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TONiC™ UHV インクリメンタルエンコーダシステム with RESM20 ロータリ (角度位置決め用) リング

機能

  • リードヘッドサイズ: 35×13.5×10mm
  • 最高分解能 1nm
  • 最高速度 3,673rev/min
  • 超低周期誤差: 平均±30nm 未満
  • IN-TRAC™ オプティカルリファレンスマーク

メリット

  • UHV (超高真空) 対応タイプ
  • 内径が大きく取付けが簡単な、薄型リング
  • 動的信号処理でモーションコントロール性能が向上したコンパクトリードヘッド
  • 診断キットで取付け上の問題を解決してシステムを最適化
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TONiC UHV とは

TONiC UHV は超高真空に対応したレニショーのコンパクトな非接触式エンコーダシステムで、優れたモーションコントロールを実現します。
最高速度は 10m/s で、Ti インターフェースと組み合わせた場合、リニアおよびロータリシステムとしての最高分解能は 1nm です。取付け公差が広く、ボタン 1 個でキャリブレーションを行えるため、短時間で簡単に取り付けられます。また、動的信号処理により、平均周期誤差±30nm 未満という優れた信号の安定性を確保し、優れたモーションコントロール性能を実現します。

RESM20 リングとは

RESM20 は、円周に 20µm のピッチで目盛りを直接刻んだステンレススチールリングで、IN-TRAC™ オプティカルリファレンスマークを組み込んでいます。タイプとしては 2 種類あり、それぞれにさまざまなサイズ (Ø52mm~Ø550mm) があります。取付け精度に優れた A セクションリングは、テーパー固定方式を採用しているため、加工パーツの公差を厳しく設定する必要性がなく、偏心を排除できます。また、質量が軽く低イナーシャ設計の薄型 B セクションリングもラインナップしています。A セクションリングと B セクションリングは、いずれも内径が大きい中空構造であるため、超高真空環境でも柔軟に対応できます。さらに非接触式のため、従来の密閉式のエンコーダに見られるバックラッシュ、シャフトのよじれ、その他のメカニカルなヒステリシス誤差の影響を受けません。

このエンコーダシステムのメリット

UHV (超高真空) 対応タイプ

TONiC UHV リードヘッドは、標準タイプの TONiC の優れた性能を継承しながら、超高真空対応の部品と製造工程で設計製造されたリードヘッドです。10-10Torr までの超高真空条件で使用できます。
TONiC UHV エンコーダと各種アクセサリは、UHV 対応素材と接着剤を使用して特別に製造されており、低いガス放出率とクリーンな残留ガス分析 (RGA) を実現します。そのため、ウェハ処理/検査、科学計測器、分光器、真空検査装置などのさまざまな用途に最適です。

コンパクトサイズで究極の信頼性と性能を実現

TONiC リードヘッドには、優れた信頼性と一貫した性能を実現するために第三世代のオプティカルフィルタ機構が実装されています。この機構は、低ノイズ (ジッタ) になるよう調整してあり、オートゲインコントロールやオートオフセットコントロールといった動的信号処理により強化されています。リードヘッドに内蔵したこれらの機能により、極めて優れた純度の信号と、±30nm という非常に低い周期誤差が実現しています。これらが、多くの場面で要求される高いスキャニング性能に必要な、スムーズな速度制御と位置決めの安定性につながっています。スムーズな速度制御と位置決めの安定性は、真空中でのモータの発熱抑制に不可欠な要素です。

短時間で簡単に取付け

リードヘッドに搭載されているセットアップ LED が信号レベルを視覚的に表示します。アクセサリの診断キットを使用すると、リードヘッドが装置内に組み込まれている場合でも遠隔方式でシステム性能をチェックできます。リファレンスマークとインクリメンタル信号のキャリブレーションは、ボタンを押すだけで実行でき、機械的な調整や他の診断ツールも不要です。また、IN-TRAC オプティカルリファレンスマーク (ユーザーが位置選択可能) がインクリメンタルスケールに組み込まれているため、サイズがコンパクトに抑えられており、アライメントも簡易化しています。これにより、仕様範囲内の温度と速度において、分解能単位の両方向の繰り返し再現性を備えたリファレンスマーク出力が得られます。

対応インターフェース

TD (デュアル分解能) インターフェース

  • 選択可能なデュアル分解能のデジタル信号出力
  • 高速移動と高精度の位置決めを必要とする用途に最適
Ti インターフェース(スクエア)

DOP (デュアル出力) インターフェース

  • デジタル信号と 1Vpp のアナログ信号を同時出力。
  • 移動軸と複数動作を同期させる用途向けに設計TONiC デュアル出力(DOP)インターフェース

DSi (Dual Signal interface: デュアルシグナルインターフェース)

  • DSi は、RESM20 リング (パーシャルアークは REST20 リング) に取り付けた 2 個の TONiC リードヘッドのインクリメンタル信号を組み合わせて、ベアリングの振れによる影響を補正し、偏心などのハーモニックエラーを排除して、取付け誤差を平均±2.0arc 秒に抑えます。TONiC デュアルシグナルインターフェースと RESM ロータリーリング

診断キット (アクセサリ)

TONiC™ 診断キット(ソフトウェアとハードウェア)

