YASKAWA SGM, SGMP, SGDA User Manual

シリーズSGM □/ SGDA

ユーザーズマニュアル

ACサーボドライブ

サーボモータSGM /SGMP サーボパックSGDA

YASKAWA

YA S K A WA

資料番号 TS-S800-15E

安全に関するシンボルマーク

本マニュアルでは安全に関する内容により，下記のシンボルマークを使用しています。安全に関するシンボルマークのある記述は，重要な内容を記載していますので必ず守っ

てください。

取扱いを誤った場合に，危険な状況が起こりえて，死亡または重傷を受ける可能性が想

危険注意

定される場合。

取扱いを誤った場合に，危険な状況が起こりえて，中程度の傷害や軽傷を受ける可能性が想定される場合および物的損害のみの発生が想定される場合。

安全に関するシンボルマーク

ISO

規格

注意

に記載した事項でも，状況によっては重大な結果に結びつく可能性が

JIS

規格

なお，あります。

危険に関するシンボルマークは ISO 規格と JIS 規格で異なります。

本マニュアルでは ISO 規格のシンボルマークを使用しています。製品の警告表示ラベルは ISO 規格と JIS 規格の場合があります。どちらも同様のお取り

扱いをお願いします。

iii

アイコンの表示

説明内容の区分がすぐ分かるように，下記の「アイコン」を設けました。左端のスペースを「アイコン欄」とし，必要個所に「アイコン」を表示して，ご理解の助けとしました。

これは便利

これは便利覚えておくと便利な機能であることを示します。

重要

用語？

JUSP-OP02A-1

JUSP-OP03A

注意事項危険な事柄，してはいけないこと，および「アラーム」関連事項です。

分かりにくい用語の解説，および，事前の説明なしに出てきた用語を説明しています。

「ハンディタイプ」のディジタルオペレータ（JUSP-OP02A-1）を使う場合の操作方法を示します。

「マウントタイプ」のディジタルオペレータ（JUSP-OP03A）を使う場合の操作方法を示します。

します。

概要目次

章タイトルページ参照記号

章

サーボを初めて扱う方へ

ACサーボの概要と，Σシリーズがどのようなものかを解説します。

1-1 a,b...........................................

章 Σシリーズの使い方（基本編）

現品到着時の確認や，基本的な配線方法と使い方を説明します。

章 Σシリーズの使い方（応用編）

Σシリーズが持つ多くの機能を効果的に使う方法を用途別に説明します。

章ディジタルオペレータの使い方

Σシリーズの試運転や，機能のオン／オフ，制御定数の設定などの操作方法を詳しく説明します。

章サーボの選定とデータシート

Σシリーズ・サーボドライブと周辺機器の選定方法および，それらの仕様・特性を示します。

章保守と点検の仕方

ユーザーが行う簡単な保守と，アラーム発生時の処置方法について説明します。

A SGD

付録付録Bサーボ調整の手引き付録C入出力信号一覧付録Dユーザー定数一覧付録Eアラーム表示一覧付録F索引

形サーボパックとの相違点

2-1 b........................................

3-1 b........................................

4-1 b........................................

5-1 a,b..........................................

6-1 c...................................................

A-1 a,b, c.....................................

B-1 b, c...............................................

C-1 b, c...................................................

D-1 b, c.................................................

E-1 b, c.................................................

F-1 a, b, c.............................................................

参照記号の説明

a：サーボの選定に役立つ章

b：サーボシステムの設計に役立つ章

c：メンテナンスに役立つ章

...........

Σシリーズの製品知識を習得したり，サーボの選定をされる方

...

Σシリーズを使用して，サーボ制御システムの設計，設置，または立ち上げを行う方

Σシリーズの保守やトラブルシュートと処置を行う方

詳細目次

安全に関するシンボルマーク iii..........................................

アイコンの表示 iv......................................................

マニュアルの概要 xi....................................................

マニュアルの使い方 xi

安全上のご注意 xii......................................................

..................................................

章

章 Σシリーズの使い方（基本編）

サーボを初めて扱う方へ

1.1 AC

2.1

2.2

2.3

サーボの基礎知識

1.1.1 サーボメカニズムとは 1 - 2..............................................

1.1.2 サーボの構成とその要素 1 - 5............................................

1.1.3 Σシリーズサーボの特長 1 - 10............................................

注意していただきたいこと

2.1.1 ご使用の際に注意していただきたいこと 2 - 2..............................

取付けに当たって

2.2.1 現品到着時の確認 2 - 4..................................................

2.2.2 サーボモータの取付け 2 - 5..............................................

2.2.3 サーボパックの取付け 2 - 8..............................................

2.2.4 電力損失 2 - 10..........................................................

接続・配線をする

2.3.1 各部品との接続の仕方 2

2.3.2 主回路の配線と電源投入シーケンス 2 - 14..................................

2.3.3 入出力信号の接続例 2

.......................................

..................................

..........................................

..............................................

................................................

1 - 1..........................

1-2

2 - 1.......................

2-2

2-4

2-11

2.4

試運転をしてみよう

2.4.1 試運転のステップ 2 - 23..................................................

2.4.2 ステップ1：モータ単体での試運転 2 - 25...................................

2.4.3 ステップ2：モータを機械に接続して行う試運転 2

2.4.4 試運転時の補足事項 2

2.4.5 最低限のユーザー定数と入力信号 2

章 Σシリーズの使い方（応用編）

この章を読むにあたって

3.1

機械に合わせた設定をする

3.1.1 モータの回転方向を変える 3

3.1.2 オーバトラベルを設定する 3 - 5..........................................

