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POLARIS-CA1/Mの保持トルクはこちら*
Polarisのクランプフォークは広範囲な試験を実施することにより、高い性能が確認されています。その他の試験結果は「試験データ」タブをご覧ください。

*M6 x 1.0および1/4"-20のクランプトルク値は、ポストとテーブルへのクランプ力が同じになるよう調整されています。また、#18-8ステンレススチール製ネジの推奨締め付けトルクは、M6 x 1.0ネジでは8.8 N-m、1/4"-20ネジでは75.2 in-lbsです。推奨トルク値を超えるとネジの破損につながる恐れがあります。

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アームのどちらのフラットな面もテーブル側に向けて取付けることができるため、コンパクトなセットアップも可能です。

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クランプアームの側面にはクランプ機構を動かすためのM6キャップスクリュが付いています。

ノンブリッジ設計:業界標準のクランプフォークと
Polarisクランプアームの比較

標準的なクランプフォークの設計では、台座付きポストやポストホルダを固定する際、図1のようなブリッジ(隙間)ができます。この設計では、取り付けたときにブリッジ(隙間)の下のプラットフォームの一部分を上に引っ張り、その部分に多少のダメージを与えます。Polarisクランプアームでは、図2のように上部と底部をフラットにすることでこの問題を解決しています。

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図1: 業界標準のクランプフォークを台座付きポストに使用するとブリッジ(隙間)ができます。

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図2: Polarisクランプアームを使用するとブリッジ(隙間)はできません。

特長

• フレクシャークランプ機構による3点接触
  • Polarisマウント用Ø25 mmポストおよびØ25.4 mm固定式Polarisマウントに対応(下表参照)
  • 深さ15.2 mmのクランプ部により6.4 mmまでの高さ調整が可能
  • ポストは360°回転可能
• M6キャップスクリュに対応する長さ19.1 mmまたは33.0 mmのスロット
• 熱処理により応力除去されたステンレススチールによる高いクランプ力
• 両面使用可能な設計により、左右どちら向きでも使用可能(右の写真参照)
• 高安定なためキネマティックPolarisミラーマウント用に適した製品
• 適切にベイクアウトすることで、25 °Cにおいて10^-9 Torrまでの真空度に対応
• 表面の平面度: ±0.02 mm

Polaris^® クランプアームは、当社のPolarisマウント用Ø25 mmポストまたはØ25.4 mm固定式Polarisマウントを安定に取り付けるのに適した製品です。すべてのクランプアームは熱処理によって応力の除去されたステンレススチールの棒材から加工されており、取付けネジに対する最小限の締め付けトルクで極めて高い保持力が得られます(右のグラフ参照)。

クランプアームの上面と底面はフラットでブリッジ(隙間)が無く、光学テーブルやその他の取付け面に対してどちら側の面を向けても使用可能です。そのためクランプを左右どちらの向きにも配置でき、また光学部品を互いに近接して配置して設置面積を最小限に抑えることもできます(右上の写真参照)。アーム両面のスロット周りにあるリリーフカットにより、平面度±0.02 mmの表面がネジやワッシャによる損傷から保護され、より安定した取付けが可能です。

クランプアームのスロットの長さは19.1 mmと33.0 mmの2種類をご用意しており、厳しいレーザ共振器のセットアップ等の用途にも柔軟に対応できます。下の表でご覧いただけるように、4製品はØ25.4 mmポスト用で、2製品はØ25 mmポスト用です。なお、Ø25.4 mmポスト用のアームはØ25 mmポストにはご使用いただけません。フレクシャークランプの内径が大きすぎてクランプしようとしてもポストと接触しません。

右の写真にあるフレクシャークランプは側面のM6 x 1.0キャップスクリュで操作しますが、ポストは中央で360°回転できます。フレクシャークランプと取付け用のスロットは別々のネジで固定されるため、クランプフォークの位置とポストの回転は独立に調整可能です。ポストを深さいっぱいに挿入することで最良の性能が得られますが、取付け穴の深さが15.2 mmあるため、ポストの高さは6.4 mmまで調整可能です。

