Роль постоянных магнитов в передовой промышленной автоматизации и робототехнике
Введение
Промышленная автоматизация и робототехника являются основными факторами, способствующими повышению эффективности производства, точности и устойчивости в эпоху Индустрии 4.0. Постоянные магниты, которые обычно изготавливаются из соединений, таких как неодим-железо-бор (NdFeB) или самарий-кобальт (SmCo), играют ключевую роль в этих достижениях. Они создают мощные, стабильные магнитные поля без необходимости в постоянном источнике энергии и являются необходимыми для современных систем автоматизации и робототехники.
С применением в таких областях, как двигатели и сложные системы сенсоров и управления, постоянные магниты революционизируют различные отрасли. В этой статье мы исследуем основные применения постоянных магнитов в области промышленной автоматизации и робототехники, подчеркивая роль, которую они играют в повышении эффективности, точности и надежности.
Двигатели с постоянными магнитами в роботизированных приводных системах: повышение эффективности и выходной мощности
Что такое постоянные магнитные двигатели?
Постоянные магнитные двигатели (ПМД) используют сильные магниты для поддержания постоянного магнитного поля, что не требует внешних источников питания, как это делают старые индукционные двигатели. Это делает их предпочтительными для реализации в роботизированных приводных системах благодаря их феноменальной эффективности, небольшому размеру и отличным крутящим свойствам.
Преимущества использования постоянных магнитных двигателей в робототехнике
• Улучшенная энергетическая эффективность: ПМД не требуют электрического тока для генерации магнитного поля, что снижает потери энергии. Это приводит к снижению эксплуатационных расходов и увеличению срока службы батарей в роботизированных системах, работающих на батареях, что делает их более эффективными, чем стандартные двигатели.
• Более высокая мощность на единицу объема: Соотношение крутящего момента к весу ПМД позволяет миниатюризировать их без ущерба для производительности, занимая меньше места в данном роботизированном дизайне.
• Улучшенная скорость и точность: PMM может быстро реагировать на изменения входных данных, что делает его идеальным для приложений, где требуются быстрая акселерация, замедление и точность позиционирования.
• Меньшее выделение тепла: Поскольку PMM гораздо более эффективны (меньше потерь), выделение тепла меньше, что способствует их надежности и снижает необходимость в сложных системах охлаждения.
Примеры использования в промышленной робототехнике
· Эффективные PMM используются в автономных мобильных роботах (AMR) и автоматизированных направляемых транспортных средствах (AGV), чтобы они могли максимизировать срок службы батареи и продолжительность работы.
·Даже использование коллаборативных роботов (коботов) улучшено благодаря PMM, с более плавными и точными движениями, что делает их безопаснее для работы рядом с людьми
·Для таких задач, как сварка, сборка и захват и размещение, манипуляторные роботизированные руки требуют крайне точного моторного управления.
Магнитные компоненты для сенсоров и управления: обеспечение точности автоматизации
Ключевой принцип магнитных сенсоров
Промышленная автоматизация, вероятно, станет важным приложением для магнитных датчиков из-за необходимости бесконтактного определения положения, обнаружения движения и обратной связи системы. Эти датчики используют уникальные характеристики постоянных магнитов для измерения смещения, скорости и углового положения без механического износа и не подвержены влиянию внешних факторов, таких как пыль и влага.
Введение Основные магнитные компоненты в автоматизации
Магнитные энкодеры:
· Используются для точной обратной связи о положении в роботизированных руках и станках с ЧПУ.
· Обеспечивают более высокую надежность по сравнению с оптическими энкодерами в агрессивных промышленных условиях.
· Позволяют осуществлять крайне точный контроль вращательного и линейного движения.
Датчики эффекта Холла:
Обнаруживают изменения в магнитных полях для определения положения движущихся частей.
Часто используются для бесщеточных двигателей постоянного тока (BLDC) для правильного соответствия движения ротора.
Магнитные реле:
a) Обеспечивают бесконтактное взаимодействие для защитных блокировок в полностью автоматизированных системах.
b) Помощь в отслеживании открывания дверей, гибких роботизированных рук и движений конвейерных лент.
Линейные и ротационные магнитные датчики положения.
a) Помощь в системах управления с замкнутым контуром, используемых в робототехнике
b) Улучшение точности в операциях сервоавтоматики.
