BR102013010786B1

BR102013010786B1 - Conjunto de retenção, sistema para reter pilha e método de retenção de pilha

Info

Publication number: BR102013010786B1
Application number: BR102013010786-7A
Authority: BR
Inventors: Branko Sarh; Daniela Lucia Rus; Andrew Dominic Marchese
Original assignee: The Boeing Company; Massachusetts Institute Of Technology
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2022-07-19
Also published as: US9281108B2; JP2013232643A; EP2660007A2; EP2660007B1; CA2808053A1; CN103377793B; US20130285399A1; JP6404545B2; EP3363593A1; EP2660007A3; CA2808053C; BR102013010786A2; EP3363593B1; US8912872B2; CN103377793A; US20150035632A1

Abstract

CONJUNTO DE RETENÇÃO QUE INCLUI ÍMÃS PERMANENTES E BOBINAS PARA SELETIVAMENTE MAGNETIZAR E DESMAGNETIZAR OS ÍMÃS. A presente invenção refere-se a um conjunto de retenção que compreende um primeiro retentor que inclui uma pluralidade de dispositivos de ímã. Cada dispositivo de ímã inclui um ímã permanente e uma bobina que circunda o ímã permanente, O conjunto de retenção ainda compreendendo um controlador para pulsar as bobinas para seletivamente magnetizar e desmagnetizar os ímãs permanentes.

Description

FUNDAMENTOS

[0001] Considere um exemplo de uma operação de montagem na qual uma pilha de peças é presa junta. As peças são retidas juntas com centenas de quilos de força, enquanto fixadores tais como rebites ou parafusos são inseridos na pilha e então terminados.

[0002] Neste exemplo, eletroímãs são utilizados para aplicar a força de retenção. Por exemplo, uma rede de eletroímãs pode estar posicionada sobre um lado da pilha, enquanto uma placa metálica é posicionada sobre um lado oposto da pilha. Quando os eletroímãs são atuados, estes criam um campo magnético cujas linhas de fluxo fluem através da placa e movem a placa na direção de uma posição de menor relutância (na direção dos eletroímãs). Como um resultado, as peças são retidas juntas.

[0003] Para obter centenas de quilos de força de retenção, grandes eletroímãs e altas correntes são utilizados. Uma alta corrente é aplicada constantemente durante um ciclo de retenção. Durante um longo ciclo de retenção, a utilização de energia total é extremamente alta. Um sistema de resfriamento pode ser necessário para resfriar os eletroímãs para evitar um superaquecimento durante os longos ciclos de retenção. O ar ou outro fluido de resfriamento pode ser fluído através de canais entre os enrolamentos de cobre dos eletroímãs. O calor carregado pelo fluido pode ser descarregado por um trocador de calor ou outro sistema secundário.

SUMÁRIO

[0004] De acordo com uma modalidade aqui, um conjunto de retenção compreende um primeiro retentor que inclui uma pluralidade de dispositivos de ímã. Cada dispositivo de ímã inclui um ímã permanente e uma bobina que circunda o ímã permanente. O conjunto de retenção ainda compreende um controlador para pulsar as bobinas para seletivamente magnetizar e desmagnetizar os ímãs permanentes.

[0005] De acordo com outra modalidade aqui, um sistema compreende um atuador de robô que inclui uma pluralidade de dispositivos de ímã ao redor de um eixo geométrico de processo. Cada dispositivo de ímã inclui um ímã permanente e uma bobina que circunda o ímã permanente. O sistema ainda compreende um controlador para pulsar as bobinas para seletivamente magnetizar e desmagnetizar os ímãs permanentes.

[0006] De acordo com outra modalidade aqui, um método para reter uma pilha compreende posicionar ímãs permanentes contra uma primeira superfície da pilha, colocar uma estrutura de condução de fluxo contra uma segunda superfície da pilha, e aplicar pulsos de campo magnético externos nos ímãs permanentes para magnetizar e desmagnetizar os ímãs permanentes.

[0007] Um aspecto da presente descrição refere-se a um conjunto de retenção com um primeiro retentor que inclui uma pluralidade de dispositivos de ímã. Cada dispositivo de ímã inclui um ímã permanente e uma bobina que circunda o ímã permanente. O conjunto de retenção ainda inclui um controlador para pulsar as bobinas para seletivamente magnetizar e desmagnetizar os ímãs permanentes.

[0008] Em um exemplo, o conjunto de retenção também inclui um segundo retentor que forma uma folga de ar com os ímãs do primeiro retentor, o segundo retentor provendo um percurso de fluxo.

[0009] Em uma variante do conjunto de retenção o segundo retentor inclui uma placa para prover o percurso de fluxo.

