浦和工業株式会社
株式会社ナカニシ
株式会社タック技研工業
東友テクニカ株式会社
ファナック株式会社

【2021年版】スピンドルモーター5選 / メーカー9社一覧

スピンドルモーターのメーカー9社・31製品を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。


目次


スピンドルモーターとは

スピンドルモーターとは、動力源のモーター部と回転部が一体化したモーターであり、その回転軸が一つしか存在しないため、装置構成が簡単になります。

また、一般的なモーターとギアおよびベルトからなる回転制御装置は、その部品の多さから制御が煩雑になりがちなのと、装置が大型化するという傾向がありますが、スピンドルモーターは1軸方向以外のスペースをあまり必要としないため、並列に多数の回転軸を追加することが容易です。

スピンドルモーターの使用用途

主に、穴あけや切削工具などの動力に用いられ、先端の回転部にドリルや研磨部品などを設置して使われます。

高トルクのものから高速回転が可能な型式が数多く存在し、用途に合わせて様々なスピンドルモーターの中から最適なものを選定することができます。

また、多関節ロボットのアーム先端に接続して加工ロボットを構成する場合も、ロボットアームの回転軸とスピンドルモーターの軸を合わせるのが比較的簡単に行うことができます。

スピンドルモーターの原理

スピンドルモーターに使用されているモーターの構造は、現在広く普及しているサーボモータのようになっていることが多く、その回転軸と同じ軸上にスピンドルが設置されています。

モーター内部には、回転軸に固定された永久磁石からなるローターと、その外周に複数個のステータが円環状に配置されています。このステータは電線が鉄心に巻き付けられた構造となっていて、ここへ交流が流れると電磁石の役割を果たし、一時的にN極やS極の性質を持ちます。

交流は電流の位相が時々刻々と変化しているため、この電磁石の極性も時間とともに変化します。一方で、ローターの永久磁石の極性は固定されているため、このステータとの間の引力と斥力を交互にコントロールしてローターを回転させることができます。

モーターにエンコーダもついているため、ローターの回転時の位置や回数を検出することができます。この検出情報をPLCやドライバと通信することで、モーターの稼働状況をその場でフィードバック制御することができるため、高速回転を高精度でコントロールすることが可能となります。

スピンドルモータとサーボモータの違い

スピンドルモータとサーボモータの違いについて解説します。スピンドルと言うと、超高速回転で動く切削加工や研磨等を目的とした産業用の機械に使われるもので、そのモータは、工場の3相200V電源で動作するACインダクションモータになります。スピンドルモータの主な目的は、切削や研磨などの加工が主要な役割であるため、超高速回転及び高トルクなモータが必要となり、又、使用される場所がほぼ工場などの3相200V電源のある場所であることから、ACインダクションいわゆる誘導モータが、昔から広く使われています。

これに対して、サーボと言えば位置決め精度を厳しく要求された複写機等の精密機械において、広く使用されており、そのモータはDCブラシレスモータやステッピングモータを搭載しています。DCモータを使用するのは、DCモータがACモータの様なすべり現象がなく、モータ出力の負荷トルクに対する回転数特性が、直線的なリニア特性を持っていることから、その制御のしやすさもDCモータがサーボモータに採用される主要因です。

スピンドルモーター 制御

スピンドルモーター制御は、PWM制御が使われています。PWM制御とは、パルスワイズモデュレーションつまりパルス幅変調の制御で、周波数変換器であるインバータにおける変調制御です。又、PWM制御の他にもPAMと呼ばれるパルスアンプリチュードモデュレーションつまりパルス増幅変調による制御方式もあります。インバーター交流電源電圧を入力し、ダイオード整流器で直流電圧に変換した後、トランジスタで電圧をスイッチングして出力します。PWMは、トランジスタで出力したパルスのデューティー比(ONとOFFの時間比)を変化させる変調方式です。ON時間が短く、OFF時間が長いと、出力電圧は低下します。ON時間とOFF時間が同じならば、平均電圧は半分、ON時間が長ければ、出力電圧は上昇します。これを利用して、平均電圧を正弦波になるようにデューティー比をフィードバックした制御がPWM制御になります。スピンドルモータは、上記PWM制御にて、その出力の電圧と周波数を制御しています。

参考文献
http://www.tacgiken.co.jp/product/spindle.html
https://mori.nc-net.or.jp/qa9686229.html
https://guitarsk.com/pc/archives/1364