3.1.3 トルク制限をかける 3

........................................

................................................

.........................................

..................................

..........................................

................................................

.......................

....................................

2-23

3 - 1.......................

3-3

3-4

3.2

上位装置に合わせた設定をする

3.2.1 速度指令を与える 3 - 14..................................................

3.2.2 位置指令を与える 3 - 17..................................................

3.2.3 エンコーダ出力を使う 3 - 22..............................................

3.2.4 接点入出力を使用する 3 - 26..............................................

3.2.5 電子ギヤを使う 3 - 28....................................................

3.2.6 内部設定速度選択を使う 3 - 32............................................

3.2.7 トルク制御を使う 3

3.2.8 トルクフィードフォワード機能を使う 3 - 42................................

3.2.9 アナログ電圧指令によるトルク制限機能を使う 3 - 44........................

3.2.10 指令パルス阻止機能（INHIBIT機能）を使う 3 - 45...........................

3.2.11 指令パルス入力部フィルタの選択機能を使う 3

..................................................

..............................

..........................

3-14

3.3

Σサーボパック自身を設定する

3.3.1 ユーザー定数を設定する 3

3.3.2 ジョグ速度を設定する 3 - 49..............................................

3.3.3 エンコーダパルス数を設定する 3 - 49......................................

3.3.4 使用モータを設定する 3

3.4

停止のための設定をする

3.4.1 オフセットを調整する 3 - 51..............................................

3.4.2 ダイナミックブレーキを使う 3 - 52........................................

3.4.3 ゼロクランプを使う 3 - 53................................................

3.4.4 保持ブレーキを使う 3

3.5

滑らかに動かす

3.5.1 ソフトスタートをかける 3 - 59............................................

3.5.2 スムージングをかける 3 - 59..............................................

3.5.3 ゲインの調整を行う 3

3.5.4 オフセットの調整を行う 3

3.5.5 トルク指令フィルタ時定数を設定する 3 - 61................................

3.6

もっと速く位置決めする

3.6.1 オートチューニングを使う 3 - 62..........................................

3.6.2 サーボゲインを設定する 3

3.6.3 フィードフォワードをかける 3 - 64........................................

3.6.4 比例動作指令を使う 3 - 64................................................

3.6.5 速度バイアスを設定する 3 - 66............................................

3.6.6 モードスイッチを使う 3 - 66..............................................

3.6.7 速度ループ補償機能を使う 3

............................................

..............................................

....................................

................................................

............................................

....................................

............................................

..............................

..........................................

3-48

3-51

3-59

3-62

3.7

保護シーケンスを組む

3.7.1 サーボアラーム出力，アラームコード出力を使う 3 - 73......................

3.7.2 サーボオン入力を使う 3

3.7.3 位置決め完了出力を使う 3 - 77............................................

3.7.4 速度一致出力を使う 3 - 78................................................

3.7.5 回転検出出力を使う 3 - 79................................................

3.7.6 瞬時停電の取扱い 3 - 81..................................................

......................................

..............................................

vii

3-73

3.8

特殊な配線をする

3.8.1 配線するうえでの注意 3 - 83..............................................

3.8.2 ノイズ対策の配線をする 3 - 85............................................

3.8.3 複数台のサーボを使う 3 - 89..............................................

3.8.4 回生ユニットを使う 3 - 90................................................

3.8.5 絶対値エンコーダを使う 3 - 93............................................

3.8.6 エンコーダケーブルを延ばす 3 - 102........................................

3.8.7 異電圧で使用する 3

3.8.8 コネクタ端子配列一覧 3 - 106..............................................

章ディジタルオペレータの使い方

..........................................

..................................................

3-83

104

4 - 1.......................

4.1

基本の操作をやってみよう

4.1.1 ディジタルオペレータを接続する 4 - 2....................................

4.1.2 サーボアラームのリセット方法 4

4.1.3 基本機能とモードの切り替え方 4 - 4......................................

4.1.4 状態表示モードでの操作 4 - 5............................................

4.1.5 ユーザー定数設定モードでの操作 4

4.1.6 モニタモードでの操作 4 - 13..............................................

4.2

実際に機能を使ってみる

4.2.1 アラームトレースバックモードでの操作 4 - 16..............................

4.2.2 ディジタルオペレータから運転する 4 - 18..................................

4.2.3 オートチューニングを行う 4

4.2.4 速度指令オフセットを自動調整する 4 - 27..................................

4.2.5 速度指令オフセットをマニュアル調整する 4 - 30............................

4.2.6 アラームトレースバックデータをクリアする 4

4.2.7 モータ機種を確認する 4

4.2.8 ソフトウェアバージョンを確認する 4

章サーボの選定とデータシート

5.1

Σサーボの選定方法

5.1.1 サーボモータの選定 5 - 3................................................

5.1.2 サーボパックの選定 5 - 8................................................

5.1.3 ディジタルオペレータの選定 5

....................................

..............................................

........................................

..................................

......................................

....................................

..........................................

..........................

..................................

........................................

4-2

4-16

5 - 1..........................

5-3

5.2

サーボモータの定格と特性

5.2.1 定格および仕様 5 - 12....................................................

5.2.2 機械的な特性 5 - 25......................................................

5.3

サーボパックの定格と特性

5.3.1 定格および仕様 5 - 27....................................................

5.3.2 過負荷特性 5

5.3.3 始動時間・停止時間 5 - 33................................................

5.3.4 負荷イナーシャ 5 - 33....................................................

5.3.5 マイナス負荷 5 - 36......................................................

5.3.6 突入電流・電力損失 5 - 36................................................

