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Title:
ACTUATOR DEVICE AND METHOD FOR OPERATING AN ACTUATOR DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/173996
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an actuator device, more particularly an electromagnetic actuator device, comprising at least one armature element (10a-d) and at least one magnetic retaining unit (12a-d) which is provided at least for fixing the armature element (10a-d) in a stable end position (16a-d) in at least a first operating state (14a-d). According to the invention, the actuator device has at least one mechanical acceleration unit (18a-d) which is provided at least for accelerating the armature element (10a-d) out of the stable end position (16a-d) in at least a second operating state (24a-d) in order to actuate the armature element (10a-d), the armature element (10a-d) being accelerated in the second operating state (24a-d), in particular as a result of the actuation of the armature element (10a-d) by deactivating a retaining force of the magnetic retaining unit (12a-d), in such a way that the armature element (10a-d) travels a stroke distance (20a-d) of more than 10 mm in a time period of at most 25 ms, preferably a stroke distance (20a-d) of at least 20 mm in a time period of at most 20 ms, and the mechanical acceleration unit (18a-d) being provided for making a significant, in particular major, contribution to the total acceleration of the armature element (10a-d) in the second operating state (24a-d).

Inventors:
BÜRSSNER JÖRG (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/055010
Publication Date:
September 03, 2020
Filing Date:
February 26, 2020
Export Citation:
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Assignee:
ETO MAGNETIC GMBH (DE)
International Classes:
H01F7/123; H01F7/16; H01F7/08
Foreign References:
DE10047964A12001-03-29
EP2428472A12012-03-14
US4779582A1988-10-25
DE102017000901A12018-08-02
DE102014117702A12016-06-02
DE112005002756T52007-09-06
DE112011103156T52013-07-18
DE102009030479A12010-12-30
Attorney, Agent or Firm:
DAUB, Thomas (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Aktorvorrichtung, insbesondere elektromagnetische Aktorvorrichtung, mit zumindest einem Ankerelement (10a-d) und mit zumindest einer magnetischen Halteeinheit (12a-d), welche zumindest dazu vorgesehen ist, das Ankerelement (10a-d) in zumindest einem ersten Betriebszustand (14a-d) in einer stabilen Endlage (16a-d) zu fixieren, gekennzeichnet durch zumindest eine mechanische Beschleunigungseinheit (18a-d), welche zumindest dazu vorgesehen ist, in zumindest einem zweiten Betriebszustand (24a-d) zu einer Betätigung des Ankerelements (10a-d) das Ankerelement (10a-d) aus der stabilen Endlage (16a-d)

herauszubeschleunigen, wobei das Ankerelement (10a-d) in dem zweiten Betriebszustand (24a-d), insbesondere in Folge der Betätigung des Ankerelements (10a-d) durch eine Deaktivierung einer Haltekraft der magnetischen Halteeinheit (12a-d), derart beschleunigt ist, dass das Ankerelement (10a-d) in einem Zeitraum von höchstens 25 ms einen Hub (20a-d) von mehr als 10 mm, vorzugsweise in einem Zeitraum von höchstens 20 ms einen Hub (20a-d) von zumindest 20 mm, zurücklegt, und wobei die mechanische Beschleunigungseinheit (18a-d) dazu vorgesehen ist, einen wesentlichen, insbesondere überwiegenden, Beitrag zu einer Gesamtbeschleunigung des Ankerelements (10a-d) in dem zweiten Betriebszustand (24a-d) zu leisten.

2. Aktorvorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine maximale Erstreckung (26a-d) in eine beliebige Richtung senkrecht zu einer vorgesehenen Bewegungsrichtung (28a-d) des Ankerelements (10a-d) von höchstens 30 mm. 3. Aktorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Halteeinheit (12a-d) dazu vorgesehen ist, eine magnetische Haltekraft zu erzeugen, welche das Ankerelement (10a-d) in dem ersten Betriebszustand (14a-d) in der stabilen Endlage (16a-d) fixiert und welche entgegen einer an dem Ankerelement (1 Oa-d) anliegenden und durch die mechanische Beschleunigungseinheit (18a-d) erzeugten Beschleunigungskraft wirkt.

4. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Beschleunigungseinheit (18a-d) zumindest eine erste Feder (30a-d) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, zumindest in dem ersten Betriebszustand (14a-d) eine drückende Kraft auf das Ankerelement (10a-d) auszuwirken.

5. Aktorvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Beschleunigungseinheit (18a-d) zumindest eine zweite Feder (40a-d) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, eine der drückenden

Kraft der ersten Feder (30a-d) entgegengerichtete drückende Kraft auf das Ankerelement (10a-d) auszuüben.

6. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet durch eine weitere magnetische Halteeinheit (22a-d), welche getrennt von der magnetischen Halteeinheit (12a-d) ausgebildet ist und welche dazu vorgesehen ist, das Ankerelement (10a-d) in zumindest einem dritten Betriebszustand (34a-d) in einer zweiten stabilen Endlage (36a-d) zu fixieren. 7. Aktorvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere magnetische Halteeinheit (22a-d) in einer zu einer vorgesehenen Bewegungsrichtung (28a-d) des Ankerelements (10a-d) parallel verlaufenden Richtung von der magnetischen Halteeinheit (12a-d) beabstandet ist.

8. Aktorvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der magnetischen Halteeinheit (12a-d) und der weiteren magnetischen Halteeinheit (22a-d) zumindest im Wesentlichen einem maximalen Hub (20a-d) des Ankerelements (10a-d) entspricht.

9. Aktorvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine Dämpfungseinheit (32a-d), welche dazu vorgesehen ist, einen Aufprallimpuls des Ankerelements (10a-d) auf die magnetische

Halteeinheit (12a-d) und/oder die weitere magnetische Halteeinheit (22a- d) am Ende eines Bewegungsvorgangs des Ankerelements (10a-d) zumindest wesentlich zu dämpfen.

10. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet durch eine Steuer- und/oder Regeleinheit (38a-d), welche zumindest dazu vorgesehen ist, eine Haltekraft der magnetischen Halteeinheit (12a-d, 22a-d) zumindest kurzzeitig derart zu beeinflussen, dass die Fixierung des Ankerelements (10a-d) zumindest teilweise aufgehoben ist.

11. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Halteeinheit (12a, 22a) zumindest eine Magnetspule (42a) und/oder zumindest einen

Reluktanzmagnet (44a) zu einer Erzeugung der Haltekraft umfasst, dessen Magnetfeld steuerbar ist. 12. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet durch zumindest einen Permanentmagnet (46b-d, 48b- d), welcher zumindest zu einer Erzeugung der das Ankerelement (1 Ob-d) in der stabilen Endlage (16b-d) fixierenden Haltekraft vorgesehen ist.

13. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Halteeinheit (12c, 22c; 12d, 22d) zumindest einen Permanentmagnet (46c; 46d) aufweist.

14. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerelement (10b) zumindest einen

Permanentmagnet (46b) aufweist.

15. Aktorvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch zumindest eine Schaltspule (50b-d, 52b-d), welche zumindest dazu vorgesehen ist, ein Schaltmagnetfeld, insbesondere einen

Schaltmagnetpuls, zu erzeugen, welches das Magnetfeld des

Permanentmagnets (46b-d, 48b-d) zu einer zumindest kurzzeitigen Reduzierung der Haltekraft der magnetischen Halteeinheit (12b-d, 22b-d) zumindest lokal verdrängend überlagert.

16. Aktorvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltspule (50d, 52d) dazu vorgesehen ist, mittels des

Schaltmagnetfelds, insbesondere des Schaltmagnetpulses, einen initialen Beschleunigungsimpuls an das Ankerelement (10d) zu übertragen.

17. Aktorvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Ankerelements (10d) zumindest in dem ersten Betriebszustand (14d) in einem Spuleninneren (54d) der

Schaltspule (50d, 52d) angeordnet ist. 18. Aktorvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch

gekennzeichnet, dass das Ankerelement (10d) zumindest eine Nut (56d) aufweist, welche in dem ersten Betriebszustand (14d) einen

Reluktanzspalt (58d) eines Magnetkreises der Schaltspule (50d, 52d) ausbildet.

19. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerelement (10a-d) in einem bewegten Zustand entlang eines Großteils des durch das Ankerelement (10a-d) zurücklegbaren Hubs (20a-d) zumindest im Wesentlichen frei ist von einer Beeinflussung durch externe Magnetfelder.

20. Verfahren zum Betrieb einer Aktorvorrichtung, insbesondere einer

elektromagnetischen Aktorvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem Ankerelement (10a-d) und mit zumindest einer magnetischen Halteeinheit (12a-d), mittels welcher in zumindest einem Fixierungsschritt (62) das Ankerelement (10a- d) in einer stabilen Endlage (16a-d) der Aktorvorrichtung fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Aktorschritt (64) das Ankerelement (10a-d) zu einer Betätigung des Ankerelements (10a-d) aus der stabilen Endlage (16a-d) herausbeschleunigt wird, wobei das

Ankerelement (10a-d) in dem Aktorschritt (64) derart beschleunigt wird, dass das Ankerelement (10a-d) in einem Zeitraum von höchstens 25 ms einen Hub (20a-d) von mehr als 10 mm, vorzugsweise in einem Zeitraum von höchstens 20 ms einen Hub (20a-d) von zumindest 20 mm, zurücklegt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das

Ankerelement (10a-d) in dem Aktorschritt (64a-d) mit einer

Maximalbeschleunigung von wenigstens 100 m/s2 beschleunigt wird. 22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerelement (10a-d) in dem Aktorschritt (64a-d) zu einem Großteil durch Federkräfte (100a-d) bewegt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch

gekennzeichnet, dass das Ankerelement (1 Ob-d) zumindest in einem

Fixierungsschritt (62b-d) stromlos in der stabilen Endlage (16b-d) fixiert wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch

gekennzeichnet, dass eine Bewegung des Ankerelements (10a-d) durch einen, ein Magnetfeld der magnetischen Halteeinheit (12a-d) und/oder ein

Magnetfeld des Ankerelements (10a-d) beeinflussenden Auslösepuls zugelassen und/oder initiiert wird, welcher kürzer als 4 ms ist.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der

Auslösepuls dazu vorgesehen ist, ein Magnetfeld eines

Permanentmagnets (46b; 46d) der magnetischen Halteeinheit (12c; 12d) und/oder ein Magnetfeld eines Permanentmagnets (46b) des

Ankerelements (10b) zumindest lokal verdrängend zu überlagern

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Auslösepuls das Ankerelement (10d) zu Beginn des

Aktorschritts (64d) zusätzlich initial beschleunigt wird. 27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem weiteren Fixierungsschritt (66a-d) ein bewegtes Ankerelement (10a-d) in einem Nahbereich einer der magnetischen Halteeinheit (12a-d) in einer Bewegungsrichtung (28a-d) des Ankerelements (10a-d) gegenüberliegend angeordneten weiteren magnetischen Halteeinheit (22a-d) von einem Magnetfeld der weiteren magnetischen Halteeinheit (22a-d) eingefangen wird und in einer zweiten stabilen Endlage (36a-d) festgehalten wird.

Description:
Aktorvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer

Aktorvorrichtung

Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Aktorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Aktorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20.

