Ролята на постоянните магнити в напредналата индустриална автоматизация и роботика

Въведение

Индустриалната автоматизация и роботиката са основните фактори за повишаване на производствената ефективност, прецизност и устойчивост в ерата на Индустрия 4.0. Постоянните магнити, които обикновено са изработени от съединения като неодим-желязо-бор (NdFeB) или самарий-кобалт (SmCo), са ключови за тези напредъци. Те произвеждат мощни, стабилни магнитни полета без необходимост от непрекъснато енергийно захранване и са съществени за настоящите системи за автоматизация и роботика.

С приложения в всичко - от мотори до сложни системи за сензори и контрол, постоянните магнити революционизират различни индустрии. В тази статия изследваме основните приложения на постоянните магнити в областта на индустриалната автоматизация и роботиката, подчертавайки ролята, която играят в повишаването на ефективността, прецизността и надеждността.

Мотори с постоянни магнити в роботизирани задвижващи системи: Повишаване на ефективността и мощността

Какво са перманентни магнитни мотори?

Перманентните магнитни мотори (PMMs) използват силни магнити, за да поддържат постоянен магнитен полет, който не изисква външни източници на енергия, както правят по-старите индукционни мотори. Това ги прави предпочитани за внедряване в роботизирани задвижващи системи поради тяхната феноменална ефективност, малък размер и отлични свойства на въртящия момент.

Предимства на използването на перманентни магнитни мотори в роботиката

• Подобрена енергийна ефективност: PMMs не изискват електрически ток, за да генерират магнитното поле, което намалява енергийните загуби. Това води до по-ниски оперативни разходи и по-дълъг живот на батерията в роботизирани системи, които работят на батерии, което ги прави по-ефективни от стандартните мотори.

• По-висока мощност на единица обем: Съотношението въртящ момент към тегло на PMMs позволява те да бъдат миниатюризирани, без да се компрометира производителността, заемащи по-малко пространство в даден роботизиран дизайн.

• Подобрена скорост и точност: PMM може да реагира на промени в входа бързо, което го прави идеален за приложения, където са необходими бързо ускорение, забавяне и точност на позициониране.

• По-малко генериране на топлина: Тъй като PMM са много по-ефективни (по-малко загуби), генерирането на топлина е по-малко, което допринася за тяхната надеждност и намалява нуждата от сложни охладителни системи.

Приложения в индустриалната роботика

· Ефективните PMM се използват в автономни мобилни роботи (AMR) и автоматизирани насочвани превозни средства (AGV), за да могат да максимизират живота на батерията и продължителността на работа.

·Дори използването на колаборативни роботи (коботи) е подобрено благодарение на PMM, с по-гладки и по-точни движения, което ги прави по-безопасни за работа в близост до хора.

·За задачи като заваряване, сглобяване и вземане и поставяне, артикулираните роботизирани ръце изискват изключително прецизен моторен контрол.

 

Магнитни компоненти за сензори и контрол: Позволяване на прецизност в автоматизацията

Ключовият принцип на магнитните сензори

Индустриалната автоматизация вероятно ще бъде важно приложение за магнитни сензори поради изискването за безконтактно измерване на позиция, откриване на движение и обратна връзка на системата. Тези сензори използват уникалните характеристики на постоянните магнити, за да измерват изместване, скорост и ъглова позиция без механично износване и не са повлияни от външни елементи като прах и влага.

 

Въведение Основни магнитни компоненти в автоматизацията

Магнитни енкодери:

· Използват се за прецизна обратна връзка на позицията в роботизирани ръце и CNC машини.

· Предоставят по-висока надеждност в сравнение с оптичните енкодери в враждебни индустриални среди.

· Позволяват изключително точно управление на ротационно и линейно движение.

 

Сензори на Хол:

Откриват промени в магнитните полета, за да определят позицията на движещите се части.

Често се използват за безчеткови DC мотори (BLDC) за правилно съвпадение на движението на ротора.

Магнитни рид превключватели:

a) Осигуряват безконтактна интеракция за безопасни заключвания в напълно автоматизирани системи.

b) Помощ при проследяване на отварянето на врати, гъвкави роботизирани ръце и движения на конвейерни ленти.

 

Линейни и ротационни магнитни позиционни сензори.

a) Асистиране на затворени контролни системи, използвани в роботиката

b) Подобряване на точността в сервоавтоматизационните операции.

