Elektromagnete für automatische Ausgabesysteme an Kiosken und intelligenten Fahrkartenschaltern

Elektromagnete für automatische Ausgabesysteme sind die Aktoren, die in Selbstbedienungskiosken, intelligenten Schließfächern und Verkaufsterminals Produkte freigeben, Fächer öffnen und Türen verriegeln. Sie wandeln ein elektrisches Signal der Steuerung in eine lineare Bewegung oder eine Haltekraft um – innerhalb von Millisekunden und ohne Zutun des Benutzers.

In solchen Geräten ist der Hubmagnet eines der wenigen Bauteile, die sich bei jeder Transaktion bewegen. Deshalb bestimmt seine Auswahl maßgeblich die Zuverlässigkeit der gesamten Maschine. Eine falsch dimensionierte Kraft oder eine falsch berechnete Einschaltdauer führen zu Fächern, die sich nicht öffnen, zu verklemmten Produkten und zu Serviceeinsätzen.

Welche Aufgabe ein Elektromagnet in Kiosken und automatischen Schließfächern übernimmt

In einem Selbstbedienungsterminal gibt es in der Regel drei unterschiedliche elektromagnetische Funktionen, und jede erfordert einen anderen Gerätetyp.

• Freigabe und Auswurf von Produkten

Ein linearer Hubmagnet bewegt einen Anker, sobald er bestromt wird. Diese Bewegung betätigt eine Klappe, gibt ein Produkt aus einem Schacht frei oder schiebt eine Karte in Richtung Ausgabeschlitz. Er kann ziehend oder drückend arbeiten und kehrt mit integrierter Rückstellfeder in seine Ausgangsposition zurück, sobald die Spannung abgeschaltet wird.

Dies ist die übliche Lösung in Ausgabegeräten für Fahrkarten, Karten und Tickets sowie in Schwerkraft-Ausgabemechanismen.

• Verriegelung von Fächern

Ein Verriegelungsmagnet hält die Tür jedes Fachs geschlossen, bis das System den Vorgang freigibt (Code, QR-Code, Zahlung oder Identifizierung). Eine Paketstation kann Dutzende Verriegelungsmagnete enthalten, die von einer einzigen Steuerung verwaltet werden und jeweils einem Fach zugeordnet sind.

Hier ist nicht nur die Kraft der kritische Parameter. Ebenso wichtig ist, was bei einem Stromausfall geschieht – darauf gehen wir weiter unten ein.

• Halten von Türen und Abdeckungen

Elektrohaftmagnete halten eine metallische Tür oder Abdeckung durch Anziehungskraft, ohne gleitend aneinanderreibende Teile. Sie werden an Servicetüren, Nachfüllfronten und technischen Wartungsklappen eingesetzt, wo ein fester und geräuscharmer Halt gefragt ist.

Technische Anforderungen an Terminals mit hoher Nutzungsintensität

Ein Kiosk in einem Bahnhof oder ein Schließfach in einem Einkaufszentrum kann täglich Hunderte von Vorgängen ausführen. Diese Parameter sollten Sie im Datenblatt prüfen, bevor Sie ein Modell auswählen.

Einschaltdauer und Spulentemperatur

Die Einschaltdauer (ED %) gibt an, welchen Prozentsatz der Zeit die Spule bestromt bleiben darf, ohne ihre maximale Temperatur zu überschreiten. Ein für kurze Impulse ausgelegter Hubmagnet kann überhitzen, wenn die Software ihn länger als vorgesehen bestromt, etwa wenn eine Tür offen bleibt.

Es empfiehlt sich, das reale Nutzungsprofil festzulegen: die Dauer jedes Impulses, die Häufigkeit der Vorgänge und die Innentemperatur des Geräts. In Kiosken mit Bildschirm und Elektronik liegt diese Temperatur meist über der Umgebungstemperatur.

Kraft über den gesamten Hub

Die Kraft eines linearen Hubmagneten ist nicht konstant: Sie nimmt zu, je näher der Anker dem Hubende kommt. Entscheidend ist die verfügbare Kraft an der Stelle, an der der Mechanismus den größten Widerstand leistet – in der Regel zu Beginn der Bewegung.

Als Referenz deckt unsere ECM-Serie Hübe von 3 bis 12 mm und Kräfte von 0,02 bis 32 N ab – ein geeigneter Bereich für kompakte Freigabe- und Verriegelungsmechanismen.

