WL 0623 Drehmagnetantrieb für Automatisierungssysteme

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WL0623 Anwendungsleitfaden für Drehmagnete

Der Drehantrieb nutzt elektromagnetische Kräfte. Der durch die Spule fließende Strom erzeugt ein Magnetfeld, welches den Anker und somit die Welle des Drehantriebs in Rotation versetzt. Durch die Nutzung der Magnetkraft wird die Reibung in den beweglichen Teilen des Geräts reduziert, wodurch deren Lebensdauer verlängert und die Austauschhäufigkeit in automatisierten Systemen verringert wird.

Die Drehzahl des Drehantriebs lässt sich durch die Anpassung von Stromstärke und -frequenz steuern. Eine Erhöhung der Stromstärke verstärkt das Magnetfeld und damit die Drehzahl. Dies macht den Drehantrieb ideal für Aufgaben, die eine schnelle Ausführung erfordern, wie beispielsweise das Sortieren. Umgekehrt verringert eine Reduzierung der Stromstärke die Drehzahl und macht ihn somit geeignet für Aufgaben, die eine präzise Drehzahlregelung erfordern, wie etwa die Steuerung eines Roboterarms in industriellen Anwendungen.

Hauptmerkmale des Drehmagneten

Ein Drehmagnet wandelt elektrische Energie in eine hochpräzise Drehbewegung um, üblicherweise in festen Winkeln wie 25°, 45° oder 90°. Er reagiert schnell, ist sehr wiederholgenau und lässt sich ohne komplizierte Verbindungen zuverlässig positionieren. Dank seiner kompakten und robusten Bauweise eignet er sich hervorragend für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot. Drehmagnete können bidirektional oder mit Federrückstellung betrieben werden, was Konstrukteuren mehr Flexibilität bietet. Aufgrund ihrer einfachen Bauweise sind sie wartungsarm und langlebig. Sie liefern zudem ein gleichmäßiges Drehmoment und können hinsichtlich Spannung, Hubwinkel und Tastverhältnis angepasst werden. Dadurch sind sie ideal für Automatisierungs-, Verriegelungs- und Präzisionssteuerungssysteme geeignet.

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Drehmagnet für Sortiermaschinen

Eigenschaften von Drehantrieben
1.1 Elektromagnetisches Antriebsprinzip

Das Antriebsprinzip von Drehantrieben basiert auf der elektromagnetischen Kraft. Wird ein Strom durch die elektromagnetische Spule geleitet, entsteht zwischen dem Kolben und dem Magnetkreis ein Magnetfeld. Die Wechselwirkung zwischen Anker und elektromagnetischem Feld erzeugt ein Drehmoment, das den Antrieb dreht.

Dieses elektromagnetische Antriebsprinzip reduziert die Reibung zwischen den mechanischen Teilen des Aktuators im Vergleich zu einem Getriebe oder einem mechanischen Gestänge. Dank dieser reduzierten Reibung zeichnet sich der Drehantrieb durch eine lange Lebensdauer aus. Er kann über einen langen Zeitraum kontinuierlich arbeiten, ohne dass die üblicherweise reibungsanfälligen mechanischen Teile ausgetauscht werden müssen.

Die Drehzahl des Drehantriebs lässt sich durch Anpassen der Stromstärke und der Stromfrequenz steuern. Die Stromstärke bestimmt die Drehzahl des Antriebs. Eine Erhöhung der Stromstärke führt zu einer schnelleren, eine Verringerung der Stromstärke zu einer langsameren Drehzahl.

1.2 Präzise Winkelsteuerungsfähigkeit

Der Drehantrieb zeichnet sich durch hohe Präzision aus, da er den Drehwinkel mit hoher Genauigkeit steuern kann. Durch Anpassen der Stromstärke an die elektromagnetische Spule kann der Antrieb einen vorgegebenen Drehwinkel erreichen.

Moderne Drehantriebe sind mit Winkelrückmeldern ausgestattet, die den Drehwinkel des Antriebs überwachen. Diese Winkelrückmelder senden ein Steuersignal an das Steuerungssystem des Antriebs. Das Steuerungssystem nutzt dieses Signal, um die Stromstärke der elektromagnetischen Spule anzupassen und so die Präzision des Antriebs zu verbessern.

