過去 10 年間のモーションの主な進歩は、制御システムと電子機器の分野で起こりました。

今日のポジショニングステージは、特定の厳しい出力要件を満たすことができます。これは、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、ステージの驚異的な精度と同期が実現しているためです。さらに、機械部品とモーターの進歩により、OEMは多軸ポジショニングステージのより優れた統合計画を実現できます。

ステージの機械的進歩

従来のステージ構成では、XYZアクチュエータの組み合わせにおいて直線軸がどのように組み合わされてい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、累積的な位置決め誤差が生じる可能性があります。一方、統合型セットアップ（同じ直交座標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構成であっても）では、コントローラアルゴリズムによって指示されたより正確な動作を出力し、動作誤差の累積はありません。

従来型のねじ駆動ステージ（ステージの片端にモーターとギアを装備）は、ペイロードに専用の電源が不要で、全長が問題にならない場合に容易に実装できます。そうでない場合は、ギアをモーターの移動端のステージ内部に組み込むことができるため、位置決めステージ全体のフットプリントはモーターの長さ分だけ増加します。

必要に応じて、直交座標系は、例えばリニアモーターなどの特殊部品を事前に統合することで、誤差を最小限に抑えることもできます。これらは現在、高速包装用生産機械で大きな普及を遂げています。

こうした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を覆すような形状のものさえあります。「湾曲したリニアモーターセクションは、完全な楕円ループによる動力伝達を可能にします。ガイドホイールは、可動部を磁石から正確な距離に保ち、最適な力の伝達を実現します。高い加速を実現するには、特殊なホイール素材とベアリング設計が必要です。これは、ほんの数年前には不可能だったモーションシステムです。」

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、および高性能ベアリングによってパフォーマンスが向上します。特に、たとえばダイレクト ドライブ モーターを統合したナノ位置決めステージではその効果が顕著です。

その他、従来の回転・直線運動コンポーネントのカスタムバージョンはコスト削減に役立ちます。大型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接合できます。このようなロングストロークステージをリニアモーターで駆動するとコストが高すぎる場合があり、ネジや従来のベルトで駆動するのは困難です。

カスタムソリューションと既製の設計のどちらを選ぶかは、最終的にはアプリケーションの要件によって決まります。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、当然既製のソリューションを選択するのが賢明です。通常、カスタム構成は高価ですが、アプリケーションに合わせて正確にカスタマイズされます。

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高性能パワーアンプを備えた電子機器は、位置決めステージの性能向上に貢献し、制御アルゴリズムは位置決め精度とスループットを向上させます。つまり、制御技術は、ネットワーク接続と位置決めステージ軸の動き補正に関して、エンジニアにこれまで以上に多くの選択肢を提供します。

今日の包装ラインインテグレーターには、多軸機能をゼロから構築する時間がありません。エンジニアが求めているのは、通信機能を持つロボットと、一連のワークステーションを流れるシンプルな製品フローだけです。そのため、専用制御装置が解決策となるケースが増えています。これは、制御装置が10年前よりもはるかに経済的になったことも一因です。

アプリケーションが位置決めステージの革新を促進

半導体および電子機器、医療、航空宇宙および防衛、自動車、機械製造など、さまざまな業界が今日のステージとガントリーの変化を促進しています。

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、医療、半導体、データストレージなどのハイテク業界では、より特化したステージを求める傾向が強いです。これは主に、競争優位性を求める顧客からの要望です。

少し異なる見方をする人もいます。先端研究、ライフサイエンス、物理学といった分野では、小型で高精度なモーションコンポーネントの需要が高まっています。FUYUは、要求の厳しい科学アプリケーション向けに、ミニチュアプレシジョン（MP）シリーズなどの小型で高精度なモーションステージを提供しています。

業界における小型化への大規模な動きは、確かに一部のポジショニングステージ設計をカスタマイズへと導いてきました。特に薄型スマートフォンや薄型テレビといったパッケージングにおいては、コンシューマーエレクトロニクス市場が小型化を牽引しています。しかし、物理的に小型化されたデバイスには、ストレージ容量の増加やプロセッサの高速化といった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させるには、より高速で高精度な自動化ステージが必要です。

しかし、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っています。これらの許容誤差と量産のスループット要件を組み合わせると、自動化において困難な課題が生じます。多くの場合、ステージ（あるいはより重要なのは、自動化ソリューション全体）は、エンドユーザーの正確なニーズに合わせてカスタマイズする必要があります。