Polarisクランプアームは広範囲な試験を実施することにより、高い性能が確認されています(右上のグラフ参照)。最適な性能を得るため、クランプアームはフレクシャークランプネジを1.75～3 N•mのトルクで締め付けることをお勧めします。また、テーブルまたはプラットフォームに取付けるときには、4.75～7 N•mのトルクで締め付けることを推奨します。なお、M6 x 1.0ネジと1/4"-20ネジの効率には差があるため、ミリ規格とインチ規格のクランプに関するトルク値は単純に単位変換したものではありませんのでご注意ください。M6 x 1.0ネジの効率は1/4”-20ネジよりも約5%低くなります。これはネジの直径とピッチの違いによるものです。最良の結果を得るためには、最大推奨トルクで締め付けてください。トルク値はトルクドライバで設定できます。

クリーンルームおよび真空への対応
Polarisクランプアームは、クリーンルームや真空での使用にも対応しています。Carpenter AAA不動態化処理による化学洗浄を行い、表面から硫黄、鉄、汚染物質などを除去してから、2重の真空バッグに封入しています。10^-9 Torrまでの真空に対して、袋から取り出してそのままお使いいただけます。追加の洗浄や加工を行うことで、さらに高い真空度での使用も可能になります。ただし、その場合でもステンレススチールからのアウトガスにより制限されます(右下の表をご覧ください)。特定の真空システムに対してこの製品が適切であるかどうかは、ステンレススチールの材料特性とお客様が行われた洗浄方法によりご判断ください。

クリーンルーム対応の梱包
Polarisクランプアームは、クリーンな(汚染されていない)環境下で組み立てられた後、右の写真のように2重の真空バッグに封入されます。真空気密により袋は密着するため、クランプアームとの摩擦が最小限に抑えられ、袋の材料が削られてクリーンなコンポーネントを汚染することも防げます。真空封止の工程で、水分が含まれた空気はパッケージから排出されます。そのため、乾燥剤を使用することなく、不要な表面反応を防止できます。

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Polarisクランプアームは、すべて2重の真空バッグに封入されています。

真空バッグは輸送および保管中の空気や埃による汚染からクランプアームを保護し、さらに2重であることでクリーンルームへの入室手順をシンプルで有効性の高いものにすることができます。クリーンルームの外で外側の袋を外し、汚染されていない内側の袋に入ったアダプタをクリーンなコンテナに入れてクリーンルーム内に搬入できます。この間、真空バッグの利点は保持されています。クリーンルーム内では、クランプアームを内側の袋から取り出して、すぐにご使用いただくことができます。

Polaris^®クランプアームの試験

Polarisクランプアームの性能を確認するために様々な試験を実施しました。その多くの結果を同じ試験を実施したほかの業界標準品の結果と比較し、Polarisマウント用Ø1インチポストに対してPolarisクランプアームを使用すると、優れた性能が得られることを示すことができました。それぞれの試験の詳細についてはリンクをクリックしてください。

• レーザープラットフォームの変形
  • 業界標準のクランプフォークが剛性のあるステンレススチール製プラットフォームをどの程度変形し、またどの程度の恒久的な損傷を与えるかを測定し、Polarisクランプアームがそのような損傷を改善または防止できるかを評価します。
• ポストおよびプラットフォームの締め付けトルク
  • (1)PolarisクランプアームのフレクシャークランプにØ1インチポストをしっかり取付けるのに必要な締め付けトルク、および(2)クランプアームをレーザーシステム内にしっかり固定するのに必要な締め付けトルクを測定します。このデータは、他社の業界標準クランプフォークの設計と比較しました。
• ポストの緩みトルク
  • Ø1インチポストPLS-P150を保持しているPolarisクランプアームから、ポストを緩めるのに必要なトルクを測定します。
• ポストのたわみ
  • PolarisポストをPolarisクランプアームに取り付け、力を加えたときのポストの一時的および恒久的なたわみを測定します。

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図1: 業界標準のクランプフォームを使用したときのビームのドリフト

レーザープラットフォームの変形

目的:この試験は、業界標準のクランプフォークが剛性のあるステンレススチール製プラットフォームをどの程度変形するか、またどの程度恒久的な損傷を与えるかを測定し、Polarisクランプアームの使用によりそのような損傷が改善または防止できるかを評価するために実施しました。試験にはクランプアームPOLARIS-CA1を使用しましたが、ほかのPolarisクランプアームでも同様な結果を期待できます。広範囲な試験を通じて、Polarisクランプアームを用いるとプラットフォーム表面の一時的な変形は大幅に低減し、恒久的なダメージは測定にかからないレベルになることが示されました。

