Products Homeピエゾ/ネジ調整式アクチュエーター
- Manual Coarse Adjustment with Piezoelectric Fine Adjustment
- Easy Integration into Translation Stages or Mirror Mounts
DRV517
PE4
POLARIS-P20
POLARIS-P20A
Please Wait
こちらのピエゾ駆動機構付きアクチュエータは、送りネジにピエゾアクチュエータが直列に取り付けられた製品です。
PE4
アクチュエータPE4には0.25 mm(0.010インチ)ピッチの送りネジが付いており、4 mmの範囲で手動による粗調整ができます。さらに、内蔵された駆動電圧150 Vのピエゾアクチュエータにより15 μmの移動(開ループ)が可能です。アクチュエータにはØ9.5 mm取付けバレルが付いています。
POLARIS-P20
このØ12.7 mmステンレススチール製ブッシュ付きのアクチュエータは、当社のØ25.4 mm(Ø1インチ)およびØ50.8 mm(Ø2インチ)のピエゾアジャスタ付きPolaris®ミラーマウントにも使用されており、9.53 mmの移動と15.4 µmの微調整が可能です。ミラーマウントやその他のオプトメカニクスのセットアップに取り付けるためのステンレススチール製ブッシュが付属しています。アジャスタ用止めナットも1個付属しています。この止めナットは手動調整を固定するためのもので、ピエゾ素子による微調整には影響しません。
POLARIS-P20A
このØ8.86 mmステンレススチール製ブッシュ付きのアクチュエータは、当社のØ12.7 mm(Ø1/2インチ)ピエゾアジャスタ付きPolaris®ミラーマウントにも使用されており、9.53 mmの移動と17.0 µmの微調整が可能です。ミラーマウントやその他のオプトメカニクスのセットアップに取り付けるためのステンレススチール製ブッシュが付属しています。アジャスタ用止めナットも1個付属しています。この止めナットは手動調整を固定するためのもので、ピエゾ素子による微調整には影響しません。
DRV517
DRV517にはØ9.5 mm取付けバレルが装着されており、移動距離12.7 mmの手動式マイクロメータとピエゾ駆動機構が付いています。マイクロメータには5 μm単位の目盛が刻印されており、本体には1 mm単位の目盛が刻印されています。付属の歪みゲージを用いると、ピエゾの全移動距離(30 μm)にわたり、10 nmの分解能で位置についてのフィードバック信号が得られます。ピエゾ制御用ケーブルPAA622も付属しています。
| Item # | PE4 | POLARIS-P20 | POLARIS-P20A | DRV517 |
|---|---|---|---|---|
| Manual Travel Range | 4 mm | 0.375" (9.53 mm) | 0.375" (9.53 mm) | 0.50" (12.7 mm) |
| Manual Resolution | 1 μma | 0.26 mm/rev | 0.26 mm/rev | 1 μma |
| Piezo Travel Range | 15 μm | 15.4 µm (Min) 19.4 µm (Max) | 17.0 µm (Min) 21.0 µm (Max) | 30 μm |
| Piezo Resolution | 10 nmb | 0.017 µm for a 0.1 V Stepc | 0.013 µm for a 0.1 V Stepd | 10 nma |
| Piezo Driving Voltage | 150 V | 0 to 150 V | 0 to 150 V | 75 V |
| Piezo Capacitance | 0.35 µF | 0.35 µF | 7.2 µF | |
| Mounting Barrel | Ø9.5 mm (Ø3/8") | Ø0.50" (Ø12.7 mm) | Ø0.349" (Ø8.86 mm) | Ø9.5 mm (Ø3/8") |
| Screw Threading | - | 3/8"-100 | 1/4"-100 | - |
| Vacuum Compatibility | - | 10-9 Torr at 25 °C with Proper Bake Out 10-5 Torr at 25 °C without Bake Out Grease Vapor Pressure: 10-13 Torr at 20 °C, 10-5 Torr at 200 °C; Epoxy Meets Low Outgassing Standards NASA ASTM E595 and Telcordia GR-1221 | - | |
PE4 ピエゾ接続端子
