Elektromagneten: compacte en betrouwbare oplossingen voor bewegen, schakelen, vasthouden en vergrendelen

Compact en kostenefficiënt alternatief voor pneumatische cilinders bij korte, snelle bewegingen

Magneettechniek wordt in steeds meer sectoren toegepast. Niet alleen in de machinebouw en (intra)logistiek, maar ook in de voedingsmiddelen – en drankenindustrie, medische apparatuur, toegangscontrole en transporttechniek.

Een elektromagneet lijkt op het eerste gezicht een eenvoudig onderdeel: zet er spanning erop en er ontstaat beweging of houdkracht. De praktijk is wat minder eenvoudig. De benodigde kracht, slaglengte, inschakelduur, omgeving en veiligheidsfunctie bepalen samen of een magneet in een machine betrouwbaar blijft werken.

Elektrische beweging zonder uitgebreide infrastructuur

Een elektromagneet zet elektrische energie direct om in een korte lineaire of roterende beweging, of in een gecontroleerde houdkracht. Dit maakt elektromagneten een compact alternatief voor  pneumatische cilinders, aangezien er geen compressor, leidingnet, perslucht nodig is. Dat is vooral interessant wanneer de beschikbare ruimte beperkt is.

Er bestaan verschillende soorten elektromagneten, waaronder:

• lineaire solenoïdes: trekken duwen een anker over een bepaalde slag
• draaimagneten: zorgen voor een gecontroleerde hoekverdraaiing
• houdmagneten: houden ferromagnetische delen vast
• elektromagnetische grendels: blokkeren of geven een mechanisme vrij.
• bi-stabiele magneten: kunnen beide eindposities vasthouden zonder continu energie te verbruiken. Alleen voor het omschakelen is een elektrische puls nodig.

NAFSA en Kendrion: magneetspecialisten met brede programma’s

AXIS & Stuifmeel heeft voor de magneten gekozen van het Spaanse NAFSA en het Duitse Kendrion. Beide fabrikanten leveren een breed assortiment standaardcomponenten en bieden mogelijkheden voor maatwerk. Bestaande modellen kunnen worden aangepast en voor specifieke toepassingen kunnen ook nieuwe componenten worden ontwikkeld.

NAFSA ontwikkelt en produceert onder meer industriële solenoïdes, houdmagneten en elektromagnetische veiligheidsgrendels. Het assortiment omvat enkelwerkende, omkeerbare en bi-stabiele lineaire magneten, high-performance uitvoeringen en verschillende magnetische en elektromagnetische houdsystemen. Daarnaast heeft NAFSA veel ervaring met maatwerk.

Kendrion levert onder andere lineaire, roterende, houd-, tril- en vergrendelmagneten. Voorbeelden zijn heavy-duty lineaire magneten, snelle bi-stabiele draaimagneten en complete oplossingen zoals sloten en elektromagnetische palletstoppers.

Machinebouw, industriële automatisering en hightech industrie

In machines worden elektromagneten ingezet voor handelingen die kort, snel en betrouwbaar moeten worden uitgevoerd. Denk aan het stoppen of positioneren van producten, het bedienen van kleppen, het uitwerpen van onderdelen, het vergrendelen van mechanismen en het vasthouden van werkstukken.

High-performance lineaire magneten zijn vooral interessant voor compacte stop-, schakel- en scheidingstaken. Bij de selectie is het belangrijk om niet alleen naar de maximale eindkracht te kijken, maar vooral naar de kracht die over de volledige slag beschikbaar is. Dat bepaalt uiteindelijk of de magneet de gewenste beweging in de praktijk betrouwbaar kan uitvoeren.

Ook specialistische toepassingen binnen de hightechindustrie behoren tot de mogelijkheden. Een voorbeeld hiervan zijn optische shutters, waarbij elektromagneten worden gebruikt om licht- of stralingsbundels snel en gecontroleerd te onderbreken.

Elektromagneten vinden onder andere toepassing in transportbanden, hefvoorzieningen, persen, stansmachines, robotarmen, snijmachines, feeders en doseersystemen.

Intralogistiek, sorteren en verpakken

Sorteer- en verpakkingssystemen werken vaak op hoge snelheid. Hierbij is het belangrijk dat er snel wordt geschakeld en steeds dezelfde positie wordt ingenomen; eigenschappen die kenmerkend zijn voor draaimagneten. Ze worden dan ook veelvuldig gebruikt in sorteerkleppen, wissels en uitwerpmechanismen in pakket-, post- en productstromen. Een bi-stabiele uitvoering is interessant wanneer een eindpositie langere tijd moet worden vastgehouden zonder de spoel continu te bekrachtigen.

In verpakkingsmachines worden lineaire magneten onder meer toegepast voor ponsen, snijden, vergrendelen en productseparatie.

Voedingsmiddelen- en drankenindustrie

In deze sector worden er strenge eisen gesteld op het gebied van voedselveiligheid en hygiëne. Niet iedere elektromagneet is geschikt voor een natte of hygiënische omgeving. Reinigingsmiddelen, hogedrukreiniging, vocht, temperatuur en eventueel productcontact bepalen welke afdichting, oppervlakteafwerking, kabeluitgang en beschermingsgraad nodig zijn. De juiste keuze hangt dus niet alleen af van de benodigde kracht, maar ook van de plaats in de machine en de manier waarop deze wordt gereinigd.