1.3 Schnelles dynamisches Ansprechverhalten

Drehantriebe reagieren blitzschnell, da sich das Magnetfeld beim Ein- oder Ausschalten der Spule augenblicklich ändert. Dadurch kann der Anker innerhalb von Millisekunden starten, stoppen oder die Richtung ändern und somit in Echtzeit reagieren.

Diese schnelle Reaktionszeit ist besonders vorteilhaft in Hochgeschwindigkeits-Produktionslinien, wo die Produktposition oder -klassifizierung erfasst und sofort durch Drehantriebe zur Produktsortierung, -steuerung oder -umschaltung betätigt wird.

Die Reaktionszeit liegt im Millisekundenbereich und ist abhängig von der Spuleninduktivität, der mechanischen Last und der Ansteuertechnik. Eine optimierte Spulenkonstruktion und der Einsatz hocheffizienter Ansteuertechnik können die Geschwindigkeit der dynamischen Reaktion weiter erhöhen.

1.4 Kompakte und integrationsfreundliche Struktur

Der Drehsolenoid zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise aus, bestehend aus einer Spule, einem Magnetkern, einem Anker, gegebenenfalls einer Rückstellfeder und einer Drehwelle. Diese kompakte Bauweise ist besonders vorteilhaft in Systemen mit begrenztem Platzangebot, wo Kompaktheit eine entscheidende Anforderung darstellt.

Die kompakte Bauweise des Drehmagneten ermöglicht eine einfache Integration in komplexe Automatisierungssysteme, ohne die Größe und Komplexität der Systemstruktur wesentlich zu beeinträchtigen.

1.5 Hohe Zuverlässigkeit und Betriebsstabilität

Der Drehantrieb ist äußerst zuverlässig und zeichnet sich unter geeigneten Betriebsbedingungen durch eine lange Lebensdauer aus. Er verfügt über eine einfache elektromagnetische Struktur, wodurch die Anzahl der beweglichen Teile im Vergleich zu herkömmlichen mechanischen Antriebssystemen reduziert wird.

Die Zuverlässigkeit lässt sich durch Konstruktionsmerkmale wie feuchtigkeitsbeständige Spulengehäuse, korrosionsbeständige Anker- und Kernmaterialien, staubdichte Abdichtung und thermischen Schutz weiter verbessern. Dank dieser Verbesserungen arbeiten Drehantriebe unter anderem in rauen Industrieumgebungen, in Umweltüberwachungsgeräten und in medizinischen Anwendungen zuverlässig.

WL0623 Drehmagnet für Verpackungs- und Sortiermaschinen

Kompakter Drehmagnet – Funktions- und Kaufleitfaden

WL 0623 Drehmagnetantrieb – Schnelles Ansprechverhalten, hohe Wiederholgenauigkeit

WL 0623 Drehmagnetantrieb für medizinische und Laborgeräte

Kuhnke-Drehmagnet-Spezifikation

Marke	Weilong Technology	Artikelnummer	WL 0623
Nennspannung (V)	Gleichstrom 12 V, 18 V oder 24 V	Nennleistung (W)	20–50 W
Arbeitsmodell	Rotation	Haltekraft (N)	0.1–0.4 Nm
Drehwinkel	Von 25, 45 Grad	Arbeitspflicht	10 oder 25%
Lebensdauer	500 Mal	Zertifizierungsanforderungen	CE, RoHS, ISO9001
Material	Gehäuse aus Kohlenstoffstahl	Anschlussdrahtlänge (mm)	200
Installationsart	Schraube	Maßtoleranz	+/- 0.1 mm
Wasserdicht	Keine Präsentation	Isolationsklasse	B
Hochspannungstest	Wechselstrom 600 V 50/60 Hz 2 s	Haltekraft ohne Erregung	0
Betriebstemperatur	-10 ° C-100 ° C	Duty Cycle	1-100 %
Gewindetiefe (mm)	/	Zahlungs-Ausdruck	TT oder LC bei Sicht
Beispielbestellung	Ja	Garantie	1 Jahr
MOQ	1000 PCS	Versorgungsmaterial-Fähigkeit	5000 Stück pro Woche
Lieferzeit	30 Tage	Verladehafen	Shenzhen

Das Datenblatt (Typische Spezifikationen)

Spannung: 12 V DC oder 24 V DC.

