DE4111689A1 - Automatische anschneidevorrichtung fuer mikrotome, insbesondere ultramikrotome - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Anschneidevorrichtung für Mikrotome, insbesondere Ultramikrotome, mit einem durch einen Antriebsmotor bewegten Objekt oder Messer, mit einem durch einen Stellmotor erzeugten Vorschub im Wege einer Relativbewegung zwischen der Messerschneide und dem Objekt zum Erzeugen der Schnitte und mit mindestens einem Sensor zur Aufnahme der aus dem Abtrennen der Schnitte resultierenden Kräfte oder der durch diese Kräfte bewirkten Änderungen am System.

Nach dem Stand der Technik treten beim Betrieb eines Mikrotoms, insbesondere Ultramikrotoms, wesentliche Probleme beim Anrücken des Messers an das Objekt oder umgekehrt dadurch auf, daß man selbst bei der an Ultramikro­ tomen oder Semidünnschnitt-Geräten (vgl. hierzu H. Sitte, Ultramikrotomie, mta-journal extra Nr. 10, Umschau-Ver­ lag Breidenstein GmbH, 1985 sowie: H. Sitte und K. Neumann, Ultramikrotome und apparative Hilfsmittel für die Ultramikrotomie, in G. Schimmel und W. Vogell, Methoden­ sammlung der Elektronenmikroskopie, Wissenschaftliche Verlags-GmbH Stuttgart, 1983, Lieferung 11) üblichen ver­ größernden Beobachtung des Objekt-Messer-Bereiches durch ein Stereomikroskop die Relativposition zwischen dem Präparat und der Messerschneide im Schneidebereich der Objektbewegung bzw. der Messerbewegung nur schwer verbind­ lich beurteilen kann. Die Probleme resultieren einerseits aus dem Parallaxenfehler infolge der meist zur Bahn des bewegten Elementes geneigten optischen Achse des Stereo­ mikroskops, aus der vor dem ersten Anschnitt oftmals unregelmäßigen Oberfläche des Präparates, aus der oftmals gekrümmten Bahn des bewegten Teiles sowie aus der generellen Schwierigkeit der Einschätzung der räumlichen Lage des bewegten Teiles (z. B. Objekt gegenüber dem ortsfesten Teil (z. B. Messerschneide). Die Folge dieser Unsicherheit ist häufig entweder eine Beschädigung des Präparates und/ oder der Messerschneide bei einem unbeabsichtigten Kontakt der beiden Teile miteinander in dem Fall, daß beim ersten Umlauf ("Schneidezyklus") durch die Messerschneide ein erheblich zu dicker Schnitt vom Präparat abgenommen wird, oder daß im Fall einer zu vorsichtigen Einstellung und damit eines zu großen Abstandes zwischen der Messerschneide und der Objektbahn bzw. umgekehrt zwischen der Anschnittfläche des Objektes und der Messerbahn eine unvertretbar große Anzahl erfolgloser Schneidezyklen und damit eine unvertretbar lange Wartezeit ab Beginn der Motorbewegung zur Abnahme des ersten Abschnittes durch das Messer erforderlich sind. Stellt bereits die zuletzt genannte Wartezeit aus naheliegenden Gründen eine schwere Belastung des Benutzers und eine Vergeudung wertvoller Arbeitszeit dar, so entstehen durch den an erster Stelle genannten Fehler oftmals Schäden, die nicht reparabel sind. Dies gilt sowohl für die Beschädigung wertvoller Einzelobjekte, welche oftmals das Ergebnis monatelanger Vorbereitungen sind, oder für die Beschädigung wertvoller Schneiden, beispielsweise der heute vorwiegend zur Abnahme ultradünner Schnitte verwendeten wertvollen Diamantschneiden.

Um Schäden oder unvertretbar lange Wartezeiten nach Möglichkeit auszuschließen, verwendet man nach dem Stand der Technik spezielle Anstellhilfen (z. B. Unterflurbeleuchtung zum Anstellen nach einem Anstellreflex) und erhöht die Bahngeschwindigkeit des bewegten Objektes bzw. Messers und/oder die Vorschubrate bis zum Entstehen des ersten Schnittfragmentes. Indessen sind auch diese Maßnahmen nur zum Teil zielführend, da die Anschnittfläche vor dem ersten Anschneiden meist unregelmäßig geformt ist und daher ein Anstellen nach einem Anstellreflex nicht zuläßt, da eine Erhöhung der Bahngeschwindigkeit des bewegten Teiles die Beobachtung der Vorgänge durch Abschattungen der Messerschneide bzw. die Bewegung der Messer­ schneide selbst mit zunehmender Geschwindigkeit zunehmend erschwert und da schließlich dem Erhöhen der Vorschubrate Grenzen gesetzt sind, die durch die Stabilität der Messer­ schneide bzw. des Präparates vorgegeben sind. Insbesondere wird es für den Benutzer mit zunehmender Erhöhung der Bahngeschwindigkeit und der Vorschubrate zunehmend schwieriger, beide Parameter nach dem Entstehen des ersten Schnittfragmentes rechtzeitig in einer Weise zu ändern, welche Schäden an der Messerschneide und/oder am Präparat durch Ausbrüche, Ausrisse oder dergleichen mit Sicherheit ausschließen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Steuerung für Mikrotome, insbesondere Ultramikrotome der ein­ gangs genannten Gattung zu realisieren, durch die auf ein­ fache Weise die beim Anstellen und Anschneiden auftretenden Unsicherheiten und Risiken eliminiert werden können.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der bzw. die Sensor(en) mit einer elektronischen Steuereinrichtung zur Steuerung des Antriebsmotors und/oder des Stellmotors in Abhängigkeit von den während der Abnahme der Schnitte vom Präparat durch die Messerschneide registrierten Kräften verbunden ist (sind).

Bisher wurden Sensoren zur Aufnahme von Kräften oder der durch diese Kräfte bewirkten Änderungen am System (beispielsweise Piezoelemente oder Dehnungsmeß­ streifen) für wissenschaftliche Untersuchungen über die Natur des Schneidevorganges verwendet, wobei bereits optische und akustische Anzeigen zum Einsatz kamen. Die erfindungsgemäße Idee besteht demgegenüber im wesentlichen darin, die Signale derartiger Sensoren direkt zur Steuerung des Antriebsmotors und/oder eines Stellmotors zu verwenden. Damit kann der Bahngeschwindigkeitsverlauf (Schneidegeschwindig­ keit, Rückholgeschwindigkeit) über den Antriebs­ motor und der Vorschub bzw. die Schnittdicke über den Stellmotor in Abhängigkeit davon, ob und wie das Präparat die Messerschneide berührt, präzise und automatisch festgelegt werden.

