Koji se magneti najčešće koriste u automatizaciji

U praksi se susrećemo s nekoliko skupina rješenja. Svaka ima različite prednosti i različita ograničenja. Ono što funkcionira u napravi za fiksiranje dijela ne mora biti prikladno za visokociklički pick-and-place sustav ili za separaciju metalnih čestica u tehnološkom pogonu.

Najčešće je riječ o permanentnim magnetima, elektromagnetima i gotovim magnetskim sustavima. Permanentni magneti koriste se ondje gdje učinak treba biti trajan i bez napajanja. Elektromagneti su prikladni ondje gdje je magnetski učinak potrebno uključivati i isključivati. Magnetski sustavi zatim kombiniraju sam magnet s čeličnim krugom, kućištem ili funkcionalnim elementima tako da rezultat bude stabilan i siguran u konkretnoj aplikaciji.

Permanentni magneti za stabilnu i pasivnu funkciju

Permanentni magneti čest su izbor u automatiziranim napravama, graničnicima, točkama pozicioniranja ili jednostavnim retencijskim mehanizmima. Prednost je nulta potrošnja energije, jednostavna integracija i visoka pouzdanost. Nedostatak je to što se njihov učinak ne može isključiti, pa pri manipulaciji feromagnetskim dijelovima može biti potrebno riješiti odvajanje, zasjenjenje ili precizno vođenje dijela.

Najsnažniji su obično neodimijski magneti. Nude visoku magnetsku energiju pri malim dimenzijama, što je prednost ondje gdje ima malo prostora. Međutim, treba računati s osjetljivošću na više temperature i s time da pri neprikladnoj površinskoj obradi ili agresivnom okruženju korozija može biti problem.

Feritni magneti mehanički su i ekonomski prikladni ondje gdje nije potrebna ekstremna sila, a rad se odvija pri uobičajenim ili povišenim temperaturama. U automatizaciji se koriste više u pomoćnim funkcijama, jednostavnijoj separaciji ili u aplikacijama koje su manje kritične s obzirom na prostor.

SmCo magneti imaju prednost u višoj temperaturnoj otpornosti i dobroj stabilnosti parametara. Prikladni su za zahtjevnije okruženje u kojem bi neodimij već radio na granici. Njihova primjena tehnički je opravdana u preciznim uređajima, mjernoj tehnici ili proizvodnji s višim toplinskim zahtjevima.

Elektromagneti ondje gdje je potrebno upravljanje

Ako sustav treba pridržavati dio samo u konkretnom trenutku, elektromagnet je prirodan izbor. U automatizaciji se koristi pri sortiranju, pomicanju, blokiranju, aretaciji i manipulaciji. Glavna je prednost mogućnost upravljanja preko PLC-a ili druge nadređene logike. Proces je tako ponovljiv i lakše sinkroniziran s ostalim elementima linije.

Elektromagnet, međutim, znači i dodatna tehnička pitanja. Treba riješiti napajanje, zagrijavanje zavojnice, radni ciklus, zaostali magnetizam i ponašanje pri nestanku energije. U nekim aplikacijama upravo je reakcija pri gubitku napajanja ključna. Negdje dio treba odmah otpasti, drugdje mora ostati sigurno držan.

Magnetski sustavi i sklopovi

Sam magnet često nije dovoljan. U industrijskoj praksi češće se primjenjuju magnetska kućišta, magnetski cilindri, magnetske letve, stezni sustavi, separatori ili posebni konstrukcijski sklopovi. Čelični krug usmjerava magnetski tok i povećava učinkovitost u željenom smjeru. To je važno osobito ondje gdje silu treba koncentrirati na malu površinu ili ograničiti djelovanje na okolinu.

Pri automatizaciji često su presudni i jednostavno pričvršćivanje, mogućnost servisiranja i otpornost na vibracije. Gotov magnetski sustav zato često donosi bolji rezultat nego improvizirano umetanje samog magneta u nosač.

Kako odabrati magnet prema aplikaciji

Na pitanje koje magnete odabrati za automatizaciju ne može se odgovoriti bez konteksta primjene. Drugačiji je pristup kod prihvaćanja lima, drugačiji kod detekcije položaja i drugačiji kod separacije metalnih čestica iz toka materijala.

Stezanje i fiksiranje dijelova

Pri stezanju je bitno drži li magnet dio u mirovanju ili se opire bočnim silama, vibracijama i ponovljenom udaru. Kataloška pridržna sila u pravilu se mjeri u idealnim uvjetima - na debelom, ravnom, čistom čeliku i pri odtrzanju u osi. U stvarnoj proizvodnji kontakt je obično lošiji, dio lakiran, mastan ili tankostijen. Stvarna držna sila zato je obično niža.

Ako se steže tanki lim, magnetski krug se ne zatvara tako dobro kao kod masivnog dijela. Kod nehrđajućih materijala također je potrebno razlikovati radi li se o feromagnetskom ili nemagnetskom tipu. Pri stezanju naprava i graničnika prikladno je misliti i na demontažu. Presnažan magnet može zakomplicirati rad i servis.

