20 mm直線移動ステージORIC®、ピエゾ慣性アクチュエーター付き


  • Linear Stage with Open-Loop Positioning
  • 3 mm/s Max Speed with 1 µm Typical Step Size
  • 3 kg Horizontal Load Capacity
  • Stackable Design for Compact 1-, 2-, or 3-Axis Setups

PD1

20 mm Travel Range

Application Idea

PD1 Stages in XYZ Configuration

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Piezo Inertia Drive Stage
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PD1(/M)ステージの特長
Key Specificationsa
Item #PD1(/M)
Travel20 mm (0.78")
Typical Step Sizeb1 µm
Maximum Step Sizec< 3 µm
Step Size Adjustabilityc≤30%
Maximum Step Frequency2 kHz
Velocity (Typical Max;
Continuous Stepping)d,e
3 mm/s
Average Velocity Variation
Over Travel Ranged,f
±10%
Horizontal Load Capacity3 kg (6.61 lbs)
Vertical Load Capacityg100 g (3.5 oz)
Clamping / Holding Force3 N
Pitch / Yaw Over Travel Range200 µrad
XY Stacked Orthogonality< 5 mrad
Max Piezo Drive Voltage125 V
Connector TypeSMC Female
Weight of Stage and Cable76 g (2.68 oz)
Lifetime> 10 Billion Steps
Required ControllerhKIM001 or KIM101
  • 詳細については、「仕様」タブをご覧ください。この表の仕様値は、ステージを平面度≤5 µmの平面上にマウントし、ピエゾ慣性アクチュエーターコントローラKIM101を用いて測定した値です。
  • この値はコンポーネントのバラツキ、動作方向、使用条件などによって最大20%程度変化する可能性があります。
  • ピエゾアクチュエータへの電圧を変えることで調整できます。詳細についてはコントローラKIM001またはKIM101のマニュアルをご参照ください。
  • ステップ周波数が2 kHzのときの値
  • 開ループの設計、コンポーネント間の差異、使用条件などにより、速度は前方移動と後方移動とで最大50%の差が生じる場合があります。ソフトウェアの設定を間違えてステージを操作すると、この差がさらに大きくなります。Kinesisソフトウェアでステージの種類は必ず「PD(R)」を選択してください。
  • 1移動方向における速度の変化
  • 軸方向/移動方向のプッシュ/プル力(1 N)に相当します。
  • コントローラKIM101の場合、そのバージョンは2019年以降(S/Nラベルに記載)、ファームウェアは010003以上(コントローラの電源ON時に表示)でなければなりません。それ以前のバージョンのコントローラや古いファームウェアでは適切に機能せず、またステージやコントローラの故障につながる場合があります。

特長

  • 小型のステンレススチール製ステージ、ピエゾ慣性アクチュエータ付き
  • 高分解能での相対位置決めを求められる組み込み用途(OEM用途)や位置保持用などに適した製品
  • ベースのザグリ穴や付属の位置決めピンを用いてXYステージの構築が可能
  • 直角ブラケットアダプタを用いて垂直方向に取り付け可能
  • ピエゾ慣性アクチュエータ用コントローラKIM001またはKIM101が別途必要(下記参照)

当社のピエゾ慣性アクチュエータ付きステージORIC®PD1/Mは、コンパクトなパッケージながら、ピエゾ制御により高速で安定した直線移動を行うことができます。開ループステージの最大許容負荷は3 kgです。最大速度3 mm/sでバックラッシュのない動作が可能です。このピエゾ慣性アクチュエータは、ステージの停止時やピエゾ素子に電源が供給されていない時には自動的にロックされるため、マイクロメートルレベルの分解能とアライメントの長期保持を共に要求される用途に適しています。


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XY構成にしたステージPD1(/M)に、固定式光学マウントPOLARIS-B05Sを搭載

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付属のアクセサリを使用して、2台の直線移動ステージPD1(/M)を回転ステージPDR1/M)上に取り付けてXY + 回転ステージを構築。

搭載するコンポーネントの取付け方法
ステージの可動プラットフォームに搭載するコンポーネントを固定するときは、M2ネジ穴(4個)あるいはM4ネジ穴(6個)を利用します(上の写真をご参照ください)。また、アダプタープレートのPD1T/MやPD1U/M(下記にて別売り)を使用して、ステージの上部プレートに別の取付け穴パターンを付加することもできます。また、6個のØ2 mm位置決めピン用の穴(深さ1.5 mm)は、搭載するコンポーネントのアライメントにも利用できます。その際、穴の最大挿入深さを超えてピンが挿入されていないことを確認してください。穴から出ているとステージが損傷する場合があります。詳細については「仕様」タブをご覧になるか、下の赤いアイコン ()をクリックして資料をご覧ください。

ステージの取付け方法
取付け用のザグリ穴は、可動プレートを可動範囲の末端まで移動させるとアクセスできるようになります。取付け方法は2つあります。1つは四隅のうちの2か所をM2ネジで締め付ける(推奨トルク:0.35 N·m)方法で、もう一つは両端の2か所をM4ネジで締め付ける(推奨トルク:0.55 N·m)方法です。当社では、特定のトルクで締め付けるためのトルクドライバTD75をご用意しております。

ステージはフラットな面(平面度≤5 μmを推奨)に取り付ける必要があります。このステージを平面度が5 µmよりも大きな面に取り付けた場合(多くのブレッドボードや光学テーブルに当てはまります)、ステージの速度変動やピッチ・ヨーに関する仕様を満たすためには取付けトルクを緩める必要が生じる場合があります。テーブル面に取り付ける際、必要に応じて取付けアダプタPD1B/Mを使用すると、その取付け面の平面度の精度が高いためステージが歪曲するのを防止できます。

直角ブラケットアダプタPD1Z/Mを使用すると、1つのステージを別のステージの上に垂直方向に取り付けることができ、XZまたはXYZステージを構成することができます。ステージを垂直に取り付けた場合、許容負荷が大幅に減少しますのでご注意ください。