Магнитные датчики теперь также все чаще используются в автоматизации.
• Безконтактное измерение: Уменьшает механический износ и продлевает срок службы компонентов.
• Функционирование в жестких условиях: В отличие от оптических датчиков, магнитные датчики хорошо работают в условиях грязи, смазки и высоких температур.
• Высокая точность и надежность: Очень важно для поддержания высокого качества в промышленной автоматизации.
Пять преимуществ использования магнитного удержания работы
Поскольку традиционные решения зажима в производстве используют механические силы, этот процесс может быть очень подвержен искажению материала и демонстрирует высокую изменчивость. С другой стороны, магнитное удержание, которое использует постоянные магниты, может захватывать ферромагнитные детали мощным, но ненавязчивым образом и является очень точным способом обработки.
Типы магнитных зажимных систем Электро-постоянные магнитные тиски
· Используют короткий электрический импульс для включения / выключения магнитного поля
· Обеспечивают сильную удерживающую силу, не требуя постоянного источника питания.
· Идеально подходят для обработки с ЧПУ, шлифования и фрезерования
Постоянные магнитные приспособления:
· Обеспечивают необходимую силу захвата последовательно и предсказуемо.
· Используются в автоматизации сварки автомобилей и на роботизированных сборочных линиях.
Роботы с магнитными захватами:
· Обеспечивают быстрые и точные операции по захвату и размещению.
· Снижают неактивные периоды, связанные с механическими захватами.
Преимущества автоматизации магнитного зажима
· Быстрая настройка и смена: Снижает время цикла, обеспечивая эффективность производства.
· Постоянная сила захвата: Обеспечивает надежность как в обработке, так и в сварочных операциях
Энергоэффективность — По сравнению со стандартными вакуумными или пневматическими зажимами, электро-магниты потребляют энергию только во время активации и деактивации.
Приложения в промышленности
· Автоматизированные сборочные линии: Есть положительные размещения компонентов.
· Автоматизация сварки: Поддерживает детали, которые требуют высоких фиксирующих давлений без деформации.
· ЧПУ обработка: Повышает точность и минимизирует время настройки.
Магнитная левитация в умном производстве: Снижение трения, увеличение эффективности
Что такое магнитная левитация (маглев)?
Технология магнитной левитации использует постоянные магниты для создания системы движения без трения, уменьшая износ и повышая эффективность в производственных процессах.
3.2 Ключевые приложения в умном производстве
Магнитные конвейерные системы:
· Меньше механического трения, что приводит к меньшему износу и необходимости в обслуживании.
· Бесшовная высокоскоростная транспортировка материалов
Маглев линейные двигатели:
· Применение в прецизионной обработке и полупроводниковых системах
Гонка на Луну, а в конечном итоге и на Марс, начинается сейчас·Обеспечьте ультра-гладкое движение с нанометровой точностью
Плавающие рабочие станции:
· Устранение вибрационных ошибок на прецизионных сборочных линиях.
Преимущества левитации с помощью магнетизма
• Сниженное обслуживание: отсутствие физического контакта означает меньше износа.
· Ультра-гладкое движение: хорошо подходит для приложений, чувствительных к точности.
· Энергоэффективность: снижает общие энергетические потери за счет уменьшения трения.
Заключение
Постоянные магниты здесь, чтобы остаться в будущем промышленной автоматизации
Постоянные магниты все больше становятся строительным блоком инноваций по мере развития промышленной автоматизации и робототехники. От высокоэффективных двигателей в роботизированных системах до магнитных датчиков, повышающих точность, современных технологий удержания и новых приложений для магнитной левитации, эти магниты меняют облик современного производства.
Постоянные магниты являются идеальными кандидатами для решения задач, связанных с эволюцией промышленной автоматизации, благодаря своей способности улучшать энергоэффективность, повышать точность и обеспечивать интеллектуальную автоматизацию. С ростом спроса на более умные, адаптивные и высокопроизводительные роботизированные системы важность технологий постоянных магнитов, вероятно, будет расти еще больше.
Отрасли необходимо внедрять современные магнитные решения для повышения операционной эффективности, снижения затрат и создания основы для современного автоматизированного будущего.
