Pysyvien magneettien rooli edistyneessä teollisessa automaatiossa ja robotiikassa
Esittely
Teollinen automaatio ja robotiikka ovat merkittäviä tekijöitä valmistuksen tehokkuuden, tarkkuuden ja kestävyyden parantamisessa teollisuuden 4.0 aikakaudella. Pysyvät magneetit, jotka on yleisesti valmistettu yhdisteistä kuten neodyymi-rauta-boori (NdFeB) tai samarium-koboltti (SmCo), ovat avainasemassa näissä edistysaskelissa. Ne tuottavat voimakkaita, vakaita magneettikenttiä ilman jatkuvaa energiansyöttöä, ja ne ovat välttämättömiä nykyisille automaatio- ja robotiikkajärjestelmille.
Käytettävissä kaikessa moottoreista monimutkaisiin tunnistus- ja ohjausjärjestelmiin, pysyvät magneetit mullistavat erilaisia teollisuuden aloja. Tässä artikkelissa tutkimme pysyvien magneettien ensisijaisia sovelluksia teollisen automaation ja robotiikan kentällä, korostaen niiden roolia tehokkuuden, tarkkuuden ja luotettavuuden parantamisessa.
Pysyvän magneetin moottorit robottiajoneuvojen voimansiirtokehyksissä: Tehokkuuden ja tehojen parantaminen
Mitä ovat pysyvät magneettimoottorit?
Pysyvät magneettimoottorit (PMM) käyttävät voimakkaita magneetteja ylläpitääkseen jatkuvaa magneettikenttää, mikä ei vaadi ulkoisia virtalähteitä kuten vanhemmat induktiomoottorit. Tämä tekee niistä suositeltavampia käytettäväksi robottiajoneuvojen järjestelmissä niiden erinomaisen tehokkuuden, pienen jalanjäljen ja erinomaisen vääntömomentin vuoksi.
Etuja pysyvien magneettimoottoreiden käytössä robotiikassa
• Parantunut energiatehokkuus: PMM:t eivät vaadi sähkövirtaa magneettikentän tuottamiseen, mikä vähentää energiahävikkiä. Tämä johtaa alhaisempiin käyttökustannuksiin ja pidempään akunkestoon robottijärjestelmissä, jotka toimivat paristoilla, mikä tekee niistä tehokkaampia kuin tavalliset moottorit.
• Korkeampi teho-painosuhde: PMM:ien vääntömomentti-painosuhde mahdollistaa niiden pienentämisen ilman suorituskyvyn heikentämistä, mikä vie vähemmän tilaa tietyssä robottisuunnittelussa.
• Parantunut nopeus ja tarkkuus: PMM voi reagoida syöte muutoksiin nopeasti, mikä tekee siitä ihanteellisen sovelluksiin, joissa tarvitaan nopeaa kiihtyvyyttä, hidastumista ja sijoitus tarkkuutta.
• Vähemmän lämmöntuottoa: Koska PMM:t ovat paljon tehokkaampia (vähemmän häviöitä), lämmöntuotto on vähäisempää, mikä lisää niiden luotettavuutta ja vähentää monimutkaisten jäähdytysjärjestelmien tarvetta.
Käyttötapaukset teollisessa robotiikassa
· Tehokkaita PMM:iä käytetään itsenäisissä mobiiliroboteissa (AMR) ja automatisoiduissa ohjatuissa ajoneuvoissa (AGV), jotta ne voivat maksimoida akkujen käyttöiän ja toimintakeston.
·Myös yhteistyörobottien (cobot) käyttöä parannetaan PMM:ien ansiosta, jolloin liikkeet ovat sujuvampia ja tarkempia, mikä tekee niistä turvallisempia työskennellä ihmisten rinnalla.
·Tehtävissä, kuten hitsaus, kokoonpano ja poiminta ja sijoittaminen, nivelrobottikäsivarret vaativat äärimmäisen tarkkaa moottorinohjausta.
Magneettiset komponentit aistimiseen ja ohjaukseen: Mahdollistavat automaation tarkkuuden
Magneettisten antureiden keskeinen periaate
Teollinen automaatio tulee todennäköisesti olemaan tärkeä sovellus magneettisille antureille, koska vaatimuksena on kosketukseton sijainnin tunnistus, liikkeen havaitseminen ja järjestelmän palaute. Nämä anturit hyödyntävät pysyvien magneettien ainutlaatuisia ominaisuuksia siirtymän, nopeuden ja kulma-aseman mittaamiseen ilman mekaanista kulumista, eikä niihin vaikuta ulkoiset tekijät, kuten pöly ja kosteus.
Johdanto Olennaiset magneettikomponentit automaatiossa
Magneettikooderit:
· Käytetään tarkkaan sijaintipalautteeseen robottikäsivarsissa ja CNC-koneissa.
· Tarjoavat suurempaa luotettavuutta verrattuna optisiin koodereihin haastavissa teollisuusympäristöissä.
· Mahdollistavat äärimmäisen tarkan hallinnan pyörivässä ja lineaarisessa liikkeessä.
Hallin vaikutusanturi:
Havaitsevat muutoksia magneettikentissä määrittääkseen liikkuvien osien sijainnin.
Käytetään usein harjattomissa tasavirtamoottoreissa (BLDC) roottorin liikkeen oikean sovittamisen varmistamiseksi.
Magneettireedikytkimet:
a) Tarjoavat kosketuksetonta vuorovaikutusta turvallisuuslukituksille täysin automatisoiduissa järjestelmissä.
b) Auta ovien avautumisten, joustavien robottikäsivarsien ja kuljetinhihnan liikkeiden seurannassa.
