Kontaktlose Schwerkraftkompensation für die Präzisionsmechatronik

Was ist der Schwerkraftausgleich?

In vielen hochpräzisen Maschinen - wie RoboterarmeIn der Halbleiterindustrie, auf Halbleitertischen oder Prüfplattformen wird oft ein Teil verwendet, das sich vertikal bewegt. Die Schwerkraft zieht es jedoch ständig nach unten.

Das bedeutet, dass Ihre Motoren oder Aktuatoren immer in Betrieb sind, selbst wenn sie das Teil nur stillhalten. Das führt zu:

• Unnötiger Energieverbrauch.
• Wärmeentwicklung, die unerwünschte thermische Ausdehnung und Verformung verursacht.
• Größere Anschlussdrähte.
• Abnutzung der Komponenten.
• Unerwünschte Steifigkeit, die die Reaktionsfähigkeit verringert und zu zusätzlichen Positionsfehlern führt.
• Durch die Schwerkraft bedingte Durchbiegung.
• Hinzufügen von Fail-Safes für den Fall, dass der Vertikalantrieb abschaltet.

Um Ihr System effizienter, stabiler und genauer zu machen, soll sich das bewegliche Teil schwerelos anfühlen. Genau das bewirkt der Schwerkraftausgleich.

Der Schwerkraftausgleich ist eine Technik, die dazu dient, das Gewicht eines sich bewegenden Objekts zu neutralisieren - insbesondere bei vertikalen Bewegungssystemen.

Warum nicht Federn oder herkömmliche Aktuatoren verwenden?

Herkömmliche Lösungen wie Federn oder Vorspannkonstruktionen bringen Einschränkungen mit sich - wie Reibung, mechanische Abnutzung und nichtlineares Verhalten, Nachteile pro Methode:

Wie kann unsere Serie magnetischer Schwerkraftkompensatoren helfen?

Wenn Sie ein vertikal bewegliches Teil haben, das sich schwerelos anfühlen muss, damit es sich schnell und präzise bewegen kann, ohne Energie zu verschwenden, Wärme zu erzeugen oder Steifigkeit zu erzeugen, kann unsere MSG-Serie helfen.

Die MGC-Serie erreicht dies, indem sie eine passive Magnetkraft erzeugt, die das Gewicht des beweglichen Teils genau ausgleicht. Das Ergebnis: Ihr System funktioniert mit minimalem Aufwand, als würde es auf Luft schweben.

Die Technik hinter der MGC-Serie

Die MGC-Serie verwendet eine Kombination aus Permanentmagneten und optionalen Lorentz-Spulen, um zwei separate Kräfte zu erzeugen:

Passive Vorspannkraft (Anti-Gravitations-Magnetkraft)

• Zwei magnetische Baugruppen erzeugen eine kontinuierliche Kraft mit extrem geringer parasitärer Steifigkeit in DOF6.
• Dieses berührungslose Magnetfeld erzeugt eine konstante, nach oben gerichtete Kraft, die exakt auf das Gewicht der bewegten Masse abgestimmt ist.
• Dadurch entfallen direkte mechanische Kupplungen und die Übertragung von Vibrationen wird verhindert.
• Diese Kraft erfordert keine elektrische Energie und bringt nur eine minimale Steifigkeit mit sich, da sich der Spulenteil im statischen Teil befindet.

Aktive Z-Steuerkraft (nur bei A-Modellen)

• Eine Lorentz-Spule liefert eine präzise Steuerkraft in vertikaler Richtung, die zur passiven Vorspannkraft hinzukommt.
• Dies ermöglicht eine schnelle und dynamische Reaktion auf externe Störungen.
• Ohne zusätzliche Wärme oder Steifigkeit für das bewegliche Teil.

Optimiertes Design

• Die Spulen und die statische Magnetanordnung bilden einen effizienten Wärmepfad. Dies ist für eine hohe Kraftdichte von Vorteil.
• Keine beweglichen Drähte = ultrahohe Zuverlässigkeit
• Langlebig, keine mechanischen Verschleißstellen
• Optional kann eine Wasserkühlung zur zusätzlichen Wärmeabfuhr eingesetzt werden.
• Sowohl die Bias-Kraft als auch die Lorentz-Kraft wirken auf dasselbe Teil.

So erhalten Sie stabile Unterstützung und präzise Bewegungen in einer kompakten, zuverlässigen Form. Ohne die Komplexität eines aktiven Schwebesystems.

Was macht die MGC einzigartig?

Im Gegensatz zu herkömmlichen Aktuatoren oder Magnetlagern trennt der MGC den Schwerkraftausgleich von der dynamischen Kraftregelung. Wie bereits erwähnt, wird eine passive Vorspannkraft mit Hilfe von Doppelmagneten erzeugt, um das Gewicht ohne Strom und Wärme auszugleichen. Eine separate Lorentz-Spule sorgt dann für die erforderliche Betätigung der Z-Achse.

Die wichtigsten Vorteile sind:

• Berührungsloser Betrieb mit geringer Steifigkeit
• Energieeffizient: kein Spulenstrom erforderlich, um der Schwerkraft entgegenzuwirken
• Keine thermische Belastung des beweglichen Teils
• Zuverlässig in jeder Orientierung, Z- und Radialachsen-Kraftunterstützung
• Kein Energieverlust im statischen Betrieb
• Geringe parasitäre Steifigkeit (30-6000 N/m je nach Modell)
• Vakuumtaugliche Designoptionen verfügbar.
• Geeignet für 6-DOF-Anwendungen: Das Radialspiel ermöglicht kontrollierte Bewegungen in sechs Freiheitsgraden, ideal für komplexe mechatronische Anwendungen.