[00010] Em uma alternativa do conjunto de retenção, o segundo retentor inclui uma pluralidade dos dispositivos de ímã cujos ímãs permanentes estão alinhados com ímãs permanentes correspondentes no primeiro retentor.

[00011] Em outro exemplo do conjunto de retenção, cada ímã permanente inclui uma liga de ferro.

[00012] Em outra variante do conjunto de retenção, os ímãs permanentes estão dispostos simetricamente ao redor de um eixo geométrico de processo.

[00013] Em outra alternativa, o conjunto de retenção também inclui pelo menos um prendedor para reter os ímãs permanentes ao redor de um eixo geométrico de processo, o prendedor também provendo um percurso de fluxo entre os ímãs permanentes.

[00014] Em ainda outro exemplo do conjunto de retenção, uma pluralidade de prendedores estende radialmente para fora do eixo geométrico de processo.

[00015] Em ainda outra variante do conjunto de retenção, o pelo menos um prendedor dispõe os ímãs permanentes em um padrão circular ao redor do eixo geométrico de processo.

[00016] Em ainda outra alternativa do conjunto de retenção, o ímã permanente de pelo menos um dispositivo de ímã é dobrado, e a bobina está em uma extremidade do ímã permanente dobrado.

[00017] Em ainda outro exemplo do conjunto de retenção, o controlador está configurado para suprir pulsos para bobinas selecionadas para promover e demover o alinhamento de domínio magnético dos ímãs permanentes.

[00018] Em ainda outra variante do conjunto de retenção, o controlador inclui um controle de loop fechado, responsivo a um sensor de folga de ar, para controlar a duração e amplitude de corrente de bobina de controle para cada bobina atingir uma densidade de fluxo alvo de cada ímã permanente.

[00019] Em ainda outra alternativa, o conjunto de retenção ainda inclui um sistema de capacitor para pré-armazenar energia para pulsar as bobinas.

[00020] Outro aspecto da presente descrição refere-se a um sistema com um atuador de robô. O atuador inclui uma pluralidade de dispositivos de ímã ao redor de um eixo geométrico de processo. Cada dispositivo de ímã inclui um ímã permanente e uma bobina que circunda o ímã permanente. O sistema também inclui um controlador para pulsar as bobinas para seletivamente magnetizar e desmagnetizar os ímãs permanentes.

[00021] Em um exemplo do sistema, o atuador inclui um conjunto de ferramenta para executar pelo menos uma operação de fabricação ao longo do eixo geométrico de processo.

[00022] Em uma variante, o sistema também inclui uma estrutura de condução de fluxo para formar uma folga de ar com os dispositivos de ímã.

[00023] Em uma alternativa, o sistema também inclui pelo menos um robô para posicionar o retentor e a estrutura de condução de fluxo.

[00024] Ainda outro aspecto da presente descrição refere-se a um método para reter uma pilha. O método inclui posicionar ímãs permanentes contra uma primeira superfície da pilha; colocar uma estrutura de condução de fluxo contra uma segunda superfície da pilha; e aplicar pulsos de campo magnético externo nos ímãs permanentes para magnetizar e desmagnetizar os ímãs permanentes.

[00025] Em um exemplo do método, os ímãs permanentes estão posicionados ao redor de um eixo geométrico de processo.

[00026] Em outra variante do método, a duração de pulso é na ordem de milissegundos, e o ciclo de retenção é de pelo menos dez segundos.

[00027] Os termos "exemplo", "variante", e "alternativo" aqui acima são utilizados intercambiavelmente.

[00028] Estas características e funções podem ser conseguidas independentemente em várias modalidades ou podem ser combinadas em outras modalidades. Detalhes adicionais das modalidades podem ser vistos com referência à descrição seguinte e aos desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00029] FIG. 1 é uma ilustração de um conjunto de retenção que inclui ímãs permanentes e bobinas para seletivamente magnetizar e desmagnetizar os ímãs para executar uma retenção magnética.

[00030] FIG. 2 é uma ilustração de um método para utilizar o conjunto de retenção para executar uma retenção magnética de uma pilha.

[00031] FIG. 3 é uma ilustração de uma circulação de fluxo durante a retenção magnética.

[00032] FIGS. 4A e B são ilustrações de pulsar as bobinas para seletivamente magnetizar e desmagnetizar os ímãs permanentes.

[00033] FIG. 5 e 6 são ilustrações de uma modalidade de um conjunto de retenção.

[00034] FIGS. 7 até 13 são ilustrações de modalidades adicionais de conjuntos de retenção.

[00035] FIG. 14A é uma ilustração de um conjunto de retenção que tem seis dispositivos de ímã.

[00036] FIG. 14B é uma ilustração de diferentes configurações de processo para o conjunto de retenção da FIG. 14A.