手順:光学素子からのビームが位置ディテクタに当たるようにアライメントし、その光学素子の近くに業界標準のクランプフォークを取付けました。クランプフォークを様々な大きさのトルクでプラットフォームに取付け(図1および図2の青色のデータセット)、ビームの偏向(ピッチとヨー)の様子を位置ディテクタで測定しました。トルクが75 in-lbs(8.5 N・m)になったら、そのままの状態でクランプフォークをプラットフォームに放置しました。16時間後、クランプフォークをプラットフォームから外し、最終のビーム偏向位置を記録しました(図1および図2の赤色のデータセット)。クランプアームPOLARIS-CA1についても同じ手順で試験を行いました。各試験は、同じプラットフォームの異なった場所で実施しました。最終的なビーム偏向量が0以外だった場合、プラットフォームの表面が恒久的に変形されたことを示します。

結果:下と右の図に示すように、業界標準のクランプフォークでは75 in-lbs(8.5 N・m)のトルクでヨーとピッチにそれぞれ131 µradおよび702 µradの偏向が生じ、クランプアームPOLARIS-CA1では同じトルクでヨーとピッチにそれぞれ12.2 µradおよび61 µradの偏向が生じました。16時間後にクランプフォークを外したとき、POLARIS-CA1ではビームは初期位置に戻りました。業界標準のクランプフォークでは、ビームは初期位置に戻らず、ヨーとピッチにそれぞれ176 µradと321 µradの偏向が残りました。図3と図4に示すシミュレーションの結果は、POLARIS-CA1と比較した業界標準のクランプフォークによって生じる変形量を示しています。

結論:クランプアームPOLARIS-CA1を用いると、光学素子の取付け表面に恒久的な損傷を与えず、使用中のプラットフォーム表面の変形も最小限に留まりました(図3および図4参照)。業界標準のクランプフォークは使用後のレーザープラットフォームに恒久的な損傷を与え、使用中も表面を大きく変形させていることが示されました。結果として、Polarisクランプアームは長期安定性と常に精密なアライメントが要求されるシステムへの使用に適していることが分かりました。

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図2: 75 in-lbs(8.5 N・m)のトルクがかかったPolarisクランプアームによる歪みは、10 in-lb(1.1 N・m)のトルクがかかった業界標準のクランプフォークによる歪みと同等です。

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図4: クランプアームPOLARIS-CA1では、フォーク周辺の変形を最小限に留めています。この図のスケールは、歪みが見やすくなるよう左の図の10倍に拡大されています。

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図3: 業界標準のクランプフォークではフォークの周辺が大きく変形しています。

締め付けトルク

目的:この試験は、(1)Polarisクランプアームのフレクシャークランプ式ポスト取付け穴にØ1インチポストをしっかり取付けるのに必要な締付けトルク、および(2)クランプアームをレーザーシステムにしっかり固定するのに必要な締付けトルクについて、それぞれの適正値を決定するために実施しました。このデータは、他社の業界標準クランプフォークの設計と比較しました。

手順:POLARIS-CA1(/M)を用いて標準的なØ1インチ(Ø25.4 mm)ポストを保持しました。まずクランプアームを強固なステンレススチール製プラットフォームにボルトで固定し、側面の1/4"-20(M6 x 1.0)キャップスクリュを用いてフレクシャークランプを特定の値のトルクで締め付け、ポストを固定しました。異なる値のトルクで固定するたびに、アームのポスト取付け穴の中でポストが動く(回転する)まで、ポストの軸周りに回転トルクをかけました。この「動き出す」直前のトルクの値をHolding Torque(保持トルク)と呼びます(下のグラフをご覧ください)。 同様の方法を用いて、クランプアームをレーザープラットフォームに固定するのに適した、取付けスロットに対するトルク値を求めました。取付けスロットに対する試験はPOLARIS-SCA1でも実施し、スロットのサイズがトルク値の測定に影響がないかどうかを評価しました。

結果:最適な性能を得るためのフレクシャークランプネジの締め付けトルクは、ミリ規格品では1.75～3 N•m、インチ規格品では15～25 in-lbです。テーブルやプラットフォームに取付ける時のクランプアームの締め付けトルクは、ミリ規格品では4.75～7 N•m、インチ規格品では40～65 in-lbを推奨します。結果の詳細について下記をご覧ください。