Es ist bereits eine Aktorvorrichtung mit zumindest einem Ankerelement und mit zumindest einer magnetischen Halteeinheit, welche zumindest dazu vorgesehen ist, das Ankerelement in zumindest einem ersten Betriebszustand in einer stabilen Endlage zu fixieren, vorgeschlagen worden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit vorteilhaften Schalteigenschaften bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 20 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Aktorvorrichtung, insbesondere einer

elektromagnetischen Aktorvorrichtung, mit zumindest einem Ankerelement und mit zumindest einer magnetischen Halteeinheit, welche zumindest dazu vorgesehen ist, das Ankerelement in zumindest einem ersten Betriebszustand in einer stabilen Endlage zu fixieren. Es wird vorgeschlagen, dass die Aktorvorrichtung zumindest eine mechanische Beschleunigungseinheit aufweist, welche zumindest dazu vorgesehen ist, in zumindest einem zweiten Betriebszustand zu einer Betätigung des Ankerelements das Ankerelement aus der stabilen Endlage herauszubeschleunigen, wobei das Ankerelement in dem zweiten Betriebszustand, insbesondere in Folge der

Betätigung des Ankerelements durch eine Deaktivierung einer Haltekraft der magnetischen Halteeinheit, derart beschleunigt ist, dass das Ankerelement in einem Zeitraum von höchstens 25 ms einen Hub von mehr als 10 mm,

vorzugsweise in einem Zeitraum von höchstens 20 ms einen Hub von zumindest 20 mm, zurücklegt, und wobei die mechanische Beschleunigungseinheit dazu vorgesehen ist, einen wesentlichen, insbesondere überwiegenden, Beitrag zu einer Gesamtbeschleunigung des Ankerelements in dem zweiten Betriebszustand zu leisten. Dadurch kann insbesondere eine Aktorvorrichtung mit vorteilhaften Schalteigenschaften ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine besonders schnelle Schaltung, insbesondere in Verbindung mit einem besonders großen Hub, erreicht werden. Vorteilhaft kann ein besonders großer Hub, insbesondere in Verbindung mit einer besonders schnellen Überwindung dieses Hubs, ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine schnelle Schaltung trotz großen Hubs unter, insbesondere im Vergleich zu einem Reluktanzaktor bzw. einem Reluktanzmagnet oder im

Vergleich zu einem Voice Coil Aktor („moving coil“ sowie„moving magnet“) vergleichsweise, geringen elektrischen Leistungen ermöglicht werden. Des Weiteren kann vorteilhaft, insbesondere im Gegensatz zu elektromotorischen Lösungen, eine Komplexität gering gehalten werden. Außerdem kann vorteilhaft, insbesondere im Gegensatz zu elektromotorischen Lösungen, eine hohe Dynamik der Aktorvorrichtung erreicht werden.

Unter einer„Aktorvorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Aktors verstanden werden. Vorteilhaft ist die Aktorvorrichtung zumindest zu einer Verwendung in einem Ventil, insbesondere einem Sitzventil und/oder Schieberventil, und/oder einem Positionierungs- und/oder Transportsystem, bevorzugt einem Pick-and- Place-System, insbesondere zur Positionierung und/oder zu einem Transport von Gegenständen, beispielsweise mittels einer durch die Aktorvorrichtung

bewegbaren pneumatischen Ansaugvorrichtung zum Ansaugen von

Gegenständen, vorgesehen. Insbesondere ist eine elektromagnetische

Aktorvorrichtung dazu vorgesehen, zumindest eine Aktorfunktion, beispielsweise eine Bewegung, elektromagnetisch zu steuern, zu initiieren oder zu beeinflussen. Ferner soll unter einem„Ankerelement“ ein Bauteil verstanden werden, welches bei einem Betrieb der Aktorvorrichtung dazu vorgesehen ist, eine Bewegung auszuüben, welche die Funktion des Aktors bestimmt, beispielsweise eine

Positionierungs- und/oder Transportbewegung des Pick-and-Place-Systems. Vorzugsweise ist das Ankerelement mittels eines magnetischen Signals, insbesondere eines Magnetfelds, beeinflussbar. Insbesondere ist das

Ankerelement dazu vorgesehen, in Reaktion auf ein magnetisches Signal eine Bewegung, insbesondere eine Schwenkbewegung und/oder vorzugsweise eine Linearbewegung, auszuführen. Insbesondere besteht das Ankerelement dabei zumindest teilweise aus einem magnetisch aktiven, insbesondere (ferro-) magnetischen und/oder magnetisierbaren, Material, vorteilhaft aus Eisen.