Leistungsaufnahme: 15 – 70 Watt.

Haltemoment: 0.15 – 0.4 Nm ≈ 20-55 oz-in.

Drehwinkel: 25°, 45°°.

Reaktionszeit: 15-30 ms.

Betriebsart: Aussetzbetrieb ist Standard und ist normalerweise auf 25 % begrenzt.

Betriebstemperatur: -10°C bis +50°C.

Wellentyp: D-förmig oder flach, Durchmesser 4-6 mm.

Erwartete Lebensdauer: 1-5 Millionen Zyklen.

Gewicht: 150-300 Gramm.

WL0623 Drehmagnet für industrielle Anwendungen

Drehmagnete zeichnen sich durch schnelle Reaktionszeiten und präzise Winkelsteuerung aus und sind daher in vielen Branchen unverzichtbar. Sie steuern die Produktausgabe in Verkaufsautomaten und Paketsortieranlagen. Auch die Ventilbetätigung, insbesondere die Vierteldrehung von Kugelventilen, ist ein wichtiger Anwendungsbereich. Vorteile bieten sie auch bei der Probensteuerung und der Entriegelung von Medizingeräten. In der Büroautomation, beispielsweise zur Druckersteuerung und Dokumentenumleitung, kommen Drehmagnete ebenfalls zum Einsatz. Sie finden Anwendung in Sicherheitssystemen, insbesondere in elektronischen Schlössern, und in Textilmaschinen, etwa zur Garnsteuerung und zum Fadenabschneiden. Ihre sofortige Drehfähigkeit ist besonders dort von Vorteil, wo eine Ein-/Aus-Steuerung erforderlich ist.

WL 0623 Drehmagnetventil: Vorteile und Nachteile.

Die Vorteile eines Drehmagneten.

1: Präzise Steuerung:

Es kann sowohl die Winkeländerung als auch die Rotationsgeschwindigkeit steuern. Beispielsweise verwenden einige Präzisionssortiermaschinen einen Drehantrieb, um Gegenstände in exakten Winkeln und an exakten Positionen zu sortieren. Die Drehung des Ankers lässt sich präzise durch Anpassen von Stromstärke und -richtung steuern. So kann die Maschine beispielsweise kleine elektrische Bauteile in den richtigen Behälter einordnen.

2: Schnelle Reaktion:

Der Drehmagnet zeichnet sich durch seine schnelle Reaktionszeit aus. So kann die Maschine beispielsweise die zu sortierenden Objekte mithilfe des Sensors einer Hochgeschwindigkeitssortiermaschine erkennen und den Prozess innerhalb kürzester Zeit starten und abschließen. Dies ist für die Anwendung äußerst vorteilhaft, da die Maschine so die Anforderungen optimal erfüllen kann.

3: Sehr zuverlässig:

Die Konstruktion ist relativ einfach und bei ordnungsgemäßer Wartung zuverlässig. Daher ist die Maschine weniger anfällig für Ausfälle oder Verschleiß als andere komplexe mechanische Getriebesysteme, was zu weniger Ausfallzeiten führt.

4: Auswahlpunkte und Arbeitsparameter

Drehmomentanforderungen: Im Betrieb der Maschine hängt die Stromstärke von der Intensität und Größe der zu sortierenden Objekte sowie der Sortiergeschwindigkeit ab. Soll die Maschine beispielsweise große und schwere Objekte sortieren, benötigt sie einen rotierenden Aktor mit hoher Stromstärke, um die Objekte präzise und problemlos an den gewünschten Ort zu sortieren.

5: Bereich der Drehwinkel:

Unterschiedliche Sortieraufgaben erfordern unterschiedliche Drehwinkel. Manche Aufgaben, wie der Warentransfer von einem Förderband auf ein benachbartes, benötigen nur kleine Drehwinkel. Andere Aufgaben, wie der Warentransfer vom Hauptförderband zu einer weit entfernten Box, erfordern größere Drehwinkel. Daher muss die Wahl des Aktuators anhand des benötigten Drehwinkelbereichs erfolgen.

