「この搬送コンベアはインバータだけど、こっちの昇降機にはサーボを使うぞ」
現場で図面を見ていると、当たり前のように使い分けられていますよね。 新人君に「なんでですか？ インバータじゃダメなんですか？ サーボってなんであんなに高いんですか？」と聞かれたら、どう答えますか？
「精度が良いから」なんて答えじゃ、エンジニアとしては50点です。 「じゃあなんで精度が良いの？」と突っ込まれたら終わってしまいますからね。
今日は教科書の難しい言葉は抜きにして、数々の装置調整を行ってきた現役設計者が現場でイメージしている「サーボが動く理屈」を教えます。 キーワードは、「目隠し」と「借金」です。
結論から言うと、インバータとサーボの違いは「結果に対して責任を持つかどうか」です。
……ですが、それだけ理解しても現場では通用しません。 なぜなら、責任感が強すぎるあまりに暴走する「ハンチング」というトラブルが待ち受けているからです。 その原因である「借金（偏差）」の正体について、詳しく解説します。
決定的な違い：「やりっぱなし」か「確認するか」
結論から言うと、インバータ（汎用モーター）とサーボモーターの違いは、「結果に対して責任を持つかどうか」です。 かっこよく言うと、開ループ（オープンループ）か閉ループ（クローズドループ）かの違いですね。
インバータは「目隠しのピッチャー」
一般的なインバータ制御（V/f制御）は、モーターに対して「60Hz（速度）で回れ！」と電気を送るだけです。
これを野球のピッチャーに例えると、「目隠しをしてボールを投げている」状態です。 「ストライクゾーン（指令）」に向かって投げたつもりでも、実際にボールがどこに入ったか、キャッチャーが取れたか（負荷がどうなったか）は、インバータ自身は知りません。
- ベルトが切れて空回りしていても気づかない。
- 荷物が重すぎて回転数が落ちても、電気を送り続けるだけ。
これでは、「ボールを3個分右に投げて（＝1mm単位の位置決め）」なんて怖くて任せられませんよね。投げた結果が見えていないのですから。
サーボは「結果を見る管理者」
一方、サーボモーターのお尻には「エンコーダ」というセンサ（目）が付いています。 こいつが「今、何度回ったか」を常に見張っています。
指令を出した後、「で、実際どうなった？」と結果（フィードバック）を確認し、ズレていればその場で修正します。これが「フィードバック制御（閉ループ）」です。
この「確認作業」をしているからこそ、サーボは僕らの期待通りに動いてくれるわけです。
サーボの心臓部：「偏差カウンタ」を理解せよ
ここから少しだけ中身の話をします。 サーボアンプの中には、「偏差カウンタ（溜まりパルス）」という箱があります。 これを理解すると、現場でのトラブル（ハンチングや異音）の原因が手に取るように分かるようになります。
イメージはずばり、「借金返済」です。
- 指令パルス（借金発生）： PLCから「1000パルス進め」という指令が来ると、偏差カウンタに「+1000」溜まります。これが「やらなきゃいけない仕事（借金）」です。
- モーター回転（返済開始）： サーボアンプは「借金があるぞ！働け！」とモーターに電流を流します。モーターが回ると、エンコーダからパルスが返ってきます。
- フィードバック（消し込み）： 1パルス進むごとに、偏差カウンタから「-1」されます。
- 完済（位置決め完了）： 偏差カウンタの中身が「0」になった瞬間、モーターは止まります。
「遅れる」と「強くなる」理由
もし、荷物が重くてモーターがなかなか回らなかったらどうなると思います？ PLCからは次々と指令（借金）が来るのに、返済（回転）が追いつきません。すると、偏差カウンタの中身（溜まりパルス）がどんどん増えていきます。
するとサーボアンプはこう考えます。 「おい！ 借金（偏差）が減らないぞ！ さっきより強い電流（トルク）を出して無理やりにでも回せ！！」
これが、サーボが負荷変動に強い理由です。「遅れたら、その分だけ本気を出して取り戻す」という仕組みが、物理的に組み込まれているんです。
なぜ「ハンチング（振動）」するのか？
この「借金返済」の仕組みがわかると、現場でよくあるトラブル「ハンチング」の原因も見えてきます。
偏差カウンタを「0」にしようと必死になるあまり、勢いよく回しすぎて「通り過ぎて」しまったら？ 今度は「マイナス（行き過ぎ）」という借金ができるので、慌てて「逆回転」して戻そうとします。
- 行き過ぎる（オーバーシュート）
- 戻しすぎる（アンダーシュート）
- また行き過ぎる…
これを繰り返して「ウワンウワン」と唸っている状態がハンチングです。 要するに、「真面目すぎて、加減を知らない状態」なんですね。
これを「ちょうどいい湯加減」に調整してあげる作業こそが、次回解説する「ゲイン調整」です。
まとめ：サーボは「ズレ」を許さない
- インバータ： 指令を出すだけの「やりっぱなし制御」。
- サーボ： エンコーダで監視する「フィードバック制御」。
- 仕組み： 「偏差（借金）」がゼロになるまで、意地でもモーターを回そうとする。
この「偏差カウンタ」のイメージを持って現場の機械を見てみてください。 「完了信号が出ないのは、まだ借金（溜まりパルス）が残ってるからだな」 「ゲインを上げるってことは、借金の取り立てを厳しくするってことか」
そう考えると、今まで意味不明だったパラメータが少し可愛く見えてきませんか？
次回は、この制御をさらに深掘りして、サーボ内部にある「3つの制御ループ（位置・速度・トルク）」について解説します。 「位置決めが遅い！」と悩んでいる方、必見です。
サーボ制御マスターへの道（実務力強化ロードマップ）
サーボモータは「回ればいい」ものではありません。狙った通りにピタッと止め、振動を抑え、安全に稼働させて初めて「制御」と呼べます。
以下の記事を順に読み進めれば、現場で「なんとなく」触っていたサーボのパラメータや挙動が、理論の裏付けを持って理解できるようになります。 「とりあえずオートチューニング」から卒業し、自分の意図でモータを操れるエンジニアを目指しましょう！
