ピエゾ慣性アクチュエーター


  • Models for Kinematic Mounts and Translation Stages
  • 10 mm, 13 mm, 25 mm, or 50 mm Travel Range
  • 10 - 20 nm Typical Step Size
  • 2 mm/minute Typ. Speed, 3.5 mm/minute Max

PIAK10

10 mm Travel Range,
1/4"-80 Mounting Thread
for Ø1" and Ø2" Mirror Mounts

MPIA10

10 mm Travel Range,
3/16"-100 Mounting Thread
for Ø1/2" Mirror Mounts

Application Idea

MPIA10 Mini Piezo Inertia Actuators can be used
in place of the 3/16"-100 adjustment screws
in our KM05 Ø1/2" Mirror Mount. 

PIA25

25 mm Travel Range,
Ø3/8" Mounting Barrel
for Translation Stages

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Key Specificationsa
Item #MPIA10PIAK10PIA13PIA25PIA50
Travel10 mm10 mm13 mm25 mm50 mm
Typical Step Sizeb10 - 20 nm20 nm
Step Size AdjustabilityUp to 30%
Speed
(Continuous Stepping)
2 mm/minute (Typical)
< 3.5 mm/minute (Max)
Max Active Axial Preloadc13 N30 Nd25 Nd
Motor TypePiezoelectric Inertia
Primary Mounting Feature3/16"-100 Thread1/4"-80 ThreadØ3/8" (Ø9.525 mm) Barrel
Typical ApplicationeØ1/2"
Mirror Mounts
Ø1" or Ø2"
Mirror Mounts
Translation Stages
Required ControllerfKIM001 or KIM101
  • 仕様の詳細は「仕様」タブをご覧ください。
  • 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、一般に再現性もありません。ステップサイズはコントローラを用いて調整可能です。
  • この軸力をアクチュエータの先端に加えても、仕様のステップサイズが得られます。軸方向にこれ以上大きな負荷をかけることは可能ですが、ステップサイズが小さくなったり、アクチュエータの動作が止まったりする可能性があります。
  • ステップ動作を向上させるために、最小でも5 Nのプリロードを負荷することをお勧めします。
  • アクチュエータの取付け機構と移動範囲が同じマウントとステージには、どちらにもご使用いただけます。
  • コントローラ(下記参照)は別売りです。こちらのアクチュエータは当社旧製品のT-Cube™コントローラTIM101でも制御可能です。

特長

  • コンパクトなモータ
    • MPIA10: 21.4 mm x 14.6 mm (W x H)
    • PIAシリーズ: 31.5 mm x 17.0 mm (W x H)
  • アジャスターネジのノブで手動調整が可能
  • 最大動作電圧:130 V
  • キネマティックマウントや直線移動ステージ用Ø3/8インチ(Ø9.525 mm)バレルの取付けネジに対応する製品をご用意(詳細は右の表参照)
  • 高分解能な相対位置決めとその保持が求められるセット&ホールド用途に適した製品

当社のピエゾ慣性アクチュエータは、コンパクトながら長距離の移動と、直線動作の高分解能制御が可能です。これらのアクチュエータの典型的なステップサイズは20 nmで、バックラッシュも生じません。このステップサイズは、コントローラKIM001またはKIM101を用いて、最大30%(最大値としては約30 nm)まで調整可能です。しかし開ループであるため、ヒステリシスや動作方向などの使用条件によって、システムのステップサイズは最大20%程度変化する可能性があり、また一般に再現性もありません。この変動を除去するには外部フィードバックシステムが必要です。当社では真空対応のピエゾ慣性アクチュエータもご用意しております。

このアクチュエータは、システムが静止して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ます。そのため、ナノメートルレベルの分解能やアライメントの長期安定性を必要とするセット&ホールド(位置決めとその保持)の用途に適しています。ピエゾアクチュエータがアクティブにネジを駆動していないときは、アジャスターネジのノブを用いて手動調整が可能です。ノブは2.0 mm六角レンチでも操作できます。

多段チップ型ピエゾアクチュエータを用いたこれらのアクチュエータは、最大速度3.5 mm/分で動作します。ピエゾモータはその伸縮に伴って送りネジを回転させるように設計されています(下記参照)。

