Die Abreißkraft einer Magnetkupplung ist die axiale Kraft, bei der der externe Schlitten nicht länger mit dem Kolben in einem magnetisch gekoppelten kolbenstangenlosen Zylinder synchron bleiben kann. Parker bezeichnet diesen Wert als magnetische Trennkraft und gibt für seine fünf P1Z-Bohrungen 157 bis 942 N an. SMC verwendet den Begriff magnetische Haltekraft und veröffentlicht für die neun Bohrungen der Baureihen CY3B/CY3R Werte von 19,6 bis 2.256 N.
Diese Werte stammen aus den Produktdaten der Hersteller (Parker; SMC, abgerufen am 23.07.2026).
Diese beiden Wertebereiche machen die erste Auslegungsregel deutlich: Die Abreißkraft ist eine Produkteigenschaft und keine allgemeingültige Eigenschaft aller Magnetzylinder. Die Berechnung muss außerdem den axialen Lastwiderstand, die Beschleunigung, die Einbaurichtung, die Führungsreibung, den Lastversatz, den Betriebsdruck, die Geschwindigkeit und die Stoppenergie berücksichtigen. Eine Bohrung, die genügend pneumatische Kraft erzeugt, kann dennoch die falsche Magnet- oder Führungskonfiguration haben.
Wichtige Erkenntnisse
- Die magnetische Haltekraft begrenzt die axiale Kraftübertragung; sie ist weder die Seitenlast- noch die Momentenkennzahl des Schlittens.
- Berechnen Sie die erforderliche axiale Kraft und wenden Sie anschließend die exakten Grenzwerte des Herstellers für zulässige Antriebskraft und Lastversatz an.
- Prüfen Sie Druck, Geschwindigkeit, Stoppenergie, Führung und die Sicherheit des Wiederankoppelns getrennt voneinander.
Was bewertet die Abreißkraft einer Magnetkupplung tatsächlich?
Parker veröffentlicht für den P1Z sowohl die theoretische Kraft bei 6 bar als auch die maximale Kraft der Magnetkupplung. Beim 32-mm-Modell betragen die Werte 483 N und 703 N. Der Katalog behandelt pneumatische Schubkraft und magnetische axiale Übertragung daher als getrennte technische Grenzwerte (Parker-P1Z-Katalog, abgerufen am 23.07.2026).
Die Kolbenfläche erzeugt die pneumatische Schubkraft. Die Magnetbaugruppe begrenzt, wie viel dieser axialen Kraft durch die geschlossene Rohrwand übertragen werden kann. Kolben und Schlitten bleiben ausgerichtet, solange die Kopplung die vom Schlitten geforderte Kraft übertragen kann. Steigt der Widerstand über diesen Grenzwert, kann sich der Kolben weiterbewegen, während der Schlitten anhält oder zurückbleibt.
Diese Bedeutung unterscheidet sich von der Losbrechkraft bei einem herkömmlichen Zylinder mit Kolbenstange. Dort bezeichnet der Begriff häufig die Kraft, die zum Überwinden der Haftreibung von Dichtungen und Lagern beim Bewegungsbeginn erforderlich ist. Bei einem magnetisch gekoppelten kolbenstangenlosen Zylinder ist das magnetische Abheben oder Trennen ein anderer Ausfallmodus. Beschaffungsunterlagen sollten deshalb den exakten Begriff und die Einheit des Herstellers verwenden.
Magnetische Haltekraft ist der vom Hersteller angegebene axiale Trennschwellwert für die inneren und äußeren Magnetpakete. Zulässige Antriebskraft ist der aus den Kraft- und Lastversatzdaten des ausgewählten Modells abgelesene Anwendungsgrenzwert. Führungskapazität ist die zulässige Querlast und das zulässige Moment für den Schlitten oder die externe Führungsschiene. Diese Werte sind nicht austauschbar.
Die Kennzahl beweist außerdem nicht, dass der Schlitten eine Seitenlast aufnehmen kann. Die Magnetkraft überträgt die axiale Bewegung. Ein einfacher Schlitten, ein integriertes Gleitlager, eine Kugelführung und eine separat geführte Nutzlast können unterschiedliche zulässige Kräfte und Momente haben, selbst wenn die magnetische Haltekraft identisch ist. Der Leitfaden zum Lastmechanismus kolbenstangenloser Zylinder erläutert, warum eine separate Führungsprüfung erforderlich ist.
