NANO CONTROL Nanometer Positioning & Sensing 超精密位置決めピエゾステージ ダイジェスト版 製品総合カタログ 3 つのシリーズで構成され、 各シリーズの製品ラインナップと 詳細仕様がご確認いただけます。 ピエゾステージ 超音波モータステージ フォースセンサ こちらから価格表がダウンロードできます。 http: //www.nanocontrol.co.jp/price/price.html 新製品 歪みゲージセンサ内蔵 ピエゾステージ ステージラインナップ 製品についてのお問い合わせ 掲載製品の「デモ機」、「御見積」、「カスタムご相談」、「技術的なご質問」は 下記の Tel または e-mail へお問い合わせください。 TEL: 03-5912-7801 制御コントローラ アプリケーション例 e-mail: [email protected] カスタム対応 株式会社ナノコントロール 〒176-0012 東京都練馬区豊玉北 4-11-10 Tel 03-5912-7801 Fax 03-5912-7802 WEB サイト http://www.nanocontrol.co.jp 株式会社ナノコントロール 2015 年 9 月 新シリーズ ピエゾステージの特徴 型 式 型 式 分解能 PSVL60-200U-S 200 μm ストローク 200 μm 50 nm 分解能 50 nm 繰り返し位置決め精度 ±50 nm 繰り返し位置決め精度 ±50 nm ピッチング/ヨーイング/ローリング 2”/3”/2” ピッチング/ヨーイング/ローリング 2”/2”/2” 耐荷重 共振周波数 (0g時) 共振周波数 (0g時) 280 Hz 剛性 60×60×30 mm 質量 型 式 アルミ（黒アルマイト処理） 2msec 型 式 PS2L80-200U-S 200 μm ストローク ±50 nm 繰り返し位置決め精度 ±50 nm 2”/3”/2” ピッチング/ヨーイング/ローリング 3”/2”/3” 2.15μm/N 剛性 リニアリティ ±0.2 % 外形サイズ 80×80×25 mm 350 g 質量 共振周波数 (0g時) 180 Hz リニアリティ ±0.2 % 外形サイズ 74×60×25 mm 200 g 質量 アルミ（黒アルマイト処理） 本体材質 M20.32 / M25 / M26 / M32 適用ねじ径※ 100 Hz 共振周波数 (0g時) 本体材質 4msec 時間 ステージ応答 10msec 時間 50 nm ピッチング/ヨーイング/ローリング 10 N ステージ応答 ※データは一例です。ステージやコントローラの種類、負荷条件により特性は変化します。 200 μm ストローク 繰り返し位置決め精度 耐荷重 時間 PFHW**-200U-S 分解能 50 nm 分解能 ステージ応答 300 g 本体材質 対物レンズフォーカス用 XY 軸ステージ 入力信号 変位 ±0.2 % 外形サイズ 250 g ■三角波駆動の例 入力信号 変位 リニアリティ 60×60×26 mm アルミ（黒アルマイト処理） ■sin 波駆動の例 入力信号 変位 ±0.2 % 外形サイズ 本体材質 ■ステップ応答の例 2.2μm/N リニアリティ 質量 20 16 12 [nm] 8 4 0 高速応答 230 Hz 剛性 2.0μm/N ■繰り返し再現性の例 ② ・ 指令ポジションへミリ秒オーダーの速度で正確に位置決めを行います。 ・ sin波や三角波のようなスキャニング動作でも、アナログ指令信号に同期して追従します。 5N 耐荷重 5N ■繰り返し再現性の例 ① 20 16 12 [nm] 8 4 0 20 16 12 8 [nm] 4 0 2 PS1L60-200U-S ストローク ■送り分解能の例 移動量 Z 軸ステージ X 軸ステージ ・ 低ノイズ電源を用いてナノメートルの超微細な移動分解能を備えています。 ・ フィードバック制御用の高精度変位計を内蔵し、信頼性の高い繰り返し位置決めが行えます。 移動量 ・ 内蔵変位センサとして歪みゲージを採用した新シリーズです。 ・ 50nm分解能とフィードバック制御で高い位置再現性が得られます。 ・ ピエゾのもつ高速応答性はそのままにコストを抑えられます。 超高分解能 と 信頼性高い再現性 1 移動量 精密位置決めピエゾステージに 歪みゲージ式 変位センサタイプが登場。 コストを抑えた汎用向け新シリーズ。 