5.4

Σサーボの外形図

5.4.1 サーボモータ外形図 5 - 37................................................

5.4.2 サーボパック外形図 5 - 70................................................

5.4.3 ディジタルオペレータ外形図 5 - 72........................................

........................................................

..........................................

..................................

viii

5-12

5-27

5-37

5.5

周辺機器の選定方法

5.5.1 周辺機器の選定 5 - 73....................................................

5.5.2 ご注文リスト 5 - 79......................................................

........................................

5-73

5.6

周辺機器の仕様と外形図

5.6.1 使用電線と周辺機器 5 - 86................................................

5.6.2 モータ用ケーブル 5 - 88..................................................

5.6.3 コネクタキット 5 - 90....................................................

5.6.4 ブレーキ電源 5 - 93......................................................

5.6.5 エンコーダ用ケーブル 5 - 94..............................................

5.6.6 絶対値エンコーダ用電池 5 - 100............................................

5.6.7 1CNコネクタ 5

5.6.8 コネクタ端子台変換ユニット 5 - 103........................................

5.6.9 1CN付きケーブル片側バラ出し 5 - 105......................................

5.6.10 配線用遮断器 5

5.6.11 ノイズフィルタ 5 - 106....................................................

5.6.12 電磁接触器 5 - 107........................................................

5.6.13 サージサプレッサ 5

5.6.14 回生ユニット 5 - 108......................................................

5.6.15 速度設定用ボリューム 5 - 110..............................................

5.6.16 エンコーダ信号変換ユニット 5

5.6.17 パソコン専用接続ケーブル 5 - 111..........................................

章保守と点検の仕方

6.1

保守・点検を行う

6.1.1 サーボモータの点検 6

6.1.2 サーボパックの点検 6

6.1.3 絶対値エンコーダ用電池の交換方法 6

....................................

......................................................

..................................................

........................................

..........................................

................................................

..................................

5-86

101

105

107

110

6 - 1...................................

6-2

2 3 4

6.2

異常診断とその処置を行う

6.2.1 アラーム表示の原因とその処置 6

6.2.2 その他の不具合と処置 6 - 27..............................................

6.2.3 内部接続図と機器間接続例 6 - 29..........................................

付録

A SGD

形サ･ボパックとの相違点

付録Bサーボ調整の手引き

B.1

ΣシリーズACサーボのゲイン調整

B.1.1 ΣシリーズACサーボパックとゲイン調整の方法 B - 2........................

B.1.2 ゲイン調整の基本的なルール B

B.2

速度制御形サーボパックの調整方法

B.2.1 オートチューニングを使って調整する B - 4................................

B.2.2 マニュアルで調整する B - 6..............................................

B.3

位置制御形サーボパックの調整方法

B.3.1 オートチューニングを使って調整する B

B.3.2 マニュアルで調整する B - 9..............................................

B.4

ゲイン設定の参考値

B.4.1 負荷イナーシャ比によるゲイン設定の目安 B - 12............................

........................................

..................................

......................................

...........................

........................................

..........................

................................

6-5

A - 1.....................

B - 1...............................

B-2

B-4

B-8

B-12

付録C入出力信号一覧

C - 1...................................

付録Dユーザー定数一覧付録Eアラーム表示一覧付録F索引改版履歴

D - 1.................................

E - 1.................................

F - 1.............................................

マニュアルの概要

マニュアルの説明範囲

本マニュアルは「Σシリーズ」のユーザーを対象に，次のような範囲について説明しています。

S サーボを初めて扱う方への概要説明 S 現品の確認と基本的な使い方 S 装備している機能の応用的使い方 S サーボの選定方法と注文の仕方 S 保守と点検の仕方

マニュアルの使い方

安全上のご注意

マニュアルの章区分

対象読者への指針として，本書の各章を，a，b，c の3種に区分し，「概要目次」に示しました。該当する章を参考にしてください。

a：サーボの選定に役立つ章 Σシリーズの製品知識を習得したり，サーボの...........

選定をされる方

b：サーボシステムの設計に役立つ章 Σシリーズを使用して，サーボ制御システムの...

設計，設置，または立ち上げを行う方

c：メンテナンスに役立つ章 Σシリーズの保守やトラブルシュートと処置を...........

行う方

基本用語の意味

本書では，特に断らない限り，次の用語の意味を以下のとおりとします。

S サーボモータ = Σシリーズの，SGMG，SGMD，SGMS，SGM，SGMP形サーボ

モータ

S サーボパック = Σシリーズの，SGDB-□AD形サーボパック S サーボドライブ = 一組の，サーボモータとサーボパック S サーボシステム = 上記「サーボドライブ」と，上位装置や周辺機器とを組み合わせ

た，一組の完結したサーボ制御系

用語？

専門用語の解説

本文の中で専門用語は，ページの下端に設けた「用語解説欄」で簡潔に説明しています。その一例を，下記に示します。

z 用語解説欄

次のような用語の解説を心がけています。・サーボシステムや電子機器に，あまりなじみのない方への用語の解説・「Σシリーズ」サーボ独自の用語で，機能の説明に必要な用語の解説