結論:Polarisクランプアームはコンポーネントをレーザーシステムのプラットフォームにしっかり取り付けるのに適していることが示されました。インチ規格品では、フレクシャークランプの締め付けトルクが20 in-lb、取付けスロットの締め付けトルクが40 in-lbのとき、POLARIS-CA1に取り付けられたポストは、最大110 in-lbの対向トルクに耐えることができます。ミリ規格品では、これらに対応するトルクはそれぞれ2.4 N・m、4.8 N・m、および12.4 N・mです。この性能は、同程度の100 in-lb(11.3 N・m)の保持トルクを得るのに70 in-lb(7.9 N・m)の締め付けトルクを必要とする、他社の類似のクランプフォークの性能よりも優れています。上記のレーザープラットフォームの変形テストで示したように、取付け面にかかるトルクを最小に抑えることで恒久的なダメージを防ぐことができます。

試験1の結果: フレクシャークランプの保持トルク

下の図6のように、締め付けトルク20 in-lbにおけるPOLARIS-CA1の保持トルクは110 in-lbです。参考までに、110 in-lbのトルクは、ステンレススチール製1/4"-20キャップスクリュのネジに損傷を与える締め付け力です。POLARIS-CA1/Mでは、締め付けトルク2.4 N・mにおける保持トルクは12.4 N・mです。M6 x 1.0ネジと1/4"-20ネジの効率には差があるため、ミリ規格とインチ規格のクランプに関するトルク値は単純に単位変換したものではありませんのでご注意ください。M6ネジの効率は1/4”-20ネジよりも約5%低くなります。これはネジの直径とピッチの違いによるものです。ミリ規格のPolarisクランプアームはすべてPOLARIS-CA1/Mと同様の性能を示し、またインチ規格のPolarisクランプアームはすべてPOLARIS-CA1と同様の性能を示します。

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POLARIS-CA1/Mの結果はこちら
図6:試験1の結果。青い網掛け部分はフレクシャークランプの推奨トルクを表しています。ミリ規格のPolarisクランプアームはすべてPOLARIS-CA1/Mと同様の性能を示し、またインチ規格のPolarisクランプアームはすべてPOLARIS-CA1と同様の性能を示します。

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図5: 保持トルクは、トルクをかけたポストが「動き出す」直前のモーメントで測定します。

試験2の結果:取付け用スロットの保持トルク

取付け用スロットの締め付け推奨トルクは、スロット内での1/4"-20 (M6 x 1.0)キャップスクリュの位置によって変わります(ポストに近い位置、スロットの中間位置、ポストから遠い位置など)。図8ではPOLARIS-SCA1とPOLARIS-CA1のスロットの保持トルクを比較していますが、これはスロットのサイズがトルクの測定に影響しないことを示しています。スロットの保持トルクは、インチ規格品では40～65 in-lb、ミリ規格品では4.75～7 N•mです。 試験1の結果と同様、M6 x 1.0ネジと1/4"-20ネジの効率には差があるため、ミリ規格とインチ規格のクランプに関するトルク値は単純に単位変換したものではありませんのでご注意ください。M6ネジの効率は1/4”-20ネジよりも約5%低くなります。これはネジの直径とピッチの違いによるものです。

他社の類似製品の性能も、取付けスロット内での1/4"-20 (M6 x 1.0)キャップスクリュの位置に依存します。しかし図9に示すように、中間位置およびポストから遠い位置においてはフォークの保持トルクが著しく低下します。ポストから遠い位置の場合、締め付けトルク70 in-lb(7.9 N・m)における保持トルクは最大で32 in-lb(3.6 N・m)です。図10に示すように、締付けトルクが40 in-lbs(4.5 N・m)の時、他社製品の保持トルクは38 in-lbs(4.3 N・m)ですが、POLARIS-CA1の保持トルクは110 in-lb(12.4 N・m)です。

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POLARIS-CA1/Mの結果はこちら
図8: 試験2の結果。赤い網掛け部分はクランプアームを光学テーブルに固定する際の推奨トルクを示しています。 このPOLARIS-SCA1とPOLARIS-CA1の比較により、スロットのサイズはスロットの保持トルクに影響を及ぼさないことが分かります。ミリ規格のPolarisクランプアームはすべてPOLARIS-CA1/Mと同様の性能を示し、またインチ規格はすべてPOLARIS-CA1と同様の性能を示します。

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図7:保持トルクは、トルクをかけたクランプアームが「動き出す」直前のモーメントで測定します。

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図9:類似他社製品のクランプフォークにおける試験2の結果。POLARIS-CA1(/M)の結果については図8をご参照ください。

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図10:POLARIS-CA1と他社製品の試験2の結果の比較。固定位置はどちらも取付けスロットの中央

