フィードバックステージシステムとは?

■ フィードバックステージシステムとは

フィードバックとはクローズドループ制御により、リニアスケールからの位置情報を監視し、位置決めの再現性を上げるシステムのことをいいます。

●フィードバックに必要な要素

リニアスケールとステージ、及びコントローラによってフィードバックステージシステムが構成されています。

 ■クローズドループ制御とオープンループ制御

クローズドループ制御とオープンループ制御の違いは、何をもって位置決めを完了させるかにあります。

●具体例

たとえばステージに対し、「10mm移動しなさい」という指令を出したとします。

・オープンループ制御の場合
システムに対して、必要な指令を出力し終わったら、位置決めが完了します。この場合、実際に10mm移動した事の確認はできません。

モータを○○回回転させれば10mmの位置

・クローズドループの場合
同じく指令が出たら、位置を見ることができるリニアスケールの情報を元に10mmの位置まで追い込んで行きます。そして10mm位置に移動した ことを確認できたら、位置決めが完了したことになります 

モータを○回、回転させて本当に10mmの位置に移動したかをリニアスケールで確認

オープンループとクローズドループの大きな違いは、位置を見ることができるリニアスケールの搭載と、効率よく追い込むことができるクローズド回路にあります。

 ■フィードバックはなぜ必要か

前項でクローズドループ制御とオープンループ制御との違いを見て頂いたかと思います。
そのクローズドループ制御可能な機能を搭載したシステムがフィードバックステージシステムになります。

精度の高い位置再現性、そして高い分解能を実現するためにフィードバックステージシステムが必要となるのです。

●シグマテック製フィードバックステージシステムの構成

リニアスケールを内蔵したステージとクローズド回路を搭載したステージコントローラを組み合わせることによりフィードバックステージシステムが完成します。

 ■リニアスケールの構成

リニアスケールと検出器は弊社独自開発で、最初からステージに内蔵するように設計開発された専用のものです。
光を使用した検出方法で、リニアスケールと検出器側のインデックススケールにはクォーツを使用し、温度変化に対し伸縮を最小限に抑えています。

 ■ステージの構成

ステージは自社独自開発のリニアスケールと検出器を内蔵するために専用設計で作成されています。(スケールを内蔵する構成は弊社特許取得済み)
この構成により、ワークの動きとリニアスケールの値の誤差を極力少なくすることが出来ました

 ■ステージコントローラの構成

ステージコントローラは独自のクローズドループ制御回路を搭載し、ステージ制御に必要な要素をビルトインした構成になっています。
様々なシステム構成に対応できるようにパラメータによって設定が変更可能になっています。
パーソナルコンピュータより簡単に制御出来るように、各種コマンドを搭載し、RS-232C・GP-IB通信により送受信してステージを動作させることが出来ます。

 ■フィードバックステージシステムの接続図

●ここではシステムの接続を確認します。
1軸のステージを接続して使用する場合には接続図の「フィードバックステージ1軸接続の場合」のようにコントローラとステージを一対一で組み合わせるシステムになります。
2軸のステージを接続する場合には、接続図の「フィードバックステージ2軸接続の場合」になります。
3軸以上になるとコントローラが2台以上必要になります。「フィードバックステージ3軸接続の場合」のようになり、1台目に2軸接続し、残りの軸を2台目に接続します。
※ステージコントローラは1nmフィードバックステージシステムで1軸仕様、その他のシステムは2軸仕様になっています。

 ■ナノメートルについて

弊社にて取り扱っている製品にはミリメートル(mm)・マイクロメートル又はミクロン(μm)・ナノメートル(nm)の単位が使われています。
この単位は国際単位系(SI)における接頭辞となります。

 ■使用分野は

フィードバックステージシステムは近年様々な分野で使用されています。
代表的な分野は下記のような情報通信・半導体・バイオなどになります。