回転ステージ

回転ステージは、物体を単一の回転軸に制限するために使用されるモーション システムのコンポーネントです。回転テーブルまたは回転ステージという用語は、回転ステージと互換的に使用されることがよくあります。すべての回転ステージは、プラットフォームとベースで構成され、何らかのガイドによって結合され、プラットフォームがベースに対して単一の軸を中心に回転するように制限されます。一般的な用法では、回転ステージという用語には、プラットフォームの角度位置をベースに対して制御するメカニズムが含まれる場合と含まれない場合があります。

3 次元空間では、物体は 3 つの軸のいずれかを中心に回転するか、その軸に沿って移動します。したがって、物体は 6 つの自由度 (回転 3 つと移動 3 つ) を持つと言われています。回転ステージは 1 つの自由度 (1 つの軸を中心とした回転) のみを示します。つまり、回転ステージは 3 つの移動軸と 2 つの回転軸を物理的に制限して動作します。

回転ステージは、ベースに対して移動するプラットフォームで構成されています。プラットフォームとベースは、プラットフォームの動きを 1 つの軸を中心とした回転に制限する何らかのベアリングによって結合されています。さまざまなタイプのベアリングが使用され、それぞれに利点と欠点があるため、用途によっては適しているものもあります。

滑りベアリングとは、単に 2 つの表面が互いにスライドするものです。通常、プラットフォームの円形の段差がベースの円形のくぼみにぴったりとかみ合うため、左右の動きを最小限に抑えながら自由に回転できます。このタイプのベアリングで構築された回転ステージは、通常、粗い位置決めにのみ使用され、プラットフォームを回転させるだけで手動で調整されます。ベースまたはプラットフォームのいずれかにインデックス マークが付いていることが多く、ベースに対するプラットフォームの位置決めをある程度繰り返し行うことができます。

このタイプの回転ステージには、ボール ベアリング ステージ、クロス ローラー ベアリング ステージ、およびその他のステージが含まれます。さまざまな転がり要素ベアリングを使用できます。通常、一対のベアリングが使用され、ステージ プラットフォームがベースに対して持ち上がる原因となるたるみを吸収するために、ベアリングに予圧がかけられます。

一部の回転ステージは、プラットフォームを手で回転させるだけで操作できます。プラットフォームには、ベースに対して異なる角度位置を設定するためのインデックス マークが付いている場合があります。プラットフォームを希望の位置でベースに固定するためのロック機構が備えられている場合もあります。

より正確な位置制御には、ウォーム ドライブを使用できます。ウォーム ホイールは回転プラットフォームに固定され、ベース内のウォームと噛み合います。手動制御ノブでウォームを回転させると、プラットフォームがベースに対して回転します。制御ノブとプラットフォームの両方にあるインデックス マークを使用すると、プラットフォームをベースに対して非常に正確かつ繰り返し配置できます。

上記の手動ウォーム ドライブ シナリオで手動コントロール ノブをステッピング モーターに置き換えると、回転ステージの位置決めを自動化できます。ステッピング モーターは、一定の増分またはステップで回転します。移動するステップ数は、ステッピング モーター コントローラーによって制御されます。この意味で、ステッピング モーターはインデックス コントロール ノブのように動作します。

手動コントロール ノブの代わりに DC モーターを使用することもできます。DC モーターは一定の増分で動きません。したがって、ステージの位置を決定するには別の手段が必要です。DC モーターにエンコーダーを取り付けて、モーターの角度位置をモーター コントローラーに報告すると、モーション コントローラーがステージを設定位置に確実かつ繰り返し移動できるようになります。

わずかな合計角度のみで正確な角度位置決めが必要な場合は、リニア アクチュエータ(手動または電動) を使用できます。通常、可能な動作範囲は 10° ～ 20° の回転のみです。リニア アクチュエータはステージ プラットフォームに固定された接触面を押し、アクチュエータの伸長または収縮によってプラットフォームが回転します。ステージ プラットフォームはアクチュエータの先端に対してバネ式になっているため、アクチュエータが収縮しても接触面はアクチュエータの先端と接触したままになります。

• リニアステージ
• 滑り軸受
• 転がり軸受