安全上のご注意

ここでは，現品到着時の確認，取付け，配線，運転，保守・点検にあたって，必ず守っていただきたい重要な注意事項について記載しています。

現品到着時の確認上の注意

D サーボモータとサーボパックは，指定された組合せでご使用ください。

火災，故障発生の原因となります。

取付け上の注意

D 水のかかる場所や腐食性の雰囲気，引火性のガスの雰囲気，可燃物のそばでは絶対に使用しな

いでください。

感電や火災発生のおそれがあります。

注意

配線上の注意

危険

D サーボパックの接地端子を必ず接地極（第3種接地）に接続してください。

感電，火災のおそれがあります。

注意

D サーボパックの出力端子UVWには三相電源を接続しないでください。

けが，火災のおそれがあります。

D 電源端子，モータ出力端子のねじ締めは確実に行ってください。

火災のおそれがあります。

xii

安全上のご注意

運転上の注意

危険

D 運転中，モータの回転部には絶対に触れないでください。

けがのおそれがあります。

注意

D 試運転に際しては，予期せぬ事故を避けるため，サーボモータ単体（モータのシャフトを機械

に接続しない状態）で行ってください。

けがのおそれがあります。

D 相手機械に取り付けて運転を始める場合は，あらかじめその機械に合わせたユーザー定数の設

定を行ってください。

設定をせずに運転を始めると，機械の暴走や故障が発生するおそれがあります。

D 相手機械に取り付けて運転を始める場合は，いつでも非常停止できる状態にしてから行ってく

ださい。

けがのおそれがあります。

D 運転中はヒートシンク部に触れないでください。

高温によるやけどのおそれがあります。

保守・点検上の注意

危険

D サーボパックの内部には絶対に触れないでください。

感電のおそれがあります。

D 通電状態では，必ずパネルカバーをしてください。

感電のおそれがあります。

D 電源をオフした後，5分間は端子に触れないでください。

残留電圧により，感電のおそれがあります。

注意

D サーボモータは分解しないでください。

感電，けがのおそれがあります。

D 通電中の配線変更はしないでください。

感電，けがのおそれがあります。

xiii

一般注意事項

使用に際してご注意ください。

本マニュアルに掲載している図解は，細部を説明するために，カバーまたは安全のための遮へい物を取り外した状態で描かれている場合があります。この製品を運転するときは，必ず規定どおりのカバーや遮へい物を元どおりに戻し，本マニュアルに従って運転してください。

本マニュアルに掲載している図は，代表事例であり，お届けした製品と異なることがあります。

本マニュアルは，製品の改良，仕様変更，ならびにマニュアルの使いやすさの向上のために，適宜変更することがあります。この変更は，本マニュアルの資料番号を更新し，改訂版として発行します。

損傷，紛失などで本マニュアルを注文される場合は，当社代理店または，裏表紙に記載した最寄りの当社営業所へ，表紙の資料番号をご連絡ください。

お客様が改造を行った製品は，当社の品質保証の対象外となります。改造製品に起因する一切の傷害や損傷に対して，当社は責任を負いません。

xiv

章

ACサーボを初めて扱う方へ

この章は，ACサーボを初めて取り扱う方のために，サーボメカニズム（サーボ機構）の基本的な構成と基本的なサーボ用語について

解説しています。サーボについて経験のある方も，本章に一通り目を通して，Σシリーズの特長を理解してからお使いください。

1.1 ACサーボの基礎知識 1 - 2..................

1.1.1 サーボメカニズムとは 1 - 2.....................

1.1.2 サーボの構成とその要素 1 - 5...................

1.1.3 Σシリーズサーボの特長 1 - 10...................

1-1

サーボを初めて扱う方

1.1.1サーボメカニズムとは

1.1 ACサーボの基礎知識

この節では，サーボメカニズムの基本的な構成と用語について解説します。また，Σシリーズの特長についても説明しています。

1.1.1 サーボメカニズムとは

次の言葉を聞いたことがありませんか？

D サーボ D サーボ機構 D サーボメカニズム D サーボ制御システム

これらは皆，同じことを意味しています。つまり，これらの言葉の意味は，目標位置などの物理量に追従する，制御メカニズムであ

ると言えるでしょう。もっと簡単にいえば，「主人の指示のとおり，忠実に，素早く仕事を実行する召使い」と言

えるでしょう。これは，比喩ではありません。「サーボ（Servo）」という言葉は，「召使い（Servant）」から由来しているのですから。

「サーボメカニズム」をもう少し具体的に定義すると，次のようになります。

D 指令したとおりの「速度」で動いたり，

用語？

D 指令したとおりの「位置」へ位置決めを行う

ところの「メカニズム（機構）」です。

サーボ機構

「JIS規格」の用語定義によれば，「物体の位置，方向，姿勢などを制御量とし，目標値の任意の変化に追従するように制御する機構」・・・と難しい。もっと簡単に，「目標位置などの物理量に追従する，制御メカニズム」と言ってよいでしょう。また，備考には，「サーボ機構では，フィードバック制御を行うのが普通である。」とあります。（JIS B0181 より）

1-2

1.1 ACサーボの基礎知識

前ページの「メカニズム（機構）」を作るためには，「フィードバック制御」を含んだ「自動制御系」を組まなければなりません。この「自動制御系」は一般的に，次のブロック図で表されます。

サーボメカニズムの構成ブロック図

目標位置入力

サーボ増幅器

サーボモータ

フィードバック部

検出器

制御対象（負荷）

機械位置

出力

この「サーボメカニズム」は，出力である「機械位置」を検出して入力側に「フィードバック」し，入力である「目標位置」と比較し，その「差の値」を使って「制御対象」を動かそうとする「自動制御系」です。

つまり，指令した「入力」の値のとおりに，正確に「出力」側の値を強制する制御システムです。

例えば，「目標位置」が移動していけば，そのとおりに追従して行くメカニズムなのです。上記の例では，「入力」を「位置」にしましたが，どんな「物理量」であっても構いませ