BNC オス型
0 - 150 V
POLARIS-P20、POLARIS-P20A
ピエゾ接続端子
最大入力電圧: 150 V
DRV517 接続端子
変位センサ
7ピン LEMO オス型
| Displacement Sensor Pin Designations | |
|---|---|
| 1 | +15 V for Instrumentation Amplfier and Operational Amplifier |
| 2 | + Oscillator Signal, Bridge Drive Sine Wave at 18 kHz (Nominal) When Used with KSG101 K-Cube™ Strain Gauge Reader, 4 V Peak-to-Peak |
| 3 | 0 V Ground Reference |
| 4 | 0 V Ground Reference |
| 5 | + AC Signal Out, Proportional to Deflection, 18 kHz, 2 V Peak-to-Peak |
| 6 | -15 V for Instrumentation Amplifier and Operational Amplifier |
| 7 | 2 kΩ Resistor, Identifies the Distance Travelled When Used with KSG101 K-Cube™ Strain Gauge Reader |
ピエゾアクチュエータ入力端子
最大入力電圧: 75 V
ピエゾアクチュエータの帯域幅に関するチュートリアル
多くの高速用途では、ピエゾ素子の形状変化する速度を知ることが必須となります。 ピエゾコントローラとピエゾ積層の帯域幅は、下記の数値がわかることで、計算で求められるようになります。
- コントローラが供給可能な最大電流量。下記で例としてとりあげられているBPCシリーズのピエゾコントローラでは、この数値は0.5 Aです。
- ピエゾ素子の負荷容量。容量が大きいほどシステムは遅くなります。
- 信号振幅の最適値(V)。この振幅がピエゾ素子の伸長寸法を決定します。
- ドライバの最大帯域幅。この数値は駆動負荷に依存しません。
出力コンデンサを駆動する際には、帯電と放電にそれぞれ電流が必要です。 帯電電荷の変化dV/dtはスルーレートと呼ばれています。 静電容量が大きいほど、必要とされる電流量は大きくなります。
例えば100 µmのピエゾ積層において静電容量が20 µFで、最大電流量が0.5 AのBPCシリーズピエゾコントローラで駆動されるとき、スルーレートは下記の数式で求められます。
したがって電圧が瞬間的に0 V から75 Vに変化するとき、出力電圧が75 Vに達するには3 msかかります。
注記: これらの計算式においては、ドライバの最大帯域幅は計算によって得られる帯域幅よりもずっと大きな値であり、ドライバの帯域幅は制限要因とならないことを前提としています。 なおこれらの数式が、開ループシステムにしか適用できない点にご注意ください。 閉ループモードでは、フィードバックループの応答の遅延がさらに帯域幅を制限します。
正弦波信号
システムの帯域幅は、通常は所定の振幅の正弦信号に対するシステムの応答により規定します。 正弦信号のピーク振幅がA、ピーク‐ピーク電圧がVpp、そして周波数がfの条件で駆動されているピエゾ素子については、以下の数式が成立します。
右の図は、時間の経過とともに変化する電圧を表しています。 スルーレートの最大値、または電圧の最大の変化は、t = 2nπ, (n=0, 1, 2,...)が成立する時点となり、右図では点 aで示されています。
上記の数式から下記が導出できます。
それゆえに下記が成立します。
上記の例では最大電圧(75 V)での帯域幅は下記の値になることがわかります。
.
ピエゾが小さく、静電容量が1/10になると、結果は10倍向上して約1060 Hzとなります。 また、積層が100 µmのままであっても、ピーク‐ピーク電圧が7.5 V(10% の最大振幅値)であれば、結果は同様に10倍向上して約1060 Hzとなります。
三角波信号
ピエゾアクチュエータが三角波で駆動される場合、最大電圧がVpeakで、最小電圧が 0の時、スルーレートは勾配もしくは下記に等しくなります。
.
あるいはf = 1/Tであるので、下記が導出できます。
矩形波信号
ピエゾアクチュエータが矩形波で駆動される場合、最大電圧がVpeakで、最小電圧が 0の時、スルーレートが最小の立ち上がりと立ち下がりの数値を制限します。この条件では、信号の立ち上がりまたは立ち下がりの途中では、スルーレートは勾配に等しくなります。 trが最小立ち上がり時間であるとき、下記の数式が成り立ちます。
この式により、下記の数式が成立することもわかります。
.