Verhalten bei Stromausfall

Bei Schließfächern und Ausgabegeräten mit wertvollem Inhalt ist dies die Konstruktionsentscheidung mit den größten Auswirkungen.

Bistabile Verriegelungsmagnete verbrauchen nur beim Zustandswechsel Energie. Bei einer Schließfachanlage mit vielen Fächern und Batterie- oder Solarversorgung kann dieser Unterschied die Dimensionierung der gesamten Anlage bestimmen.

Einbauraum und Schutzart

Selbstbedienungsterminals haben sehr kompakte Innenaufbauten. Die Bauform des Hubmagneten (rund, quadratisch oder offener Rahmen) und seine Befestigung sollten zusammen mit der mechanischen Konstruktion festgelegt werden, nicht erst danach.

Die IP-Schutzart nach DIN EN 60529 (IEC 60529) gibt an, wie gut das Gehäuse gegen das Eindringen von Staub und Wasser geschützt ist. Bei Innengeräten genügt in der Regel IP40. Bei Schließfächern im Außenbereich oder in teilüberdachten Zonen sollte dieser Punkt genauer geprüft werden. Mehr dazu in unserem Beitrag über IP-Schutzklassen bei Elektromagneten.

Praxisbeispiele aus Selbstbedienungsgeräten

• Paketstationen und intelligente Gepäckschließfächer

Jedes Fach ist mit einem Verriegelungsmagneten ausgestattet, der entriegelt, sobald der Benutzer seinen Code eingibt. Üblich ist ein Fail-secure-Verriegelungsmagnet, der den Inhalt bei Stromausfall schützt, kombiniert mit einem Sensor oder Kontakt, der dem System das erneute Schließen der Tür meldet.

• Fahrkartenautomaten und Kartenausgabegeräte

Ein linearer Hubmagnet betätigt den Mechanismus, der das Ticket oder die Karte vereinzelt und auswirft. Hier zählen vor allem eine wiederholgenaue Bewegung und eine stabile Ansprechzeit, da das System den Aktor mit Rollen, Lesegeräten und Durchlaufsensoren koordiniert.

• Produktausgabegeräte und Abholstationen im Einzelhandel

Bei Ausgabegeräten für höherwertige Produkte oder an Click & Collect-Stationen übernimmt der Elektromagnet zwei Funktionen: das Produkt freigeben und den Zugriff auf den restlichen Bestand sperren. Ein typischer Fall, in dem eine kundenspezifische Konstruktion die Mechanik des Geräts vereinfacht.

• Terminals mit eingeschränktem technischem Zugang

Die Servicetüren von Kiosken und Bezahlterminals werden in der Regel mit Verriegelungsmagneten oder Elektrohaftmagneten gesichert, die von der Gerätesteuerung selbst verwaltet werden. So lässt sich jede Öffnung protokollieren.

So wählen Sie den passenden Elektromagneten für jeden Mechanismus

Die Tabelle dient als Ausgangspunkt. Die endgültige Auswahl hängt von der erforderlichen Kraft am kritischen Punkt des Hubs, der verfügbaren Spannung, der Einschaltdauer und dem tatsächlichen Einbauraum ab. Hier finden Sie unser gesamtes Sortiment an elektrischen Verriegelungsmagneten sowie an Haftmagneten und Elektrohaftmagneten.

Wann sich ein kundenspezifischer Elektromagnet lohnt

Katalogmodelle decken die meisten Anwendungsfälle ab. Eine Sonderentwicklung ist sinnvoll, wenn eine der folgenden Situationen vorliegt:

• Der verfügbare Einbauraum lässt die Standardbauform nicht zu.
• Eine bestimmte Kraft oder ein bestimmter Hub wird bei einer vorgegebenen Versorgungsspannung benötigt.
• Das Gerät soll Freigabe und Verriegelung in einem einzigen Bauteil vereinen.
• Das Produktionsvolumen rechtfertigt eine Optimierung von Kosten, Befestigung und Anschlusstechnik.

Bei NAFSA entwickeln und fertigen wir seit 1996 Elektromagnete und arbeiten nach einem nach ISO 9001:2015 zertifizierten Qualitätsmanagementsystem. Bei Projekten zur Maßanfertigung gehen wir von den Anforderungen des Geräteherstellers aus, entwickeln Prototypen und führen Funktionstests durch, bevor die Serienfertigung beginnt.