XY + 回転ステージ
2台の直線移動ステージPD1/Mをピエゾ慣性アクチュエータ付き回転ステージPDR1/Mと組み合わせて、XY移動と回転が必要な用途に利用することもできます(右の写真はその例です)。詳細については、回転ステージPDR1/Mの製品紹介ページをご覧ください。

必要なコントローラ
これらのステージの操作には、コントローラKIM001またはKIM101(下記参照)が別途必要です。標準的なピエゾコントローラでは、ピエゾ慣性アクチュエータを駆動することはできません。コントローラKIM101の場合は、そのバージョンは2019年以降、ファームウェアは010003以上でなければなりません。それ以前のバージョンのコントローラや古いファームウェアでは適切に機能せず、またステージやコントローラの故障につながる場合があります。旧世代のコントローラTIM101は対応していません。

Inertia Motor Operation
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ピエゾ慣性アクチュエータの動作の簡略図
Inertia Motor Operation
「スティック-スリップ」のサイクルは、ピエゾが緩やかに伸びるプロセスと、急速に縮むプロセスから構成されています。

ピエゾ慣性「スティック-スリップ」モータ

ピエゾ慣性モータは、フレクシャ機構と結合したピエゾアクチュエータ、摩擦要素、およびスライダ(可動プラットフォーム)の3つの主要パーツから構成されています。「スティック」の期間では、ピエゾはランプ関数の電圧波形に従って緩やかに伸び、摩擦要素とスライダを同時に前方に押します。「スリップ」の期間では、駆動電圧が急速に低下するのに合わせて、ピエゾ素子は摩擦要素を後方に「スリップ」させながら最初の長さ戻ります。この時、スライダの慣性が十分大きく、摩擦要素とスライダ底部の間の動摩擦係数が十分小さいため、スライダは動きません。右のグラフは「スティック-スリップ」の1サイクルにおけるピエゾ駆動電圧を示しています。

このサイクルを繰り返すことにより、スライダは連続的に前方に移動します。逆方向へ移動させるには、ピエゾが急速に伸びて緩やかに縮む(すなわち「スリップ-スティック」)ための、逆の電圧パターンが必要です。動作中のステージではハイピッチのノイズが発生し、またある程度の熱が発生する場合があります。これはデバイスの正常な動作で、故障ではありません。

使用条件やピエゾ素子のヒステリシス、コンポーネントのバラツキ、軸方向の負荷などの様々な要因によってステップサイズは変化し、また再現性もありません。この変化を解消するには、外部フィードバックシステムが必要になります。

Specificationsa
Item #PD1(/M)
Travel20 mm (0.78")
Typical Step Sizeb1 µm
Maximum Step Sizec< 3 µm
Step Size Adjustabilityc≤30%
Maximum Step Frequency2 kHz
Velocity (Typical Max,
Continuous Stepping)d,e
3 mm/s
Average Velocity Variation
Over Travel Ranged,f
±10%
Horizontal Load Capacity3 kg (6.61 lbs)
Vertical Load Capacityg100 g (3.5 oz)
Clamping / Holding Force 3 N
Pitch / Yaw Over Travel Range200 µrad
XY Stacked Orthogonality< 5 mrad
Motor TypePiezoelectric Inertia Drive
Lifetime> 10 Billion Steps
Piezo Specifications
Max Operating Voltage125 V
Capacitance170 nF
Physical Specifications
Operating Temperature10 to 40 °C
Connector TypeSMC Female
Cable Lengthh1 m (3.3 ft)
Top Plate Mounting OptionsFour 2-56 (M2) Threaded Holes, 3.5 mm Deep
Six 8-32 (M4) Threaded Holes, 3.2 mm Deep
Six Ø2 mm Dowel Pin Holes, 1.5 mm Deep
PD1T(/M) and PD1U(/M) Adapters
Dimensions32.5 mm x 32.0 mm x 11.5 mm
(1.28" x 1.26" x 0.45")
Weight (Including Cable)76 g (2.68 oz)
Required Controlleri
(Available Separately Below)
KIM001 or KIM101
Extension Cableh
PAA101 Cable and T5026 Adapter
  • この表の仕様値は、ステージを平面度≤5 µmの平面上にマウントし、ピエゾ慣性アクチュエーターコントローラKIM101を用いて測定した値です。
  • この値は部品のバラツキや伸縮方向、および使用条件によって20%変動する可能性があります。
  • ピエゾアクチュエータへの電圧と周波数を変えることで調整できます。詳細についてはコントローラKIM001またはKIM101のマニュアルをご参照ください。
  • ステップ周波数が2 kHzのときの値
  • 開ループの設計、コンポーネント間の差異、使用条件などにより、速度は前方移動と後方移動とで最大50%の差が生じる場合があります。ソフトウェアの設定を間違えてステージを操作すると、この差がさらに大きくなります。Kinesisソフトウェアでステージの種類は必ず「PD(R)」を選択してください。
  • 1移動方向における速度の変化
  • 軸方向/移動方向のプッシュ/プル力(1 N)に相当します。
  • PD1/Mから伸びている長さ1 mのケーブルは、ケーブルPAA101およびアダプタT5026を使用して最長2.5 mまで延長することができます。ケーブルの静電容量のため、それ以上の長さのケーブルを使用することはできません。
  • コントローラKIM101のバージョンは2019年以降(S/Nラベルに記載)、ファームウェアは010003以上(コントローラの電源ON時に表示)でなければなりません。それ以前のバージョンのコントローラKIM101や古いファームウェアを用いると、適切に機能せず、またステージやコントローラの故障につながる場合があります。
Piezo Inertia Stage Diagram
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PD1の図面
Piezo Inertia Stage Diagram
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PD1/Mの図面

注:KIM001にはKinesisソフトウェアを使用します。KIM101には、Kinesisソフトウェア、従来のAPTソフトウェアのどちらもご使用いただけます。

当社では幅広い種類のモーションコントローラを駆動できるよう、Kinesis® ソフトウェアパッケージと従来のAPT™(Advanced Positioning Technology)ソフトウェアパッケージの2種類のプラットフォームをご用意しております。どちらのパッケージも小型で低出力のシングルチャンネルドライバ(K-Cube™やT-Cube™など)から高出力でマルチチャンネルのモジュール式19インチラックナノポジショニングシステム(APTラックシステム)まで幅広い種類のモーションコントローラをカバーするKinesisシリーズのデバイスを制御できます。

