Ռոբոտի մագնիսական կոդավորիչի սենսորի ապամագնիսացում բարձր ջերմաստիճանում – լուծումներ շարունակական շահագործման համար

I. Խնդիրը. «Համատեղ» ռոբոտի ձախողման թաքնված ռիսկը

Արդյունաբերական ռոբոտներում, համագործակցող ռոբոտներում և ճշգրիտ սերվո համակարգերում մագնիսական կոդավորիչները կարևոր դեր են խաղում որպես «համատեղ սենսորներ»: Նրանք հայտնաբերում են փոփոխությունները մագնիսական դաշտում: կոդավորող սկավառակ (մագնիսական օղակ) և իրական ժամանակում հետադարձ կապ ապահովել շարժիչի արագության և դիրքի վերաբերյալ: Այնուամենայնիվ, մի խնդիր, որը հեշտությամբ անտեսվում է, այն է, որ երբ ռոբոտները շարունակաբար աշխատում են բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում, մագնիսական կոդավորիչի սկավառակը կարող է ենթարկվել  բարձր ջերմաստիճանի ապամագնիսացման ՝ հանգեցնելով դիրքի հետադարձ կապի, հոսանքի ավելացման և նույնիսկ աստիճանի կորստի:

Ինժեներները դա հանդիպել են իրական աշխարհի կարգազերծման ժամանակ. երբ շարժիչը աշխատում է 80 °C-ից բարձր, դիրքի հետադարձ կապը աստիճանաբար դառնում է ոչ ճշգրիտ, և մանրակրկիտ ստուգումից հետո հիմնական պատճառը հայտնաբերվում է մագնիսական կոդավորիչի բարձր ջերմաստիճանի ապամագնիսացման մեջ: Արդյունաբերական ռոբոտների համար, որոնք պետք է անընդհատ աշխատեն երկար ժամանակ, այս խնդիրը հատկապես կարևոր է. այն ոչ միայն ազդում է հաստոցների ճշգրտության վրա, այլև կարող է առաջացնել սարքավորումների խափանումներ կամ նույնիսկ անվտանգության հետ կապված միջադեպեր:

Ներկայումս մագնիսական կոդավորիչ սկավառակների համար ամենաշատ օգտագործվող երկու նյութերն են  ներարկման ձևավորված ֆերիտը  և  ռետինե մագնիսը  (նաև կոչվում է ճկուն ֆերիտային մագնիս): Ինչու են այս երկու նյութերը ապամագնիսանում բարձր ջերմաստիճանում, և ինչպե՞ս կարելի է դա լուծել: Այս հոդվածը տրամադրում է խորը վերլուծություն նյութի բնութագրերի, ապամագնիսացման մեխանիզմների և լուծումների տեսանկյունից:

II. Երկու ընդհանուր նյութեր և դրանց ջերմաստիճանի բնութագրերը

1. Ներարկման-ձուլված ֆերիտ

Ներարկման ձևավորված ֆերիտը պատրաստվում է նեյլոնը (կամ այլ ջերմապլաստիկ խեժեր) երկաթի օքսիդի փոշու հետ խառնելով՝ ձևավորելով գնդիկներ, որոնք այնուհետև մշակվում են ներարկման ձևավորման միջոցով: Դրա առավելությունները ներառում են ձևի բարձր ազատություն, չափերի գերազանց ճշգրտություն և զանգվածային արտադրության համար պիտանիություն: Մագնիսական կոդավորիչ սկավառակների ոլորտում ներարկման միջոցով ձևավորված ֆերիտային օղակները կարող են ճշգրտորեն մագնիսացվել բազմաթիվ բևեռներով և լայնորեն օգտագործվում են շարժիչի կառավարման և ռոբոտի միացումներում:

Այնուամենայնիվ, ներարկման ձևավորված ֆերիտը ունի էական թերություն՝  բարձր զգայունություն ջերմաստիճանի նկատմամբ : Բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում նրա մագնիսական հատկությունները քայքայվում են, և կարող է տեղի ունենալ ապամագնիսացում: Սովորաբար, ներարկման ձևավորված ֆերիտի աշխատանքային ջերմաստիճանի միջակայքը -40 °C-ից մինչև 120 °C է; Այս միջակայքից դուրս մագնիսական կատարումը սկսում է նվազել: Ավելի մտահոգիչ է այն, որ ներարկման միջոցով ձևավորված ֆերիտն ունի համեմատաբար ցածր ճնշում, ինչը նրան դարձնում է ոչ միայն արտաքին մագնիսական դաշտերի, այլև անդառնալի մագնիսական կորստի նկատմամբ բարձր ջերմաստիճաններում:

2. Ռետինե մագնիս (ճկուն ֆերիտի մագնիս)

Ռետինե մագնիսները պատրաստվում են կապակցված ֆերիտի փոշին սինթետիկ կաուչուկների (օրինակ՝ նիտրիլային կաուչուկի կամ քլորոպրենային կաուչուկի) հետ խառնելով, այնուհետև մշակելով կալենդերման, արտամղման կամ ներարկման ձևավորման միջոցով: Նրանք ճկուն են, առաձգական և կտրվող, ինչպես նաև լայնորեն կիրառվում են մագնիսական կոդավորիչներում։