ピエゾの動作や理論についてはピエゾ素子のチュートリアルをご参照ください。
| Posted Comments: | |
Michael Chase
(posted 2023-09-01 08:44:31.29) I plan to use the Polaris-P20 with a custom mount. Can you provide the holding force and push force so I can properly size the springs and preload? Also, are these self locking at rest? If I align my system and remove power, what happens? jdelia
(posted 2023-09-20 02:58:53.0) Thank you for contacting Thorlabs. I have reached out to you directly to discuss the requirements of your application. If you align your system and remove power, they will retract under the spring preload and park. You would have to design a break into your system if you want them to remain in place when the power is removed. As is, they will perform similar to piezo-actuated self-aligning and adjusting automotive headlights and drop down and park when the lights are turned off and then rise and realign when the lights are turned on. Typically, a feedback loop is designed into the system to provide for a zero-drift mount or a vibration-canceling mount for instance. user
(posted 2023-08-22 09:50:27.937) Hi, we were using a DRV517 when it suddenly made a grinding noise and then stopped, are there any known issues that may have caused this? fguzman
(posted 2023-08-23 09:57:16.0) Thanks for enquiry. We will contact you directly to further troubleshoot this issue. Donghyuk Ko
(posted 2022-05-09 01:20:06.203) Dear Thorlabs,
I'm using Thorlabs Polaris Piezo actuated mirror mounts in the lab.
However, the pieozo travel length of Polaris-P20 is not long enough to compensate my laser beam movement.
Can you modify your Polaris-P20 piezo/screw actuator as a longer piezo/screw actuator like Polaris-P40 to cover 40um travel length?
If you can, I'd like to buy your modified Polaris-P40 piezo/screw actuators for my Polaris mirror mounts.
I'm waiting for your answer.
Thank you very much.
Best regards,
Donghyuk Ko jdelia
(posted 2022-05-13 02:10:17.0) Thank you for contacting Thorlabs. We have contacted you directly to discuss your application and the feasibility of this custom request. Steffen Böhme
(posted 2021-07-07 03:10:52.68) Please can you tell me about the following feature about the
"POLARIS-P20 - Piezoelectric Actuator with Stainless Steel Bushing, 3/8" Manual Travel, ≥15.4 µm Piezo Travel"
Does this piezoelectric actuator using a self-looking mechanism or need it a permanent voltage to hold the adjusted position?
Thank you in advance.
Best regards,
Steffen Boehme YLohia
(posted 2021-07-07 02:58:08.0) One adjuster lock nut is included; the lock nut can hold the manual adjustment in place without affecting the piezoelectric fine adjustment. Stefan Persijn
(posted 2020-09-24 10:06:29.18) Using these actuators for >10 years. Some observations:
-grease comes out after some time from the tip side.
-grease becomes 'hard' after some time as a result this the manual travel doesn't work anymore. Opening the actuator and cleaning it can resolve this
-they stop working after typically 1-4 years of use (using Thorlabs piezo driver) (kind of short-circuit)
-Price is somewhat high considering the limited lifetime llamb
(posted 2020-10-09 01:26:59.0) Hello Stefan, thank you for contacting Thorlabs. We appreciate your feedback on the PE4 piezo actuator, and it has been logged with our engineering team. We will certainly look into its design for ways to improve it. user
(posted 2019-06-28 21:05:32.733) What is the maximum axial load capacity of DRV517? AManickavasagam
(posted 2019-07-01 11:23:20.0) Response from Arunthathi at Thorlabs: Thanks for your query. Unfortunately, we do not have a spec for the Axial load capacity of the actuator. However, I have contacted you directly to get further details on the load and stage you intend to use with the actuator which would help to determine the feasibility for your setup. Paul D
(posted 2019-06-26 07:15:13.22) Hello,
Is it possible to use the Polaris P-20 to resonate at 3kHz with a 10 µm travel into a polaris kinematic mirror mount? In other words, is the piezo going to withstand the cyclic mechanical load?
