Gleichstrommotor und andere Antriebe für die Medizintechnik

Details: Veröffentlicht: 01.03.2021; Zuletzt aktualisiert: 15.04.2024; Zugriffe: 10763

Koco Motion bietet ein umfassendes Produktprogramm an Antriebstechnik für die momentan besonders boomende Medizintechnik. Mit dem Gleichstrommotor, Glockenläufermotor, bürstenlosem Gleichstrommotor, Präzisions Getriebemotor, Präzisions Servomotor und Miniatur Schrittmotor Portfolio von Constar lassen sich nahezu alle Entwickler Wünsche erfüllen. Medizinische Pumpen, chirurgische Instrumente, Beatmungsgeräte oder Prothesen beispielsweise sind die in Frage kommenden Applikationen.

Inhalt des Fachartikels

Koco Motion meistert Covid-19
Individuelle Anpassungen als tägliches Geschäft
Optimismus und Vorfreude auf das, was kommt

Koco Motion meistert Covid-19

„Durch unsere hohe Lieferfähigkeit konnten wir den Bedarf von Medizintechnik Projekten insbesondere mit kurzen Lieferfristen decken. Wir haben hier zudem neue Projekte und Kunden gewinnen können, die zum Beispiel in der Produktion von Masken und Schnelltests Unterstützung brauchten. Auch den Bedarf global agierender Unterlieferanten für komplette Medizintechnik-Komponenten konnten wir decken“, sagt Olaf Kämmerling, Geschäftsführer der Koco Motion GmbH in Dauchingen.

Dennoch gestaltete sich der Anfang der Pandemie auch für die Antriebsspezialisten erst einmal holprig. „Das Jahr 2020 war geprägt von einem Einbruch im ersten Quartal in vielen Bereichen unserer Kunden, auf den zahlreiche Hiobsbotschaften folgten.

Sie konnten teilweise die vereinbarten Abnahmemengen nicht einhalten und die Situation war sehr undurchsichtig“, denkt Herr Kämmerling zurück. Zudem gab es Lieferengpässe durch den Asien Lockdown wie Engpässe in der globalen Lieferkette.

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Der dann einsetzende Boom in der Medizintechnik hat dem Unternehmen aber auch einen tieferen Einblick in die Marktbedürfnisse gegeben und erlaubt es Koco Motion, sich nun darauf auszurichten. Bei der Schwesterfirma Koco DC Motion in den USA erzeugt der Bereich Medizintechnik jetzt mehr als 50 % vom Gesamtumsatz.

Qualitäts Elektromotoren aus Shenzhen

Bei dem Angebot für die Medizintechnik arbeitet der Antriebsspezialist eng mit Constar Micromotor Co., Ltd. aus Shenzhen, China zusammen. Das 2000 gegründete Unternehmen hat sich auf Mikromotoren und darauf basierenden Antriebslösungen spezialisiert. Mehr als 40 Patente sind aus diesem Engineering bereits hervorgegangen. Constar bietet eine hohe Produktqualität gemäß der Norm IATF16949.

Das Medizintechnik Portfolio der Asiaten ist breit aufgestellt. Es enthält u. a. Serien an bürstenlosem DC-Motor (BLDC), Glockenläufermotor, Präzisionsgetriebe- und -servomotor sowie Miniatur Schrittmotor. Sie alle finden Einsatz in medizinischen Geräten wie nachfolgende Beispiele verdeutlichen:

Gleichstrommotor für medizintechnische Pumpen

Servomotor Getriebe Kombinationen wurden speziell für die Insulinpumpe entwickelt. Der kompakte Insulinpumpen Gleichstrommotor gestattet kleine, präzise und dauerhafte Infusionen. Durch verschiedenste Getriebestufen und Encoder Auflösungen kann die zu fördernde Insulinmenge angepasst werden.

Ein präziser Glockenläufermotor eignet sich für den Antrieb in einer Vakuumpumpe. Der kompakte 9-teilige Kollektor bietet eine geringe Drehmoment Welligkeit (Rippel) und geringe Kommutierungs-Stromspitzen (Funkenerosion). Zusammen mit dem eisenlos gewickelten Rotor erzeugt der Gleichstrommotor einen hohen Wirkungsgrad und bietet eine lange Lebensdauer.

