サーボモーターには様々な種類があり、ロータリー式とリニア式マイクロサーボは最も一般的な2種類です。どちらもモーション制御という点では同様の機能を果たしますが、設計、性能、用途は大きく異なります。ロータリー式サーボモーターとリニア式マイクロサーボの違いを理解することで、エンジニア、設計者、そして愛好家は、プロジェクトに最適なモーターを選ぶ際に、十分な情報に基づいた判断を下すことができます。

この記事では、ロータリー式サーボモーターとリニア式マイクロサーボの特徴、利点、欠点、具体的な使用例を解説し、選択プロセスに役立つ詳細な比較を提供します。さらに、コストの違い、性能要因、そして実用的な例も紹介し、情報に基づいた決定を下すための支援を提供します。

サーボモーターの概要

サーボモーターと標準的なモーターの主な違いは、エンコーダーやレゾルバなどのフィードバックデバイスが追加されていることです。フィードバックデバイスは閉ループ制御を実現します。このフィードバックにより、モーターは要求通りに動作し、モーション制御タスクにおいて高精度を実現します。

サーボモーターは、出力の挙動に基づいて2つの主要なグループに分類されます。

• 回転サーボモーター：これらのモーターは軸を中心に回転し、通常は回転運動を提供します。
• リニアマイクロサーボモーター：これらのモーターは、回転運動ではなく直線運動を生成するように設計されています。

回転サーボモーター

単軸で回転する電気モーターは、回転サーボモーターと呼ばれます。回転動作を必要とする用途では、このモーターがよく使用されます。ACサーボモーターとDCサーボモーターは、回転サーボモーターの中で最も広く使用されている種類です。

回転サーボモーターの主要コンポーネント

• モーター（AC/DC）：回転運動を生み出す主要部品。
• フィードバックデバイス（エンコーダーまたはレゾルバ）：モーターの位置を調整するためのフィードバックをコントローラーに提供します。
• コントローラー/ドライバー：モーターの速度、位置、方向を制御する電子ユニット。

回転サーボモーターの利点

1. 回転式サーボモーターの利点高精度と制御性：回転式サーボモーターは高いトルクと速度精度を備えているため、精密な回転動作が求められる用途に最適です。
2. 幅広い用途：これらのモーターは、ロボット工学、CNC工作機械、産業オートメーション、コンベアシステム、航空宇宙用途などで使用されています。
3. 高効率：回転式サーボモーターは一般的に高い効率を備えており、特に連続回転を必要とする用途でその効果を発揮します。
4. 多様なサイズと容量：回転式サーボモーターは幅広いサイズを取り揃えているため、小規模から大規模まで幅広い用途に適しています。

回転サーボモーターの欠点

• 回転動作に限定：回転サーボモーターは回転動作を必要とするタスクには最適ですが、リードスクリューやギアボックスなどの追加コンポーネントなしでは直線動作を実現できません。
• 高コスト：高精度回転サーボ、特にエンコーダーや特殊な制御システムを備えたものは、標準的なモーターに比べて高価になる場合があります。

回転サーボモーターの一般的な用途:

• ロボット工学：ロボットアームの精密な動作制御。
• CNC工作機械：製造工程における正確な位置決め。
• 自動ドア・自動窓：様々な自動化システムにおける回転動作。
• ドローン・航空機：飛行面制御。

リニアサーボモーター

回転運動ではなく直線運動を生成するサーボの一種に、リニアマイクロサーボモーターがあります。これらのモーターは通常小型で、精密かつ制御された直線変位を提供します。小型で正確な直線移動が求められる用途では、リニアマイクロサーボがよく利用されます。

リニアサーボモーターの主要コンポーネント

• モーターとギアボックス：モーターはギアボックスまたはリードスクリューを介してリニアアクチュエーターを駆動します。
• フィードバックデバイス：回転式サーボモーターと同様に、リニアマイクロサーボにはポテンショメータやエンコーダなどのフィードバックデバイスが搭載されていることがよくあります。
• コントローラー/ドライバー：回転式サーボモーターと同様に、コントローラーはフィードバックに基づいて直線動作を制御します。

リニアサーボモーターの利点

1. 直線運動：小型アクチュエータ、リニアスライド、バルブ制御など、直線運動を必要とするアプリケーションに最適です。
2. コンパクトサイズ：リニアマイクロサーボは通常、回転式サーボよりも小型であるため、限られたスペースや小型デバイスに適しています。
3. 高精度制御：微小動作において優れた精度を提供し、カメラのフォーカス調整や小型ロボットアームの制御など、繊細な作業に特に役立ちます。
4. 統合の容易さ：リニアマイクロサーボは、リードスクリューやレールなどの追加の機械部品なしで、直線運動を必要とする設計に比較的簡単に統合できます。

