自動ステージ選定ガイド Motorized Stage Guide SFS series SGSP series KST series シグマファインステージ TSDM series ステッピングモータ駆動小型自動ステージ 高分解能ピエゾステージ スペースファスターに優れ、低価格 ピエゾと自社開発案内機構を採用 独自フィードバック制御で低価格を実現 自社開発の案内機構を採用 小型・低価格なステージ 高剛性・精密型自動ステージ VSGSP series 真空仕様小型自動ステージ シグマグローバルスタンダード 真空仕様ステージ ステッピングモータ駆動で簡単制御が可能 低価格で汎用性が高い アウトガス対策品 中真空での使用が可能 精密自動ステージ SGAM series 高剛性・精密型自動ステージ 干渉計 精密・高耐荷重 高速、低重心 精密な位置・姿勢決めが可能 テーブル面積が広く高安定 サーボモータ駆動のため高速・高精度な位置決めが可能 オートチューニング機能で簡単ゲイン設定が可能 ベース ストローク選定表（直動ステージ） 光源 耐荷重レベル ∼20N ホルダー ∼50N ∼120N ∼300N ∼500N 手動ステージ ストローク 100μm 10mm 15mm 20mm 35mm 50mm SFS series SGSP15-10 TSDM40-15 TSDM60-20 X軸 XY軸 Z軸 XZ軸 XYZ軸 回転 ゴニオ・傾斜 多軸 M6 直動ガイド SGSP20-20 SGSP20-35 SGSP26-50 SGSP20-85 SGSP26-100 SGSP26-150 SGSP26-200 100mm 200mm 300mm SGSP33-50 KST-50 SGSP33-100 KST-100 SGSP33-200 KST-200 自動ステージ SGSP46-300 SGSP46-400 SGSP46-500 SGSP46-800 800mm 1200mm 1500mm SGSP65-1200 SGSP65-1500 マイクロメータ・ 微調ネジ テーブルサイズ選定表（回転ステージ） ブラケット・ スペーサー 耐荷重レベル テーブルサイズ ∼30N 40mm 60mm 80mm 120mm 160mm ピエゾ ステッピング スケール付 ACサーボ ソフトウェア ケーブル オプション アクチュエータ ∼200N ∼400N アクセサリ・ メンテツール SGSP-40YAW SGSP-60YAW SGSP-80YAW SGSP-120YAW KST-120YAW SGSP-160YAW KST-160YAW , 付属ビス C387 自動応用システム構成例 Applications ステージ コントローラ ソフトウェア 計測ユニット SHOT-202 干渉計 POST-H 自動観察・制御ユニット 高性能多機能 2軸ステージコントローラ SGMACS 計測・制御・解析ソフトウェア ホルダー ベース 光源 X軸 XY 軸 Z軸 XZ軸 XYZ軸 回転 ゴニオ・傾斜 多軸 M6 直動ガイド パネル評価 手動ステージ SGSP46 series 高剛性・精密型自動ステージ〔X/Y軸〕 KST-160YAW 自動回転ステージ〔θ/α軸〕 SHOT-204MS 高性能多機能 4軸ステージコントローラ SGLCES 液晶評価用ソフトウェア 自動ステージ マイクロメータ・ 微調ネジ ブラケット・ スペーサー アクセサリ・ メンテツール C388 簡易観察ユニット ピエゾ ステッピング スケール付 ACサーボ ソフトウェア ケーブル オプション アクチュエータ TSDM series ステッピングモータ駆動小型自動ステージ SGSP20 series 高剛性・精密型自動ステージ TSDM series ステッピングモータ駆動小型アクチュエータ （手動ステージの自動化） www.sigma-koki.com *[email protected] SHOT-102 2軸ステージコントローラ SHOT-602 2軸ステージコントローラ SGVIEW 観察・制御ソフトウェア 精度検証 Accuracy VeriÀcation 自動ステージの精度の確認は JIS工作機械の試験方法通則（JISB6190） に準拠して、国家標準にトレーサブルな標準器によって校正された計測 器で抜取り検査を実施するのを原則とします。 