Magnetkraft ist ein Kataloggrenzwert und keine Abkürzung über das inverse Quadratgesetz
Die aktuellen CY3R-Daten von SMC führen neun modellspezifische Haltekräfte auf: von 19,6 N bei 6 mm Bohrung bis 2.256 N bei 63 mm. Das Auswahlverfahren wendet anschließend Kurven für die zulässige Antriebskraft an, die auf dem axialen Widerstand und dem Versatz des Kraftangriffspunkts der Last beruhen (SMC-CY3B/CY3R-Katalog, abgerufen am 23.07.2026).
Eine einfache Gleichung nach dem inversen Quadratgesetz kann dieses Produktverhalten nicht nachbilden. Der Magnetkreis umfasst mehrere Magnete, Polstücke, die nichtmagnetische Rohrwand, radiale Spiele und einen sich ändernden axialen Versatz, sobald sich die beiden Magnetpakete zu trennen beginnen. Auch Magnetqualität und Temperatur spielen eine Rolle; ihre Auswirkungen gehören jedoch zur ausgewählten Baugruppe und lassen sich nicht als technologieübergreifender Prozentsatz angeben.
Verunreinigungen zeigen, warum diese Unterscheidung wichtig ist. Rückstände auf dem freiliegenden Rohr können den Gleitwiderstand erhöhen, die Führungsbewegung beeinträchtigen oder eine Oberfläche beschädigen. Eisenhaltige Partikel können zum Schlitten gezogen werden. Keine dieser Beobachtungen rechtfertigt die Annahme eines allgemeingültigen Verlusts von 10 %, 20 % oder 50 % der Magnetkraft. Messen Sie stattdessen den resultierenden Widerstand und prüfen Sie die Baugruppe.
Wie wird das axiale Kraftbudget aufgestellt?
Zu den Eingaben für die Modellauswahl von SMC CY3B/CY3R gehören Lastmasse, Masse der Anschlusskonsole, Führungsreibungskoeffizient, Betriebsdruck, Geschwindigkeit, Hub, Einbaurichtung und Abstand des Kraftangriffspunkts. Für horizontale, geneigte und vertikale Anwendungen verwendet das Verfahren unterschiedliche Widerstandsberechnungen, daher reicht die Nutzlastmasse allein nicht aus (SMC-Auswahlkatalog, abgerufen am 23.07.2026).
Für eine vorläufige Prüfung auf Maschinenebene wird die erforderliche axiale Kraft definiert als:
Dabei gilt: ist die erforderliche axiale Kraft in Newton, ist eine entgegenwirkende Prozesskraft, ist der gemessene oder konservativ geschätzte Führungswiderstand, ist die gesamte bewegte Masse in Kilogramm, ist die axiale Beschleunigung in Metern pro Sekunde zum Quadrat, ist die Erdbeschleunigung und ist der von der Horizontalen aus gemessene Bewegungswinkel.
Für eine einfache Gleitführung kann ein vorläufiger Reibungsterm geschrieben werden als:
Der Koeffizient muss die eingebaute Führung und ihren Zustand abbilden. Übernehmen Sie keinen allgemeinen Wert, wenn Vorspannung, Dichtungen, Energieketten, Fehlausrichtung oder Prozesskontakt den Widerstand wesentlich verändern. Ein Kraftmessgerät oder ein motorisierter Zugversuch an der geführten Last, getrennt vom Zylinder durchgeführt, ist häufig aussagekräftiger als ein geschätzter Koeffizient.
Die vorläufige Annahmebedingung lautet:
Die rechte Seite ist nicht automatisch die nominelle Haltekraft. Verwenden Sie zunächst die exakte Kurve oder Tabelle des Herstellers für zulässige Antriebskraft, Lastversatz, Montageart und Betriebsfall des ausgewählten Modells. Prüfen Sie anschließend Schlittenmasse, Kraft- und Momentenkennzahlen, Betriebsdruck, Kolbengeschwindigkeit und Stoppenergie jeweils separat.