Sensoren der verwendeten Art zeigen den ersten Kontakt zwischen der Messerschneide und dem Objekt ebenso an, wie die Beendigung dieses Kontaktes. Hierdurch sind Beginn und Ende des Schneideprozesses exakt zu erfassen. Da die Schneidekräfte bei einem homogenen Material von der Breite des Schnittes, d. h. von seiner Abmessung parallel zur Messerschneide, abhängig sind, kann hierbei auch die Breite des Schnittes oder eine Veränderung dieser Größe durch derartige Sensoren registriert werden.

Im einfachsten Fall kann vorgesehen sein, daß der Sensor bei dem ersten Kontakt zwischen der Messerschneide und dem rasch angestellten Präparat über die elektronische Steuereinrichtung die vom Antriebsmotor festgelegte Bahngeschwindigkeit des bewegten Objektes bzw. Messers sowie die vom Stellmotor festgelegte Vorschubrate bzw. Schnittdicke automatisch zurücknimmt und gleichzeitig vorzugsweise ein optisches und/oder akustisches Signal auslöst.

Soweit das Mikrotom, insbesondere Ultramikro­ tom, mit einer Wechselantriebssteuerung ausgestattet ist, kann durch dieses erste Signal bereits eine Umstellung von dem zum Anstellen oftmals verwendeten raschen Einfachan­ trieb, bei dem das Objekt oder Messer durchgehend mit einer konstant hohen Bahngeschwindigkeit (z. B. 100 mm/sec) bewegt wird, auf einen Wechselantrieb bewirkt werden, bei dem der jeweils bewegte Teil im Schneidebereich ("Schneide­ fenster") sehr langsam (z. B. mit 0,1 bis 5 mm/sec) und im Rückholbereich mit einer hiervon unterschiedenen höheren Geschwindigkeit (z. B. 5 mm/sec bis 10 mm/sec) bewegt wird.

