Mit magnetischer Messtechnik Präzision auf engstem Raum

Anbieter zum Thema

SIKO GmbH

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

Messtechnik in zwei Varianten

Für die einfache Implementierung der Drittgeräte sorgen einerseits ein Transportroboter, der Probengefäße innerhalb des Systems bewegen oder diese an die Drittgeräte übergeben kann, und andererseits der der Anlage zugrunde liegende Software-Standard Sila. Die Steuerung der Assays übernimmt die Hamilton-Software Instinct V. Mit der Software können mehrere Nutzer gleichzeitig an der Anlage arbeiten und verschiedene Experimente mit denselben Geräten ausgeführt werden. Die Konfiguration der Instrumente und Layouts der Experimente kann einfach per Drag-&-Drop erzeugt und modifiziert werden. Eine 3D-Simulation des Probentransfers sorgt für eine kurze Einrichtzeit.

Eine Pipettierspitze von 10 µl fasst z. B. ein Volumen von 1 µl mit einer Genauigkeit von 5,0 %. Diese Volumina können in einem 2,25-mm-Raster (1536 Well Platte) über alle Kanäle hinweg exakt positioniert werden. Für diese Aufgabe ist die Messtechnik von Siko in zwei Varianten eingesetzt. Mit zwei Magnetbändern wird die Überwachung der Motorsteuerung am Pipettierroboter nach unten und seitlich sichergestellt. Eine Lösung aus Magnetband und Platine sorgt für eine präzise Umsetzung der Bewegung auf der Längsachse.

Wegfall von Referenzfahrten

Die Pipettieranlage ist mit Linearmotoren zur Positionierung der einzelnen Achsen ausgestattet. Es gibt drei Achsen, auf denen sich der Pipettierroboter in allen drei Raumdimensionen bewegt: die x-Achse in die Längsrichtung, in der der Pipettierarm und damit die Kanäle fahren. Die vorwärts und rückwärts Bewegung der Pipettierkanäle verläuft über die y-Achse, und die Veränderung der Höhe wird über die z-Achse erreicht. Motoren steuern diese drei Achsen, wobei die magnetischen Sensoren ein Positionsfeedback an die Steuereinheit zurückgeben und so den Motor überwachen. Bei der Sensorik auf der y-Achse werden von Siko die Magnetbänder eingesetzt, da Hamilton die Sensoren hierfür selbst entwickelt hat.

„Siko hat sehr flexibel auf unsere Wünsche reagiert, denn zwei Achsen waren bereits mit unseren eigenen Magnetsensoren bestückt. Siko hat dazu die entsprechenden Magnetbänder mit einer Spezialcodierung geliefert“, bestätigt Martin Rupp. Diese Magnetband-Lösung sitzt auf dem Pipettierarm. Der integrierte Linearmotor benötigt eine Positionsinformation für die auszuführende Bewegung. Das Magnetbandsystem übernimmt einerseits die Funktion, die Position des Pipettierarms zu ermitteln und sorgt andererseits auch dafür, dass die Pipettierkanäle exakt in dieser Achse positioniert werden.

Zwei Magnetbänder erforderlich

Die Kanäle müssen schmal sein, damit sie in den engen Platzverhältnissen im Pipettierarm kollisionsfrei arbeiten können. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, hat Hamilton die Kanäle an beiden Seiten des Pipettierarms angeordnet. Aus diesem Grund wurden auch zwei Magnetbänder benötigt, die jeweils rechts und links vom Pipettierarm angebracht sind. Zudem durften die Pipettierkanäle für diese Anordnung maximal 18 Millimeter breit sein. „Es gibt auf dem Markt kein magnetisches Messsystem, das auf einer Breite von 18 Millimetern arbeitet und eine Länge von rund 700 Millimetern absolut kodieren könnte“, so Martin Rupp. Die ursprüngliche Magnetband-Lösung war zwar technisch funktional, jedoch war die Liefertreue unzureichend. „Uns kommt es auch darauf an, dass wir die Ware immer termingerecht bekommen und die Qualität stimmt; also haben wir uns auf Siko festgelegt“, bestätigt der Projektleiter.

Ein wichtiger Vorteil ist, dass die verwendete Absoluttechnik sehr zuverlässig ist und der Positionswert auch nach einer Stromunterbrechung ohne zusätzliche Referenzfahrt zur Verfügung steht. Grundsätzlich entfallen durch die Absolut-Kodierung der Magnetbänder die bei anderen Anlagen üblichen Initialisierungsfahrten beim Einschalten. Der Antrieb ist sofort betriebsbereit, ohne dass eine zeitaufwendige Referenzfahrt oder Motorkommutierung vorgenommen werden muss.

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