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Linear Stage

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Motion Selection Guide pdfLinear Stage Selection Guide

Motorized Linear Stage

Motion Selection Guide pdfMotorized Linear Translation Stage

Vacuum Compatible Systems pdfVacuum Compatible Systems

제품의 특징

  • Auto Configuration
  • Newport Motorized Stage 제품에는 ESP Chip이라는 EEPROM이 장착되어 있어, Newport Motion Controller에 연결시 자동으로 인식하여 별도의 파라미터 설정없이 사용이 가능하다.
  • Universal Driver Card
  • Newport Motion Controller에 사용되는 Driver Card는 Programmable PWM으로, 하나의 Driver Card로 DC Servo or Stepper Motor의 구분 없이 구동이 가능하다.
  • 100% Guaranteed Specification
  • Newport Motorized Stage는 제조시 100% 모두 성능 테스트를 하여, 최소한 Catalog에 나오는 성능보다는 좋다.  테스트 항목으로는 Linear Stage와 Rotation Stage가  각각 아래와 같다.
  • Linear Stage : True Minimum Incremental Motion,  Repeatabilty,  Accuracy,  Hysterisys, Pitch & Yaw
  • Rotation Stage : True Minimum Incremental Motion,  Repeatability, Accuracy, Wobble & Eccentricity
  • Integrated Encoder
  • Newport의 stage는 대부분 Encoder가 장착되어 있어, Encoder를 사용하지 않는 Open-Loop의 Motion System에 비해 위치 정보에 대한 신뢰성 (Accuracy)이 높다. Encoder가 결합되지  않은 Motorized Stage를  판매하는 회사에서는 Resolution을 많이 강조하는데, Resolution은 Motion System (Positioner + Controller)이 명령을 내릴 수 있거나 얻을 수 있는 최소 단위이다.  실제 Motion Control에서는 Positioner 위치가 중요한 관심사가 되므로, Resolution 보다는 Accuracy 또는 Repeatability가 좋은 제품을 구입하는 것이 현명하다. 그리고 Accuracy 검토시 중요 사항으로는 Accuracy가 적용되는 기준 거리이다.   기준거리가 100mm에서 Accuracy가 1um인 제품과 기준거리가 300mm에서 Accuracy가 1um인 제품의 가격차이가 상당하다.  그리고 Minimum Incremental Motion (or Resolution)과 Accuracy가 갖는 의미 또한 천양지차이다.   Newport에서 공급하는 IMS-CCHA와 IMS-LM을 예를 보면 쉽게 이해할 수 있다.
  • Encoder 종류에 따른 제품의 성능 차이

Encoder 종류에 따른 제품의 성능 차이

Rotary Encoder는 위의 그림에서 보는 것처럼 Motor Assembly의 Drive Shaft에 연결되어 있어 Photo Detector에서 Drive Shaft의 회전을 감지하여 Stage가 얼마만큼 움직였는지를 알 수 있다. 그런데, 실제 Carrier의 움직임은 Drive Shaft와 정확히 일치 않을 수 있기 때문에 정확성이 떨어지는 단점이 있는데, 가장 대표적인 에러 발생 요인은 Backlash 이다.  

 Back lash는 Drive Shaft와 Carrier의 Coupling이 완벽하지 않아서 (헐거움) 발생되는 것인데,  Drive Shaft가 반대 방향으로 회전할 때만 발생된다.   Backlash가 전 움직임 영역에서 일정하게 발생한다면 소프트웨어적인 방법으로 쉽게 보상이 가능하다.   이에 반해 Linear Encoder는 Reference Scale에 Stage의 Body에 위치하고, Read-Head는 Carrier에 결합되어 Carrier가 움직일 때, Photo Detector 신호가 변화가 생기므로 실제 Carrier의 위치 정보를 얻게 되어 Rotary Encoder 보다 Accuracy가 높다.

Motorized Actuator

  • 위에서 언급된 것처럼, Encoder에 따른 성능 차이가 있는데,  VP-25AA는 Linear Encoder가 적용된 모델로 다른 모델에 비해 가격이 비싼 편이며, NanoPZTM Model PZA12는 이전 제품과 비교 시 상당히 획기적인 제품으로 30nm Step으로 12.5mm를 움직일 수 있는 제품으로 Laser의 Tuning이나 Precision Setup의 Fine Adjustment에 유용하게 사용할 수 있다.  

Manual Linear Stage

Motion Selection Guide pdfManual Linear Translation Stage

  • Newport에서 공급되는 Manual Stage는 재질과 적용된 베이링 타입에 따라 크게 나뉘며,  Single-Axis, Multi-Axis 등 여러 조합이 가능하여 제품의 종류가 상당히 방대하다. 그 중에서 가장 성능이 좋은 제품은 Stainless Steel과 Crossed-bearing의 조합으로 위의  ULTRAlignTM  제품군이 이에 속하며,  가격 또한 다른 제품이 비해 비싼 편이다.   일례로, M-423/433은 Aluminum에 Ball Bearing이 적용된 제품인데, M-426/426은 같은 재질에 Crossed-Roller Bearing이 적용된 제품이다.   두 제품의 Travel Range와 겉 모댱은  거의 비슷하나, Angular Deviation (진행하면서 상하 -Pitch, 좌우 - Yaw 방향으로 발생하는 움직임)에 차이가 난다.  두 제품의 가격 차이는 Crossed-Roller Bearing이 적용된 Model M-426 ($471)은 ModelM-433($314)에 비해 50%나 비싸다.
  • 재질에 따라 분류 : Stainless Steel의 경우 Aluminum에 비해서 3배 정도의 Stiffness, 절반 정도의 Thermal Expansion 특성이 있어 온도에 따른 특성이 좋아야 하는 실험에 적합하며, Vacuum 어플리케이션의 용도에 알맞다
  • 베어링 타입에 따른 분류 : Newport에서는 세가지 타입, Crossed-Roller Bearing, Ball Bearing & Dovetail Slide을 사용하는데, 가장 성능이 좋은 방식은 Crossed-Roller Bearing으로 아래의 사진에서 보는 것처럼 roller (cylindrical shape)가 엇갈리게 놓이도록 구성되어, 제작 단가가 비싸지는 단점이 있다.

Manual Linear Stage

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