Kinesisソフトウェアには、最新のC#、Visual Basic、LabVIEW™またはその他の.NETに対応する言語を使用してカスタムプログラムを作成するサードパーティの開発者向けに、.NETコントロールが付属しています。また、.NETフレームワークを使用しない用途向けに低級言語用のDLLライブラリも付いています。センターシーケンスマネージャが、当社の全てのモーションコントロールハードウェアの統合と同期をサポートします。

Kinesis Software
KinesisのGUIスクリーン
APT Software
APTのGUIスクリーン

当社従来のAPTシステムソフトウェアプラットフォームは、C#、Visual Basic、LabVIEWまたはその他のActive-Xに対応する言語を使用してカスタムプログラムを作成するサードパーティの開発者向けに、ActiveXをベースとしたコントロールが付属しています。また、ハードウェア無しでカスタムプログラムの開発を行うためのシミュレーターモードも付いています。

これらの共通のソフトウェアプラットフォームにより、あらゆるKinesisとAPTコントローラをシングルアプリケーションに簡単に組み込むことができます。ソフトウェアツールは1セット習得するだけで共通した操作が可能です。シングルチャンネルシステムからマルチチャンネルシステムまで、あらゆるコントローラを組み合わせ、全てを1台のPCのソフトウェアインターフェイスから制御することが実現可能です。

このソフトウェアパッケージを使用するには2つの手段があります。GUI(グラフィカルユーザーインターフェイス)ユーティリティを使用したコントローラとの直接対話ならびに「out of the box」コントロール、またはご選択の開発言語でカスタム統合の位置決めやアライメントソリューションを簡単にプログラムできる一連のプログラミングインターフェイスです。

APTシステムソフトウェアをよりご理解いただけるために様々なチュートリアルビデオもご用意しております。ビデオではソフトウェアの概要とAPT Configユーティリティをご説明しています。また、ソフトウェアのシミュレーターモードを利用すると、コントローラを接続しないでソフトウェアを試すことができます。その方法を説明したビデオもあります。これらのビデオは「APTチュートリアル」タブ内のリンクからご覧いただけます。

ソフトウェア

Kinesis バージョン 1.14.25

このKinesisソフトウェアパッケージには、当社のKinesisならびにAPT™システムコントローラを制御するためのGUIが含まれています。

下記もご用意しております:

  • 通信プロトコル
Software Download

ソフトウェア

APT バージョン 3.21.5

このAPTソフトウェアパッケージには、当社のAPT™およびKinesisシステムコントローラを制御するためのGUIが含まれています。

下記もご用意しております:

  • 通信プロトコル
Software Download

Kinesis®ソフトウェアでは新しい.NETコントロールが使用でき、最新の最新のC#, Visual Basic, LabVIEW™、ほかの.NET対応言語を使用する開発者がカスタムにプログラムを作成することもできます。

C#
このプログラミング言語はマルチプログラミングパラダイムやマルチプログラミング言語が使用可能となるよう設計されているため、複雑な問題が簡単かつ効率的に解決できます。型付け、命令型、宣言型、関数型、ジェネリック、オブジェクト指向、そしてコンポーネント指向が含まれます。 この共通のソフトウェアプラットフォームにより、1セットのソフトウェアツールを習得するだけで、あらゆるKinesisコントローラを簡単に組み合わせることができます。このようにして1軸システムのコントローラから多軸システムのコントローラまで、様々なコントローラを組み合わせ、全てを1台のPCのソフトウェアインターフェイスから制御することが可能となりました。

Kinesisシステムソフトウェアを使用するには2つの手段があります。コントローラを直接つないで制御を行なう付属のGUI(グラフィカルユーザーインターフェイス)ユーティリティ、またはご希望の開発言語でカスタム仕様の位置決めやアライメントを簡単にプログラムできる一連のプログラミングインターフェイスです。

Kinesisモーションコントロールライブラリの構築の参考となる実行可能なプロジェクト機能拡張例については下のリンクをクリックしてください。なお、Quick Startのプロジェクト例の実行には別の統合開発環境(IDE)(Microsoft Visual Studioなど)が必要です。C#のプロジェクト例はKinesisソフトウェアパッケージに付属する.NETコントロールで実行可能です(詳細は「Kinesisソフトウェア」タブをご覧ください)。

C Sharp IconClick Here for the Kinesis with C# Quick Start Guide
Click Here for C# Example Projects
Click Here for Quick Start Device Control Examples
C Sharp Icon

LabVIEW
LabVIEWは、.Netコントロールを介してKinesisまたはAPTベースのコントローラとの通信に使用できます。LabVIEWでは、ツールとオブジェクトでフロントパネルとして知られるユーザーインターフェイスを構築した後、グラフィカル表記の関数を使ってコードを追加し、フロントパネルのオブジェクトを制御します。下記のLabVIEWチュートリアルでは.Netコントロールを使用してLabVIEW内KinesisまたはAPT駆動デバイス用の制御GUIを作成するための情報をご提供しています。 LabVIEWでコントローラを制御する基本的な方法や、LabVIEW GUIを用いてデバイスを操作する前に行うべき設定の手順についても解説しています。

Labview IconClick Here to View the LabVIEW Guide
Click Here to View the Kinesis with LabVIEW Overview Page
Labview Icon

こちらのページでご覧いただくAPTビデオチュートリアルは、付属のATPユーティリティに関する説明と、いくつかのプログラミング環境におけるAPTシステムのプログラミングに関する説明の2つの部分から構成されています。

免責事項:これらの動画は、当初はAdobe Flashによって作成されました。2020年のAdobe Flashのサポート終了後、これらのチュートリアルは再録画されています。各動画の下にはFlash Playerの操作ボタンが見えますが、機能はしません。