取付けについて
アクチュエータMPIA10には、3/16"-100ネジ付きミラーマウントに取り付け可能な3/16"-100ネジ付きバレルが付いています。アクチュエータPIAK10には、1/4"-80ネジ付きミラーマウントに取り付け可能な1/4"-80ネジ付きバレルが付いています。アクチュエータPIA13、PIA25およびPIA50にはØ3/8インチ(Ø9.525 mm)バレルが付いており、Ø3/8インチ(Ø9.525 mm)の取付け用クランプが付いたすべての手動式移動ステージに取付け可能です。

必要なコントローラ
当社のピエゾ慣性アクチュエータを操作するには、別途コントローラKIM001またはKIM101が必要です(下記参照)。これらのアクチュエータは一般的なピエゾコントローラでは駆動できません。これら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の範囲で調整可能なサブミリ秒のパルス(ステップ)を出力できます。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)も別途ご用意しています。注: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。

Inertia Motor
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ピエゾ慣性アクチュエータの動作の概略図

ピエゾ慣性「スリップ-スティック」モータ

ピエゾ慣性モータは、送りネジ(左図のLead Screw)の回転軸に対して垂直に取り付けられた積層ピエゾ素子(左図のPiezo)で送りネジを駆動しますが、その設計は送りネジの慣性と摩擦係数に基づいています。左図のように、2本の独立したアーム(左図のJaws)がピエゾ素子の両側に付いています。これらのアームは送りネジの上と下を挟む形で伸びています。

ピエゾ素子は特殊な鋸歯状の電圧波形に応じて伸縮します。この波形は非対称で、ある電圧まで緩やかに上昇した後、ナノセカンドの時間スケールでゼロまで急落します。左の下側の図のように、電圧が緩やかに上昇している間は、アームは送りネジに押し付けられ(「スティック」)、ちょうどネジを親指と人差し指で回すように回転させます。一方、ナノセカンドの時間スケールで電圧が急落すると、アームは送りネジの慣性と小さな動摩擦係数のために「スリップ」し、送りネジを回転させることなく元の位置に戻ります。このメカニズムにより、1つのピエゾ素子で送りネジをその長さ全体にわたって動かすことができます。

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。この変動を除去するには外部フィードバックシステムが必要です。また、用途によってはステッピングモーターアクチュエータでも代用可能な場合があります。

Actuator Dimensionsa
MPIA101.93" x 0.84" x 0.57"
(48.9 mm x 21.4 mm x 14.6 mm)
PIAK102.87" x 1.24" x 0.67"
(72.9 mm x 31.5 mm x 17.0 mm)
PIA132.34" x 1.24" x 0.67"
(59.5 mm x 31.5 mm x 17.0 mm)
PIA252.81" x 1.24" x 0.67"
(71.4 mm x 31.5 mm x 17.0 mm)
PIA503.80" x 1.24" x 0.67"
(96.6 mm x 31.5 mm x 17.0 mm)
  • 寸法にケーブルは含まれません。
Item #MPIA10PIAK10PIA13PIA25PIA50
Travel10 mm10 mm13 mm25 mm50 mm
Typical Step Sizea10 - 20 nm20 nm
Maximum Step Size< 30 nm
Step Size AdjustabilitybUp to 30%
Maximum Step Frequencyc2000 Hz
BacklashNone
Max Active Axial Preloadd13 N30 Ne25 Ne
Typical Angular ResolutionØ1/2" Mirror Mounts: 0.5 - 1 μradfØ1" Mirror Mounts: 0.5 μrad
Ø2" Mirror Mounts: 0.3 μradg
N/A
Recommended Max Active
Axial Load Capacityh
N/A2.5 kg (5.51 lbs)
Velocity
(Continuous Stepping)
2 mm/min (Typical)
< 3.5 mm/min (Maximum)
Drive Screw6-80 Thread, Hard PVD Coated1/4"-80 Thread, Hard PVD Coated
Actuator TipTungsten Carbide Ball
Lifetime> 1.5 x 108 Steps> 1 Billion Steps
Motor TypePiezoelectric Inertia
Piezo Specifications
Voltage Rating130 V
Capacitance100 nF175 nF
Resonant Frequency250 kHz125 kHz (No Load)
Physical Specifications
Mounting Option(s)3/16"-100 Threaded Barrel1/4"-80 Threaded Barrel3/8"-40 Threaded Barrel
Ø3/8" (Ø9.5 mm) BarrelØ3/8" (Ø9.5 mm) Barrel
Operating Temperature10 to 40 °C (50 to 104 °F)
Cable Length1.0 m (40")
Cable Exit AdjustabilityFixed±55° (Left- or Right-Hand Exit)
ConnectorSMC, Female
Compatible ControllerKIM001 or KIM101
  • 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、一般に再現性もありません。
  • コントローラKIM001またはKIM101を用いて最大30%の調整が可能です。
  • ピエゾ慣性モーターコントローラKIM001またはKIM101を使用した場合。
  • この軸力をアクチュエータの先端に加えても、仕様のステップサイズが得られます。軸方向にこれ以上大きな負荷をかけることは可能ですが、ステップサイズが小さくなったり、アクチュエータの動作が止まったりする可能性があります。
  • ステップ動作を向上させるために、最小でも5 Nのプリロードを負荷することをお勧めします。
  • アクチュエータMPIA10を、13 Nの最大プリロードを負荷してØ12 mm~Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)ミラーマウントに取付けたときの角度分解能(典型値)。
  • アクチュエータPIAK10を、30 Nの最大プリロードを負荷してØ25 mm~Ø25.4 mm(Ø1インチ)またはØ50 mm~Ø50.8 mm(Ø2インチ)ミラーマウントに取付けたときの角度分解能(典型値)。
  • これ以上の負荷をかけることは可能ですが、ステップサイズに悪影響が出る可能性があります。