Սովորական ռետինե մագնիսները սովորաբար ունեն մոտ աշխատանքային ջերմաստիճանի վերին սահման  80 °C : Սովորական ռետինե մագնիսները ցույց են տալիս մագնիսական թուլացում 3%-ից պակաս 72 ժամ հետո 80 °C ջերմաստիճանում; սակայն, եթե ջերմաստիճանն էլ ավելի բարձրանա, ապամագնիսացման վտանգը զգալիորեն մեծանում է: Հարկ է նշել, որ ռետինե մագնիսների ջերմաստիճանի դիմադրությունը հիմնականում որոշվում է ռետինե մատրիցով - օգտագործելով բարձր ջերմաստիճանի դիմացկուն ռետիններ, ինչպիսիք են սիլիկոնային կաուչուկը, վերին սահմանը կարող է բարձրացվել մինչև 150-200 °C:

III. Բարձր ջերմաստիճանի ապամագնիսացման ֆիզիկական մեխանիզմ. մագնիսական տիրույթներ 'կորցնում են ուղղությունը' ջերմային շարժման մեջ

Բարձր ջերմաստիճանի ապամագնիսացումը հասկանալու համար նախ պետք է հասկանալ, թե ինչու են մագնիսական նյութերը մագնիսական:

Նյութի մագնիսականությունը ծագում է նյութի ներսում փոքր մագնիսական շրջանների պատվիրված դասավորվածությունից՝  մագնիսական տիրույթներ : Սենյակային ջերմաստիճանում այս տիրույթները հիմնականում դասավորված են նույն ուղղությամբ՝ առաջացնելով մակրոսկոպիկ մագնիսականություն: Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, տիրույթների ներսում ատոմների ջերմային շարժումը ուժեղանում է, ինչը խանգարում է սկզբնական կարգավորված տիրույթի կառուցվածքին և մագնիսական մոմենտների շեղմանը: Արդյունքում,  ռեմենենտությունը (Br)  , և՛  ստիպողականությունը (Hc) տարբեր աստիճաններով նվազում են՝ դրսևորելով որպես մագնիսական դաշտի ուժի թուլացում։ մագնիսի և՛

Ներարկման ձևավորված ֆերիտի և ռետինե մագնիսների դեպքում իրավիճակն ավելի բարդ է. երկու նյութերն էլ  կապակցված մագնիսներ են  . Բարձր ջերմաստիճանը ոչ միայն ազդում է փոշու մագնիսական տիրույթի դասավորության վրա, այլև փոխում է կապի հատկությունները (փափկեցում, ծերացում և այլն), որն իր հերթին ազդում է փոշու ցրման և ընդհանուր մագնիսական աշխատանքի վրա:

Կարևոր է տարբերակել բարձր ջերմաստիճանի ապամագնիսացման երկու տեսակ.

·  Շրջելի ապամագնիսացում . մագնիսական կատարումը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, բայց վերականգնվում է, երբ ջերմաստիճանը վերադառնում է նորմալ:

·  Անդառնալի ապամագնիսացում . երբ ջերմաստիճանը գերազանցում է որոշակի շեմը, տիրույթի կառուցվածքը մշտապես փոխվում է, և սկզբնական մագնիսական հատկությունները չեն կարող վերականգնվել նույնիսկ սառչելուց հետո:

Ռոբոտի շարունակական աշխատանքի համար ամենակարևոր մտահոգությունը  անդառնալի ապամագնիսացումն է  , երբ դա տեղի ունենա, կոդավորիչի սկավառակի մագնիսական ազդանշանի ուժը մշտապես կկրճատվի՝ ուղղակիորեն վտանգելով կոդավորողի չափման ճշգրտությունը:

IV. Համակարգային լուծումներ

Ներարկման ձևավորված ֆերիտի և ռետինե մագնիսական կոդավորիչ սկավառակների բարձր ջերմաստիճանի ապամագնիսացումը լուծելու համար լուծումները կարելի է գտնել երկու հարթությունից՝ նյութի մակարդակից և համակարգի նախագծման մակարդակից:

Լուծում 1. Նյութական մակարդակի օպտիմալացում և արդիականացում

1. Ընտրեք ներարկման-ձուլված ֆերիտի բարձր ջերմաստիճանի դիմացկուն աստիճաններ

Ներարկման ձևավորված ֆերիտի աշխատանքային ջերմաստիճանը հաստատված չէ: Օպտիմալացնելով մագնիսական փոշու ձևավորումը և կապակցող համակարգը, դրա ջերմաստիճանի դիմադրությունը կարող է զգալիորեն մեծանալ: Օրինակ, ֆերիտային նյութերը, որոնք օգտագործում են նեյլոն 6 կամ PPS (պոլիֆենիլեն սուլֆիդ), որպես կապող նյութ, ցույց են տվել փորձարկման բավարար արդյունքներ մոտ 180 °C ջերմաստիճանում: Հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ TAF քսանյութի համապատասխան քանակի ավելացումը կարող է բարելավել գնդիկների հոսքը և մագնիսական հատկությունները. Մագնիսական փոշու մակերեսային մշակումը միացնող նյութերով կարող է նաև արդյունավետորեն բարձրացնել ներարկման ձևավորված մագնիսների աշխատանքը:

2. Ընտրեք բարձր ջերմաստիճանի դիմացկուն ռետինե մագնիսներ

Սովորական ռետինե մագնիսներն ունեն 80 °C ջերմաստիճանի վերին սահման, սակայն ընդունելով բարձր ջերմաստիճանի ռետինե համակարգեր (օրինակ՝ սովորական կաուչուկը սիլիկոնե կաուչուկով փոխարինելով), վերին սահմանը կարող է բարձրացվել մինչև 150-200 °C: Արտոնագրված տեխնոլոգիաները ցույց են տվել, որ բարձր ջերմաստիճանի ռետինե համակարգերի ճիշտ ձևակերպման և ֆերրիտի փոշիով գործընթացի օպտիմալացման դեպքում ռետինե մագնիսների առավելագույն սպասարկման ջերմաստիճանը կարող է հասնել 120-170 °C: Խառը ռետինե համակարգերը, ինչպիսիք են SR/NBR-ը, նույնպես լավ ջերմային կայունություն են ցուցաբերում 120 °C-ից բարձր:

Գործնական ընտրության դեպքում խորհուրդ է տրվում համապատասխանեցնել նյութի ջերմաստիճանի գնահատականը սարքավորման աշխատանքային ջերմաստիճանի միջակայքին:

Լուծում 2. Համակարգի նախագծում և ջերմային կառավարում

1. Օպտիմալացնել ջերմության ցրման դիզայնը

Քանի որ բարձր ջերմաստիճանի ապամագնիսացումը, ի վերջո, պայմանավորված է ավելորդ ջերմաստիճանով, արդյունավետ ջերմային կառավարումն ամենաուղղակի մոտեցումն է: Հատուկ միջոցառումները ներառում են.

·  ավելացում : ջերմատախտակների կամ օդի հարկադիր սառեցման  Մագնիսական օղակի աշխատանքային ջերմաստիճանը նվազեցնելու համար կոդավորիչի շուրջ

·  տեղադրում ջերմության փոխանցումը արգելափակելու համար: ջերմամեկուսիչ կառույցների  Շարժիչի ոլորունների և կոդավորիչի միջև

·  ընդունում : ջրով սառեցված բաճկոնների դիզայնի  Բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում շարունակական սառեցման հասնելու համար

2. Պահուստային մարժան մագնիսական շղթայի ձևավորման մեջ

Մագնիսական շղթայի նախագծման փուլում կարող է վերապահվել  հոսքի համապատասխան մարժա  ՝ փոխհատուցելու բարձր ջերմաստիճաններում մասնակի մագնիսական կորուստները՝ ապահովելով կայուն կատարում արտադրանքի կյանքի ցիկլի ողջ ընթացքում:

3. Վերահսկել ներարկման համաձուլվածքների գործընթացի ջերմաստիճանը

Մագնիսական կոդավորիչի սկավառակի արտադրության ժամանակ պետք է ուշադրություն դարձնել մշակման ջերմաստիճանի վերահսկմանը ներարկման ձուլման ժամանակ՝ խուսափելով ավելորդ ջերմաստիճանից, որը կարող է վնասել մագնիսական հատկությունները:

V. Ամփոփում

Ներարկման միջոցով ձևավորված ֆերիտի և ռետինե մագնիսական կոդավորիչ սկավառակների ապամագնիսացումը բարձր ջերմաստիճանում, ըստ էության, ֆիզիկական գործընթաց է, որի ժամանակ ջերմային շարժումը խախտում է պատվիրված մագնիսական տիրույթի կառուցվածքը՝ նվազեցնելով մագնիսական կարգը: Այս խնդիրը հատկապես կարևոր է ռոբոտի շարունակական շահագործման մեջ:

Լուծումներին կարելի է մոտենալ երկու մակարդակից.  նյութական մակարդակում ՝ ընտրելով ներարկման ձևավորված ֆերիտի բարձր ջերմաստիճանի դիմացկուն աստիճաններ կամ բարձր ջերմաստիճանի դիմացկուն ռետինե մագնիսներ;  համակարգի մակարդակով , օպտիմալացնելով ջերմության արտանետումը, պատշաճ ջերմային կառավարում իրականացնելով և մագնիսական շղթայի նախագծման մեջ պահպանելով հոսքի սահմանները:

Իրական ինժեներական ծրագրերում նպատակահարմար է համակողմանիորեն գնահատել և ընտրել ամենահարմար լուծումը՝ հիմնվելով հատուկ ջերմաստիճանի միջակայքի, ծախսերի բյուջեի և ճշտության պահանջների վրա: Ի վերջո, ռոբոտի համար, որը պետք է երկար ժամանակ կայուն աշխատի, յուրաքանչյուր «հոդի» հուսալիությունը կարևոր է ընդհանուր հաջողության համար: