今日の位置決めステージは、特定の厳しい出力要件を満たすことができます。それは、カスタマイズされた統合と最新のモーション プログラミングにより、ステージで驚異的な精度と同期を実現できるようになったからです。さらに、機械部品とモーターの進歩により、OEM は多軸位置決めステージの統合をより適切に計画することができます。

ステージの機械的進歩

従来のステージ構築が XYZ アクチュエータの組み合わせで直線軸をどのように組み合わせるかを考えてみましょう。場合によっては (すべてではありませんが)、このようなシリアルキネマティック設計はかさばり、位置決め誤差が蓄積される可能性があります。対照的に、統合されたセットアップ (同じデカルト ステージ形式であっても、ヘキサポッドやスチュワート プラットフォームなどの他の配置であっても) は、モーション エラーが蓄積されることなく、コントローラー アルゴリズムによって指示されたより正確なモーションを出力します。

従来のネジ駆動ステージ (ステージの一方の端にモーターとギアを備えたもの) は、ペイロードに独自の電源が必要なく、全長が問題にならない場合には簡単に実装できます。そうしないと、モーターの移動端でギアがステージの内側に入り込む可能性があるため、位置決めステージ全体の設置面積が増加するのはモーターの長さだけです。

必要に応じて、リニアモーターなどの特殊コンポーネントと事前に統合されたデカルトセットアップにより誤差を最小限に抑えることもできます。これらは現在、高速包装用の生産機械に大きく浸透しています。

このようなサブコンポーネントの中には、ステージの形態に関する従来の概念に疑問を呈する形式のものもあります。湾曲したリニアモーターセクションにより、完全な楕円形の動力伝達ループが可能になります。ここでは、ガイドホイールが最適な力の変換を実現するために可動要素を磁石から正確な距離に保ち、高加速度には特殊なホイール素材とベアリング設計が必要ですが、ほんの数年前には不可能だった運動システムです。

小型の位置決めステージでは、より正確なフィードバック デバイス、効率的なモーターとドライブ、高性能ベアリングにより、特に統合されたダイレクト ドライブ モーターを備えたナノ位置決めステージでパフォーマンスが向上します。

その他の場所では、従来の回転からリニアへのコンポーネントのカスタム バージョンがコストの削減に役立ちます。 Bell Everman 社のプリンシパル兼最高技術責任者である Mike Everman 氏によると、大判アプリケーションでは長さの制限なくサーボベルト ステージをつなぎ合わせることができます。このようなロングストロークステージにリニアモーターを使用して動力を供給するのは高価すぎる可能性があり、ネジや従来のベルトを使用して動力を供給するのは困難な場合があります。

カスタムまたは市販の既製 (COTS) モーション製品を選択する際には、1 つ注意点があります。

カスタム ソリューションと既製の設計のどちらを選択するかを決定する場合、最終的にはアプリケーションの要件になります。既製のソリューションが利用可能で、すべてのアプリケーション要件を満たしている場合は、これが当然の選択です。通常、カスタマイズされたセットアップは高価ですが、使用中のアプリケーションに正確に合わせて調整されます。

位置決めステージの電子機器の進歩

低ノイズ フィードバックと優れたパワー アンプを備えた電子機器により、位置決めステージのパフォーマンスが向上し、制御アルゴリズムにより位置決めの精度とスループットが向上しています。つまり、制御により、エンジニアはネットワーク化と位置決めステージ軸の動きの修正に関して、これまで以上に多くのオプションを得ることができます。

今日のパッケージング ライン インテグレータには多軸機能をゼロから構築する時間がないことを考えてみましょう。エバーマン氏によると、これらのエンジニアは単に通信するロボットと、一連のワークステーションを介したシンプルな製品フローを望んでいるという。コントロールが 10 年前に比べてはるかに経済的であることも理由の 1 つとして、その答えが特殊目的のコントロールであるケースが増えています。

アプリケーションが位置決め段階のイノベーションを促進する

半導体とエレクトロニクス、医療、航空宇宙と防衛、自動車、機械製造などのいくつかの業界は、今日のステージとガントリーの変化に拍車をかけています。

これらの業界はすべて、何らかの形で変化を推進しています。高精度の動作においては、わずか数年前には到達できなかったレベルまで歩留まりと精度を押し上げようとする業界の推進力が私たちを駆り立てています。私たちは、1 つのサイズがすべてに適合することはなく、ほとんどに適合することはほとんどないことを認識しています。

メーカーはあらゆる業界にカスタム設計を提供していますが、ハイテク業界 (医療、半導体、データ ストレージなど) はより専門的な段階を推進しています。これは主に、競争上の優位性を求めている顧客からのものです。

他の人は少し違う見方をします。先端研究、生命科学、物理学におけるアプリケーション向けに、小型で高精度のモーションコンポーネントのニーズが高まっています。しかし、彼は、これらの業界がカスタマイズされた段階から、より容易に入手できる標準化された製品へと移行していると見ています。 Miniature Precision (MP) シリーズなどの省スペースの高精度モーション ステージが、要求の厳しい科学用途向けに Bishop-Wisecarver から入手できるようになりました。

大規模な業界の小型化への移行により、位置決め段階の設計の一部がカスタマイズ化されることは確かです。家庭用電化製品市場は、特に薄型携帯電話や薄型テレビなどのパッケージングに関連した小型化の推進力となっています。ただし、物理的に小型のデバイスには、より多くのストレージやより高速なプロセッサなどのパフォーマンスの向上が伴います。ここでパフォーマンスを向上するには、より高速で正確な自動化ステージが必要です。

ただし、デバイスのパッケージングと光結合の要件は 1 マイクロメートルをはるかに下回ります。これらの許容誤差と大量生産のスループット要件を組み合わせると、自動化の困難な課題が生じます。これらのケースの多くでは、ステージ (またはさらに重要なことに、完全な自動化ソリューション) は、最終顧客のニーズに正確に適合するようにカスタム化する必要があります。

IoT は測位段階のセットアップに浸透しています。今日の接続された世界では、消費者は製品が接続され、連携して機能することを期待しています。 IoT がモーションコントロールやファクトリーオートメーションのあらゆるレベルに到達することは疑いの余地がありません。当社の製品は、接続された工場をサポートするための機能を十分に備えています。相互接続が PLC、フィールドバス、ワイヤレス、イーサネット、またはオーバードライブのアナログ/デジタル I/O を介して行われる場合でも、当社のドライブとコントローラは工場接続のためのソリューションを提供します。この接続性をさらに強化するために、今後の開発が進められています。

より高いレベルのオートメーションを備えたコネクテッドファクトリーに向けて私たちが集団的に前進するにつれて、機械の状態を正確に監視する必要性が高まるでしょう。信頼性の高いデータ主導型のマシンステータスのフィードバックにより、予期せぬマシンの故障を排除できる可能性があります。

IoT 機能は、半導体製造や高価なワークピースを処理する自動化タスクですでに使用されています。

リニアベアリングとリニアガイド内に埋め込まれたセンサーは、ベアリング故障の主な指標となる動作温度の変化と追加の振動を監視します。これらのパラメータを監視することで、ベアリング自体で、故障する前に修正措置をトリガーできます。