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DE102014117702A1 - Electric actuator - Google Patents

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DE102014117702A1
DE102014117702A1 DE102014117702.9A DE102014117702A DE102014117702A1 DE 102014117702 A1 DE102014117702 A1 DE 102014117702A1 DE 102014117702 A DE102014117702 A DE 102014117702A DE 102014117702 A1 DE102014117702 A1 DE 102014117702A1
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DE
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yoke
actuator
electromagnet
electromagnets
actuator device
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DE102014117702.9A
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Individual
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Abstract

Der Aktuator (20) der erfindungsgemäßen Aktuator-Vorrichtung umfasst zwei Elektromagneten (1a, b) und kann dennoch relativ große Massen beschleunigen, also hohe Schaltkräfte aufbringen, indem er durch Federn (9), beispielsweise durch Druckfedern (9), unterstützt wird und gegebenenfalls zusätzlich durch Permanentmagnete (6a, b).The actuator (20) of the actuator device according to the invention comprises two electromagnets (1a, b) and yet can accelerate relatively large masses, ie apply high switching forces by being supported by springs (9), for example by compression springs (9), and optionally additionally by permanent magnets (6a, b).

Description

I. Anwendungsgebiet I. Field of application

Die Erfindung betrifft einen Aktuator, auch Stellglied genannt dessen bewegliches Teil eine lineare oder gekrümmte, vorzugsweise Bogen förmige, Bewegung ausführen soll. The invention relates to an actuator, also called actuator whose moving part is to perform a linear or curved, preferably arcuate, movement.

II. Technischer Hintergrund II. Technical background

Solche Aktuatoren werden in der Technik für unterschiedlichste Zwecke benötigt, um ein bewegliches Teil zu verstellen, beispielsweise zwischen zwei Endpositionen hin und her zu verstellen. Such actuators are needed in the art for a variety of purposes to adjust a moving part, for example, between two end positions back and forth to adjust.

Ein typischer Anwendungsfall hierfür sind Auswerfer oder Ausstoßer an einem Transportband für Produkte, um einzelne, zum Beispiel als defekt erkannte, Produkte von diesem abzusondern. A typical application for this are ejector or ejector on a conveyor belt for products to secrete individual, for example, recognized as defective, products of this.

Bisher werden hierfür häufig Druckluftdüsen eingesetzt, wenn die zu entfernenden Produkte klein und leicht sind, oder mechanische Ausstoßer, wenn sie größer sind. So far compressed air nozzles are often used for this, if the products to be removed are small and light, or mechanical ejectors, if they are larger.

Dabei ist der Ausstoßer häufig mittels einer Feder vorgespannt in zum Beispiel die Ausstoßrichtung. Das Spannen der Feder zurück in die Anfangslage dauert dann jedoch meist relativ lang. The ejector is often biased by a spring in, for example, the ejection direction. However, the tensioning of the spring back into the starting position usually takes a relatively long time.

Bei dieser wie auch anderen denkbaren Anwendungen kommt es häufig darauf an, dass das bewegte Element, beispielsweise der Ausstoßer, sehr schnell agieren kann – und zwar in beide Richtungen –, was eine hohe Beschleunigung der trägen Masse des Ausstoßes aus der Ruheposition in die aktive Position erfordert In this as well as other conceivable applications it is often important that the moving element, for example the ejector, can act very fast - in both directions -, which means a high acceleration of the inertial mass of the ejection from the rest position to the active position requires

Je geringer dabei die zu bewegenden Massen sind, umso geringer ist der hierfür erforderliche Kraftaufwand bzw. umso schneller kann der Ausstoßer beschleunigt werden. The lower the masses to be moved, the lower the force required for this, or the faster the ejector can be accelerated.

Ein gegen die Kraft einer Feder, die den Aktuator zum Beispiel in der aktivierten Stellung hält, wirkende Betätigungselement wie etwa ein Aktuator, muss entsprechend stark ausgebildet sein, um die Kraft der Feder überwinden zu können. A against the force of a spring, which holds the actuator, for example, in the activated position acting actuator such as an actuator must be designed to be strong enough to overcome the force of the spring can.

In anderen Anwendungen, in denen die aufzubringende Kraft des Aktuators sehr viel geringer sein kann, wird als Aktuator häufig ein Elektromagnet verwendet, der in eine Richtung und gegen die Kraft einer entgegen gerichteten Feder oder im Wechsel zwischen zwei entgegen gerichteten Elektromagneten das zu verstellende Element beaufschlagt. In other applications in which the applied force of the actuator can be much lower, an electromagnet is often used as the actuator, which acts in a direction and against the force of an opposing spring or alternately between two opposing electromagnets to be adjusted element ,

Hier werden zwar kurze Schaltzeiten erreicht, die erreichbaren Betätigungskräfte sind jedoch gering, so dass nur zu bewegende Gegenstände mit geringer Masse bewegt werden können. Although short switching times are achieved here, the achievable actuating forces are low, so that only objects with low mass that can be moved can be moved.

Es gibt jedoch viele andere Anwendungen, bei denen ein Aktuator benötigt wird, der einerseits kurze Schaltzeiten, also eine hohe Beschleunigung, ermöglicht und andererseits eine hohe Betätigungskraft, da entweder eine hohe Beschleunigung wegen kurzer Schaltzeiten notwendig ist und/oder die zu bewegende Masse relativ groß ist. However, there are many other applications in which an actuator is needed, on the one hand short switching times, ie a high acceleration, allows and on the other hand, a high actuation force, either a high acceleration because of short switching times is necessary and / or the mass to be moved relatively large is.

Der Vorteil eines elektrisch angesteuerten Aktuators besteht unter anderem darin, dass der bauliche Aufwand relativ gering ist und wegen der elektrischen Ansteuerung jeder einzelne Aktuator separat auf einfache Art und Weise angesteuert und dessen Schaltzeitpunkt festgelegt werden kann. The advantage of an electrically actuated actuator is, inter alia, that the structural complexity is relatively low and because of the electrical control of each individual actuator separately controlled in a simple manner and its switching time can be set.

Mechanisch angetriebene Aktuatoren sind dagegen weit weniger flexibel:
Wenn beispielsweise bei einem Verbrennungsmotor versucht wird, den Öffnungs- oder Schließzeitpunkt eines Ventils in Abhängigkeit bestimmter Betriebsparameter des Verbrennungsmotors während des Betriebes zu verändern, so ist hierfür ein großer mechanischer Aufwand notwendig, wie beispielsweise Verstellung der Nocken auf der Nockenwelle oder ähnliches.
Mechanically driven actuators, on the other hand, are far less flexible:
If, for example, an internal combustion engine attempts to change the opening or closing time of a valve as a function of certain operating parameters of the internal combustion engine during operation, this requires a great deal of mechanical effort, such as adjustment of the cam on the camshaft or the like.

III. Darstellung der Erfindung III. Presentation of the invention

a) Technische Aufgabe a) Technical task

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine Aktuator-Vorrichtung mit wenigstens einem Aktuator zur Verfügung zu stellen, der trotz einfachem Aufbau eine hohe Beschleunigung bietet und/oder eine hohe Betätigungskraft. It is therefore the object of the invention to provide an actuator device with at least one actuator which, despite its simple construction, offers high acceleration and / or high actuation force.

b) Lösung der Aufgabe b) Solution of the task

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 24 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. This object is solved by the features of claims 1 and 24. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.

Der Aktuator der erfindungsgemäßen Aktuator-Vorrichtung besteht aus zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen. The actuator of the actuator device according to the invention consists of two relatively movable parts.

Der eine Teil sind die beiden vorzugsweise mechanisch fest miteinander verbundenen Elektromagnete mit je einer Spule, der andere Teil ist das relativ dazu bewegliche Joch. One part are the two electromagnets preferably mechanically fixedly connected to each other, each with a coil, the other part is the relatively movable yoke.

Das Joch besteht aus einem magnetisierbaren Material, bei dem vorzugsweise die relative Permeabilität µr mindestens 1000 beträgt. The yoke consists of a magnetizable material, in which preferably the relative permeability μr is at least 1000.

Vorzugsweise sind die beiden Elektromagnete fix angeordnet, also an einem Bauteil der Umgebung befestigt, während das Joch beweglich ist. Preferably, the two electromagnets are fixedly arranged, that is attached to a component of the environment, while the yoke is movable.

Das Joch ist in dem Abstand zwischen den beiden in Längsrichtung zueinander angeordneten und gegeneinander gerichteten Elektromagneten angeordnet und kann sich axial bewegen, also an den einen oder den anderen Elektromagneten annähern, insbesondere an diesem kontaktierend anliegen, je nachdem, welcher der beiden Elektromagnete mittels Strombeaufschlagung momentan aktiviert ist und das Joch aus magnetisierbarem Material zu sich heranzieht, was insbesondere ohne einen an den Elektromagneten vorhandenen Permanentmagneten unabhängig von der Stromfluss-Richtung durch die Spule ist. The yoke is arranged in the distance between the two arranged in the longitudinal direction of each other and oppositely directed electromagnets and can move axially, so approach to one or the other electromagnets, in particular contact this contact, depending on which of the two electromagnets by means of current application currently is activated and attracts the yoke of magnetizable material to itself, which is independent of the current flow direction through the coil in particular without a permanent magnet present on the electromagnet.

Die beiden Elektromagnete sind dabei natürlich nur so weit voneinander beabstandet, dass ihre Magnetwirkung bei aktiviertem Elektromagneten ausreicht, das Joch noch zu erreichen, sodass also das Joch zumindest bei seiner Mittelstellung in der Mitte zwischen den beiden Elektromagneten noch im Wirkbereich beider Elektromagnete liegt, falls diese mit Strom beaufschlagt sind. Of course, the two electromagnets are only so far apart that their magnetic effect with activated electromagnet sufficient to reach the yoke, so that the yoke is still at least in its middle position in the middle between the two electromagnets in the effective range of both electromagnets, if this are energized.

Das Joch befindet sich in Längsrichtung betrachtet im Radialbereich der jeweiligen Spule, wobei die Radialbereiche der beiden Spule vorzugsweise zueinander fluchtend ausgerichtet sind. Das Joch ist vorzugsweise plattenförmig, insbesondere ringförmig, mit einer mit der Plattenebene in Querrichtung, insbesondere in einer lotrecht zur Längsrichtung liegenden Querrichtung, angeordnet. The yoke is viewed in the longitudinal direction in the radial region of the respective coil, wherein the radial regions of the two coil are preferably aligned with each other. The yoke is preferably plate-shaped, in particular annular, with a transverse to the plate plane, in particular in a direction perpendicular to the longitudinal direction transverse direction, arranged.

Auf diese Art und Weise kann das Joch eine sehr viel geringere Masse besitzen als die beiden Elektromagnete, und somit das Joch aus einer Ausgangslage heraus sehr schnell mittels des von einem der Elektromagneten entwickelten Magnetfeldes in axialer Richtung beschleunigt werden. In this way, the yoke can have a much lower mass than the two electromagnets, and thus the yoke can be accelerated out of a starting position very quickly by means of the magnetic field developed by one of the electromagnets in the axial direction.

Zusätzlich ist zwischen dem beweglichen Teil des Aktuators, meist dem Joch, und einem ortsfesten Gegenhalter – der auch das unbewegliche Teil des Aktuators, beispielsweise die beiden Elektromagnete, sein kann, zwei in entgegengesetzte axiale Richtungen wirkende Federn angeordnet. In addition, between the movable part of the actuator, usually the yoke, and a fixed counter-holder - which may also be the immovable part of the actuator, for example, the two electromagnets, arranged two acting in opposite axial directions springs.

Diese Federn sind vorzugsweise Druckfedern. These springs are preferably compression springs.

Die Federn sind so dimensioniert und angeordnet, dass bei einem in der maximal angenäherten, insbesondere kontaktierenden, Lage des Joches an einem der Elektromagnete und Abschalten des Stromes durch diesen Elektromagneten eine der Federn – mittels Zugkraft oder Druckkraft – das Joch von diesem Elektromagneten in axialer Richtung weg beschleunigt und insbesondere mindestens bis zur Mitte zwischen die beiden Elektromagnete bewegt und dadurch sehr schnell weit in den Wirkbereich des anderen, nunmehr mit Strom beaufschlagten und dadurch aktivierten Elektromagneten bringt, der das Joch nunmehr aktiv und mit zunehmender Kraft zu sich in die maximal angenäherte, insbesondere kontaktierende, Lage heranzieht, wobei dies durch die genetische Energie des Joch es zusätzlich unterstützt wird. The springs are dimensioned and arranged so that at one in the maximum approximated, in particular contacting, position of the yoke on one of the electromagnets and switching off the current through this electromagnet one of the springs - by means of tensile force or compressive force - the yoke of this electromagnet in the axial direction accelerated away and in particular moved at least to the middle between the two electromagnets and thereby very quickly far into the effective range of the other, now energized and thereby activated electromagnet brings the yoke now active and with increasing force to itself in the maximum approximated, especially contacting, situation, this being additionally supported by the genetic energy of the yoke.

Auf diese Art und Weise kann mit relativ schwachen Elektromagneten ein relativ großer Bewegungsweg des Joches realisiert werden. Sollte dieser Bewegungsweg für die gewünschte Anwendung immer noch nicht ausreichend sein, so kann der Bewegungsweg des Joches natürlich mittels eines damit wirkverbundenen Getriebes in einen nochmals größeren Arbeitsweg eines gewünschten Arbeitselementes, welches mit dem Getriebe gekoppelt ist, umgesetzt werden. In this way, a relatively large travel of the yoke can be realized with relatively weak electromagnets. Should this movement path still be insufficient for the desired application, then the movement path of the yoke can of course be converted by means of a transmission operatively connected thereto into an even larger working path of a desired working element, which is coupled to the transmission.

In welcher Ruhelage bei stromlosen Elektromagneten das Joch verbleibt, hängt von der Wahl der Federkräfte der beiden Federn ab:
Meistens werden die beiden Federn gleich stark und mit dem gleichen Federweg, also vorzugsweise identisch, gewählt werden. Dann wird das Joch – wenn beide Elektromagnete stromlos sind – in der Mitte zwischen den beiden Elektromagneten mittels der Kräfte der beiden gegeneinander gerichteten Federn in der Ruhelage gehalten werden, zumindest wenn die Längsrichtung des Aktuators horizontal oder im Wesentlichen horizontal verläuft.
In which rest position with electroless electromagnets the yoke remains, depends on the choice of the spring forces of the two springs:
In most cases, the two springs are equally strong and with the same travel, so preferably identical, are selected. Then, when both electromagnets are de-energized, the yoke is held in the center between the two electromagnets by means of the forces of the two mutually opposing springs, at least when the longitudinal direction of the actuator is horizontal or substantially horizontal.

Steht die Längsrichtung des Aktuators aufrecht oder gar senkrecht, so wirkt zusätzlich die Schwerkraft des Joches in der Ruhestellung, so dass abhängig von dessen Masse die Ruhestellung des Joches sich etwas unterhalb der in Längsrichtung gemessenen Mitte zwischen den beiden Elektromagneten befinden wird. If the longitudinal direction of the actuator is upright or even vertical, the force of gravity of the yoke additionally acts in the rest position, so that, depending on its mass, the rest position of the yoke will be slightly below the center between the two electromagnets measured in the longitudinal direction.