APTコントローラには、APTUserユーティリティとAPTConfigユーティリティが付いています。APTUserを用いると、直感的操作が可能なグラフィック制御パネルを介して、APTで制御するハードウェアに素早く簡単に接続することができます。APTConfigは「オフライン」ユーティリティで、メカニカルステージのタイプを事前に選択し、それらを特定のモーションコントローラに対応付けるなど、システム全体のさまざまな設定を行うことができます。

APT Userユーティリティ

下の左側の動画では、APTUserユーティリティの操作概要について説明しています。シングルチャンネルコントローラのOptoDriverは、制御用のPCが無くても前面パネルのコントローラを介して操作できます。前面パネルのコントローラに保存されている操作に関する設定は、APTUserユーティリティを使用して変更することができます。そのプロセスは下の右側の動画でご覧いただけます。

APT User - 概要
APT User - OptoDriverの設定


APT Configユーティリティ

シミュレートされたハードウェア構成のセットアップや、メカニカルステージの特定のモータードライブチャンネルへの対応付けなど、APT Configユーティリティを使用してAPTシステム全体の様々な設定ができます。下の最初の動画ではAPT Configの概要をご覧いただけます。シミュレートされたハードウェア構成の作成方法やステージと対応付ける方法についての詳細は、その右側の2つの動画でご覧いただけます。

APT Config - 概要
APT Config - シミュレータのセットアップ
APT Config - ステージとの対応付け


APTのプログラミング

APTソフトウェアシステムは、ActiveXコントロールのコレクションとして実装されています。ActiveXコントロールは言語に依存しないソフトウェアモジュールで、グラフィカルユーザーインターフェイスとプログラミングインターフェイスの両方を提供します。ハードウェアユニットのタイプごとにActiveXコントロールのタイプがあります。例えば、Motor ActiveXコントロールはすべてのタイプのAPTモーターコントローラ(DCまたはステッパ)の操作に対応します。ActiveXコントロールは多くのWindowsソフトウェア開発環境やソフトウェア言語で直接サポートされており、そのようなコントロールがカスタムアプリケーションに組み込まれると、そこに含まれるすべての機能が即座にアプリケーションで利用できるようになります。下の動画では、LabVIEW、Visual Basic、Visual C++によるAPT ActiveXコントロールの基本的な使用方法について説明しています。これ以外に、LabWindows CVI、C++ Builder、VB.NET、C#.NET、Office VBA、Matlab、HPVEEなどの多数の言語でもActiveXはサポートされています。これらの言語環境についてはチュートリアルのビデオでは特に取り上げていませんが、動画内の考え方の多くは他の言語環境でも適切に使用できます。

Visual Basic

Part 1ではVisual Basicで動作するAPT ActiveXコントロールを設定する方法について説明しており、Part 2では独自の位置決めシーケンスをプログラミングする方法について説明しています。

Visual BasicによるAPTプログラミング:Part 1
Visual BasicによるAPTプログラミング:Part 2


LabVIEW

LabVIEWはActiveXをフルサポートしています。下の一連のチュートリアルビデオでは、APTによる独自のモーションコントロールシーケンスを作製する際の基本的な構成要素を示しています。まずソフトウェア開発中にオンラインヘルプを呼び出す方法をご紹介します。Part 2ではAPT ActiveXコントロールの作成方法をご紹介します。ActiveXコントロールではメソッド(機能)とプロパティ(数値設定)の両方を設定できます。Part 3と4では、ActiveXコントロールで示されたメソッドとプロパティを作成してワイヤで接続する方法をご紹介します。最後に、Part 5では全体をまとめて、独自の移動シーケンスを実行するLabVIEWのプログラム例をご紹介します。

LabVIEWによるAPTプログラミング -
Part 1:オンラインヘルプへのアクセス方法
LabVIEWによるAPTプログラミング -
Part 2:ActiveXコントロールの作成方法
LabVIEWによるAPTプログラミング -
Part 3:ActiveXのメソッドの作成方法
LabVIEWによるAPTプログラミング -
Part 4:ActiveXのプロパティの作成方法
LabVIEWによるAPTプログラミング -
Part 5:ActiveXコントロールの開始方法


下のチュートリアルビデオでは、メソッドおよびプロパティのノードを作成する別の方法について説明しています。

LabVIEWによるAPTプログラミング -
ActiveXメソッドの作成方法(別の方法)
LabVIEWによるAPTプログラミング -
ActiveXプロパティの作成方法(別の方法)


Visual C++

Part 1ではVisualC++で動作するAPT ActiveXコントロールを設定する方法について説明しており、Part 2では独自の位置決めシーケンスをプログラミングする方法について説明しています。