Binnen de food & beverage worden elektromagneten onder andere toegepast in sorteer- en scheidingsmachines, verpakkingslijnen, doseersystemen en veiligheidsfuncties. Snelle draaimagneten kunnen bijvoorbeeld kleppen bedienen in groente- en fruitsorteerders.

Toegangscontrole, veiligheid en vergrendeling

Wanneer het om veiligheid gaat, is gedrag bij spanningsuitval een belangrijk punt. Moet de grendel ontgrendelen of juist vergrendeld blijven? De keuze tussen fail-safe en fail-secure volgt uit de risicoanalyse van de complete installatie en kan dus niet uitsluitend op basis van de eigenschappen van de magneet gemaakt worden.

Daarnaast spelen radiale belasting, mechanische speling, positieterugmelding en manipulatiebestendigheid een rol. Bij intensief gebruikte deuren en machinekappen moet ook rekening worden gehouden met het aantal schakelingen gedurende de levensduur, de richting van de belasting en de verwachte gebruikscyclus.

Bij deuren, toegangspoorten, liften en machineafschermingen staat betrouwbaarheid voorop. Om die reden heeft AXIS & Stuifmeel gekozen voor de actieve, passieve en bistabiele elektromagnetische grendels van NAFSA en magneetsloten van Kendrion.

Medische en laboratoriumapparatuur

Medische en analytische apparatuur vraagt om compacte en betrouwbare schakelfuncties. In deze sector zijn naast kracht en slag ook geluidsniveau, warmteontwikkeling, materiaalkeuze en foutgedrag belangrijk.

Elektromagneten kunnen worden gebruikt voor kleppen, vergrendelingen, positioneermechanismen en beschermkappen. Ook specialistische toepassingen, zoals optische shutters voor het gecontroleerd onderbreken van licht- of stralingsbundels, behoren tot de mogelijkheden.

Automotive, rail en mobiele toepassingen

In voertuigen en mobiele systemen worden elektromagneten gebruikt voor vergrendelen, schakelen en vrijgeven. In railtoepassingen gaat het bijvoorbeeld om deurvergrendeling, noodschakelingen en mechanische blokkeringen. Schokken, trillingen, temperatuurwisselingen en voedingsspanningsvariaties stellen hier extra eisen aan de uitvoering en de montage.

Selectie begint bij de functie

Een elektromagneet selecteren op alleen spanning en maximale kracht is een veelgemaakte fout. De kracht verandert namelijk gedurende de slag en de spoeltemperatuur loopt tijdens het bekrachtigen op.

Voor een goede selectie zijn onder meer deze gegevens nodig:

• gewenste beweging: trekken, duwen, draaien, vasthouden of vergrendelen
• benodigde kracht of koppel aan begin en einde van de beweging
• slaglengte of draaihoek, bewegende massa en schakeltijd
• inschakelduur (ED) en schakelfrequentie
• voedingsspanning, stroom en aansturing
• temperatuur, vocht, stof, reiniging, corrosie en IP-klasse
• gewenst gedrag bij spanningsuitval
• eventuele positieterugmelding
• levensduur, montagewijze en zijdelingse belasting.

Vooral de inschakelduur verdient aandacht. Een krachtige magneet voor korte pulsen is niet automatisch geschikt voor continu gebruik. Een uitvoering met 100% ED kan continu worden bekrachtigd, maar dat zegt nog niets over de beschikbare kracht bij een bepaalde slag.

De kracht-slagcurve, inschakelduur en thermische omstandigheden moeten daarom altijd samen worden beoordeeld.

Van standaardcomponent naar toepassingsoplossing

Gezien de impact van elektromagneten op de benodigde inbouwruimte en complexiteit van de machine, is het verstandig magneten al vanaf het begin in het ontwerp op te nemen.

Een duidelijke functionele specificatie helpt bij de selectie van de juiste magneet. Welke beweging is nodig, onder welke omstandigheden moet de magneet werken en wat moet er gebeuren bij spanningsuitval? Op basis daarvan kan gericht worden gekozen tussen lineaire, roterende, bi-stabiele, enkelwerkende of omkeerbare magneten.

De juiste oplossing zit niet altijd in een standaardcomponent. Aangepaste connectoren, sensoren, demping, veren en ankers, speciale montagegaten en hogere beschermingsgraden kunnen een standaardmagneet toch geschikt maken voor een specifieke machine.

Technisch advies

Wilt u weten welke magneet bij uw nieuwe of bestaande machine past? AXIS & Stuifmeel adviseert u graag bij de selectie van de juiste uitvoering.

Bel +31 (0)182 64 70 70 of mail uw toepassingsgegevens naar info@axis-stuifmeel.nl. Vermeld bij voorkeur de benodigde kracht, slag, spanning, inschakelduur, omgeving en gewenste veiligheidsfunctie.