Ein Anliegen des Joch es an dem tieferliegenden Elektromagneten kann nur erreicht werden, wenn beim Anliegen die Kraft des Elektromagneten größer ist als die entgegen gerichtete Kraft der Feder. A concern of the yoke on the underlying electromagnet can only be achieved if the concern of the force of the electromagnet is greater than the opposing force of the spring.

Die Kraft der Federn, insbesondere der bei aufrecht stehender Längsrichtung des Aktuators unteren Feder, ist jedoch bevorzugt sogar so gewählt, dass die Feder in der Lage ist, das Joch in einer von dem unteren, aktivierten Elektromagneten abgehobenen Stellung zu halten. Denn wenn dies nicht der Fall wäre, könnte die untere Feder bei Abschalten des heranziehenden Magnetfeldes des unteren Elektromagneten diesen auch nur schwach nach oben abstoßen. However, the force of the springs, in particular the lower spring when the longitudinal direction of the actuator is upright, is preferably even selected so that the spring is able to hold the yoke in a position raised from the lower, activated electromagnet. Because if this were not the case, could the lower spring when switching off the approaching magnetic field of the lower electromagnet repel this only slightly upwards.

Zusätzlich besteht der Sinn der Erfindung gerade darin, das Joch mit möglichst geringer Masse auszustatten, um es schnell von der einen Endstellung in die andere Endstellung beschleunigen und damit bewegen zu können. In addition, the purpose of the invention is precisely to equip the yoke with the least possible mass in order to accelerate it quickly from one end position to the other end position and thus to be able to move it.

Durch einen solchen Aktuator können also auch relativ große Massen, die an dem Joch befestigt sind, schnell beschleunigt werden und mit kurzen Schaltzeiten das Joch und eine daran befestigte Masse, beispielsweise ein Arbeitselement, schnell hin und her bewegt werden. By means of such an actuator, therefore, relatively large masses which are fastened to the yoke can be accelerated rapidly and, with short switching times, the yoke and an attached mass, for example a working element, can be moved rapidly back and forth.

In Längsrichtung betrachtet ist die Spule selbstverständlich ein in Umfangsrichtung geschlossener Ring, dessen Form aber in Längsrichtung betrachtet nur vorzugsweise, aber keineswegs zwingend, kreisförmig sein muss. Auch in Form eines Rechtecks oder eines anderen Polygons gewickelte Spulen sind möglich, jedoch aufwändiger in der Herstellung. Viewed in the longitudinal direction, the coil is of course a ring closed in the circumferential direction, but its shape, viewed in the longitudinal direction, must be circular only preferably, but by no means compelling. Also in the form of a rectangle or other polygon wound coils are possible, but more expensive to manufacture.

Gleiches gilt für einen ggf. die Spule auf der radialen Außenseite und/oder der radialen Innenseite umgebenden Flussleitkörper, mit dessen Hilfe das durch eine solche Spule erzeugte torroidale Magnetfeld in radialer Richtung eng an der Spule gehalten und konzentriert werden kann. The same applies to a possibly the coil on the radially outer side and / or the radially inner surrounding Flußleitkörper, with the aid of which the torroidal magnetic field generated by such a coil can be kept close to the coil and concentrated in the radial direction.

Vorzugsweise ist die Spule auch auf der von der gegenüberliegenden Spule abgewandten, also rückseitigen, Stirnseite ebenfalls von einem Flussleitkörper umgeben, der vorzugsweise die radial umgebenden Flussleitkörper kontaktiert und insbesondere einstückig zusammen mit diesem ausgebildet ist. Preferably, the coil is also on the side facing away from the opposite coil, ie back, front side also surrounded by a Flussleitkörper, which preferably contacts the radially surrounding Flußleitkörper and in particular integrally formed therewith.

Zur Führung des Joches kann von dem Joch von jeder seiner Stirnseiten wenigstens ein in axialer Richtung verlaufender Jochschaft abragen, der dann in einem ortsfesten Teil des Aktuators geführt ist über z. B. Gleitlager. To guide the yoke can protrude from the yoke of each of its end faces at least one extending in the axial direction Jochschaft, which is then guided in a stationary part of the actuator via z. B. plain bearings.

Eine Lösung besteht darin, dass in dem in Längsrichtung betrachteten Zentrum jeder Elektromagnet eine Durchgangsöffnung besitzt und die beiden Durchgangsöffnungen auf der Längsrichtung liegen und somit hinsichtlich der beiden Elektromagnete zu einander fluchten. A solution is that in the longitudinally viewed center each electromagnet has a through hole and the two through holes lie in the longitudinal direction and thus are aligned with respect to the two electromagnets to each other.

Das Joch kann nun ebenfalls im Zentrum von jeder Stirnseite einen abragenden Jochschaft besitzen, der sich durch die zentrale Durchgangsöffnung in je einen der beiden Elektromagneten hindurcherstreckt und darin oder in einem umgebenden ortsfesten Gehäuse geführt sein kann. In diesem Fall muss natürlich auch der stirnseitig an dem Elektromagneten eventuell angeordnete Flussleitkörper ebenfalls eine ausreichend große Durchgangsöffnung besitzen. The yoke can now also in the center of each end face have a projecting Jochschaft which extends through the central passage opening in each one of the two electromagnets and can be guided therein or in a surrounding stationary housing. In this case, of course, the flux-conducting body possibly arranged on the front side of the electromagnet must likewise have a sufficiently large passage opening.

Eine andere Lösung besteht darin, dass in Längsrichtung betrachtet abseits vom Querschnittsbereich des Elektromagneten das Joch ein oder mehrere solche in Axialrichtung abragende Jochschäfte auf seinen Stirnseiten aufweist, und der oder die Jochschäfte dann nicht in dem Elektromagneten, sondern in einem außerhalb der Elektromagnete liegenden ortsfesten Bauteil, beispielsweise einem Gehäuse des Aktuators, geführt sind. Another solution is that viewed in the longitudinal direction away from the cross-sectional area of the electromagnet, the yoke has one or more such axially projecting Jochschäfte on its end faces, and the or the Jochschäfte then not in the electromagnet, but in a stationary outside of the electromagnet stationary component , For example, a housing of the actuator, are guided.

Die Führung des Joches kann jedoch auch auf andere Art und Weise erfolgen, beispielsweise indem das Joch in radialer Richtung über den Querschnittsbereich der Elektromagnete vorsteht und dort mit seinem Umfang in einem ortsfesten Gehäuse geführt wird, was jedoch eine relativ große Querschnittsfläche des Joches bewirkt. However, the guide of the yoke can also be done in other ways, for example by the yoke protrudes in the radial direction over the cross-sectional area of the electromagnets and is guided there with its circumference in a stationary housing, but this causes a relatively large cross-sectional area of the yoke.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, von dem Joch einen oder mehrere in radialer Richtung abstrebenden Jochfortsatz vorzusehen, und diesen Jochfortsatz in einem ortsfesten Bauteil, beispielsweise einem Gehäuse des Aktuators, zu führen. Another possibility is to provide from the yoke one or more in the radial direction abstrebenden Jochfortsatz, and to guide this Jochfortsatz in a stationary component, such as a housing of the actuator.

Um das Joch ausgehend von seiner Ruhelage, also wenn beide Elektromagnete stromlos waren, sehr schnell durch Strombeaufschlagung einer der Spulen an diese heran zu ziehen und dann in der Folge auch eine sehr schnelle Hin- und Herbewegung des Joches zwischen den beiden Elektromagneten durch entsprechende abwechselnde Strombeaufschlagung Der Spulen zu erreichen, wird beim in Gang setzen des Aktuators die eine Spule, an die das Joch herangezogen werden soll, mit einem Stromstoß sehr hoher Spannung beaufschlagt, insbesondere sehr kurz ist, zum Beispiel wesentlich höher als die Dauer-Belastbarkeit der entsprechenden Spule beträgt, der aber nur maximal 50 ms andauert. To the yoke starting from its rest position, so if both electromagnets were de-energized, very quickly by energizing one of the coils to pull up to this and then in the result also a very fast back and forth movement of the yoke between the two electromagnets by appropriate alternating current application To achieve the coils, when put into motion of the actuator which is a coil to which the yoke is to be used, subjected to a surge of very high voltage, in particular is very short, for example, much higher than the continuous load capacity of the corresponding coil , but only a maximum of 50 ms lasts.

Dies kann beispielsweise mit einer Schaltung erreicht werden, bei der jede der einzelnen Spulen über einen Transistor mit Masse verbunden ist, während das andere Ende beider Spulen über eine Diode mit der Versorgungsspannung und gleichzeitig mit einem Kondensator verbunden ist, der mit der beim Abschalten der Spulen auftretenden Induktionsspannung über die Betriebsspannung hinaus aufgeladen werden kann. Zu diesem Zweck sind entsprechende Freilaufdioden vorzusehen, die jeweils mit ihren Anoden an den transistorseitigen Ende einer jeden Spule angeschlossen sind und mit beiden Kathoden an dem Plus-Seitigen Anschluss des Kondensators. Sodann verbindet noch eine weitere Freilaufdiode die betriebsspannungsseitigen Anschlüsse der Spulen mit Masse. Auf diese Weise kann über die Freilaufdiodenbrücke die Induktionsspannung der Spulen beim Abschalten genutzt werden, um den Kondensator über die Betriebsspannung UC hinaus aufzuladen. Ein Abfließen der Ladung des Kondensators nach UC wird durch die am Eingang der Schaltung vorgesehene Diode verhindert. This can for example be achieved with a circuit in which each of the individual coils is connected via a transistor to ground, while the other end of both coils is connected via a diode to the supply voltage and at the same time to a capacitor which is connected to that when the coils are switched off occurring induction voltage beyond the operating voltage can be charged. For this purpose, corresponding freewheeling diodes are provided, which are each connected with their anodes to the transistor-side end of each coil and with two cathodes on the plus-side terminal of the capacitor. Then connects another freewheeling diode, the operating voltage side terminals of the coil to ground. In this way, the induction voltage of the coils can be used when switching off via the freewheeling diode bridge to charge the capacitor beyond the operating voltage UC addition. A discharge of the charge of the capacitor to UC is prevented by the diode provided at the input of the circuit.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist an der vorderen, dem jeweils anderen Elektromagneten zugewandten, vorderen Stirnseite eines, insbesondere beider, Elektromagnete wenigstens ein Permanentmagnet im Wirkbereich des Elektromagneten angeordnet, wobei dieser Permanentmagnet mindestens eine, vorzugsweise ausschließlich, radiale magnetische Polachsen aufweist, die bei Vorhandensein eines Permanentmagneten an jedem der beiden Elektromagnete bei beiden Permanentmagneten gleich entweder radial nach innen oder radial nach außen gerichtet ist. In a preferred embodiment, at least one permanent magnet in the active region of the electromagnet is arranged on the front, facing the other electromagnet, front end of one, in particular both, electromagnets, said permanent magnet having at least one, preferably exclusively, radial magnetic pole axes in the presence of a Permanent magnets on each of the two electromagnets in both permanent magnets is directed either radially inward or radially outward.

Vorzugsweise ist der Elektromagnet deshalb ringförmig ausgebildet. Der Permanentmagnet, insbesondere wenn er ringförmig gestaltet ist, liegt – in axialer Richtung betrachtet – im Radialbereich der Spule, und/oder auch im Radialbereich des gegebenenfalls vorhandenen, die Spule radial innen und/oder außen umgebenden, Flussleitkörpers. Dabei ist der Permanentmagnet nicht relativ zum Elektromagneten beweglich, sondern fest zu diesem angeordnet. Preferably, therefore, the electromagnet is annular. The permanent magnet, in particular if it is of annular design, lies-in the axial direction-in the radial region of the coil, and / or also in the radial region of the possibly present flux guide body radially surrounding the coil inside and / or outside. In this case, the permanent magnet is not movable relative to the electromagnet, but arranged fixed thereto.

Bevorzugt sind die beiden Permanentmagnete gleich stark, besitzen gegenüber dem gleichen magnetisierbaren Gegenstand eine gleich große Haftkraft. Preferably, the two permanent magnets are equally strong, have over the same magnetizable object an equal adhesive force.

Die beiden Permanentmagnete können auch magnetisch unterschiedlich stark sein, nämlich insbesondere dann, wenn auch die beiden Federn unterschiedlich stark sind, also eine unterschiedlich große Federkraft besitzen, was insbesondere bei einem aufrecht stehenden Aktuator sinnvoll sein kann, indem dann der obere Permanentmagnet stärker sein kann als der untere, oder wenn die Kraft des Aktuators in eine der beiden axialen Richtungen größer sein soll als in der anderen. The two permanent magnets can also be magnetically different in strength, namely in particular when the two springs are of different strengths, that is, have different degrees of spring force, which may be useful in particular for an upright actuator, in that case the upper permanent magnet can be stronger than the lower, or when the force of the actuator should be greater in one of the two axial directions than in the other.

Die Durchflussrichtung des Stromes kann dadurch so gewählt werden, dass sich die magnetische Anziehungskraft des Elektromagneten mit derjenigen des Permanentmagneten addieren, sodass der Elektromagnet und der Permanentmagnet gemeinsam und damit besonders stark das Joch heranziehen The flow direction of the current can be chosen so that add the magnetic attraction of the electromagnet with that of the permanent magnet, so that the electromagnet and the permanent magnet together and thus particularly strong draw the yoke

Durch diese Permanentmagnete wird erreicht, dass besonders hohe Schaltkräfte des Aktuators erzielbar sind, da sich z. B. zur Zugkraft oder Haftkraft eines aktivierten Elektromagneten die magnetische Kraft des Permanentmagneten hinzuaddiert oder von ihr abgezogen wird, je nachdem, in welcher Richtung die Spule des Elektromagneten vom Strom durchflossen wird. Zum heranziehen des Joches wird die Richtung des Stromflusses im entsprechenden Elektromagneten natürlich so gewählt, dass sie sich zu der Kraft des Permanentmagneten hinzu addiert. Die umgekehrte Flussrichtung des Stromes in der Spule wird gewählt, damit die Kraft des Permanentmagneten reduziert oder gar aufgehoben wird, damit die zugeordnete Feder das Joch von diesem Elektromagneten weg beschleunigen kann in den Wirkbereich des anderen Elektromagneten hinein, der dann aktiviert wird. By means of these permanent magnets is achieved that particularly high switching forces of the actuator can be achieved because z. As the tensile force or adhesive force of an activated electromagnet, the magnetic force of the permanent magnet is added or subtracted from it, depending on the direction in which the coil of the electromagnet is traversed by the current. For drawing the yoke, of course, the direction of current flow in the corresponding electromagnet is chosen so that it adds to the force of the permanent magnet. The reverse flow direction of the current in the coil is chosen so that the force of the permanent magnet is reduced or even canceled, so that the associated spring can accelerate the yoke away from this electromagnet into the effective range of the other electromagnet, which is then activated.