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 1.14.47

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 3.21.6

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:
Nate Kimmitt  (posted 2024-01-29 14:45:00.307)
Hi, I'm using PIAK10 mounted on ST1XY-S. When I position the actuators to maximize my signal, move them away, and then move back, the position of the maxima shifts (usually by ~-350 steps or so). Would this insinuate I mounted them wrong? Perhaps they aren't compatible w/ the mount I used. Trying to figure out other sources of potential drift. Thanks, Nate
spolineni  (posted 2024-02-08 07:49:59.0)
Thank you for reaching out to us. Whilst the PIA10K is not directly compatible with the ST1XY-S, it is not likely to be the step-size issue you are seeing here. The step size of the PIAs are not consistent due to the inherent design of these motors. This is due to the open-loop design, piezo hysteresis, and varying application conditions like the direction of travel, the system’s achieved step size can deviate by up to 20% or more and is typically not repeatable. To counteract this variance, an external feedback system will be necessary. I’ll be contacting you to discuss more about your application needs.
Jakin Z  (posted 2023-12-15 07:03:45.71)
Can MPIA10 be adapted for KCB1EC/M?
jens Gaebelein  (posted 2022-12-05 13:02:54.69)
Dear All, I have a question. We want to substitute our mechanical solution made with fine hex adjuster with the piezo driven adjuster. Here is the question. How big is the torque of the PIA13? With regards Jens
DJayasuriya  (posted 2022-12-06 04:30:32.0)
Thank you for your inquiry, We do spec an axial force applied to the drive tip to achieve the specified step size, for PIA13 it is 25 N. We have got in touch with you directly to discuss your application.
user  (posted 2022-06-02 09:58:18.953)
Can you adapt these piezo-inertia actuators to the 3-Axis NanoMax Stage? Is the load capacity of the piezo-inertia enough to drive the nanomax? is there a suitable adapter to connect the actuator to the nanomax? I would like to use these piezo-inertia actuators for XY scanning stage for confocal microscopy. Can you give me a feedeback on that?
cwright  (posted 2022-06-06 09:04:32.0)
Response from Charles at Thorlabs: Thank you for contacting us. Unfortunately the PIA actuators cannot be used with the NanoMax stage. I would add that these are generally not used for scanning applications. The method of creating the small steps is not highly repeatable and these devices are best used for applications where small steps are needed for precise alignment but you will not be scanning back and forth between positions as the number of steps required would vary. We will reach out to discuss your application.
user  (posted 2022-03-10 11:33:31.027)
As Piak10 can be controlled by the KIM101 that has an output voltage of 85V to 125V, what Piak10 step size can I expect if I program the controller for 85V, for example? Thank you.
cwright  (posted 2022-03-11 04:17:46.0)
Response from Charles at Thorlabs: Thank you for contacting us. The step size adjustability is 30% from the typical 20um value. As 85V is the lowest voltage you can set, you should get the greatest adjustment at this voltage. Please bear in mind the step size quoted is typical and does vary.
user  (posted 2021-07-30 11:34:29.38)
Is the PIAK powerful enough to use it with KS4 mount? The KS4 is mounted under 45° to deflect a horizontal beam vertically. The thick mirror has >300 g mass. I need to make microrad-angle changes, i.e. only a low number of steps at once. Thanks for you support! Michael
DJayasuriya  (posted 2021-08-02 10:18:51.0)
Thank you for your inquiry. Yes, you would be able to mount the PIAK10 onto the KS4. Note that the PIA would have the step size varied and non-repeatable due to piezo hysteresis, component variance, and the axial load. Please feel free to get in touch with our tech support team if you have any questions.
James McIntosh  (posted 2020-12-05 09:27:37.323)