Visual C++によるAPTプログラミング:Part 1
Visual C++によるAPTプログラミング:Part 2


MATLAB

当社のAPTポジショナにMATLABおよびActiveXコントロールを使用する場合は、こちらの資料をご覧ください。

プログラマー向けとして、LabVIEWでAPTソフトウェアをプログラミングする方法もこちらからご覧いただけます。


Posted Comments:
user  (posted 2021-04-12 15:28:18.773)
Hello, I am experiencing similar issues as some people have already raised in the comments: 1. Speed isnt matching the same displacement forward and backwards. Is there a way to set up the steps to counterbalance this effect ? 2. When placed in a XZ configuration, the Z-module is slicing down. How can i solve this? 3. Out of the 2 PD1/M that i received, one has a loose movable plate and effectively not usable. Is there a bolt to tighten to solve this issue ? Thank you :)
YLohia  (posted 2021-04-14 10:12:22.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. The forward and backward velocities may differ by up to 50% due to the open-loop design, component variances, and application conditions. Operating the stage with the wrong software settings will further increase the variance; be sure to select stage type "PD(R)" in the Kinesis software. To ensure proper performance in the Z axis, please make sure that your load does not exceed 100 g. The loose movable plate is not normal and should not happen with normal use. We may need to take the stage back for inspection and repair. I have reached out to you directly for more troubleshooting.
edoardo sotgiu  (posted 2021-03-30 10:33:42.137)
Dear Thorlabs, as experienced by many other users (user (posted 2021-03-10 11:35:33.88), sun fangyuan (posted 2021-03-03 13:28:41.307), Peng Zhu (posted 2020-12-17 13:15:07.46), ...) the speed differs a lot along the two directions (back and fore). In the datasheet is reported that the step size can suffer for a variability of around 20%, but the error here seems even larger (let's say around 50%): " Due to the open loop design, piezo hysteresis, component variance, and application conditions, the achieved step size of the system may vary by over 20% and is not normally repeatable." Being under warranty, I would like to send you back to verify the stages here are working properly or if they are affected by some weird condition. Anyway, do you think in the very close future such actuators will be provided with a close loop control? I mean, I would expect an update on the firmware and in case also on the electromechanical components (sensors) on the items we've already bought. Thank you Regards
nreusch  (posted 2021-04-06 04:12:10.0)
Thank you for contacting Thorlabs, we will update some application note on the web about PD1 usage, and in the meanwhile, we will contact you for an inspection of the item. A closed loop version would help and it is something under our new product release plan.
user  (posted 2021-03-10 11:35:33.88)
Currently using 3x PD1Z and a PDR1 with KIM101 controller. We are experiencing similar issues as mentioned by other users in that the moving speeds differ going forwards and backwards (and up and down). This is using the native Kinesis (issue also present when using APT) software. Also found that the "home" command in the provided Kinesis package does not function. Could you please reach out to resolve this issue?
YLohia  (posted 2021-03-15 11:01:53.0)
Thank you for contacting Thorlabs. We have reached out to you directly to troubleshoot this further.
MICHAEL VALOIS  (posted 2021-03-04 16:36:33.223)
I'm having trouble importing the STEP file for your PD1 stage. Could you send a Parasolid or ACIS file? Thanks, Mike Valois
YLohia  (posted 2021-03-17 02:22:13.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. We will reach out to you directly with a Parasolid file.
sun fangyuan  (posted 2021-03-03 13:28:41.307)
Hi, when i use the KIM100 (using APT software) to control PD1/M, but the repeatability of the stage is worse. Do you know how to get a solution?
YLohia  (posted 2021-03-09 12:50:43.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. Is the repeatability worse when using APT as opposed to Kinesis? If so, by how much? Are you using the KIM101 controller? We have reached out to you to troubleshoot this further.
Peng Zhu  (posted 2020-12-17 13:15:07.46)
We ordered PD1/M with KIM101 controller, We place the PD1/M horizontally, but found the moving speeds of forward and backward had a huge difference. Forward speed is approx 3~4 times than backward speed. Is this device are defect? Or how to fixed it?
YLohia  (posted 2020-12-22 11:38:38.0)
Thank you for contacting Thorlabs. For this PD1 stages, the mechanics tolerance and assembly variation will cause 30%-50% difference in speed for both directions of travel under 2000 step/s. For a low speed and acceleration rate, the speed difference between two directions will be even larger. The behavior you are seeing may be related to the improper settings. We have reached out to you directly to troubleshoot this issue.
Yoonhyuk Rah  (posted 2020-10-26 21:33:27.943)
The KIM101 controller says it can control the voltage from 85V to 125V. Does this mean that if I connect the KIM101 to the PD1 stage, the KIM101 piezo voltage will control the step size length and when I move the stage it will move in a step like motion? Also can the piezo voltage be set to smaller than 85V?
YLohia  (posted 2020-11-03 09:48:06.0)
Thank you for contacting Thorlabs. Yes, you are correct. The drive voltage will control the step size length and the step size can be increased by up to about 30% by changing the piezo drive voltage. Continuous motion is achieved through "continuous stepping". Due to the open loop design, piezo hysteresis, component variance, and application conditions, the achieved step size of the system may vary by over 20% and is generally not repeatable. The output voltage range of KIM101 is 85 to 125 V -- unfortunately, it cannot be set to smaller than 85 V.
Pavlo Zolotavin  (posted 2020-10-13 18:14:38.057)
I am using three PD1/M modules for XYZ positioning. Every time I move in the XY direction the Z-direction piezo is slipping downward. I don't exceed the 100g weight limit, but it still does not stay fixed (it slides down even without anything attached to it). As of right now the whole system is unusable as an XYZ positioner. Any suggestions on how to avoid this? Thanks
YLohia  (posted 2020-10-15 09:21:58.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. We are sorry to hear about the issues you are experiencing with this. We have reached out to you directly to troubleshoot this further.
Gregory Lafyatis  (posted 2020-09-17 11:53:32.913)
ORIC® 20 mm Linear Stage with Piezoelectric Inertia Drive Have you tried using these at cryogenic temperatures (4K) ? I know the piezo effect is significantly reduced and probably cable needs replacing but if they work at all they'd be very useful.
YLohia  (posted 2020-09-23 08:39:28.0)
Thank you for contacting Thorlabs. We have not tested this stage at cryogenic temperatures. The recommended temperature range is 10-40 °C due to the limitations of the piezo, as well as the electronics. In 4K cryogenic applications, the resultant shorter displacement could have a huge impact on force and speed performance.
Chun-Cheng Chu  (posted 2019-11-25 07:39:41.433)
Hello, I want to know whether this stage is vacuum compatible or not. Thank you.
nbayconich  (posted 2019-11-25 03:24:15.0)
Thank you for contacting Thorlabs. The PD1 is not designed for vacuum use. It also has anti-rust oil that is unsuitable for vacuum. I will reach out to you directly.
Shiyang Zhong  (posted 2019-09-17 03:40:28.49)
Is PD1 stages compatible with 10^-6 mbar vacuum? If not, is there a vaccum compatible version? Thank you.
YLohia  (posted 2019-09-19 08:44:06.0)
Hello, the PD1 is not designed for vacuum use. It also has anti-rust oil that is unsuitable for vacuum. We will reach out to you directly to discuss the possibility of offering a vacuum compatible option as a special.