Lineaariset ja pyörivät magneettiset sijaintianturit.
a) Auta suljetun silmukan ohjausjärjestelmiä, joita käytetään robotiikassa.
b) Paranna tarkkuutta servoaudotustoiminnoissa.
Magneettisia antureita käytetään nykyään myös yhä enemmän automaatiossa.
• Ei-kosketusmittaus: Vähentää mekaanista kulumista ja pidentää komponenttien käyttöikää.
• Toiminta vaikeissa olosuhteissa: Toisin kuin optiset anturit, magneettiset anturit toimivat hyvin alueilla, joissa on likaa, rasvaa ja korkeita lämpötiloja.
• Korkea tarkkuus ja luotettavuus: Erittäin tärkeää korkean laadun ylläpitämiseksi teollisessa automaatiossa.
Viisi etua magneettisten työpitojärjestelmien käytössä
Perinteiset puristusratkaisut valmistuksessa hyödyntävät mekaanisia voimia, joten tämä prosessi voi olla hyvin altis materiaalin vääristymille ja siinä on suuri vaihtelu. Toisaalta, magneettinen työpito, joka hyödyntää pysyviä magneetteja, voi tarttua ferromagneettisiin työkappaleisiin voimakkaalla mutta ei-invasiivisella tavalla ja se on erittäin tarkka tapa koneistaa.
Magneettisten puristusjärjestelmien tyypit Elektro-Pysyvät magneettiset puristimet
· Käytä lyhyttä sähköpulssia magneettikentän kytkemiseksi päälle / pois
· Tarjoavat voimakkaan pidon, eivätkä tarvitse jatkuvaa virtalähdettä.
· Ihanteellinen CNC-koneistukseen, hiomiseen ja jyrsintään
Pysyvät magneettiset kiinnittimet:
· Tarjoavat tarvittavan puristusvoiman johdonmukaisesti ja ennustettavasti.
· Käytetään autojen hitsausautomaatiota ja robottikokoonpanolinjaa.
Robotit magneettisilla päätehostimilla:
· Mahdollistavat nopeat ja tarkat poimi-ja-aseta -toiminnot.
· Vähentävät mekaanisten tarttujien kanssa liittyviä passiivisia jaksoja.
Magneettisen puristuksen automaation työhyödyt
· Nopea asennus ja vaihto: Vähentää sykli-aikoja, mikä parantaa tuotannon tehokkuutta.
· Tasainen puristusvoima: Varmistaa luotettavuuden sekä koneistuksessa että hitsauksessa.
Energiatehokas — Verrattuna tavallisiin tyhjö- tai pneumatiikkapuristimiin, elektro-pysyvät magneetit kuluttavat energiaa vain aktivoinnin ja deaktivoimisen aikana.
Teollisuuden sovellukset
· Automaattiset kokoonpanolinjat: Komponenttien positiiviset paikat.
· Hitsauksen automaatio: Tukee työpalikoita, jotka vaativat korkeita kiinnitysvoimia ilman muodonmuutoksia.
· CNC-koneistus: Parantaa tarkkuutta ja minimoi asennusaikaa.
Magneettilevitoiminta älykkäässä valmistuksessa: Kitkan vähentäminen, tehokkuuden lisääminen
Mikä on magneettilevitoiminta (maglev)?
Magneettilevitoimintateknologia hyödyntää pysyviä magneetteja luodakseen kitkatonta liikkuvuusjärjestelmää, mikä vähentää kulumista ja parantaa tehokkuutta valmistusprosesseissa.
3.2 Avainkäytännöt älykkäässä valmistuksessa
Magneettiset kuljetinjärjestelmät:
· Alhaisempi mekaaninen kitka, mikä aiheuttaa vähemmän kulumista ja huoltokustannuksia.
· Saumaton korkean nopeuden materiaalin kuljetus
Maglev-lineaarimoottorit:
· Sovellus tarkkuuskoneistuksessa ja puolijohdejärjestelmissä
Kilpailu kuuhun ja lopulta Marsiin alkaa nyt·Mahdollistaa äärimmäisen sujuvan liikkeen nanometrin tarkkuudella
Kelluvat työasemat:
· Poistaa värähtelyvirheet tarkkuuskoostumislaitteilla.
Magneettisen leijunnan edut
• Vähentynyt huolto: Ei fyysistä kosketusta tarkoittaa vähemmän kulumista.
· Äärimmäisen sujuva liike: Hyvin soveltuva tarkkuudelle herkille sovelluksille.
· Energiatehokkuus: Vähentää kokonaisenergiakuluja vähentyneen kitkan vuoksi.
Johtopäätös
Pysyvät magneetit ovat täällä jäädäkseen tulevassa teollisessa automaatiossa
Pysyvät magneetit ovat yhä enemmän innovaatioiden rakennuspalikka teollisen automaation ja robotiikan edistyessä. Korkean tehokkuuden moottoreista robottijärjestelmissä tarkkuutta parantaviin magneettisiin antureihin, huipputeknologian työkalujen käyttömenetelmiin ja uusiin sovelluksiin magneettisessa leijunnassa, nämä magneetit muuttavat modernin valmistuksen kasvoja.
Pysyvät magneetit ovat ihanteellisia ehdokkaita teollisen automaation kehityksen haasteiden ratkaisemiseen niiden kyvyn vuoksi parantaa energiatehokkuutta, lisätä tarkkuutta ja mahdollistaa älykäs automaatio. Älykkäiden, mukautuvien ja korkean suorituskyvyn robottijärjestelmien kysynnän kasvaessa pysyvien magneettiteknologioiden merkitys todennäköisesti kasvaa entisestään.
Teollisuuden on omaksuttava kehittyneitä magneettiratkaisuja parantaakseen toimintatehokkuutta, vähentääkseen kustannuksia ja luodakseen perustan modernille, automatisoidulle tulevaisuudelle.