[00037] FIG. 15 é uma ilustração de um sistema para prover correntes de bobina para um conjunto de retenção.

[00038] FIG. 16 é uma ilustração de um sistema de robô que inclui um conjunto de retenção magnética.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00039] Uma referência é feita à FIG. 1, a qual ilustra um conjunto de retenção 110 para reter magneticamente uma pilha. A pilha pode incluir uma ou mais peças. A composição da pilha não está limitada a nenhum material específico.

[00040] O conjunto de retenção 110 inclui um retentor 120, o qual inclui uma pluralidade de dispositivos de ímã 130. Cada dispositivo de ímã 130 inclui um ímã permanente 132 e uma bobina 134 que circunda o ímã permanente 132. As bobinas 134 são utilizadas para seletivamente magnetizar e desmagnetizar os seus ímãs 132 correspondentes.

[00041] O conjunto de retenção 110 ainda inclui uma estrutura de condução de fluxo 140 que forma uma folga de ar com os ímãs 132 do retentor 120. Durante uma operação de retenção, a pilha é localizada dentro da folga de ar, entre os ímãs permanentes 132 e a estrutura de condução de fluxo 140. Quando os ímãs 132 são magnetizados, a estrutura de condução de fluxo 140 é puxada na direção do retentor 120, por meio de que uma força de retenção é aplicada na pilha. Quando os ímãs 132 são desmagnetizados, a força de retenção é removida.

[00042] Em algumas modalidades, a estrutura de condução de fluxo 140 inclui uma placa feita de um material de condução de fluxo (por exemplo, aço). Em outras modalidades, a estrutura de condução de fluxo 140 inclui um segundo retentor, o qual inclui uma pluralidade correspondente de dispositivos magnéticos. O conjunto de retenção 110 ainda inclui um controlador 150 e um sensor 160.

[00043] Os ímãs permanentes no primeiro e no segundo retentores estão alinhados para formar a folga de ar. Em ainda outras modalidades, a estrutura de condução de fluxo 140 pode ser uma peça de condução de fluxo na pilha (por exemplo, a peça de condução de fluxo que está mais distante do retentor 120).

[00044] Uma referência adicional é feita à FIG. 2, a qual ilustra um método para utilizar o conjunto de retenção 110 para executar uma retenção magnética de uma pilha. No bloco 210, os ímãs permanentes 132 estão posicionados contra uma primeira superfície da pilha. Tipicamente, os ímãs permanentes 132 serão desmagnetizados antes destes serem colocados sobre a primeira superfície.

[00045] No bloco 220, a estrutura de condução de fluxo 140 é colocada contra uma segunda superfície da pilha. No bloco 230, os ímãs permanentes 132 são magnetizados no local, onde o fluxo flui através da estrutura de condução de fluxo 140.

[00046] Como ilustrado na FIG. 3, quando os ímãs 132 são desmagnetizados, o fluxo magnético (F) flui de um ímã 132a, através da estrutura de condução de fluxo 140, e para outro ímã 132b. (Um prendedor 136 pode estar magneticamente acoplado nos ímãs 132a e 132b para completar o circuito magnético). A estrutura de condução de fluxo 140 é movida na direção de uma posição de menor relutância, a qual é na direção do retentor 120. Como um resultado, uma força de retenção é aplicada a uma pilha S, a qual está localizada dentro da folga de ar AG.

[00047] O controlador 150 do conjunto de retenção 110 pulsa as bobinas 134 para seletivamente magnetizar e desmagnetizar os ímãs permanentes 132. O controlador 150 supre a corrente de bobina em uma direção para magnetizar os ímãs 132, e este supre uma corrente de bobina em uma direção oposta para desmagnetizar os ímãs 132. Quando suprida com corrente, uma bobina 134 estabelece um campo externo de intensidade suficiente para ou promover ou demover o alinhamento de domínio magnético.

[00048] A largura de pulso é curta em relação à duração do ciclo de retenção. Por exemplo, a largura de pulso pode ser na ordem de milissegundos, enquanto a força de retenção durante um ciclo pode ser aplicada por dez segundos (ou maior).

[00049] A amplitude e a duração da corrente de bobina são selecionadas para criar um campo magnético que muda a magnetização dos ímãs 132. A amplitude da corrente de bobina poderia ser mais alta do que aquela de um eletroímã que aplica a mesma força de retenção. No entanto, o consumo de energia total é mais baixo, já que a corrente é aplicada nas bobinas 134 por milissegundos, enquanto a corrente fluiria através de um eletroímã convencional por décimos de segundo (ou mais). Mais ainda, um sistema de resfriamento não é necessário para resfriar as bobinas 134.