Eine weitere erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass Joch als Permanentmagnet auszubilden oder in dem Joch einen Permanentmagneten unterzubringen, hinsichtlich der Polrichtung dieses Permanentmagneten wie an der Ausführungsform zuvor beschrieben. A further solution according to the invention is that of forming the yoke as a permanent magnet or of accommodating a permanent magnet in the yoke with respect to the polar direction of this permanent magnet as described above in the embodiment.

Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass hier durch Wahl der entsprechenden Flussrichtung des Stromes durch die Spule das Joch aktiv von dem aktivierten Elektromagneten abgestoßen werden kann, während es anschließend oder gleichzeitig durch gezielte Wahl der Flussrichtung des Stromes in der anderen Spule von dieser angezogen werden kann. The advantage of this embodiment is that here by choosing the appropriate flow direction of the current through the coil, the yoke can be actively repelled by the activated electromagnet, while subsequently or simultaneously attracted by targeted choice of the flow direction of the current in the other coil of this can.

Durch dieses aktive Abstoßen – vorzugsweise zusätzlich durch die Kraft einer der beiden gegebenenfalls vorhandenen Federn – können besonders kurze Schaltzeiten des erfindungsgemäßen Aktuators erreicht werden. By this active repelling - preferably in addition by the force of one of the two optionally present springs - particularly short switching times of the actuator according to the invention can be achieved.

Für die Steuerung des – meist abwechselnden – Stromflusses durch die Spulen der beiden Elektromagnete in den beiden vorgeschriebenen Lösungen wird deshalb eine elektrische Steuerung verwendet, die auch die Durchflussrichtung des Stromes durch die jeweilige Spule steuert. For the control of - usually alternating - current flow through the coils of the two electromagnets in the two prescribed solutions therefore an electrical control is used, which also controls the flow direction of the current through the respective coil.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, dass bei jedem Schaltvorgang die Ladung eines Kondensators in der Schaltung zur Verfügung steht, um in der Spule beim nächsten Schaltvorgang besonders schnell die nötige Spannung in der Spule aufzubauen und damit die Schaltzeit des Aktuators zu verringern. The advantage of the circuit according to the invention is that with each switching operation, the charge of a capacitor is available in the circuit to build up in the coil at the next switching operation particularly quickly the necessary voltage in the coil and thus to reduce the switching time of the actuator.

Zu diesem Zweck umfasst die Schaltung vier Transistoren und zwei Freilaufdioden, sowie einen Kondensator und eine Zusatzdiode. Diese sind so verschaltet, dass die Spule durch Einschalten eines ersten Paares dieser Transistoren in der einen Stromrichtung und durch Einschalten des anderen Paares dieser Transistoren in der anderen Stromrichtung durchflossen wird, und beim Ausschalten die Spule über die Freilaufdioden den Kondensator auf Induktionsspannung auflädt. Die Zusatzdiode dient dazu, dass der Strom aus der Spule nach deren Abschaltung nur in den Kondensator und nicht in die Spannungsquelle der Schaltung fließen kann. For this purpose, the circuit comprises four transistors and two freewheeling diodes, as well as a capacitor and an additional diode. These are connected so that the coil is traversed by turning on a first pair of these transistors in one direction and by turning on the other pair of these transistors in the other direction, and when turned off, the coil via the freewheeling diodes charges the capacitor to induction voltage. The additional diode is used so that the current from the coil after their shutdown can only flow into the capacitor and not into the voltage source of the circuit.

Eine Aktuatorvorrichtung kann einen oder auch mehrere zusammenwirkende oder auch einzeln wirkende Aktuatoren umfassen. An actuator device may comprise one or more interacting or single acting actuators.

Der bewegliche Teil des Aktuators, in der Regel das Joch, ist ja – in der Regel mechanisch – mit einem Arbeitselement verbunden, welches von dem Aktuator bewegt werden soll, beispielsweise einem Auswerfer oder Ausstoßer. The movable part of the actuator, usually the yoke, yes - usually mechanically - connected to a working element, which is to be moved by the actuator, such as an ejector or ejector.

In der Regel soll das Arbeitselement linear hin- und her bewegt werden, und kann dann direkt mit dem Aktuator, also dem beweglichen Teil des Aktuators, verbunden werden, wenn der Arbeitsweg des Arbeitselementes nicht größer sein soll als der Bewegungsweg des Aktuators. Ansonsten muss ein den Arbeitsweg vergrößerndes Getriebe zwischengeschaltet werden. As a rule, the working element is to be moved linearly back and forth, and can then be directly connected to the actuator, ie the movable part of the actuator, when the working path of the working element should not be greater than the path of movement of the actuator. Otherwise, a gear increasing the working distance must be interposed.

Andersherum kann der Arbeitsweg verkleinert werden gegenüber dem Bewegungsweg des Aktuators, und dadurch die durch das Arbeitselement aufbringbare Kraft vergrößert werden, wenn mittels des Arbeitselementes besonders hohe Kräfte bewirkt werden sollen. On the other hand, the working distance can be reduced in relation to the movement path of the actuator, and thereby the force which can be applied by the working element can be increased if particularly high forces are to be effected by means of the working element.

Wenn dagegen beispielsweise eine Drehbewegung eines Arbeitselementes bewirkt werden soll, kann der bewegliche Teil des Aktuators mittels eines Pleuels die Drehbewegung eines Drehelementes bewirken, indem das Pleuel einerseits mit dem Drehelement abseits von dessen Drehachse gelenkig verbunden ist und andererseits mit dem beweglichen Teil des Aktuators. If, however, for example, a rotational movement of a working element to be effected, the movable part of the actuator by means of a connecting rod can cause the rotational movement of a rotary element by the connecting rod is articulated on the one hand with the rotary member away from the axis of rotation and on the other hand with the movable part of the actuator.

Auf diese Art und Weise ist es auch möglich, mehrere solche Drehelemente mit zueinander fluchtenden Drehachsen in Richtung der Drehachse hintereinander kurz beabstandet anzuordnen, und jedes der Drehelemente einerseits mit einem Aktuator und andererseits natürlich mit einem Arbeitselement zu verbinden. In this way, it is also possible to arrange a plurality of such rotary elements with mutually aligned axes of rotation in the direction of the axis of rotation one behind the other short distance, and to connect each of the rotary elements on the one hand with an actuator and on the other hand, of course, with a working element.

Die Drehelemente können dabei in einem so geringen Abstand zueinander angeordnet werden, der deutlich geringer ist als die Erstreckung der in der Drehebene des jeweiligen Drehelementes liegenden Aktuators gemessen in Richtung der Drehachse des Drehelementes. The rotary elements can be arranged at such a small distance from each other, which is significantly smaller than the extension of lying in the plane of rotation of the respective rotary member actuator measured in the direction of the axis of rotation of the rotary member.

Dies kann erreicht werden, indem die Aktuatoren für die einzelnen Drehelemente sowohl in Umfangsrichtung bezüglich des Drehelementes als auch in Richtung der Drehachse der Drehelemente zueinander versetzt angeordnet sind, so dass sie nicht kollidieren. Dadurch können in Richtung der Drehachse sehr kurz bauende Aktuator-Vorrichtungen aufgebaut werden, so dass am Einsatzort des jeweiligen Arbeitselementes vorherrschende beengte Platzverhältnisse gemeistert werden können. This can be achieved by the actuators for the individual rotary elements are arranged offset from each other both in the circumferential direction with respect to the rotary member and in the direction of the axis of rotation of the rotary elements, so that they do not collide. As a result, actuator devices which are very short in construction can be constructed in the direction of the axis of rotation, so that prevailing cramped space conditions prevailing at the place of use of the respective working element can be mastered.

Dabei muss in der jeweils gleichen Funktionsstellung der Aktivatoren Aktuatoren, also z. B. in Richtung der Drehachse maximal angenäherter Lage des beweglichen Teiles des Aktuators, z. B. des Joches,

  • – jeweils das mit diesem Aktuator wirkverbundene Pleuel an seinem Befestigungspunkt am Drehelement unter dem gleichen Winkel zur durch die Drehachse verlaufenden radialen Richtung stehen,
  • – jeweils das Pleuel unter dem gleichen Winkel zu dem beweglichen, ihn antreibenden Teil des Aktuators, in der Regel dem Joch, stehen
denn nur dann ist sichergestellt, dass die Aktuatoren, die beispielsweise alle den gleichen Bewegungsweg besitzen, auch einen jeweils gleichen Drehwinkel des mit ihnen verbundenen Drehelements und damit einen gleichen Bewegungsweg des daran befestigten Arbeitselementes bewirken. It must be in the same functional position of the activators actuators, ie z. B. in the direction of the axis of rotation maximum approximate position of the movable part of the actuator, z. B. the yoke,
  • In each case the connecting rods operatively connected to this actuator are at the same angle to the radial direction passing through the axis of rotation at its point of attachment to the rotary element,
  • - Each of the connecting rod at the same angle to the movable, driving part of the actuator, usually the yoke, stand
because only then it is ensured that the actuators, for example, all have the same path of movement, also cause a respective same angle of rotation of their associated rotary member and thus a same path of movement of the attached work element.

Hinsichtlich der Vorgehensweise zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Aktuators wird die Aufgabe auf unterschiedliche Art und Weise gelöst, abhängig davon, ob an keinem, nur einem oder beiden Elektromagneten des Aktuators ein Permanentmagnet vorhanden ist:
Wenn an keinem der beiden Elektromagnete ein Permanentmagnet vorhanden ist, verbleibt das Joch in der Ruhestellung, also bei stromlosen Elektromagneten, etwa in der Mitte des Abstandes in axialer Richtung zwischen den Elektromagneten, gehalten und vorzugsweise auch zentriert durch die beiden gegeneinander wirkenden Federn. Ob dies die genaue Mitte des Abstandes ist, hängt von der mehr oder weniger aufrechten Lage der Längsrichtung des Aktuators und damit der zusätzlichen Einwirkung der Gewichtskraft des Joches ab.
With regard to the procedure for operating an actuator according to the invention, the object is achieved in different ways, depending on whether at no, only one or both electromagnets of the actuator, a permanent magnet is present:
If a permanent magnet is not present on either of the two electromagnets, the yoke remains in the rest position, ie in the case of electroless electromagnets, approximately in the middle of the distance in the axial direction between the electromagnets, and preferably also centered by the two counteracting springs. Whether this is the exact center of the distance, depends on the more or less upright position of the longitudinal direction of the actuator and thus the additional effect of the weight of the yoke.

Von dieser Ruhelage aus wird zunächst derjenige Elektromagnet, dessen vordere, dem anderen Elektromagneten zugewandte, Stirnseite tiefer liegt (bei horizontaler Längsrichtung des Aktuators also einer der beiden Elektromagnete nach freier Wahl) mit Strom beaufschlagt, und zwar am Beginn mit einem sehr kurzen Stromstoß mit sehr hoher Spannung bereitgestellt von dem Kondensator der Schaltung des Aktuators und dem darin gespeicherten Strom beaufschlagt, dass das Joch von diesem Elektromagneten angezogen wird. From this position of rest, first that electromagnet whose front, the other electromagnet facing, face is deeper (in the horizontal direction of the actuator so one of the two electromagnets of your choice) energized, at the beginning with a very short surge with very high voltage supplied from the capacitor of the circuit of the actuator and the current stored therein, the yoke is attracted by this electromagnet.

Damit erreicht das Joch erstmals die an diesen zuerst aktivierten Elektromagneten maximal angenäherte Stellung, und das Joch kann nun zwischen den beiden Endstellungen hin und her bewegt werden, indem im Wechsel die beiden Elektromagnete mit Strom beaufschlagt werden abhängig von der gewünschten Bewegungsrichtung des Joches, so dass also immer einer der Elektro-Magnete, zu dem sich das Joch hinbewegen soll, mit Strom beaufschlagt wird. Thus, for the first time, the yoke reaches the maximum position approximated to this first activated electromagnet, and the yoke can now be moved back and forth between the two end positions by alternately energizing the two electromagnets depending on the desired direction of movement of the yoke, so that So always one of the electric magnets to which the yoke is to move, is energized.

Wenn dagegen nur an einem der Elektromagnete ein Permanentmagnet angeordnet ist, befindet sich bei stromlosen Elektromagneten das Joch maximal angenähert an dem den Permanentmagneten aufweisenden Elektromagneten, gehalten durch die magnetische Kraft des Permanentmagneten, sofern diese magnetische Haltekraft bezüglich des Joches größer ist als die Kraft der entgegen gerichteten mindestens einen Feder. If, on the other hand, a permanent magnet is arranged only on one of the electromagnets, the electromagnet is normally close to the yoke at the magnet having the permanent magnets, held by the magnetic force of the permanent magnet, if this magnetic holding force with respect to the yoke is greater than the force of the opposite directed at least one spring.

Wenn letzteres nicht der Fall ist, ist durch die Kraft des Permanentmagneten das Joch zumindest gegen die Kraft der Feder etwas an den den Permanentmagneten aufweisenden Elektromagneten angenähert. If the latter is not the case, the yoke is approximated by the force of the permanent magnet, at least against the force of the spring slightly to the permanent magnets having electromagnet.

Nun wird zuerst der näher zum Joch liegende Elektromagnet in einer solchen Durchflussrichtung mit Strom beaufschlagt, dass er das Joch zunächst maximal zu sich heranzieht. Now, first of all, the electromagnet lying closer to the yoke is supplied with current in such a flow direction that it first draws the yoke a maximum towards itself.

Anschließend wird die Durchflussrichtung des Stromes in diesem Elektromagneten umgedreht, so dass die Haltekraft des Permanentmagneten an diesem Elektromagneten reduziert wird, gegebenenfalls aufgehoben wird, und dadurch die zugeordnete Feder in der Lage ist, das Joch von diesem Elektromagneten weg zu beschleunigen. Gleichzeitig oder spätestens anschließend wird der gegenüberliegende Elektromagnet mit Strom beaufschlagt, das Joch zu sich heranzuziehen Subsequently, the flow direction of the current in this electromagnet is reversed, so that the holding force of the permanent magnet is reduced to this electromagnet, if necessary, is canceled, and thereby the associated spring is able to accelerate the yoke away from this electromagnet. At the same time or at the latest thereafter, the opposite electromagnet is energized to draw the yoke towards itself

Anschließend werden dann die beiden Elektromagnete wiederum abwechselnd so geschaltet, dass die gewünschte Hin- und Herbewegung des Joches bewirkt wird. Subsequently, the two electromagnets are then alternately switched so that the desired reciprocating motion of the yoke is effected.

Die Vorgehensweise, wenn beide Elektromagnete jeweils einen Permanentmagneten aufweisen, unterscheidet sich dadurch, dass die Ausgangslage, also die Ruhelage des Joches, wenn beide Elektromagnete stromlos geschaltet sind, nicht vorhergesagt werden kann, denn nach dem Stromlosschalten wird das Joch von demjenigen Permanentmagneten, an dem es im Moment der Stromlosschaltung beider Elektromagnete näher angenähert war, herangezogen und bleibt dort durch die Kraft des Permanentmagneten so lange angenähert, insbesondere haften, bis die erneute Inbetriebnahme des Aktuators erfolgt. The procedure, when both electromagnets each have a permanent magnet, differs in that the initial position, ie the rest position of the yoke, when both electromagnets are de-energized, can not be predicted, because after the current is disconnected, the yoke of that permanent magnet on the At the moment it was closer to the electroless circuit of both electromagnets, used and remains there by the force of the permanent magnet so long approximated, in particular adhere until the re-commissioning of the actuator.