TONiC 診断ソフトウェアを使用すると、TONiC エンコーダを最適な状態で取り付けて、統合的なシステムキャリブレーションを短時間で行なえるようになります。このソフトウェアは、TONiC 診断用ハードウェアと一緒に使う必要があります。このハードウェアの購入については、レニショーまでお問い合わせください (パーツ No. A-9411-0011)。ハードウェアは、USB ケーブル (キットに付属) で PC に接続するか、エンコーダの接続先機器を介して接続できます。

TONiC 診断キットの詳細をご覧ください。

技術仕様

対応スケール

RESM20: 薄型のステンレススチールリング。内側にテーパー加工を施した標準の A セクションリングと低イナーシャの B セクションリングの 2 種類

REST20: パーシャルアーク用

リードヘッドサイズ (長さ×厚さ×幅)

35mm×13.5mm×10mm

スケールピッチ

20µm

熱膨張率 (20℃時)15.5±0.5µm/m/℃

リング外径

52mm~550mm。これより大きなカスタムサイズについては、レニショーまでお問い合わせください。

ラインカウント

8,192~86,400 (リングサイズに依存)

リファレンスマーク

RESM20: 1 個の IN-TRAC リファレンスマークを配置

REST20: パーシャルアーク用に 2 個のリファレンスマークを配置

精度*

目盛精度

システム精度


±3.97~±0.38arc 秒 (リング直径に依存)

±4.20~±0.40arc 秒 (リング直径に依存)

最高速度

アナログ

デジタル

(詳細はデータシート参照)

-3dB で 3,673rev/min (52mm の RESM20 の場合)

3,673rev/min (52mm の RESM20 に分解能 5µm の TONiC を使用した場合)

周期誤差

平均±30nm 未満

動的信号制御

オートゲインコントロール、オートオフセットコントロールなどのリアルタイム信号処理で、動作中にパフォーマンス最適化

インクリメンタル信号

アナログ

デジタル

(角度分解能の詳細はデータシート参照)

1Vpp (20µm 周期)

分解能 5µm~1nm

電気接続

ケーブル長 0.5m、1m、1.5m、3m、5m、10m、ミニコネクタ (TONiC インターフェースに直接接続)

電源

5V±10%、<100mA (アナログシステム)、<200mA (デジタルシステム) (未終端)

リードヘッド消費電力<100mA

振動 (動作)

最大 100m/s2@55Hz~2,000Hz

衝撃 (非動作)

1,000m/s2、6ms、½ sine

動作温度 (システム)

0℃~+70℃

ベーキング温度 (非動作時)

120℃ (リードヘッドとスケールのみ)

防水防塵性能

リードヘッド: IP20

インターフェース: IP20

ケーブルの仕様

錫メッキ銅縒り単層シールド、フッ素樹脂皮膜芯線


*システム精度とは、目盛誤差に周期誤差を加えたものです。目盛精度とは、1 個のリードヘッドで計測した角度と真の回転角度との最大偏差です。偏心などの誤差は含みません。

詳細については、データシートを参照してください。

ダウンロード

データシート

ソフトウェア

  • TONiC™ diagnostic software version 1.0 [en]

ホワイトペーパー

  • ホワイトペーパー:  ロータリエンコーダの精度 ホワイトペーパー: ロータリエンコーダの精度

メカニズム

TONiC は、レニショー独自の第三世代のオプティカルフィルタ機構を備えており、この機構が、多くのスケール周期値を平均して、汚れなどの非周期性の特徴を効果的に除去します。矩形波スケールパターンも除去されて、検出面ではきれいな正弦波の干渉縞が得られます。検出面には複数のフィンガ構造が採用されており、目が細かく、4 点の対称的な位相信号をフォト電流として得ます。これらを組み合わせて DC 成分を除去し、帯域幅を 500kHz 以上に維持しながら、高いスペクトル純度と低いオフセットに抑えたサイン波とコサイン波の信号を出力します。

オートゲインコントロール、オートバランスコントロール、オートオフセットコントロールといった高度な動的信号処理が組み合わされ、平均±30nm 未満という非常に低い周期誤差を実現しています。

高度化したオプティカルフィルタ機構と、選び抜かれた電子部品と組み合わせることで、10m/s の最大速度を実現する広い帯域幅のインクリメンタル信号を確保しながら、このクラスのエンコーダで最小の位置データのジッタ (ノイズ) を実現しています。内挿分割は Ti リードヘッド内で CORDIC アルゴリズムによって行われます。高分解能バージョンでは、ノイズ低減用の機構が追加搭載されており、わずか 0.5nm RMS というジッタを実現しています。

注釈付きの TONiC™ 光学機構

インクリメンタルスケールには、IN-TRAC リファレンスマークが刻まれており、リードヘッド内のスプリットフォトディテクタにより検出されます。図のように、リファレンスマークのスプリットディテクタがインクリメンタルチャンネルのリニアフォトダイオードアレイの中央に直接組み込まれているため、ヨー方向の位相がずれてもほとんど影響を受けません。これにより、仕様範囲内のあらゆる速度で分解能単位の双方向の繰り返し再現性を備えたリファレンスマーク出力が得られます。さらに、自動キャリブレーション機能により、リファレンスマークの位相調整をボタン 1 個で実施でき、動的信号処理を最適化できます。