干渉計 使用する計測器 ホルダー ①アジレント・テクノロジー株式会社製、 ダイナミックキャリブレータ（HP5529A） ベース ②株式会社ニコン製、 2軸光電式オートコリメータ 光源 ③ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社製 レーザ測長器（BG10L ／ BR10A） ④ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社製 変位計（DE30BR ／ LY51） 手動ステージ ⑤株式会社キーエンス製レーザ変位計 （LC-2420 ／ LC-2400） ②2軸光電式オートコリメータ ⑤レーザ変位計（LC-2400） 精度確認項目（測定例：参考） （1）直動ステージ （2）回転、ゴニオ（傾斜）ステージ 測定項目 ａ）繰り返し位置決め精度 ｂ）真直度 ｃ）ピッチング ｄ）ストローク ｅ）微小送り特性 ｆ）ヨーイング 測定器 ①③⑤ ①⑤ ② ③④⑤ ③⑤ ② 測定項目 ｇ）繰り返し位置決め精度 ｈ）微小送り特性 ｉ）ストローク 自動ステージ シグマ光機株式会社 ピエゾ ステッピング スケール付 ACサーボ ソフトウェア ケーブル オプション アクチュエータ 国家機関 米国国立標準技術研究所 National Institute of Standards and Technology（NIST） マイクロメータ・ 微調ネジ メーカー アジレント・テクノロジー株式会社 ブラケット・ スペーサー 校正機器 ダイナミックキャリブレータ HP5529A アクセサリ・ メンテツール 測定内容 ①ダイナミックキャリブレータ（HP5529A） 位置決め精度・繰返位置決め精度・ロストモーション・真直度 ※1軸あたりの価格です。 価格 〔￥〕 50,000※ 納期の 目安 A 納期 A…受注後1週間、問…要問合せ 組付けた状態での精度確認 ●工場では自動ステージ単体の精度確認をしていますので、組付けた 状態、例えば X,YとZ軸を組付けたステージの精度測定は原則として 行っておりません。 （但し、ある特定の条件での精度測定は行いますの で、別途お問合せください。 （有償） ） 測定器 ② ② ②③④ トレーサビリティ体系 納入先での精度測定 ●客先での精度確認は当社で実施することはできません。必要に応じて、 財団法人品質保証機構などに依頼しています。詳細につきましては別 途お問合せください。 （有償） X軸 XY軸 Z軸 XZ軸 XYZ軸 回転 ゴニオ・傾斜 多軸 M6 直動ガイド 注 意 ●自動ステージをご発注時に精度測定項目及び使用条件、例えば、負荷荷重条件を ご指示いただければ有償で測定結果を添付して納入いたします。 , 付属ビス C389 精度測定方法 直動ステージ 位置決め精度 検査規定：JIS B 6333に準拠 基準点（原点）より、移動量のほぼ全域にわたって一方向（片方向）に一定間隔で順次位 置決めを行う。 それぞれの位置決め地点での実測値（実際に基準点より移動した距離）と目標値（指令 した基準点より移動すべき距離）との差を求め、差分の最大及び最小の最大差を位置決 め精度とする。 レーザ干渉計 基準点 位置決め精度 干渉計 繰返し位置決め精度 ホルダー ベース 検査規定：JIS B 6333に準拠 ステージの3箇所（ステージ両端、ステージ中央部）で、任意の一点に対し同方向から 7回位置決めを行い、停止位置（位置決め位置）のズレ幅の最大を求める。 最大ズレ幅のうち、ステージ両端・ステージ中央部での最大値を繰返し位置決め精度 とする。 レーザ干渉計 光源 手動ステージ X軸 XY 軸 Z軸 XZ軸 XYZ軸 回転 ゴニオ・傾斜 多軸 M6 直動ガイド 任意の一点 最大差 ロストモーション 検査規定：JIS B 6333に準拠 ステージの3箇所（ステージ両端、ステージ中央部）で、任意の一点に対して正方向及 び負方向より位置決めを行い、両方向からの停止位置（位置決め位置）のズレ幅を求め る。 この測定を7回繰返し行い、7回の平均値を求める。 この平均値のうち、ステージ両端・ステージ中央部での最大値をロストモーションとする。 