Em muitas aplicações que exigem movimento vertical, um atuador de eixo Z é combinado com um ou dois eixos horizontais em um arranjo cartesiano ou estilo pórtico. Nessas configurações multieixos, a carga movida é montada no eixo Z por meio de um suporte, criando uma carga de momento que afeta não apenas o eixo Z, mas também os eixos horizontais (X e Y). Essa carga em balanço pode levar à deflexão nas guias lineares de suporte, nas carcaças do atuador e nos suportes, além de tempos de assentamento e oscilações inaceitáveis ​​em aplicações altamente dinâmicas. É por isso que aplicações que exigem movimento vertical com alta rigidez e deflexão mínima às vezes usam um estágio de elevação vertical em vez de um atuador de eixo Z tradicional.

Um estágio de elevação vertical usa uma mesa plana e horizontal para suportar uma carga conforme ela se move verticalmente, eliminando cargas em balanço que podem causar deflexão. Existem diversas variações de projeto de estágios de elevação vertical, mas quando o deslocamento extremamente suave e preciso e a alta precisão de posicionamento são os critérios mais importantes, o projeto normalmente consistirá em uma mesa conectada a corrediças de rolos cruzados em um arranjo de cunha. Uma esfera ou parafuso de avanço aciona a mesa na direção lateral, e o arranjo em cunha dos rolos cruzados transforma o movimento horizontal do parafuso em movimento vertical da mesa. Este projeto fornece deslocamento e posicionamento muito precisos, mas normalmente é limitado a comprimentos de curso de 25 mm ou menos.

Outro projeto comum para estágios de elevação vertical usa uma guia linear vertical em cada canto (ou, em alguns casos, seis guias lineares espaçadas uniformemente ao redor da área da mesa) e uma esfera vertical ou parafuso de avanço localizado no centro. As guias são tipicamente eixos redondos com buchas lineares recirculantes, pois proporcionam um movimento muito suave e têm menor tendência a emperrar ao usar quatro (ou mais) guias em conjunto, graças à sua capacidade de compensar algum desalinhamento.

O benefício deste projeto de estágio de elevação vertical é a capacidade de transportar cargas maiores e mais pesadas, mantendo ao mesmo tempo um movimento suave e preciso e um bom paralelismo entre a mesa e a base durante o movimento. Os comprimentos de curso disponíveis também são maiores do que no design de cunha aparafusada – até várias centenas de milímetros em alguns casos.

Observe que ambos os tipos de elevação vertical descritos acima são chamados de “estágios” porque são projetados para deslocamento e posicionamento extremamente precisos na direção Z, assim como os estágios XY que usam guias lineares de alta precisão e acionamentos de fuso de esfera ou de avanço.

No entanto, no design de cunha aparafusada, a superfície da mesa é normalmente usinada com uma tolerância de planicidade muito estreita, de modo que se ajusta melhor à definição tradicional de um estágio do que a versão de guia linear aparafusada.