Vorzugsweise ist das Ankerelement einstückig ausgebildet. Zudem ist das

Ankerelement bevorzugt in wenigstens zwei verschiedene, vorteilhaft zumindest temporär stabile, Endlagen bewegbar. Insbesondere ist das Ankerelement rotationssymmetrisch ausgebildet. Alternativ kann das Ankerelement jedoch auch polyedrisch ausgebildet sein. Insbesondere ist das Ankerelement, vorzugsweise die Bewegung des Ankerelements, in einem Bewegungsbereich der

Aktorvorrichtung geführt. Der Bewegungsbereich ist insbesondere als ein

Flohlraum innerhalb der Aktorvorrichtung, beispielsweise als eine Art Polrohr, ausgebildet. Vorzugsweise weist die Aktorvorrichtung zumindest ein

Führungselement zu einer Führung der Bewegungstrajektorie des Ankerelements auf. Unter„einstückig" soll ferner insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden und/oder miteinander ausgebildet verstanden werden. Der Stoffschluss kann beispielsweise durch einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess, einen Schweißprozess, einen Lötprozess und/oder einen anderen Prozess hergestellt werden. Vorteilhaft soll unter einstückig jedoch aus einem Stück und/oder in einem Stück geformt verstanden werden. Unter„vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.

Die magnetische Halteeinheit umfasst insbesondere ein Magnetsystem, welches dazu vorgesehen ist, eine Haltekraft zu erzeugen, die das Ankerelement in der stabilen Endlage festhält. Die magnetische Halteeinheit umfasst insbesondere zumindest eine elektrische Spule, vorzugsweise einen Elektromagnet und/oder zumindest einen Permanentmagnet. Der erste Betriebszustand ist insbesondere als ein Zustand ausgebildet, in dem das Ankerelement unbewegt ist, vorzugsweise in der stabilen Endlage verharrt. Unter einer„Endlage“ soll insbesondere eine Lage des Ankerelements verstanden werden, welche das Ankerelement, insbesondere bei einem Normalbetrieb, an einem Ende einer Bewegung einnimmt. Vorzugsweise weist das Ankerelement in der Aktorvorrichtung zwei stabile

Endlagen auf, welche insbesondere voneinander beabstandet angeordnet sind.

Ein Abstand zwischen den beiden Endlagen entspricht insbesondere zumindest im Wesentlichen einem maximalen Hub des Ankerelements in der Aktorvorrichtung.

In der stabilen Endlage ist das Ankerelement insbesondere in einem Nahbereich des Magnetsystems angeordnet. Vorteilhaft berührt das Ankerelement in der stabilen Endlage einen Teil eines Magnetsystems und/oder eine direkt an das Magnetsystem angrenzende Dämpfungseinheit.

Die mechanische Beschleunigungseinheit umfasst insbesondere eine

mechanische Feder, vorzugsweise eine mechanische Druckfeder. Alternativ oder zusätzlich kann die mechanische Beschleunigungseinheit auch eine Zugfeder, ein Druckluftventil oder eine Art Rückstoßelement, wie beispielsweise einen

Schlagbolzen oder einen Hammer umfassen. Der zweite Betriebszustand ist insbesondere als ein Zustand ausgebildet, in dem das Ankerelement bewegt ist, vorzugsweise beschleunigt bewegt ist. Insbesondere legt das Ankerelement in dem zweiten Betriebszustand in dem Zeitraum von 25 ms, vorzugsweise 20 ms, den gesamten Hub der Aktorvorrichtung zurück. Der gesamte Hub der