アルミ（黒アルマイト処理） 3 走り精度の性能劣化無し ・ 移動テーブルを支えている弾性ヒンジガイドは、摩擦摩耗がなく長期間の繰り返し往復動作 でも走り精度の劣化がありません。 ・グリスを使用していないため発塵もなく、メンテナンスフリーで使えます。 ※ねじ径詳細は総合カタログ参照 セット価格比較例 従来の静電容量センサ ＋ 制御コントローラ PFHW2020-200UB NCS6101C ￥880,000 ￥150,000 OFF 汎用型ピエゾステージ ＋ 制御コントローラ PFHW2020-200UB-S NCS6101S ￥730,000 弾性ヒンジガイド機構 ( 例 ) 2 FEM 解析による応力解析で、 繰り返し疲労強度を考慮した ヒンジ設計を行います。 3 超精密位置決めピエゾステージ 株式会社ナノコントロール シリーズラインナップ 製品についての お問い合わせ 標準直動ステージ 特 徴 製品例 対物レンズフォーカス用 1 軸から 3 軸一体型、コンパクトサイズや長 ストロークタイプなど、ラインナップ豊富な ピエゾステージの基本シリーズです。 ストローク (X)30μm ストローク (X)250μm 特 徴 製品例 ストローク (XY)20μm, (Z)12μm 製品例 製品例 製品例 4 ストローク 200μm ストローク 100μm ストローク 300μm PS1L65-250U PS3H70-020UA PFHW**-200UB PFVW**-100UB PFB**-300U ●サイズ □80×16mm ●分解能 1nm ●繰り返し精度 ±1nm ●共振周波数 1900Hz(0g) ●耐荷重 10N ●サイズ □65×15mm ●分解能 10nm ●繰り返し精度 ±10nm ●共振周波数 360Hz(0g) ●耐荷重 5N ●サイズ 70×80×65mm ●分解能 1nm ●繰り返し精度 ±1nm ●共振周 波数 970Hz(0g) ●耐荷重 10N ●サイズ 60×76×20mm ●分解能 5nm ●繰り返し精度 ±5nm ●共振周 波数 370Hz(0g) ●各メーカレンズ対応 ●サイズ 49×71×51.5mm ●分解能 2nm ●繰り返し精度 ±2nm ●共振周 波数 750Hz(0g) ●各メーカレンズ対応 ●サイズ 80×86×50mm ●分解能 10nm ●繰り返し精度 ±10nm ●共振周 波数 210Hz(0g) ●各メーカレンズ対応 高剛性･超精密加工機用ステージ テーブルに開口を有し、レーザ光透過デバイス や顕微鏡･分析機器と組み合わせた微細マッピ ングに最適です。 ストローク (X)30μm ストローク (XY)100μm 特 徴 製品例 ストローク (XY)300μm, (Z)100μm 製品例 精密切削によるナノ･マイクロ金型加工が実現し ます。高剛性で重量物でも安定した位置決めが 可能です。 ストローク (X)30μm ストローク (X)60μm ストローク (XY)30μm PK1L60-030U PK2L76F-100U PK3L150-300UB PU1H80F-030U PU1H150F-060UB PU2H90F-030U ●サイズ 60×70×16mm ●分解能 1nm ●繰り返し精度 ±1nm ●共振周 波数 2800Hz(0g) ●耐荷重 10N ●サイズ □76×32mm ●分解能 2nm ●繰り返し精度 ±2nm ●共振周波数 240Hz(0g) ●耐荷重 10N ●サイズ □150×30mm ●分解能 10nm /2nm ●繰り返し精度 ±10nm/±2nm ● 共振周波数 210Hz(0g) ●耐荷重 10N ●サイズ 80×90×35mm ●分解能 1nm ●繰り返し精度 ±1nm ●共振周 波数 2200Hz(0g) ●耐荷重 50N ●サイズ □150×40mm ●分解能 2nm ●繰り返し精度 ±2nm ●共振周波数 650Hz(0g) ●耐荷重 50N ●サイズ □90×37mm ●分解能 1nm ●繰り返し精度 ±1nm ●共振周波数 890Hz(0g) ●耐荷重 30N 回転･チルトステージ 特 徴 対物レンズのフォーカス調整を、 高速かつ高精度化できます。 各種サイズのレンズに対応します。 PS1H80-030U 開口付きステージ 特 徴 TEL : 03-5912-7801 e-mail : [email protected] インパクトアクチュエータ 光学ミラーや回折格子などの微小角調整を、 高速･高精度にアライメントできます。 