ん。「角度（方位）」，「水圧」や「電圧」などでもOKです。「位置」，「速度」，「力（トルク）」そして「電流」などは，「サーボメカニズム」の格好の

制御対象と言えます。

用語？

ここで，用語の使い方を次のように決めておきましょう。

「サーボ機構」

「サーボメカニズム」と，同義語です。本書では，「サーボメカニズム」の方を使用します。

「サーボ」

「サーボメカニズム」と，同じ意味で一般に使用されますが，「メカニズム」を省略した分だけ，意味があいまいです。つまり「サーボメカニズム」全体でなく，その中心となる一部分（たとえばサーボモータとアンプなど）を指す場合もあります。本書も，このように多少あいまいな使い方をします。

「フィードバック制御」

制御量を入力側へ戻して「閉ループ」を組む制御を，「フィードバック制御」と呼びます。また，「閉ループ制御」，「帰還制御」とも呼ばれます。入力側へ戻すとき，マイナス（負）の信号で戻す場合を，「負帰還制御」と言います。系を安定にするための「フィードバック」には，普通「負帰還制御」を使用します。「フィードバック」をかけない制御を，「開ループ制御」または，「オープンループ制御」と呼びます。

1-3

ACサーボを初めて扱う方

1.1.1サーボメカニズムとは

「サーボ制御システム」

「サーボメカニズム」とほぼ同じ用語ですが，「制御系」に焦点をあてた用語です。本書では，「制御」を削除して短くした「サーボシステム」と言う用語を，この同義語として使います。

本書での関連用語意味

サーボモータ一般のサーボモータまたは，当社の「

「SGMP形サーボモータ」。位置検出器（エンコーダ）を含むときもあります。

サーボパックサーボ増幅器の当社商品名：「SGDA形サーボパック」。

「速度・トルク制御用」と「位置制御用」があります。

サーボドライブ一対のサーボモータとサーボパックを指します。これを「サー

ボ」と言う場合もあります。

サーボシステム上位装置+サーボドライブ+制御対象・・・を含む一つの閉じた

制御系。サーボメカニズムを成り立たせる「制御系」。

上位装置

指令

サーボパック

サーボモータ

駆動

SGM形サーボモータ」

制御対象

サーボドライブ

サーボシステム

1-4

1.1 ACサーボの基礎知識

1.1.2

サーボの構成とその要素

サーボメカニズムの基本的な構成について解説します。

位置または速度の指令

（入力）

位置または速度のフィードバック

比較・制御増幅器

パワー増幅器

上位装置

(5)

サーボ増幅器

(4)

モータ駆動線

ギヤ

(2)(3)

（出力）

(1)

制御対象

位置速度

可動テーブル

ボールねじ

検出器

(1)

制御対象：「位置」または「速度」を制御する対象のメカニカル機構。

サーボモータ

伝達機構

サーボモータからの力の「伝達機構」を含みます。

(2)

サーボモータ：「制御対象」を駆動する代表的なアクチュエータ。ACサーボ

モータと

(3)

検出器：「位置」または「速度」の検出器。位置の検出には，モータ

サーボモータがあります。

にマウントした「エンコーダ」を一般的に使用します。

(4)

サーボ増幅器：「指令」と「フィードバック」の「誤差信号」を処理して最

終的に「サーボモータ」を駆動するアンプです。「誤差信号」を処理する「比較・制御増幅器」部と，モータを駆動する「パワー増幅器」部を持っています。

(5)

上位装置：「位置」または「速度」を目標値として，「サーボ増幅器」に

指令する装置です。

1-5

ACサーボを初めて扱う方

1.1.2サーボの構成とその要素

(1) 〜(5)のサーボ構成要素について，以下にその概要を解説します。

「制御対象」

前図では，「位置または速度」を出力とする「可動テーブル」を「制御対象」にしています。「可動テーブル」は「ボールねじ」で駆動され，「ギヤ」で「サーボモータ」と結合しています。従って，力の「伝達機構」は，

「ギヤ」+「ボールねじ」

連結比が自由にとれて，位置の精度も高いので，最も一般的に使われる機構です。ただし，ギヤの「ガタ」は極力小さくします。

可動テーブルを「制御対象」とする場合の「伝達機構」には，他に以下のようなものがあります。

「カップリング」+「ボールねじ」

「カップリング」は，連結比を「1：1」で結合

転がり案内

する場合に「ガタ」がなく便利です。この機構は，工作機械などに多く使用さ

カップリング

ボールねじ

転がり軸受

れています。

ハウジング

「タイミングベルト」+「台形ねじ」

「タイミングベルト」は，連結比を自由にとれて，ガタのない連結機構です。

「台形ねじ」は，位置の精度があまりよくありません。少数派の連結機構です。

台形ねじ

良い「サーボメカニズム」にするためには，「剛性が高く」かつ「ガタがない」「伝達機構」を

サーボモータ

タイミングベルト

選択することが重要です。制御の目的に合った「伝達機構」を使用して「制御対象」を構成してください。

用語？

「伝達機構」

「伝達機構」は，「駆動メカニズム」とも言えます。アクチュエータ（サーボモータなどの駆動要素）と制御対象を結合して，動力の伝達，角度の伝達，回転／直線の運動変換などを行う，機械的な制御要素を指します。

1-6

1.1 ACサーボの基礎知識

J 「サーボモータ」

「DCサーボ」と「ACサーボ」

「サーボモータ」には，「DC（直流）サーボモータ」と「AC（交流）サーボモータ」があります。

直流電流で駆動する「DCサーボモータ」の歴史は古く，1980年代までは「サーボモータ」と言えば，「DCサーボモータ」を指していました。

マイクロプロセッサなどの発達によって，1984年から，交流電流で駆動する「ACサーボモータ」が登場しました。そして今日では，次のような利点があるため，広く使用されています。