Für die Infusionspumpe sind gleich verschiedene Gleichstrommotoren prädestiniert wie Eisen Anker oder Glockenläufer Getriebe Kombinationen sowie kleine Schrittmotoren. Weil die Elektromotoren eine hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeit bieten, bestehen die Infusionspumpen über ihre Lebensdauer hinweg die strengen Kontrollen der Infusionsmengen.

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Ein Getriebemotor kümmert sich darum, dass in einer Mikro Injektionspumpe das Einspritzen der Medikamente präzise gesteuert wird. Auch zeichnet sich der Elektromotor aus durch seine hohe Wiederholgenauigkeit, er ist kompakt und sehr präzise.

BLDC Elektromotor für Beatmungsgeräte, Chirurgie und Prothesen

Für Beatmungsgeräte hat Koco Motion einen bürstenlosen Motor im Programm. Der Gleichstrommotor hält den Luftdruck des Beatmungsgerätes stabil. Dabei sind der Geräuschpegel kaum hörbar und die Lebensdauer hoch.

Für chirurgische Geräte wie sie zum Schneiden, Fräsen oder Bohren verwendet werden, hat der Antriebsspezialist spezielle bürsten- und eisenlose Motoren entwickelt. Diese Antriebe bieten hohes Drehmoment und Wirkungsgrad sowie eine hervorragende dynamisch/statische Drehzahl Regelung.

Die Motoren für chirurgische Roboter haben eine eisenlose Wicklung und bieten hohe Drehmoment und Drehzahl. Dank der schnellen Reaktionsgeschwindigkeit kann der Gleichstrommotor präzise positionieren. Die Roboter können so genaue und komplexe Bewegungen umsetzen.

Bei einem Multilamellenkollimator zur Strahlentherapie definiert das Verschieben der darin befindlichen Lamellen das Bestrahlungsfeld. Ein kompakter Servomotor beschleunigt die Bewegung aufgrund seiner hohen Leistungsdichte und hohen Reaktionsgeschwindigkeit. Die Kombination mit einem hochauflösenden Encoder garantiert zuverlässig die genaue Positionierung der Lamellen.

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In Prothesen kommen Glockenläufer und bürstenlose Gleichstrommotoren kombiniert mit Getrieben zum Einsatz. Dabei kommen die Vorzüge der Glockenläufer voll zum Tragen: geringes Gewicht, kein Rastmoment, hoher Wirkungsgrad und stabiles Drehmoment bei sehr guter Regelbarkeit. Mit diesem Gleichstrommotor lassen sich gut die Bewegungen künstlicher Gelenke realisieren. Dank dieser Eigenschaften können sich die Benutzer mit ihrer Prothese natürlich, stabil und kraftvoll bewegen.

Schrittmotor und Servomotor für Labor und Analysegeräte

Koco Motion bietet verschiedene Antriebe für die Mechanik von Blutanalysegeräten. Schrittmotor und Servomotor sorgen für das automatisierte und präzise Positionieren. Auch hier erhalten die Geräte eine hohe Lebensdauer und bieten einen zuverlässigen Betrieb.

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Für die Zentrifuge kommt der bürstenlose Innen- oder Außenläufermotor mit hohen Drehmoment und Drehzahl zum Einsatz. Sie erhöhen die Leistungsfähigkeit der Zentrifugen und nutzen die maximale Zentrifugalgeschwindigkeit aus. Der Trennfaktor der Zentrifuge wird verbessert und die Wartungskosten werden reduziert.

In Pipetten bringen die Glockenläufer zusammen mit Encodern die nötige Präzision mit sich. Wartungsfrei und zuverlässig halten sie auch die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Dosierung beim Pipettieren ein.

Komplexe Anwendungen und Stand-Alone-Geräte

Schrittmotoren mit und ohne Steuerung finden ebenfalls Anwendung in der Medizintechnik. Hier eignen sie sich sehr gut zur Positionierung, besonders dort, wo Getriebe wegen engem Bauraum oder Geräuschentwicklung ungewünscht. Dies gilt auch, wenn ohne Encoder oder Endschalter positioniert werden soll. Fast immer hat Koco Motion einen passenden Antrieb hierfür parat. Einsatzbeispiel sind u. a. die oben beschriebenen Blutanalysegeräte oder die medizinische Pumpentechnik.