ストローク (θx)800 秒 ストローク (θx)500 秒 特 徴 製品例 ストローク (θxy)800 秒 PT1C60-800S PT1T60-500S PT2M40-800S ●サイズ □60×20mm ●分解能 0.05 秒 ●繰り返し精度 ±0.05 秒 ●共振周波数 640Hz(0g) ●耐荷重 10N ●サイズ □60×30mm ●分解能 0.02 秒 ●繰り返し精度 ±0.02 秒 ●共振周 波数 1800Hz(0g) ●耐荷重 10N ●サイズ 40×60×45mm ●分解能 0.05 秒 ●繰り返し精度 ±0.05 秒 ● 共振周波数 330Hz(0g) ●耐荷重 1N 製品例 アクチュエータの急峻な伸縮を利用し、 ワーク（対象物）に打撃力を与えて移動 させる電子ハンマーです。 PP102 PP103 PP104 ●最大発生力 850N ●最大変位量 9μm ●共振周波数 16kHz ●最大発生力 850N ●最大変位量 17μm ●共振周波数 7kHz ●最大発生力 850N ●最大変位量 35μm ●共振周波数 6.5kHz ※発生力と変位量は、使用する圧電素子への DC 電圧印加時の静的特性値です。 5 超 精 密 位 置決 め ピ エ ゾ ス テ ー ジ 株式会社ナノコントロール 制御コントローラ 製品についての お問い合わせ 1. 制御インターフェース シリアル IF（オプション） アナログ電圧（標準装備） ・アナログ電圧で位置決めを行います。 ・入力電圧 0 ∼ 10(V) が移動量の 0 ∼フル ストローク (μm) に相当します。 Piezo Controller ・2 ∼ 3 軸を 1 つの IF で指令や監視ができます。 O.F. Over Load ・波形生成やマクロ , トリガー出力を備えています。 Offset On Sensor Monitor Off Input Err. ・正弦波や三角波のようなアナログ的追従 インターフェース ・PC とつなげて簡単に使えます。 Power Output Sensor Input Mon. Set. 動作に適しています。 Serial I/O 位置決めの指令方法として、次の3通りから選べます。 アナログ電圧（標準仕様）： 0∼+10Vの電圧値でステージを駆動 ① ② シリアルIF（オプション） ： RS232Cによるシリアル通信でコマンド指令 ③ パラレルIF（オプション） ： 16bitのパラレルIOでポジション指令 TEL : 03-5912-7801 e-mail : [email protected] PID ゲイントリマ パラレル IF（オプション） ・デジタル信号のためノイズの影響を受けにくい。 NANO CONTROL CO.,LTD. ・パラレルのバイナリデータ指令により高速通信です。 ・通信ケーブルの延長で上位ホストと距離が離せます。 ※定点トリガ出力、パルス入力駆動等もカスタム対応いたします。 2. PI(D) ゲイン調整 と モニタ オーバーロードランプ サーボ切替 差分信号 ① アナログ電圧入力 センサモニタ P･I･(D) の各ゲインをユーザにて調節 でき、使用条件に合わせて最適な チューニングが行えます。 ■低ゲイン 指令信号 ■ゲインオーバー 指令信号 ステージ動作 ② シリアル or ③ パラレル入力 ピエゾドライバモニタ ■適正ゲイン 鈍い立ち上がり ステージ動作 指令信号 ステージ動作 オーバーシュート とリンギング シリアル パラレル 3. 動作を視覚化できるモニタ出力 ステージに内蔵する変位センサの信号を 0 ∼ +10V の電圧として出力できるため、 リアルタイムに動作が監視できます。 コントローラ出力端子 センサモニタ 差分信号 センサモニタ 差分信号 ※縦軸の電圧倍率は各ライン毎に異なります。 4. サンプルソフトウェア ラインナップ 単軸専用 NC S6000,7000 軽量コンパクト 安価 制御 IF の選択が多い 6 多軸拡張用 NCM6000,7000 最大 3 軸まで拡張可能 RS232C で各軸の制御が容易 単軸専用 ×3 より低コスト シリアル IF 用のサンプルソフトウェアで すぐに PC と接続して動作できます（無償）。 ※Labview 用も用意しています。 7 アプリケーション例 対物レンズの フォーカス用 株式会社ナノコントロール ピエゾステージの使用事例の一部をご紹介します。 