MagSpring Produkte lassen sich am besten mit dem Begriff “Magnetische Feder” umschreiben. Der Begriff Feder ist allerdings in dem Sinne zu verstehen, dass MagSpring Komponenten eine konstante Kraft über den gesamten Arbeitsbereich erzeugen, während eine typische Kennlinie einer mechanischen Feder eine wegabhängige Zunahme der Kraft aufweist. Durch die wegunabhängige Krafterzeugung lassen sich MagSpring’s vorzüglich für die Kompensation von Gewichtkräften in vertikalen Antriebsanordnungen einsetzen.
Das Produkt besteht aus 2 Hauptkomponenten. Dabei umgibt der Stator, den im Zentrum liegenden Läufer. Je nach Stärkeklasse der MagSpring befinden sich die Permanentmagnete entweder im Stator, im Läufer oder in beiden Komponenten. Die Lagerung des Läufers erfolgt über eine integrierte Gleitführung, sodass MagSpring Produkte konstruktiv, vergleichbar mit Gasdruckfedern eingesetzt werden können.
Konstante Kraft über den ganzen Hub
Die Funktionsweise beruht auf der Anziehungskraft von Permanentmagneten. Entsprechend ist keine Energieversorgung (Strom, Druckluft etc.) notwendig, sodass auch sicherheitstechnisch relevante Anwendungen möglich sind. Durch die spezielle Ausführung der flussführenden Komponenten sowie der Magnete werden die stark nichtlinearen Zusammenhänge zwischen Kraft und Weg von Magnet-Eisen-Anordnungen in einen konstanten Kraftverlauf übergeführt.
Ausfallsicherung und Kompensation der Gewichtskraft
Die konstante Kraft über den ganzen Hubbereich eignet sich vorzüglich als Ausfallsicherung und für die Kompensation der Gewichtskraft bei vertikaler Einbaulage. Dank der Gewichtskraft-Kompensation durch die MagSpring wird der Linearmotor nur noch für die Positionierung bzw. das Aufbringen der dynamischen Kräfte eingesetzt und kann entsprechend kleiner dimensioniert werden.
Dank der konstanten Kraft- Wegkennlinie sind nebst dem Gewichtsausgleich bei vertikaler Einbaulage zahlreiche weitere Einsatzfälle, wie etwa die lageunabhängige Erzeugung einer konstanten Anpresskraft, das Aufbringen einer konstanten Haltekraft über einen grossen Hubbereich oder die einseitige Kraftunterstützung bei komplexen Antriebsaufgaben realisierbar.
Die Statoren können wahlweise über das Feingewinde oder eine Klemmung befestigt werden. Für beide Baugrössen gibt es geeignete Befestigungsflansche. Bei der Fixierung des Läufers an der Lastmasse ist darauf zu achten, dass Parallelitätsfehler durch eine flexible Befestigung ausgeglichen werden.
Da MagSpring’s rein passive Elemente sind, kann im stromlosen Zustand eine definierte Funktion bzw. Lage einer Einrichtung sichergestellt werden. Z. B. das Hochheben eines Greifers oder Druckkopfes in vertikalen Anordnungen oder das Einziehen oder Ausfahren eines Schiebers mit konstanter Kraft.
Bei einer Unterbrechung der elektrischen Energieversorgung verhindert die MagSpring zudem, dass die Vertikalachse in den unteren Endanschlag fällt. Ist die Kraft der MagSpring grösser als die Gewichtskraft, wird die Achse auf die obere Endposition gezogen.
Bei vertikaler Einbaulage müssen Linearmotoren und andere Direktantriebe dauernd eine konstante Kraft aufbringen, um der Gewichtskraft entgegen zu wirken.
Mit einer parallel zum Linearmotor eingebauten MagSpring kann die Gewichtkraft passiv kompensiert werden. Der Linearmotor wird nur noch für den eigentlichen Positionierbetrieb bzw. das Aufbringen der dynamischen Kräfte eingesetzt und kann entsprechend kleiner dimensioniert werden.
Dank der konstanten Kraft-Wegkennlinie sind vielfältige weitere Einsatzfälle möglich, wie etwa die lageunabhängige Erzeugung einer konstanten Anpresskraft, das Aufbringen einer konstanten Haltekraft über einen grossen Hubbereich oder die einseitige Kraftunterstützung in Antriebsaufgaben.
Die effektive Kraft liegt aufgrund der Material- und Fertigungstoleranz im Bereich von +/-10% der Nennkraft.
Im Falle eines Stromausfalls zieht die MagSpring die Welle des Linear-Rotationsmotors in eine sichere Position zurück.
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Sollen bei vertikaler Einbaulage von Direktantrieben schnelle Zykluszeiten erreicht werden oder ein Abstürzen einer Achse bei Stromausfall vermieden werden, ist eine Kompensation des Eigengewichts erforderlich. Bisher kommen hier vornehmlich mechanische Federn oder pneumatische Systeme zum Einsatz, die aber mit einigen Nachteilen behaftet sind. Eine ‚magnetische Feder‘ von MagSpring ist in vielen Fällen daher die bessere Alternative.
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