Ausgestaltungen der Erfindung sind beim Einsatz elektronischer Hilfsmittel möglich, insbesondere durch Verwendung von Mikroprozessoren oder Rechnern nach dem Stand der Technik. So kann beispielsweise der Abschnitt der langsamen Schneidebewegung im Rahmen der Bahn des jeweils bewegten Teiles mittels einer an die elektronische Steuer­ einrichtung angeschlossenen Registriervorrichtung, beispielsweise eines Encoders oder eines ähnlichen Elementes zur Zuordnung von Signalen eines Kraftsensors zur jeweiligen geometrischen Position, in der sich das bewegte Präparat oder Messer zum Zeitpunkt des Signals befindet, sowie zur nachträglichen Reproduktion dieser Position des jeweils bewegten Teiles verwendet werden, wobei der Schneidebereich aufgrund ein­ gespeicherter oder vorwählbarer Daten an einen beliebigen Teil der Gesamtbahn des bewegten Teiles verschoben werden kann. Aufgrund der Charakteristik von Wechselantrieben nach dem Stand der Technik ist es unmöglich, die Um­ schaltung zwischen der schnellen Rückholbewegung (Bewegung z. B. mit 15 mm/sec) und dem erheblich langsameren Schneidegang (Bewegung z. B. mit 1 mm/sec) beispielsweise dann vorzunehmen, wenn das bewegte Präparat die orts­ feste Messerschneide berührt und der Sensor das entsprechende Signal gibt. Da zwischen dem Antriebsmotor und der Mechanik des Instrumentes zumindest ein flexibles Element, beispielsweise ein elastischer Transmissionsriemen, eingeschaltet ist, der die Motorvibrationen dämpft, entstehen beim Umschalten von der raschen Rückholbewegung auf die langsame Schneidebewegung Schwingungen, welche sich im angeführten Fall auf den Schnitt übertragen und als Wellen im Schnitt sichtbar werden. Die Umschaltung muß daher in einem durch Erfahrung bekannten Abstand vor dem ersten Kontakt zwischen der Messerschneide und dem Präparat stattfinden, wobei dieser zeitlich bzw. ört­ liche Abstand gewährleistet, daß die bei der Umschaltung entstandenen Vibrationen bis zum Zeitpunkt des ersten Objekt-Messer-Kontaktes abgeklungen sind. Die Ausgestaltung der Erfindung besteht daher darin, daß durch den Encoder oder eine ähnliche Registriervorrichtung die jeweilige Position des Objektes bei diesem ersten Signal festgehalten wird und daß die elektronische Steuereinrichtung für den nächsten Zyklus die Position in der Bahn des bewegten Teiles berechnet und festlegt, wo die Umschaltung vom Rückholgang zum Schneidegang stattfinden muß, wenn die bei der Umschaltung entstehenden Vibrationen bis zum Beginn des Schneideprozesses abgeklungen sein sollen. Dieser Ablauf kann sich bei jedem nachfolgenden Zyklus wiederholen, so daß auf diese Weise einer, durch die Geometrie des Präparates sowie durch das laufende Abtragen von Material von diesem Präparat bedingten, stetigen Änderung der Situation Rechnung getragen wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, daß die Umschaltung von der langsamen Schneide­ bewegung zum raschen Rückholgang ebenfalls mittels des Sensors festgelegt wird und dem Ansteuern des Wechselan­ triebes in der Weise dient, daß unmittelbar nach Abnahme des Schnittes bzw. mit dem Wegfall der zum Abtrennen dieses Schnittes erforderlichen Kraft, der Wechselantrieb wieder von der langsamen Schneidebewegung auf die raschere Rückholbewegung umgestellt wird. Da die hierbei ebenfalls durch elastische Zwischenglieder zwischen dem Antriebsmotor und der Mechanik des Mikrotoms, insbesondere Ultramikrotoms, entstehenden Vibrationen auf die Qualität des Schnittes keinen Einfluß haben, kann diese Umschaltung von der langsamen Schneidebewegung auf den raschen Rückholgang synchron mit dem zweiten Signal des Sensors ohne Zwischenschaltung eines Mikroprozessors oder Rechners zum Verschieben der Position der Umschaltung relativ zur Position, bei der das zweite Signal registriert wird, stattfinden. Die Ausgestaltung ist daher nicht nur vorteilhaft im Hinblick auf den geringen erforderlichen Auf­ wand, sondern minimiert gleichzeitig die "Zyklusdauer", also den zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Schneideprozessen, wobei eine minimale Zyklus­ dauer im Hinblick auf thermische Störungen gerade im Bereich der Ultramikrotomie in der Regel angestrebt wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, daß durch einen Vergleich des auf die zeitlichen oder auf die geometrischen Koordinaten bezogenen Verlaufes der Signalstärken bei aufeinander folgenden Schneide­ prozesses festgestellt wird, ob die Größe der Anschnittfläche beim Anschneiden des Objektes von Schnitt zu Schnitt zunimmt oder ein Maß erreicht hat, bei dem nunmehr geringe Änderungen von Schnitt zu Schnitt auftreten, welche aus­ schließlich durch die Geometrie des Präparates (Blockes) bedingt sind. In aller Regel ist es auch bei einer im Rahmen der methodischen Möglichkeiten perfekten Objekt-Messer- Justage nicht möglich, die gesamte vorgeschnittene Präparat­ fläche bereits in einem ersten Schnitt der für Mikrotome bzw. Ultramikrotome üblichen Dicke (z. B. 5 µm bzw. 0,1 µm) abzunehmen. Vielmehr entsteht zunächst in aller Regel eine Reihe von Fragmenten, die lediglich einen Teil der vorge­ schnittenen Fläche repräsentieren (vgl. H. Sitte, 1985), l.c., Abb. 24a, Fragmente F₁ bis F₄). Solange derartige Frag­ mente abgenommen werden, verändert sich von einem zum nächstfolgendem Schneideprozeß jeweils der Kraft/Zeit-Ver­ lauf bzw. der Kraft/Ort-Verlauf so lange, bis die Anschnitt­ fläche im Rahmen der neuen Schneideserie das volle Ausmaß der vorgeschnittenen Fläche erreicht hat (vgl. Schnitte U₁ bis U₄ der oben zitierten Abb. 24a). Die Ausgestaltung der Erfindung kann im einfachsten Fall darin bestehen, daß der Kraft/Zeit- bzw. Kraft/Ort-Verlauf bei den aufeinander­ folgenden Schneideprozessen verglichen und daß eine weit­ gehende Konstanz dem Benützer durch ein optisches und/oder akustisches Signal angezeigt wird, wobei die Elektronik zwischen den raschen Änderungen beim Anschneiden und den stets durch die Blockgeometrie, beispielsweise die in der Ultramikrotomie übliche Pyramidenform des Präparatblockes, gegebenen geringfügigen Änderungen im weiteren Verlauf der Schneideserie unterscheidet und in diesem Zusammen­ hang nur die an erster Stelle angeführten raschen Änderungen berücksichtigt. Da man im Hinblick auf eine möglichst rasche Arbeit wie im Hinblick auf die begrenzte Standzeit der Messerschneiden, insbesondere der in der Ultramikrotomie häufig verwendeten Glasschneiden, daran interessiert ist, bis zum Erreichen der vollen Schnittfläche so dick als möglich zu schneiden, ermöglicht dieses Signal dem Benutzer die Umschaltung des Wechselantriebes und/oder der Vorschub- Einstellung auf geringere Werte exakt zum richtigen Zeit­ punkt. Das beschriebene erfindungsgemäße System bzw. der beschriebenen Ablauf der Schnittpräparation an einem derartigen System bewährt sich nicht nur beim neuerlichen Anschneiden von bereits vorgeschnittenen Flächen, sondern im besonderen Ausmaß beim ersten Anschneiden eines noch nicht vorgeschnittenen Blockes, da hierbei das Anstellen des Messers an das Objekt wegen des Fehlens des Anstell­ reflexes (vgl. H. Sitte, 1985, l.c., Sn. 20-22 sowie Abbn. 22 und 23) erheblich schwieriger ist, so daß die automatische Umschaltung nach dem ersten Kontakt zwischen der Messer­ schneide und dem Block besonders vorteilhaft ist. Ebenso ist das Erreichen der vollen Schnittfläche beim Zuschneiden eines nicht vorgeschnittenen Blockes oftmals schwerer zu erkennen, als beim Anschnitt vorgeschnittener Flächen. Da die Verlaufskurven beim Anschneiden nicht vorgeschnittener Flächen ähnlich wie die Verlaufskurven beim Anschneiden vorgeschnittener Blöcke ausgebildet sind, ist auch dieses Problem mit der erfindungsgemäßen Anordnung leicht zu bewältigen.

Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung des im vorangehenden Absatz beschriebenen Systems kann darin bestehen, daß die hierin erwähnte Umschaltung des Wechselantriebes und/oder der Vorschubeinstellung auf geringere Werte vom System selbst automatisch nach einem vorgegebenen oder vorwählbaren Programm erfolgt, sowie, daß in einer weiteren Ausgestaltung der Wechsel von einem zum nächstfolgenden Programmabschnitt durch optische und/oder akustische Signale (z. B. kurzer Hupton) dem Benützer angezeigt wird.

Eine weitere Ausgestaltung kann darin bestehen, daß die jeweils im Rahmen des Programmes automatisch eingestellten Werte für die Schneidebewegung (z. B. Bahnlänge und Geschwindigkeit) sowie für den Vorschub (z. B. Schnittdicke, Schnittzahl und totale Einschnittiefe) beispielsweise auf einem Display zur Information des Benützers angezeigt werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, daß die im Rahmen des Programmes vorgegebenen oder vorwählbaren Wertepaare für die Bahngeschwindigkeit des jeweils bewegten Teiles sowie für den Vorschub des Messers und Präparates gegeneinander (Schnittdicke) nachträglich vom Benützer nach den jeweils erzielten Resultaten mit entsprechenden Einstellelementen, beispielsweise mittels eines Drehknopfes bzw. eines Tasters zum Erhöhen und eines Tasters zum Reduzieren eines Wertes, korrigiert werden können, wobei die korrigierten Werte wiederum am Display angezeigt werden.

Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße System demnach bei der beschriebenen vollen Ausgestaltung einen weitgehend automatischen Betrieb des Mikrotoms, insbesondere Ultra­ mikrotoms beim Anschneiden, wobei zunächst die bislang erforderliche, besonders präzise Objekt-Messer-Justage, die eine große Erfahrung und Sorgfalt des Benützers voraus­ setzt, weitgehend durch die Automatik kompensiert und übernommen wird. Der Anschneidprozeß beginnt bei einem vergleichsweise großen Abstand zwischen der Messerschneide und dem Präparatblock (z. B. etwa 1 bis 10 µm im Bereich der Ultramikrotomie, bzw. etwa 0,01 bis 0,1 mm im Bereich der normalen Mikrotomie), einem sehr raschen Lauf des bewegten Teiles im Einfachantrieb (z. B. 100 mm/sec) und einem vergleichsweise großen Vorschub pro Zyklus (z. B. 2 µm im Bereich der Ultramikrotomie) bei einer minimalen Zyklus­ dauer (z. B. 1 sec). Dieses rasche Annähern führt deswegen kein erhöhtes Risiko ein, weil beim ersten Kontakt zwischen der Messerschneide und dem Präparat durch den Sensor das Signal gegeben wird, das die Umschaltung auf einen Wechsel­ antrieb mit einer geringeren Schneidegeschwindigkeit und einem mittleren Vorschub/Zyklus automatisch bewirkt, sowie weil bei dem ersten Kontakt zwischen der Messerschneide und dem Objekt in aller Regel nur ein kleines Fragment der bereits bestehenden bzw. der später entstehenden Anschnitt­ fläche abgenommen wird. Diese nach dem ersten Kontakt zwischen der Messerschneide und dem Objekt abgeänderte Einstellung der Schneidegeschwindigkeit und des Vorschubes wird so lange aufrecht erhalten, bis der Vergleich der Ver­ laufskurven "Kraft/Zeit" bzw. "Kraft/Ort" aufeinanderfolgender Schneideprozesse annähernd identische Verläufe ergibt und die Umschaltung auf die definitiven Werte für die Schneide­ geschwindigkeit und den Vorschub im Rahmen dieser Automatik bewirkt und dem Benutzer anzeigt. Bis zu diesem Zeitpunkt ist im Falle der vollen Ausgestaltung der Erfindung der Benützer von jeder Bedienungsmanipulation befreit. Der Ablauf erfolgt in der kürzest möglichen Zeit und ohne das Risiko jedweder Fehlbedienung. Nach der letzten Umschaltung hat der Benützer die Möglichkeit, die Schnittdicke oder die Schneidegeschwindigkeit bei Bedarf im wünschens­ werten Umfang zu verändern, um die von ihm angestrebten optimalen Resultate zu erreichen.

Eine weitere sinnvolle Ausgestaltung dieses Systems kann schließlich darin bestehen, daß die von den Sensoren registrierten Kräfte bzw. abgegebenen Signale durch eine externe Buchse am Steuergerät oder an einem anderen Teil des Systemes zum Zwecke einer externen laufenden Registrierung, beispielsweise mit Hilfe eines angeschlossenen Oszilloskopes oder Schreibens, abgenommen werden können. Diese Ausgestaltung ermöglicht auf einfache Weise die Durch­ führung wissenschaftlicher Arbeiten zum Studium des Schneide­ prozesses. Es ist darüber hinaus im Rahmen einer ähnlichen Ausgestaltung möglich, Vibrationen während der Schnitt­ abnahme zu registrieren und nach ihrer Frequenz und Amplitude zu erfassen, indem man dem Kraft/Zeit-Verlauf durch einen externen oder in die Elektronik des Gerätes integrierten Rechner analysiert, um hier periodische Veränderungen zu erfassen. Da nieder- und hochfrequente Vibrationen ein gängiges Problem bei der Herstellung ultradünner Schnitte darstellen (vgl. hierzu u. a. H. Sitte, Ultramikrotomie - Häufige Probleme und Fehler, im "Supplement Mikroskopie/Elektronenmikroskopie Jänner 1982", GIT-Verlag Ernst Giebeler, Darmstadt, Seiten 9 bis 23, insbesondere Abschnitt 3, Vibrationen, Seiten 11f sowie Abbn. 1 und 2), stellt eine Anzeige derartiger Vibrationen, insbesondere bei Angabe der Frequenzen und Amplituden auf einem Display, eine wertvolle Hilfe bei der Präparation ultradünner Schnitt dar. Ebenso kann die Ausgestaltung dadurch sinnvoll ergänzt werden, daß die im jeweils abgeschlossenen Schneidevorgang registrierten Kräfte auf einem Display angezeigt werden, wobei die Elektronik entweder einen Mittelwert anzeigen kann oder im Rahmen einer Diskriminierung jeweils die minimalen und/ oder die maximalen Schneidekräfte ausweisen kann.

Schließlich kann ein akustisches System, beispiels­ weise eine Hube, den Benützer warnen, wenn die Kräfte (k, -k) einen Grenzwert übersteigen und damit verhindern, daß die Schnittpräparation mit untauglichen Mitteln, beispielsweise mit einer bereits abgenutzten und daher stumpfen Klinge, weiter fortgesetzt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sowie ihrer Ausgestaltungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen des erfindungs­ gemäßen Systems an Hand der beigefügten Zeichnungen. In diesen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Ultramikrotom in teilweise geschnittener schematischer Seiten­ ansicht mit einer beispielhaften alternativen Anordnung von Kraftsensoren bzw. eines Längen­ sensors an der Messerhalterung bzw. am System für die Objekthalterung und -führung,

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht auf eine vorge­ schnittene Anschnittfläche sowie die dazu gehörende Seitenansicht und Aufsicht zur Erläuterung des Entstehens von Fragmenten beim Anschneiden einer vorgeschnittenen Fläche, sowie

Fig. 3 einen stärker vergrößerten Ausschnitt des Bereiches um das Objekt und Messer aus der Seitenan­ sicht der Fig. 1 zur Erläuterung der Bewegungs­ abläufe im Rahmen der Wechselantriebssteuerung,

Fig. 4 ein exemplarisches Beispiel für den Kraft/Zeit- Verlauf beim Anschneiden eines Objektes der in Fig. 2 schematisch dargestellten Art.