レーザ干渉計 自動ステージ ピエゾ ステッピング スケール付 ACサーボ ソフトウェア ケーブル オプション アクチュエータ マイクロメータ・ 微調ネジ ブラケット・ スペーサー アクセサリ・ メンテツール 任意の一点 平均ロストモーション 最大ロストモーション ズレ幅 真直度 検査規定：JIS B 6330に準拠 進行方向軸に対する垂直方向及び水平方向のズレ幅。 基準点（原点）より、移動量のほぼ全域にわたって一方向（片方向）に一定間隔で順次位 置決めを行う。 各位置決め地点での進行方向軸に対するズレ幅を測定し、求めたズレ幅の最大差を真 直度とする。 レーザ干渉計 最大差（垂直方向） 進行方向軸 C390 www.sigma-koki.com *[email protected] 精度測定方法 回転・傾斜（ゴニオ）ステージ 繰返し位置決め精度 検査規定：シグマ光機 社内規格 基準点より、一定間隔で12点順次位置決めを行う。 尚、位置決めは5往復行う。 各位置決め地点での実測値（実際に基準点より移動した位置）と目標値（指令した基準 点より移動すべき位置）との差を求める。 求めた値より一方向（片方向）の平均及び標準偏差を算出し、各地点での平均±標準偏 差の最大値を繰返し位置決め精度とする。 基準点 平均誤差 ±標準偏差 ロストモーション 検査規定：シグマ光機 社内規格 干渉計 検査規定：シグマ光機 社内規格 基準点より、一定間隔で12点順次位置決めを行う。 尚、位置決めは5往復行う。 各位置決め地点での正方向及び負方向の実測値（実際に基準点より移動した位置）の平 均値を求め、その差分をその位置のロストモーションとする。 この値の最大値をステージのロストモーションとする。 基準点 正方向 ホルダー ベース 負方向 光源 ロストモーション 平均値（正）−平均値（負） 面振れ精度 検査規定：JIS B 6191に準拠 ステージを1回転（360°）させた際のステージテーブル面の垂直軸方向の変位を測定。 測定値の最大変位量を面振れ精度とする。 テストインジケーター 最大 変位量 目標位置[°] 注2) 位置決めの向き 注3） 位置偏差[ ] 1回目 (測定値-目標位置） 2回目 3回目 4回目 5回目 平均の位置偏差X 標準偏差S X＋S X-S ロストモーションB=X↑-X↓ 最大（位置偏差）値S↑＋S↓＋B ↑ ↓ 0.000 0.034 0.000 0.034 0.000 0.034 -0.001 0.034 0.000 0.034 0.000 0.034 0.000 0.000 0.000 0.034 0.000 0.034 0.0342 0.0349 平均ロストモーション 繰返し位置決め精度 一方向位置決め 双方向位置決め 位置決め精度 面振れ精度 平行度 同心度 1 0 2 30 ↑ ↓ -0.003 0.024 -0.003 0.024 -0.003 0.025 -0.003 0.025 -0.003 0.025 -0.003 0.025 0.000 0.001 -0.003 0.025 -0.003 0.024 0.0274 0.0283 ↑ ↓ 3 60 ↑ ↓ -0.007 0.010 -0.007 0.011 -0.008 0.011 -0.008 0.011 -0.007 0.011 -0.007 0.011 0.000 0.000 -0.007 0.011 -0.008 0.010 0.0178 0.0184 4 90 ↑ ↓ -0.010 0.006 -0.011 0.007 -0.010 0.007 -0.010 0.008 -0.010 0.007 -0.010 0.007 0.000 0.001 -0.010 0.008 -0.010 0.007 0.0176 0.0183 5 120 ↑ ↓ -0.020 0.006 -0.020 0.007 -0.020 0.007 -0.020 0.007 -0.020 0.007 -0.020 0.007 0.000 0.001 -0.020 0.008 -0.020 0.007 0.0273 0.0280 6 150 ↑ ↓ -0.031 0.006 -0.032 0.006 -0.031 0.007 -0.031 0.006 -0.031 0.006 -0.031 0.006 0.000 0.000 -0.031 0.007 -0.032 0.006 0.0376 0.0381 0.033 ° 基準値 0.05°以内 