In Nussloch beschäftigt sich Leica Microsystems mit der gesamten Prozesskette der Probenvorbereitung für die Mikroskopie. Beim Zuschneiden der hauchdünnen Gewebeproben kommen Schrittmotoren von Oriental Motor zum Einsatz.
Die meisten Motoren finden in Mikrotomen Verwendung, die Gewebeproben in hauchdünne Schnitte schneiden. Hier muss die Relativbewegung in Richtung Schneidewerkzeug in sehr kleinen, präzisen Schritten erfolgen. „Für diese Bewegung wurden wegen ihrer hohen Auflösung 5-Phasen-Schrittmotorantriebe mit Treibermodul ausgewählt“, erklärt Andreas Laudat, der bereits seit vielen Jahren in der Elektronikentwicklung bei Leica Microsystems beschäftigt ist. Im komplexen Rotationsmikrotom Leica RM 2265 aus Nussloch, erfolgt die Probenzustellung mit 5-Phasen-Schrittmotorantrieben der Düsseldorfer Oriental Motor (Europa) GmbH. Das vollmotorisierte, programmierbares Rotationsmikrotom verfügt über sechs Schneidebetriebsarten, automatischer, variabler Probenretraktion, integriertem Kontrolldisplay, zwei Probenhalter-Grobtriebgeschwindigkeiten je Richtung, zwei Schneide- und Trimm-Programmen sowie Schneidefenstern. Die einstellbare Zustelldicke reicht von 0,25 µm bis 600 µm. In den Mikrotomen können Proben von bis zu 70 mm Breite bearbeitet werden.
Auch in die Rotationsmikrotome RM 2255 und RM 2245 werden Oriental-Motor- Antriebe eingebaut. Selbst Proben, die zuvor mit einem Zubehör-Gefriergerät auf –150 °C gekühlt werden, schneiden die Mikrotome präzise in dünne Scheiben.
Für die eindeutige Identifizierung des Materials wurde bei Leica Microsystems in Nussloch ein Drucker entwickelt, der eingehende Gewebeproben beziehungsweise deren Objektträger kennzeichnet. Ein weiterer Schritt ist die Einfärbung des Gewebes. Der Autostainer ST 5010 ist ein vollautomatischer Färber, mit dem verschiedene Färbeprozesse parallel durchgeführt werden können. Je nach verwendetem Programm kann er mehrere hundert Objektträger pro Stunde verarbeiten. Das Gerät ist für die Tischaufstellung konzipiert, wobei das kontinuierliche Beladen und Entnehmen von Objektträgern auch während des Färbebetriebs möglich ist. Sowohl die Kennzeichnung als auch die Bewegungen des Roboterarms beim Färben erfolgen durch die Schrittmotoren Antriebspezialisten aus Düsseldorf.
Der Lebenszyklus von Medizin- und Laborgeräten verlangt nach einer Ersatzteilgarantie über viele Jahre hinweg. Nicht zuletzt wegen ihrer Langlebigkeit werden in den Geräten von Leica so häufig Schrittmotoren von Oriental Motor genutzt. Die durchgängige Qualität der Motoren hat sich in Nussloch bereits seit über zehn Jahren bewährt. Der Grundstein dieser Geschäftsbeziehung wurde damals mit der kurzfristigen Modifikation eines Standardtreibers gelegt.
Derartige Anpassungen von Katalogprodukten an spezifische Kundenbedürfnisse gehören zu den Spezialitäten der Düsseldorfer. Mit diesem laut Laudat „guten Beispiel für Flexibilität“ konnte Leica Microsystems seinerzeit eine dringende Konstruktionsaufgabe lösen und verlässt sich seitdem auf ein hohes Niveau von Produkten und Beratung. Dies weiß Laudat besonders zu schätzen, der in seiner Entwicklungsarbeit auf kompetente und zuverlässige Ansprechpartner baut, um für reibungslose Prozesse und eine zügige Serienreife der Produkte zu sorgen.
Wie überall kommt die Miniaturisierung der Elektronik auch den Mikrotomen von Leica Microsystems zugute. Insbesondere die Verkleinerung der Treiber in den 5-Phasen-Schrittmotoren bringt Vorteile: Eine Verringerung der Bauteile durch die Zusammenlegung von Stromkontrolle und Peripherieschaltkreis in zwei ICs vereinfacht auch die Konstruktion. Die Stromkontrolle über Pulsweitenmodulation (PWM) wurde mit speziellen ICs und einem eigens entwickelten Filter, der die Überlappung mit dem Rückstrom aus der Freilaufdiode verhindert, erfolgreich für die Neukonstruktion eingesetzt. Ein weiterer Schaltkreis zur Beschleunigungs-Kompensation verbesserte auch das durch PWM-Verfahren und Spitzenwertmessung des Stroms beeinträchtigte Startverhalten.
Die CRK-Serie ist mit der so genannten Smooth-Drive-Funktion ausgestattet, die den Mikroschritt-Antrieb automatisch betreibt, ohne dass Schrittwinkel, Pulsanzahl und -frequenz geändert werden müssen. Der Antrieb garantiert damit geringe Vibrationen und hält den Geräuschpegel niedrig.
Dank Mikroschritt erfolgt der Wechsel des Motorstroms sanft, so dass sich der magnetische Fluss nicht abrupt ändert; der Geräuschpegel bleibt ebenso niedrig. Der Smooth-Drive-Modus bewirkt vor allem im unteren Geschwindigkeitsbereich bis zu 300 U/min eine deutliche Verringerung der Geräuschentwicklung. Insgesamt stehen 25 verschiedene Schrittwinkel zur Auswahl, einschließlich der Basis-Schrittwinkel von 2-Phasen Schrittmotoren mit 1,8° und 0,9° und von 5-Phasen Schrittmotoren mit 0,72° beziehungsweise 0,36°. Dies habe den Vorteil, dass auf der einen Seite die Vorzüge der 5-Phasen-Technologie genutzt werden können, ohne die Vorteile der 2-Phasen-Technologie aufgeben zu müssen, so Laudat.
Anwender von 2-Phasen Schrittmotorantrieben können somit problemlos auf die CRK-Serie umsteigen. Über ein externes Signal lassen sich zwei Schrittwinkel einstellen und umschalten. Weitere Funktionen umfassen die automatische Stromabsenkung und die Motorstromabschaltung.
Petra Vogt Journalistin in Handeloh
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