《

ACサーボの利点》

• メンテナンス・フリー：ブラシがない

• 高い回転速度：整流の限界速度などがない

ただし，サーボモータ，サーボパックには機械的摩耗や経年劣化を生じる部品も使用しています。予防保全のため，定期点検と部品の定期交換を行ってください。詳細は 6章「保守と点検の仕方」を参照してください。

「ACサーボモータ」

「ACサーボモータ」には，「同期電動機タイプ」と「誘導電動機タイプ」があります。一般には，「同期電動機タイプ」が多く使われています。

「同期電動機タイプ」のサーボモータは，交流電流の周波数を変えることにより回転速度を制御します。

停止時の保持トルクが強いので，精密な位置決めに向いています。従って，「位置」の「サーボメカニズム」のためには，このタイプを使用します。

「同期電動機タイプ」のサーボモータの構造を，下図に示します。

回転デスク受光素子

発光素子

電機子巻線

ハウジング

ステータコア

フロントキャップ

ボールベアリング

シャフト

ロータコア

位置検出器（エンコーダ）

リード線

磁極マグネット

当社の「SGM形サーボモータ」「SGMP形サーボモータ」は，この「同期電動機タイプ」のサーボモータです。

1-7

サーボを初めて扱う方

1.1.2サーボの構成とその要素

サーボモータの性能

サーボモータには，「動け」と指令したら，さっと動く「瞬発力」が必要です。この「瞬発力」を表す性能用語として「定格パワーレート (kW/s)」があります。つまり，

1秒間に何ワットの電力を出せるかを表しています。この値が大きいものほど，優秀なサーボモータであると言えます。

「検出器」

サーボシステムには実際の「位置または速度」の検出を行うための「検出器」が必要です。検出の方法には，光学式と磁気式の二通りがあります。検出器として光学式あるいは磁気式の「エンコーダ」を，「サーボモータ」にマウントして使用します。「エンコーダ」には，次の二種類があります。

インクリメンタルエンコーダ

一回転当たり，例えば2000パルスを発生するような「パルス発生器」です。1パルス = 0.001mm などとなるように機械系に連結すれば，「パルス発生器」は位置の検出器となります。ただし，一回転内の絶対位置は検知せず，単純にパルス列を出力する方式です。従って，位置決め運転などの始めに「原点復帰」操作が必要になります。例

として，光学式の「パルス発生器」の動作原理を下図に示します。

A相 B相

Z相

スリット

回転中心

投光素子

回転板

→ A相パルス列 → B相パルス列

固定スリット

受光素子

回転スリット

絶対値エンコーダ

インクリメンタルエンコーダの機能に追加して，「絶対値データ」（絶対的な回転角度）を検知できるようにした方式のエンコーダです。従って，絶対値エンコーダを使用すれば，運転の始めに「原点復帰」操作が不要なシステムを作ることができます。

インクリメンタルエンコーダと絶対値エンコーダの違い

絶対値エンコーダは停電中にモータが回転しても，モータ軸の位置を検知しています。インクリメンタルエンコーダは，これができません

。

1-8

1.1 ACサーボの基礎知識

「サーボ増幅器」

「ACサーボモータ」を自在に駆動するために，「サーボ増幅器」が必要です。「サーボ増幅器」の構成は，下図のとおりです。

サーボ増幅器

モータ駆動交流

サーボモータ

商用交流電源

指令入力

比較・制御増幅器

フィードバック

パワー増幅器

次の二つの部分で構成されています。

比較・制御増幅器

まず，「位置または速度」の「指令入力」と，フィードバック信号を比較して，その「差の信号」を作る「比較部」があります。

次に，「差の信号」を増幅したり，変形する「制御部」があります。つまり「比例制御（P制御）」や，「比例・積分制御（PI制御）」を行う部分です（ここでは，このようなサーボ用語があることだけを知ってください）。

パワー増幅器

用語？

前記の「比較・制御増幅器」の出力に比例した速度やトルクで「サーボモータ」を駆動する部分です。つまり，50 Hzまたは60 Hzの商用電源から，指令速度に比例した周波数の交流を作り出し，これでサーボモータを動かします。当社の「サーボパック」は，ちょうどこの「サーボ増幅器」に相当します。

「上位装置」

「サーボ増幅器」に，「位置または速度」を目標値として指令する装置を指します。「速度」を指令する場合は，「位置」のフィードバック信号を受け取って，「位置制御

ループ」を「上位装置」側で組む場合があります。この場合の代表的な「上位装置」に，当社の「PROGIC-8」があります。

「比例・積分制御（PI制御）」

「P」は「比例 = PROPORTIONAL」の，「I」は「積分 = INTEGRAL」のイニシャルを取った用語が「PI制御」です。すなわち「比例・積分制御」です。普通に使用される「比例制御」に対して「PI制御」は，「位置または速度」の制御精度が良くなります。

z「PROGIC-8

当社のプログラマブル・マシンコントローラです。最大8軸の速度制御用「サーボ増幅器」と組み合わせて，「位置制御」を行うことができる装置です。プログラマブルコントローラの機能も装備しています。