[00050] Um único pulso de corrente de bobina pode ser enviado para uma bobina, ou múltiplos pulsos podem ser enviados. A FIG. 4A mostra um único pulso. A FIG. 4B mostra um trem de pulsos de diferentes magnitudes e direções.

[00051] A força de retenção pode ser maximizada maximizando o campo de fluxo. O campo de fluxo é uma função de amplitude de corrente de bobina e largura de pulso, do número de ímãs, e do número de espiras de enrolamento por bobina. A força de retenção é também uma função do tamanho da folga de ar.

[00052] Em algumas modalidades, os ímãs 132 podem incluir uma liga de ferro. Por exemplo, os ímãs permanentes podem ser ímãs de liga de ferro tal como os ímãs de AlNiCo. No entanto, outras modalidades podem utilizar ímãs permanentes que têm uma densidade de fluxo magnético mais alta ou mais baixa. Por exemplo, outras modalidades podem utilizar ímãs de terras raras.

[00053] O campo externo pode saturar o material magnético de um ímã permanente 132 para magnetizar completamente o material em qualquer direção (para atingir uma força de retenção máxima). No entanto, para desmagnetizar ou essencialmente anular o campo magnético produzido por um ímã permanente 132, o campo externo pode ser menor em magnitude e este pode ser aplicado na direção oposta àquela que existe.

[00054] Um contínuo de forças de retenção pode ser conseguido aplicando um campo externo abaixo da magnitude de saturação. Por exemplo, todos os ímãs permanentes 132 no conjunto de retenção 110 são magnetizados para criar uma distribuição de força uniforme, mas a magnetização é somente parcial de modo a não exercer uma força de retenção total. A amplitude e a largura de pulso da corrente de bobina podem ser controladas para conseguir uma força de retenção específica por dispositivo de imã.

[00055] O sensor 160 do conjunto de retenção 110 detecta a força de retenção real. Como um primeiro exemplo, um sensor de força (célula de carga) pode medir a quantidade de força de retenção real gerada. Como um segundo exemplo, um sensor de efeito hall pode medir a densidade de fluxo magnético dentro da folga de ar, e a força de retenção real pode ser calculada desta medição.

[00056] Em algumas modalidades, o controlador 150 pode incluir um controle de loop fechado para controlar a força de retenção real. Por exemplo, o controle de loop fechado pode variar a força de retenção até que o erro entre as forças de retenção real e desejada esteja dentro de um limite. Considere o trem de pulsos na FIG. 4B. Dois pulsos iniciais causam a magnetização total de todos os ímãs, resultando em uma força de retenção máxima. Os pulsos subsequentes revertem a polaridade e amplitude mais baixas são utilizadas para reduzir a força de retenção da força máxima para uma força desejada mais baixa.

[00057] Em outras modalidades, o controlador 150 pode utilizar um controle de loop aberto para controlar a força de retenção. Por exemplo, uma tabela de consulta pode ser utilizada para determinar a magnitude, duração e direção de corrente de bobina para conseguir uma força de retenção desejada.

[00058] As FIGS. 5 até 13 ilustram diferentes modalidades de conjuntos de retenção. Nestas modalidades, os ímãs permanentes estão dispostos simetricamente ao redor de um eixo geométrico de processo. Tal disposição permite que uma força de retenção uniforme seja aplicada a uma pilha, enquanto uma operação de fabricação (por exemplo, perfuração, rebitamento) é executada sobre a pilha ao longo do eixo geométrico de processo.

[00059] Referência é agora feita às FIGS. 5 e 6, as quais ilustram um conjunto de retenção 510 que inclui retentores superior e inferior 520 e 530 para retenção de uma pilha. A pilha inclui uma peça superior (P1) e uma peça inferior (P2).

[00060] Cada retentor 520 e 530 inclui quatro pares de dispositivos de ímã 540, com cada dispositivo 540 incluindo um ímã permanente 542 e uma bobina 544. Os dispositivos de ímã 540 estão dispostos radialmente ao redor de um eixo geométrico de processo (não ilustrado). As folgas de ar são definidas pelas primeiras extremidades de ímãs 542 opostos dos retentores superior e inferior 520 e 530. Para cada par de dispositivos de ímã 540, um prendedor 550 acopla magneticamente as segundas extremidades dos ímãs 542. Os prendedores 550 podem ser feitos de um aço de baixo carbono ou outro material de condução de fluxo.

[00061] A FIG. 6 apresenta uma seção transversal de um par de dispositivos de ímã 540 no retentor superior 520 e um par correspondente de dispositivos de ímã 540 no retentor inferior 530. A FIG. 6 também ilustra um percurso de fluxo (setas retas) durante a retenção. A densidade de fluxo magnético dentro da folga de ar AG e a força de retenção correspondente entre os dispositivos de ímã 540 é controlada pela magnitude, direção, e sequência de pulsos de corrente (setas circulares) através das bobinas 544.