6: Betriebsfrequenz:

Ein weiterer Faktor bei der Auswahl eines Drehmagneten ist die Betriebsfrequenz der Sortiermaschine. Bei hohem Betriebsfrequenzbedarf muss der Aktor entsprechend seiner Hochfrequenzfähigkeit ausgewählt werden, um eine lange Lebensdauer und optimale Leistung in der Sortiermaschine zu gewährleisten. Beispielsweise kann eine automatisierte Lebensmittelsortieranlage Dutzende von Mahlzeiten pro Minute sortieren. Daher muss der Aktor mit hoher Frequenz rotieren können.

Wie man den täglichen Betrieb eines Drehmagneten durchführt und typische Probleme behebt

2.1: Regelmäßige Inspektion:

Überprüfen Sie regelmäßig die Spule des Aktuators auf Kurzschlüsse oder Unterbrechungen mithilfe von Messgeräten wie einem Multimeter. Prüfen Sie außerdem, ob die Verbindung zwischen Anker und Welle des Aktuators fest sitzt, da dies den Drehwinkel des Aktuators beeinflussen kann.

2.2: Reinigung:

Es ist unerlässlich, die Oberfläche des Aktuators sauber zu halten, um zu verhindern, dass Staub und andere Materialien in den Drehmagneten eindringen und dessen Funktion beeinträchtigen. Die Reinigung sollte intensiviert werden, insbesondere in Bereichen, in denen Sortierprozesse unter rauen Bedingungen stattfinden, wie beispielsweise in Bergwerken, wo viel Staub vorhanden ist.

2.3 Häufig auftretende Probleme und Lösungen

Unzureichende Saugkraft: Reicht die Saugkraft nicht aus, kann dies an einem zu schwachen Drehantrieb liegen. Ursachen hierfür können verschiedene sein, z. B. eine alte Spule oder eine zu niedrige Spannung. Ist die Spule alt, muss sie ausgetauscht werden. Ist die Spannung zu niedrig, überprüfen Sie das System und erhöhen Sie die Spannung.

2.4 Unflexible Rotation:

Wenn sich etwas zwischen Anker und Kern verklemmt oder die Welle verrostet ist, dreht sich die Maschine nicht reibungslos. Aktuell ist etwas zwischen Anker und Kern verklemmt, und die Welle ist verrostet, weshalb sie sich nicht reibungslos dreht. Dies lässt sich beheben, indem man den Fremdkörper entfernt und die verrostete Welle einfettet.

Häufig gestellte Fragen zum Drehmagneten WL0623

F: Kann ich die Drehzahl eines Drehmagneten ändern?

A: Nicht wirklich. Es ist für schnelle Schnappreaktionen ausgelegt. Die Geschwindigkeit wird hauptsächlich durch die magnetische Konstruktion und die Feder bestimmt. Mit Pulsweitenmodulation (PWM) lässt sie sich deutlich verlangsamen, allerdings sinkt dadurch das Drehmoment erheblich und es besteht die Gefahr der Überhitzung.

F: Worin besteht der Unterschied zwischen kontinuierlichem und intermittierendem Betrieb?

A: Bei intermittierendem Betrieb (z. B. 25 %) darf der Drehmagnet nur für ein Viertel einer festgelegten Zeitspanne eingeschaltet werden (z. B. 15 Sekunden EIN und 45 Sekunden AUS), um eine Überhitzung zu vermeiden. Dauerbetriebs-Drehmagnete sind für den Dauerbetrieb ausgelegt, liefern aber üblicherweise nicht dieses hohe Drehmoment.

F: Wie schließe ich die Freilaufdiode an?

A: Die Freilaufdiode ist parallel zur Spule des Magnetventils geschaltet. Die Kathode (das Ende mit dem Ring) ist mit dem Pluspol und die Anode mit dem Minuspol/Masse verbunden. Dadurch wird der Spannungsstoß beim Abschalten der Spule verhindert.