電動リニアステージ

電動の直線移動ステージとしては、ピエゾ駆動の20 µm移動ステージからダイレクトドライブ方式の600 mm移動ステージまで、様々な最大移動量の製品をご用意しております。ステージの多くは、それらを用いてXY軸やXYZ軸などの多軸ステージを構築することができます。ファイバ結合用としては、多軸ステージのページをご覧ください。標準の電動ステージを用いるよりも精密な調整が可能です。直線移動ステージのほかに、電動回転ステージピッチ&ヨープラットフォームおよびゴニオメータもご用意しております。また手動移動ステージもございます。

ピエゾステージ

こちらのステージでは、様々な駆動機構にピエゾ素子が組み込まれています。移動ステージNanoflex™は、手動アクチュエータに加えて標準的なピエゾアクチュエータを使用しています。Z軸ステージLPS710E/Mには、ピエゾ移動に対する増幅機構が用いられており、それに適したコントローラが付属しています。ステージPD1/Mでは、移動量を得るために「スティック-スリップ」の摩擦特性を利用するピエゾ慣性アクチュエータが用いられています。Elliptec™シリーズのステージでは、共振による楕円形の動作を通じて可動プラットフォームを押したり引いたりする共振ピエゾモータを使用しています。

ピエゾステージ
Product FamilyNanoflex™ 20 µm Stage
with 5 mm Actuator
Nanoflex™ 25 µm Stage
with 1.5 mm Actuator
LPS710E 1.1 mm
Z-Axis Stage
PD1 20 mm StageElliptec™ 28 mm Stage Elliptec™ 60 mm Stage
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Travel20 µm + 5 mm Manual25 µm + 1.5 mm Manual1.1 mm20 mm28 mm60.0 mm
Maximum Velocity--3 mm/s180 mm/s90 mm/s
Drive TypePiezo with Manual ActuatorAmplified PiezoPiezoelectric Inertia DriveResonant Piezoelectric Motor
Possible Axis
Configurations
X, XY, XYZ-X, XY, XYZX
Additional Details

ステッピングモーターステージ

こちらの移動ステージは脱着型あるいは内蔵型のステッピングモータを用い、最大300 mmの長い移動が可能です。ステージMLJ150/Mは高荷重にも対応する垂直移動ステージです。他のステージは多軸ステージの構築が可能です。

Stepper Motor Stages
Product FamilyLNR Series
25 mm Stage
LNR Series
50 mm Stage
MLJ150 50 mm
Vertical Stage
NRT Series
100 mm Stage
NRT Series
150 mm Stage
LTS Series
150 mm Stage
LTS Series
300 mm Stage
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Travel25 mm50 mm50 mm100 mm150 mm150 mm300 mm
Maximum Velocity2.0 mm/s50 mm/s3.0 mm/s30 mm/s50 mm/s
Possible Axis
Configurations
X, XY, XYZX, XY, XYZ-X, XY, XYZX, XY, XYZ
Additional Details

DCサーボモーターステージ

脱着型あるいは内蔵型のDCサーボモータを用いた直線移動ステージをご用意しております。これらのステージは薄型で、多軸ステージの構築が可能です。

DC Servo Motor Stages
Product FamilyMT Series 12 mm StagesPT Series 25 mm StagesMTS Series 25 mm StageMTS Series 50 mm StageKVS30 30 mm Vertical Stage
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Travel12 mm25 mm25 mm50 mm30 mm
Maximum Velocity2.6 mm/s2.4 mm/s8.0 mm/s
Possible Axis ConfigurationsX, XY, XYZX, XY, XYZ-
Additional Details

ダイレクトドライブステージ

こちらの薄型ステージにはブラシレスDCサーボモータが内蔵されており、バックラッシュの無い高速移動が可能です。電源が入ってないときは、ステージのプラットフォームにはほとんど慣性が無く、実質的にフリーラン状態になります。そのため電源が入ってないときにステージのプラットフォームが定位置に留まる必要のある用途には適していません。これらのステージを垂直方向に取付けることは推奨しません。

Direct Drive Stages
Product FamilyDDS Series
50 mm Stage
DDS Series
100 mm Stage
DDS Series
220 mm Stage
DDS Series
300 mm Stage
DDS Series
600 mm Stage
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Travel50 mm100 mm220 mm300 mm600 mm
Maximum Velocity500 mm/s300 mm/s400 mm/s400 mm/s
Possible Axis ConfigurationsX, XYX, XYXX
Additional Details

20 mm直線移動ステージ、ピエゾ慣性アクチュエータ付き


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ピエゾステージの上部プレートの概略図。ミリ規格のステージの寸法は括弧内に記載されています。
  • プラットフォームのサイズ: 30.0 mm x 30.0 mm
  • プラットフォームの高さ:11.5 mm
  • SMCメス型コネクタの付いた長さ1 mのケーブル付き
  • ピエゾ慣性アクチュエータ用コントローラKIM001またはKIM101が別途必要(下記参照)
  • M2取付けネジ、M4取付けネジ、Ø2 mm位置決めピンがそれぞれ2本ずつ付属

こちらのORIC®開ループピエゾステージの最大許容負荷は3 kgです。最大速度3 mm/sでバックラッシュのない動作が可能です。このピエゾ慣性アクチュエータは、システム静止時やピエゾ素子に電源が供給されていない時には自動的にロックされるので、マイクロメートルレベルの分解能に加えて長期にわたるアライメントの安定性を必要とする用途に適しています。

接続可能なコントローラなどの詳細な情報については「仕様」タブをご参照ください。上部プレート用アダプタ、直角ブラケットアダプタおよび取付け用ベースアダプタについては上記の各パートをご覧ください。

各ステージには長さ1.0 mのケーブルが付いています。長さ1.5 mの SMCコネクタ付き延長ケーブル(型番PAA101)、およびオス-オスのSMCアダプタ(型番T5026)も別途ご用意しております。ケーブルの静電容量のため、制御ケーブルの全長は2.5 mを超えないようにご注意ください。

+1 数量 資料 型番 - インチ規格 定価(税抜) 出荷予定日
PD1 Support Documentation
PD1ORIC 20 mm直線移動ステージ、ピエゾ慣性アクチュエータ付き(インチ規格)
¥92,391
Lead Time
+1 数量 資料 型番 - ミリ規格 定価(税抜) 出荷予定日
PD1/M Support Documentation
PD1/MORIC 20 mm直線移動ステージ、ピエゾ慣性アクチュエータ付き(ミリ規格)
¥92,391
5-8 Days

