Le rôle des aimants permanents dans l'automatisation industrielle avancée et la robotique

Introduction

L'automatisation industrielle et la robotique sont les principaux contributeurs à l'amélioration de l'efficacité, de la précision et de la durabilité de la fabrication à l'ère de l'industrie 4.0. Les aimants permanents, qui sont généralement fabriqués à partir de composés tels que le néodyme-fer-bore (NdFeB) ou le samarium-cobalt (SmCo), sont essentiels à ces avancées. Ils produisent des champs magnétiques puissants et stables sans avoir besoin d'une alimentation énergétique continue, et sont indispensables aux systèmes d'automatisation et de robotique actuels.

Avec des applications allant des moteurs aux systèmes de détection et de contrôle sophistiqués, les aimants permanents révolutionnent diverses industries. Dans cet article, nous explorons les principales applications des aimants permanents dans le domaine de l'automatisation industrielle et de la robotique, en mettant en lumière le rôle qu'ils jouent dans l'amélioration de l'efficacité, de la précision et de la fiabilité.

Moteurs à aimants permanents dans les cadres d'entraînement robotiques : amélioration de l'efficacité et de la puissance de sortie

Qu'est-ce que les moteurs à aimants permanents ?

Les moteurs à aimants permanents (MAP) utilisent des aimants puissants pour maintenir un champ magnétique constant, ce qui ne nécessite pas de sources d'alimentation externes comme le font les anciens moteurs à induction. Cela les rend préférables pour une utilisation dans les systèmes de conduite robotique en raison de leur efficacité phénoménale, de leur petite empreinte et de leurs excellentes propriétés de couple.

Avantages de l'utilisation des moteurs à aimants permanents en robotique

• Efficacité énergétique améliorée : Les MAP ne nécessitent pas de courant électrique pour générer le champ magnétique, réduisant ainsi les pertes d'énergie. Cela conduit à des coûts d'exploitation plus bas et à une durée de vie de batterie plus longue dans les systèmes robotiques fonctionnant sur batteries, les rendant plus efficaces que les moteurs standard.

• Densité de puissance plus élevée : Le rapport couple/poids des MAP leur permet d'être miniaturisés sans compromettre les performances, occupant moins d'espace dans un design robotique donné.

• Vitesse et précision améliorées : Les PMM peuvent réagir rapidement aux changements d'entrée, ce qui les rend idéaux pour les applications où une accélération, une décélération et une précision de positionnement rapides sont requises.

• Moins de génération de chaleur : Comme les PMM sont beaucoup plus efficaces (moins de pertes), la génération de chaleur est moindre, ce qui contribue à leur fiabilité et réduit le besoin de systèmes de refroidissement complexes.

Cas d'utilisation dans la robotique industrielle

· Les PMM efficaces sont utilisés dans les robots mobiles autonomes (AMR) et les véhicules guidés automatisés (AGV) afin qu'ils puissent maximiser leur durée de vie de batterie et leur durée de fonctionnement.

·Même l'utilisation de robots collaboratifs (cobots) est améliorée grâce aux PMM, avec des mouvements plus fluides et plus précis qui les rendent plus sûrs pour travailler aux côtés des humains.

·Pour des tâches telles que le soudage, l'assemblage et le pick and place, les bras robotiques articulés nécessitent un contrôle moteur extrêmement précis.

 

Composants magnétiques pour la détection et le contrôle : permettant une précision d'automatisation

Le principe clé des capteurs magnétiques

L'automatisation industrielle est susceptible d'être une application importante pour les capteurs magnétiques en raison de la nécessité de détection de position sans contact, de détection de mouvement et de retour d'information du système. Ces capteurs utilisent les caractéristiques uniques des aimants permanents pour mesurer le déplacement, la vitesse et la position angulaire sans usure mécanique et ne sont pas affectés par des éléments externes tels que la poussière et l'humidité.

 

Intro Composants Magnétiques Essentiels dans l'Automatisation

Encodeurs Magnétiques :

· Utilisés pour un retour d'information de position précis dans les bras robotiques et les machines CNC.

· Offrent une fiabilité supérieure par rapport aux encodeurs optiques dans des environnements industriels hostiles.

· Permettent un contrôle extrêmement précis du mouvement rotatif et linéaire.

 

Capteurs à Effet Hall :

Détectent les changements dans les champs magnétiques pour déterminer la position des pièces mobiles.

Souvent utilisés pour les moteurs à courant continu sans balais (BLDC) pour un appariement correct du mouvement du rotor.

Interrupteurs Reed Magnétiques :

a) Fournissent une interaction sans contact pour les dispositifs de sécurité dans les systèmes entièrement automatisés.

b) Aider au suivi des ouvertures de porte, des bras robotiques flexibles et des mouvements de tapis roulants.