Dann wird die Inbetriebnahme mit Strombeaufschlagung desjenigen Elektromagneten, an den maximal angenähert sich das Joch befindet, begonnen und von diesem eine Abstoßung des Joches bewirkt, wie anhand des Beispiels bei nur einem mit Permanentmagnet ausgestatteten Elektromagneten beschrieben. Then, the commissioning with current application of that electromagnet to which the maximum approximates the yoke is started, and this causes a repulsion of the yoke, as described by way of example with only one equipped with permanent magnet electromagnet.

Befindet sich dagegen wenigstens ein Permanentmagnet anstatt an den Elektromagneten angeordnet in oder an dem Joch, wie zuvor beschrieben, so kann auch bei dieser Bauform nicht vorhergesagt werden, in welcher Ausgangslage, also Ruhelage, das Joch sich befindet, wenn beide Elektromagnete stromlos geschaltet sind. Denn in der Regel verbleibt das magnetische Joch dann angenähert an denjenigen Elektromagneten, an dem es sich bei Stromlosschalten weiter angenähert war. If, on the other hand, at least one permanent magnet is arranged in or on the yoke instead of the electromagnet, as described above, it can not be predicted in this starting position, in which initial position, that is to say rest position, the yoke is when both electromagnets are de-energized. For as a rule, the magnetic yoke then remains approximately at those electromagnets on which it was further approximated in Stromlosschalten.

Dann wird die Inbetriebnahme mit Strombeaufschlagung desjenigen Elektromagneten, an den maximal angenähert sich das magnetische Joch befindet, begonnen und von diesem eine Abstoßung des Joches bewirkt durch entsprechende Wahl der Flussrichtung des Stromes durch die Spule. Then, the commissioning with current application of that electromagnet, to which the maximum approximates the magnetic yoke is started, and this causes a repulsion of the yoke by appropriate selection of the flow direction of the current through the coil.

Anschließend wird in dieser Spule die Richtung des Stromflusses geändert, wodurch das magnetische Joch abgestoßen wird, und anschließend oder gleichzeitig wird in der anderen Spule ein Stromfluss in einer solchen Flussrichtung auf geschaltet, dass das magnetische Joch an diesen anderen Elektromagneten herangezogen wird. Subsequently, in this coil, the direction of the current flow is changed, whereby the magnetic yoke is repelled, and subsequently or simultaneously, in the other coil, a current flow in such a flow direction is switched on, that the magnetic yoke is used on this other electromagnet.

c) Ausführungsbeispiele c) embodiments

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen: Embodiments according to the invention are described in more detail below by way of example. Show it:

1a–c: unterschiedliche Funktionsstellungen einer ersten Bauform des Aktuators, 1a C: different functional positions of a first type of actuator,

2a, b: Querschnittsdarstellungen durch diese Bauform des Aktuators, 2a , b: cross-sectional views through this design of the actuator,

3a: einen Längsschnitt durch eine zweite grundsätzliche Bauform des Aktuators in einer ersten körperlichen Variante, 3a FIG. 4: a longitudinal section through a second basic design of the actuator in a first physical variant, FIG.

3b: die zweite körperliche grundsätzliche Bauform in einer weiteren körperlichen Variante, 3b : the second fundamental physical form in another physical variant,

4: einen Längsschnitt durch eine dritte grundsätzliche Bauform des Aktuators, 4 a longitudinal section through a third basic design of the actuator,

5a: einen Schnitt durch eine Aktuatorvorrichtung mit mehreren Aktuatoren, 5a FIG. 2: a section through an actuator device with a plurality of actuators, FIG.

5b: eine Seitenansicht auf die Aktuatorvorrichtung der 5a, 5b a side view of the actuator of the 5a .

6: eine elektronische Schaltung zum Ansteuern eines der vorgenannten Aktuatoren ohne Stromrichtungs-Umkehr, 6 an electronic circuit for driving one of the aforementioned actuators without reversing the direction of the current,

7: eine elektronische Schaltung zum Ansteuern eines der vorgenannten Aktuatoren mit Stromrichtungsumkehr. 7 an electronic circuit for driving one of the aforementioned actuators with reverse current direction.

Die erste grundsätzliche Bauform des erfindungsgemäßen Aktuators 20 gemäß 1a besteht aus zwei fluchtend zueinander ausgerichteten elektrischen Spulen 2a, b, die jeweils konzentrisch um eine gemeinsame axiale Richtung 10, die Bewegungsrichtung 10 des Aktuators 20, verlaufen, in dieser axialen Richtung 10 jedoch zueinander beabstandet sind. The first basic design of the actuator according to the invention 20 according to 1a consists of two aligned electrical coils 2a , b, each concentric about a common axial direction 10 , the direction of movement 10 of the actuator 20 , run, in this axial direction 10 however, are spaced from each other.

Der Stromfluss durch diese beiden Spulen 2a, b lässt sich unabhängig voneinander ein- und ausschalten, beispielsweise durch eine elektrische Schaltung, wie sie in 6 dargestellt und erläutert ist. The current flow through these two coils 2a , b can be independently switched on and off, for example, by an electrical circuit, as in 6 is shown and explained.

Die beiden Spulen 2a, b wirken somit jeweils als Elektromagnet 1a, b, und sind zu diesem Zweck vorzugsweise auf der radialen Innen- und Außenseite sowie der von der gegenüber liegenden Spule z.B. 2a abgewandten Rückseite von einem Flussleitkörper 16 umgeben, der in diesem Fall in Längsrichtung 10 betrachtet rinnenförmig umlaufend ausgebildet ist, und in der Mitte jeweils eine zentrale, also auf der Spulenachse 10‘ liegende, Durchgangsöffnung 17 aufweist. Die Flussleitkörper 16 stehen in diesem Fall geringfügig in Richtung des gegenüberliegenden Elektromagneten 1a, b über die Spule 2a, b vor, können aber bündig mit diesen enden. The two coils 2a , b thus each act as an electromagnet 1a , b, and are for this purpose preferably on the radial inside and outside as well as the opposite of the coil, for example 2a opposite rear side of a Flussleitkörper 16 surrounded, in this case in the longitudinal direction 10 considered channel-shaped circumferentially formed, and in the middle of each one central, ie on the coil axis 10 ' lying, passage opening 17 having. The flux conducting bodies 16 in this case are slightly in the direction of the opposite electromagnet 1a , b over the coil 2a , b ago, but can flush with these ends.

Im axialen Abstand 12 zwischen den beiden einander zugewandten vorderen Stirnseiten der Elektromagnete 1a, b befindet sich in einer Querebene 11, vorzugsweise einer lotrecht zur Längsrichtung 10 liegenden Querebene 11, ein plattenförmiges Joch 4 aus einem magnetisierbaren Material. In the axial distance 12 between the two facing front end faces of the electromagnets 1a , b is in a transverse plane 11 , preferably one perpendicular to the longitudinal direction 10 lying transverse plane 11 , a plate-shaped yoke 4 made of a magnetizable material.

Das plattenförmige Joch 4 ist im axialen Abstand 12 in axialer Richtung 10 hin und her bewegbar, was durch Aktivierung jeweils eines der beiden Elektromagnete 1a, b erfolgt, indem dessen Spule 2a, b strombeaufschlagt wird, und das dadurch von dem Elektromagneten 1a, b ausgebildete Magnetfeld das magnetisierbare Joch 4 zu sich heranzieht, vorzugsweise bis zur Kontaktierung der entsprechenden vorderen Stirnseite des entsprechenden Elektromagneten 1a, b. The plate-shaped yoke 4 is in the axial distance 12 in the axial direction 10 moved back and forth, which by activating each one of the two electromagnets 1a , B is done by the coil 2a , b is energized, and thereby by the electromagnet 1a , b magnetic field formed the magnetizable yoke 4 towards itself, preferably until contacting the corresponding front end side of the corresponding electromagnet 1a , b.

Von dem Joch 4 ragen in Längsrichtung 10 auf beiden Seiten jeweils ein Jochschaft 14a, 14b ab, welcher die jeweilige Durchgangsöffnung 17 in den Elektromagneten 1a, b durchdringt und darüber hinaus vorsteht. In dem Überstand besitzt jeder Jochschaft 14a, b einen radial nach außen abstehenden Anschlag 13 zum Abstützen einer den Jochschaft 14a oder 14b umgebenden schraubenförmigen Druckfeder 9, die sich auf der Außenseite dieses Anschlages 13 abstützt und auf der anderen Seite auf der Innenseite eines Gegenhalters 15, der ebenso wie die Elektromagnete 1 ortsfest ausgebildet ist und in diesem Fall Bestandteil des die Elektromagnete 1 umgebenden Gehäuses 18 ist. From the yoke 4 protrude in the longitudinal direction 10 on both sides in each case a yoke shaft 14a . 14b from which the respective passage opening 17 in the electromagnet 1a , p penetrates and beyond. Each supernatant possesses in the supernatant 14a , b a radially outwardly projecting stop 13 for supporting a yoke shaft 14a or 14b surrounding helical compression spring 9 that are on the outside of this stop 13 supported and on the other side on the inside of a counter-holder 15 as well as the electromagnets 1 is formed stationary and in this case part of the electromagnets 1 surrounding housing 18 is.

Beide Jochschäfte 14a, b sind so lang ausgebildet, dass sie die jeweilige Stirnseite des Gehäuses 18, also den Gegenhalter 15, durch eine entsprechende Durchgangsöffnung durchlaufen und damit zusätzlich in diesem Gegenhalter gelagert sind, und nicht nur in der Durchgangsöffnung 17 der beiden Elektromagnete 1a, b, was jedoch nicht zwingend notwendig ist, wie beispielsweise 1c zeigt. Both yoke shafts 14a , b are formed so long that they are the respective end face of the housing 18 So the counterpart 15 , Pass through a corresponding passage opening and thus are additionally stored in this counter-holder, and not only in the through hole 17 the two electromagnets 1a , b, which is not mandatory, such as 1c shows.

Das plattenförmige Joch 4 verläuft in Querrichtung über die gesamte vordere Stirnfläche der zueinander fluchtenden Elektromagnete 1a, b, und damit über die gesamte Fläche bis zum Außenumfang der Elektromagnete 1, was in diesem Fall gleichzeitig die Innenseite des Gehäuses 18 ist, zu der das Joch 4 natürlich geringfügig beabstandet ist, um Reibungskräfte zu vermeiden. The plate-shaped yoke 4 runs in the transverse direction over the entire front end face of the mutually aligned electromagnets 1a , b, and thus over the entire surface to the outer periphery of the electromagnets 1 , which in this case at the same time the inside of the case 18 is to which the yoke 4 course, is slightly spaced to avoid frictional forces.

Das Gehäuse 18 umgibt die beiden Elektromagnete 1a, b und liegt in radialer Richtung vorzugsweise eng an diesen an, ist jedenfalls fest mit den Elektromagneten 1a, b verbunden, und lässt in den beiden axialen Richtungen auf der Rückseite der beiden Elektromagnete ausreichend Platz für die dort jeweils untergebrachte Druckfeder 9 und den Anschlag 13 des Jochschaftes 14a, b. The housing 18 surrounds the two electromagnets 1a , b and is in the radial direction preferably close to this, in any case, is fixed to the electromagnet 1a , B connected, and leaves in the two axial directions on the back of the two electromagnets sufficient space for the respectively accommodated there compression spring 9 and the stop 13 of the yoke shaft 14a , b.

In 1a ist der untere Elektromagnet 1b momentan von Strom durchflossen, sodass das Joch 4 an dessen vorderer, in 1 oberer, Stirnseite des Elektromagneten 1b anliegt. In 1a is the lower electromagnet 1b current flowing through it, so the yoke 4 at the front, in 1 upper, front side of the electromagnet 1b is applied.

Der untere Elektromagnet 1b muss in diesem Fall die untere Druckfeder 9 mit Hilfe des Anschlages 13 gegen den untere Gegenhalter 15 zusammendrücken, also auch eine ausreichend große Magnetkraft hierzu entwickeln. The lower electromagnet 1b must in this case the lower compression spring 9 with the help of the stop 13 against the lower counterholder 15 squeeze together, so develop a sufficiently large magnetic force for this purpose.

In 1a ist die Durchflussrichtung durch die Spule 2b des unteren Elektromagneten 1b in diesem Fall so gewählt, dass sich ein torroidales Magnetfeld ausbildet, welches im Inneren der Spule 2b von unten, also der Rückseite des Elektromagneten, nach oben, also zur Vorderseite und in Richtung des Joches 4, verläuft. In 1a is the direction of flow through the coil 2 B of the lower electromagnet 1b in this case chosen so that forms a torroidales magnetic field, which is inside the coil 2 B from below, ie the back of the electromagnet, upwards, ie to the front and in the direction of the yoke 4 , runs.

Auch bei umgekehrter Stromflussrichtung in der Spule 2a, b würde jedoch der Elektromagnet das Joch 4 heranziehen. Also with reverse current flow direction in the coil 2a However, b would make the electromagnet the yoke 4 use.

In 1b ist der umgekehrte Fall dargestellt, nämlich dass die Spule 2a des oberen Elektromagneten 1a von Strom durchflossen wird und deshalb das Joch 4 nach oben bis zur Anlage an die vordere, in diesem Fall untere Stirnseite des oberen Elektromagneten 1a herangezogen hat und hält, solange der Stromfluss durch diese Spule 2a des oberen Elektromagneten 1a anhält. In 1b the reverse case is shown, namely that the coil 2a of the upper electromagnet 1a is traversed by electricity and therefore the yoke 4 up to the contact with the front, in this case lower end of the upper electromagnet 1a has used and holds, as long as the current flow through this coil 2a of the upper electromagnet 1a stops.

1c zeigt den stromlosen Zustand des Aktuators 20, in dem also keiner der beiden Elektromagnete 1a, b aktiviert ist, also dessen Spulen 2a, b nicht von Strom durchflossen sind. 1c shows the de-energized state of the actuator 20 in which none of the two electromagnets 1a , b is activated, so its coils 2a , b are not traversed by electricity.

