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Monostabile Verdrängungssysteme

Diese Systemgruppe wird heute hauptsächlich in Stapelanlagen eingesetzt, weil sie bei einem geringen Kompensationsstrom eine große Schalthäufigkeit zuläßt; dies kommt der steigenden Stapelgeschwindigkeit entgegen.

Typ 1: Verdrängungssystem mit einem Dauermagneten Spezielles Verdrängungssystem zum Halten und Transportieren von Blechen	Typ 2A: Verdrängungssystem mit zwei Dauermagneten
Typ 2B: Geschlossenes Verdrängungssystem mit zwei Dauermagneten

Das Funktionsprinzip

Der prinzipielle Aufbau dieser Magnetsysteme ist rechts dargestellt. Man unterscheidet zwei Typen. Das System vom Typ 1 zeigt den Permanentmagneten, die Spule und die Flußleitstücke. Der Permanentmagnet treibt einen magnetischen Fluß durch die Eisenteile, so daß an deren Ende die Feldlinien aus dem entstehenden Nordpol austreten und in die Südpole eintreten können. In grober Näherung ähnelt der Verlauf der Feldlinien dem eines Halbkreises. In grober Näherung gilt weiter, daß der Radius des Halbkreises ein Maß für die Tiefenwirkung des Systems ist. Unter Tiefenwirkung soll in diesem Zusammenhang der Abstand verstanden werden, bei welchem ein 0.5mm dickes Blech, bei vollständiger Flächenbelegung des Magnetsystems, gerade noch anspringt. Der Permanentmagnet wird auf der einen Seite durch ein U- Profil begrenzt; auf der anderen Seite bildet eine Eisenplatte den Abschluß. Diese Eisenplatte hat eine Doppelfunktion. Sie sammelt zum einen den magnetischen Fluß des Permanentmagneten und führt diesen über den Mittelsteg zum Nordpol des Systems, und zum anderen bildet sie den im Folgenden näher beschriebenen Bypaß zur Flußkompensation für den Fall der stromdurchflossenen Spule. Fließt kein Strom durch die Spule, so wird die Haftkraft des Magnetsystems allein vom Permanentmagneten hervorgerufen. Bei der Spule besteht nun die Möglichkeit, den Strom entweder in der unterstützenden oder in der kompensierenden Richtung fließen zu lassen. Unterstützende Richtung bedeutet, daß der Permanentmagnet durch den Spulenstrom unterstützt wird und dadurch die Haftkraft noch weiter erhöht wird. Fließt der Strom nun in der kompensierenden Richtung (Normalfall), so wird die Haftkraft des Permanentmagneten geschwächt. Diese Schwächung kann soweit getrieben werden, daß nahezu keine Feldlinien mehr aus dem Magnetsystem austreten und somit die Haftkraft verschwindet. Die Eisenplatte auf dem Magneten hat in diesem Fall die Aufgabe, den magnetischen Fluß der Spule so zu führen, daß der magnetische Fluß des Permanentmagneten exakt kompensiert wird. Aus dieser Logik geht hervor, daß das Magnetsystem gerade dann magnetisch neutral ist, wenn ein Strom fließt, oder andersherum gerade dann die max. Haftkraft auftritt, wenn kein Strom fließt. Dieses entspricht der normalen Betriebsart bei der Blechstapelung. Bei Elektromagneten verhält es sich gerade umgekehrt.

Das System vom Typ 2A ist mit 2 Magneten, die gegeneinander gepolt sind, ausgestattet. Diese Dauermagneten führen den magnetischen Fluß durch den Mittelsteg zur Haftfläche, so daß die angegebene Polarität an der Haftfläche entsteht. Die Vorteile dieser Variante sind in der höheren Haftkraft (2 Magnete) zu sehen, wobei jedoch die größere Systemhöhe störend wirken kann. Insbesondere handelt es sich hierbei um ein nach 'oben' offenes System, d.h. die Feldlinien gehen auch im gleichen Maße nach 'oben' aus dem System; deshalb ist darauf zu achten, daß beim hängenden Einbau der Systeme direkt oberhalb kein ferromagnetisches Material angebracht werden darf, da dieses wie ein magnetischer 'Kurzschluß' wirken würde. Dadurch wäre die Haftkraft stark vermindert. Systeme vom Typ 1 sind in sich geschlossen, besitzen eine geringere Bauhöhe und lassen sich, durch den Bypaß bedingt, leichter kompensieren.

Diese Bauform empfiehlt sich, wenn aufgrund hoher Haftkraftforderung RES Magnete eingesetzt werden müssen, denn diese lassen sich bei der Bauform vom Typ 2A deutlich schwerer kompensieren, da kein Bypaß vorhanden ist. Somit muß der Magnet selbst durch den Spulenstrom geschwächt werden. Durch den höheren Spulenstrom bedingt, ist die Erwärmung höher und dadurch die mögliche Einschaltdauer kürzer. Der bevorzugte Einsatzfall bei Verdrängungssystemen vom Typ 2A ist somit bei langsameren Anlagen mit geringerer Schalthäufigkeit zu sehen, wie z.B. bei Platinenladern oder Lasthebesystemen. Aufgrund dieser Einschränkungen hat sich eine Variante etabliert, die eine geschlossene Bauform aufweist und als Kompromiß zwischen Typ 1 und Typ 2A anzusehen ist. Diese Variante ist in nachstehender Skizze dargestellt als Typ 2B.

Durch den Eisenmantel im Systemrücken wird die magnetisch geschlossene Anordnung erreicht. Allerdings ist der Abstand zwischen dem im Rücken offenen Nordpol und der großflächigen Eisenfläche (Südpol) sehr entscheidend. Wird dieser zu klein gewählt, geht viel Haftkraft verloren. Auf der anderen Seite hilft dieser 'Bypaß' bei der Kompensation. Durch diesen Abstand kann somit der Kompromiß aus hoher Haftkraft und niedrigem Kompensationsstrom optimiert werden.

Die Systeme vom Typ 1 und Typ 2 können natürlich nebeneinander geschachtelt werden, so daß sich mehrpolige Varianten ergeben.

Downloads
Schaltbare Magnetsysteme zur Blechstapelung	PDF (0.2MB)

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