Compensador magnético de gravedad
Soluciones sin contacto de alto rendimiento para compensación de gravedad en sistemas mecatrónicos de precisión: basado en la tecnología de imanes antigravedad y el equilibrado de fuerzas magnéticas. La serie de compensadores magnéticos de gravedad (MGC) proporciona una fuerza ascendente pasiva y estable, lo que permite que sus sistemas de movimiento vertical sean más compatibles al tiempo que elimina la disipación de energía para el componente de fuerza vertical. Permite que sus sistemas se muevan con mayor rapidez, suavidad y control.
Utilizado en robótica, semiconductores y aplicaciones basadas en vacío, el MGC reduce la tensión mecánica, elimina la pérdida de potencia estática de la bobina y permite un posicionamiento de baja rigidez con gran fiabilidad.
Sin contacto
entrega forzosa
No estático
pérdida de energía
No se mueve
cables
Admite 6-DOF
control
¿Qué es la compensación de gravedad?
En muchas máquinas de alta precisión, como brazos robóticos, etapas de semiconductores o plataformas de inspección, a menudo se utiliza una pieza que se mueve verticalmente. Sin embargo, la gravedad tira constantemente de ella hacia abajo.
Esto significa que sus motores o actuadores están siempre trabajando, incluso sólo para mantener la pieza quieta. Eso nos lleva a:
- Consumo innecesario de energía.
- Generación de calor que provoca dilataciones y deformaciones térmicas no deseadas.
- Cables de conexión de mayor tamaño.
- Desgaste de los componentes.
- Rigidez no deseada que reduce la capacidad de respuesta y provoca errores de posición adicionales.
- Flacidez inducida por la gravedad.
- Incorporación de dispositivos de seguridad para cuando se apague el actuador vertical.
Para que su sistema sea más eficaz, estable y preciso, es necesario que la parte móvil parezca ingrávida. Eso es exactamente lo que hace la compensación de la gravedad.
La compensación de la gravedad es una técnica utilizada para neutralizar el peso de un objeto en movimiento, sobre todo en los sistemas de movimiento vertical.
¿Por qué no utilizar muelles o actuadores tradicionales?
Las soluciones tradicionales, como los muelles o las estructuras de precarga, presentan limitaciones, como la fricción, el desgaste mecánico y el comportamiento no lineal:
| Método | Inconvenientes |
| Muelles | Añaden rigidez mecánica, no pueden ajustarse con precisión, se degradan con el tiempo |
| Bobina/Fuerza motriz | Consume energía incluso en reposo, genera calor, cables de conexión, |
| Neumática | Voluminoso, ruidoso, no compatible con el vacío, rozamiento del pistón e histéresis |
| Maglev activo | Complejo, caro, a veces inestable |
¿Cómo puede ayudar nuestra serie de compensadores magnéticos de gravedad?
Si tiene una pieza móvil vertical que necesita una sensación de ingravidez para poder moverse con rapidez y precisión, sin desperdiciar energía, generar calor ni añadir rigidez, nuestra serie MSG puede ayudarle.
La serie MGC lo consigue creando una fuerza magnética pasiva que equilibra exactamente el peso de la pieza móvil. El resultado: su sistema funciona como si flotara en el aire, con el mínimo esfuerzo.
La técnica de la serie MGC
La serie MGC utiliza una combinación de imanes permanentes y bobinas de lorentz opcionales para generar dos fuerzas separadas:
Fuerza de polarización pasiva (fuerza magnética antigravitatoria)
- Dos conjuntos magnéticos generan una fuerza continua con una rigidez parásita extremadamente baja en DOF6.
- Este campo magnético sin contacto crea una fuerza ascendente constante, exactamente sintonizada por diseño para compensar el peso de la masa en movimiento.
- Esto elimina los acoplamientos mecánicos directos y evita la transmisión de vibraciones.
- Esta fuerza no requiere energía eléctrica e introduce una rigidez mínima, ya que la parte de la bobina está situada en la parte estática.
Fuerza de control Z activa (sólo en modelos A)
- Una bobina de Lorentz proporciona una fuerza de control precisa en la dirección vertical que se añade a la fuerza de polarización pasiva.
- Esto permite una respuesta rápida y dinámica a las perturbaciones externas.
- Sin añadir calor ni rigidez a la parte móvil.