[00062] Referência é feita à FIG. 7, a qual ilustra um conjunto de retenção 710 que inclui um retentor 720 e uma placa metálica 730 para reter uma única peça P3. O retentor 720 inclui dois pares de dispositivos de ímã 740 dispostos simetricamente ao redor de um eixo geométrico de processamento (A). Cada dispositivo de ímã 740 tem uma configuração quadrada, que inclui um ímã permanente de forma quadrada e uma bobina de forma quadrada. Os ímãs permanentes estão conectados por um único prendedor 750, o qual tem braços 752 que estendem radialmente para fora do eixo geométrico de processo (A). Uma abertura 754 no prendedor 750 permite que uma operação de fabricação seja executada dentro da porção retida da peça (P3).

[00063] A FIG. 8 ilustra um conjunto de retenção 810 que inclui uma placa metálica 830 e um retentor 820 que são similares à modalidade ilustrada na FIG. 7. Na modalidade da FIG. 8, no entanto, os dispositivos de ímã 840 do retentor 820 têm configurações cilíndricas (o ímã permanente e a bobina de cada dispositivo magnético 840 são cilíndricos). Uma bobina que tem uma configuração cilíndrica pode ser mais fácil de enrolar, e esta pode ter uma tensão mais baixa em seus enrolamentos.

[00064] As FIGS. 9 e 10 ilustram retentores 920 e 1020, cada um tendo um único par de dispositivos de ímã 940 e 1040, e um prendedor 950 e 1050 para prover um percurso de fluido entre as extremidades dos ímãs permanentes dos dispositivos. O conjunto de retenção 910 da FIG. 9 inclui um retentor 920 e uma barra de aço 930. O conjunto de retenção 1010 da FIG. 10 inclui o retentor 1020, e um retentor inferior 1030 correspondente. Os ímãs permanentes do retentor inferior 1030 estão alinhados com e formam uma folga de ar com os ímãs permanentes do retentor superior 1020. Uma força de retenção mais alta pode ser conseguida utilizando o retentor inferior 1030 ao invés da barra de aço 930. Por outro lado, o custo e a complexidade do retentor 910 da FIG. 9 são diminuídos pela utilização da barra de aço 930. Além disso, a precisão de posicionamento não é tão severa, já que a barra de aço 930 não precisa ser alinhada com os ímãs permanentes do retentor 920.

[00065] A FIG. 11 ilustra um conjunto de retenção 1110 que inclui retentores superior e inferior 1120 e 1130, onde cada retentor 1120 e 1130 inclui uma pluralidade de dispositivos de ímã 1140 dispostos em um padrão circular. Cada retentor 1120 e 1130 ainda inclui um prendedor circular 1150 para acoplar magneticamente os ímãs permanentes dos dispositivos de ímã 1140. Em outras modalidades, uma placa de condução de fluxo pode ser utilizada ao invés do retentor 1130.

[00066] A FIG. 12 ilustra um conjunto de retenção 1210 que inclui retentores superior e inferior 1220 e 1230, com cada retentor 1220 e 1230 incluindo uma disposição circular de dispositivos de ímã 1240. Cada retentor 1220 e 1230 ainda inclui uma pluralidade de prendedores 1250. Cada prendedor 1250 acopla magneticamente um par dos ímãs permanentes. A FIG. 12 mostra três pares de dispositivos magnéticos 1240 em cada retentor 1220 e 1230.

[00067] A FIG. 13 ilustra um conjunto de retenção 1310 que inclui retentores superior e inferior 1320 e 1330. O retentor superior 1320 inclui uma pluralidade de dispositivos magnéticos 1340 que têm ímãs permanentes 1342 que estão dispostos paralelos a um eixo geométrico de processo (não mostrado). As bobinas 1344 estão enroladas ao redor dos ímãs permanentes 1342. O conjunto de retenção inferior 1330 inclui uma pluralidade de dispositivos de ímã 1345 cujos ímãs permanentes 1347 têm dobras. Uma extremidade de cada ímã permanente 1347 dobrada está alinhada com e forma uma folga de ar com um ímã permanente 1342 do retentor superior 1320. Uma bobina 1349 está enrolada ao redor da outra extremidade de cada ímã permanente 1347 dobrado. Esta disposição reduz o perfil do retentor inferior 1330 e permite que o conjunto de retenção 1310 seja utilizado em espaços mais apertados. O perfil de conjunto de retenção pode ser adicionalmente reduzido pela utilização de ímãs permanentes dobrados no retentor superior, ou pela utilização de uma placa metálica ao invés do retentor superior 1320.