Rechenbeispiel: Eine horizontal geführte Last
Eine hypothetische Baugruppe mit 8,8 kg, die mit 3,0 m/s² beschleunigt wird, erzeugt bei einer Führungsreibung von 0,08 und einer Prozesskraft von 10 N eine vorläufige axiale Anforderung von 43,3 N. Nach dem Verfahren von SMC müssen vor der Freigabe einer CY3B- oder CY3R-Bohrung dennoch Lastversatz und die Kurve der zulässigen Antriebskraft des Modells geprüft werden (SMC, abgerufen am 23.07.2026).
Annahmen:
- Nutzlast und Verbindungsteile: 8,8 kg
- Horizontale Bewegung:
- Axiale Beschleunigung: 3,0 m/s²
- Führungsreibungskoeffizient für das Beispiel: 0,08
- Entgegenwirkende Prozesskraft: 10 N
Der geschätzte Führungswiderstand beträgt:
Die erforderliche axiale Kraft beträgt:
Dieses Ergebnis ist eine Anforderung auf der Lastseite und noch kein ausgewählter Zylinder. Im nächsten Schritt wird gegen die zulässige Antriebskraft des Modells beim tatsächlichen Lastversatz aufgetragen. Wenn die Last direkt auf einem einfachen CY3R-Schlitten montiert ist, begrenzt SMC außerdem die direkt getragene Lastmasse abhängig von der Bohrung. Trägt eine externe Führung die Nutzlast, muss die Verbindung eine Durchbiegung des Zylinders aufnehmen, ohne zu verklemmen.
Wie steht es um die pneumatische Schubkraft? Sie muss dieselbe Lastanforderung bei dem Druck übertreffen, der während der Bewegung tatsächlich am Zylinder anliegt. Bei relevantem Gegendruck sind die Drücke an beiden Anschlüssen zu verwenden. Der Leitfaden zum Kraftverlust von Zylindern behandelt diese druckseitige Prüfung, und der Zylinderkraftrechner kann eine erste Schätzung der theoretischen Kraft liefern.
Ein großer Abstand zwischen nomineller Haltekraft und berechneter axialer Anforderung bildet nicht automatisch eine gleichwertige Sicherheitsreserve. Der Lastversatz kann die zulässige Antriebskraft reduzieren, die direkt getragene Schlittenmasse kann unzulässig sein oder ein Stoppereignis kann die zulässige kinetische Energie überschreiten. Geben Sie jede Auslastung getrennt an, statt unterschiedliche Grenzwerte in eine einzige Prozentzahl zu verdichten.
Dynamische Stopps, Druck und Geschwindigkeit sind getrennte Grenzen
SMC führt für CY3B-Größen zulässige Energien für Zwischenstopps von 0,007 bis 5,07 J sowie Druckgrenzen auf. Parker gibt an, dass dynamische Kräfte unter der Magnetkupplungskraft des P1Z bleiben müssen. Ein statischer Vergleich der Haltekraft kann daher weder eine schnelle Achse noch einen harten Stopp freigeben (SMC; Parker, abgerufen am 23.07.2026).
Die bewegte kinetische Energie vor der Verzögerung beträgt:
Dabei gilt: ist die kinetische Energie in Joule und ist die Schlittengeschwindigkeit in Metern pro Sekunde. Vergleichen Sie diese Energie mit dem exakten Grenzwert für Dämpfung, Puffer, Stoßdämpfer oder Zwischenstopp. Trifft die Last auf einen externen Stopper, während der Kolben noch unter Druck steht, kann die Kolbenkraft gegen einen stehenden Schlitten wirken und die Magnete trennen.
Druck verstärkt die Permanentmagnetkopplung nicht. Er verändert die auf sie wirkende Kolbenkraft. Deshalb begrenzen manche Hersteller den Druck für den vertikalen Betrieb oder externe Zwischenstopps, obwohl der allgemeine maximale Betriebsdruck des Zylinders höher ist. Eine Erhöhung des Reglerdrucks zur Behebung eines Stillstands kann eine durch Verklemmen verursachte Trennung wahrscheinlicher machen.
Die Geschwindigkeit birgt eine ähnliche Falle. Die zum Beschleunigen der Last erforderliche Kraft hängt vom Bewegungsprofil ab, während die Energie am Hubende mit dem Quadrat der Geschwindigkeit wächst. Reduzieren Sie die Beschleunigung, verlängern Sie den Verzögerungsweg, stimmen Sie die Dämpfung ab oder verwenden Sie einen passend dimensionierten externen Stoßdämpfer, statt die Magnetkraft als einzige Grenze zu betrachten. Siehe den Leitfaden zur Auslegung externer Stoßdämpfer für den Energie-Workflow.