0.001 ° 0.001 ° 0.043 ° 0.069 ° 0.009mm 0.025mm 0.019mm 0.01°以内 0.01°以内 − − 0.020mm以内 0.05mm以内 0.03mm以内 7 180 ↑ ↓ -0.035 0.006 -0.035 0.007 -0.035 0.007 -0.035 0.007 -0.035 0.007 -0.035 0.007 0.000 0.000 -0.035 0.007 -0.035 0.007 0.0417 0.0421 8 210 ↑ ↓ -0.024 0.018 -0.024 0.019 -0.024 0.019 -0.024 0.019 -0.024 0.019 -0.024 0.018 0.000 0.000 -0.024 0.019 -0.024 0.018 0.0422 0.0427 9 240 ↑ ↓ -0.014 0.024 -0.014 0.024 -0.014 0.024 -0.014 0.024 -0.015 0.024 -0.014 0.024 0.000 0.000 -0.014 0.024 -0.015 0.024 0.0384 0.0390 10 270 ↑ ↓ -0.017 0.019 -0.017 0.020 -0.017 0.019 -0.018 0.019 -0.018 0.019 -0.017 0.019 0.000 0.000 -0.017 0.020 -0.018 0.019 0.0366 0.0373 11 300 ↑ ↓ -0.013 0.020 -0.014 0.020 -0.014 0.020 -0.014 0.020 -0.014 0.020 -0.014 0.020 0.000 0.000 -0.013 0.020 -0.014 0.020 0.0337 0.0342 12 330 ↑ ↓ -0.006 0.030 -0.006 0.030 -0.006 0.030 -0.006 0.029 -0.006 0.029 -0.006 0.030 0.000 0.001 -0.006 0.030 -0.006 0.029 0.0356 0.0365 手動ステージ X軸 XY軸 Z軸 XZ軸 XYZ軸 回転 ゴニオ・傾斜 多軸 M6 直動ガイド 自動ステージ ピエゾ ステッピング スケール付 ACサーボ ソフトウェア ケーブル オプション アクチュエータ マイクロメータ・ 微調ネジ ブラケット・ スペーサー 測定日時：03 / 03 / 17 14：59：32 測定場所：シグマ光機株式会社 能登工場 測定者： 製品型式：SGSP−60YAW 製造番号：43499 備考： 測定範囲：330° 測定ピッチ：30° アクセサリ・ メンテツール 注1） 上記は回転ステージ用精度測定ソフトウェア （Rotary.xls） を使用して、次の自動ステージを精度測定したものです。 θz軸 SGSP−40YAW、SGSP−60YAW、SGSP−120YAW 注2） 機械原点復帰を行い、15 反時計方向に移動させた地点を始点とします。 注3） 位置決めの向き↑は、反時計方向に移動するとき。↓は時計方向に移動するときとします。 , 付属ビス C391 モーメント荷重の影響 ステッピングモータ駆動/ACサーボモータ駆動 モーメント荷重（ピッチング・ヨーイング・ローリング）の影響について 干渉計 ホルダー 図3 ヨーイングによる位置決め精度影響例 L ΔY 自動ステージの精度はその自動ステージの設置状態や負荷荷重の状態に 影響されます。 作業位置がテーブル中心位置より離れている場合やモーメント荷重 （オーバーハング荷重）がかかる場合にはピッチング・ヨーイング・ロー リングの影響を受けやすくなります。 図1 のように作業軸が離れていると影響は大きくなり、図2のように テーブル上に作業軸があると影響は小さくなります。但しこの場合でも テーブルの位置が高くなりますとピッチングの影響を受けるようになり ます。 ピッチングやヨーイングの影響例として、図3のようにテーブルが 0.05 度傾いたとすると100mm離れた位置での変位は約87μmとなり、作 業位置が離れるほどこの値は大きなものとなります。図4のようにピッ チング方向の場合も同様です。 