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図12:プラットフォームからのポストの取付け高さを変えて(14ポジション)測定したポストの緩みトルク。これにより、ポストPLS-P150が作業面に触れた状態でクランプアームに取り付けられているとき、そのポストを外すには110 in-lb(12.4 N・m)以上のトルクが必要なことが分かります。

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図11: 緩みトルクはトルクをかけたポストが「動き出した」直後のモーメントとして定義されます。

緩みトルク

目的:この試験は、Polarisクランプアームに固定されたØ1インチポストPLS-P150を緩めるのに必要なトルク量を評価するために実施しました。 この試験にはクランプアームPOLARIS-CA1を使用しましたが、ほかのPolarisクランプアームでも同様の結果が期待できます。

試験はポストを作業面から様々な高さに固定して行いました。

手順:長さ1.5インチのØ1インチポストPLS-P150を、カスタム仕様のレーザープラットフォームに固定されたクランプアームPOLARIS-CA1に、25 in-lb(2.8 N・m)のトルクで様々に高さを変えて固定しました。次に、図11のように、ポストが「動き出す」までポスト軸にトルクをかけました。そのトルクを緩みトルクとして記録しました。

結果:図12のように、クランプアームに固定されたポストPLS-P150を緩めるは110 N•m以上のトルクが必要です。ポストがプラットフォームから13 mm上にあるときも、ポストを緩めるにはまだ約40 N•mのトルクが必要でした。なお、クランプアームの厚さはわずか15.2 mmであることにご留意ください。

結論:ポストPLS-P150をクランプアームに取り付けるとき、ポストをプラットフォームから13 mm上で保持した場合でも、大きな外力に耐えられる非常に安定したシステムを構築することができます。運搬や設置の際の振動に対しても部品のアライメントを維持することが求められる、カスタムやOEM仕様のシステムに適しています。

ポストのたわみ

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図13:ポストPLS-P150に対して、クランプアームのエッジから0.90インチ(22.9 mm)上の位置に力を加えました。また、ポストの取付け面からの高さを変えて(9ポジション)、試験を行いました。取り付けた高さごとに、力を負荷している間と力を除去した後のポストのたわみを測定しました。

目的:この試験は、Polarisクランプアームに固定されたPolarisミラーマウント用Ø1インチポストに力が加わったときに、ポストに生じる一時的および恒久的なたわみを評価するために実施しました。この試験にはクランプアームPOLARIS-CA1を使用しましたが、ほかのPolarisクランプアームでも同様の結果が期待できます。

手順:長さ1.5インチのØ1インチポストPLS-P150を、クランプアームPOLARIS-CA1に25 in-lb(2.8 N・m)のトルクで様々に高さを変えて固定しました。次に、クランプアームのエッジから0.90インチ(22.9 mm)上の位置でポストの中心に向けて力を加えました(図13参照)。この試験は、プラットフォームからのポストの高さを0 mm～8 mmの範囲で変えて(9ポジション)実施しました。たわみは力を負荷している間(図14)と力を除去した後(図15)で測定しました。

結果:図14から、高さ8 mm以下で取り付けられたポストPLS-P150では、40 N以下の力によるたわみは0.01 mm未満であり、133 N以下の力でもたわみは0.17 mm未満であることが分かります。これらの値は力が負荷されている間の一時的なポストのたわみを示しています。 試験を行ったすべてのポスト取付け高さ(0～8 mm)で、35 N以下の力による恒久的なたわみは0.005 mm未満でした(力の除去後に測定)。また、ポスト取り付け高さが0 mmおよび2 mmでは、45 N以下の力での恒久的なたわみは測定レベル以下でした。最大の力133 Nを負荷したとき、すべてのポスト取り付け高さにおいて恒久的なたわみは0.07 mm未満でした。

結論:当社のØ1インチポストをクランプアームPOLARIS-CA1で保持すると、大きな力が加わっても非常に安定なシステムを構築できます。運搬や設置の際の振動に対しても部品のアライメントを維持することが求められる、カスタムやOEM仕様のシステムに適しています。

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図15:負荷した力の除去後に測定されたポストのたわみ。ポスト底面の高さを取付け面から0～8 mmの範囲で変えながら測定しました。(詳細は上記「手順」をご覧ください)。ポスト-取付け面の距離が2 mm以下の場合、45 N以下の力を負荷したとき、恒久的なたわみは測定されませんでした。

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図14: ポストに力が加わっているときに測定されたポストのたわみ。ポスト底面の高さを取付け面から0～8 mmの範囲で変えながら測定しました。(詳細は上記「手順」をご覧ください)。