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Integrierte Schrittmotoren mit geschlossenem Regelkreis von Applied Motion Products lösen Wärmeprobleme in Peristaltikpumpen in Verbindung mit einem Bioreaktorsystem

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Watsonville, CA - Applied Motion Products löste Wärmeprobleme in Verbindung mit einem Peristaltikpumpensystem, das einen Bioreaktor mit Materialien versorgt, indem es offene Schrittmotoren durch geschlossene Schrittmotoren ersetzte.

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Eine Peristaltikpumpe mit internen Schläuchen, die das Medium von den Pumpenkomponenten trennen, bietet eine sanitäre Methode zur Versorgung des Bioreaktors mit verschiedenen Flüssigkeiten zur Anzucht von Zellkulturen bei der Entwicklung neuer Medikamente. Schrittmotoren werden zum Antrieb des Pumpenkopfes verwendet, wobei die Pumpschläuche komprimiert und freigegeben werden, um die Medien in die Bioreaktorkammer zu bewegen.

Zunächst erhöhte die von den Schrittmotoren mit offenem Kreislauf erzeugte übermäßige Wärme die Temperatur der in den Bioreaktor gepumpten Flüssigkeiten. Die höheren Temperaturen wiederum beeinträchtigten die biologischen Verarbeitungszeiten und reduzierten die Erträge. Integrierte Schrittmotoren mit geschlossenem Regelkreis von Applied Motion Products beseitigten das Wärmeproblem, da sie kühler arbeiten und weniger Strom verbrauchen als Schrittmotoren mit offenem Regelkreis.

Durch die Integration von Encoder-Feedback und Servosteuerungs-Firmware wird der Strom des Schrittmotorsystems mit geschlossenem Regelkreis so gesteuert, dass die Drehmomentanforderungen genau erfüllt werden. Da der geschlossene Schrittmotor nur so viel Strom wie nötig zieht, erzeugt er wesentlich weniger Wärme als ein offener Schrittmotor. Geschlossene Schrittmotoren laufen auch leiser und ruhiger als ihre offenen Pendants. Schrittmotoren mit offenem Regelkreis arbeiten unabhängig von den Lastanforderungen kontinuierlich mit vollem Strom, was zu einer übermäßigen Wärmeentwicklung führt.

Die Umstellung auf einen Schrittmotor mit geschlossenem Regelkreis ermöglichte es dem Life-Science-Unternehmen außerdem, einen Schrittmotor nach NEMA 23 in einer einzigen Größe zu verwenden, um alle Kombinationen von Pumpenschläuchen und Medien zu bedienen, anstatt verschiedene Pumpen- und Motorgrößen zu lagern. Diese Umstellung auf einen einzigen Motor unterstützte die Entwicklung einer Standard-Pumpenkopfbaugruppe, die nur noch Schaltrohradapter zur Dosierung verschiedener Materialien in den Bioreaktor benötigte.

Durch die Verwendung eines integrierten Motordesigns wurden auch die Komponenten reduziert und der Platzbedarf in der Schalttafel verringert. Durch die Kombination eines Schrittmotors, eines Encoders, eines Antriebs, eines Controllers und von Steckverbindern in einem einzigen Gehäuse machte der integrierte Motor die Verkabelung zur Verbindung separater Bewegungssteuerungskomponenten überflüssig, wodurch Platz in den sehr kleinen Bedienfeldern frei wurde. Dual-Port-Ethernet-Verbindungen ermöglichten Daisy-Chain-Verbindungen von Ethernet-Signalen zwischen mehreren Motoren, um die Anzahl der Netzwerkkabel zu reduzieren, die um das Gerät herum und zurück zum Bedienfeld geführt werden müssen (siehe Foto 2).