特にモーメント荷重がかかる環境で使用する場合はテーブルに傾きが生 じますのでこの誤差を考慮する必要があります。XY 軸で使用する場合、 Y 軸ステージのテーブルが端の方へ移動するほどX 軸ステージにかかる 負荷は大きくなります。移動量が長いステージほどその影響は大きくな りますので注意が必要です。 参考としてXY 軸に組んだ状態での精度測定を行った結果を図5に示し ます（設置環境や使用条件によって結果は変わります） 。 Y ΔX X L＝100mm θ＝0.05の時 ΔX ≒ L（1−cosθ） ≒ 0.04μm ΔY ≒ Lsinθ ≒ 87μm ベース 光源 θ 100mm Y軸ステージ 作業軸 ΔY Y ワーク X ΔX L＝100mm θ＝0.05の時 X軸ステージ ΔX ≒ Lsinθ ≒ 87μm 自動ステージ ΔY ≒ L（1−cosθ） ≒ 0.04μm 図2 自動ステージ（テーブル）上での位置決め例 図4 ピッチングによる位置決め精度影響例 L2 作業軸 ワーク Y軸ステージ θ ブラケット・ スペーサー θ ΔZ アクセサリ・ メンテツール X軸ステージ ΔX L2＝100mm L3＝32mm θ＝0.05の時 ΔX ≒ L3sinθ ≒ 28μm C392 L3 マイクロメータ・ 微調ネジ θ ピエゾ ステッピング スケール付 ACサーボ ソフトウェア ケーブル オプション アクチュエータ L X軸 XY 軸 Z軸 XZ軸 XYZ軸 回転 ゴニオ・傾斜 多軸 M6 直動ガイド 図1 自動ステージ（テーブル）外での位置決め例 L1 手動ステージ www.sigma-koki.com *[email protected] モーメント荷重の影響 ステッピングモータ駆動 /ACサーボモータ駆動 モーメント荷重（ピッチング・ヨーイング・ローリング）の影響について 図5 XY 軸ステージ精度測定（参考） 位置決め精度 繰返し位置決め精度 ロストモーション SGSP20-85 150 12 12 誤 100 差 ［μｍ］ 誤 8 差 ［μｍ］ 50 4 4 0 0 0 誤 差 ［μｍ］ 8 干渉計 0 50 0 100 50 100 0 負荷率［%］ 負荷率［%］ 50 100 負荷率［%］ ベース SGSP26-100 150 12 誤 100 差 ［μｍ］ 誤 8 差 ［μｍ］ 50 4 12 誤 差 ［μｍ］ 50 100 光源 8 手動ステージ 4 0 0 0 0 0 負荷率［%］ 50 0 100 50 100 負荷率［%］ 負荷率［%］ SGSP33-200 150 12 誤 100 差 ［μｍ］ 誤 8 差 ［μｍ］ 50 4 12 誤 差 ［μｍ］ 50 0 0 100 50 100 0 負荷率［%］ 負荷率［%］ 50 100 負荷率［%］ SGSP46-300 150 12 100 誤 差 ［μｍ］ 8 誤 差 ［μｍ］ 50 4 0 0 0 50 負荷率［%］ 100 ピエゾ ステッピング スケール付 ACサーボ ソフトウェア ケーブル オプション アクチュエータ マイクロメータ・ 微調ネジ 12 誤 差 ［μｍ］ X軸 XY軸 Z軸 XZ軸 XYZ軸 回転 ゴニオ・傾斜 多軸 M6 直動ガイド 自動ステージ 8 4 0 0 0 ホルダー 8 ブラケット・ スペーサー 4 アクセサリ・ メンテツール 0 0 50 100 0 負荷率［%］ 50 100 負荷率［%］ 単軸 XYのX軸 XYのY軸 , 付属ビス C393 モーメント荷重の影響 ステッピングモータ駆動 /ACサーボモータ駆動 モーメント荷重（ピッチング・ローリング・ヨーイング）によるテーブルの変位量と影響について 実際に自動ステージにモーメント荷重をかけた時のテーブル部の変位量を測定してその影響を検証します。 測定方法は図6を参照ください。 今回はテーブル上での測定ですのでテーブルから離れた位置での変位量については取付け部品の変形等も考慮する必要があります。 荷重をかけた状態でステージを使用する場合、荷重の大きさや荷重をかける位置によりステージの性能に影響が出ます。 モーメント荷重がかかると脱調や振動等の原因となります。また負荷分布が局部的に大きくなり、寿命にも影響することになりますので、設置環境を 十分に検討の上使用する必要があります。 