In dieser Ruhelage wird – vor allem wenn sich der Aktuator 20 mit seiner Bewegungsrichtung 10 in der Horizontalen befindet – das Joch 4 mittels der gegeneinander gerichteten, in diesem Fall gleich starken, Druckfedern 9 in der Mitte des Abstandes 12 zwischen den beiden Elektromagneten 1a, b gehalten, zentriert durch die Kraft der beiden gleich starken gegeneinander wirkenden Druckfedern 9. In this rest position is - especially if the actuator 20 with its direction of movement 10 located in the horizontal - the yoke 4 by means of the oppositely directed, in this case equally strong, compression springs 9 in the middle of the distance 12 between the two electromagnets 1a , b held, centered by the force of the two equally strong against each other acting compression springs 9 ,

In dieser Ruhelage besitzen die beiden Anschläge 13 jeweils einen solchen axialen Abstand zu der Rückseite des ihnen benachbart liegenden Elektromagneten 1a, b, dass von dieser Ruhelage aus die Annäherung des Joches 4, insbesondere die Kontaktierung, an die Stirnfläche jedes der beiden Elektromagnete 1a, b möglich ist. In this rest position, the two attacks have 13 in each case such an axial distance to the back of the adjacent electromagnet 1a , b, that from this position of rest the approach of the yoke 4 , in particular the contacting, on the end face of each of the two electromagnets 1a , b is possible.

Es liegt im Wesen einer elektrischen Spule 2, dass deren Windungen ringförmig umlaufend ausgebildet sind und in diesem Fall die Spulenachse 10‘ konzentrisch umgeben. Dementsprechend gilt dies auch für den die Spule 2 jeweils umgebenden Flussleitkörper 16 und vorzugsweise auch für das Gehäuse 18. It lies in the nature of an electric coil 2 in that the turns thereof are of annular design and in this case the coil axis 10 ' surrounded concentrically. Accordingly, this also applies to the coil 2 each surrounding flux collector 16 and preferably also for the housing 18 ,

Ob die gesamte Anordnung jedoch in Längsrichtung 10, der Bewegungsrichtung des Aktuators 20, betrachtet, wie in den 2a, b im Querschnitt dargestellt, kreisringförmig umlaufend ist, wie in 2a dargestellt, oder eine andere Form besitzt, wie etwa die quadratische Form, wie in 2b dargestellt, ist für die Funktion unerheblich und hat lediglich Einfluss auf die Herstellung der Elektromagnete und damit des Aktuators 20:
In 2a besitzt also zum einen der Jochschaft 14a einen runden Querschnitt, und analog ebenfalls die zentrale Durchgangsöffnung 17, in der dieser Jochschaft 14a geführt ist.
Whether the entire arrangement, however, in the longitudinal direction 10 , the direction of movement of the actuator 20 , considered as in the 2a , b shown in cross-section, is circular in shape, as in 2a represented, or has another shape, such as the square shape, as in 2 B shown, is irrelevant to the function and has only influence on the production of the electromagnets and thus the actuator 20 :
In 2a So, on the one hand, has the yoke shaft 14a a round cross-section, and likewise the central passage opening 17 in this yoke shaft 14a is guided.

Auch die Spule 2 hat einen runden, also kreisringförmigen, Querschnitt, und ebenso die diese Spule 2 auf ihrer radialen Außenseite und Innenseite umgebenden Umfangswände des sie einfassenden Flussleitkörpers 16. Also the coil 2 has a round, so circular, cross-section, and also this coil 2 on its radially outer side and inner circumferential walls of the enclosing Flußleitkörpers 16 ,

Auf der Außenseite wird dieser gesamte Elektromagnet 1 von einem ebenfalls in dieser Blickrichtung im Querschnitt kreisringförmigen Gehäuse 18 aufgenommen. On the outside is this entire electromagnet 1 from a likewise annular in this direction in cross-section housing 18 added.

Bei der rechteckigen Bauform gemäß 2b ist lediglich der Jochschaft 14a mit einem runden Querschnitt ausgestattet sowie die ihn führende zentrale Durchgangsöffnung 17. Die Spule 2a besitzt dagegen sowohl eine äußere Querschnittskontur als auch eine innere Querschnittskontur in Form eines Quadrates, die konzentrisch ineinander liegen, und gleiches gilt auch für die äußere und innere Wandung des umgebenden Flussleitkörpers 16 sowie das Gehäuse 18. In the rectangular design according to 2 B is only the yoke shaft 14a equipped with a round cross-section and the leading him central passage opening 17 , The sink 2a on the other hand has both an outer cross-sectional contour and an inner cross-sectional contour in the form of a square, which are concentric with each other, and the same applies to the outer and inner wall of the surrounding Flußleitkörpers 16 as well as the housing 18 ,

Die 3a, b zeigen eine zweite grundsätzliche Bauform des erfindungsgemäßen Aktuators 20, die sich hauptsächlich dadurch von der ersten grundsätzlichen Bauform der 1a–c unterscheidet, dass auf der vorderen, also dem anderen Elektromagneten 1 zugewandten, Seite jeder der beiden Spulen 2a, b jeweils ein in diesem Fall scheibenförmiger, ringförmiger Permanentmagnet 6a, b angeordnet ist, wobei beide Permanentmagnete 6a, b eine radiale magnetische Polrichtung besitzen, in diesem Fall mit dem Nordpol N radial außenliegend und dem Südpol S radial innenliegend. The 3a , b show a second basic design of the actuator according to the invention 20 mainly characterized by the first basic design of the 1a -C distinguishes that on the front, so the other electromagnet 1 facing side of each of the two coils 2a , b in each case a disc-shaped annular permanent magnet in this case 6a , B is arranged, both permanent magnets 6a , B have a radial magnetic pole direction, in this case with the north pole N radially outboard and the south pole S radially inwardly.

Dadurch überlagert sich beim Aktivieren einer der Spulen 2a, b das von dieser stromdurchflossenen Spule 2a, b erzeugte Magnetfeld mit dem Magnetfeld des nahe an dieser Spule 2a, b, nämlich im magnetischen Wirkbereich dieser Spule 2a oder b angeordneten, Permanentmagneten 6a oder 6b. This is superimposed when activating one of the coils 2a , b that of this current-carrying coil 2a , b generated magnetic field with the magnetic field of close to this coil 2a , b, namely in the magnetic effective range of this coil 2a or b arranged, permanent magnets 6a or 6b ,

Durch Wahl der Flussrichtung des Stromes in der jeweiligen Spule 2a, b kann bestimmt werden, ob sich die Magnetfelder der aktivierten Spule und des zugeordneten Permanentmagneten 6a oder b addieren oder subtrahieren. By selecting the flow direction of the current in the respective coil 2a , b can be determined whether the magnetic fields of the activated coil and the associated permanent magnet 6a or add or subtract b.

In den 3a und b ist die Spule 2b des jeweils unteren Elektromagneten 1b von Strom durchflossen und zwar in einer solchen Richtung, dass sich im Zentrum, also auf der Spulenachse 10‘, das von dem aktivierten Elektromagneten 1b erzeugte torroidale Magnetfeld von der Rückseite dieses unteren Elektromagneten 1b, also von unten, zu dessen Vorderseite und in Richtung des Joches 4 verläuft, welches auch bei dieser Bauform aus einem magnetisierbaren Material besteht. In the 3a and b is the coil 2 B of the respective lower electromagnet 1b Flowed through by current in such a direction that in the center, so on the coil axis 10 ' that of the activated electromagnet 1b generated torroidal magnetic field from the back of this lower electromagnet 1b that is, from below, to its front and in the direction of the yoke 4 runs, which also consists of a magnetizable material in this design.

Dadurch addieren sich die Magnetfelder des aktivierten Elektromagneten 1b und des zugeordneten Permanentmagneten 6b, und ziehen das Joch 4 besonders stark heran, also nach unten. This adds up the magnetic fields of the activated electromagnet 1b and the associated permanent magnet 6b , and pull the yoke 4 especially strong, so down.

Der obere Elektromagnet 1a ist nicht aktiviert, sondern wird erst aktiviert – bei etwa gleichzeitiger Stromlos-Schaltung und Deaktivierung des unteren Elektromagneten 1b – wenn das Joch 4 nach oben bewegt werden soll, angezogen von dem Magnetfeld des oberen aktivierten Elektromagneten 1a. Auch bei diesem wird vorzugsweise der Stromfluss durch die Spule 2a beim Aktivieren so gewählt, dass sich die Magnetkraft der Spule 2a, des aktivierten Elektromagneten 1a und des oberen Permanentmagneten 6a addieren. The upper electromagnet 1a is not activated, but is only activated - at about simultaneous de-energizing circuit and deactivation of the lower electromagnet 1b - if the yoke 4 to be moved upward, attracted by the magnetic field of the upper activated electromagnet 1a , Also in this case, preferably, the current flow through the coil 2a when activated so chosen that the magnetic force of the coil 2a , the activated electromagnet 1a and the upper permanent magnet 6a add.

Den jeweiligen Elektromagneten 1 hinsichtlich der Stromflussrichtung durch seine Spule 2 so zu schalten, dass die Magnetkraft der aktivierten Spule 1 und des zugeordneten Elektromagneten 6a, b sich voneinander subtrahieren, macht in diesem Fall nur Sinn, wenn die Anziehungskraft des jeweiligen Permanentmagneten auf das Joch 4 reduziert oder aufgehoben werden soll, um ein Ablösen des Joches und beschleunigen in Richtung des anderen Elektromagneten 1 mittels der Kraft der Feder 9 zu ermöglichen. The respective electromagnet 1 in terms of current flow direction through its coil 2 To switch so that the magnetic force of the activated coil 1 and the associated electromagnet 6a , b subtract from each other, in this case makes sense only if the attraction of the respective permanent magnet on the yoke 4 should be reduced or canceled, in order to detach the yoke and accelerate in the direction of the other electromagnet 1 by means of the force of the spring 9 to enable.

Für das Betreiben dieser Bauform ist aus den genannten Gründen aber dennoch eine elektrische Schaltung zur Steuerung des Stromflusses durch die Spulen 2 notwendig, die eine definierte Flussrichtung durch die jeweilige Spule 2 bewirkt im Sinne sich addierender Magnetkräfte von aktiviertem Elektromagneten 1 und diesem zugeordneten, benachbarter Permanentmagneten 6a, b. For the operation of this design, however, an electrical circuit for controlling the current flow through the coils is still for the reasons mentioned 2 necessary, the one defined flow direction through the respective coil 2 causes in the sense of adding magnetic forces of activated electromagnet 1 and the associated, adjacent permanent magnet 6a , b.

Eine Möglichkeit einer solchen Schaltung zeigt 7 und wird nachfolgend erläutert. One way of such a circuit shows 7 and will be explained below.

Zusätzlich, also neben dem anderen Aufbau der Elektromagnete 1a, b und der entsprechend anderen Funktion – unterscheidet sich der Aktuator 20 auch in seiner körperlichen Bauform, wie an diesem Längsschnitt ersichtlich:
So besitzen in 3a die Elektromagnete 1a, b keine zentrale Durchgangsöffnung 17, und dementsprechend stehen von dem Joch 4 beidseits in jede Richtung mindestens zwei Jochschäfte 14a, 14b vor, die jedoch radial soweit außen angeordnet sind, dass sie seitlich an den Elektromagneten 1a, b vorbei verlaufen, und an der entsprechenden axialen Position wiederum jeweils einen Anschlag 13 aufweisen, an dem sich jeweils eine Druckfeder 9 abstützt, die sich auf der anderen Seite auf der Innenseite des Gegenhalters 15, der jeweiligen Frontplatte des Gehäuses 18, abstützt.
In addition, next to the other structure of the electromagnets 1a , b and the other function - the actuator differs 20 also in its physical shape, as seen in this longitudinal section:
So own in 3a the electromagnets 1a , b no central passage opening 17 , and accordingly stand by the yoke 4 on both sides in each direction at least two Jochschäfte 14a . 14b before, however, are arranged radially far enough outside that they are laterally to the electromagnet 1a , B pass by, and in turn at the corresponding axial position in each case a stop 13 have, in each case a compression spring 9 rests on the other side on the inside of the counter-holder 15 , the respective front panel of the housing 18 , supports.

In dem Längsschnitt der 3a sind auf jeder Stirnseite des Joches 4, welches sich auch in diesem Fall über die gesamte Querschnittsfläche der beiden zueinander fluchtenden Elektromagnete 1a, b befindet, je zwei Jochschäfte 14a, b dargestellt, in Längsrichtung betrachtet können jedoch über den Umfang der Elektromagneten 1a, b auf jeder Seite des Joches 4 durchaus mehr, z.B. drei oder vier, Jochschäfte angeordnet sein. In the longitudinal section of the 3a are on each end of the yoke 4 , which is also in this case over the entire cross-sectional area of the two mutually aligned electromagnets 1a , b is located, two Jochschäfte 14a , b, longitudinally viewed, however, can be over the circumference of the electromagnets 1a , b on each side of the yoke 4 definitely more, for example, three or four, Jochschäfte be arranged.

Dabei darf jedoch nicht vergessen werden, dass das Ziel darin besteht, die zu bewegende Masse des Joches 4 einschließlich eventuell vorhandener Jochschäfte 14a, b so gering wie möglich zu halten, um diesen möglichst schnell beim Schalten des Aktuators beschleunigen zu können. However, it must not be forgotten that the goal is to move the mass of the yoke to be moved 4 including any existing Jochschäfte 14a To keep b as low as possible in order to accelerate this as quickly as possible when switching the actuator.

Das Joch 4 ist also bei dieser Bauform mittels der Jochschäfte 14a, b nicht mehr in der Durchgangsöffnung durch die Elektromagnete 1a, b gelagert, sondern ausschließlich mittels der Endbereiche seiner Jochschäfte 14a, b in den Stirnseiten des Gehäuses 18. The yoke 4 is so in this design by means of Jochschäfte 14a , b no longer in the passage opening through the electromagnets 1a , b stored, but only by means of the end portions of his Jochschäfte 14a , b in the front sides of the housing 18 ,

3b zeigt eine Bauform, die sich von derjenigen der 3a dadurch unterscheidet, dass sich von dem plattenförmigen Joch 4 aus in diesem Längsschnitt zwei voneinander weg weisende Jochfortsätze 19 nach außen durch die Seitenwand des Gehäuses 18 hindurch erstrecken und in diesem Gehäuse in entsprechenden Schlitzen 26 geführt sind. 3b shows a design that is different from that of 3a differs in that of the plate-shaped yoke 4 from in this longitudinal section two facing away Jochfortsätze 19 out through the side wall of the housing 18 extend through and in corresponding slots in this housing 26 are guided.

Über den Umfang des Aktuators 20 sind vorzugsweise nicht nur zwei gegenüber liegende, sondern über den Umfang mehr als zwei, z.B. drei oder vier, Schlitze 26 und darin geführte Jochfortsätze 19 vorhanden, um das Joch 19 sicher und ohne zu verklemmen im Gehäuse 18 zu führen. About the circumference of the actuator 20 are preferably not only two opposite, but over the circumference more than two, for example three or four, slots 26 and yoke processes guided in it 19 present to the yoke 19 safe and without jamming in the case 18 respectively.

Die ebenfalls über den Umfang mehrfach, vorzugsweise drei- oder vierfach, vorhandenen Druckfedern 9 stützen sich in diesem Fall auf dem Joch 4 radial außerhalb der Elektromagnete 1a, b ab und auf ihrer Gegenseite an einem Anschlag 13, der von der Innenseite des Gehäuses 18 radial in Richtung Elektromagnet 1 nach innen ragt. The likewise over the circumference several times, preferably three or four times, existing compression springs 9 in this case, they lean on the yoke 4 radially outside the electromagnets 1a , b off and on their opposite side at a stop 13 coming from the inside of the case 18 radially in the direction of the electromagnet 1 protrudes inwards.

