Mit magnetischer Messtechnik Präzision auf engstem Raum

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SIKO GmbH

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

Wegmesssystem aus Platine und Magnetband

Zur Positionserfassung auf der Längsachse setzt Hamilton eine Komplett-Lösung von Siko ein: einen Sensor mit entsprechendem Magnetband. Auch hier mussten die sehr engen Platzverhältnisse berücksichtigt werden. Angedacht war zunächst ein 82,6 mm mal 20 mm großer Sensor, der jedoch hinsichtlich seiner Größe nicht verbaut werden konnte. Daher entschieden sich Hamilton und Siko für eine Platinenlösung, d. h. es wurde nur die Platine des Sensors mit den Sensorelementen darauf direkt in das Gehäuse eingebaut. Eine reine Platinenlösung ist unter anderen Umständen nicht ohne weiteres möglich, insbesondere wenn Verschmutzung auftritt oder der Sensor mit Wasser in Berührung kommen könnte. Das vorhandene Gehäuse des Pipettierroboters bot den Schutz vor äußeren Einflüssen und machte die Platinenlösung möglich. Positiver Nebeneffekt dieser abgespeckten Sensorvariante: eine Kostenreduktion für Hamilton.

Bei dieser Variante detektiert der Sensor die Bewegung des Arms als Wegmesssystem. „Die exakte Positionierung der Kanäle ist nur durch eine entsprechende Positionierung des Pipettierarms möglich“, beschreibt Martin Rupp. „Die Kanäle sitzen auf dem Arm, wenn dieser sich bewegt, muss er mindestens so genau sein, wie die Achse des Kanals. Der Arm muss also sehr exakt in der x-Achse positionieren.“ Bevor Siko zum Einsatz kam, wurde ein Konkurrenzprodukt verwendet, das Einschränkungen im Arbeitsbereich der Pipettier-Kanäle, also auf der y-Achse verursachte.

Maximaler Arbeitsbereich

Hamilton legt großen Wert darauf, dass die Kanäle auch die Mikrotiterplatten am Rand der Anlage erreichen können. Mit der vorher genutzten Sensorlösung konnte der Arbeitsbereich der Kanäle nicht voll ausgeschöpft werden. Gefragt war also ein Produkt, dass in der Tiefe weniger Platz benötigte und den Kanälen den umfassenden Arbeitsraum verschaffte. Siko adaptierte hierfür den Magnetsensor MSA501. „So kam es, dass wir mit viel Know-how von Siko und geringen Entwicklungskosten einen Sensor einsetzen konnten, der den Arbeitsbereich maximierte, wie es mit der Vorgängervariante nicht möglich war“, sagt Martin Rupp.

Sowohl die Komplett-Lösung auf Basis der Platine, als auch die Variante aus kundeneigenem Sensor und Siko-Magnetbändern zeigen, dass kundenindividuelle Anpassungen entscheidend für ein präzise funktionierendes Messsystem sein können. „Die Funktionsfähigkeit der Anlage wird unter anderem über die Magnetbänder und Sensoren bestimmt“, so der Projektleiter, „ohne diese funktionieren die Pipettierkanäle und damit der gesamte Pipettierroboter nicht.“

Genauigkeit des Messsystems bestimmt Qualität

Die Genauigkeit des Messsystems entscheidet in dieser Anwendung ganz besonders über die Qualität der Anlage. Der angepasste Siko-Sensor verfügt über eine maximale Auflösung von 10 μm absolut und 2,5 μm inkremental. Die Wiederholgenauigkeit liegt bei 5 μm. Dank ihrer berührungslosen Funktionsweise sind die Sensoren verschleißfrei und verursachen nur einen geringen Wartungsaufwand. Im Liquid-Handling-System von Hamilton war eine initiale Systemgenauigkeit von 20 μm gefordert, die das Konkurrenzprodukt nicht erreichen konnte.

Für Hamilton war bei der Wahl für das Siko-Messsystem bedeutend, dass sich zwei Systeme in einem befinden: ein absolutes und ein inkrementales Messsystem. Das absolute besteht aus absolut kodierten Magnetpolen, die über einen Sensor abgetastet werden und zusammen mit der Inkremental-Einheit verrechnet werden. Auf diese Weise werden kombinierte Absolut-Inkremental-Daten ausgeben. „Beim Mitbewerber war es so, dass eine erhöhte Systemgenauigkeit nur über die absolute Schnittstelle zu erreichen war. Die verwendete Elektronik jedoch positioniert mit der inkrementalen Schnittstelle“, erklärt Martin Rupp. Seit September 2014 sind die Hamilton-Systeme mit Siko-Sensorik auf dem Markt. „Aus unserer Sicht eine überzeugende Zusammenarbeit. Es wird in Zukunft nur noch Hamilton Vantage Liquid Handling Systeme mit Siko-Magnetmesstechnik geben“, so Martin Rupp. (jv)

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