Diseño optimizado
- Las bobinas y el conjunto de imanes estáticos forman una trayectoria térmica eficiente. Esto es beneficioso para una alta densidad de fuerza.
- Sin cables móviles = altísima fiabilidad
- Duradero, sin puntos de desgaste mecánico
- Se puede utilizar refrigeración por agua opcional para disipar más calor.
- Tanto la fuerza de polarización como la fuerza de Lorentz actúan sobre la misma pieza.
Esto le proporciona un soporte estable y un movimiento de precisión de forma compacta y fiable. Sin la complejidad de los sistemas completos de levitación activa.
¿Qué hace que el MGC sea único?
A diferencia de los actuadores convencionales o los cojinetes magnéticos, el MGC separa la compensación de la gravedad del control de la fuerza dinámica. Como se ha mencionado anteriormente, se crea una fuerza de polarización pasiva utilizando conjuntos de imanes dobles para equilibrar el peso sin energía ni calor. A continuación, una bobina Lorentz independiente añade la actuación necesaria en el eje Z.
Entre sus principales ventajas figuran:
- Funcionamiento sin contacto con baja rigidez
- Eficiencia energética: no se necesita corriente en la bobina para contrarrestar la gravedad
- Sin carga térmica en la parte móvil
- Fiable en cualquier orientación, soporte de fuerza en los ejes Z y radial
- Pérdida de energía cero en funcionamiento estático
- Baja rigidez parásita (30-6000 N/m según el modelo)
- Opciones de diseño compatibles con el vacío disponibles.
- Adecuado para aplicaciones 6-DOF: El juego radial permite movimientos controlados en seis grados de libertad, ideal para aplicaciones mecatrónicas complejas.
Descripción general de los modelos técnicos de la serie MGC
Desde módulos compactos de 40 mm de diámetro hasta versiones de alta fuerza de 160 mm, la serie MGC cubre aplicaciones desde 6 N de fuerza de polarización hasta 800 N.
Notas:
- Las especificaciones son valores preliminares. No se pueden derivar derechos de esta especificación.
- Se pueden solicitar diseños personalizados, opciones de refrigeración y asistencia para la integración.
- Los modelos A incluyen actuación Lorentz Z / Los modelos P sólo proporcionan compensación pasiva de la gravedad.
| Especificación | MGC-A4025 | MGC-P6040 | MGC-A6550 | MGC-A16095 |
|---|---|---|---|---|
| Diámetro exterior [mm] | 40 | 60 | 65 | 160 |
| Altura [mm] | 25 | 40 | 50 | 90 |
| Carrera vertical [mm] | 3 | 3 | 3 | 4 |
| Carrera radial [mm] | 1.2 | 3 | 2 | 2 |
| Fuerza de polarización (F-Bias) [N] | 6 | 30 | 75 | 800 |
| Fuerza continua [N] | 1.5 | - | 15 | 100 |
| Fuerza máxima [N] | 4 | - | 40 | 400 |
| Rigidez máxima Cz,x,y [N/m] | 30 | 175 | 600 | 6000 |
| Masa en movimiento [kg] | 0.024 | 0.040 | 0.115 | 2.85 |
1 Rango estándar a 22°C. Otras dimensiones y rangos de fuerza disponibles bajo pedido / 2 Fuerza continua a 25°C ambiente y 155 °C de temperatura de la bobina, en función del recorrido térmico / 3 Fuerza máxima durante 10 seg. a 25°C ambiente y 155 °C de temperatura de la bobina
¿Para qué sectores es interesante la compensación por gravedad y por qué?
El MGC es ideal para industrias en las que la perturbación de la fuerza de gravedad degrada la precisión o la velocidad, como:
- Equipos semiconductores - etapas ultraprecisas para obleas, módulos de inspección
- Robótica - compensación del eje vertical, sistemas pick-and-place de alta velocidad
- Sistemas ópticos - plataformas de lentes y sensores sensibles a las vibraciones
- Entornos de vacío - configuraciones compatibles con salas blancas y UHV
- Metrología y bancos de pruebas - minimizar la interferencia de fuerzas y las fuentes de error
- Levitación magnética prototipos - soporte pasivo sin inestabilidades de levitación
Su baja rigidez sin contacto y su diseño sin cables móviles lo hacen perfecto para entornos en los que importan tanto la fiabilidad como el rendimiento.
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