Thanks llamb
(posted 2019-07-01 04:39:01.0) Hello, thank you for contacting Thorlabs. I have reached out to you directly to get more details about the specific mount and optic you intend to use the POLARIS-P20 with, as the load will impact the resonance. We are also looking to test the POLARIS-P20 bandwidth for failure and will follow up with you with the test results once completed. joe.bath
(posted 2018-05-10 10:32:35.207) Hi
Please can you tell me what the exact length of the PZT itself in the PE4 is, and its layer thickness? YLohia
(posted 2018-05-14 08:30:06.0) Hello, thank you for contacting Thorlabs. The PE4 contains the AE0505D16F piezo, the length of which is 20.0 mm and layer thickness is 100 um. joe.bath
(posted 2018-05-10 10:28:45.563) Hi
I need to know what the layer thickness is in the PE4
Thank you user
(posted 2016-12-08 10:09:16.76) Can you verify that the center pin is positive for the piezo voltage? bwood
(posted 2016-12-09 04:30:08.0) Response from Ben at Thorlabs: Thank you for your feedback. In general, our piezo devices use a positive voltage input, so the central pin will be positive on the BNC or SMC inputs of these actuators. adam
(posted 2016-02-09 15:32:55.087) hello, it is possible to mount PE4 actuator into SM1Z translation stage? Thanks besembeson
(posted 2016-02-11 09:34:39.0) Response from Bweh at Thorlabs USA: We don't have a suitable adapter for such mounting at this time. Please contact me at techsupport@thorlabs.com to discuss your application further and explore other options. g.laliberte
(posted 2015-09-01 15:28:30.68) Hi,
Sorry to ask again, but we bought a drv517, and I'd really like to have the descritpion of the feedback circuit of the piezo actuator. How can I use that strain gauge if I don't know how it's wired?? besembeson
(posted 2015-09-29 01:32:16.0) Response from Bweh at Thorlabs USA: We provide the pin diagram and description at the following link, under the "Pin Diagram" tab: http://www.thorlabs.com/NewGroupPage9.cfm?ObjectGroup_ID=1076. You can contact me at techsupport@thorlabs.com with further questions. g.laliberte
(posted 2015-08-27 21:19:12.71) We bought the dr517 piezo actuator, but there is no information about the internal position sensing strain gage. The table on your website shows:
Pin Designation
1 +15 V
2 Oscillator +
3 0 V
4 Signal Out -
5 Signal Out +
6 -15 V
7 Travel
But what is the meaning of those signals? We want to build our own readout circuit (resistance bridge?)
Best regards
Gabriel Laliberte
Physics technician bwood
(posted 2015-09-02 04:34:44.0) Response from Ben at Thorlabs: Thank you for your feedback. We are always happy to provide additional details on our products, and we will be contacting you directly with an explanation of the pins with supporting documents. roman.slaby
(posted 2015-07-07 10:01:28.707) Hallo, I would like to ask for value of Feed force or Holding force. Thank you very much, Roman rcapehorn
(posted 2015-07-07 08:24:53.0) Response from Rob at Thorlabs: Thank you for your feedback. The Max Load force of the piezo used within the DRV517 is 2000N. Please contact us at techsupport.uk@thorlabs.com if you require any further information. bdada
(posted 2011-06-09 17:41:00.0) Response from Buki at Thorlabs:
Thank you for your feedback. Factors that can affect the piezo resolution are the noise from the driver and the voltage precision of the driver. However, the 10nm resolution we specify for the PE4 is due to the limitations of the position sensing detector that we used to measure the resolution. Therefore, the specified 10nm is limited by the resolution of our measuring device.
Please contact TechSupport@thorlabs.com if you have more questions. simon.holzberger
(posted 2011-06-07 10:28:17.0) What actually limits the resolution of the piezoelectric actuator in an open-loop setup to the 10nm? Is it only the noise of the power supply, or are there in the case of the PE4 other limitations? jjurado
(posted 2011-05-26 09:49:00.0) Response from Javier at Thorlabs to last poster: Thank you very much for your feedback. Most applications involving piezo electric actuators assume a positive driving voltage, given that the piezo crystals are almost always poled for positive voltage input during the manufacturing process. Regarding the driving voltage value, we have added this information to the specs chart on the Overview tab. Please contact us at techsupport@thorlabs.com if you have any further questions. user
(posted 2011-05-25 17:08:08.0) Information about the required drive voltage and polarity appears to be lacking. A few more details in the description would be useful. bdada
(posted 2011-04-25 17:32:00.0) Response from Buki at Thorlabs:
When the knob of the PE4 actuator is turned, the actuator pin moves. The actuator pin has the ball attached. Please contact TechSupport@thorlabs.com if you have further questions. user
(posted 2011-04-24 22:18:29.0) Not clear from the dwg what part moves. Would be good to have a dwg showing the part fully extended and fully contracted. Laurie
(posted 2009-03-10 15:28:30.0) Response from Laurie at Thorlabs to rausch: Our specifications tabs provide most of the technical data regarding the PE4 piezo actuator and the NF5DP20 piezo translation stage. This tab can be accessed under the family image at the top of the page. If you cannot find the technical data you are seeking under this tab, please let us know. rausch
(posted 2009-03-09 12:18:25.0) Hello,
for our application we are interested in the following items:
PE4 piezo actuator &
NF5DP20 piezo translation stage
It is possible to obtain more information / technical data regarding the piezos and overall system resonance frequencies, their modulation capacity and driving voltages?