F: Kann es auch vertikal installiert werden?

A: Im Allgemeinen ist die Einbaurichtung eines Drehmagneten unerheblich. Wichtig ist nur, dass die Rückholfeder des Drehmagneten stark genug ist, um das angeschlossene Bauteil beim Zurückschnellen anzuheben.

F: Mein Drehmagnetventil wird innerhalb kürzester Zeit heiß. Ist das bedenklich?

A: Eine gewisse Erwärmung ist normal, aber wenn es zu heiß wird, kann das schädlich sein. Prüfen Sie Folgendes:

1) Verwenden Sie es zu häufig?

2) Stimmt die Spannung?

3) Führt die Last nicht dazu, dass der Motor blockiert und/oder stecken bleibt?

4) Entspricht der Widerstand innerhalb der Spule den Sollwerten (d. h. sind keine Drähte innerhalb der Spule miteinander verklebt)?

Wie man das richtige Drehmagnetventil für einen bestimmten Anwendungsfall auswählt

Um den passenden Drehantrieb für einen bestimmten Anwendungsfall auszuwählen, müssen die mechanische Belastung, die Betriebsbedingungen, die Regelgenauigkeit, die Stromversorgungsbedingungen und die Gesamtbetriebskosten berücksichtigt werden. Die folgenden technischen Faktoren bieten einen systematischen Ansatz zur Auswahl eines Antriebs.

1. Drehmomentbedarf und Lastcharakteristik des Drehmagneten

Der erste Schritt bei der Auswahl eines Aktuators besteht darin, das erforderliche Drehmoment zu berechnen und sicherzustellen, dass er die Last bewältigen kann.

Um das benötigte Drehmoment zu bestimmen, insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen wie Roboterarme, kann man das Hebelprinzip anwenden:

Drehmoment (T) = Hebelarm (L) * Kraft (F)

Kraft (F) = Masse (m) * Erdbeschleunigung (g)

Die Masse der Ladung beträgt beispielsweise 10 kg.
Die Fallgeschwindigkeit beträgt 9.8 m/s².
Der Hebelarm bzw. der Abstand von der Drehachse beträgt 0.5 m.

Um das richtige Drehmoment erzeugen zu können, muss es folgende Berechnung durchführen können: 10 * 9.8 * 0.5, was 49 N·m ergibt.

Um eine ausreichende Sicherheit gewährleisten zu können, muss sie 1.5- bis 2.5-mal höher sein als das berechnete Ergebnis.

2. Anpassung des Trägheitsmoments

Wenn schnelle Beschleunigung und Verzögerung oder präzise Steuerung erforderlich sind, ist es entscheidend, dass Aktor und Last die gleiche Trägheit aufweisen.

Eine hohe Lastträgheit kann dazu führen, dass Systeme langsam reagieren, zu weit ausholen oder eine instabile Steuerung verursachen.

Bei schlechter Trägheitsanpassung wird die Maschine stärker beansprucht und ihre Lebensdauer verkürzt sich.

Bei automatisierten Werkzeugrevolvern an Drehmaschinen beeinflusst die Massenverteilung der Werkzeuge die Trägheit. Die Wahl des Aktuators hängt von einem geeigneten Verhältnis von Drehmoment zu Trägheitsmoment ab, um eine schnelle und präzise Bewegung zu gewährleisten.

3 Dinge, die Sie am Arbeitsplatz beachten sollten
Temperaturbereich

Hohe Temperaturen in einem Drehmagneten führen zu geringerer Effizienz und höherem Widerstand der Spule. Zudem wird die Isolierung durch hohe Temperaturen beschädigt. Die Spule muss daher temperaturbeständig sein.

Die niedrige Temperatur eines Drehmagneten führt dazu, dass mechanische Bauteile empfindlicher werden. Das gewählte Material sollte daher kältebeständig und widerstandsfähig sein.

