Upunguzaji wa Sensore ya Roboti ya Sumaku kwa Joto la Juu - Suluhisho za Uendeshaji Unaoendelea

I. Tatizo: Hatari Iliyofichwa ya Kushindwa kwa Roboti 'Pamoja'

Katika roboti za viwandani, roboti shirikishi, na mifumo ya servo ya usahihi, visimbaji vya sumaku vina jukumu muhimu kama 'vihisishi vya pamoja.' Hutambua mabadiliko katika uga wa sumaku wa diski ya encoder (pete ya sumaku) na kutoa maoni ya wakati halisi juu ya kasi ya gari na msimamo. Hata hivyo, suala moja linalopuuzwa kwa urahisi ni kwamba wakati roboti zinapofanya kazi kwa kuendelea chini ya halijoto ya juu, diski ya kusimba ya sumaku inaweza kuathiriwa na  upunguzaji wa sumaku wa halijoto ya juu , na kusababisha mteremko wa maoni, kuongezeka kwa mkondo na hata kupoteza hatua.

Wahandisi wamekumbana na hili katika utatuzi wa ulimwengu halisi: motor inapoendesha zaidi ya 80 °C, maoni ya msimamo huwa si sahihi hatua kwa hatua, na baada ya ukaguzi wa kina, sababu kuu inafuatiliwa na uondoaji wa joto la juu wa kisimbaji cha sumaku. Kwa roboti za viwandani ambazo zinahitaji kufanya kazi mfululizo kwa muda mrefu, tatizo hili ni muhimu sana - haliathiri tu usahihi wa uchakataji lakini pia linaweza kusababisha hitilafu za vifaa au hata matukio ya usalama.

Hivi sasa, nyenzo mbili zinazotumiwa sana kwa diski za kusimba za sumaku ni  ferrite iliyobuniwa kwa sindano  na  sumaku ya mpira  (pia huitwa sumaku ya ferrite inayonyumbulika). Kwa nini nyenzo hizi mbili hupunguza sumaku kwa joto la juu, na hii inawezaje kutatuliwa? Makala haya yanatoa uchanganuzi wa kina kutoka kwa mitazamo ya sifa za nyenzo, taratibu za kupunguza sumaku na suluhu.

II. Nyenzo Mbili za Kawaida na Tabia zao za Joto

1. Ferrite Iliyoundwa kwa Sindano

Feri iliyotengenezwa kwa sindano hutengenezwa kwa kuchanganya nailoni (au resini nyinginezo za thermoplastic) na unga wa oksidi ya chuma ili kuunda pellets, ambazo huchakatwa kwa ukingo wa sindano. Faida zake ni pamoja na uhuru wa umbo la juu, usahihi bora wa dimensional, na kufaa kwa uzalishaji wa wingi. Katika uwanja wa diski za kusimba za sumaku, pete za ferrite zilizoundwa kwa sindano zinaweza kuwa na sumaku kwa usahihi na fito nyingi na hutumiwa sana katika udhibiti wa gari na viungo vya roboti.

Hata hivyo, ferrite iliyotengenezwa kwa sindano ina upungufu mkubwa -  unyeti mkubwa kwa joto . Chini ya joto la juu, sifa zake za sumaku huharibika, na demagnetization inaweza kutokea. Kwa kawaida, kiwango cha joto cha uendeshaji cha feri iliyotengenezwa kwa sindano ni kati ya -40 °C na 120 °C; zaidi ya safu hii, utendaji wa sumaku huanza kupungua. Kinachohusu zaidi ni kwamba feri iliyobuniwa kwa kudungwa ina nguvu ya chini kiasi, na kuifanya iweze kuathiriwa sio tu na uga wa sumaku wa nje bali pia hasara isiyoweza kurekebishwa ya sumaku kwenye joto la juu.

2. Sumaku ya Mpira (Flexible Ferrite Sumaku)

Sumaku za mpira hutengenezwa kwa kuchanganya poda ya ferrite iliyounganishwa na raba za kutengeneza (kama vile raba ya nitrile au raba ya klororene) na kisha kusindika kupitia kalenda, utoboaji au ukingo wa sindano. Ni rahisi kunyumbulika, elastic, na kukatwa, na pia hutumiwa sana katika encoder za sumaku.