Warum sich ein zuvor zuverlässiger Zylinder entkoppeln kann
Parker führt fünf P1Z-Werte für die Abhebekraft von 157 bis 942 N auf und weist an, diese nicht zu überschreiten. Beginnt die Trennung ohne Laständerung, untersuchen Sie zunächst neuen Widerstand, Ausrichtung, Führungsverschleiß, Stopperkontakt, Druck sowie die Synchronisierung von Schlitten und Kolben, bevor Sie von geschwächten Magneten ausgehen (Parker-P1Z-Betriebsanleitung, abgerufen am 23.07.2026).
| Beobachtung | Mögliche Bedeutung | Prüfung |
|---|---|---|
| Trennung an einer bestimmten Hubposition | Rohrschaden, Rückstände, Fehlausrichtung der Führung, lokale Behinderung oder Widerstand der Energiekette | Trennen Sie den Antrieb sicher und messen Sie den Lastwiderstand über den gesamten Hub |
| Trennung nur während der Beschleunigung | Beschleunigungskraft oder Druckrampe ist zu aggressiv | Zeichnen Sie Bewegungsprofil und Drücke an beiden Anschlüssen auf |
| Trennung an einem Stopper | Stoppenergie, verbleibende Kolbenkraft oder falsche Hubeinstellung | Vergleichen Sie Geschwindigkeit, Masse, Druck und Stoppermethode mit dem Katalog |
| Allmählich zunehmender Widerstand | Führungsverschleiß, Verunreinigung, Schmierproblem, Dichtungsreibung oder Verschiebung der Montage | Prüfen Sie Führungsspiel, Oberflächen, Konsolen und Zylinderdurchbiegung |
| Vertikale Last bewegt sich nach der Trennung | Die Gewichtskraft wird durch die Magnetkupplung nicht gehalten | Sichern Sie die Gefahrenstelle und ergänzen Sie eine konstruktiv ausgelegte Last-Haltemaßnahme |
Eine Seitenlast gehört in diese Untersuchung, weil sie den Führungswiderstand erhöhen oder die Schlittenausrichtung verändern kann. Sie darf dennoch nicht in eine geschätzte Verringerung der Magnetkraft umgerechnet werden. Zeichnen Sie Lastzentrum, Versätze sowie Nick-, Roll- und Giermomente ein und vergleichen Sie sie anschließend mit den Kennwerten der ausgewählten Führung.
Die Temperatur muss ebenfalls mit der vollständigen Antriebsspezifikation abgeglichen werden. Der aktuelle SMC-CY3R-Bereich ist ohne Vereisung für -10 bis 60 °C ausgelegt, während die P1Z-Betriebsanleitung von Parker 0 bis 60 °C vorgibt. Das sind Produktbetriebsgrenzen und keine allgemeinen Abminderungstabellen für Neodym gegenüber Ferrit.
Felddiagnose und kontrolliertes Wiederankoppeln
Die P1Z-Betriebsanleitung von Parker deckt fünf Bohrungsgrößen ab und warnt, dass sich Kolben und Schlitten oberhalb der magnetischen Haltekraft trennen können. Das Dokument weist außerdem auf starke Magnetfelder, Quetschbewegungen und Restdruck nach dem Entlüften hin. Das Wiederankoppeln ist daher eine kontrollierte Wartungsaufgabe und kein Andrücken an einer unter Druck stehenden Maschine (Parker, abgerufen am 23.07.2026).
Verwenden Sie diese Diagnosesequenz:
- Stoppen Sie die Maschine, trennen Sie jede Energiequelle, sichern Sie hängende Lasten und prüfen Sie den pneumatischen Zustand gemäß den Anweisungen für Maschine und Zylinder.
- Bestätigen Sie, dass interner Kolben und externer Schlitten tatsächlich nicht mehr synchron sind. Eine beschädigte Führung oder eine lose Lastkonsole kann ein ähnliches Symptom verursachen.
- Entfernen Sie die Prozesslast oder trennen Sie den Antrieb über die freigegebene Verbindungsmethode. Messen Sie den Widerstand der externen Führung über den gesamten Hub.