」

1-9

ACサーボを初めて扱う方

1.1.3 Σシリーズサーボの特長

1.1.3

Σシリーズサーボの特長

「SGM（SGMP）形サーボモータ」は，「同期電動機タイプ」のサーボモータで，その主な特長は，以下のとおりです。

体積比で1/3，質量比でも1/3の小ささです（当社比）。とにかく，コンパクトさを狙ったサーボモータです。マシンをすっきりまとめるのに役

立ちます。サーボ性能（ = パワーレート）は 3倍になりま

した（当社比）。3倍に向上した「定格パワーレート（kW/s）」のおかげで，どんな用途にも使えます。

30Wから750Wまでラインナップしています。

電源電圧定格出力

SGM形

SGMP形

AC 100 V

AC 200 V用 30 W，50 W，100 W，200 W，400 W，750 W

SGDA

「

用

30 W，50 W，100 W

形サーボパック」には，用途別に使い

，

200 W，300 W

やすくまとめた，次の二つのモデルがあります。

速度・トルク制御用

SGDA

□□□

形「速度」または「トルク」を

指令入力とするタイプです。具体的には，「アナログ電圧」を指令入力として与えます。

位置制御用：SGDA-□□□P形

「位置」を指令入力とするタイプです。具体的には，「パルス列」を位置の指令入力として与えます。

用語？

「定格パワーレート（

サーボモータの応答性能を表す定数です。「定格トルク」の二乗を「モータイナーシャ」で割った値です。1秒間に，何ワットの出力を出せるサーボモータかを意味します。従って，この値が大きいほど，良いサーボモータと言えます。

kW/s

）｣

1-10

1.1 ACサーボの基礎知識

「速度・トルク制御用」のサーボパックの最も標準的な使い方は，下図のとおりです。

「速度・トルク制御用」サーボパックの使い方（速度制御）

上位装置

位置の指令

位置制御ループ

位置のフィードバック

（アナログ

電圧）

速度の指令

位置速度

速度・トルク制御用サーボパック

パワー増幅器

トルク（電流）

変換

位置フィードバック

フィードバック

パルス列

サーボモータ

エンコーダ

上図のように，「上位装置」側で「位置制御ループ」を組みます。すなわち，「位置の指令」と「位置のフィードバック」との比較・制御の処理を行った出力を，「速度の指令」としてサーボパックに与えます。

こうすることにより，サーボメカニズムの目的に合った制御を，「上位装置」側で自由に行うことができます。サーボパックは，「速度制御ループ」以降の制御を引き受けます。

このための，代表的な「上位装置」として，当社の制御装置「プログラマブル・マシンコントローラ：PROGIC-8」があります。

1-11

ACサーボを初めて扱う方

1.1.3 Σシリーズサーボの特長

また，「速度・トルク制御用」のサーボパックは，次のような「トルク制御」ができます。

「速度・トルク制御用」サーボパックの使い方（トルク制御）

上位装置

位置の監視に

位置の情報

速度の指令

トルクの指令

（アナログ

電圧）

（アナログ電圧）

位置速度

変換

位置フィードバックエンコーダ

速度・トルク制御用サーボパック

パワー増幅器

トルク（電流）フィードバック

パルス列

サーボモータ

サーボパックの「ユーザー定数」を切り替えることにより，次のいずれかの使い方ができます。

D 「トルクの指令」を与えて「サーボモータ」をトルク制御する。

（トルク制御 I ）

D 「トルクの指令」と「速度の指令」を切り替えながら運転する。

（トルク制御 II）

「上位装置」は，「トルクの指令」または「速度の指令」を与えて，サーボパックをコントロールします。また，「上位装置」では，位置の情報としての「パルス列」をサーボパックから受け取って，「位置の監視」ができます。

1-12

「位置制御用」のサーボパックは，次のような使い方ができます。

「位置制御用」サーボパックの使い方（位置制御）

上位装置

位置の監視に

位置の指令

位置制御用サーボパック

位置の情報

パルス列

速度，電流ループ

位置フィードバック

パワー増幅器

サーボモータ

パルス列

エンコーダ

1.1 ACサーボの基礎知識

「上位装置」から，「位置の指令」として「パルス列」をサーボパックに与えて，位置決めや，補間運転を行うことができます。すなわち，このタイプのサーボパックは，「位置制御ループ」を含んでいます。

指令する「パルス列」として，次のいずれかを，「ユーザー定数」を使って選択できます。

D 符号とパルス列 D 90°位相差二相パルス列 D 正転パルス列と逆転パルス列

「上位装置」では，位置の情報としての「パルス列」をサーボパックから受け取って，「位置の監視」ができます。

サーボパックの「ユーザー定数」を，「ディジタルオペレータ」を使って設定することにより，

D 装備している機能を「オン／オフ」する。 D 機能に必要な定数を設定する。

ことができます。作りたい「サーボシステム」に合わせて「ユーザー定数」を設定してください。

1-13

章

Σシリーズの使い方（基本編）

この章は，Σシリーズの現品を受け取った方に，まずしていただきたいことについて述べています。そして，Σシリーズの最も基本的な，接続と運転の仕方について説明しています。サーボの初心者もベテランも，必ず目を通してください。

2.1 注意していただきたいこと 2 - 2............

2.1.1 ご使用の際に注意していただきたいこと 2 - 2......

2.2 取付けに当たって 2 - 4....................

2.2.1 現品到着時の確認 2 - 4.........................

2.2.2 サーボモータの取付け 2 - 5.....................

2.2.3 サーボパックの取付け 2 - 8.....................

2.2.4 電力損失 2 - 10.................................

2.3 接続・配線をする 2 - 11....................

2.3.1 各部品との接続の仕方 2 - 11.....................

2.3.2 主回路の配線と電源投入シーケンス 2 - 14..........

2.3.3 入出力信号の接続例 2 - 16.......................

