Più ci focalizziamo su un punto, più il nostro campo visivo si restringe. Questo si applica, in particolare, ai microscopi moderni, caratterizzati da alti livelli di ingrandimento. Per valutare un campione nella sua interezza e non solo in punti specifici, il campione deve essere spostato in modo sistematico mantenendolo sempre a fuoco. Objective Imaging Ltd, con sede a Cambridge, ha sviluppato il suo nuovo OASIS Glide Scanning Stage per soddisfare i requisiti delle moderne tecniche di microscopia. Il tavolino mobile utilizza la tecnica di azionamento di ultima generazione dello specialista di microazionamenti FAULHABER con sede a Schönaich, nei pressi di Stoccarda. Il motore lineare ad azionamento diretto fissa nuovi standard di flessibilità e precisione.
Visuale più ampia
OASIS Glide-S1 lavora con una «finestra di regolazione» di 75 x 52 mm. I nuovi azionamenti lineari garantiscono una precisione e una velocità mai raggiunte prima, oltre a vantare la massima fluidità di funzionamento. Quest’ultima caratteristica ha rappresentato un criterio importante nella scelta di questo sistema di azionamento. Il gioco meccanico, presente negli azionamenti con viti conduttrici, viene eliminato. Oltre all’avanzata tecnologia, il tavolino di scansione presenta anche caratteristiche standard come una guida a coda di rondine e il fissaggio a vite, adatto alla maggior parte dei microscopi. Una nuova unità di inserimento manuale con touchscreen a colori e joystick a 3 assi semplifica notevolmente le regolazioni per le varie posizioni. Rispetto ai sistemi precedenti, il nuovo stadio è dotato di specifiche meccaniche superiori, nonostante sia più piccolo e leggero. Il gioco meccanico è quasi del tutto eliminato dall’azionamento, così come il rumore di funzionamento. L’eccezionale stabilità verticale e l’assenza di vibrazioni consentono di migliorare la risoluzione a velocità di progressione più elevate. L’intero sistema non richiede alcuna manutenzione ed è facile da allestire.
Il fulcro dello stadio regolabile è costituito da due motori lineari con corse di +/- 30 e +/- 80 mm che lavorano all’unisono. Oltre a una risoluzione meccanica notevolmente migliore, questa soluzione di azionamento fornisce anche un valore aggiunto rispetto alle soluzioni di azionamento tradizionali in questo segmento.
Tecnologia lineare compatta
L’azionamento lineare unisce il controllo rapido e semplice di un sistema elettrico alla semplicità costruttiva dei cilindri pneumatici. Invece della tradizionale «armatura di superficie» con guide e slitte, il microazionamento utilizza un'armatura a rotazione simmetrica di nuova concezione. Lo statore rettangolare, facilmente montabile su flangia, è progettato per un montaggio quasi universale e può quindi essere facilmente integrato nel tavolino di scansione. Questa configurazione è vantaggiosa anche dal punto di vista dell'ingombro: lo statore (motore) misura solo 12,5 x 19,9 x 49,4 mm (P x A x L) connettore a spina incluso (figura 3). Lo stelo di precisione è attualmente disponibile in sei varianti, ciascuna con un diametro di 6,3 mm e lunghezze a scelta di 82, 109, 127, 154, 172 e 190 mm. In questo modo si possono ottenere corse con lunghezza fino a +/- 10, 20, 30, 40, 50 e persino 60 mm. In altre parole, questi steli di precisione possono essere utilizzati per applicazioni da 20 a 120 mm. Sorprendentemente, i motori pesano appena da 57 a 82 g.
Dal punto di vista dell’utente, l’azionamento è costituito da soli tre pezzi: lo statore (motore), la spina dotata di cavo e lo stelo di precisione. Un alloggiamento in acciaio amagnetico ospita l’avvolgimento CA trifase autoportante e i cuscinetti tubolari del rotore realizzati con uno speciale materiale per cuscinetti a strisciamento. Sotto il coperchio superiore si celano il connettore e il circuito stampato per tre sensori Hall, utilizzati per il posizionamento. L’asta metallica scorrevole di precisione (stelo di precisione) è dotata di magneti permanenti estremamente potenti.
Le proprietà meccaniche del servomotore lineare CC sono impressionanti: la forza continua dell’asta è di 3,6 N, con una forza di picco o istantanea fino a 10,7 N. A seconda delle sollecitazioni, l’accelerazione per la versione da 20 mm equivale a 198 m/s², ovvero 19 volte più veloce dell’accelerazione gravitazionale, mentre la versione da 120 mm raggiunge 82,9 m/s². I robusti cuscinetti a strisciamento dello stelo di precisione consentono di raggiungere agevolmente velocità fino a 3,2 m/s. La gamma di temperature operative consentita va da -20 a +125 °C, coprendo tutti i più comuni settori applicativi. Nonostante queste prestazioni eccezionali, il motore lineare è regolabile in modo preciso tramite il controllo di posizione. La precisione di ripetizione (deviazione massima durante i movimenti multipli ripetuti) è di 40 µm. I tre sensori Hall lineari limitano, in combinazione con il controllo di posizione, il margine di errore di posizionamento massimo, ossia la differenza tra la posizione predefinita e quella misurata del sistema, a 120 µm per la versione da 20 mm e fino a 220 µm per il modello da 120 mm.
Poiché tutti i valori sono determinati in modo puramente elettrico, le tolleranze meccaniche, l’usura e la dilatazione termica dei componenti risultano ininfluenti.
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