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Antriebstechnik in der Medizin

Immer der richtige Antrieb

30. März 2015, 9:13 Uhr | von Kurt Metz

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Zentraler Schleifring

Zentraler Schleifring

Neben den passenden Antrieben werden auch Drehübertrager beziehungsweise Schleifringe immer wichtiger, um die erforderliche Sensorsignale bei drehenden Anwendungen sicher zu übertragen. Auch hierfür gibt es einen Systembaukasten mit mehreren Baureihen, mit dem sich zahlreiche Möglichkeiten für kundenspezifische Anpassungen konfigurieren lassen (Bild 3). Für schwierige Aufgaben mit Hochfrequenz-Signalen, niedriger Spannung oder niedrigem Strom eignet sich die Baureihe »SRT« mit geringer Abnutzung und langer Lebensdauer – und kommt in einem Inspektionsautomat zur Reinheits-Prüfung von Ampullen zum Einsatz.

Bei diesem Gerät werden die Ampullen einem Karussell zugeführt. Die Ampullen stehen dabei auf einem Drehteller mit dezentralem Antrieb. Mittels optischer Prüfung misst der Automat die Reinheit der Ampullen, dabei sorgt ein zentraler Schleifring für die Leistungsversorgung der dezentralen Antriebe und die Übertragung der Signale über das CANopen-Feldbusprotokoll. Die verbauten Schleifringe mit einem Gehäuse aus Edelstahl sind besonders robust und entsprechen der Schutzart IP65. Sie sind zur Übertragung schneller Feldbusse bis zu 1 GBit geeignet. A-Drive liefert aber nicht nur die passenden Schleifringe sondern auch den passenden Antrieb: Einen Servomotor der Baureihe »Combo« mit eingebauter Ansteuerung und Positionierregelung. Die Hybrid-Bauweise ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise bei hoher Leistungsdichte. Durch die Kombination von Schleifring und Motor ergeben sich nicht nur eine optimale Funktion des Gerätes, sondern auch Kostenvorteile.

Servoregler für die Augenkorrektur

Viele Produkte von A-Drive lassen sich individuell an den jeweiligen Einsatzbereich anpassen – beispielsweise digitale »Digiflex«-Servoregler, die unter anderem in optischen Laser-Behandlungsmaschinen zur Augenkorrektur verbaut werden. Die Geräte eines führenden US-Herstellers arbeiten mit der LASIK-Methode: Mittels Laserstrahlen wird die Oberfläche der Hornhaut korrigiert, um so eine Kurz- oder Weitsichtigkeit zu beseitigen. Das Besondere an den FDA-geprüften Maschinen ist das hochgenaue Tracking-System, das Bewegungen des Augenlids kompensiert und so ein sicheres Abscannen in nur einer Sitzung ermöglicht. Bei dem Vorgang wird ein weniger als 1 mm großer Strahl in hoher Geschwindigkeit nach einem vorgegebenen Profil über das Auge bewegt. Durch die mikrofeine Beseitigung von Hautpartikeln lässt sich die richtige Geometrie exakt herstellen und die Oberfläche bestmöglich glätten.

Die Anforderungen des Kunden waren spezifisch: Benötigt wurde ein hochgenaues Mehrachs-Antriebssystem zur 3-D-Bearbeitung. Für die optische Erfassung war ein guter Gleichlauf unabdingbar, zudem sollte die höchstmögliche Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit während des Betriebes gewährleistet sein. Auch die gesetzlichen Regelungen waren selbstverständlich einzuhalten. Um diese Anforderungen zu einem guten Preis-Leistungsverhältnis realisieren zu können, passte A-Drive die bewährten Servoregler des Typs Digiflex sowohl bezüglich Hard- als auch Software an. Es entstand ein Mehrachs-Antriebssystem, das wegen der Niederspannungs-Richtlinie über einen Zwischenkreis mit einer Gleichspannung unter 65 V versorgt wird. Ein hochauflösender Encoder und die maximale Bandbreite des Reglers sorgen für bestmöglichen Gleichlauf und hohe Positioniergenauigkeit. Auch die Massenträgheit des Servomotors wurde auf die Anwendung abgestimmt, zudem beschleunigt eine optimierte Regelstruktur das System. Die optimierte Baugröße erleichtert Konstruktion und Einbau.

Besonders kleine Zentrifuge

Wenn die Anforderungen besonders speziell sind, ist eine Sonderanfertigung die einzige Lösung. A-Drive entwickelte zusammen mit einem der langjährigen Lieferpartner einen individuellen Motor für den Antrieb einer Hochgeschwindigkeits-Zentrifuge für medizinische Labore. Weil das Gerät das kompakteste seiner Klasse werden sollte, musste der möglichst wartungsfreie Antrieb eine hohe Leistung bei minimalen Maßen ermöglichen. Die Lösung: Ein bürstenloser Einbaumotor mit Permanentmagnet, der aufgrund seiner äußerst platzsparenden Bauweise im Gehäuse unter der Zentrifuge Platz findet (Bild 4). Die Magnete sind eingebettet und verfügen über eine mechanische Sicherung. Drehzahlen bis 10000 U/min ermöglicht der Motor und bringt bei einer Versorgung mit 230 V Wechselspannung eine Leistung von 1,3 kW. Eine optimierte Ansteuerelektronik sowie eine hohe Leistungsdichte des Antriebs gewährleisten, dass die Zentrifuge auch bei hohen Kapazitäten stets zuverlässig läuft.

Die genannten Beispiele zeigen: Gerade in der Medizintechnik ist es wichtig, dass die Antriebselemente richtig ausgewählt, ausgelegt und aufeinander abgestimmt sind. Hersteller sind gut beraten, sich dabei die Unterstützung von Experten zu sichern. A-Drive erfasst als Partner die Aufgabenstellung im Detail und findet die richtige Lösung für den vorliegenden Anwendungsfall. Die Leistungen des Systemhauses bei der Projektabwicklung reichen von der Beratung über die Umsetzung bis zur Inbetriebnahme.

Über den Autor:

Kurt Metz ist Produktmanager Servosysteme bei A-Drive Technology.