Could you please tell me what happens if the motor reaches the limit of it's travel. Is there an intrinsic limit switch, or would I need to add Limit switches if this is a possibility in my system?
cwright  (posted 2020-12-07 04:29:41.0)
Response from Charles at Thorlabs: Thank you for your query. There are no limit switches in these devices but you can add limit switches into your application if needed via the User IO 15 Pin connector on the KIM101. If the actuator is driven into its end stops, the motor may stick and may not respond to subsequent motion demands. If this is the case, turn the adjustment knob of the actuator manually to move the device away from its end stop, then the motor should move normally.
user  (posted 2020-11-13 03:36:11.177)
Hello, 1. What is the resolution of this actuator? Let assume that I want to have Z stacks over a 200 nm range; what should the minimum step size be? Can I have 10 nm steps stacking (0, 10, 20, 30, ... 200 nm)? Then what the "Maximum Step Size" means? Can I have 100 nm stacking (0, 100, 200 nm)? 2. Do you support any kind of demo, or returning for this item? If I buy that then I understand that I need something better, can I return it in a few weeks (days)? Regards, Edalat
DJayasuriya  (posted 2020-11-16 04:51:54.0)
Thank you for your inquiry. The step size can be adjusted up to 30% to a maximum of approximately 30 nm using the KIM001 or KIM101 Controllers. Due to the piezo hysteresis, component variance, and the axial load, the achieved step size will vary and is not repeatable. We Will get in touch directly to discuss loan units and returns.
DJayasuriya  (posted 2020-11-16 04:51:54.0)
Thank you for your inquiry. The step size can be adjusted up to 30% to a maximum of approximately 30 nm using the KIM001 or KIM101 Controllers. Due to the piezo hysteresis, component variance, and the axial load, the achieved step size will vary and is not repeatable. We Will get in touch directly to discuss loan units and returns.
george sun  (posted 2020-08-24 10:14:28.387)
I have two questions: 1, when PIA25 disconnected from the KIM101 controller, can I use the manual adjustment knob? 2, Why it is so hard to turn the manual knob? I feel it is very tightened.
cwright  (posted 2020-08-27 06:11:49.0)
Response from Charles at Thorlabs: Hello George and thank you for contacting us. Yes you can use the manual adjustment knob to control the position. This can be a little tight but you shouldn't have difficulty turning it. These devices do need to have the grease on the lead screw redistributed from time to time, so a buildup of grease could be causing you trouble. We will reach out to you directly to advise on troubleshooting and re-lubricating.
ilya r  (posted 2020-06-26 11:51:57.683)
Is PIA25 compatible with LNR25D/M stage? Description says it "can be mounted in any manual stage that has a Ø3/8" mounting clamp", but I strongly doubt it is possible with LNR25, because it has too wide clamp (15 mm). Could you comment on that? Also I am not sure the neutral position of the LRN25D/M will be centered at the travel range of the PIA25.
cwright  (posted 2020-06-30 11:53:16.0)
Response from Charles at Thorlabs: Hello Ilya and thank you for your query. Once the clamping nut has been removed I can see no reason why PIA25 would not fit securely into the LNR25D and indeed we have used this combination during testing of the PIA. The neutral position (if you mean the midpoint of travel) would be at 13.5 mm of extension for the PIA25. I will contact you by email to share images from the solidworks assembly I put together to determine this.
Georgy Onishchukov  (posted 2019-05-23 14:27:00.387)
can PIA13 be used with KCB1P/M?
AManickavasagam  (posted 2019-05-24 11:41:09.0)
Response from Arunthathi at Thorlabs: Thanks for your query. Due to incompatible threading the PIA13 cannot be used with KCB1P/M. However, the PIA13 is compatible to use with KM100 or the KS1 if you are after beam steering application or aiming to use a parabolic mirror. We also have mounts with integrated Piezo inertia actuator such as the PIM1.