スピンドルモーターの性能比較

各種スピンドルモーターの値をグラフにプロットし、表にしました。ベータ版機能のため一部製品のみの表示となっております。

スピンドルモーターの性能比較表

横にスクロールすると表の全体をご覧頂けます。

製品名 E4000 電動式[ブラシレスモータ&スピンドル] スピンドル&モータ KDM-7 スピンドル&モータ KDM-15 スピンドル&モータ KDM-30 EA-3087 EM-2350J TMEQ-50-30 THM-37-20CC TMEB-28-20CC TMEQ-30ATC
最高回転数 [rpm] 40000 20000 15000 10000 5000 50000 3600 20000 20000 3600
トルク[N・m] 1 0.32 1.19 2.9 0.176 0.07 0.35 0.035 0.095 1.06
会社名 株式会社ナカニシ 株式会社クロイツ 株式会社クロイツ 株式会社クロイツ シチズン千葉精密株式会社 株式会社ナカニシ 株式会社タック技研工業 株式会社タック技研工業 株式会社タック技研工業 株式会社タック技研工業

スピンドルモーターのメーカー情報

スピンドルモーターのメーカー9社一覧


スピンドルモーターのメーカーランキング

社員数の規模

  1. 1 ミネベアミツミ株式会社
  2. 2 ファナック株式会社
  3. 3 新明和工業株式会社

設立年の新しい会社

  1. 1 シチズン千葉精密株式会社
  2. 2 株式会社タック技研工業
  3. 3 東友テクニカ株式会社

歴史のある会社

  1. 1 株式会社ナカニシ
  2. 2 新明和工業株式会社
  3. 3 ミネベアミツミ株式会社

スピンドルモーター5選

ブラシレス スピンドルモーターユニット

浦和工業株式会社 ブラシレス スピンドルモーターユニット 画像出典: 浦和工業株式会社公式サイト

特徴

浦和工業のブラシレススピンドルモーターユニットは、比較的小型で、デスクトップで使用される工作機器向けのスピンドルモータで、専用工具を必要とせず、ワンタッチで取り外しができる特徴があります。

全ての軸受けはセラミックベアリングを採用し、高強度・高剛性を持ち合わせ、スチールベアリングよりも耐久性に優れます。

冷却方法に応じて、空冷タイプのモデルBA14と自己冷却タイプのBM14とがあります。

いずれもラビリンス構造を採用し、粉塵の侵入を防いでいます。

浦和工業株式会社の会社概要

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E4000 電動式[ブラシレスモータ&スピンドル]

株式会社ナカニシ

特徴

ブラシレスモータ&スピンドルE4000シリーズは、φ40mmクラスにして最大出力1200W、最大トルク100cNmという、大トルク・高出力のスピンドルです。

スピンドル振れ精度も1µm以下という高精度の加工が実現できます。

セラミックベアリングを採用することで、高強度・高剛性を備え、スチールベアリングと比べて2倍ほどの耐久性を持ち合わせています。

しかもブラシレスモータなので、ブラシの交換が不要で、メンテンナンスを要せず長期間使用することができます。

株式会社ナカニシの会社概要

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ウエハ駆動用スピンドルモータ

新明和工業株式会社

特徴

ウェハ駆動用スピンドルモータBUILT-IN DDシリーズは、ロータ中空を真空吸引することで、ウェハを吸着できる小型のスピンドルモータです。

立ち上がり、立下り時間が非常に高速で、負荷4.7kg・cm2の場合はそれぞれ3秒以下、2秒以下という短時間です。

回転の振れ(回転むら)もきわめて少なく、3600rpmで0.1%以下という高精度なモータです。

真空回転シールには、発塵の少ない磁気シールが採用されているため、クリーンな環境でも使用することができます。

新明和工業株式会社の会社概要

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HDDスピンドルモーター

ミネベアミツミ株式会社 HDDスピンドルモーター 画像出典: ミネベアミツミ株式会社公式サイト

特徴

HDDスピンドルモーターは、ハードディスクドライブ(HDD)のディスクを回転させるモーターで、高い回転精度を有しています。

近年、記録密度の上昇が要求される中で、回転に同期しないディスクの揺れ成分をできるだけ小さくする必要があります。

そこで本モーターはミネベア製の高精度ベアリングが組み込まれており、モーターの心臓部分として重要な役割を担っています。

ベアリングに加えてシャフトやハブ、ベースなど、主要な構成部品を自社開発しており、顧客からの様々な要求に応えた製造体制となっています。

ミネベアミツミ株式会社の会社概要

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FANUC BUILT-IN SPINDLE MOTOR Bi-B series

ファナック株式会社 FANUC BUILT-IN SPINDLE MOTOR Bi-B series 画像出典: ファナック株式会社公式サイト

特徴

ビルトインスピンドルモータBiI-Bシリーズは、低速から高速まで幅広い回転域で出力を変換することができ、様々な工作機械の主軸として最適なモータです。

ステータ樹脂モールドが高い放熱効果を発揮することで、長時間の使用であっても大トルク、高出力を維持することができます。

モータの冷却方式として従来は油冷のみでしたが、水冷にも対応しています。

一部のモデルでは銅バーロータを採用し、さらなる大トルク・大出力を実現できます。

ファナック株式会社の会社概要

  • 会社所在地: 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地
  • URL: https://www.fanuc.co.jp/
  • 創業: 1972年
  • 従業員数: 7,866人

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スピンドルモーターの31製品一覧

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