Die nicht dargestellte Ruhestellung des Joches 4 – wenn also beide Elektromagnete 1a, b stromlos und damit inaktiv sind – ist in diesem Fall jedoch eine andere, denn das Joch 4 bleibt an demjenigen Elektromagneten 1a oder b, der zuletzt aktiviert war, haften aufgrund der magnetischen Haltekraft des in diesem Elektromagneten 1b angeordneten Permanentmagneten, in 3b der Permanentmagnet 6b, da 3b diesen stromlosen Zustand beider Elektromagnete 1 darstellt. The rest position of the yoke, not shown 4 - So if both electromagnets 1a , b are de-energized and therefore inactive - is in this case, however, another, because the yoke 4 remains at that electromagnet 1a or b, which was last activated, adhere due to the magnetic holding force of this electromagnet 1b arranged permanent magnets, in 3b the permanent magnet 6b , there 3b this de-energized state of both electromagnets 1 represents.

Der in 4 dargestellte Aktuator 20 ist körperlich so aufgebaut wie in den 1a bis c dargestellt, mit dem Unterschied, dass in der Bauform der 4 das Joch 4, also vorzugsweise nur der in einer Querebene 11 liegende, plattenförmige Teil des Joches 4, aus einem oder mehreren Permanentmagneten besteht. The in 4 illustrated actuator 20 is physically structured as in the 1a presented to c, with the difference that in the design of the 4 the yoke 4 , so preferably only in a transverse plane 11 lying, plate-shaped part of the yoke 4 , consists of one or more permanent magnets.

Die Polrichtung dieses einen oder der mehreren Permanentmagnete des Joch ist 4 verläuft radial an allen Stellen des Umfanges in der gleichen radialen Richtung, im dargestellten Fall von innen nach außen, also an jeder Stelle des Umfangs immer mit dem gleichen Pol am Innen- Umfang bzw. im Zentrum und den gleichen Pol am Außenumfang. The polar direction of this one or more permanent magnets of the yoke is 4 extends radially at all points of the circumference in the same radial direction, in the case shown from the inside out, so at any point of the circumference always with the same pole on the inner circumference or in the center and the same pole on the outer circumference.

Im vorliegenden Fall ist also am Außenumfang jeweils der Südpol S und am Innenumfang oder im Zentrum der Nordpol N angeordnet. Falls es sich um mehrere, zum Beispiel radial über den Umfang verteilt angeordnete, Stabmagnete handelt, gilt dies für die einzelnen Stabmagnete. In the present case, therefore, the south pole S and the inner circumference or the center of the north pole N are arranged on the outer circumference. If it is around several, for example, distributed radially distributed over the circumference, bar magnets, this is true for the individual bar magnets.

Diese Ausgestaltung ermöglicht es, durch entsprechende Wahl der Flussrichtung des Stromes durch die Spule 2a, b dieses permanent magnetische Joch 4 durch die vom Elektromagneten 1 entwickelte Magnetkraft anzuziehen oder abzustoßen. This embodiment makes it possible by appropriate choice of the flow direction of the current through the coil 2a , b this permanent magnetic yoke 4 through the electromagnet 1 attracted or repelled magnetic force developed.

In dem in 4 dargestellten Fall ist der Stromfluss so gewählt, dass die Polachse des von dem Elektromagneten 1b ausgebildeten Magnetfeldes sich im Zentrum in axialer Richtung von Nord nach Süd zu dem Joch 4 hin verläuft, welches im Zentrum bzw. am Innenumfang den Nordpol N ausgebildet hat. In the in 4 In the case illustrated, the current flow is chosen so that the polar axis of the electromagnet 1b formed magnetic field in the center in the axial direction from north to south to the yoke 4 runs, which has formed in the center or on the inner circumference of the north pole N.

Durch diese Durchflussrichtung des Stromes durch die Spule 2b wird das Joch 4 an die aktivierte untere Spule 2b und den sprechenden Elektromagneten 1 herangezogen. By this flow direction of the current through the coil 2 B becomes the yoke 4 to the activated lower coil 2 B and the speaking electromagnet 1 used.

Durch Umkehrung der Flussrichtung des Stromes in dieser Spule 2b kann das Joch 4 magnetisch abgestoßen werden und dadurch – bei vorzugsweise gleichzeitig entsprechender Stromdurchflussrichtung in der anderen, in diesem Fall der oberen, Spule 2a – an diese herangezogen werden. By reversing the flow direction of the current in this coil 2 B can the yoke 4 be repelled magnetically and thereby - preferably at the same time corresponding current flow direction in the other, in this case the upper coil 2a - be used on these.

Wenn für die Ansteuerung und Strombeaufschlaung der Elektromagnete 1a, b und deren Spulen 2a, b beispielsweise die Schaltung gemäß 7 verwendet wird, also eine Schaltung, die eine Stromrichtungs-Umkehr bewirken kann und zusätzlich bei Umschaltung der Stromrichtung einen Stromstoß gespeist aus dem Kondensator K dieser Schaltung bewirkt, können mit einem solchen Aktuator 20 und der zugehörigen Schaltung sehr schnelle Beschleunigungen des Joches 4 und damit sehr kurze Schaltzeiten des Aktuators 20 erreicht werden. If for the control and Stromeaufschlaung the electromagnets 1a , b and their coils 2a , b, for example, the circuit according to 7 is used, ie a circuit which can cause a reversal of the direction of the current and additionally causes a current surge fed from the capacitor K of this circuit when switching the current direction, can with such an actuator 20 and the associated circuit very fast accelerations of the yoke 4 and thus very short switching times of the actuator 20 be achieved.

In den 5a, b ist eine Aktuator-Vorrichtung dargestellt, die mehrere, in diesem Fall drei, Aktuatoren 20 umfasst. In the 5a , b is an actuator device shown, the several, in this case three, actuators 20 includes.

In diesem Fall sollen mittels jeweils eines Aktuators je einer von drei Auswerfern 24, die eine Schwenkbewegung durchführen sollen, in Richtung der Schwenkachse 22 kurz hintereinander in einer z. B. Produktions- oder Verpackungsanlage eingesetzt werden. In this case, each one of three ejectors by means of one actuator 24 , which are to perform a pivoting movement, in the direction of the pivot axis 22 in quick succession in a z. B. production or packaging system can be used.

Der Abstand der Auswerfer 24 ist dabei kleiner als der Durchmesser, also die Breite B in Richtung dieses gewünschten Abstandes, der zu verwendenden Aktuatoren 20. The distance of the ejector 24 is smaller than the diameter, ie the width B in the direction of this desired distance, the actuators to be used 20 ,

In Blickrichtung der Drehachse 22 sollen die Auswerfer 24 jedoch hintereinander liegend angeordnet sein, also deren Schwenkwege sich in dieser Blickrichtung decken. In the direction of the axis of rotation 22 should the ejector 24 However, be arranged lying one behind the other, so their pivoting paths coincide in this line of sight.

Dies kann erreicht werden, indem der jeweilige Aktuator 20 nicht direkt auf das Arbeitselement, in diesem Fall den Auswerfer 24, einwirkt, sondern jeder der Auswerfer 24 an einem Drehelement 23, welches schwenkbar ist um die Drehachse 22, drehfest befestigt ist und von diesem radial absteht, wie in 5a dargestellt. This can be achieved by the respective actuator 20 not directly on the working element, in this case the ejector 24 , but affects each of the ejector 24 on a rotary element 23 which is pivotable about the axis of rotation 22 , is rotationally fixed and projects radially from this, as in 5a shown.

Um nun diese hintereinander liegenden Auswerfer 24 dennoch einzeln und unabhängig voneinander, aber um denselben Schwenkbereich bewegen zu können, greift an jedem der Drehelemente 23 außermittig und auf dem gleichen Radius jeweils ein Pleuel 21 gelenkig an, welches mit seinem anderen Ende ebenfalls gelenkig mit dem Jochschaft 14a jeweils eines Aktuators 20 verbunden ist. To now this successive ejector 24 yet individually and independently of each other, but to be able to move the same pivoting range, engages each of the rotating elements 23 eccentrically and on the same radius in each case a connecting rod 21 hinged, which with its other end also hinged to the yoke shaft 14a each of an actuator 20 connected is.

Dabei ist es wesentlich, dass diese Anordnung so erfolgt, dass in derselben Ausgangslage, also in diesem Fall bei vollständig ausgefahrenem Jochschaft 14a

  • – zum einen der Winkel α1, in dem der Jochschaft 14b zum Pleuel 21 steht – betrachtet in Richtung der Drehachse 22 – wenn sich auch das Drehelement 23 und damit der Auswerfer 24 in seiner einen Endlage befindet, bei allen Aktuatoren 20 gleich ist und
  • – andererseits muss der Pleuel 21 in dieser Lage in einem Winkel α2 zur axialen Richtung durch den Befestigungspunkt des Pleuels 21 am Drehelement 23 angeordnet sein, und für die analoge Stellung auch dieser Winkel α2 für alle drei Einheiten, also Aktuatoren 20 mit Pleuel 21 und Drehelement 23, übereinstimmen.
It is essential that this arrangement is such that in the same starting position, so in this case with fully extended Jochschaft 14a
  • - On the one hand, the angle α1, in which the yoke shaft 14b to the connecting rod 21 stands - considered in the direction of the axis of rotation 22 - If also the rotating element 23 and thus the ejector 24 in its one end position, with all actuators 20 is the same and
  • - On the other hand, the connecting rod 21 in this position at an angle α2 to the axial direction through the attachment point of the connecting rod 21 on the rotary element 23 be arranged, and for the analog position also this angle α2 for all three units, ie actuators 20 with connecting rod 21 and rotary element 23 , to match.

Ziel ist es, dass durch einen Hub eines Aktuators immer der gleiche Schwenkwinkel des damit wirkverbundenen Auswerfers bewirkt wird. The goal is that by a stroke of an actuator always the same pivot angle of the effector associated with it is effected.

Unter Umständen kann dies auch ohne die vorstehenden Bedingungen erreicht werden, indem die Winkel und die Längen z.B. der Pleuel 21 verändert werden. Under certain circumstances, this can be achieved without the above conditions by the angle and the lengths, for example, the connecting rod 21 to be changed.

In 6 ist eine geeignete Treiberschaltung gezeigt für die Ansteuerung der Spulen 2, 2‘ bei denjenigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen keine Permanentmagnete Verwendung finden. In 6 is a suitable driver circuit shown for driving the coils 2 . 2 ' in those embodiments of the present invention in which no permanent magnets are used.

Sofern keine Permanentmagnete Verwendung finden, ist es nicht erforderlich, die Stromrichtung in den Spulen umzukehren. Vielmehr ist es erforderlich, jede der Spulen 2a, b separat ansteuern zu können. If no permanent magnets are used, it is not necessary to reverse the current direction in the coils. Rather, it is required, each of the coils 2a to be able to control b separately.

Trotzdem soll erfindungsgemäß erreicht werden, dass die beim Abschalten der Spulen 2a, b auftretende Induktionsspannung auch in diesem Fall zum Aufladen eines Kondensators K über die Betriebsspannung UC hinaus genutzt werden kann. In diesem Fall genügt jeweils ein Transistor T2, T2‘ zur Ansteuerung je einer Spule 2a, b, da keine aufwendige Brückenschaltung zur Stromrichtungsumkehr vorgesehen werden muss. Nevertheless, should be achieved according to the invention that when switching off the coils 2a , B occurring induction voltage can be used in this case for charging a capacitor K on the operating voltage UC addition. In this case, in each case one transistor T2, T2 'is sufficient for driving one coil each 2a , b, since no complex bridge circuit must be provided to reverse the current direction.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der 6 sind die Transistoren T2, T2‘ als NPN-Transistoren ausgeführt, deren Emitter mit Masse verbunden sind, und die das jeweils eine Ende der Spulen 2a, b jeweils nach Masse durchschalten, wenn in der Spule Strom fließen soll. Die jeweils anderen Anschlüsse der Spulen 2a, b sind über eine Diode ZD (Anode an UC) mit der Versorgungsspannung UC verbunden. In the present embodiment of the 6 the transistors T2, T2 'are designed as NPN transistors whose emitters are connected to ground, and which each have one end of the coils 2a , b in each case through to ground, if in the coil current is to flow. The other connections of the coils 2a , b are connected via a diode ZD (anode to UC) to the supply voltage UC.

Mit den bisher beschriebenen Elementen kann jeweils eine der Spulen 2a, b mit Strom versorgt werden, wenn die Transistoren T2, T2‘ entsprechend von einer Steuerung ST angesteuert werden. Möchte man vorteilhafterweise zusätzlich auch in diesem Falle die Induktionsspannung beim Abschalten der Spulen 2a, b nutzen, um einen zwischen Masse und betriebsspannungsseitigen Anschlüssen der Spulen 2a, b‘ liegenden Kondensator K über UC hinaus aufzuladen, so benötigt man unbedingt die schon beschriebene Zusatzdiode ZD, die ein Abfließen der über UC hinausgehenden Ladung des Kondensators K in die Spannungsquelle verhindert. Darüber hinaus benötigt man jeweils eine Freilaufdiode D1, D1‘ zu jedem Transistoren T2, T2‘, die den Kollektor des jeweiligen Transistors mit einem Anschluss des zu ladenden Kondensators verbindet (Anode am Kollektor). Der andere Anschluss des zu ladenden Kondensators K ist mit Masse verbunden. With the elements described so far, one of the coils 2a , b are supplied with power when the transistors T2, T2 'are driven in accordance with a control ST. Would you like to advantageously also in this case, the induction voltage when switching off the coils 2a , b, use a between ground and operating voltage side terminals of the coils 2a It is absolutely necessary to use the additional diode ZD already described, which prevents the discharge of the charge K of the capacitor K beyond the UC into the voltage source. In addition, one needs in each case a freewheeling diode D1, D1 'to each transistor T2, T2', which connects the collector of the respective transistor with a terminal of the capacitor to be charged (anode at the collector). The other terminal of the capacitor K to be charged is connected to ground.

Die Spulen 2a, b sind, gegebenenfalls über einen weitern Transistor T1 mit Schutzdiode D3, der zur Regelung des Stroms über eine entsprechende Pulsdauermodulation zusätzlich vorgesehen werden kann, um einer Überlastung der Spulen 2a, b vorzubeugen und dennoch ausreichende Leistungsreserven für den Fall zu haben, dass beim erstmaligen in Betrieb nehmen der Schaltung aus dem stromlosen Zustand der Anker in Mittelstellung befindlich ist. The spools 2a , b, if appropriate via a further transistor T1 with protective diode D3, which can additionally be provided to regulate the current via a corresponding pulse width modulation, in order to overload the coils 2a , b and still have sufficient power reserves in the event that the first time in commissioning the circuit from the de-energized state of the anchor is in the middle position.