Das in Fig. 1 beispielhaft dargestellte Gerät ist ein Ultramikrotom, dessen konstruktiver Aufbau im wesentlichen am Stand der Technik entspricht. Am Stativsockel 1 ist ein Lagerträger 2 befestigt, an dem über das Lager 3 ein Zwischenheben 4/4′, sowie an diesem über das Lager 5 der Präparatträgerstab 6 mit dem Präparat 7 angelenkt ist. Ebenfalls am Stativ 1 ist auf der anderen Seite ein Kreuzsupport 8 befestigt, der mittels eines Trägers 9/9′ das Messer 10 mit der Schneide 11 haltert. Bei Ultramikro­ tomen ist das Messer 10 meist mit einem Sammelbecken 12 versehen, das der Aufnahme von Wasser 13 dient, auf dessen Oberfläche die fragilen Ultradünnschnitte abschwimmen. Zum Bewegen des Präparates ist beispielsweise am Präparatträgerstab 6 über das Lager 14 ein Steuerhebel 15/15′ angelenkt, dessen unteres Ende vom Lager 16 auf einer Kreisbahn bewegt wird, welches aus einer Drehung der Scheibe 17 auf der Antriebswelle 18 resultiert. Die Scheibe 17 bzw. Antriebswelle 18 wird über eine elastische Transmission 19 durch den Kollektormotor 20 angetrieben, wobei diese Drehbewegung durch den ebenfalls über eine Transmission 21 angebundenen Encoder 22 registriert wird und sowohl der Encoder 22, als auch der Motor 20 an die elektronische Steuereinrichtung 25 im Steuergerät 26 angeschlossen sind. Bei einer Drehung der Antriebswelle 18 mit der Scheibe 17 resultiert eine schwingende Auf-Ab-Bewegung des Stabes 6 mit dem Präparat 7 bzw. ein Präparathub H. Im Bereich der Ultramikrotomie hat es sich als notwendig erwiesen, das Präparat 7 abseits der Messerschneide 11 in seine Ausgangsstelle über der Messerschneide zurückzuführen ("Single Pass-Bewegung", vgl. H. Sitte, 1985, l.c.): Der hierfür erforderliche Rückzug→R wird nach dem Stand der Technik beispielsweise durch einen von der Elektronik 25 angesteuerten Hubmagneten 24 bewirkt, dessen Bolzen 24′ nach Fig. 1 am waagerechten Arm 4′ des Zwischenhebels 4/4′ während der Aufwärtsbewegung des Präparates 7 angreift. Darüber hinaus bewirkt eine ebenfalls durch die elektronische Steuereinrichtung 25 vollzogene Vorschubbewegung V beispielsweise mittels einer an einen Schrittmotor 23 angeschlossenen Mikrometerspindel 23′, über eine Spindelmutter 35 und ein Auflageelement 36 den zum Herstellen der Schnitte erforderlichen Vorschub→V des Objektes 7 gegen die Messerschneide 11. Da die Anschnittflächen in der Ultramikrotomie das Ausmaß von 1 mm² kaum über­ schreiten, dient zum Beobachten des Schneideprozesses in der Regel ein Stereomikroskop 30 mit einer Beleuchtung 31, die beispielsweise an einer Halterung 32 justierbar befestigt sind, die ihrerseits an der Abdeckung 33 montiert ist.

Vor dem Beginn des Schneidens muß nach Fig. 2 die Schneide 11 des Messers 10 an die meist vorgeschnittene ("getrimmte") Anschnittfläche 7′ des Präparates 7 so weit her­ angerückt ("angestellt") werden, daß zwischen der Messer­ schneide 11 und der Anschnittfläche 7′ nur mehr ein geringer Abstand A bestehen bleibt (vgl. H. Sitte, 1985, l.c.). Dabei ist entscheidend, daß die Schneide 11 des Messers 10 exakt parallel zur Anschnittfläche 7′ des Blockes 7 aus­ gerichtet wird (vgl Aufsicht in Fig. 2, oben). Ist die Fläche 7′ zur Schneide 11 um einen Winkel α verdreht, so muß vom Block so lange Material abgetragen werden, bis hier­ aus die neue Anschnittfläche 7a resultiert. Ebenso muß die Anschnittfläche 7′ parallel zur Bahn BB′ ausgerichtet sein, welche das Objekt 7 um das Lager 5 bei der Schneide­ bewegung ausführt. Ist die Fläche 7′ zur Bahn BB′ um den Winkel β geneigt (vgl. Seitenansicht in Fig. 2, rechts), so muß zunächst so lange Material vom Block 7 abgenommen werden, bis eine neue Anschnittfläche 7b entstanden ist. In beiden Fällen resultiert aus der falschen Justierung ein wesentlicher Material- und Zeitverlust. Soweit die Anschnittfläche glatt vorgeschnitten ist, kann der Reflex der Schneide 11 in der Anschnittfläche 7′ mit dem zur Präpa­ ratbahn geneigten Stereomikroskop 30 nach Fig. 1 zum Justieren und zum Anstellen verwendet werden. Trotzdem bedarf dieser Anstellvorgang, wie bereits dargelegt, großer Übung und Sorgfalt und stellt einen Abschnitt der Schnittpräparation dar, der erfahrungsgemäß Schwierig­ keiten verursacht. Wird der Abstand A zu groß belassen, so ist trotz einer einwandfreien Justage nach Fig. 2 (α=0; β=0) eine lange Wartezeit bzw. eine große Anzahl von Schneidezyklen nötig, bis der erste Schnitt entsteht, da dem Vorschub im Hinblick auf Messer und Präparat Grenzen gesetzt sind. Wird beim ersten Durchgang jedoch infolge einer fehlerhaften Anstellung oder eines zu groß gewählten Vorschubs pro Zyklus ein zu dicker Schritt abgenommen, so wird oftmals das Präparat durch Ausrisse, Brüche oder Spalten unbrauch­ bar oder die Messerschneide beschädigt. Insgesamt ergeben sich hierdurch die bereits eingangs diskutierten Probleme.

Ziel der Erfindung ist es daher, wie ebenfalls bereits diskutiert, die Geschicklichkeit, die Übung und den Zeitauf­ wand, welche für das Anschneiden nach dem Stand der Technik unerläßlich sind, durch den Einsatz einer Automatik zumindest zu einem großen Teil überflüssig zu machen. Hierbei wird in der bereits beschriebenen Weise ein Sensor verwendet, der in an sich bekannter Weise die zum Abtrennen der Schnitte erforderlichen Kräfte k bzw. die auf die Messerschneide wirkenden Zwangskräfte -k registriert und beispielsweise in Form eines Piezoelementes 27 (Fig. 1 und Fig. 3) unter dem Messer 10 in den Messerträger 9/9′ oder in Form eines Piezoelementes 28 in den Steuerhebel 15/15′ integriert ist oder in Form eines Dehnungsmeßstreifens 29 am Präparatträgerstab 6 befestigt ist, wobei diese Sensoren an die elektronische Steuereinrichtung 25 angeschlossen sind, welche ihre Signale verarbeitet. Im allgemeinen kommt jeder Sensor infrage, der beispielsweise Kräfte, Drücke oder Längenänderungen, welche sich beim Schneiden infolge der Schneidekräfte ergeben, mit der erforderlichen Genauigkeit registriert. Sensoren der angeführten Gattung können an allen Elementen der Mechanik des Mikrotoms, insbesondere Ultramikrotoms, angebracht oder in diese integriert werden, welche durch die Schneidekräfte unterschiedlichen Kräften oder Drücken ausgesetzt sind bzw. eine Änderung ihrer geometrischen Form vollziehen, wie dies beispiels­ weise beim Präparatträgerstab 6 infolge einer geringfügigen Durchbiegung der Fall ist.

