Uloga trajnih magnetskih materija u naprednoj industrijskoj automatizaciji i robotici

Uvod

Industrijska automatizacija i robotika su glavni doprinosi poboljšanju efikasnosti, preciznosti i održivosti u proizvodnji u doba Industrije 4.0. Trajni magneti, koji se obično čine spojevima poput neodim-željezo-bor (NdFeB) ili samarij-kobalt (SmCo), ključni su za ove napredke. Oni stvaraju moćna i stabilna magnetska polja bez potrebe za neprestanim ulazom energije, a nezamjeniti su u današnjim sustavima automatizacije i robotike.

S primjenama u svemu od motora do sofisticiranih senzorskih i upravljačkih sustava, trajni magneti revolucioniraju razne industrije. U ovom članku istražujemo osnovne primjene trajnih magnetskih materijala u području industrijske automatizacije i robotike, ističući ulogu koju igraju u povećanju efikasnosti, preciznosti i pouzdanosti.

Trajni magnetni motori u robotskim pogonskim okvirima: Poboljšanje efikasnosti i snage izlaza

Što su motori s trajnim magnetima?

Motori s trajnim magnetima (PMMs) koriste jakе magnetske ploče kako bi održali konstantno magnetsko polje, što ne zahtijeva vanjske izvore struje kao stariji indukcijski motori. To ih čini preferiranim za implementaciju u robotskim pogonskim sustavima zbog njihove fenomenalne učinkovitosti, male površine i odličnih osobina momenta.

Prednosti korištenja motora s trajnim magnetima u robotici

• poboljšana energetska učinkovitost: PMM-ovi ne zahtijevaju električni strujni tok kako bi generirali magnetsko polje, smanjujući gubitke energije. To dovodi do nižih operativnih troškova i duže života baterija u robotskim sustavima koji rade na baterijama, čime postaju učinkovitiji od standardnih motora.

• veća gustoća snage: Omjer momenta i težine PMM-a omogućuje im da se miniaturiziraju bez kompromisa performansi, uzimajući manje prostora u određenom robotskom dizajnu.

• poboljšana brzina i točnost: PMM može reagirati na promjene ulaza brzo, što ga čini idealnim za primjene gdje su potrebne brza akceleracija, usporenje i točnost pozicioniranja.

• Manja generacija toplote: Budući da su PMM-a mnogo učinkovitiji (manje gubitaka), generacija toplote je manja, što doprinosi njihovoj pouzdanosti i smanjuje potrebu za složenim hlađenim sustavima.

Primjeri upotrebe u industrijskoj robotici

· Učinkovite PMM-e koriste se u autonomnim mobilnim robotima (AMR) i automatskim vodičkim vozilima (AGV) kako bi maksimalizirali trajnost baterije i vrijeme rada.

·Čak i upotreba suradničkih robota (cobots) poboljšana je zbog PMM-a, s glatkim i točnijim pokretima koji ih čine sigurnijima za rad uz ljudski personalo

·Za zadatke poput varivanja, montaže i uzimanja i postavljanja, artikulirane robote ruke zahtijevaju izuzetno fino motoričko upravljanje.

 

Magnetni komponenti za osjetanje i upravljanje: Omogućuju preciznost automatizacije

Ključni princip magnetskih senzora

Industrijska automatizacija vjerojatno će biti važna aplikacija za magnetske senzore zbog potrebe u neposrednom otkrivanju položaja, detekciji pokreta i povratnim informacijama sustava. Ovi senzori koriste jedinstvene značajke trajnih magnetskih materija da mjerene pomak, brzinu i kutasti položaj bez mehaničkog oštećenja i nisu utjecaju vanjskih elemenata poput prašine i vlage.

 

Uvod Esencijalni magnetski komponenti u automatizaciji

Magnetski encoderi:

· Koriste se za preciznu povratnu informaciju o položaju u robotskim rukavima i CNC strojevima.

· Dostavljaju veću pouzdanost u usporedbi s optičkim encoderima u surovim industrijskim okruženjima.

· Omogućuju izuzetno točnu kontrolu rotacijskog i linearnog pokreta.

 

Senzori Halovog efekta:

Otkrivaju promjene u magnetskim poljima kako bi odredili položaj pomičnih dijelova.

Često se koriste za beškurhe električne motor (BLDC) za pravilno pridruživanje pokreta rotor.

Magnetski reed prekidači:

a) nude bezkontakt interakciju za sigurnosne zaklopove u potpuno automatiziranom sustavu.

b) Pomoć u praćenju otvaranja vrata, fleksibilnih robotskih ruku i kretanja transferskih livada.

 

Linearni i rotacijski magnetski senzori položaja.

a) Poticanje zatvorenih petlji upravljanja korištenih u robotici

b) Poboljšanje točnosti u operacijama servoupravljanja.

