サーボモーターの減速機選定ポイントと注意点を徹底解説！【適切な回転速度とトルク】

サーボモーターを使った装置設計で忘れてはいけないのが「減速機の選定」です。
「とりあえずギヤつけとけばいいでしょ？」と思って適当に選ぶと、

✔ トルク不足で動かない
✔ 精度が出ない
✔ 異音や振動が発生
✔ 寿命が短くなる

といったトラブルの原因になります。

この記事では、サーボモーター用減速機の選定に必要な知識・計算方法・選定の流れ・注意点を、初心者でもわかるように丁寧に解説します。

減速機とは？なぜ必要？

減速機（ギアヘッド）は、モーターの出力回転を減速しつつトルクを増やす装置です。
特にサーボモーターは高速・低トルクな傾向があるため、そのままでは負荷を駆動できない場合が多く、減速機が必要になります。

減速機の主な役割

回転数を下げてトルクを増やす
モーター出力を装置側に適した速度へ調整する
位置決めの分解能を向上させる（例：1パルスあたりの移動量を小さくする）

減速機の種類（サーボ用）

種類	特徴	用途例
遊星ギア（プラネタリギア）	高トルク・高精度・コンパクト	ロボット・搬送装置など
傘歯車（ベベルギア）	入出力角度が90度可能	スペース制限のある機構
ハーモニックドライブ	極高精度・バックラッシゼロ近く	ロボット関節・半導体装置
サイクロイド減速機	耐衝撃性・高トルク	ロボットアーム・工作機械

