................................................................................................... 602.3.2 フィードバック制御の一例 .............................................................................................................612.3.3 使用するセンサ ........................................................................................................................................642.4 DCモータの制御 ..............................................................................................................................................672.4.1 速度制御 ........................................................................................................................................................702.4.2 位置制御 ........................................................................................................................................................712.5 ステッピングモータの制御 ...................................................................................................................... 732.5.1 速度制御 ........................................................................................................................................................732.5.2 位置制御 ........................................................................................................................................................742.6 ACモータの制御 ..............................................................................................................................................782.6.1 速度制御 ........................................................................................................................................................792.6.2 位置制御 ........................................................................................................................................................832.7 モータ選びのポイント .................................................................................................................................84第2週 練習問題 ............................................................................................................ 85第3週

アクチュエータとその故障

第3週の学習のポイント ................................................................................................. 873.1 アクチュエータの主な故障 ....................................................................................................................883.1.1 アクチュエータの基本的構成と機能 ....................................................................................... 883.1.2 モータにはどんな故障や異常が発生するか ....................................................................... 893.2 五感による故障箇所の探し方 ................................................................................................................903.2.1 人間の五感 ................................................................................................................................................... 903.2.2 モータの振動と騒音 ............................................................................................................................. 913.3 故障診断と対策に必要な知識 ................................................................................................................933.3.1 カタログ・銘板・試験成績表の読み方 .................................................................................. 933.3.2 各種異常現象の現れ方とその原因 ............................................................................................ 963.3.3 特殊なモータ使用条件下での注意事項 .................................................................................. 96第3週 練習問題 .......................................................................................................... 100iv

第4週安全と日常管理

第4週の学習のポイント ............................................................................................... 1014.1 事前保全の大切さ .................................................................................................... 1024.1.1 保守の基本................................................................................................................................................ 1024.1.2 保管時保守と試運転方法 .................................................................................. 1034.2 運転前後のチェック項目 ........................................................................................................................ 1034.2.1 始動前・始動後・運転中の各段階のチェック .............................................................. 1034.2.2 特にチェックすべき項目 ............................................................................................................... 1034.3 日常点検すべき項目 ................................................................................................................................... 1064.3.1 日常，月次，年次ごとの点検要領 ......................................................................................... 106第4週 練習問題 .......................................................................................................... 112STEP UP .......................................................................................................................... 113参考文献 ............................................................................................................................. 116練習問題の解答 ................................................................................................................. 117索 引................................................................................................................................. 120v

第 1週

エネルギ（電気，油圧，空気圧など）

回転運動直線運動

変換

電気 電気モータ

油圧

油圧シリンダ回転運動図1.21.1.1 単アクチュエータの種類と特徴

直線運動

電気モータ・油圧モータ

位

アクチュエータの特性を理解するには，カタログやデータシートに記載されている工学的な数値が重要である。 また，その単位を理解しておくことが基本である。
以前は，重力単位系と呼ばれる，基本単位とし質量（kg）の単位の代わりに重量（kgf）の単位を使用していた。
1960 年に国際度量衡総会（CGPM）で SI 単位系使用の採択がされ，日本では，1991 年に日本工業規格の「JIS Z 8203（国際単位系（SI）及びその使い方）」により規定された。現在使用されているSI 単位系には，「長さ」「質量」「時間」「電流」「熱力学温度」「物質量」「光度」の 7 つの基本単位が存在する。 表 1.1 は，SI 単位系の基本単位である。
表１.1基本単位

量

基本単位

読み方

1

長さmメートル

2

質量kg

キログラム

3

時間s秒

4

電流

Aアンペア

5

熱力学温度

K

ケルビン

6

物質量molモル

7光度cdカンデラ

SI 単位系の基本単位は 7つだが，その他に，固有の名称とその独自の記号が与えられた22 個の SI 組立単位がある。 表 1.2 に，SI 組立単位（22 個）を示す。

5

アクチュエータの知識とメンテナンス

表 1.2量組立単位（22 個）単位の名称

単位記号

基本単位による表現1

平面角ラジアンradm・m－1＝12立体角ステラジアン

srm2・m－2＝13

周波数ヘルツ

Hzs－1

4力

ニュートン

Nm・kg・s－2

5圧力，応力パスカル

Pa

m－1・kg・s－2

6エネルギ，仕事，熱量

ジュール

Jm2・kg・s－2

7工率，放射束ワット

W

m2・kg・s－3

8電荷，電気量

クーロン

Cs・A

9電位差（電圧），起電力ボルト

Vm2・kg・s－3・A

10 静電容量ファラド

F

m－2・kg－1・s4 ・A2

11 電気抵抗オーム

Ωm2・kg・s－3・A－2

12 コンダクタンス

ジーメンス

Sm－2・kg－1・s3・A2

13 磁束

ウェーバ

Wb

m2・kg・s－2・A－1

14 磁束密度テスラTkg・s－2・A－1

15 インダクタンス

ヘンリー

H

m2・kg・s－2・A－2－1

16 セルシウス温度

セルシウス度℃

K

17 光束

ルーメン

lmm2・m－2・cd＝cd

18 照度

ルクス

lxm2・m－4・cd＝m－2・cd

19 （放射性核種の）放射能

ベクレル

Bqs－1

20 吸収線量・カーマ

グレイ

Gym2・s－2（＝J/kg）

21 （各種の）線量当量

シーベルト

Svm2・s－2（＝J/kg）

22 酵素活性カタール

kat

s－1・mol非常に大きな数値や小さな数値を扱う場合のため，単位の頭に付ける接頭語があり，SI 単位系には 20 個の接頭語が設定されている。 例えば，1000［m］＝ 1［km］の「k」は「103」を表す接頭語である。 表 1.3 に SI 接頭語を示す。
表 1.3乗 数10241021101810151012109106103102101

6

接頭語ヨタゼタエクサペタテラギガメガキロヘクトデカ記 号YZEPTGMkhda

SI 接頭語乗 数10－110－210－310－610－910－1210－1510－1810－2110－24

接頭語デシセンチミリマイクロナノピコフェムトアトゼプトヨクト

記 号dc
mμnpfazy第 1週

1.1.2アクチュエータの種類と特徴

力・トルク

日常会話の中で「力」という言葉は良く使われるが，力の物理的な定義について学習しておこう。例えば，「荷物を上へ持ち上げるため，大きな力を加えた」というように，「力」には「方向」と「大きさ」がある。 この場合，向きは「上へ」，大きさは「大きな」となる。方向と大きさで表されたものをベクトルといい，力が関係する場面でよく用いられる。
図 1.3 のように，ベクトルには「直交座標」「極座標」の 2 つの表記方法があり，お互いに変換することが可能である。
Y

極座標への変換a＝ x2＋y2

y－1

i＝tanyxY

直交座標への変換x＝a・cosiay＝a・siniixX

X図1.3ベクトルの表し方

では，実際のモータのカタログに書かれているトルクについて見てみよう。 アクチュエータのカタログには，「トルク」というモータが発生する「力」が必ず書かれている。図1.4 は，小型 DC モータの仕様書の一例である。 この仕様書の中の定格というところには，「トルク」が「mN・m」「gf・cm」という 2 つの単位で書かれている。

図1.4日本サーボ社製DME25シリーズカタログ7