サーボモーターとは（しくみ・エンコーダー・ステッピングモーターとの違い）

2026年11月2日

角形のフランジと出力軸をもつサーボモーターの後部を切り欠いてエンコーダーの円板を見せ、2本のケーブルでサーボアンプにつないだイメージ画像

ロボットや工作機械の説明によく出てくる「サーボモーター」。ふつうのモーターと何が違うのか、わかりにくい用語です。サーボモーターは、回転を測りながら、指令どおりの位置や速度に合わせるモーターです。このページでは、しくみ、エンコーダー、種類、ステッピングモーターとの違い、使うときの注意を順に説明します。

サーボモーターとは：ひとことで言うと

サーボモーター

サーボ機構で位置や速度を制御するために使うモーターです。特定の方式のモーターの名前ではありません。

いまは、検出器を付けて、フィードバック制御するものを指すのが一般的です。

コントローラー、サーボアンプ、モーター、エンコーダーをつなぎ、位置を戻す流れの図 — 図1　サーボモーターのしくみ
出典：Wikipedia「サーボモータ」、Wikipedia「Servomotor」（英語版）をもとに AI（Claude）で作成

「サーボ」の意味

JIS Z 8116 は、サーボ系を変化する目標値に追従させるフィードバック制御系としています。もとは位置・方位・姿勢・力を対象にした言葉です。目標が動いても、ついていくしくみと考えるとわかりやすいでしょう。

「モーター」だけでは動かない

サーボモーターは、モーターだけでは指令どおりに動きません。Wikipedia「サーボモータ」は、構成を次の3つに分けています。電動機、検出器、制御装置です。

構成	役割	例
電動機	軸を回す	AC モーター、ブラシ付き DC モーター、クローズド制御のステッピングモーター
検出器	いまの位置や速度を測る	エンコーダー、レゾルバ、ポテンショメータ、タコジェネレータ
制御装置	目標といまの値を比べ、モーターを動かす	サーボアンプ、シーケンサ

出典：サーボモータ｜Wikipedia、Servomotor｜Wikipedia（英語版）、JIS Z 8116:1994 自動制御用語－一般（kikakurui.com の掲載ページ）

しくみ：測って、差を直す

制御装置は、いまの位置と目標の位置を比べ、差が小さくなる向きにモーターを動かします。差がなくなるまで、これをくり返します。これがフィードバック制御です。

位置 → 速度 → トルク（電流）の順に指令を渡す

位置ループ、速度ループ、電流の順に指令を渡し、位置と速度の信号が戻る図 — 図2　位置から速度、トルク（電流）へ指令を渡す流れ
出典：MONOist の連載をもとに AI（Claude）で作成

位置を合わせる制御では、位置のループの内側に速度のループがあり、最後にトルクの指令を出します。トルクの指令は、モーターに流す電流に当たります。

ループ	入ってくるもの	出すもの
位置ループ（外側）	目標の位置といまの位置の差	速度の指令
速度ループ（内側）	速度の指令といまの速度の差	トルクの指令（電流に当たる）

ゲインと、止まるまでの時間

ゲインが低い、ちょうどよい、高すぎるときの動きを比べたグラフの模式図 — 図3　ゲインと止まり方（模式図。実機の値ではありません）
出典：MONOist の連載、三菱電機「PID制御テクニックガイド」をもとに AI（Claude）で作成

差にかける倍率をゲインといいます。位置のゲインを上げると整定時間は短くなりますが、短くできる量には限界があります。上げすぎるとオーバーシュート（行き過ぎ）が出ます。PID 制御の一般論としても、比例のゲインを上げると応答は上がる一方で、発振しやすくなります。指令が終わってから、差が決めた範囲（整定幅）に入るまでの時間を、位置決め時間といいます。

出典：ボールねじを使った1軸リニアアクチュエーター（連載第15回）｜MONOist、PID制御テクニックガイド｜三菱電機、パナソニック技報 Vol.60 No.2（サーボの位置決め時間と自動調整）

エンコーダー：回転を測るセンサー

同じ間隔のすき間が並ぶ円板と、複数の列の模様が並ぶ円板を比べた模式図 — 図4　インクリメンタルとアブソリュート（模式図）
出典：Wikipedia「Servomotor」（英語版）、Wikipedia「サーボモータ」をもとに AI（Claude）で作成

検出器でよく使われるのがエンコーダーです。大きく、インクリメンタルとアブソリュートの2種類があります。

種類	わかること	長所	短所
インクリメンタル	動いた量	安価で、高速に向く	電源を入れた直後は位置がわからず、原点に戻す動作が要る
アブソリュート	いまの位置そのもの	電源を入れた直後から位置がわかる	高価で、しくみが複雑