中でも遊星ギア型減速機は、サーボモーターとの相性が良く、よく使われます。

減速機選定の流れ

減速比の設定

モーターの回転数と負荷の要求速度から、必要な減速比（ギア比）を決めます。

減速比 = モーター回転数 ÷ 負荷の回転数

🔍 例）

モーター定格3000rpm、負荷側要求100rpm → 減速比 = 30:1

推奨：20～50の範囲で収めるとトルクと分解能のバランスが良い

減速比についての関連記事はこちら

🔗【歯車】ギヤの回転速度とトルクの関係【ギヤ比】

トルク計算

負荷トルクを減速比でモーター側に換算し、モーター出力トルクとのバランスを見ます。

必要減速後トルク = 負荷トルク × 安全率（通常1.5～2.0倍）

🔍 例）

負荷トルク2Nm、減速比20 → 減速機出力側で40Nm必要
→ 減速機が40Nm以上に耐えられる必要あり

安全率についての関連記事はこちら

🔗機械設計の強度計算における安全率

入力回転数の確認

減速機には許容される「最大入力回転数」があります。
サーボモーターは高回転が多いので、許容を超えないかチェック必須！

バックラッシ（遊び）の確認

バックラッシとは、回転方向を変えたときの機械的なガタつき量。
高精度な位置決めをしたい場合は、

バックラッシ：3分以下（0.05°程度） を目安に選定しましょう。

バックラッシについての関連記事はこちら

🔗【ギヤの遊び】バックラッシについて【軸間ピッチ】

寸法・取付互換性

サーボモーターと減速機のフランジ寸法・軸径が合うか
メーカーが「サーボ取付専用アダプター」を用意しているか

✅ ニッセイや住友重機械などでは、サーボとの組合せ情報がWEBで公開されています

ライフサイクル（寿命）評価

減速機は定格トルク・寿命（h）がカタログに記載されている
装置の使用頻度や1日の稼働時間を元に、寿命内か確認しましょう

設計上の注意点・よくある落とし穴

減速比を大きくしすぎない

大きい比率（例：100:1）は分解能は良くなりますが、

出力軸の反応が遅くなる
摩擦やイナーシャ比の影響が大きくなる

✅ イナーシャ比（負荷/モーター）を100以下にするのが一般的な目安

過負荷トルクに注意！

装置が頻繁に急停止・急加速をする場合、瞬間的なトルクが定格の3倍以上になることも。
減速機の仕様はピークトルク（最大耐久トルク）も確認しましょう。

メンテナンス性を確認！

グリス封入型の遊星減速機などはメンテナンスフリーで扱いやすいですが、開放型やオイル潤滑型では定期交換・密閉性の管理が必要になります。

サーボモーターの回転速度は何％で使うのがベスト？

～定格回転速度との関係をわかりやすく解説～

サーボモーターを使ううえで、「どれくらいの回転速度で運用するのが最適なの？」という疑問をよく聞きます。
特に設計初心者が見落としがちなのが「定格回転速度と実際の使用回転数とのバランス」です。

本項ではこのポイントをしっかり解説していきます！

定格回転速度とは？

まず前提として、定格回転速度とは、

メーカーが「長時間・安定して運転できる」と保証している回転速度

のことです。
この速度であれば、発熱や負荷、寿命の面でも問題なく使用できます。

実際の運用は何％くらいがベスト？

多くの現場やメーカーカタログでは、定格回転速度の60～80％程度で運用するのが最適とされています。

運用速度	特徴
60～80%	摩耗・発熱が少なく、効率的で安定した運用が可能
90～100%	高速応答性はあるが、連続運転だと発熱リスクが増す
100%以上（最大速度域）	非常用、瞬間動作に限定。連続運転には向かない

なぜ100%運用がよくないの？

🚫 発熱と寿命の問題

100%運転（定格ぴったり or それ以上）では、以下のリスクが上がります。

✔ コイル温度上昇 → 絶縁劣化
✔ ベアリング寿命の短縮
✔ 冷却が追いつかずトルクダウン

サーボモーターは熱に非常に弱い部品です。定格ギリギリで使い続けると、設計寿命より早くトラブルになることも。

🚫 安定した制御がしづらい

定格回転数ギリギリやそれ以上になると、モーターの制御性能も落ちやすくなります。
わずかな負荷変動で速度がぶれたり、トルク不足が出やすくなったりします。

設計のポイント：なぜ80%以下で設計するのか？

サーボモーターは設計上、ある程度の「余裕」をもって使うのが基本です。

例：定格回転数が3000rpmの場合

✅ 運用目安：1800～2400rpm（＝60～80%）
✅ この範囲であれば、トルクにも余裕があり、発熱も穏やか
✅ 異常時やオーバーシュートにも耐性があり、安定性が高い

よくある質問

Q. 短時間なら定格回転数以上でもOK？

瞬間的な速度（例：6000rpm）まで加速することはありますが、「連続運転」は避けるべきです。
最大回転速度はあくまで「瞬間運転が可能な上限」です。

ポイント	内容
定格回転速度とは？	長時間安全に使える速度（メーカー保証範囲）
最適な運用速度は？	定格の60～80％がおすすめ
100%運転は？	発熱・制御・寿命の面でリスクが高くなる
設計では？	余裕を持たせて「安全・安定」な運用を意識しよう

速度よりトルクが重要なケースも！

用途によっては速度よりも「立ち上がりのトルク」や「位置決め精度」が重要な場合もあります。
そのときは、速度の余裕だけでなくトルク特性や慣性比にも注目しましょう。

推奨する設計の考え方

✅ 減速比は20～50倍がバランス良好
✅ バックラッシは用途に応じて選ぶ（0.1°以下なら高精度用途向け）
✅ サーボモーターと一体設計された専用減速機を選ぶと失敗が少ない
✅ メーカーに「サーボモーターの型番」を伝えると、組合せ済みの推奨モデルを教えてくれることも多い

まとめ

項目	選定ポイント
減速比	負荷速度から決定（20〜50倍推奨）
トルク	定格トルク × 安全率（1.5～2倍）で余裕を見る
入力回転数	サーボの最大回転に耐えるか確認
バックラッシ	高精度なら3分以下を目安に
寸法	モーターとの取付互換性を確認
寿命	装置の使用条件に対して問題ないか