Während das Anstellen innerhalb der methodisch gesetzten Grenzen in der bereits beschriebenen Weise möglichst rasch, d. h. bei hoher Bahngeschwindigkeit des bewegten Teiles und bei hoher Vorschubrate, erfolgt, vollzieht man das weitere Anschneiden langsam. Nach dem Stand der Technik wird das Präparat nach Fig. 3 hierbei im Schneidebereich ("Schneidefenster" S) des Hubes H auf seiner abwärts gerichteten Bahn langsam geführt, im Hinblick auf die gewünschte Minimierung der Zyklusdauer jedoch im Rest seiner Bahn rasch, wobei die Bahn abwärts vom Punkt A zum Punkt B verläuft, nach einem Rückzug R des Präparates (B→C) vom Punkt C bis zum Punkt D aufwärts, wobei sich das Präparat nach einem neuerlichen Vorschub V (D→A) wiederum in seiner Ausgangsstellung A über der Schneide 11 des Messers 10 befindet. Im Rahmen der Wechsel­ antriebssteuerung wird die Bahngeschwindigkeit des Präparates 7 im gewählten Beispiel nach Fig. 1 und 3 bei Erreichen des ersten Umschaltpunktes U₁ von der raschen Rückholgeschwindigkeit v_R auf die geringere Schneidege­ schwindigkeit v_S abgebremst, bei Erreichen des Umschalt­ punktes U₂ von dieser wieder auf die höhere Rückholge­ schwindigkeit v_R beschleunigt. Da diese Geschwindigkeits­ wechsel durch elektronisch geregelte Antriebe sehr rasch vollzogen werden und diese raschen Wechsel im Hinblick auf reproduzierbare Bewegungsabläufe sowie auf die gewünschte minimale Zyklusdauer zwingend sind, treten sowohl bei dem Abbremsen (U₁) als auch beim neuerlichen Beschleunigen (U₂) als Folge der elastischen Transmission 19 (Fig. 1) Vibrationen auf. Diese Vibrationen müssen vor der Abnahme des Schnittes abgeklungen sein, da sie sich sonst in der Form periodischer dickerer und dünnerer Zonen im Schnitt ("Chatter" bzw. "Wellen") manifestieren und diesen Schnitt dadurch unbrauchbar machen. Das Schneidefenster S wird daher üblicherweise nach Fig. 3 in einer Weise asymmetrisch angeordnet, daß die erste Umschaltung U₁ in einem größeren Abstand über der Schneide 11 des Messers 10 stattfindet, daß demgegenüber aber die zweite Umschaltung U₂ möglichst umgehend nach Abschluß der Schnittab­ nahme stattfindet und damit die Zyklusdauer möglichst gering gehalten wird. Abgesehen von dem Anstellen auf einen möglichst geringen, aber sicher reproduzierbaren Abstand A bereitet die korrekte Anordnung des Schneide­ fensters S in der Praxis aus den bereits dargelegten Gründen ernste Schwierigkeiten, die durch das erfindungsgemäße System zum automatischen Anschneiden eliminiert werden können.