 

Magnetski senzori sada se koriste i sve više u automatizaciji.

• Bezkontaktno mjerilo: Smanjuje mehaničko oštećenje i produžava životni vijek komponenti.

• Funkcija u ekstremnim uvjetima: Na razlika od optičkih senzora, magnetski senzori dobro funkcioniraju u područjima sa prljavošću, mastiljem i visokim temperaturama.

• Visoka točnost i pouzdanost: Veoma važno za održavanje visokog kvaliteta u industrijskoj automatizaciji.

 

Pet prednosti korištenja magnetskih držača za rad

Kao tradicionalne zaštitne rješenja unutar proizvodnje koriste mehaničke sile, ovaj proces može biti vrlo podložan distorziji materijala i izražaja visoku varijancu. S druge strane, magnetsko držanje, koje koristi trajne magnetite, može grijati feromagnetne radne predmete na moćan ali neinvazivan način i predstavlja vrlo točan način strojenja.

 

Vrste magnetskih zaustavnih sustava Elektro-trajni magnetski šipovi

· Koriste kratki električni puls da uključe / isključe magnetsko polje

· nude jaku držnu silu, bez potrebe za neprekidnim pružanjem struje.

· Idealni za CNC obradu, brisanje i freziranje

 

Trajni magnetski fiksativi:

· Pružaju potrebnu snagu začvršćanja konzistentno i predvidivo.

· Korišteni u automatskom spajanju u automobilskoj industriji i robotnim montažnim linijama.

 

Roboti s magnetskim krajnjim efektorima:

· Omogućuju brze i precizne operacije uzimanja i postavljanja.

· Smanjuju neaktivne razdoblje povezana s mehaničkim griperima.

 

Prednosti automatizacije magnetskog zaustavljanja rada

· Brža instalacija i prelaz: Smanjuje vremena ciklusa, dajući efikasnost u proizvodnji.

· Stabilna čvrstoća grija: Osigurava pouzdanost u operacijama obrade i svarenja

Energetska učinkovitost — U usporedbi s standardnim vakuum ili pneumatickim štapićima, elektro-permanentni magneti potrošuju energiju samo tijekom aktivacije i deaktivacije.

Industrijske primjene

· Automatske montažne linije: Postoje pozitivne postavke komponenata.

· Automatizirano svarenje: Podrška radnim dijelovima koji zahtijevaju visoke tlakove fiksiranja bez deformacije.

· CNC obrada: Poboljšava preciznost i smanjuje vrijeme postavljanja.

 

magnetska levitacija u pametnoj proizvodnji: Smanjuje trenje, povećava učinkovitost

Što je magnetska levitacija (maglev)?

Tehnologija magnetske levitacije koristi permanentne magnetite da stvori sustav kretanja bez trenja, smanjujući oštećenje i poboljšavajući učinkovitost u procesima proizvodnje.

3.2 Ključne primjene u pametnoj proizvodnji

Magnetski transportni sustavi:

· Niže mehaničko trenje, uzrokujući manje oštećenja pri održavanju.

· Bezprekorni visokobrzinski prijevoz materijala

Maglev Linearni Motori:

· Primjena u preciznoj obradi i sustavima za poluprovodnike

Trka do Mjeseca, a eventualno i do Marsa, počinje sada·Omogućuju ultra-precizno kretanje s nanometarskom preciznostjo

Plutajuće radne stanice:

· Unaprijeduju greške izazvane vibracijama na preciznim montažnim linijama.

Prednosti plutajućih sustava pomoću magnetskih sila

• Smanjen održavanje: Nema fizičkog dodira što značajno smanjuje oštećenja.

· Ultra-precizno kretanje: Izvrstan za primjene osjetljive na preciznost.

· Energetska učinkovitost: Smanjuje ukupne energetske gubitke zbog smanjene trenja.

 

Zaključak

trajni magneti ostaju u budućnosti industrijske automatizacije

Trajni magneti sve više postaju temelj inovacija uz napredak industrijske automatizacije i robotike. Od visoko-učinkovitih motora u robotskim sustavima do preciznih magnetskih senzora, najnovije tehnike držanja materijala i novih primjena magnetskog plutajućih sustava, ovi magneti promijenjuju lice suvremene proizvodnje.

Permanetni magneti su idealni kandidati za rješavanje izazova povezanih s evolucijom industrijske automatizacije zbog svoje sposobnosti poboljšanja energetske učinkovitosti, povećanja točnosti i omogućavanja inteligentne automatizacije. S porastom potražnje za pametnijim, prilagodljivijim i visoko performantnim robotskim sustavima, važnost tehnologija permanetnih magnetskih je vjerojatno da će se dalje povećati.

Industrije moraju preuzeti napredne magnetske rješenja kako bi poboljšale operativnu učinkovitost, smanjile troškove i položile temelje za moderne, automatizirane budućnosti.