Vorteile eines richtig dimensionierten Elektromagneten in Selbstbedienungsgeräten

Die richtige Auswahl des Aktors bereits in der Konstruktionsphase wirkt sich direkt auf Betrieb und Wartung des Terminals aus:

• Weniger Störungen im Betrieb. Eine auf die reale Nutzung abgestimmte Kraft und Einschaltdauer verhindern Fächer, die sich nicht öffnen, Produktstaus und Serviceeinsätze.
• Schnelles, wiederholgenaues Ansprechen. Der Elektromagnet reagiert innerhalb von Millisekunden auf das Signal der Steuerung – entscheidend bei der Abstimmung mit Lesegeräten, Rollen und Sensoren.
• Sicherheit durch Konstruktion. Die Wahl zwischen fail-secure, fail-safe oder bistabil legt im Voraus fest, wie sich das Gerät bei Stromausfall verhält.
• Geringer Energieverbrauch. Bistabile Verriegelungsmagnete verbrauchen nur beim Zustandswechsel Strom, was die Dimensionierung von batterie- oder solarbetriebenen Schließfächern vereinfacht.
• Halten ohne Reibungsverschleiß. Elektrohaftmagnete halten Türen und Abdeckungen ohne gleitende Teile und geräuscharm.
• Rückverfolgbarkeit der Zugriffe. Da sie über die Steuerung verwaltet werden, lässt sich jede Öffnung einer Servicetür protokollieren.

In Kiosken, Schließfächern und Ausgabeautomaten ist der Elektromagnet ein kleines Bauteil mit direktem Einfluss auf die Verfügbarkeit des Geräts. Die meisten Ausfälle, die erst im laufenden Betrieb auftreten, lassen sich vermeiden, wenn vier Punkte sauber definiert werden: die Funktion (Freigeben, Verriegeln oder Halten), das Verhalten ohne Spannung, die reale Einschaltdauer und der Einbauraum.

Häufig gestellte Fragen

Welcher Elektromagnet wird in einem intelligenten Schließfach eingesetzt?

In der Regel ein Verriegelungsmagnet pro Fach. Am häufigsten wird ein Fail-secure-Modell verwendet, das die Tür bei Stromausfall verriegelt hält und so den Inhalt des Fachs schützt.

Was ist der Unterschied zwischen einem Fail-safe- und einem Fail-secure-Verriegelungsmagneten?

Ein Fail-safe-Verriegelungsmagnet entriegelt, wenn er keine Spannung mehr erhält, während ein Fail-secure-Verriegelungsmagnet verriegelt bleibt. Ersterer wird dort eingesetzt, wo Zugang oder Evakuierung gewährleistet sein müssen, letzterer dort, wo der Schutz des Inhalts Vorrang hat.

Wann ist ein bistabiler Verriegelungsmagnet sinnvoll?

Wenn das Gerät mit Batterie betrieben wird oder den Verbrauch senken muss. Ein bistabiler Verriegelungsmagnet verbraucht nur beim Zustandswechsel Energie und hält seine Position stromlos.

Was ist die Einschaltdauer eines Elektromagneten?

Sie gibt den Prozentsatz der Zeit an, in dem die Spule bestromt bleiben darf, ohne ihre maximale Temperatur zu überschreiten. Übersteigt die reale Nutzung die vorgesehene Einschaltdauer, erwärmt sich die Spule, verliert an Kraft und ihre Lebensdauer verkürzt sich.

Welche IP-Schutzart benötigt ein Elektromagnet für einen Kiosk?

Bei Innengeräten genügt in der Regel IP40, das gegen Fremdkörper schützt. Bei Schließfächern im Außenbereich oder in teilüberdachten Zonen ist der Schutz des Gerätegehäuses und gegebenenfalls des Elektromagneten selbst zu bewerten.

Können Elektromagnete kundenspezifisch für ein bestimmtes Ausgabegerät gefertigt werden?

Ja. Wenn Bauform, Kraft oder Spannung zu keinem Standardmodell passen, entwickeln wir den Elektromagneten auf Basis der Spezifikationen des Herstellers – mit Prototypenphase und Tests vor der Serienfertigung.