Präzision im Kleinsten

Wo es auf jeden Mikrometer ankommt, muss besonders exakt verfahren werden. In der Halbleiterindustrie und Leiterplattenbestückung, bei Roboteranwendungen, Messgeräten sowie in der Pharma- und Medizintechnik werden daher Miniaturführungen mit hoher Verfahrgenauigkeit benötigt. Für das automatisierte Probehandhabungssystem Trayexpress hat Märzhäuser Profilschienenführungen von Hiwin eingesetzt, die bei sehr kompakter Bauweise hohe Präzision gewährleisten.

Der Autor: Benjamin Schäfer, Produktmanager, Hiwin, Offenburg

Als führender Hersteller von manuellen und motorischen Mikropositioniersystemen entwickelt und vertreibt die Märzhäuser Wetzlar GmbH & Co. KG hochwertige Präzisionsgeräte zur Mikroskopautomation. Dazu zählt neben Mikroskop- und Messtischen, Steuerungen und Bedienelementen sowie Fokusantrieben und Mikromanipulatoren auch der Trayexpress für die automatisierte und universelle Probenhandhabung. Das Gerät befördert mit einer Wechselzeit von unter 20 s (je Tray) bis zu 40 Trays aus dem Magazin auf den integrierten Scanningtisch. Es ist mit nahezu allen gängigen inversen Mikroskopen kompatibel und kann mit unterschiedlichen Trägerformaten bestückt werden.

Integrierte Messsysteme in allen Achsen überwachen die exakte Positionierung. Da das Magazin innerhalb des kompakten Gehäuses gelagert ist, sind die Proben vor Verschmutzung oder Beschädigung geschützt. Die formschlüssige Verbindung von Magazinträger und Scanningtisch sorgt für eine direkte Übergabe der Trays und vermeidet dadurch sowohl aufwendige Transportwege als auch den Verlust oder die Beschädigung von Proben. Darüber hinaus ist der Trayexpress mit einer aktiven Probenüberwachung mittels RFID-Technik ausgestattet.

Schienenführungen im Miniaturformat

Neben der hohen Präzision und Sicherheit zeichnet sich der Trayexpress durch seine Geschwindigkeit aus. Auf dem Scanningtisch werden die Trays mit Verfahrgeschwindigkeiten von bis zu 80 mm/s bewegt, was bei einer erforderlichen Genauigkeit im µm-Bereich hohe Ansprüche an die Positioniertechnik stellt. „Während wir früher die Positioniereinheiten nur selbst gefertigt haben, greifen wir nun bei Schienenführungen im Miniaturformat auch auf Produkte von Hiwin zurück. Neben der Ablaufgenauigkeit dieser Profilschienenführungen haben uns die hohe Verfügbarkeit und die kurzen Lieferzeiten von Hiwin überzeugt“, sagt Ralf Tide, Konstruktionsleiter bei Märzhäuser Wetzlar.

Das Magazin im Trayexpress wird mit zwei parallel angeordneten Profilschienenführungen von Hiwin aus der Baureihe HG in Baugröße 15 vertikal verfahren. Die Laufwagen dieser Baureihe sind jeweils mit vier Kugellaufbahnen ausgestattet. Durch die 45°-Anordnung der Kugellaufbahnen können die Laufwagen gleiche Lasten aus allen Richtungen aufnehmen. Zudem zeichnet sich die Baureihe HG durch geringe Verschiebewiderstände und ihren hohen Wirkungsgrad aus.

Gutes Laufverhalten auf dem Scanningtisch

Die in Mikrotiterplatten, Petrischalen oder auf Objektträgern befindlichen Proben müssen mit hoher Präzision im Fokus des Objektivs positioniert werden. Bei Verfahrgeschwindigkeiten von bis zu 80 mm/s auf der x-Achse erreicht der Trayexpress eine Ablauf- und Wiederholungsgenauigkeit von unter 1 µm und Schrittweiten im Nanometerbereich (bis zu 0,05 µm).

Um die erforderliche Präzision zu erreichen, verwendet Märzhäuser Wetzlar die Miniatur- Profilschienenführungen MG von Hiwin, die speziell für den Einsatz in der Mess-, Prüf- und Medizintechnik, der optischen und Halbleiterindustrie sowie für Automatisierungsaufgaben konzipiert sind. In ihrer Bauform besonders leicht und kompakt ausgeführt, können diese Schienenführungen dennoch aus allen Richtungen hohe Lasten aufnehmen und sind sowohl mit breiter als auch mit schmaler Schiene lieferbar.

Außerdem eignen sie sich für den Einsatz in hygienisch sensiblen Arbeitsumgebungen, da Schienen, Laufwagen und Kugeln aus Edelstahl gefertigt sind. „Unsere Wahl fiel auf die Linearführungen der Baureihe MG von Hiwin“, erklärt Tide, „weil sie bei kleinen Abmessungen die für unsere Anforderungen notwendige Stabilität und Präzision bieten. Dabei zeichnen sie sich durch sehr gutes Laufverhalten bei minimalen Laufgeräuschen aus.“ I

Spezialist für Mikropositioniersysteme

Märzhäuser Wetzlar ist ein weltweit führender Erstausrüster für Steuerungen und Zubehör für die Mikroskopie. Das 1946 gegründete Familienunternehmen produziert Mikropositioniersysteme für Forschung und Entwicklung, Materialprüfung und den Life-Science-Sektor. Die Produktentwicklung erfolgt in enger Zusammenarbeit mit führenden Mikroskopherstellern, Universitäten und Forschungsinstituten. Zur Präzisionsfertigung und Qualitätssicherung tragen automatisierte Prüfplätze in klimatisierten Messräumen, ein moderner Maschinenpark und standardisierte Prozessabläufe bei.

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