Sumaku za kawaida za mpira kwa kawaida huwa na kikomo cha halijoto cha juu cha kufanya kazi cha takriban  80 °C . Sumaku za kawaida za mpira zinaonyesha kupungua kwa sumaku chini ya 3% baada ya masaa 72 kwa 80 ° C; hata hivyo, ikiwa joto linaongezeka zaidi, hatari ya demagnetization huongezeka kwa kiasi kikubwa. Ikumbukwe kwamba upinzani wa joto wa sumaku za mpira huamuliwa zaidi na matrix ya mpira - kwa kutumia raba zinazostahimili joto la juu kama vile mpira wa silicone, kikomo cha juu kinaweza kuinuliwa hadi 150-200 ° C.

III. Utaratibu wa Kimwili wa Upunguzaji sumaku wa Halijoto ya Juu: Vikoa vya Sumaku 'Poteza Mwelekeo' katika Mwendo wa Joto

Ili kuelewa demagnetization ya joto la juu, mtu lazima kwanza aelewe kwa nini nyenzo za sumaku ni za sumaku.

Usumaku wa nyenzo hutoka kwa mpangilio uliopangwa wa maeneo madogo ya sumaku ndani ya nyenzo -  vikoa vya sumaku . Kwa joto la kawaida, vikoa hivi vinaunganishwa kwa kiasi kikubwa katika mwelekeo huo huo, huzalisha magnetism ya macroscopic. Joto linapoongezeka, mwendo wa joto wa atomi ndani ya vikoa huongezeka, na kutatiza muundo wa kikoa ulioagizwa awali na kusababisha muda wa sumaku kupotoka. Kwa hivyo,  ubakiaji (Br)  na  ulazimishaji (Hc)  wa sumaku hupungua kwa viwango tofauti, ikidhihirika kama kudhoofika kwa nguvu ya uwanja wa sumaku.

Kwa ferrite iliyotengenezwa kwa sindano na sumaku za mpira, hali ni ngumu zaidi: nyenzo zote mbili ni  sumaku zilizounganishwa  - zinajumuisha poda ya sumaku (poda ya ferrite) iliyojumuishwa na binder ya polymer. Joto la juu haliathiri tu mpangilio wa kikoa cha sumaku ya poda yenyewe lakini pia hubadilisha mali ya binder (kulainisha, kuzeeka, nk), ambayo huathiri utawanyiko wa poda na utendaji wa jumla wa sumaku.

Ni muhimu kutofautisha kati ya aina mbili za demagnetization ya joto la juu:

·  Uondoaji sumaku unaoweza kutenduliwa : utendakazi wa sumaku hupungua kwa halijoto inayoongezeka lakini hurejea halijoto inaporudi kwa kawaida.

·  Uondoaji sumaku usioweza kutenduliwa : joto linapozidi kizingiti fulani, muundo wa kikoa hubadilika kabisa, na sifa za asili za sumaku haziwezi kurejeshwa hata baada ya baridi.

Kwa operesheni inayoendelea ya roboti, jambo muhimu zaidi linalojali ni  uondoaji sumaku usioweza kutenduliwa -  mara tu inapotokea, nguvu ya mawimbi ya diski ya kusimba itapunguzwa kabisa, na hivyo kuhatarisha moja kwa moja usahihi wa kipimo cha kisimbaji.

IV. Ufumbuzi wa Utaratibu

Ili kushughulikia upunguzaji wa sumaku wa halijoto ya juu wa diski za kusimba za feri iliyobuniwa na sumaku ya mpira, suluhu zinaweza kufuatiwa kutoka kwa vipimo viwili: kiwango cha nyenzo na kiwango cha muundo wa mfumo.

Suluhisho la 1: Uboreshaji wa Kiwango cha Nyenzo na Uboreshaji

1. Chagua Madaraja ya Juu ya Joto-Inayostahimili Joto la Ferrite Iliyoundwa kwa Sindano

Joto la uendeshaji la ferrite iliyotengenezwa kwa sindano haijawekwa. Kwa kuboresha uundaji wa poda ya sumaku na mfumo wa binder, upinzani wake wa joto unaweza kuimarishwa kwa kiasi kikubwa. Kwa mfano, nyenzo za feri zinazotumia nailoni 6 au PPS (polyphenylene sulfide) kama kiunganishi zimeonyesha matokeo ya mtihani ya kuridhisha kwa karibu 180 °C. Utafiti unaonyesha kwamba kuongeza kiasi kinachofaa cha lubricant ya TAF kunaweza kuboresha mtiririko wa pellet na sifa za sumaku; matibabu ya uso ya poda ya sumaku na mawakala wa kuunganisha pia inaweza kuboresha utendaji wa sumaku zilizoundwa kwa sindano.

