【産学連携】X-Yステージ
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受託背景
茨城大学様より、外国製ポイントカウンター（X方向のみ稼働）の修理をご依頼いただいたことをきっかけに、X・Y方向の両軸に対応した高精度X-Yステージを新たに製作しました。顕微鏡観察研究において求められる高い位置決め精度と操作性を実現するため、ステッピングモーターを用いたステージ構造と、パソコン連動型ポイントカウンターシステムを一体で開発しています。
※現在は生産を中止しております
ご依頼内容・仕様
- 外国製ポイントカウンターの修理対応
- X方向のみだった機構をX-Y方向へ拡張
- 顕微鏡観察時の作業効率・計測精度の向上
技術ポイント・工夫
ステッピングモーターによる高精度制御
ステッピングモーターは制御モータの一種で、電流を流す相を切り替えることにより、時計のように一定角度ずつ回転するモータです。本装置ではステッピングモーターを採用することで、22mm × 22mmの試料可動範囲において0.1mm刻みのステップ移動を実現しました。その結果、センサーを使用することなく、安定した高精度な位置決めが可能となっています。
ステッピングモーターの動作原理
ステッピングモーターのローターには、等間隔に配置された溝があります。コントローラーから送られるパルス信号（動け、という合図）を1回受け取るごとに、ローターは溝1本分だけ順に回転します。このパルスの回数を増減させることで回転量を細かく調整でき、
送ったパルスの数＝移動量となるため、直感的で再現性の高い位置制御が可能です。
研究用途に特化したシステム開発
顕微鏡観察研究における、気泡や砕屑粒子などの量比を高精度に計測するため、パソコンと連動したポイントカウンタープログラムを同時に開発。これにより、観察作業を止めることなく連続した計測・記録が可能となり、研究効率の大幅な向上に貢献しました。
薄型・省スペース設計
偏光顕微鏡の回転ステージに装着しても、操作性を妨げない薄型設計を採用。研究現場での使いやすさを重視した設計としています。
成果・導入後の効果
本システムの導入により、顕微鏡観察における位置決め精度と作業効率の大幅な向上を実現しました。ステッピングモーター制御を採用したことで、センサーを使用することなく安定した高精度な位置決めが可能となり、試料の移動を0.1mm単位で正確に制御できるようになりました。これにより、再現性の高い観察・計測が行える環境を構築しています。
また、パソコンと連動したポイントカウンターシステムを併せて開発したことで、顕微鏡観察を行いながら連続して計測・記録を行うことが可能となりました。従来必要であった作業の中断や手作業による記録が不要となり、研究者の負担軽減と測定ミスの低減に寄与しています。
さらに、偏光顕微鏡の回転ステージに装着しても操作を妨げない薄型設計としたことで、既存の研究環境に無理なく組み込むことができました。高精度な制御性能と現場での使いやすさを両立したX-Yステージとして、研究計測の精度向上と効率化に貢献しています。
製品仕様
- 移動方向：XY軸2方向
- ステージ面：W180×D135mm
- クランプ方式：なし
- 移動量：X軸＝約75mm、Y軸＝約55mm
- 移動量／ツマミ1回転：X軸＝約40mm、Y軸＝約25mm
- 目盛：マイクロメータ式0.1mm