Thank you very much,
Stefan |
ズーム
Click to Enlarge
PE4の図面
- 手動による粗移動：4 mm
- ピエゾ素子による微調整：15 µm
- Ø3/8インチ(9.5 mm)の取付けバレル
- BNCケーブルが付属
アクチュエータPE4は手動アジャスタで、4 mmの手動移動と内蔵のピエゾ素子による15 µmの微調整が可能です。Ø3/8インチ(9.5 mm)の取付けバレルにより取り付けます。BNCケーブルがアクチュエータ本体に付いています。
このピエゾアクチュエータの駆動には、ピエゾコントローラKPZ101、MDT693B、MDT694Bのご使用をお勧めいたします。
ズーム
Click for Details
POLARIS-P20の図面
- 手動による粗調整範囲：9.53 mm
- ピエゾ素子による微調整範囲：15.4 µm(最小値)
- 3/8"-100アジャスタ、Ø12.7 mmのステンレススチール製ブッシュ付き
- SMBオス型コネクタ(ケーブルは付属しません)
Click to Enlarge
ピエゾアクチュエータから止めナットとブッシュを取り外した様子。
ピエゾアクチュエータPOLARIS-P20は、3/8"-100ネジによる最大9.53 mmの手動調整と、ピエゾ制御による最大15.4～19.4 µmの微調整が可能です。Ø12.7 mmステンレススチール製ブッシュと12 mm止めナットが付属し、手または12 mmの薄型オープンエンド六角レンチで締めつけたり緩めたりすることができます。止めナットでアジャスタを固定しても、ピエゾ素子による調整には影響しません。
アジャスターネジ、止めナットおよびブッシュはステンレススチール製で、熱膨張係数(CTE)が小さく、温度の変化が激しい環境下において安定性が求められる用途に適しています。ブッシュを機械加工された穴に取り付ける際は、同じ材質の部品をお使いいただくことをお勧めいたします。接着剤をオーブンで硬化させるときには、その前に必ずブッシュからアクチュエータを取り外してください。
このアジャスターネジは、Ø25.4 mm(Ø1インチ)およびØ50.8 mm(Ø2インチ)のピエゾアジャスタ付きPolarisミラーマウントに使われているものと同じであるため、それらの交換用アジャスタとしてもご使用いただけます。
このピエゾアクチュエータには、SMBオス型コネクタが付いていますが、SMB-BNCケーブルは付属しておりません。当社では、ケーブルの一端にL型のSMBメスコネクタ、もう一端にはストレートのBNCオスコネクタを取り付けたケーブルPAA236Rをご提供しています。このピエゾアクチュエータの駆動には、ピエゾコントローラMDT693B、MDT694B、またはKPZ101のご使用をお勧めいたします。コントローラMDT693BおよびMTD394Bは、SMB-BNCケーブルPAA236Rを使用してアクチュエータPOLARIS-P20に直接接続することができます。K-Cube™ピエゾコントローラKPZ101は電圧出力にSMCオス型コネクタを使用しているため、アクチュエータに接続するには別途アダプタまたはケーブルが必要です。
注：アクチュエータPOLARIS-P20には3/8"-100ネジが付いており、1/4"-100アジャスターネジが付いているミラーマウントPOLARIS-K05P2には取付けられませんのでご注意ください。このアクチュエータには12 mmの3/8"-100止めナットが付いておりますが、POLARIS-LN4を取り付ける際に、この止めナットを外すことができます。
ズーム
Click for Details
POLARIS-P20Aの図面
- 手動による粗調整範囲：9.5 mm
- ピエゾ素子による微調整範囲：17.0 µm(最小値)
- 1/4"-100アジャスタ、Ø8.86 mmのステンレススチール製ブッシュ付き
- SMBオス型コネクタ(ケーブルは付属しません)
Click to Enlarge
ピエゾアクチュエータPOLARIS-P20Aから止めナットとブッシュを取り外した様子。
ピエゾアクチュエータPOLARIS-P20Aは、1/4"-100ネジによる最大9.53 mmの手動調整と、ピエゾ制御による最大17.0～21.0 µmの微調整が可能です。Ø8.86 mmステンレススチール製ブッシュと13 mm六角止めナットPOLARIS-LN1が付属し、手またはプリセット型トルクレンチTW13で締めつけたり緩めたりすることができます。止めナットでアジャスタを固定しても、ピエゾ素子による調整には影響しません。
アジャスターネジ、止めナットおよびブッシュはステンレススチール製で、熱膨張係数(CTE)が小さく、温度の変化が激しい環境下において安定性が求められる用途に適しています。ブッシュを機械加工された穴に取り付ける際は、同じ材質の部品をお使いいただくことをお勧めいたします。接着剤をオーブンで硬化させるときときには、その前に必ずブッシュからアクチュエータを取り外してください。
このアジャスターネジは、Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)のピエゾアジャスタ付きPolarisミラーマウントPOLARIS-K05P2に使われているものと同じであるため、その交換用アジャスタとしてもご使用いただけます。アジャスタPOLARIS-P20Aをこの用途でご使用いただく場合は、マウントPOLARIS-K05P2 に付属する11 mm六角止めナットのご使用をお勧めいたします。POLARIS-P20Aに付属する13 mm六角止めナットでは、このマウントの外側エッジより外に出てしまいます。
このピエゾアクチュエータには、SMBオス型コネクタが付いていますが、SMB-BNCケーブルは付属しておりません。当社では、ケーブルの一端にL型のSMBメスコネクタ、もう一端にはストレートのBNCオスコネクタを取り付けたケーブルPAA236Rをご提供しています。このピエゾアクチュエータの駆動には、ピエゾコントローラMDT693B、MDT694B、またはKPZ101のご使用をお勧めいたします。コントローラMDT693BおよびMTD394Bは、SMB-BNCケーブルPAA236Rを使用してアクチュエータPOLARIS-P20Aに直接接続することができます。K-Cube™ピエゾコントローラKPZ101は電圧出力にSMCオス型コネクタを使用しているため、アクチュエータに接続するには別途アダプタまたはケーブルが必要です。
注：アクチュエータPOLARIS-P20Aには1/4"-100ネジが付いており、3/8"-100アジャスターネジが付いているØ25.4 mm(Ø1インチ)およびØ50.8 mm(Ø2インチ)のピエゾアジャスタ付きPolarisミラーマウントには取付けられませんのでご注意ください。
ズーム
Click to Enlarge
DRV517の図面
- 手動による粗移動：12.7 mm
- ピエゾ素子による微調整：30 µm
- Ø3/8インチ(9.5 mm) の取付けバレル
- 移動量5 µm毎に目盛付き
- ピエゾ素子フィードバックコンバーターケーブルが付属
DRV517は、ピエゾ素子が内蔵された差動マイクロメータです。手動アジャスタにより、最大12.7 mmの移動が可能です。アジャスターノブには5 µmの移動量毎、本体には1 mm毎にそれぞれ目盛が付いています。このピエゾ素子には歪ゲージが付いており、ピエゾの全移動距離(30 μm)にわたって、10 nmの分解能で位置のフィードバック信号を供給することができます。ピエゾ制御用ケーブルPAA622も付属しています。
このピエゾアクチュエータは、K-Cube™歪ゲージリーダKSG101と150 V K-CubeピエゾコントローラKPZ101を併用して閉ループ動作が可能です。また、USB閉ループピエゾコントローラBPC301またはBPC303を使用した閉ループ動作も可能です。
 ピエゾ/ ネジ調整式アクチュエータ |