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材質が与える位置決め性能への影響

位置決めステージの材質が装置性能を左右する理由

位置決めステージは、検査装置・工作機械などにおいて、対象となるワークを非常に高い精度で所定の位置に移動後、その位置へ固定する役割のある重要な機械部品です。材質によって熱に対する安定性や、変形のしにくさが変わるとされています。

非磁性や熱的安定性を高めた材質で検討する場合、ステンレスやチタン合金、スーパーインバーなどの材質を採用することがあります。

主な材質と特性比較

アルミニウム合金

アルミニウムは、軽さやサビにくさがあり、食品に触れたとしても無害といった性質を備えています。また、熱伝導性や導電性が高いといった特性からさまざまな用途で使われることが多い材質です。

アルミニウムは金属の中でも非常に軽く、柔らかい性質と言われています。しかしそのまま使用するには、耐久性が低い場合がほとんどです。そのため、マンガンやマグネシウム、ケイ素、銅といった金属を添加して、強度を向上させたアルミニウム合金にして用いられます。

ステンレス鋼

サビにくい性質があり、機械部品の材料としてさまざまな製品に使われています。また、強度の高さも大きな特徴の1つです。

具体的には、板金部品の板厚を薄くしなければならない場合、通常の鋼板だと手で容易に変形してしまいますが、ステンレスでは機構部品として十分な強度を備えています。

チタン合金

チタン合金という名前の通り、チタンを主成分とする合金のことです。また、軽くて強い、サビにくいといった特徴を備えています。人体に対しても無害なことから、人工骨などの医療部品にも採用されているのが特徴です。

インバー/スーパーインバー

インバー(インバー36/FN36)は、鉄に36%のニッケルが含まれている低膨張の金属材料です。インバーという名前は、Invariable Steel(変形しない鋼)から名づけられたとされています。インバーよりもさらに熱膨張率を抑えたい場合は、スーパーインバーという材質を用いることがあります。

スーパーインバーとは、鉄にニッケル32%・コバルト4%を含有した三元合金となります。熱膨張係数が鉄のおよそ100分の1以下となっており、インバーよりもさらに優れた性質を備えているのが特徴です。

参照元:TDC公式HP(https://mirror-polish.com/material_knowledge/invar/)

セラミックス

セラミックスの特徴は、非常に緻密で硬さがある材質であり、酸化してもサビにくいとされています。高い耐熱性・絶縁性・耐蝕性・耐摩耗性などを備えている材質です。硬度は「非常に硬い鉱石」として知られるダイヤモンドに迫ると言われており、タングステンなどの超硬金属よりも硬く、塑性変形が起きにくいとされています

塑性変形(物体に外力を加えて変形させた後、外力を取り除いても元に戻らず、永久的な変形が残る現象のこと)が生じにくく、耐摩耗性に優れ、低熱膨張、高い形状安定性があります

材質の違いを理解して依頼しよう

位置決めステージの材質が装置性能を左右する理由として、熱に対する安定性や、変形のしにくさが変わるからです。材質ごとにさまざまな特徴があるので、用途に合わせてステージの材質を選ぶことが重要です。会社によっては、いろんな材質を用意しているため、相談してみるとよいでしょう。

当記事では、位置決めステージを取り扱う国内・海外のメーカー一覧をご紹介していますので、ぜひチェックしてみてください。

実現したい位置決め精度別
豊富なラインナップと
カスタマイズ性に優れた
位置決め
ステージメーカー3選

位置決めステージを動作範囲の小さい順に並べると、ピエゾステージ・ステッピングモータステージ・リニアモータステージの3種類に大きく分類できます。充実したラインナップから選べて、いざというときはカスタム開発もできるおすすめメーカーをご紹介しているので、依頼先選びの参考にしてみてください。

半導体・研究開発など
微細な位置決めに特化した
ピエゾステージなら
フィジックス
テクノロジー
フィジックス テクノロジー

引用:フィジックス テクノロジー公式サイト
(https://physix-tech.com/index.html)

ピエゾステージ
よく使われる業界
  • 半導体製造装置
  • 光学機器
  • 計測装置
  • ナノテクノロジー
  • バイオテクノロジー
フィジックス テクノロジーが
開発する
ピエゾステージの強み
  • 通常では数センチが限界のナノ精度制御をメートル単位の長距離移動でも実現
  • 超高真空環境・極低温・磁場・放射線環境下でも破損なくナノ精度の位置決めが可能
  •            
  • サブナノレベル分解能を有する光学エンコーダと構造設計・組立技術によって極めて高い繰り返し精度を発揮する
工作機械・流体制御など
ゆっくり動かす機械に強い
ステッピングモータステージなら
コムス
コムス

引用:コムス公式サイト
(https://www.coms-corp.co.jp/)

ステッピングモータステージ
がよく使われる業界
  • 自動組立ライン
  • 流体制御
  • 工作機械
  • 3Dプリンタ
  • オプトメカニカルデバイス
コムスが開発する
ステッピングモータステージの強み
  • CNCマシン、マシニングセンタなどの工作機械用ステージ数が充実している
  • 既存の機種と合わない場合には、仕様に合わせたフルカスタムに対応できる
  • レーザ測定器にて精度測定した検査成績書を添付できる
プレス機・搬送装置など
速度安定性に優れた
リニアモータステージなら
日本トムソン
日本トムソン

引用:日本トムソン公式サイト
(https://www.ikont.co.jp/)

リニアモータステージ
よく使われる業界
  • FPD製造装置
  • プレス機器製造
  • 搬送装置開発
  • 電子部品の組立ライン
日本トムソンが開発する
リニアモータステージの強み
  • 高速でストロークの大きい搬送ギミックに特化したステージ数が充実している
  • コンパクト、ロングストローク、ハイスラストから用途別に選択できる
  • ベアリングや直動案内機器で培った技術により、ガイド精度が高い