上部プレート用アダプタ


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クランプアームPM3(/M)を用いてアダプタープレートPD1U(/M)に取り付けられた直角プリズム

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アダプタープレートPD1TとPD1T/Mの概略図

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アダプタープレートPD1Uの概略図。ミリ規格のアダプタープレートの寸法は括弧内に記載されています。
  • 異なる取付け穴のパターンを追加
  • 30 mm x 30 mmのピエゾステージの大きさに一致したサイズ
  • 各アダプタにはM2取付けネジとØ2 mm位置決めピンが2個ずつ付属します。

上部プレート用アダプタを用いると、ステージPD1/Mの上に別の取付け穴を取り付けることができます。各アダプタはステージの大きさと一致しており、付属する2個のM2キャップスクリュとコーナ付近の取付け用ザグリ穴を用いて、ステージ上部に固定できます。

アダプタープレートPD1T/Mには取付け用のM2タップ穴が10個、M3タップ穴が4個、および16 mmケージシステム用に配置された#4-40タップ穴が4個あります。

アダプタープレートPD1U/MにはM4タップ穴が8個、十字型に配置されています。また、底面にはM4ザグリ穴が5個と、アライメント用のØ2 mm位置決めピン用の穴があります。詳細は右上の図をご覧ください。

+1 数量 資料 型番 - インチ規格 定価(税抜) 出荷予定日
PD1T Support Documentation
PD1T上部プレート用アダプタ、厚さ3 mm、ピエゾ慣性アクチュエータ付き20 mm直線移動ステージ用(インチ規格)
¥5,720
5-8 Days
PD1U Support Documentation
PD1U上部プレート用アダプタ、厚さ8.5 mm、ピエゾ慣性アクチュエータ付き20 mm直線移動ステージ用(インチ規格)
¥7,280
5-8 Days
+1 数量 資料 型番 - ミリ規格 定価(税抜) 出荷予定日
PD1T/M Support Documentation
PD1T/M上部プレート用アダプタ、厚さ3 mm、ピエゾ慣性アクチュエータ付き20 mm直線移動ステージ用(ミリ規格)
¥5,720
Today
PD1U/M Support Documentation
PD1U/M上部プレート用アダプタ、厚さ8.5 mm、ピエゾ慣性アクチュエータ付き20 mm直線移動ステージ用(ミリ規格)
¥7,280
5-8 Days

直角ブラケットアダプタ


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View Imperial Product List
型番数量Description
PD13ORIC 20 mm直線移動ステージ、ピエゾ慣性アクチュエータ付き(インチ規格)
PD1Z1直角ブラケットアダプタ、ピエゾ慣性アクチュエータ付き20 mm直線移動ステージ用(インチ規格)
View Metric Product List
型番数量Description
PD1/M3ORIC 20 mm直線移動ステージ、ピエゾ慣性アクチュエータ付き(ミリ規格)
PD1Z/M1直角ブラケットアダプタ、ピエゾ慣性アクチュエータ付き20 mm直線移動ステージ用(ミリ規格)
アダプタPD1Z(/M)を用いると、PD1(/M)でXYZステージを構成できます。

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直角ブラケットの垂直面。ミリ規格のブラケットの寸法は括弧内に記載されています。
  • ステージPD1/Mを垂直面に取り付けて、垂直または水平方向に移動可能
  • 複数のPD1/Mを取り付けて、2軸または3軸ステージを構成
  • 取付け用のM2ネジが4個付属

直線移動ステージPD1/Mを直角ブラケットPD1Z/Mの垂直面に取り付けることで、XZまたはXYZステージを構成できます。このブラケットは、そのコーナー付近の取付け用ザグリ穴と2個のM2キャップスクリュを用いて、ステージの上部プレートに固定できます。垂直ステージは、そのコーナー付近のザグリ穴と2個のM2キャップスクリュを用いて、ブラケットに取り付けることができます。精密にアライメントできるように、各面には4個のØ2 mm位置決めピン用の穴があります。

ピエゾステージは、直角ブラケットに対して垂直方向に移動するようにも、水平方向に移動するようにも取り付けることができます。また、アダプタープレートのPD1T/MやPD1U/Mを直接ブラケットに取り付けることもできます。

PD1/Mを垂直移動用に取り付けた場合は、許容される負荷は100 gに減少します。

XYZ構成にした場合、垂直ステージを移動させた時に、下側のステージの固定プレートと干渉する可能性がありますのでご注意ください。3方向すべてについて全移動範囲を確保したい場合には、固定プレートを取り外してください。

+1 数量 資料 型番 - インチ規格 定価(税抜) 出荷予定日
PD1Z Support Documentation
PD1Z直角ブラケットアダプタ、ピエゾ慣性アクチュエータ付き20 mm直線移動ステージ用(インチ規格)
¥11,180
5-8 Days
+1 数量 資料 型番 - ミリ規格 定価(税抜) 出荷予定日
PD1Z/M Support Documentation
PD1Z/M直角ブラケットアダプタ、ピエゾ慣性アクチュエータ付き20 mm直線移動ステージ用(ミリ規格)
¥11,180
5-8 Days

取付けアダプタ


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アダプタPD1B(/M)に取り付けられたステージPD1(/M)
  • ステージPD1/Mの取付けに必要なフラットな面を提供
  • テーブル取り付け用に長さ25.0 mmのザグリ穴スロット
  • M4取付けネジとM4ワッシャがそれぞれ2個ずつ付属

こちらのアダプタは、ステージPD1/Mを取り付けるうえで必要なフラットな面を提供します。ステージを平面度が5 µmよりも大きな面に取り付けた場合(多くのブレッドボードや光学テーブルに当てはまります)、ステージが歪曲することでステージの速度変動やピッチ・ヨーの性能に影響が出ることがあります。平面度が十分でないテーブルやブレッドボードに取り付けるときには、ステージを取付けアダプタPD1B/Mに取り付けることで、ステージの歪曲の程度を大幅に低減することができます。ステージをアダプタに取り付けるためのM4キャップスクリュが2個付属します。