IP-Schutzart für den Schutz vor Eindringen von Fremdkörpern

Die zu wählende IP-Schutzart hängt davon ab, wie lange Sie sich im Freien aufhalten werden. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht der IP-Schutzarten für verschiedene Arbeitsbedingungen:

Empfohlene Schutzmaßnahmen für die Umwelt
Schutzart IP54 oder höher für Bereiche mit hoher Staubbelastung in Industriegebieten
Lebensmittelverarbeitung und Reinigung: Schutzart IP65 oder höher
Schutzart IP67 oder höher für Außenbereiche oder Feuchträume

4 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

Wenn Sie an einem Ort arbeiten, an dem elektromagnetische Verträglichkeit ein Problem darstellt, wie beispielsweise in einem Labor oder bei medizinischen Geräten, müssen Sie Folgendes beachten:

Entwürfe für geschirmte Aktuatoren

EMI-Filter

Erdung und Abschirmung von Kabeln

Dies dient dazu, Störungen durch andere Geräte zu vermeiden und die Anforderungen der EMV-Gesetzgebung zu erfüllen.

5 Anforderungen an Genauigkeit und Kontrolle
Winkelpositionierungsgenauigkeit

Verwenden Sie Aktoren mit integrierten Encodern oder Rückmeldeeinrichtungen.

Systeme können Genauigkeiten von bis zu ±0.1° oder besser für eine präzise Steuerung erreichen.

Prüfen Sie, ob der Regler über eine ausreichende Auflösung für die Steuerung verfügt.

Leistung der Drehzahlregelung

Systeme für die Hochgeschwindigkeitsautomatisierung müssen in der Lage sein, die Geschwindigkeit mit hoher Präzision zu steuern.

Überprüfen Sie den Frequenzgang und die Funktionsfähigkeit.

Nutzen Sie fortgeschrittene Regelungstechniken wie die PID-Regelung.

Prüfen Sie, ob die maximale Drehzahl für die jeweilige Aufgabe ausreicht (z. B. für Hochgeschwindigkeits-Sortierroboter).

6 Bedingungen für die Stromversorgung
Kompatibel mit Spannung und Stromstärke

Prüfen Sie, ob die Spannung des Aktuators mit der Systemspannung kompatibel ist (z. B. 12 V, 24 V oder 48 V DC).

Prüfen Sie, ob die Stromquelle Spitzenwerte im Anlaufstrom verkraften kann, insbesondere bei hohen Drehmomentanforderungen.

Kraftstabilität

Spannungsschwankungen können zu Instabilitäten im Drehmoment und der Drehzahl des Motors führen.

Verwenden Sie ein geregeltes Netzteil oder Gleichstromtreiber, um eine stabile Spannung zu gewährleisten.

Notwendig für Systeme, die kontinuierlich mit Strom versorgt werden müssen, und für präzise Steuerungssysteme.

7. Kosten- und Lebensdauerüberlegungen für einen Drehmagneten

Ausgewogenes Verhältnis von Leistung und Kosten:

Unterhaltungselektronik: Kosteneffizienz steht an erster Stelle.

In einem industriellen Automatisierungssystem sind Zuverlässigkeit, Stabilität und eine lange Lebensdauer von größter Bedeutung.

Bei der Ermittlung der Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) ist es wichtig, mehr als nur die Anschaffungskosten zu berücksichtigen:

So berechnen Sie die Lebensdauer eines Drehmagneten:

Überprüfen Sie die prognostizierte Lebensdauer basierend auf:

Wie häufig es verwendet wird

Wie groß die Last sein muss, die es bewältigen muss

Unter welchen Bedingungen es eingesetzt wird

Ejemplo:

Betrieb unter normalen Bedingungen: Die Lebensdauer beträgt bis zu 10 Millionen Zyklen.

Betrieb unter harten Bedingungen: Die Lebensdauer kann auf nur 1 Million Zyklen begrenzt sein.

✅ Ende

Bei einem Drehantrieb sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen, darunter:

Wie viel Drehmoment es aushält

Wie gut es zur Trägheit passt

Wie gut es der Umwelt standhält

Wie gut es kontrollieren wird

Wie gut es mit Strom funktioniert

Wie viel es langfristig kosten wird, es zu besitzen

Eine gründliche Evaluierung ist nicht nur wichtig, um ein besseres System zu erhalten, sondern sie spart auch Kosten bei der Wartung und erhöht die Zuverlässigkeit.

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