Manipulacija i prihvaćanje

Pri robotskom prihvaćanju važni su ritam ciklusa, orijentacija dijela i potrebna sigurnost odlaganja. Permanentni magnet je jednostavan, ali ne mora biti prikladan ondje gdje se dijelovi trebaju otpustiti bez mehaničkog skidanja. Elektromagnet ili elektropermanentno rješenje često je bolje ondje gdje postoji zahtjev za preciznim upravljanjem prihvaćanjem.

Važan je i oblik kontaktne površine. Ravni magnet ne mora dobro funkcionirati na perforiranim, zakrivljenim ili grubo obrađenim dijelovima. U takvom slučaju pomaže prilagodba polnih nastavaka ili projektiranje cijelog modula za prihvaćanje.

Detekcija i pozicioniranje

U automatizaciji se magneti koriste i za beskontaktno očitavanje položaja, krajnje točke ili kontrolu prisutnosti. Ovdje najčešće nije riječ o maksimalnoj sili, nego o stabilnom magnetskom polju na pravilnoj udaljenosti. Presnažan magnet može ometati susjedne elemente ili uzrokovati nepreciznu reakciju senzora.

Pri detekciji je važno da se magnetsko polje ne mijenja zbog temperature, potresa ili nepravilne montaže. Odlučuju i polaritet te orijentacija magneta u odnosu na senzor. Upravo se u ovom području često podcjenjuje tolerancija položaja, a rezultat su slučajne pogreške pri brzom radu.

Separacija metala u procesu

Ako automatizacija uključuje transportere, drobljenje, doziranje ili recikliranje, magnetski separatori štite tehnologiju i povećavaju čistoću procesa. Ovdje se ponajprije rješavaju vrsta metala koji se hvata, veličina čestica, visina sloja materijala i brzina toka. Snažan magnet bez pravilnog postavljanja ne mora uhvatiti ono što trebate.

U separaciji je često učinkovitiji dobro projektiran magnetski sustav nego samo viša magnetska indukcija. Odlučuju geometrija, udaljenost od toka i mogućnost čišćenja. U neprekidnom radu servisni pristup jednako je važan kao i sama učinkovitost.

Materijal magneta nije detalj

Odabir između neodimija, ferita, SmCo ili AlNiCo nije akademsko pitanje. To je operativna odluka. Neodimij je prikladan ondje gdje trebate visoku silu u malom prostoru. Ferit je stabilan i prikladan za manje zahtjevne aplikacije ili više temperature pri većim dimenzijama. SmCo je prikladan za toplinski zahtjevno okruženje. AlNiCo ima svoje mjesto ponajprije u specifičnim tehničkim i mjernim aplikacijama u kojima se radi s njegovim karakterističnim magnetskim svojstvima.

Materijal treba procjenjivati zajedno s površinskom obradom, mehaničkim opterećenjem i okruženjem. Krhki magnet na mjestu s udarima ili u čeličnom sklopu bez graničnika može mehanički zakazati čak i kada je s gledišta magnetske sile pravilno odabran.

Najčešće pogreške pri projektiranju

U automatizaciji se ponavlja nekoliko pogrešaka. Prva je odabir prema tabličnoj sili bez provjere stvarnih uvjeta. Druga je podcjenjivanje zračnog razmaka, neravnine površine i tipa protukomada. Treća je ignoriranje temperature i radnog ciklusa, osobito kod elektromagneta.

Čest je problem i to što se magnet rješava tek na kraju projekta kao sitna komponenta. U stvarnosti utječe na konstrukciju, sigurnost i održavanje. Ako se uključi u projektiranje ranije, mogu se bolje riješiti montaža, zasjenjenje polja, pristup pri servisu i dugoročna pouzdanost.

Kada je dovoljan standard, a kada je potrebno tehničko rješenje

Za jednostavna fiksiranja, detekciju ili osnovne retencijske funkcije često je dovoljan standardni magnet ili uobičajeni magnetski sustav. Ako je, međutim, riječ o visokom tempu proizvodnje, sigurnosno osjetljivoj manipulaciji, nestandardnom dijelu ili zahtjevnom okruženju, isplati se rješenje projektirati točno za danu aplikaciju.

Ovdje je važno iskustvo s magnetskim materijalima i njihovim ponašanjem u praksi. SELOS Magnety se u ovom području oslanja na dugogodišnje tehničko znanje, skladišnu dostupnost standardnih rješenja i sposobnost konzultiranja konkretnog industrijskog nasazenia. Za kupca to znači manje pokušaja i pogrešaka te veću sigurnost da magnet neće biti slaba točka na liniji.

Ako magnet u automatizaciji treba raditi pouzdano, nemojte počinjati pitanjem koji je najsnažniji. Počnite pitanjem što točno sustav treba raditi u stvarnom pogonu. Upravo iz toga proizlazi pravilan odabir materijala, konstrukcije i cijelog magnetskog sklopa.