Zunächst ist es nach der Erfindung möglich, den ersten Kontakt zwischen dem Objekt 7 und der Schneide 11 des Messers 10 aufgrund des ersten Signales eines Sensors 27, 28 oder 29 sowohl zeitlich als mit Hilfe des Encoders 22 auch örtlich klar zu definieren und in weiterer Folge danach die Lage des Umschaltpunktes U₁ bzw. seinen Abstand zur Messer­ schneide aufgrund von Erfahrungswerten für die nachfolgenden Schneidezyklen so festzulegen, daß die beim Umschalten entstehenden und in der vorangehenden Beschreibung bereits definierten Vibrationen bis zum Beginn des nachfolgenden Schneide­ prozesses abgeklungen sind. In der Regel wird bei dem ersten Kontakt zwischen der Messerschneide 11 und dem Objekt 7 von dieser lediglich ein Fragment F₁ abgenommen, dessen Form in der Vorderansicht der Fig. 2 beispielhaft dargestellt ist. Der nach diesem Beispiel zu erwartende, mit einem Sensor 27 oder 28 aufgenommene, Kraft/Zeit-Ver­ lauf ist in Fig. 4 schematisch im Bereich F₁ wiedergegeben. Man erkennt, daß zumindest ein Signal (S₁) in jedem Fall hinreichend deutlich ist, um die Umschaltung vom schnellen Einfachantrieb auf den langsameren Wechselantrieb in der bereits geschilderten Weise automatisch zu vollziehen. In den nachfolgenden Schneidezyklen werden die Fragmente F₂, F₃ und F₄ abgenommen, wobei sich von F₂ bis F₄ die Abmessungen der Fragmente stetig vergrößern. Im nachfolgenden fünften Schneidezyklus ist im Rahmen dieses Beispiels, welches der Schneidepraxis entspricht, der Anschneidevorgang abge­ schlossen. Spätestens beim Abschluß dieses Anschneidevor­ ganges erreicht der Kraft/Zeit-Verlauf die für das Fragment F₄ in Fig. 4 schematisch dargestellten Form, bei der beide Signale S₁ und S₂ mit einem hohen dk/d_t durch die Elektronik erfaßt und verarbeitet werden können. Damit ist für Anschnittflächen nach Fig. 2 mit zwei zur Messerschneide MS parallelen Kanten eine weitere Ausgestaltung der Erfindung möglich, wobei das erste Signal S₁ nach Fig. 4 zur automatischen Festsetzung des Umschaltpunktes U₁, das zweite Signal S₂ zur Auslösung der Umschaltung U₂ heran­ gezogen wird. Die automatische Festlegung des Umschalt­ punktes U₁ erfolgt auf der Grundlage von Erfahrungswerten, welche die zeitliche Dauer der durch die Umschaltung U₁ ausgelösten Vibrationen unter Berücksichtigung der vorgegebenen oder vorgewählten Bahngeschwindigkeiten v_R und v_S festlegen. Hiebei ist aus dem Signal S₁ über den Encoder 22 der geometrische Ort bekannt, an dem das Präparat 7 die Schneide 11 des Messers 10 berührt. Es kann daher durch die Elektronik aus dem angeführten Signal S₁ und den angeführten Werten der Ort berechnet werden, an dem die Umschaltung U₁ stattfinden muß, wenn der angeführten Bedingung ent­ sprochen werden soll. Die Ansteuerung des Antriebsmotors 20 erfolgt wiederum durch die elektronische Steuereinrichtung 25 mittels des Encoders 22. Die Umschaltung U₂ wird durch diese Steuereinrichtung 25 unmittelbar durch das Signal S₂ ausgelöst, wie bereits oben beschrieben.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht in der ebenfalls oben beschriebenen Weise darin, die Kraft/Zeit- Verläufe in den Abschnitten F₁, F₂, F₃ usf. zu vergleichen und hieraus den Schluß abzuleiten, in welchem Zyklus der Anschneidevorgang abgeschlossen ist. Im Rahmen des anhand von Fig. 2 und Fig. 4 gegebenen Beispiels verändert sich der Kraft/Zeit-Verlauf von F₁ zu F₂, von F₂ zu F₃ und von F₃ zu F₄, wogegen er in den nachfolgenden Zyklen F₅ ff annähernd konstant bleibt, wenn man von der durch die Pyramidenform des Blockzuschnittes vorgegebenen stetigen Erhöhung der Kräfte bzw. Verlängerung der Zeitab­ schnitte absieht, die jedoch durch die elektronische Steuereinrichtung 25 leicht von den Veränderungen im Bereich F₁→F₄ unterschieden werden können. Durch den Vergleich zwischen den Abschnitten F₄ und F₅ ergibt sich eindeutig das Ende des Anschneidens. Die elektronische Steuereinrichtung 25 schaltet daher nach F₅ und vor F₆ automatisch in der bereits dargelegten Weise auf eine geringere Schnittdicke und eine geringere Bahngeschwindigkeit um und gibt dem Benützer ein optisches und/oder akustisches Signal.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht in der bereits oben dargelegten Weise darin, daß der Benützer nach dem Abschluß der im vorangehenden Abschnitt beschriebenen automatischen Anstellung bzw. nach dem Signal und der letzten Umstellung durch zwei gesonderte Einstellelemente, beispielsweise durch zwei Drehpotentiometer, die automatisch im Schneidebereich vorgegebene Bahngeschwindigkeit v_S des Objektes bzw. den ebenfalls automatisch vorgegebenen Vorschub korrigieren und damit die für das Schneiden entscheidenden Parameter im Rahmen manueller Eingriffe optimieren kann, wobei das jeweils vorgewählte bzw. im Rahmen einer Korrektur abgeänderte Wertepaar für die Schneidegeschwindigkeit und den Vorschub in der bereits geschilderten Weise durch ein Display oder auf andere Weise angezeigt wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist schließlich dadurch möglich, daß die Signale des Sensors 27, 28 oder 29 nach Fig. 1 an einer Buchse 34, die beispielsweise an der Verschalung 26 des Steuergerätes angeordnet sein kann, extern abgenommen und mit einem nachgeschalteten System ausgewertet werden können. In einer Variation dieser Ausge­ staltung ist es möglich, die Auswertung in der bereits beschriebenen Weise auch innerhalb des Systemes durch ent­ sprechende Elemente der elektronischen Steuereinrichtung 25 zu vollziehen und die hierbei anfallenden Resultate am Gerät, beispielsweise an einem Display des Steuergerätes 26 auszuweisen.

Die gegenständliche Erfindung kann in Anpassung an die unterschiedlichen Bedürfnisse der Praxis sowie an die unter­ schiedlichen Konstruktionen von Mikrotomen und Semidünn­ schnittgeräten, insbesondere Ultramikrotomen in unterschied­ lichen Ausführungsformen und Kombinationen verwirklicht werden, ohne ihren Erfindungscharakter einzubüßen. Insbesondere kann die Erfindung bei unterschiedlichen und von dem Ultramikrotomsystem nach Fig. 1 abweichenden Halterungen und Bewegungen des Objektes bzw. Messers realisiert werden: Dies gilt beispielsweise für Schlitten- oder Grundschlitten­ mikrotome bzw. Rotations-(Minot)-Mikrotome herkömm­ licher Bauart mit einer ausschließlich geradlinigen und nicht kreisförmigen Führung des Präparates bzw. Messers, soweit der Vorschub über Stellmotoren vollzogen wird und die Schneidebewegung automatisch bzw. über einen Motorantrieb mit Hilfe einer elektronischen Steuereinrichtung erfolgt, die vorzugsweise an ein einem Encoder (Winkelkodierer) entsprechendes System angeschlossen ist.

Insbesondere kann das automatische Anstellen und Schneiden auch bei Mikrotomen im Sinne der Erfindung realisiert werden, die keine Wechselantriebssteuerung aufweisen, bei denen jedoch das Anstellen, das Anschneiden und das Schneiden mit jeweils unterschiedlichen Bahngeschwindigkeiten des bewegten Teiles sowie mit zumindest teilweise unterschied­ lichen Vorschüben vollzogen wird. Es ist hierbei unwesentlich, ob das Objekt oder das Messer nach dem Abnehmen des Schnittes durch eine Relativbewegung im Sinne des "Single- Pass-Prinzips" voneinander vorübergehend entfernt werden, wie dies anhand der Elemente 24/24′/4′/4/6 im Rahmen des Rückzugs R mit Fig. 1 und 3 beispielhaft beschrieben wurde. Es ist unerheblich ob ein Kraft/Zeit-Verlauf mittels eines Kraft- oder Druck-Sensors oder ob an dessen Stelle ein homologer Längen/Zeit-Verlauf oder sonstiger Verlauf mit einem Sensor anderer Art, beispielsweise mit einem Dehnungs-Meßstreifen registriert und zur Steuerung verwendet wird.