2. Chagua Sumaku za Mpira zinazostahimili Joto la Juu

Sumaku za kawaida za mpira zina kikomo cha juu cha joto cha 80 °C, lakini kwa kutumia mifumo ya mpira wa halijoto ya juu (kwa mfano, kubadilisha mpira wa kawaida na mpira wa silikoni), kikomo cha juu kinaweza kupandishwa hadi 150-200 °C. Teknolojia zilizo na hati miliki zimeonyesha kuwa kwa uundaji sahihi na uboreshaji wa mchakato wa mifumo ya mpira wa joto la juu na unga wa ferrite, kiwango cha juu cha joto cha huduma ya sumaku za mpira kinaweza kufikia 120-170 °C. Mifumo ya mpira iliyochanganywa kama vile SR/NBR pia inaonyesha uthabiti mzuri wa joto zaidi ya 120 °C.

Katika uteuzi wa vitendo, inashauriwa kufanana na kiwango cha joto cha nyenzo na kiwango cha joto cha uendeshaji wa vifaa.

Suluhisho la 2: Muundo wa Mfumo na Usimamizi wa Joto

1. Boresha Muundo wa Kupunguza joto

Kwa kuwa upunguzaji wa sumaku wa halijoto ya juu hatimaye husababishwa na halijoto kupita kiasi, udhibiti bora wa mafuta ndio njia ya moja kwa moja. Hatua mahususi ni pamoja na:

·  Kuongeza  miiko ya joto au kupoeza kwa kulazimishwa kwa hewa  kuzunguka kisimba ili kupunguza halijoto ya kufanya kazi ya pete ya sumaku.

·  Kuweka  miundo ya insulation ya mafuta  kati ya vilima vya motor na encoder kuzuia uhamishaji wa joto.

·  Kupitisha  miundo ya koti iliyopozwa na maji  ili kufikia ubaridi unaoendelea chini ya hali ya joto la juu.

2. Ukingo wa Hifadhi katika Muundo wa Mzunguko wa Sumaku

Wakati wa awamu ya usanifu wa mzunguko wa sumaku,  ukingo ufaao wa flux  unaweza kuhifadhiwa ili kufidia upotevu wa sumaku kiasi katika halijoto ya juu, kuhakikisha utendakazi thabiti katika kipindi chote cha maisha ya bidhaa.

3. Dhibiti Joto la Mchakato wa Ukingo wa Sindano

Katika utengenezaji wa diski ya kusimba ya sumaku, tahadhari inapaswa kulipwa ili kudhibiti joto la usindikaji wakati wa ukingo wa sindano, kuepuka halijoto nyingi ambazo zinaweza kuharibu sifa za sumaku.

V. Muhtasari

Uondoaji sumaku wa diski za feri zilizoungwa sindano na diski za kusimba sumaku ya mpira katika viwango vya juu vya joto ni mchakato wa kimwili ambapo mwendo wa joto huvuruga muundo wa kikoa cha sumaku ulioamriwa, na hivyo kupunguza mpangilio wa sumaku. Suala hili ni muhimu sana katika operesheni ya roboti inayoendelea.

Suluhisho linaweza kufikiwa kutoka ngazi mbili:  katika kiwango cha nyenzo , kwa kuchagua gredi zinazostahimili halijoto ya juu ya ferrite iliyotengenezwa kwa sindano au sumaku za mpira zinazostahimili joto la juu;  katika kiwango cha mfumo , kwa kuboresha utenganishaji wa joto, kutekeleza usimamizi sahihi wa mafuta, na kuhifadhi ukingo wa flux katika muundo wa mzunguko wa sumaku.

Katika maombi halisi ya uhandisi, inashauriwa kutathmini kwa kina na kuchagua suluhisho linalofaa zaidi kulingana na anuwai maalum ya joto, bajeti ya gharama na mahitaji ya usahihi. Baada ya yote, kwa roboti ambayo inahitaji kufanya kazi kwa utulivu kwa muda mrefu, kuegemea kwa kila 'pamoja' ni muhimu kwa mafanikio ya jumla.