分解能：1回転を何分割できるか

エンコーダーの細かさは、bit（ビット）で表すことがあります。23 bit は 2 の 23 乗で、1回転を 8,388,608 に分けられます。山洋電気の SANMOTION R は最大 8,388,608 分割、安川電機のダイレクトドライブモーター SGM7D は 24 bit のシリアルエンコーダーを載せています。

計算してみる

23 bit の1分割の角度は、360°÷8,388,608 ≒ 0.000043° です。24 bit は 2 の 24 乗で 16,777,216 分割、1分割は約 0.000021° です。これは測れる細かさの計算で、機械全体の位置決めの精度がこの値になるわけではありません。

出典：Servomotor｜Wikipedia（英語版）、サーボモータ｜Wikipedia、SANMOTION R｜山洋電気、安川電機のダイレクトドライブモーター SGM7D の発表記事｜MONOist

どこで位置を測るか：セミクローズドとフルクローズド

モーターの後ろで測るセミクローズドと、テーブルの位置を直接測るフルクローズドを比べた図 — 図5　セミクローズドとフルクローズド
出典：MONOist の連載をもとに AI（Claude）で作成

ボールねじでテーブルを動かす装置を考えます。測る場所で、呼び方が変わります。モーターの回転角を測るのがセミクローズド、テーブルの位置を直接測るのがフルクローズドです。

方式	測るもの	特徴
セミクローズド	モーターのロータリーエンコーダーで回転角	回転角から、テーブルの位置を割り出す
フルクローズド	リニアスケールでテーブルの位置	制御したいテーブルの位置そのものを測る

出典：ボールねじを使った1軸リニアアクチュエーター（連載第15回）｜MONOist

サーボモーターの種類

ACサーボ、DCサーボ、クローズド制御のステッピングモーター、模型用サーボを並べた図 — 図6　サーボモーターに使われるモーターの種類
出典：Wikipedia「サーボモータ」、Wikipedia「Servomotor」（英語版）をもとに AI（Claude）で作成

工作機械、包装機械、産業用ロボットの動作軸などに AC サーボモーターが使われています。AC サーボには同期形と誘導形があります。

模型用（ラジコン）のサーボ

模型用のサーボは、小型の DC モーター、制御基板、ギヤを一体にしたものが多く、PWM の信号で動かします。パルスの幅は 1〜2 ms で、中立は約 1.5 ms です。同じ「サーボ」でも、産業用とは大きさも使い方も違います。

仕様の例

三菱電機の MELSERVO-J5 の HK-KT シリーズでは、定格回転速度が 3000 r/min、最大回転速度が 6700 r/min です（機種によって異なります）。仕様を見るときは、回転速度のほか、トルク、エンコーダーの分解能を確かめます。

出典：サーボモータ｜Wikipedia、Servomotor｜Wikipedia（英語版）、MELSERVO-J5 回転型サーボモータ HK-KT シリーズ｜三菱電機

ステッピングモーターとの違い

ステッピングモーターの開ループとサーボモーターの閉ループを比べた図 — 図7　ステッピングモーターとサーボモーター
出典：Wikipedia「ステッピングモーター」、Wikipedia「Servomotor」（英語版）、コンテックの解説をもとに AI（Claude）で作成

よく比べられるのがステッピングモーターです。いちばんの違いは、位置を測って直すかどうかです。

	ステッピングモーター	サーボモーター
制御	開ループで動かせる（パルスの数で位置を決める）	閉ループ（エンコーダーの読みで直す）
位置のずれ	負荷が大きすぎる、パルスが速すぎると脱調する	差を測って直す
調整	開ループならチューニングは不要	ゲインの調整が要る
費用	開ループなら低コスト	エンコーダーとコントローラーのぶん費用がかかる
得意なこと	費用を抑えて位置を決める	速度・出力・精度を上げる。大きい装置に向く

脱調は、パルスに同期できなくなって、止まったり位置がずれたりすることです。開ループのステッピングモーターは位置を測っていないので、ずれを自分では検出できません。エンコーダーを付けて脱調を検出する使い方や、閉ループにしたステッピングモーターもあります。

出典：ステッピングモーター｜Wikipedia、Servomotor｜Wikipedia（英語版）、モーション制御の基礎知識｜コンテック

使うときに気をつけること

負荷慣性モーメント比

モーターに小さい負荷と大きい負荷をつないだ様子を比べた図 — 図8　負荷慣性モーメント比（模式図）
出典：三菱電機 FAQをもとに AI（Claude）で作成

負荷の慣性モーメントが大きすぎると、モーターの軸が負荷に振り回され、制御が不安定になります。三菱電機の FAQ は、負荷慣性モーメント比の推奨を「5倍〜10倍以下（モーターのシリーズで異なる）」としています。別の FAQ では、減速機付きの HC-SF 2000 rpm シリーズ（一般産業機械対応 G1）は 4倍以下です。目安は機種で違うので、カタログで確かめます。