Ebenso ist es unerheblich und für die Verwirklichung der Erfindung gleichgültig, ob an Stelle der erwähnten Piezo- Elemente oder Dehnungs-Meßstreifen andere Sensoren oder Einrichtungen zur Messung der Kräfte, Drücke oder Längen­ änderungen herangezogen werden, soweit diese die für die Verwirklichung der Erfindung erforderliche Genauigkeit und Reaktionsgeschwindigkeit gewährleisten. Darüber hinaus ist es für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens uner­ heblich, auf welche Weise und mit welchen Elementen die verschiedenen Bahngeschwindigkeiten v_S bzw. v_R des jeweils bewegten Teiles sowie die Vorschübe (Schnittdicken) vorge­ wählt, verändert und dem Benutzer angezeigt werden. Gleiches gilt für die Art der Signale, welche dem Benützer über die Änderung einzelner Parameter oder die verschiedenen Funktionsabläufe informieren.

Claims (11)

1. Automatische Anschneidevorrichtung für Mikrotome, insbesondere Ultramikrotome, mit einem durch einen Antriebsmotor bewegten Objekt oder Messer, mit einem durch einen Stellmotor erzeugten Vorschub im Wege einer Relativbewegung zwischen der Messer­ schneide und dem Objekt zum Erzeugen der Schnitte und mit mindestens einem Sensor zur Aufnahme der aus dem Abtrennen der Schnitte resultierenden Kräfte oder der durch diese Kräfte bewirkten Änderungen am System, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Sensor(en) (27, 28, 29) mit einer elektro­ nischen Steuereinrichtung (25) zur Steuerung des Antriebsmotors (20) und/oder des Stellmotors (23) in Abhängigkeit von den während der Abnahme der Schnitte vom Präparat (7) durch die Messerschneide (11) registrierten Kräften (k, -k) oder der von diesen Kräften bewirkten Änderungen am System ver­ bunden ist (sind).

2. Automatische Anschneidevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuer­ einrichtung (25) zur automatischen Zurücknahme der vom Antriebsmotor (20) festgelegten Bahngeschwindig­ keit des bewegten Objektes (7) bzw. Messers sowie der vom Stellmotor (23) festgelegten Vor­ schubrate bzw. Schnittdicke in Abhängigkeit von den bei dem ersten Kontakt zwischen der Messer­ schneide (11) und dem rasch angestellten Präparat (7) abgegebenen Signalen aus dem Sensor (27, 28, 29).

3. Automatische Anschneidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinrichtung (25) zur automatischen Umschaltung von einem raschen Einfachantrieb (20, 19, 18, 16, 15′/15), bei dem sich der Antriebs­ motor mit im wesentlichen konstanter Drehzahl dreht, auf einen an sich bekannten Wechselantrieb mit reduzierter Schneidegeschwindigkeit (v_S) im Schneide­ bereich (S) und erhöhter Rückholgeschwindigkeit (v_R) außerhalb des Schneidebereichs in Abhängig­ keit von den beim ersten Kontakt zwischen der Messerschneide (11) und dem Objekt (7) abgegebenen Signalen aus dem Sensor (27, 28, 29).

4. Automatische Anschneidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte, mit der elektronischen Steuereinrichtung (25) verbundene Registriervorrichtung zum Registrieren der relativen Lage von Präparat (7) und Messerschneide (11), beispielsweise ein die Stellung einer vom Antriebsmotor (20) angetriebenen Welle erfassender Winkelencoder (22) oder dgl. vorgesehen ist, und daß die elektronische Steuer­ einrichtung (25) in Abhängigkeit von dem bei der Berührung des Objektblockes (7) mit der Messer­ schneide (11) entstehenden Signal (S) des Sensors (27, 28, 29) und dem von der Registriervorrichtung (22) abgegebenen Signal den Antriebsmotor (20) derart steuert, daß die Umschaltung (U₁) von einer raschen Rückholgeschwindigkeit (v_R) zu einer lang­ samen Schneidegeschwindigkeit (v_S) in einer Position des bewegten Präparates (7) oder Messers erfolgt, welche bei vorgegebenen Bahngeschwindigkeiten (v_S, v_R) ein Abklingen der bei der Umschaltung (U₁) entstehenden Vibrationen bis zum nachfolgen­ den Kontakt zwischen der Messerschneide (11) und dem Präparat (7) gewährleistet.

5. Automatische Anschneidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinrichtung (25) zur unmittelbaren Umschaltung vom langsamen Schneidegang (v_S) auf den raschen Rückholgang (v_R) aufgrund des von dem Sensor (27, 28, 29) beim Abschluß des Schneidevor­ ganges abgegebenen Signales (S₂).

6. Automatische Anschneidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinrichtung (25) zum Vergleich der während der Abnahme (S₁→S₂) aufeinanderfolgender Schnitte F₁→F₂→F₃→ . . .) vom Sensor (27,28, 29) ein­ gehenden Signalverläufe und zur automatischen Umschaltung des Antriebsmotors (20) auf eine niedrige Schneidegeschwindigkeit (v_S) und/oder des Stellmotors (23) auf einen niedrigen Vorschub (V) bzw. auf eine niedrigere Schnittdicke, sobald bei zwei aufeinanderfolgenden Schnitten weitgehend identische Signalverläufe vorliegen.

7. Automatische Anschneidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von der elektronischen Steuereinrichtung (25) nach dem Wechsel der Schneidegeschwindigkeit (v_S) und des Vorschubs (V) bzw. der Schnittdicke automatisch festgelegten Werte manuell innerhalb vorge­ gebener Grenzen korrigierbar sind.

8. Automatische Anschneidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Ein­ richtung zur Ermittlung und Anzeige der im Rahmen des jeweils letzten abgeschlossenen Schneidevor­ ganges registrierten minimalen und/oder maximalen Kräfte (k, -k).

9. Automatische Anschneidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine optische und/oder akustische Signaleinrichtung zur Anzeige des Überschreitens eines vorgegebenen oder vorgewählten Grenzwertes für die Kräfte (k, -k).

10. Automatische Anschneidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine elektronische Auswertschaltung zur Verarbeitung der von den Kraftsensoren (27, 28, 29) abgegebenen Signale und eine daran angeschlosssene Anzeigeeinheit zur Anzeige periodischer Änderungen im Kraft/Zeit- Verlauf.

11. Automatische Anschneidevorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit zur Wiedergabe der Frequenz sowie der Amplituden der periodischen Änderungen im Kraft/Zeit-Verlauf.