リニアサーボモーターの欠点

• 出力とストローク長の制限：ロータリーモーターと比較して、リニアサーボは通常、ストローク長が制限されており、長距離にわたって大きな出力を発揮できない場合があります。
• 効率の低さ：リニアマイクロサーボは、特に高出力や長いストローク長が必要な用途では、ロータリーモーターよりも効率が低い場合があります。

リニアサーボモーターの一般的な用途

• 小型ロボット：直線運動用の小型ロボットアクチュエータに使用されます。
• カメラシステム：カメラのレンズフォーカスやズームを制御するために使用されます。
• プロトタイピング：精密な直線移動を必要とするプロトタイプやモデルに使用されます。
• 医療機器：医薬品送達システムなど、精密で小さな直線運動を必要とする医療機器に使用されます。

回転サーボモータとリニアサーボモータの主な違い

特徴	回転式サーボモーター	直動式サーボモーター
動作タイプ	軸を中心とした回転運動	直線（ストレートライン）運動
用途	ロボット工学、CNC、コンベヤーシステム	小型ロボット、カメラシステム、アクチュエータ
サイズ	小型から大型までさまざま	一般的に小型でコンパクト
力	高トルク・高出力	ストローク長および力に制限あり
コスト	高精度モデルでは高価	一般的により手頃
効率	応用によっては高い	一部の用途では回転式モーターより効率が低い場合あり
精度	高精度で回転作業に最適	小型直線タスクにおける高精度
追加コンポーネント	直線運動にはギアボックスやリードスクリューが必要	多くの場合、ギアボックスやリードスクリューと一体化

 

コスト比較：ロータリーサーボモーター vs. リニアサーボモーター

これらのモーターのコストを計算する際には、初期購入価格、メンテナンスコスト、そしてアプリケーション固有のニーズをすべて考慮する必要があります。一般的に、ロータリーサーボモーターは高価で、特に高トルク・高精度のモデルではその傾向が顕著です。産業用途で広く使用されているため、価格の高さは当然のことです。一方、リニアマイクロサーボは一般的に安価で、特に精密な位置決め作業や趣味のプロジェクトといった小規模な用途ではその傾向が顕著です。

モータータイプ	価格帯（ローエンド）	価格帯（ハイエンド）
回転式サーボモーター	$50 – $300	$500 – $5000以上
直動式マイクロサーボモーター	$10 – $50	$100 – $500

 

注：価格は、モーターのトルク、サイズ、ブランド、追加機能によって異なります。

パフォーマンスに関する考慮事項

回転サーボモーター

• トルク：ロータリーサーボは高トルクを実現するように設計されており、高負荷用途に適しています。大きな負荷と高速動作を効果的に処理できます。
• 速度：これらのモーターは一般的に高速で、一部のハイエンドモデルは最高6000 RPM以上の速度で回転できます。
• 精度：高度なフィードバックシステムを備えたロータリーサーボモーターは、CNC加工やロボットアームなどの作業に不可欠な、非常に高精度な回転動作を実現します。

リニアサーボモーター

• 力：リニアサーボは小さな負荷向けに設計されており、通常、ロータリーサーボよりも力は低くなります。軽度から中程度の負荷の作業に適しています。
• ストローク長：リニアマイクロサーボはストローク長に制限があり、通常、数センチメートルから数インチの直線移動が可能です。
• 精度：リニアマイクロサーボは、小さな直線動作において優れた精度を提供するため、フォーカス機構や小型アクチュエータなどの繊細な用途に最適です。

回転サーボモータとリニアサーボモータの用途

回転サーボモーターの用途:

• ロボット工学：高精度な回転は、ロボットアーム、ドローンアクチュエータ、自律走行車に不可欠です。
• CNC工作機械：切削工具や機械加工部品の精密な動作に使用されます。
• 自動化システム：コンベア、自動仕分けシステム、ロボットピックアンドプレース機構に使用されます。
• 航空宇宙・防衛：宇宙船の飛行面制御やロボットアームの駆動に不可欠です。

リニアサーボモーターの用途:

• モデルロボット：直線移動を必要とする小型ロボットアームやグリッパー向け。
• カメラシステム：カメラやプロジェクターのズームやフォーカス調整に使用されます。
• 医療機器：部品の分配や移動など、精密な直線移動を必要とする機器に使用されます。
• プロトタイピング：精密でありながらコンパクトな動作が求められる小規模プロトタイプやモックアップによく使用されます。

まとめると、回転式サーボモーターとリニアマイクロサーボモーターのどちらを選ぶかは、アプリケーションの要件に大きく左右されます。信頼できるサーボモーターメーカーであるGian Transmissionは、産業オートメーション、ロボット工学、あるいは民生用アプリケーションにおいて、高トルクの回転動作から高精度な直線動作まで、お客様に最適なモーターの選定をお手伝いいたします。