[00068] O controle de um conjunto de retenção será agora discutido. A magnitude ou duração de pulso ou ambas podem ser moduladas durante a magnetização para alterar a corrente de pico atingida pelo pulso. Isto, por sua vez, produz campos externos de diferentes forças. Assim, variando a magnitude e/ou duração de pulso, um continuum de forças de retenção pode ser produzido.

[00069] Mais ainda, como cada ímã permanente pode ser seletivamente magnetizado e desmagnetizado, diferentes regiões da pilha podem ser retidas.

[00070] Referência é agora feita à FIG. 14A, a qual ilustra um conjunto de retenção 1410 que inclui um retentor 1420 que tem seis dispositivos de ímã, e à FIG. 14B, a qual ilustra diferentes configurações de processos A até E para o conjunto de retenção 1410. Os dispositivos de ímã estão identificados M1 a M6 em uma ordem anti-horária. Se uma grande área e força de retenção forem desejadas, todos os seis dispositivos de ímã M1 a M6 são energizados (configuração de processo A). Se somente uma menor área de retenção for necessária, menos dispositivos de ímã são energizados. Por exemplo, os dispositivos de ímã M1 e M4 são magnetizados enquanto os dispositivos de ímã M2, M3, M5 e M6 são desmagnetizados

(configuração de processo B).

[00071] Nas configurações de processos A, B, C e D, a força de retenção é aplicada sobre lados opostos do eixo geométrico de processo. A força de retenção pode ser simétrica ao redor do eixo geométrico de processo se todos os ímãs tiverem a mesma magnetização, ou a força de retenção pode ser não simétrica se pelo menos um dos ímãs tiver uma magnetização diferente.

[00072] Em outras configurações, a força de retenção pode ser aplicada somente sobre um lado do eixo geométrico de processo. Por exemplo, na configuração de processo E, uma força de retenção pode ser gerada magnetizando os ímãs M1 e M2 e desmagnetizando os outros ímãs M3 a M6. Tal força poderia ser utilizada para reter uma borda de uma pilha.

[00073] Ímãs selecionados podem ser magnetizados simultaneamente ou sequencialmente. Os ímãs podem ser magnetizados sequencialmente, por exemplo, se a energia de entrada for insuficiente para magnetizar todos os ímãs permanentes M1 a M6 ao mesmo tempo. Considere a configuração de processo D. Para conseguir que os ímãs M1, M3, M4 e M6 atinjam uma força de retenção especificada o ímã M1 pode ser magnetizado primeiro, seguido pelo ímã M6, então o ímã M4, e então o ímã M3.

[00074] Referência é agora feita à FIG. 15, a qual ilustra um sistema de pulsação de bobina 1510 para suprir corrente para as bobinas dos dispositivos de ímã. O sistema de pulsação de bobina 1510 inclui um ou mais capacitores 1520 para armazenar energia elétrica. Por exemplo, pelo menos um capacitor 1520 pode ser provido para cada bobina do conjunto de retenção. Uma fonte de alimentação 1530 (por exemplo, baterias) pode ser utilizada para carregar cada capacitor 1520. Cada capacitor 1520 pode ser descarregado através de uma bobina por um circuito 1540 tal como um circuito em ponte H (o circuito em ponte H pode controlar a direção da corrente de capacitor) para ou magnetizar ou desmagnetizar o seu ímã permanente correspondente. Uma série de resistores de potência 1550 pode ser utilizada para regular os tempos de carregamento e de descarregamento de capacitor. O carregamento e o descarregamento podem ser controlados pelo controlador 150.

[00075] Um conjunto de retenção aqui não está limitado a nenhuma aplicação específica. Como um exemplo, um conjunto de retenção aqui pode ser utilizado em um sistema de robô que está configurado para executar uma ou mais operações de fabricação.

[00076] Referência é agora feita à FIG. 16, a qual ilustra um sistema de robô 1610. O sistema de robô 1610 inclui um atuador 1620 e um dispositivo de posicionamento de robô 1630 para posicionar o atuador 1620. O atuador 1620 inclui um retentor 1640, o qual inclui uma pluralidade de dispositivos de ímã dispostos ao redor de um eixo geométrico de processo. O sistema de robô 1610 ainda inclui uma estrutura de condução de fluxo 1625, a qual pode ser posicionada pelo dispositivo de posicionamento de robô 1630 ou um dispositivo de posicionamento de robô 1630 separado.