 

Capteurs de position magnétiques linéaires et rotatifs.

a) Assister les systèmes de contrôle en boucle fermée utilisés en robotique

b) Améliorer la précision dans les opérations d'automatisation servo.

 

Les capteurs magnétiques sont désormais également de plus en plus utilisés dans l'automatisation.

• Mesure sans contact : Réduit l'usure mécanique et prolonge la durée de vie des composants.

• Fonctionner dans des conditions difficiles : Contrairement aux capteurs optiques, les capteurs magnétiques fonctionnent bien dans des zones avec de la saleté, de la graisse et des températures élevées.

• Haute précision et fiabilité : Très important pour maintenir une haute qualité dans l'automatisation industrielle.

 

Cinq avantages de l'utilisation de la fixation magnétique

Alors que les solutions de serrage traditionnelles dans la fabrication utilisent des forces mécaniques, ce processus peut être très sujet à la distorsion des matériaux et présente une grande variance. D'autre part, le maintien de travail magnétique, qui utilise des aimants permanents, peut saisir des pièces de travail ferromagnétiques de manière puissante mais non invasive et est une méthode très précise pour usiner.

 

Types de systèmes de serrage magnétique : mandrins électro-permanents

· Utiliser une courte impulsion électrique pour activer / désactiver le champ magnétique

· Offrir une forte force de maintien, sans nécessiter d'alimentation électrique continue.

· Idéal pour les applications d'usinage CNC, de meulage et de fraisage

 

Fixations magnétiques permanentes :

· Fournir la force de prise requise de manière cohérente et prévisible.

· Utilisées dans l'automatisation du soudage automobile et la ligne d'assemblage robotique.

 

Robots avec effecteurs terminaux magnétiques :

· Permettre des opérations de prise et de placement rapides et précises.

· Réduire les périodes d'inactivité associées aux pinces mécaniques.

 

Avantages de l'automatisation du serrage magnétique

· Configuration et Changement Rapides : Réduit les temps de cycle, offrant une efficacité de production.

· Force de Préhension Stable : Assure la fiabilité tant dans les opérations d'usinage que de soudage.

Énergétiquement Efficace — Comparé aux pinces à vide ou pneumatiques standard, les aimants électro-permanents ne consomment de l'énergie que lors de l'activation et de la désactivation.

Applications dans l'industrie

· Lignes d'Assemblage Automatisées : Il y a des placements positifs des composants.

· Automatisation du Soudage : Supporte les pièces à usiner nécessitant des pressions de fixation élevées sans déformation.

· Usinage CNC : Améliore la précision et minimise le temps de configuration.

 

Lévitation Magnétique dans la Fabrication Intelligente : Réduction de la Friction, Augmentation de l'Efficacité

Qu'est-ce que la lévitation magnétique (maglev) ?

La technologie de lévitation magnétique utilise des aimants permanents pour créer un système de mouvement sans friction, réduisant l'usure et améliorant l'efficacité dans les processus de fabrication.

3.2 Applications Clés dans la Fabrication Intelligente

Systèmes de Convoyeurs Magnétiques :

· Moins de friction mécanique, entraînant moins d'usure et de maintenance.

· Transport de matériaux à grande vitesse sans couture

Moteurs linéaires Maglev :

· Application dans l'usinage de précision et les systèmes de semi-conducteurs

La course vers la lune, et finalement Mars, commence maintenant·Permettre un mouvement ultra-doux avec une précision nanométrique

Stations de travail flottantes :

· Éliminer les erreurs de vibration sur les lignes d'assemblage de précision.

Avantages de la lévitation par magnétisme

• Maintenance réduite : Pas de contact physique signifie moins d'usure.

· Mouvement ultra-doux : Bien adapté aux applications sensibles à la précision.

· Efficacité énergétique : Réduit les pertes d'énergie totales en raison de la friction réduite.

 

Conclusion

Les aimants permanents sont là pour rester dans l'automatisation industrielle future

Les aimants permanents deviennent de plus en plus un élément fondamental de l'innovation à mesure que l'automatisation industrielle et la robotique progressent. Des moteurs à haute efficacité dans les systèmes robotiques aux capteurs magnétiques améliorant la précision, en passant par des techniques de maintien de travail à la pointe de la technologie et de nouvelles applications pour la lévitation magnétique, ces aimants changent le visage de la fabrication moderne.

Les aimants permanents sont des candidats idéaux pour résoudre les défis associés à l'évolution de l'automatisation industrielle en raison de leur capacité à améliorer l'efficacité énergétique, à augmenter la précision et à permettre une automatisation intelligente. Avec la demande croissante de systèmes robotiques plus intelligents, adaptatifs et performants, l'importance des technologies des aimants permanents est susceptible d'augmenter encore.

Les industries doivent adopter des solutions magnétiques avancées pour améliorer l'efficacité opérationnelle, réduire les coûts et poser les bases d'un avenir moderne et automatisé.