図6 モーメント荷重によるテーブル変位の測定例 ヨーイング方向 測定点 干渉計 ピッチング方向 ローリング方向 測定点 測定点 ピッチング方向 荷重中心位置 ホルダー ローリング方向 荷重中心位置 手動ステージ ヨーイング方向 ヨーイング方向 荷重中心位置 100mm 光源 モーメント距離 (L) ベース ローリング方向 荷重 (F) 荷重 (F) X軸 XY 軸 Z軸 XZ軸 XYZ軸 回転 ゴニオ・傾斜 多軸 M6 直動ガイド ピッチング方向 荷重 (F) 荷重 (F) 0.000 モーメント距離 (L) 100mm モーメント距離 (L) 100mm 自動ステージ ピエゾ ステッピング スケール付 ACサーボ ソフトウェア ケーブル オプション アクチュエータ a) 自動ステージ SGSP シリーズの測定 表1 モーメント荷重による影響（参考） 測定ステージ 中心からの側定点の距離［mm］ 荷重［kg］ ピッチング方向 変位値［μm］ ローリング方向 ヨーイング方向 マイクロメータ・ 微調ネジ ブラケット・ スペーサー アクセサリ・ メンテツール SGSP20シリーズ 28 1 5 ４以下 16以下 ４以下 16以下 ４以下 16以下 SGSP26シリーズ 38 1 5 10 2以下 10以下 20以下 2以下 10以下 20以下 2以下 10以下 20以下 SGSP33シリーズ 38 1 5 10 2以下 8以下 16以下 2以下 8以下 16以下 2以下 8以下 16以下 SGSP-120YAW 58 1 5 3以下 12以下 3以下 12以下 − − 注 意 Z軸ステージのモーメント荷重と落下防止機構 ●直動の自動ステージをZ軸にして使用する場合､X 軸で使用する場合よりも耐荷重が大幅に低下します。 ●特に荷重のかかる位置がテーブル面から離れているほど耐荷重が低くなり､精度や寿命に影響を与えますので､荷重はできる限りテーブル面に近い位置にかかるようにし てご使用ください。 ●モータの励磁を切った時や、自動カレントダウン機能をもったドライバをご使用で､モータを停止させたときなどにテーブルが落下することがありますので、落下防止機 構を設ける､又はモータ停止時電流を高く設定するなどの対策が必要となる場合があります。 ●落下防止機構については以下を参照してください。 C394 b) 自動回転ステージの測定 C513 www.sigma-koki.com *[email protected] 使用リミットセンサ ステッピングモータ駆動/ACサーボモータ駆動 マイクロフォトセンサ PM-L24、PM-F24、PM-U24 SUNX 製 PM-L24 PM-F24 / R24 SGSP20-35 / 85シリーズ SGSP26,33,46,65シリーズ SGAM20,26,33シリーズ SGSP（MS）20,26,33シリーズ KSTシリーズ TSDM60に使用しています。 SGSP-80 / 120 / 160YAWシリーズ SGSP-40 / 60YAWシリーズ KST-160YAWに使用しています。 干渉計 3 光軸 10.5 5.5 光軸 ホルダー 4 6.7 φ2.7ケーブル 1m ベース 8 2-φ2.5 取付穴 10.5 1.5 13.4 光源 6 5 2 6 5 13.4 5.5 3 手動ステージ 光軸 5.5 12 光軸 5.5 10 2 動作表示灯 12 8 4 4 2 動作表示灯 φ2 φ4.8 PM-U24 φ2.7ケーブル 1m φ2.5 取付穴 入・出力回路図（NPN出力タイプ） SGSP15-10シリーズ SGSP20-20シリーズ SGSP40-5ZFシリーズ SGSP60-ZFシリーズ SGSP80-ZFシリーズ KST-120YAWに使用しています。 X軸 XY軸 Z軸 XZ軸 XYZ軸 回転 ゴニオ・傾斜 多軸 M6 直動ガイド 自動ステージ ピエゾ ステッピング スケール付 ACサーボ ソフトウェア ケーブル オプション アクチュエータ 出力動作 出力1 出力2 リード線の色 黒 白 出力動作 入光時ON 遮光時ON 注 意 マイクロメータ・ 微調ネジ ブラケット・ スペーサー アクセサリ・ メンテツール ●センサの位置変更の場合には、￥10,000必要となります。 , 付属ビス C395
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