[00077] O atuador 1620 pode estar configurado para executar uma ou mais operações de fabricação ao longo do eixo geométrico de processo. Por exemplo, o atuador 1620 pode ainda incluir um sistema de visão 1650 para posicionar precisamente o eixo geométrico de processo sobre uma localização alvo, e um conjunto de ferramenta 1660 para executar uma ou mais operações de fabricação ao longo do eixo geométrico de processo na localização alvo. A operação do(s) dispositivo(s) de posicionamento de robô(s) 1630, do conjunto de retenção 1640, do sistema de visão 1650, e do conjunto de ferramenta 1660 pode ser controlada por um controlador 1670. Em algumas modalidades, o controlador 1670 pode ser carregado pelo atuador 1620 ou o pelo dispositivo de posicionamento de robô 1630.

Claims

1. Conjunto de retenção (110, 510, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310) para reter uma pilha (S) tendo uma primeira superfície e uma segunda superfície, o conjunto de retenção (110, 510, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310) caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro retentor (120, 720, 820, 920, 1420) que inclui uma pluralidade de dispositivos de ímã (130, 540, 740, 840, 940, 1040, 1140, 1625, 1240, 1345), cada dispositivo de ímã (130, 540, 740, 840, 940, 1040, 1140, 1625, 1240, 1345) incluindo um ímã permanente (132, 542, 1342, 1344) e uma bobina (134, 544, 1344, 1349) que circunda o ímã permanente (132, 542, 1342, 1344); um controlador (150, 1670) para pulsar as bobinas (134, 544, 1344, 1349) para seletivamente magnetizar e desmagnetizar os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344); e um segundo retentor (120, 720, 820, 920, 1420) geralmente oposto ao primeiro retentor (120, 720, 820, 920, 1420), que forma uma folga de ar (AG) com pelo menos um dos ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) do primeiro retentor (120, 720, 820, 920, 1420), o segundo retentor (120, 720, 820, 920, 1420) fornecendo um percurso de fluxo entre pelo menos dois da pluralidade de dispositivos de ímã (130, 540, 740, 840, 940, 1040, 1140, 1625, 1240, 1345), em que o primeiro retentor (120, 720, 820, 920, 1420) é configurado para ser posicionado contra a primeira superfície da pilha (S); em que o segundo retentor (120, 720, 820, 920, 1420) é configurado para ser posicionado contra a segunda superfície da pilha (S); e em que a folga de ar (AG) é configurada para receber a pilha (S).

2. Conjunto (110, 510, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo retentor (120, 720, 820, 920, 1420) inclui uma placa (730, 830) para prover o percurso de fluxo.

3. Conjunto (110, 510, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo retentor (120, 720, 820, 920, 1420) inclui uma pluralidade dos dispositivos de ímã (130, 540, 740, 840, 940, 1040, 1140, 1625, 1240, 1345) cujos ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) estão alinhados com ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) correspondentes no primeiro retentor (120, 720, 820, 920, 1420).

4. Conjunto (110, 510, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada ímã permanente (132, 542, 1342, 1344) inclui uma liga de ferro.

5. Conjunto (110, 510, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) estão dispostos simetricamente ao redor de um eixo geométrico de processo (A).

6. Conjunto (110, 510, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende pelo menos um prendedor (136, 550, 750, 950, 1050, 1250) para reter os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) ao redor de um eixo geométrico de processo (A), o prendedor (136, 550, 750, 950, 1050, 1250) também provendo um percurso de fluxo entre os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344).

7. Conjunto (110, 510, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de prendedores (136, 550, 750, 950, 1050, 1250) estende radialmente para fora do eixo geométrico de processo (A).

8. Conjunto (110, 510, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um prendedor (136, 550, 750, 950, 1050, 1250) dispõe os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) em um padrão circular ao redor do eixo geométrico de processo (A).

9. Conjunto (110, 510, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ímã permanente (132, 542, 1342, 1344) de pelo menos um dispositivo de ímã (130, 540, 740, 840, 940, 1040, 1140, 1625, 1240, 1345) é dobrado, e a bobina (134, 544, 1344, 1349) está em uma extremidade do ímã permanente (132, 542, 1342, 1344) dobrado.

10. Conjunto (110, 510, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (150, 1670) é configurado para suprir pulsos para bobinas (134, 544, 1344, 1349) selecionadas para promover e demover o alinhamento de domínio magnético dos ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344).

11. Conjunto (110, 510, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o controlador (150, 1670) inclui um controle de loop fechado, responsivo a um sensor (160) de folga de ar (AG), para controlar a duração e amplitude de corrente de bobina de controle para cada bobina (134, 544, 1344, 1349) atingir uma densidade de fluxo alvo de cada ímã permanente (132, 542, 1342, 1344).

12. Conjunto (110, 510, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210, 1310), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreendendo um sistema de capacitor para pré- armazenar energia para pulsar as bobinas (134, 544, 1344, 1349).