Des Weiteren ist noch eine weitere Freilaufdiode D2 vorzusehen, die mit ihrer Kathode mit dem anderen Anschluss der Spulen 2a, b und mit ihrer Anode mit Masse verbunden ist. Durch die Anordnung der Freilaufdioden D1, D1‘ und D2 wird erfindungsgemäß erzielt, dass die in den Spulen 2a, b entstehende Induktionsspannung den Kondensator K über UC hinaus auflädt, sodass die auf diese Weise gewonnene höhere Spannung zur erneuten Ansteuerung der Spulen 2a, b zur Verfügung steht. Furthermore, a further free-wheeling diode D2 is provided which, with its cathode, is connected to the other terminal of the coils 2a , b and its anode connected to ground. The arrangement of the freewheeling diodes D1, D1 'and D2 is achieved according to the invention, that in the coils 2a , B resulting induction voltage charges the capacitor K beyond UC, so that the obtained in this way higher voltage for re-driving the coils 2a , b is available.

In 7 ist die Schaltung dargestellt, mit der die Beaufschlagung, also Beschaltung einer Spule 2a oder b in wahlweise eine der beiden möglichen Stromflussrichtungen durch die Spule 2a oder b ermöglicht wird:
Die gezeigte Schaltung ist an eine Spannungsquelle angeschlossen, die die Schaltung mit einer Gleichspannung UC versorgt. Die Spannungsversorgung der Schaltung weist vorzugsweise eine Versorgungsspannung von 24 Volt auf.
In 7 the circuit is shown, with the admission, ie wiring of a coil 2a or b in either one of the two possible directions of current flow through the coil 2a or b is enabled:
The circuit shown is connected to a voltage source which supplies the circuit with a DC voltage UC. The power supply of the circuit preferably has a supply voltage of 24 volts.

Die Schaltung weist vier Transistoren T1 bis T4 in einer Brückenschaltung auf, bei denen es sich um Bipolar-Transistoren, Feldeffekt-Transistoren oder Metalloxidhalbleiter-Feldeffekt-Transistoren handeln kann. Dabei bilden die Transistoren T1 und T3 eine erste Halbbrücke und die Transistoren T2 und T4 eine zweite Halbbrücke. The circuit has four transistors T1 to T4 in a bridge circuit, which may be bipolar transistors, field-effect transistors or metal-oxide-semiconductor field-effect transistors. In this case, the transistors T1 and T3 form a first half-bridge and the transistors T2 and T4 form a second half-bridge.

Die Schaltung weist weiterhin die Spule 2 des Aktuators auf, die bereits in den vorherigen Figuren gezeigt worden ist. Die Transistoren T1 und T3 sind in Bezug zur Spannungsversorgung der Schaltung in Reihe geschaltet. Die Transistoren T2 und T4 sind ebenfalls in Bezug zur Spannungsversorgung der Schaltung in Reihe geschaltet und parallel zu den Transistoren T1 und T3 geschaltet. The circuit also has the coil 2 of the actuator, which has already been shown in the previous figures. The transistors T1 and T3 are connected in series with respect to the power supply of the circuit. The transistors T2 and T4 are also connected in series with respect to the power supply of the circuit and connected in parallel with the transistors T1 and T3.

Die Spule 2 ist auf einer Seite mit der elektrischen Verbindung zwischen den Transistoren T1 und T3 verbunden, also mit dem Emitter des Transistors T1 und dem Kollektor des Transistors T3. Die andere Seite der Spule 2 ist mit der elektrischen Verbindung zwischen den Transistoren T2 und T4 elektrisch verbunden, d. h. mit dem Emitter des Transistors T2 und dem Kollektor des Transistors T4. The sink 2 is connected on one side with the electrical connection between the transistors T1 and T3, ie with the emitter of the transistor T1 and the collector of the transistor T3. The other side of the coil 2 is electrically connected to the electrical connection between the transistors T2 and T4, ie with the emitter of the transistor T2 and the collector of the transistor T4.

Die Spule 2 weist vorzugsweise eine Induktivität von 0,1 bis 0,2 Henry, vorzugsweise 0,15 Henry, auf. The sink 2 preferably has an inductance of 0.1 to 0.2 Henry, preferably 0.15 Henry.

Die Schaltung weist außerdem drei Dioden D1, D2 und ZD auf. Die Zusatzdiode ZD befindet sich dabei am Anschluss der Schaltung an der Spannungsversorgung, wobei ihre Anode an die Spannungsversorgung angeschlossen ist und ihre Kathode an der Leitung, die zu den weiteren Bauelementen der Schaltung führt. The circuit also has three diodes D1, D2 and ZD. The additional diode ZD is located at the connection of the circuit to the power supply, with its anode is connected to the power supply and its cathode to the line leading to the other components of the circuit.

Die Diode D1 ist anti-parallel zum Transistor T1 geschaltet. Die Diode D2 ist anti-parallel zum Transistor T2 geschaltet. Die Dioden D1 und D2 dienen dabei als Freilauf-Dioden für die Transistoren T1 und T2, also mit einer Durchgangsrichtung entgegen der Durchgangsrichtung der zugeordneten Transistoren, wobei jeweils deren Anoden entsprechend mit der elektrischen Leitung zwischen den Transistoren T1 und T3 der ersten Halbbrücke und der elektrischen Leitung zwischen den Transistoren T2 und T4 der zweiten Halbbrücke verbunden sind. The diode D1 is connected in anti-parallel to the transistor T1. The diode D2 is connected in anti-parallel to the transistor T2. The diodes D1 and D2 serve as freewheeling diodes for the transistors T1 and T2, ie with a passage direction opposite to the passage direction of the associated transistors, wherein in each case their anodes corresponding to the electrical line between the transistors T1 and T3 of the first half-bridge and the electrical Line between the transistors T2 and T4 of the second half-bridge are connected.

Die Dioden D1 und D2 können eine Schleusenspannung, d. h. eine Schwellspannung US von 0,3 V aufweisen und eine Sperrspannung UR von 400 V. Die Diode ZD kann eine Schleusenspannung US von 0,3 V aufweisen und eine Sperrspannung UR von 400 V. The diodes D1 and D2 may have a slip voltage, ie a threshold voltage U S of 0.3 V and a blocking voltage U R of 400 V. The diode Z D may have a slip voltage U S of 0.3 V and a reverse voltage U R of 400 V.

Schließlich weist die Schaltung noch einen Kondensator K auf. Dieser ist parallel zur ersten Halbbrücke mit den Transistoren T1 und T3 und parallel zur zweiten Halbbrücke mit den Transistoren T2 und T4 geschaltet. Der Kondensator ist vorzugsweise entsprechend der Induktivität der Spule 2 ausgelegt. Er weist daher vorzugsweise eine Kapazität im Bereich von 1 µF bis 22 µF auf, vorzugsweise von 4,7 µF. Finally, the circuit still has a capacitor K on. This is connected in parallel to the first half-bridge with the transistors T1 and T3 and parallel to the second half-bridge with the transistors T2 and T4. The capacitor is preferably according to the inductance of the coil 2 designed. It therefore preferably has a capacity in the range from 1 μF to 22 μF, preferably 4.7 μF.

Im Folgenden wird das Funktionsprinzip der gezeigten Schaltung erläutert:
Durch Einschalten der Transistoren T1 und T4 wird bei Vorliegen der Versorgungsspannung UC die Wicklung der Spule 2 mit positiver Stromrichtung erregt. Dabei sind die Transistoren T2 und T3 ausgeschaltet.
The following explains the functional principle of the circuit shown:
By turning on the transistors T1 and T4 is in the presence of the supply voltage UC, the winding of the coil 2 excited with positive current direction. In this case, the transistors T2 and T3 are turned off.

Bei Einschalten der Transistoren T2 und T3, wenn die Transistoren T1 und T4 ausgeschaltet sind, werden dagegen die Wicklungen der Spulen 2 mit negativer Stromrichtung erregt. Somit können die Spulen 2 in beide Stromrichtungen erregt werden, womit – wie es zu den vorherigen Figuren bereits erläutert worden ist – durch die Spulen 2 Magnetfelder in entgegengesetzte Richtungen aufgebaut werden können. When turning on the transistors T2 and T3, when the transistors T1 and T4 are turned off, on the other hand, the windings of the coils 2 energized with negative current direction. Thus, the coils can 2 be energized in both current directions, which - as has already been explained to the previous figures - through the coils 2 Magnetic fields can be built in opposite directions.

Beim Ausschalten des Stromes durch die Wicklung der Spule 2, d. h. wenn beispielsweise die Transistoren T4 und T1 abgeschaltet werden, wobei die Transistoren T3 und T2 abgeschaltet waren, wird über die Freilauf-Dioden D1 und den ebenso wirkenden Transistor T4 der Kondensator K mittels der Induktionsspannung aufgeladen. When turning off the current through the winding of the coil 2 That is, when, for example, the transistors T4 and T1 are turned off, with the transistors T3 and T2 turned off, the capacitor K is charged via the flywheel diodes D1 and the transistor T4 also acting by means of the induction voltage.

Dieser Effekt ist auf die Induktivität der Spule 2 zurückzuführen, aufgrund derer die Spule 2 bei ihrer Abschaltung zunächst den Stromfluss aufrechterhält. Der weitere Stromfluss, bewirkt durch die Spule 2, ist dabei auf die im Magnetfeld der Spule 2 gespeicherte magnetische Energie zurückzuführen. Dieser Strom kann in der Schaltung je nach Stromflussrichtung über eine der Dioden D1 oder D2 und einem der Transistoren T3 oder T4 zurückfließen und den Kondensator Küber Uc hinaus laden. This effect is due to the inductance of the coil 2 due to which the coil 2 initially shuts off the current flow when it is switched off. The further current flow, caused by the coil 2 , is in the magnetic field of the coil 2 attributed stored magnetic energy. Depending on the current flow direction, this current can flow back in the circuit via one of the diodes D1 or D2 and one of the transistors T3 or T4 and charge the capacitor Kover Uc.

Die Diode ZD verhindert dabei, dass dieser Strom über die Spannungsversorgung der Schaltung fließen kann und diese eventuell beschädigen könnte. Diode ZD prevents this current from flowing through the power supply of the circuit and possibly damaging it.

Durch die Aufladung des Kondensators K steht für einen erneuten Schaltvorgang eine wesentlich höhere Spannung, beispielsweise von mehr als 150 V, als die der normalen Spannungsversorgung, d. h. der Spannung UC, zur Verfügung. By charging the capacitor K is for a renewed switching operation, a much higher voltage, for example, more than 150 V, than that of the normal power supply, d. H. the voltage UC, available.

Somit kann der Stromfluss durch die Spulen 2, der zunächst durch die Induktivität gebremst wird, bei ihrer Einschaltung in kürzerer Zeit erhöht werden und damit die Erregung der Wicklungen der Spulen 2 in kürzerer Zeit erfolgen. Im Ergebnis wird also in kürzerer Zeit das für die Schaltgeschwindigkeit des Aktuators notwendige Magnetfeld der Spule 2 aufgebaut. Thus, the flow of current through the coils 2 , which is first slowed down by the inductance, are increased when they are turned on in a shorter time and thus the excitation of the windings of the coils 2 done in less time. As a result, therefore, in a shorter time required for the switching speed of the actuator magnetic field of the coil 2 built up.

Beispielsweise ist der Aktuator und vorzugsweise seine Schaltung so ausgelegt, dass er innerhalb von 2–3ms umgeschaltet hat. For example, the actuator, and preferably its circuitry, is designed to switch within 2-3ms.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Elektromagnet electromagnet
2a, b 2a, b
Spule Kitchen sink
3 3
Schaltung circuit
4 4
Joch yoke
5a, b 5a, b
Stirnseite front
6a, b 6a, b
Permanentmagnet permanent magnet
7 7
Pol-Achse Pol-axis
8 8th
Radialbereich radial area
9 9
Druckfeder compression spring
10 10
Längsrichtung, axiale Richtung, BewegungsrichtungLongitudinal direction, axial direction, direction of movement
10‘ 10 '
Spulenebene coil plane
11 11
Querebene transverse plane
12 12
Abstand distance
13 13
Anschlag attack
14a, b 14a, b
Jochschaft yoke shaft
15 15
Gegenhalter backstop
16 16
Flussleitkörper flux conductors
17 17
Durchgangsöffnung Through opening
18 18
Gehäuse casing
19 19
Joch-Fortsatz Yoke extension
20 20
Aktuator actuator
21 21
Pleuel pleuel
22 22
Drehachse axis of rotation
23 23
Drehelement rotating member
23‘ 23 '
Drehebene plane of rotation
24 24
Auswerfer ejector
25 25
Befestigungspunkt attachment point
26 26
Schlitz slot
α α
Winkel angle
b b
Breite width
B B
Breite width
T1–T4 T1-T4
Transistor transistor
D1–D4 D1-D4
Freilaufdiode Freewheeling diode
K K
Kondensator capacitor
ZD ZD
Zusatzdiode additional diode

Claims (26)