- Prüfen Sie Rohr, Schlitten, Führung, Konsolen, Energiekette, Sensoren, Endanschläge und ferromagnetische Rückstände in der Umgebung.
- Befolgen Sie das Verfahren des ausgewählten Herstellers, um Kolben und Schlitten in die vorgegebene Position zum Wiederankoppeln zu bringen. Halten Sie die Hände außerhalb von Quetschbereichen.
- Beginnen Sie mit kontrolliertem Druck und niedriger Geschwindigkeit. Prüfen Sie Positionssensorik, vollständige Hubbewegung, Dämpfung und Lastwiderstand, bevor Sie in den Automatikbetrieb zurückkehren.
Ein Handkraftmessgerät kann nützlich sein, jedoch nur mit einer definierten Vorrichtung und einem festgelegten Prüfzustand. Das Ziehen am Schlitten eines drucklosen montierten Zylinders kann den Kolben mitbewegen, sodass der Messwert statt des magnetischen Trennschwellwerts auch die Reibung der Kolbendichtung enthalten kann. Verwenden Sie die Prüfmethode des Herstellers oder vergleichen Sie die vollständige Einheit unter identischen Bedingungen mit einem dokumentierten Ausgangswert.
Nach unserer Erfahrung klärt ein Widerstandsverlauf über den gesamten Hub die Frage meist schneller als ein weiterer Katalogvergleich. Wir zeichnen die zum Bewegen der getrennten Nutzlast erforderliche Kraft auf, markieren Stellen mit verändertem Widerstand und richten den Verlauf an Druck- und Bewegungsdaten aus. So lässt sich ein Kopplungsproblem von einem Problem an Führung, Konsole, Energiekette oder Stopper unterscheiden.
Auswahl- und RFQ-Checkliste
SMC bietet neun CY3B/CY3R-Bohrungsgrößen an, doch sein Auswahlverfahren erfordert mehr als Bohrung und Hub. Eine belastbare RFQ enthält Kraft, Lastversatz, Führungsanordnung, Einbaurichtung, Druck, Geschwindigkeit, Stoppmethode, Umgebung und Verhalten im Fehlerfall. Mit diesen Angaben kann der Lieferant die richtigen Kraft- und Energiedaten anwenden (SMC, abgerufen am 23.07.2026).
| RFQ-Angabe | Warum sie wichtig ist |
|---|---|
| Aktueller Hersteller, Baureihe, Bohrung, Hub und Haltekraftoption | Identifiziert die anwendbaren Magnet- und Maßdaten |
| Gesamte bewegte Masse einschließlich Werkzeug und Verbindungsteilen | Legt Terme für Gewichtskraft und Trägheit fest |
| Lastzentrum und Versätze des Kraftangriffspunkts | Bestimmt Führungmomente und zulässige Antriebskraft |
| Typ der externen Führung sowie gemessener oder geschätzter Widerstand | Trennt die axiale Kopplungsanforderung von der Lastabstützung |
| Einbaurichtung und Bewegungswinkel | Fügt die axiale Gewichtskraftkomponente hinzu oder entfernt sie |
| Druck an beiden Zylinderanschlüssen während der Bewegung | Zeigt verfügbare Nettokolbenkraft und Abluftgegendruck |
| Zielgeschwindigkeit, Beschleunigung, Verzögerung und Zyklusfrequenz | Definiert dynamische Kraft, Durchfluss, Wärme und Stoppenergie |
| Dämpfung, Stoßdämpfer, Stopper und Methode für Zwischenstopps | Bestimmt, wie kinetische Energie abgebaut wird |
| Temperatur, Abwaschen, Staub- und ferromagnetische Partikelexposition | Prüft Umweltverträglichkeit und Zugang für Wartung |
| Verhalten nach Druckluftverlust oder magnetischer Trennung | Definiert Anforderungen an Schutz, Sensorik und Last halten |
Für die Auswahl der Technologie und nicht für die Kraftberechnung vergleichen Sie die Ausfallmodi im Leitfaden zum Vergleich magnetischer und mechanischer Kopplungen für kolbenstangenlose Zylinder. Eine magnetische Konstruktion kann ein geschlossenes Druckrohr und einen zerstörungsfreien Trennmodus bieten, jedoch nur dann, wenn die Maschine die Trennung als erkennbares, kontrolliertes Ereignis behandelt.