13. Sistema (1510) para reter uma pilha (S), o sistema (1510) caracterizado pelo fato de que compreende: um atuador de robô (1620) que inclui uma pluralidade de dispositivos de ímã (130, 540, 740, 840, 940, 1040, 1140, 1625, 1240, 1345) ao redor de um eixo geométrico de processo (A), cada dispositivo de ímã (130, 540, 740, 840, 940, 1040, 1140, 1625, 1240, 1345) inclui um ímã permanente (132, 542, 1342, 1344) e uma bobina (134, 544, 1344, 1349) que circunda o ímã permanente (132, 542, 1342, 1344); um controlador (150, 1670) para pulsar as bobinas (134, 544, 1344, 1349) para seletivamente magnetizar e desmagnetizar os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344); e uma estrutura de condução de fluxo (140, 1625) que forma uma folga de ar (AG) com pelo menos um dos dispositivos de ímã (130, 540, 740, 840, 940, 1040, 1140, 1625, 1240, 1345), a estrutura de condução de fluxo (140, 1625) fornecendo um percurso de fluxo entre pelo menos dois da pluralidade de dispositivos de ímã (130, 540, 740, 840, 940, 1040, 1140, 1625, 1240, 1345), em que a folga de ar (AG) é configurada para receber a pilha (S) entre a pluralidade de dispositivos de ímã (130, 540, 740, 840, 940, 1040, 1140, 1625, 1240, 1345) e a estrutura de condução de fluxo (140, 1625).

14. Sistema (1510), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o atuador (1620) inclui um conjunto de ferramentas (1660) para executar pelo menos uma operação de fabricação ao longo do eixo geométrico de processo (A).

15. Sistema (1510), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que ainda compreende pelo menos um robô (1630) para posicionar a pluralidade de dispositivos de ímã (130, 540, 740, 840, 940, 1040, 1140, 1625, 1240, 1345) e a estrutura de condução de fluxo (140, 1625).

16. Método de retenção uma pilha (S), o método caracterizado pelo fato de que compreende: posicionar (210) os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) contra uma primeira superfície da pilha (S); colocar (220) uma estrutura de condução de fluxo (140, 1625) contra uma segunda superfície da pilha (S); e aplicar pulsos de campo magnético externo aos ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) para magnetizar e desmagnetizar os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344); em que aplicar pulsos de campo magnético externo aos ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) para magnetizar (230) os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) compreende promover alinhamento de domínio magnético, dentro dos ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344), suficiente para reter a pilha (S) entre os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) e a estrutura de condução de fluxo (140, 1625); em que aplicar pulsos de campo magnético externo aos ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) para desmagnetizar os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) compreende demover o alinhamento de domínio magnético, dentro dos ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344), suficiente para reduzir a força de retenção aplicada à pilha (S) pela estrutura de condução de fluxo (140, 1625) e os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344); em que a aplicação dos pulsos de campo magnético externo é realizada em uma primeira direção para magnetizar os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344); e em que a aplicação dos pulsos de campo magnético externo é realizada em uma segunda direção para desmagnetizar os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344), a segunda direção sendo oposta a primeira direção.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) são posicionados ao redor de um eixo geométrico de processo (A).

18. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a duração do pulso é na ordem de milissegundos, e o ciclo de retenção é de pelo menos dez segundos.

19. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a estrutura de condução de fluxo (140, 1625) inclui uma placa (730, 830) para prover um percurso de fluxo.

20. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a estrutura de condução de fluxo (140, 1625) inclui uma pluralidade de segundos dispositivos magnéticos (1340) alinhados com os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344).

21. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) são dispostos em um atuador de robô (1620).

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a aplicação dos pulsos de campo magnético externo aos ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) é realizada seletivamente por um controlador (150, 1670).

23. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o posicionamento (210) dos ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) contra uma primeira superfície da pilha (S) é realizado por pelo menos um robô (1630).

24. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que aplicar pulsos de campo magnético externo compreende aplicar um único pulso de campo magnético externo.

25. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que aplicar pulsos de campo magnético externo compreende aplicar pelo menos dois pulsos de campo magnético externo.

26. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que ainda compreende modular tanto magnitude ou duração dos pulsos de campo magnético externo durante a magnetização para alterar o pico de corrente alcançado pelo pulso.

27. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que aplicar pulsos de campo magnético externo a ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) compreende aplicar pulsos de campo magnético externo para menos do que todos os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344).

28. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a aplicação de pulsos de campo magnético externo é realizada simultaneamente para todos os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344).

29. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os ímãs permanentes (132, 542, 1342, 1344) são desmagnetizados antes de serem posicionados contra a primeira superfície da pilha (S).