2.4 試運転をしてみよう 2-23..................

2.4.1 試運転のステップ 2 - 23.........................

2.4.2 ステップ1：モータ単体での試運転 2 - 25..........

2.4.3 ステップ2：モータを機械に接続して行う試運転 2 - 30

2.4.4 試運転時の補足事項 2 - 31.......................

2.4.5 最低限のユーザー定数と入力信号 2 - 33............

2-1

Σシリーズの使い方（基本編）

2.1.1 ご使用の際に注意していただきたいこと

2.1

注意していただきたいこと

この節では，Σシリーズを使用するに当たって，お客様に特に守っていただきたい事項について説明します。

2.1.1 ご使用の際に注意していただきたいこと

重要

安全に使用してしていただくために，次のことは必ず守ってください。

D 電源電圧は100 V用と200 V用があります

サーボパック，サーボモータともに，それぞれ 100 V用と200 V用があります。正しい電圧でご

使用ください。

電圧表示

形式NP

SGM-01A312 A：200 V用 B：100 V用

D SGMサーボモータは必ずSGDAサーボパックと組み合わせてご使用ください

SGMサーボモータは，SGDAサーボパックでな

直接接続する

いと運転できません。直接，商用電源をつなぐことは絶対に避けてください。（モータが壊れます。）

200 V電源 100 V電源

壊れます！

D 通電中の配線変更はしないでください

コネクタの抜き差しは，電源をオフしてから

消灯

行ってください。ただし，ディジタルオペレータ（JUSP-OP02A-1, JUSP- OP03A）は除きま

す。

電源をオフしてからコネクタを抜き差しする。

D 電源を切っても内部に電気がたまっています

電源を切っても，サーボパック内部のコンデンサに電気がたまっています。感電防止のため，点検作業は電源オフ後，5分以上たってから行っ

危険！

内部のコンデンサに電気がたまっています。

てください。

2-2

5分待つ

2.1 注意していただきたいこと

D 設置は決められた方法で行ってください

サーボパックは熱を発生します。放熱に十分に注意して設置してください。また，結露，振動，衝撃にご注意ください。

D ノイズ処理，接地の処理をしっかり行ってください

信号線にノイズが乗ると振動や動作不良が起こります。

D 強電線と弱電線は分離してください。 D 配線は極力短くしてください。 D サーボモータ，サーボパックの設置は一点

接地で第3種接地以上としてください。

D モータ回路に電源入力用ラインフィルタを

使用することは絶対に避けてください。

D 耐電圧試験は以下の方法で行ってください

D 電圧 AC 1500 Vrms 1分間 D 遮断電流 20 mA

周囲温度：0〜55℃

外箱

サーボパック

信号線

すき間をあける

10 mm

サーボモータ

第3種接地

耐電圧試験左記の条件で行う

D 周波数 50/60 Hz D 電圧印加点 R，T端子とFG端子間（RとT

端子間は確実に接続してください）

D 漏電ブレーカは高速形を使用してください

漏電ブレーカを設置する場合は高速形，またはインバータ用を指定ください。時延形は使用できません。

D マイナス負荷の連続運転はできません

モータが負荷から回され，これを回生制動ブレーキをかけながら連続運転することはできません。サーボパックの回生制動能力は，モータの停止時間程度の短時間定格仕様になっています。

D 電源のオン／オフでの運転はできません

電源のオン／オフを頻繁に行うと内部の回路素子の劣化を招きます。モータの運転／停止は，指令信号で行ってください。

漏電ブレーカ

○×

高速形インバータ用時延形

○

サーボモータ

連続的に回生制動をかける

サーボパック

電源

2-3

電源のオン／オフで運転／停止を行う

Σシリーズの使い方（基本編）

2.2.1現品到着時の確認

2.2

2.2.1

取付けに当たって

この節では，Σシリーズが到着したときの現品の確認と，それを正規に取り付ける際の注意事項について説明します。

現品到着時の確認

Σシリーズの現品が，お手元に届きましたら，次の確認と点検を行ってください。

確認・点検項目備考

現品はご注文の品に相違ありませんか？

モータの回転軸は，スムーズに回りますか？

破損した個所がありませんか？全体の外観を見て，輸送などによる傷がないかを点検してく

ねじなど，締め付け部にゆるみはありませんか？

サーボモータ，サーボパックのネームプレートの「形式」欄でご確認ください。（下表を参照）

手で回して軽く回ればOKです。ただし，「ブレーキ付き」の場合は回りません。

ださい。必要により，ドライバなどでチェックしてください。

以上の項目に不具合な点がありましたら，直ちに，ご購入いただいた代理店または，当社の営業所へご連絡ください。

外観ネームプレートの内容形式

サーボモータ

Σシリーズ SGM形サーボモータ

Σシリーズ SGMP形サーボモータ

定格出力

モータ形式

製造番号

定格回転速度

定格出力電流

定格出力トルク

製造年月

Σシリーズ SGM： SGM形

サーボモータ

SGMP：SGMP形

サーボモータ

定格出力

A3：30 W A5：50 W 01：100 W 02：200 W 03：300 W 04：400 W 08：750 W

電源電圧

A：200 V B：100 V

エンコーダ仕様 3： 2048 P/R

インクリメンタルエンコーダ

W： 12ビット絶対値エンコーダ設計順位シャフト仕様

2：ストレート，キーなし 4：ストレート，キー付き 6：ストレート，キー付き，軸端ねじ穴付き

オプション B：ブレーキ付き S：オイルシール付きD：ブレーキオイルシール付き P：防滴処理

2-4

+ 368 hidden pages