(Ohne Permanentmagnete) Aktuator-Vorrichtung mit wenigstens einem Aktuator (20), der – wenigstens einen Elektromagneten (1a) mit einer Spule (2a) mit in Längsrichtung (10) liegender Spulenachse (10‘), – eine elektrischen Schaltung (3) zum Steuern des Stromflusses in der Spule (2), – ein relativ zu dem wenigstens einen Elektromagneten (1) in Längsrichtung (10) bewegliches Joch (4) aus magnetisierbarem Material im Wirkbereich des Elektromagneten (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass – zwei Elektromagnete (1a, b) mit je einer Spule (2a, b) in Längsrichtung (10) mit einem Abstand (12) hintereinander und bezüglich einer Querebene (11) zur Längsrichtung (10) axial einander gegenüber liegend vorhanden sind, – das Joch (4) in dem Abstand (12) angeordnet ist und – zwischen dem beweglichen Teil des Aktuators, den Elektromagneten (1a, b) oder dem Joch (4), und einem ortsfesten Gegenhalter (15) zwei in entgegengesetzte axiale Richtungen wirkende Federn (9a, b) angeordnet sind. (Without permanent magnets) Actuator device with at least one actuator ( 20 ), which - at least one electromagnet ( 1a ) with a coil ( 2a ) in the longitudinal direction ( 10 ) lying coil axis ( 10 ' ), - an electrical circuit ( 3 ) for controlling the current flow in the coil ( 2 ), - a relative to the at least one electromagnet ( 1 ) longitudinal ( 10 ) movable yoke ( 4 ) of magnetizable material in the effective range of the electromagnet ( 1 ), characterized in that - two electromagnets ( 1a , b) each with a coil ( 2a , b) in the longitudinal direction ( 10 ) with a distance ( 12 ) one behind the other and with respect to a transverse plane ( 11 ) to the longitudinal direction ( 10 ) are axially opposite each other, - the yoke ( 4 ) in the distance ( 12 ) is arranged and - between the movable part of the actuator, the electromagnet ( 1a , b) or the yoke ( 4 ), and a fixed counter-holder ( 15 ) two springs acting in opposite axial directions ( 9a , b) are arranged. Aktuator-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (9a, b) Druckfedern (9a, b) sind und/oder je eine Feder (9a, b) an jeder der Stirnseiten (5a, b) des beweglichen Teils des Aktuators angeordnet ist. Actuator device according to claim 1, characterized in that the springs ( 9a , b) compression springs ( 9a , b) and / or one spring each ( 9a , b) on each end face ( 5a , b) of the movable part of the actuator is arranged. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von beiden Stirnseiten des Joches (4) in Längsrichtung (10) wenigstens je ein Jochschaft (14a, b) abragt, der insbesondere den beweglichen Teil des Aktuators, insbesondere je einen der Elektromagnete (1) und dessen Spule (2), durch deren zentrale Durchgangsöffnung (17) in Längsrichtung (10) durchdringt. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that from both end faces of the yoke ( 4 ) longitudinal ( 10 ) at least one yoke each ( 14a , b) protruding, in particular the movable part of the actuator, in particular one of the electromagnets ( 1 ) and its coil ( 2 ), through whose central passage opening ( 17 ) longitudinal ( 10 ) penetrates. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektromagnete (1a, b) ortsfest angeordnet sind und das Joch (4) hierzu beweglich angeordnet ist. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the two electromagnets ( 1a , b) are stationary and the yoke ( 4 ) is arranged to be movable. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuator-Vorrichtung (4) im Radialbereich der Spule (2) angeordnet ist. Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator device ( 4 ) in the radial area of the coil ( 2 ) is arranged. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (4) plattenförmig in der Querebene (11) liegend, und insbesondere ringförmig ausgebildet ist. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the yoke ( 4 ) plate-shaped in the transverse plane ( 11 ) lying, and in particular is annular. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (2) an der radialen Außenseite und/oder der radialen Innenseite von einem Flussleitkörper (16) umgeben ist. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the coil ( 2 ) on the radial outside and / or the radial inside of a flux guide body ( 16 ) is surrounded. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (2) auch an der von der gegenüberliegenden Spule (2) abgewandten Stirnseite von einem Flussleitkörper (16) umgeben ist. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the coil ( 2 ) also at the opposite of the coil ( 2 ) facing away from a flux guide ( 16 ) is surrounded. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stirnseitige Flussleitkörper (16) ebenfalls eine zentrale Durchgangsffnung (17) besitzt, die groß genug ist, den Jochschaft (14a, b) hindurch treten zu lassen und diesen insbesondere in axialer Richtung (10) zu führen. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the end-side flux guide body ( 16 ) also has a central passage ( 17 ), which is large enough, the yoke shaft ( 14a , b) pass through and this particular in the axial direction ( 10 ) respectively. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Federn (9a, b) gleich stark sind. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the two springs ( 9a , b) are equally strong. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Federn (9a, b) eine geringere Federkraft aufweisen als die Haftkraft des Joches (4) an dem das Joch (4) anziehenden, aktivierten Elektromagneten (1a, b) Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the two springs ( 9a , b) have a lower spring force than the adhesive force of the yoke ( 4 ) on which the yoke ( 4 ) attracting, activated electromagnets ( 1a , b) Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Federn (9a, b) ausreichend stark ist, um das Gewicht des Joches (4) gegebenenfalls einschließlich der Jochschäfte (14a, b) zu tragen (Mit Permanentmagneten im Elektromagnet) Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that each of the springs ( 9a , b) is sufficiently strong to reduce the weight of the yoke ( 4 ) where appropriate, including the Jochschäfte ( 14a , b) to wear (with permanent magnets in the electromagnet) Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – an derjenigen Stirnseite (5a, b) des Elektromagneten (1a, b), insbesondere dessen Spule (2), und insbesondere an jedem der beiden Elektromagnete (1a, b), die dem gegenüberliegenden Elektromagneten (1a, b) benachbart ist, wenigstens ein Permanentmagnet (6a, b) angeordnet ist, – wobei der Permanentmagnet (6a, b) eine radiale Polachse (7) aufweist, die bei allen Permanentmagneten (6a, b) entweder radial nach innen oder radial nach außen weist – und insbesondere die Schaltung (3) auch in der Lage ist, die Richtung des Stromflusses durch jede der beiden Spulen (2) zu steuern. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that - at that end face ( 5a , b) the electromagnet ( 1a , b), in particular its coil ( 2 ), and in particular on each of the two electromagnets ( 1a , b), the opposite electromagnet ( 1a , b) is adjacent, at least one permanent magnet ( 6a , b) is arranged, - wherein the permanent magnet ( 6a , b) a radial polar axis ( 7 ), which in all permanent magnets ( 6a , b) has either radially inward or radially outward - and in particular the circuit ( 3 ) is also capable of determining the direction of current flow through each of the two coils ( 2 ) to control. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Permanentmagnet (6a, b) ringförmig ist. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized that the at least one permanent magnet ( 6a , b) is annular. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Permanentmagnet (6a, b) im Radialbereich (8) der Spule (2) angeordnet ist. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one permanent magnet ( 6a , b) in the radial area ( 8th ) of the coil ( 2 ) is arranged. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Permanentmagnet (6a, b) fest mit dem Elektromagneten (1a, b), insbesondere dessen Flussleitkörper (16), verbunden ist. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one permanent magnet ( 6a , b) fixed to the electromagnet ( 1a , b), in particular its flux guide body ( 16 ), connected is. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Permanentmagnete (6a, b) gleich stark sind. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the two permanent magnets ( 6a , b) are equally strong. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Federn (9a, b) unterschiedlich stark sind und die zugeordneten Permanentmagnete (6a, b) analog unterschiedlich stark sind, insbesondere indem der stärkere Permanentmagnet (6a) der stärkeren Feder (9a) benachbart angeordnet ist und/oder bei einem aufrecht stehenden Aktuator oder obere Permanentmagnet (6a) stärker ist als der untere. (Mit Permanentmagnet im Joch) Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the two springs ( 9a , b) have different strengths and the associated permanent magnets ( 6a , b) are of different strength, in particular in that the stronger permanent magnet ( 6a ) of the stronger spring ( 9a ) is arranged adjacent and / or in an upright actuator or upper permanent magnet ( 6a ) is stronger than the lower one. (With permanent magnet in the yoke) Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Joch (4) wenigstens einen Permanentmagneten (6a, b) umfasst, dessen Polachse radial entweder an allen Stellen des Umfanges, an denen sich ein Permanentmagnet befindet, radial von innen nach außen oder an allen Stellen, an denen sich ein Permanentmagnet befindet radial von außen nach innen verläuft und – die elektrische Schaltung (3) einen Kondensator (K) umfasst, der in der Lage ist, den in ihm gespeicherten Strom sehr schnell an eine der Spulen (2) abzugeben (Aktuator-Vorrichtung) Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that - the yoke ( 4 ) at least one permanent magnet ( 6a , b) whose pole axis radially either from the outside to the inside at all points of the circumference at which a permanent magnet is located, radially from inside to outside or at all points where a permanent magnet is located, and - the electrical circuit ( 3 ) comprises a capacitor (K) capable of rapidly transferring the current stored in it to one of the coils ( 2 ) (Actuator device) Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (20) mittels eines Pleuels (21) mit einer um eine Drehachse (22) drehbaren Drehelement (23) wirkverbunden ist, wobei der Aktuator (20) in der Drehebene (23‘) liegt, in der sich das Drehelement (23) dreht. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 20 ) by means of a connecting rod ( 21 ) with one about a rotation axis ( 22 ) rotatable rotary element ( 23 ) is operatively connected, wherein the actuator ( 20 ) in the plane of rotation ( 23 ' ), in which the rotary element ( 23 ) turns. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Drehelement (23) drehfest ein Arbeitselement, insbesondere ein Auswerfer (24), angeordnet ist. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that on the rotary element ( 23 ) rotatably a working element, in particular an ejector ( 24 ) is arranged. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere unabhängig voneinander drehbare Drehelemente (23) in Richtung der Drehachse (22) hintereinander angeordnet sind, die insbesondere in Richtung der Drehachse (22) jeweils eine geringere Breite (b) aufweisen als die Breite (B) des Aktuators (20) betrachtet in der gleichen Blickrichtung, und die den jeweiligen Drehelementen (23) wirkverbundenen Aktuatoren (20) betrachtet in Richtung der Drehachse (22) versetzt zueinander und in Umfangsrichtung zur Drehachse (22) versetzt zueinander angeordnet sind. Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of independently rotatable rotary elements ( 23 ) in the direction of the axis of rotation ( 22 ) are arranged one behind the other, in particular in the direction of the axis of rotation ( 22 ) each have a smaller width (b) than the width (B) of the actuator ( 20 ) viewed in the same direction, and the respective rotary elements ( 23 ) operatively connected actuators ( 20 ) viewed in the direction of the axis of rotation ( 22 ) offset from one another and in the circumferential direction to the axis of rotation ( 22 ) are offset from one another. Aktuator-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der jeweils gleichen Funktionsstellung, zum Beispiel der in Richtung der Drehachse (22) maximal angenäherten, Lage des Joches (4), das mit diesem Aktuator (20) wirkverbundene Pleuel (21) an seinem Befestigungspunkt (25) unter dem gleichen Winkel (α) zur hierdurch verlaufenden radialen Richtung ausgehend von der Drehachse (22) verläuft Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that in the respective same functional position, for example in the direction of the axis of rotation ( 22 ) maximum approximated position of the yoke ( 4 ), with this actuator ( 20 ) operatively connected connecting rods ( 21 ) at its attachment point ( 25 ) at the same angle (α) to the radial direction extending therefrom, starting from the axis of rotation ( 22 ) runs Verfahren zum in Betrieb nehmen des Aktuators der Aktuator-Vorrichtung, der in keinem Elektromagneten (1a, b) einen Permanentmagneten (6a, b) aufweist, so dass das Joch (4) bei stromlosen Elektromagneten (1a, b) in der Mitte des Abstandes (12) durch die Federn (9a, b) zentriert in einer Ruhelage verbleibt, indem – zuerst der Elektromagnet (1b) mit der tieferliegenden Stirnseite (5b mit einem sehr kurzen Stromstoß mit sehr hoher Spannung beaufschlagt wird, dass das Joch (4) von ihm so weit wie möglich herangezogen wird, – danach dieser Elektromagnet (1b) stromlos geschaltet und der andere Elektromagnet (1a) mit Strom beaufschlagt wird, sodass das Joch (4) von dem andere Elektromagneten (1a) angezogen wird, – im Wechsel die beiden Elektromagnete (1a, b) mit Strom beaufschlagt werden abhängig von der gewünschten Bewegung des Joches (4). Method for starting the actuator of the actuator device, which is not used in any electromagnet ( 1a , b) a permanent magnet ( 6a , b), so that the yoke ( 4 ) with electroless electromagnets ( 1a , b) in the middle of the distance ( 12 ) through the springs ( 9a , b) remains centered in a rest position, by - first the electromagnet ( 1b ) with the deeper end face ( 5b is subjected to a very short current surge with very high voltage that the yoke ( 4 ) is used by him as much as possible, - then this electromagnet ( 1b ) de-energized and the other electromagnet ( 1a ) is energized so that the yoke ( 4 ) from the other electromagnet ( 1a ) is attracted, - alternately the two electromagnets ( 1a , b) be energized depending on the desired movement of the yoke ( 4 ). Verfahren zum in Betrieb nehmen des Aktuators der Aktuator-Vorrichtung, der in beiden Elektromagneten (1a, b) mindestens einen Permanentmagneten (6a, b) aufweist, so dass das Joch (4) bei stromlosen Elektromagneten (1a, b) an einem der beiden vorzugsweise gleich starken Permanentmagnete (6a, b) eines der beiden Elektromagnete (1a, b) anliegt, abhängig davon, an welchen der beiden Permanentmagnete (6a, B) das Joch (4) beim stromlosschalten des Aktuator stärker angenähert war, indem – zuerst der Elektromagnet (1b), von dem das Joch (4) in der Ruhelage maximal entfernt ist, in einer solchen Durchflussrichtung mit Strom beaufschlagt wird, dass das Joch (4) von ihm angezogen wird, – danach dieser Elektromagnet (1b) stromlos geschaltet und der andere Elektromagnet (1a) in einer solchen Durchflussrichtung mit Strom beaufschlagt wird, dass das Joch (4) von ihm angezogen wird, – im Wechsel die beiden Elektromagnete (1a, b) mit Strom beaufschlagt werden abhängig von der gewünschten Bewegung des Joches (4). Method for starting up the actuator of the actuator device, which is in both electromagnets ( 1a , b) at least one permanent magnet ( 6a , b), so that the yoke ( 4 ) with electroless electromagnets ( 1a , b) on one of the two preferably equally strong permanent magnets ( 6a , b) one of the two electromagnets ( 1a , b) is applied, depending on which of the two permanent magnets ( 6a , B) the yoke ( 4 ) was more closely approximated when the actuator was de-energized by first - the electromagnet ( 1b ), from which the yoke ( 4 ) is maximally removed in the rest position, is acted upon in such a flow direction with current that the yoke ( 4 ) is attracted to it, - thereafter this electromagnet ( 1b ) de-energized and the other electromagnet ( 1a ) is energized in such a flow direction, that the yoke ( 4 ) is attracted by him, - in alternation, the two electromagnets ( 1a , b) be energized depending on the desired movement of the yoke ( 4 ). Verfahren zum in Betrieb nehmen des Aktuators der Aktuator-Vorrichtung, der in im beweglichen Teil, insbesondere im Joch (4), mindestens einen Permanentmagneten (6a, b) aufweist, so dass das Joch (4) bei stromlosen Elektromagneten (1a, b) an einem der beiden Elektromagnete (1a, b) anliegt, abhängig davon, an welchen der beiden Permanentmagnete (6a, b) das Joch (4) beim stromlos-schalten des Aktuators stärker angenähert war, indem – zuerst der Elektromagnet (1b), an dem das Joch (4) in der Ruhelage anliegt oder maximal angenähert ist, in einer solchen Durchflussrichtung mit Strom beaufschlagt wird, dass das Joch (4) von ihm abgestoßen wird, – danach dieser Elektromagnet (1b) stromlos geschaltet und der andere Elektromagnet (1a) in einer solchen Durchflussrichtung mit Strom beaufschlagt wird, dass das Joch (4) von ihm angezogen wird, – im Wechsel die beiden Elektromagnete (1a, b) mit Strom beaufschlagt werden abhängig von der gewünschten Bewegung des Joches (4). Method for starting up the actuator of the actuator device, which is in the movable part, in particular in the yoke ( 4 ), at least one permanent magnet ( 6a , b), so that the yoke ( 4 ) with electroless electromagnets ( 1a , b) on one of the two electromagnets ( 1a , b) is applied, depending on which of the two permanent magnets ( 6a , b) the yoke ( 4 ) was more closely approximated when the actuator was switched off by - first the electromagnet ( 1b ), where the yoke ( 4 ) is in the rest position or maximum approximated, is applied in such a flow direction with power that the yoke ( 4 ) is repelled by him, - thereafter this electromagnet ( 1b ) de-energized and the other electromagnet ( 1a ) is energized in such a flow direction, that the yoke ( 4 ) is attracted by him, - in alternation, the two electromagnets ( 1a , b) be energized depending on the desired movement of the yoke ( 4 ).
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