白色干渉顕微鏡 ● ラマン装置イメージ取得 ● 分析、検査測定機器 ● 共焦点顕微鏡 ● レーザー加工 ● 高速、高精度フォーカシング 超精密ナノ加工・ 高速切削加工 ● 製品についての お問い合わせ TEL : 03-5912-7801 e-mail : [email protected] ダイヤモンドバイト精密送り ● 精密金型加工 ● 微細切削／研削加工 ● 高荷重ワークの精密位置決め ● 対物レンズ用ステージ （横型タイプ） 精密スキャニング・ マッピング測定 ● ● ● ● ● ● 顕微鏡試料テーブル 走査型プローブ顕微鏡 画像取得マッピング 高速ラスタースキャン走査 円軌道動作 CCD 画素ずらし（ピクセルシフト） 超精密加工機用 ピエゾステージ ダイヤモンドバイト 加工物 「東芝機械株式会社」製 高速微細加工システム UVM-450C 取付例 開口付き XY 軸ステージ 開口付き XY 軸ステージ レーザー／オプティクス関連機器、光学装置 ● 干渉計のミラー微調 ● 光ファイバの光軸調整 ● 光透過デバイスのアライメント 各種の精密位置調整を要求する用途 ● ● 光学ミラー高精度角度調整 ● HDD テスタ ● 微小試験片の引っ張り､圧縮 ● 高精度平行面合わせ レーザー加工などのミラー高速あおり調整 θy θx 8 9 カスタム対応 負荷最適化設計 f K M m K M +m 【構成例】 : : : : 共振周波数 [Hz] 剛性 [N/m] 稼働部 ( 移動テーブル部 ) 質量 [kg] 搭載負荷 [kg] 2000 共振周波数 m M 等価モデル 絶縁型 BNC( メス ) を 2 個取り付けたフランジ例 真空隔壁 ピエゾステージ ここから、剛性 K が高く、稼働部質量 M と搭載負荷 m が小さいほど f が高くなります。 ご要望のストロークや本体サイズ、搭載負荷などの情報をいただければ、FEM 解析で最適設計 したピエゾステージをご提案いたします。 M TEL : 03-5912-7801 e-mail : [email protected] 真空仕様にも対応いたします。 弾性ヒンジ機構のピエゾステージをばねマスの等価モデルとしたとき、共振周波数が単振動の 式で表されるとします。 m 製品についての お問い合わせ 真空仕様 ピエゾステージの特徴の 1 つとして応答性の速さがあげられます。 応答性は主にステージの機構によって決まる共振周波数に大きく依存します。 1 f = 2π 株式会社ナノコントロール 『 装置組み込み 』から『研究・開発』まで、 ご要求仕様に合わせてカスタム製作いたします。 真空内 大気側 絶縁型 BNC ( メス ) BNC コネクタ ピエゾケーブル (0.5m) BNC コネクタ ピエゾケーブル (1.5m) コントローラ 搭載負荷による共振周波数変化の例 センサケーブル (0.5m) 1500 BNC コネクタ BNC コネクタ センサケーブル (1.5m) 1000 f [Hz] 500 0 200 600 800 400 搭載負荷 m [g] 1000 本体の材質変更 カタログ標準品はアルミ合金または鉄鋼を用いていますが、用途に適した材質で製作可能です。 ■ sin 波駆動データ例（クローズドループ制御時） 振幅減衰比 ［測定条件］ 搭載負荷 ： 100g 共振周波数： 1kHz（100g 負荷時） 指令振幅 ： 0 ～ 7μm 1 0.5 1 指令信号 ステージ実動作 1Hz 100 200 300 駆動周波数 [Hz] 100Hz 200msec アルミ合金 ： 軽量で加工性が良く、当社で最もよく使用されます。 鉄鋼 ： 高剛性で耐荷重性を備える場合に適しています。 ステンレス ： 耐環境性、非磁性の用途に適しています。 チタン合金 ： 非磁性特性を必要とする機器への組み込みに使用します。 スーパーインバ： 周囲温度変化の影響を小さくしたい場合に最適です。 1.5 ステージ ：PS1H60-060U コントローラ：NCS6101C 200Hz 2msec 300Hz 1msec 400 アルミ合金とスーパーインバの 熱的歪み量の FEM 解析 （開口付きステージの比較例） 1msec 【付記】・データは一例です。ステージの種類により特性は異なります。 ・コントローラの PID ゲイン調整によって応答特性は変化します。 10 11
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