 

Магнитните сензори сега също така се използват все повече в автоматизацията.

• Безконтактно измерване: Намалява всякакво механично износване и удължава живота на компонентите.

• Функциониране в сурови условия: За разлика от оптичните сензори, магнитните сензори работят добре в области с мръсотия, мазнина и високи температури.

• Висока точност и надеждност: Много важно за поддържане на високо качество в индустриалната автоматизация.

 

Пет ползи от използването на магнитно задържане

Тъй като традиционните решения за захващане в производството използват механични сили, този процес може да бъде много податлив на изкривяване на материала и показва висока вариация. От друга страна, магнитното задържане на работни части, което използва постоянни магнити, може да захваща ферромагнитни детайли по мощен, но ненатрапчив начин и е много точен метод за обработка.

 

Видове магнитни системи за захващане: електропостоянни магнитни чукове

· Използват кратък електрически импулс за включване / изключване на магнитното поле

· Предлагат силна захващаща сила, без да е необходима непрекъсната електрическа захранване.

· Идеални за CNC обработка, шлифоване и фрезоване

 

Постоянни магнитни приспособления:

· Осигуряват необходимата сила на захващане последователно и предсказуемо.

· Използвани в автоматизация на заваряване в автомобилостроенето и роботизирани производствени линии.

 

Роботи с магнитни крайни ефектори:

· Позволяват бързи и прецизни операции по вземане и поставяне.

· Намаляват неактивните периоди, свързани с механични захващачи.

 

Ползи от автоматизацията на магнитното захващане

· Настройка и смяна на Quickers: Намалява времето на цикъла, осигурявайки производствена ефективност.

· Постоянна сила на захващане: Осигурява надеждност както при обработка, така и при заваръчни операции

Енергийна ефективност — В сравнение с стандартни вакуумни или пневматични скоби, електропостоянните магнити консумират енергия само по време на активиране и деактивиране.

Промишлени приложения

· Автоматизирани производствени линии: Има положителни разположения на компонентите.

· Автоматизация на заваряването: Поддържа детайли, които изискват високи фиксиращи налягания без деформация.

· CNC обработка: Подобрява прецизността и минимизира времето за настройка.

 

Магнитна левитация в интелигентното производство: Намаляване на триенето, увеличаване на ефективността

Какво е магнитна левитация (маглев)?

Технологията на магнитна левитация използва постоянни магнити за създаване на система за движение без триене, намалявайки износването и увеличавайки ефективността в производствените процеси.

3.2 Ключови приложения в интелигентното производство

Магнитни конвейерни системи:

· По-ниско механично триене, причиняващо по-малко износване и нужда от поддръжка.

· Безшевен транспорт на материали с висока скорост

Маглев линейни мотори:

· Приложение в прецизна обработка и полупроводникови системи

Състезанието за Луната, а в крайна сметка и за Марс, започва сега·Позволете ултра-гладко движение с нанометрова прецизност

Плаващи работни станции:

· Премахване на вибрационни грешки на прецизни монтажни линии.

Предимства на левитацията с магнитизъм

• Намалена поддръжка: Липсата на физически контакт означава по-малко износване.

· Ултра-гладко движение: Идеално за приложения, чувствителни към прецизност.

· Енергийна ефективност: Намалява общите енергийни загуби поради намалено триене.

 

Заключение

Постоянните магнити ще останат в бъдещата индустриална автоматизация

Постоянните магнити все повече стават основен елемент на иновациите, тъй като индустриалната автоматизация и роботиката напредват. От високоефективни мотори в роботизирани системи до магнитни сензори, подобряващи прецизността, съвременни техники за задържане на работни части и нови приложения за магнитна левитация, тези магнити променят облика на съвременното производство.

Постоянните магнити са идеални кандидати за решаване на предизвикателствата, свързани с еволюцията на индустриалната автоматизация, поради способността си да подобряват енергийната ефективност, да увеличават точността и да позволяват интелигентна автоматизация. С нарастващото търсене на по-умни, адаптивни и високопроизводителни роботизирани системи, значението на технологиите с постоянни магнити вероятно ще нараства допълнително.

Индустриите трябва да приемат напреднали магнитни решения, за да подобрят оперативната ефективност, да намалят разходите и да положат основите за модерно, автоматизирано бъдеще.