Für Stand-Alone-Geräte oder hochkomplexe Anwendungen kommen oft die Antriebe Lexium MDrive und MDrive von Schneider Electric zum Einsatz. Eine integrierte Steuerung übernimmt hier die Steuerungsaufgaben und kontrolliert und bedient hier mehrere Einheiten sowie Abläufe gleichzeitig.

Eine einfache Programmierung und Steuerung bietet last but not least die Kannmotion Plattform von Adlos und Koco Motion. Ihr spezielles Merkmal ist die Fähigkeit zur kundenspezifischen Anpassung von Hard- und Software. In größeren Stückzahlen bietet Kannmotion einen besonderen Nutzen, wenn sie ganz speziell an die Applikation angepasst wird. Dann kann sie nur genauso viel, wie sie können muss und das ist sehr kosteneffizient. Trotz ihrer Einfachheit eignen sich die kompakten Motoren mit integrierter Steuerung und Closed loop Funktion für ein breites Anwendungsfeld.

Individuelle Anpassungen als tägliches Geschäft

„Kundenspezifische Anpassungen sind unser tägliches Geschäft und zählen zu den Herausforderungen für eine gute partnerschaftliche Beziehung“, sagt Olaf Kämmerling.

Ein Standardprodukt erfüllt in der Medizintechnik nur selten die Anforderungen aller Anwendungen. Wird in der einen Anwendung ein besonders geräuscharmer Betrieb bei hoher Energieeffizienz gefordert, braucht es in der nächsten Applikation vielleicht einen starken und robusten Antrieb. Will man beides in Einklang bringen, ist eine applikationsspezifische Anpassung nötig.

„Bei unseren Bemühungen, den Antrieb optimal auf die Anwendung anzupassen, kollidiert das oft mit dem angestrebten Kostenrahmen“, beschreibt Olaf Kämmerling die gelegentliche Zwickmühle. „Die Entscheidung über die Motorentechnologie steht oft im Vordergrund. Bereits bei der Auswahl werden hier wichtige Weichen für Kosten und Nutzen gestellt. Je früher wir in die Projekte einsteigen können, desto mehr Möglichkeiten gibt es für die Optimierung des Antriebs. Die Freiheitsgrade nehmen im laufenden Projekt dann immer weiter ab, während die Kompromissfindung zunimmt“, erklärt der Geschäftsführer.

Gleichstrommotor als Allroundtalent für unzählige Applikationen

Mögliche und bereits durchgeführte Anpassungen sind z. B.:

Wicklungswiderstand
Wirkungsgrad
Bürsten
Lagertypen (Kugellager, Gleitlager)
Drehmomente
Anbauteile (Bremsen, Getriebe, Encoder, Feedbacksysteme, Magnete, Spindeln, Muttern usw.)
Wellen, Wellendurchführung, Wellenkontur
Kabel, Stecker, Anschlüsse
Flansche
Außenkonturen
Beschichtungen
Hardware, Software
Sensoren wie Temperatursensor , Hallsensor, usw.

Optimismus und Vorfreude auf das, was kommt

Auf die aktuelle Situation hat Koco Motion sehr schnell mit Maßnahmen auf die Pandemie reagiert. Um die Mitarbeiter am Arbeitsplatz vor Covid-19 zu schützen, wurde die Infrastruktur angepasst. Homeoffice für die einen und Abstand, Masken & Co. für ein kleines Team vor Ort in Dauchingen sind einige der Maßnahmen.

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„Wir sind in der glücklichen Lage, ein sehr breites gefächertes Kundenklientel zu haben. Damit können wir die Rückgänge der einen Branche mit den Zugewinnen aus anderen Branchen weitestgehend auffangen“, resümiert Olaf Kämmerling. „Insgesamt konnte Koco Motion das Jahr 2020 sogar mit einem Wachstum abschließen. Auch wenn viele Herausforderungen noch zu bewältigen sind, bis wir diese Krise hinter uns gelassen haben, freuen wir uns auf die Zeit danach. Für die Zukunft erwarten wir, dass unsere neugewonnenen Kunden die Zusammenarbeit mit uns fortsetzen werden.“