pprie  (posted 2018-08-20 10:16:39.317)
HI, i'am currently using PIAK10 with the KIM101 controler and the KM100 Mirror Mount. I have some question : First, if i move from 0 step to 128 steps for example, what will be the angular variation ? Second, I will probably need a closed-loop system, what device should i use with this current setup or which device should i replace ? Thanks
AManickavasagam  (posted 2018-08-21 04:40:14.0)
Response from Arunthathi at Thorlabs: Thanks for your query. The variance i.e the quoted per step tolerance is 20%, hence through the 128 steps this adds up and the angular variation would be ± 12.8 μrad Regarding the closed loop option you could consider to use an external encoder as unfortunately, at this time we do not have a solution that we could offer for such a system.
hnguyen43  (posted 2018-05-22 10:15:43.89)
What is the angular step for this actuator? Is the Thanks
rmiron  (posted 2018-05-24 05:08:09.0)
Response from Radu at Thorlabs: The drive screw of these actuators typically rotates by ~ 0.4 mrad per step. Naturally, as is the case for the linear motion, this angular step can vary by about 20% and can be adjusted by 30% in both directions by KIM101.
antoine.camper  (posted 2017-09-10 23:18:58.51)
I have a PIA3 and a KM100 mount like on the picture illustrating the use of the PIA13. However if I mount it as on the picture, the motor starts rotating on itself instead of the screw pushing on the mirror mount when I actuate the motor. This is because the motor is not tight to other part of the mount. Am I doing something wrong? Please give me a feedback.
awebber-date  (posted 2017-09-13 04:35:33.0)
Response from Alex at Thorlabs: I will get back to you directly to troubleshoot your issue.
nicolas.blind  (posted 2016-02-24 10:47:38.087)
I have two questions: - Are the motors PIA13 compatible with the 3-axis platform RBL13D ? - If yes, on the vertical axis, could they lift a mass of maximum 1kg ? Would it affect the positioning accuracy/repeatability? Thanks a lot
besembeson  (posted 2016-03-03 10:30:20.0)
Response from Bweh at Thorlabs USA: Yes it is compatible, and the accuracy/repeatability will not be affected provided the load specifications are respected. Maximum axial load for the PIA13 is 2.5kg. It will be less than this in a vertical configuration. We will contact you with this value.
user  (posted 2016-02-12 19:52:40.913)
Can you comment on the noise that these actuators generate. We use similar actuators in our lab right now and they have a high pitch sound which is very annoying. Did you fix this issue?
bwood  (posted 2016-02-15 06:13:30.0)
Response from Ben at Thorlabs: Thank you for your feedback. These actuators will generate noise at a typical level of 60 to 70 dB. The noise generated by a given piezo inertial motor is intrinsic to the "slip-stick" mechanism of the device, due to the short pulse widths required. Please review the green box under the "Overview" tab for more information on the mechanism of these devices
user  (posted 2016-01-08 17:04:24.817)
is the piezo expanding or contracting during the ramping up of the voltage?
msoulby  (posted 2016-01-08 07:06:38.0)
Response from Mike at Thorlabs: The piezo reacts to a sawtooth voltage waveform, causing it to expand or contract. The waveform is asymmetric, slowly ramping up (expanding) to the specified voltage and then quickly dropping the voltage to zero (contracting) on a nanosecond timescale. When a slow electrical signal is applied the jaws will grip the lead screw and turn the lead screw due to high static friction. When the voltage is quickly dropped back to zero the piezo will contract rapidly, due to the inertia of the lead screw and low dynamic friction the lead screw will remain stationary. This process is repeated many times which will result in the lead screw moving in one direction in discrete steps. To reverse the direction of the lead screw the asymmetric signal is reversed.
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ピエゾ慣性アクチュエータ

