피에조 모터가 장착된 PMBi 펌프
전 세계 유일의 실험실 펌프
핀란드의 의료 기술 기업 Ginolis는 국제 의료 기술 고객을 위해 고정밀 디스펜싱 펌프를 개발했습니다: 피에조 모터의 압전으로 구동되는 선형 모터가 필요한 나노리터의 정밀도를 보장합니다.
정확하고 반복 가능한 정량 디스펜싱: 지놀리스는 PMBi 펌프를 통해 이 분야에서 획기적인 발전을 이루었습니다. 정밀도와 유지보수가 적은 설계 면에서 타의 추종을 불허하는 이 완전 통합형 펌프는 용량이 다른 두 가지 모델로 제공됩니다. PMB는 압전으로 구동되는 벨로우즈 시스템인 펌프의 핵심 요소인 피에조 모터 벨로우즈의 약자입니다. 이 펌프에는 스웨덴 제조업체인 PiezoMotor의 모터가 장착되어 있으며, 높은 정밀도와 컴팩트한 디자인에 강력한 출력을 자랑합니다.
핀란드 오울루에 본사를 둔 Ginolis는 표준 제품부터 맞춤형 시스템에 이르기까지 모듈식 자동화 플랫폼을 기반으로 광범위한 솔루션을 제공합니다. 2010년에 설립된 이 회사는 디스펜싱, 마이크로 생산 및 정밀 로봇 공학 분야의 특허를 보유하고 있으며 세계 유수의 진단 회사와 협력하고 있습니다.
다재다능하고 지능적이며 유지보수가 적은 설계
최근에 출시되어 이미 많은 구매자를 확보한 PMBi 펌프는 다목적이며 지능적이고 유지보수가 거의 필요하지 않습니다. 이 펌프는 소형 규모로 시약과 유체를 디스펜싱하는 데 사용되며, 지놀리스에서 제조한 자동화 플랫폼에 통합하거나 독립형 제품으로 사용할 수 있으며 펌프, 가스 제거기, 호스, 밸브 및 세라믹 디스펜싱 노즐이 포함된 스타터 키트로 제공됩니다.
"우리는 2013년에 고객의 요구 사항에 따라 최초의 펌프를 개발했습니다."라고 Ginolis의 기술 이사 겸 개발 책임자인 Markku Känsäkoski는 말합니다. "당시 사용하던 솔루션은 필요한 정밀도를 제공하지 못했습니다. 그래서 정밀도에 대한 요구 사항을 충족하는 펌프를 개발해 달라는 요청을 받았습니다. 고객이 직접 피에조 모터라는 회사를 참여시켰습니다." 그 결과 2019년에 통신 인터페이스를 개선하여 대규모 생산에 적합하도록 수정한 일회성 맞춤형 펌프가 탄생했습니다.
벨로우즈를 구동하는 피에조 모터
Ginolis PMBi 펌프의 원리는 벨로우즈를 수축 및 팽창시키는 고정밀 피에조 모터입니다. 벨로우즈는 이전에 밀폐된 챔버로 빨아들인 양을 정밀하게 이동시킵니다. 마그네틱 밸브는 짧은 시간(100마이크로초) 동안 열리면서 액적을 방출합니다. 이를 통해 초당 최대 100개의 방울을 디스펜싱할 수 있습니다. 피에조 모터를 사용하면 벨로우즈 시스템에서 마찰이 발생하지 않아 수명이 매우 길고 씰을 교체할 필요가 없는 펌프를 만들 수 있습니다. 이 펌프의 크기는 127 x 44.5 x 148.5mm에 불과하며 RS-232 및 RS-485 인터페이스가 장착되어 있고 이더넷 연결은 옵션으로 제공됩니다. 통합 압력 센서는 유체 라인의 막힘, 누출 및 공기를 제어하고 사전 분배 중에 펌프의 업스트림 압력 생성 및 압력 안정화를 모니터링합니다.
"이 펌프는 1나노리터 크기의 액체를 분사합니다. 이를 위해서는 유체 챔버의 움직임에 매우 높은 정밀도가 필요합니다. 또한 피에조 모터를 통해 모터에 반동이 전혀 없어야 합니다."라고 Ginolis의 마크쿠 칸사코스키는 강조합니다. 이 독특한 펌프에는 각각 20N과 40N의 스톨력을 가진 표준 트윈 LT20 및 트윈 LT40 리니어 모터가 장착되어 있습니다.
볼륨당 높은 힘
압전 모터는 일반적으로 최고의 정밀도와 소형화가 필요한 애플리케이션에 사용됩니다. 견고한 고정밀 모터는 혁신적이면서도 오랜 시간 입증된 피에조 레그 기술을 사용하여 나노미터 및 나노미터 미만 범위에서 백래시가 없는 움직임을 구현합니다. 역 압전 효과는 전압이 가해지면 특정 세라믹 소재의 변형을 일으킵니다.
전압을 가하면 브러시드 DC 모터가 시동됩니다. 세라믹으로 만들어지고 일반적으로 총 4개 또는 6개의 다리가 한 쌍으로 배열된 피에조 레그는 선형 및 회전 모터를 모두 구동할 수 있습니다. 이 모터는 드라이브 로드가 항상 적어도 한 쌍으로 고정되므로 무브 앤 홀드 애플리케이션에 특히 적합합니다. 따라서 홀딩 위치에 추가적인 힘이 필요하지 않으며 오프 상태에서도 높은 홀딩력을 보장합니다. 기존 전기 모터와 비교했을 때 수 뉴턴에서 최대 450N에 이르는 높은 부피당 힘, 뛰어난 동역학 및 소형화 기능, 속도에 대한 높은 유연성 및 뛰어난 정밀도 등 다양한 이점을 제공합니다.
향후 확대될 협력
"기술적으로 우리는 특허를 받은 독특한 디자인의 펌프를 개발했습니다."라고 칸사코스키가 말합니다. 이 펌프는 소형의 고정밀 비접촉식 디스펜싱 및 흡인 플랫폼인 Ginolis의 디스펜싱 플랫폼 "Cecilia-L"에 표준 장비로 설치됩니다. 세실리아-L은 미세 유체 칩 및 카트리지 인쇄뿐만 아니라 바이오칩 및 소형화된 분석을 위한 자동화된 유체 처리뿐만 아니라 다양한 의료 기술 응용 분야에 이상적입니다. 이 플랫폼에는 2~4개의 PMBi 디스펜싱 펌프가 장착되어 있습니다.
개발 단계부터 대규모 생산에 이르기까지 피에조모터와의 협력은 매우 만족스럽고 건설적이었습니다. 적합한 엔코더를 사용할 수 있었기 때문에 개발에 필요한 시간을 단축할 수 있었습니다. "현재 저희는 로봇 공학과 자동화에 중점을 두고 있습니다."라고 Känsäkoski는 말합니다. "하지만 고정밀 조립 공정에 대한 수요도 있습니다. 앞으로 피에조모터와 더 자주 협력하게 될 것입니다."