+1 数量 資料 型番 - インチ規格 定価(税抜) 出荷予定日
PD1B Support Documentation
PD1B取付けアダプタ、ピエゾ慣性アクチュエータ付き20 mm直線移動ステージ用(インチ規格)
¥8,723
5-8 Days
+1 数量 資料 型番 - ミリ規格 定価(税抜) 出荷予定日
PD1B/M Support Documentation
PD1B/M取付けアダプタ、ピエゾ慣性アクチュエータ付き20 mm直線移動ステージ用(ミリ規格)
¥8,723
Today

K-Cube™コントローラ、ピエゾ慣性ステージおよびアクチュエータ用

Key Specificationsa
Item #KIM001KIM101
Piezoelectric Outputs (SMC Male)OneFour
Piezo Output Voltage85 to 125 VDC85 to 125 VDC per Channel
Top Panel ControlsScroll WheelDual-Axis Joystick
External Input
(SMA Female)
±10 V ± 2%
Input Power+15 VDC @ 2 A
Housing Dimensionsb
(W x D x H)
60.0 mm x 60.0 mm x 47.0 mm
(2.36" x 2.36" x 1.85")
121.0 mm x 60.0 mm x 47.0 mm
(4.76" x 2.36" x 1.85")
Compatible SoftwareKinesisKinesis & Legacy APT
  • 詳細な仕様については下の赤いドキュメントアイコン()をクリックしてマニュアルをご覧ください。
  • 取付けプレートは含みません。
  • コンパクトな設置サイズ
  • 出力電圧の調整範囲:85 V~125 V
  • 1チャンネルおよび4チャンネルのタイプをご用意
  • 上面のコントロールパネルとディスプレイ画面による単体での操作、またはUSB接続によるPC制御が可能

こちらのコンパクトなK-Cubeコントローラを用いると、当社のピエゾ慣性ステージ、ピエゾ慣性アクチュエータ、ピエゾ慣性アジャスタ付き光学マウントなどに対して、簡単なマニュアルやPC制御が可能になります。出力電圧の調整範囲は85 V~125 Vです。上面パネルのディスプレイ画面を使用すれば、PCに接続しなくても、ユニットの電源をONにするだけですぐに操作を開始できます。また、どちらのコントローラもUSB接続によるプラグアンドプレイで、当社のKinesis®ソフトウェアパッケージ(付属します)を用いたPC制御が可能になります。コントローラKIM101は、当社の従来のAPT™ソフトウェアパッケージを使用して操作することもできます。

サイズは小型で、ベースプレートのM6ザグリ穴スロットを使用すれば光学テーブルに直接取り付けることができます。このコントローラは小型であるため電動システムの近くに設置することもでき、これは上面パネルのコントロールを用いてモータの位置を手動で調整する際には便利です。また、テーブル上で操作することで駆動ケーブルの長さが短くなり、ケーブルの管理も楽になります。

このコントローラには電源が付属しませんのでご注意ください。対応可能な電源は下記でご紹介しています。

シングルチャンネルコントローラKIM001
シングルチャンネルピエゾ慣性コントローラは、1台のピエゾ慣性ステージまたはピエゾ慣性アクチュエータ用の電圧を出力します。上面パネルにはバネ式のスクロールホイールが付いており、ステージまたはアクチュエータを操作したりメニューを選択したりできます。

4チャンネルコントローラKIM101
4チャンネルコントローラには、ピエゾ慣性デバイスを駆動するためのSMC出力端子が4つ付いています。これらのチャンネルは、上面パネルの2軸ジョイスティックを使用してそれぞれ単独あるいはペアで操作できます。コントローラは、最大4台までのPDシリーズピエゾ慣性ステージまたはPIAシリーズピエゾ慣性アクチュエータ、あるいは2台までのPIMシリーズピエゾ慣性光学マウントを操作するように設定できます。1台のKIM101では、コントローラのメニュー選択において同じ「Select Stage」を選択するデバイス以外は、同時に駆動することはできません(詳細はマニュアルに記載されています)。

詳しい内容については、製品紹介ページをご参照ください。

動作
こちらのステージを駆動する前に、コントローラKIM001またはKIM101のステージ設定を「PD(R)」に設定してください。「Selecet Stage」を選択し、「PIA」を「PD(R)」に変更してからコントローラを再起動してください。ディスプレイに「Stage is PD(R)」と表示され、ステージPD1/Mを駆動できるように設定が変更されます。その他の前面パネルでの設定の詳細については、下の赤いアイコン()をクリックしてコントローラKIM001またはKIM101のマニュアルをご覧ください。このドライバには鋸歯状波形の電圧信号発生器が内蔵されており、振幅を85 V~125 Vの範囲で調整できるサブミリ秒幅のパルス(刻み幅)を出力できます。

電源
モーターコントローラKIM001およびKIM101には、電源は付属していません。対応する電源KPS101(下記参照)を別途ご提供しています。

注:設計上の特性、および非線形の高周波スイッチング技術を使用していることにより、KIM001およびKIM101はUSBコントローラハブ&電源KCH301およびKCH601には対応していません。ご使用いただける電源はKPS101のみです。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
KIM001 Support Documentation
KIM001Customer Inspired! シングルチャンネルK-Cube慣性モーターコントローラ(電源別売り)
¥97,110
Today
KIM101 Support Documentation
KIM1014チャンネルK-Cube慣性モーターコントローラ(電源別売り)
¥137,641
Today

使用可能な電源

  • モーターコントローラKIM001およびKIM101に対応
  • AC入力電圧範囲90~264 VAC
  • 日本国内向けのアダプタープラグが付属

電源KPS101の出力電圧は+15 VDC、最大電流は2.4 Aで、3.5 mmジャックで1台のK-CubeまたはT-Cubeに電力を供給します。標準的な壁コンセントに接続して使用します。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
KPS101 Support Documentation
KPS101K-Cube&T-Cube単体用電源、15 V、2.4 A、3.5 mmジャック付き(日本国内用KPS101-JP)
¥4,597
Today