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位置決め精度とは

位置決め精度って何?

位置決め精度の定義

位置決め精度とは、位置決め動作(アクチュエータを目標の点で止める動作のこと)を実施し、目標点と実際の停止位置との差の絶対値を求めます。この測定は、原点から最大ストロークの範囲内の各点で実施し、求めた値の最大値を示したもののことです。

位置精度が良くないと、異音や摩耗が発生しやすくなったり、破損したりするなど不具合が生じやすくなる原因になるため、注意が必要です。

繰り返し位置決め精度との違い

繰り返し位置決め精度とは、任意の一点へ同じ動作方向からの位置決めを7回繰り返すことにより、停止位置の測定を行い、停止位置の最大値・最小値の差を算出します。この測定方法を最大ストロークの範囲の中央、並びに両端の各位置で行ないます。求めた値の中で最大のものを測定値にして、その値の1/2倍に±をつけてあらわすとされています。

位置決め精度と繰り返し位置決め精度は、どちらも目標とする位置と実際に停止した位置の差をあらわしていますが、測定の方法が異なるのが特徴です。

位置決め精度の場合、移動量の全域にかけて一定間隔で位置決めを実施し、各位置におけるズレの量を測定します。繰り返し位置決め精度の場合、同一の目標位置に対し、繰り返し位置決めを実施して、毎回のズレの量を測定するとされています。

参照元:MISUMI公式HP(https://jp.misumi-ec.com/maker/misumi/mech/special/actuator_portal/terms/)

位置決め精度を左右する4つの要因

センサ分解能:エンコーダとレーザー干渉計

位置決め時の精度は、モーターに内蔵されている検出器(エンコーダ)の能力によって決まります。位置決めから見た検出器の性能は、モーターが1回転した際に発生する検出器の「パルス数」のことです。

上記のパルス数を外部の指令器によって与えると、モーターが1回転します。最小の指令パルス数とされる1パルスを与えたときのモーター回転(角度)が、精度の極限値となるのが特徴です。検出器のパルス数は大きいほど精度は向上すると言われていますが、ACサーボのシリーズによって、その大きさが異なります。

参照元:三菱電機公式HP(https://fa-faq.mitsubishielectric.co.jp/faq/show/10822?site_domain=default)

メカ要素誤差:ボールねじ・ガイド・ピエゾ素子

長期間使用することにより、ボールねじやリニアガイドの摩耗が起きたり、主軸ベアリングの劣化が進んだりすることで、加工精度は次第に低下します。これを予防するためには、幾何精度をチェックするほか、主軸の振れ測定、潤滑状態のチェックなど、定期的な保守管理をすることが重要です。

環境要因:熱変位・振動・機体剛性

加工精度は、作業環境の影響も大きく受けます。例えば温度が変化すると、機械や素材がわずかに伸縮し、寸法に誤差が生じるケースがあります。とりわけ精密加工においては、室温を一定に保つことが大切です。振動も加工中のブレや位置ずれの原因になり、仕上がりに影響を及ぼします。

また、湿度が高いと、素材が膨張したり錆が生じたりして、長期的な精度に悪影響を及ぼす可能性も。したがって、高精度な加工には、空調による温湿度管理・振動対策など、作業環境の整備が必須です。

制御系パラメータ:補正アルゴリズム

位置決め精度は、機械・システムが目標とする位置にどれだけ正確に移動・停止できるかを指します。この精度を左右する要因の1つに、補正アルゴリズムも挙げられます。さらに、位置決めセンサーから取得可能なデータには、ノイズ・エラーが含まれているケースも。

補正アルゴリズムを適用すると、このようなノイズ・エラーを除去でき、さらに正確な位置情報を取得できるでしょう。

位置決め精度はどう測られているのか?

ISO 230‑2 / JIS B 6191‑6192 に基づく測定方法

位置決め精度の検査方法については、規格 ISO 230-2・JIS B 6192で定められています。これらの規格では、NC によって工作機械の直線軸に対し位置決めを実施し、その位置が目標位置からどのくらいズレがあるのか計測。

上記の結果について、統計処理を行って評価値を算出します。測定点数は 1,000 ミリメートルあたり最少5点を往復5回繰り返し測定すること。さらに、機械の温度・周囲の温度・湿度・気圧といった環境の変化が測定結果に大きな影響を及ぼすため、同時にこれら環境値を測定します。

各値を定められた条件に補正を行って、測定結果に反映させることについても定められています。

参照元:一般財団法人 機械振興協会 技術研究所公式HP(https://www.jspmi.or.jp/tri/consignment/machine_tool/pdf/detail.pdf)

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