Translation Stage with Piezo Inertia Motor
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PIA25を取付けた2台のXR25シリーズ直線移動ステージを用いて構成されたXYステージ
(すべて別売りです)
Mirror Mount with Piezo Inertia Motors
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PIAK10を取付けたØ25 mm~Ø25.4 mm(Ø1インチ)
ミラー用マウントKM100
(すべて別売りです)
Mirror Mount with Piezo Inertia Motors
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MPIA10を取付けたØ12 mm~Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)
ミラー用マウントKM05/M
(すべて別売りです)
  • コンパクトなパッケージで高分解能な直線移動が可能なアクチュエータ
  • 様々なキネマティックミラーマウントに対応するネジ付きバレル、および移動ステージに対応するØ3/8インチ(Ø9.525 mm)バレル
  • コントローラKIM001またはKIM101が必要(別売り、下記参照)

小型のMPIAおよびPIAシリーズのピエゾ慣性アクチュエータは、特にスペースが限られている場合のセット&ホールド(位置決めとその保持)用に適しています。これらの主な機能は相対位置を設定してそれを保持することです。アクチュエータへの電源供給をOffにしているときのドリフト量は、アクチュエータの送りネジだけによるものと同じになります。これらのアクチュエータは、当社の様々な小型の位置決めステージや光学マウントにご使用いただけるよう設計されており、ナノメートルレベルの分解能とアライメントの長期安定性が得られます。ピエゾアクチュエータがアクティブにネジを駆動していないときは、アジャスターネジのノブを用いて手動調整が可能です。ノブは2.0 mm六角レンチでも操作できます。

PIAシリーズアクチュエータの制御ケーブルは、スペースが限られた用途にも対応できるように、その方向を最大110°の範囲で調整できます(こちらから拡大写真をご覧いただけます)。

このデバイスは、「スリップ-スティック」特性を得るために、非常に短いパルス幅の信号で動作します。そのため、アクチュエータを連続的にステップさせると、通常60~70 dB程度の可聴ノイズが発生します。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
MPIA10 Support Documentation
MPIA10Customer Inspired! 小型ピエゾ慣性アクチュエータ、移動量10 mm、3/16"-100ネジ
¥104,106
Lead Time
PIAK10 Support Documentation
PIAK10ピエゾ慣性アクチュエータ、移動量10 mm、1/4"-80ネジ
¥82,838
Today
PIA13 Support Documentation
PIA13ピエゾ慣性アクチュエータ、移動量13 mm、Ø3/8インチ(Ø9.525 mm)バレル
¥82,838
Today
PIA25 Support Documentation
PIA25ピエゾ慣性アクチュエータ、移動量25 mm、Ø3/8インチ(Ø9.525 mm)バレル
¥82,838
Today
PIA50 Support Documentation
PIA50ピエゾ慣性アクチュエータ、移動量50 mm、Ø3/8インチ(Ø9.525 mm)バレル
¥82,838
7-10 Days
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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接続が可能で、当社のKinesis®ソフトウェアパッケージ(付属します)を用いて接続するだけでお使いいただける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。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。

これら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に対して電圧を供給できます。上面パネルにはバネ付きのスクロールホイールがあり、これを用いてステージや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。

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KPS201(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KPS201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)
¥116,731
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)
¥165,449
Today
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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
  • 日本国内向けのアダプタープラグが付属

電源KPS201の出力電圧は+15 VDC、最大電流は2.66 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
KPS201 Support Documentation
KPS201K-Cube&T-Cube単体用電源、15 V、2.66 A、3.5 mmジャック付き
¥5,525
Today