超微調整のための巧妙な計算: 差動ネジ

Oct 31, 2023

あらゆる精密機械には精度の調整能力が求められます。 ハッカーにとって、これには通常、調整ネジが必要であり、精度はネジのピッチによって決まります。 これは、3D プリンタの光学エンドストップを 10 μm まで調整したいと考えていた [Mark Rehorst] にとっては十分ではなかったため、差動調整ネジを自分で作りました。

差動ネジは、同じシャフト上にわずかに異なるピッチの 2 つのネジ山があることによって機能します。 ねじ山の各セクションにあるナットは、他のナットに対して回転することが防止されており、ねじを回すと、それらの相対位置は 2 つのねじ山ピッチ間の差だけ変化します。

この場合の差動ネジは、ネジピッチ 0.8 mm の通常の M5 ボルトとして始まりました。 [マーク] ボルトのネジ部を M4 x 0.7 mm のネジ山まで加工します。 これは、1 回転あたり 0.1 mm (100 μm) の調整が可能であることを意味します。 ボルトを1/10回転させると相対移動量は10μmになります。

このメカニズムは新しいものではなく、少なくとも 1817 年に誕生しました。予算内で微調整が必​​要な場合、それを達成するための非常に洗練された方法であり、旋盤を自作する必要さえありません。 カップリング ナットを部分的にドリルしてタップしたり、2 つのボルトを接続するための 3D プリント アダプターを作成したりできます。

予算内で精密ツールを製造するのは困難ですが、不可能ではありません。 いくつかの興味深いグラファイトエアベアリングや、精密に調整可能なステージを備えた 3D プリントされた顕微鏡を見てきました。