FAQ zur Abreißkraft magnetischer Kopplungen
SMC veröffentlicht für CY3R magnetische Haltekräfte von 19,6 bis 2.256 N, während Parker für P1Z Abhebekräfte von 157 bis 942 N angibt. Diese Bereiche beantworten die häufigste Frage: Es gibt keine allgemeingültige magnetische Abreißkraft. Baureihe, Bohrung, Führung, Lastversatz, Druck, Geschwindigkeit und Stoppmethode bestimmen, ob eine Anwendung zulässig ist.
Ist die magnetische Haltekraft dasselbe wie die Schubkraft eines Pneumatikzylinders?
Nein. Pneumatische Schubkraft entsteht durch den Druck auf die Kolbenfläche. Die magnetische Haltekraft begrenzt, wie viel axiale Kraft der interne Kolben auf den externen Schlitten übertragen kann. Parker veröffentlicht für den P1Z beide Werte, weshalb sie getrennt geprüft werden müssen. Führungskräfte und -momente erfordern eine dritte Prüfung.
Erhöht ein höherer Luftdruck die Stärke der Magnetkupplung?
Nein. Ein höherer Druck erhöht die Kolbenschubkraft, nicht die Haltekraft des Permanentmagneten. Bei einem Verklemmen oder einem externen Zwischenstopp kann diese zusätzliche Kolbenkraft gegen einen stehenden Schlitten wirken und die Kopplung trennen. Befolgen Sie die modellspezifischen Druckgrenzen für vertikalen Betrieb und Stoppbedingungen, statt nur den allgemeinen Druckwert zu verwenden.
Kann eine Seitenlast eine Magnetkupplung trennen?
Side load doesn’t translate into a universal magnetic-force loss percentage. It can increase guide friction, tilt the carriage, alter running clearance, or overload the guide. Any of those effects can raise axial demand until the coupling separates. Check the force and moment ratings of the selected guide and measure installed resistance.
Wie werden ein getrennter Kolben und Schlitten wieder verbunden?
Trennen Sie Druck und Maschinenenergie, sichern Sie die Last, bestätigen Sie die Positionen von Kolben und Schlitten und befolgen Sie das exakte Verfahren des Herstellers zum Wiederankoppeln. Parker verweist auf einen definierten Verbindungsprozess für Kolben und Schlitten und warnt vor Quetschbewegungen, starken Magnetfeldern und Restdruck. Drücken Sie den Schlitten niemals an einer in Betrieb befindlichen Maschine in Position.
Kann die Abreißkraft mit einem Handkraftmessgerät gemessen werden?
Nur mit einer kontrollierten Vorrichtung und einem definierten Prüfzustand. Beim Ziehen an einem montierten, drucklosen Schlitten kann sich auch der interne Kolben bewegen, sodass Dichtungs- und Lagerreibung in den Messwert eingeht. Verwenden Sie die Prüfmethode des Herstellers, sichern Sie das richtige Bauteil, kontrollieren Sie den Restdruck und vergleichen Sie die Ergebnisse bei wiederholbaren Temperatur- und Ausrichtungsbedingungen.
Quellen und technische Referenzen
- SMC-Katalog für magnetisch gekoppelte kolbenstangenlose Zylinder CY3B, Spezifikationen, Haltekraft, Grenzwerte für vertikale Lasten und Druck sowie Energie für Zwischenstopps. Abgerufen am 23.07.2026.
- SMC-Katalog zur Auswahl der Modelle CY3B/CY3R, Betriebseingaben, Kurven für zulässige Antriebskraft, Lastversatz, Durchbiegung, direkte Last und Montagehinweise. Abgerufen am 23.07.2026.
- Parker-P1Z-Betriebsanleitung, magnetische Abhebekräfte, Warnung vor Trennung, Inbetriebnahme, Wiederankoppeln, Restdruck und Sicherheit bei Magnetfeldern. Abgerufen am 23.07.2026.
- Parker-P1Z-Produktkatalog, theoretische Kraft, Magnetkupplungskraft, Hub, Druck, Geschwindigkeit, Führungs- und Dämpfungsdaten. Abgerufen am 23.07.2026.