Aktorvorrichtung entspricht insbesondere dem Abstand zwischen den zwei stabilen Endlagen des Ankerelements. Insbesondere beträgt der gesamte Hub des Ankerelements in der Aktorvorrichtung zumindest 10 mm, vorzugsweise zumindest 15 mm und bevorzugt zumindest 20 mm. Unter einem„wesentlichen Beitrag zu einer Gesamtbeschleunigung“ soll insbesondere ein durch die mechanische Beschleunigungseinheit erzeugter Beitrag an der

Gesamtbeschleunigung des Ankerelements von zumindest 30 %, vorzugsweise zumindest 51 %, vorteilhaft zumindest 66 %, bevorzugt zumindest 80 % und besonders bevorzugt zumindest 90 %, verstanden werden. Es ist denkbar, dass das Ankerelement ausschließlich durch die mechanische Beschleunigungseinheit beschleunigt wird. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass ein Teil der

Gesamtbeschleunigung durch ein Magnetfeld erzeugt wird, welches insbesondere in einer Anfangsphase der Bewegung einen zu dem Impuls der mechanischen Beschleunigungseinheit zusätzlichen Impuls an das Ankerelement überträgt.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Aktorvorrichtung eine maximale Erstreckung in eine beliebige Richtung senkrecht zu einer vorgesehenen Bewegungsrichtung des Ankerelements von höchstens 30 mm, vorzugsweise höchstens 25 mm und bevorzugt höchstens 20 mm aufweist. Dadurch können vorteilhafte

Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine möglichst kleinbauende Aktorvorrichtung ermöglicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine besonders hohe Dynamik erreicht werden, insbesondere indem das

Ankerelement durch seine geringe radiale Ausdehnung ein geringes Gewicht aufweist. Außerdem kann dadurch insbesondere mittels einer Kombination einer Mehrzahl an Aktorvorrichtungen ein Pick-and-Place-System ermöglich werden, welches vorteilhaft eine Vielzahl an Gegenständen, insbesondere zeitgleich, auf einem möglichst kleinen Raum positionieren kann. Außerdem wird vorgeschlagen, dass die magnetische Halteeinheit dazu vorgesehen ist, eine magnetische Haltekraft zu erzeugen, welche das

Ankerelement in dem ersten Betriebszustand in der stabilen Endlage fixiert und welche entgegen einer an dem Ankerelement anliegenden und durch die mechanische Beschleunigungseinheit erzeugten, insbesondere ziehenden und/oder drückenden, Beschleunigungskraft wirkt. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine sichere Stabilisierung des Ankerelements in der stabilen Endlage ermöglicht werden. Zudem kann durch die Verwendung einer magnetischen Haltekraft vorteilhaft ein Verschleiß gering gehalten werden, insbesondere im Vergleich mit mechanischen Halterungen. Außerdem kann vorteilhaft eine einfache Schaltbarkeit und/oder Manipulierbarkeit der Haltekraft, insbesondere durch eine zumindest teilweise automatisierte Steuerung und/oder Beeinflussung von Magnetfeldern der magnetischen Halteeinheit, erreicht werden. Insbesondere ist die magnetische Halteeinheit dazu vorgesehen, zu einer Halterung des Ankerelements einen zu einem Großteil innerhalb der magnetischen Halteeinheit und innerhalb des Ankerelements verlaufenden Magnetkreis auszubilden. Die mechanische

Beschleunigungseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, das Ankerelement von der magnetischen Halteeinheit abzustoßen und somit insbesondere aus der stabilen Endlage herauszudrücken.

Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die mechanische Beschleunigungseinheit zumindest eine erste Feder aufweist, welche dazu vorgesehen ist, zumindest in dem ersten Betriebszustand eine drückende Kraft auf das Ankerelement auszuwirken. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch vorteilhaft eine einfache und/oder instantane

Beschleunigung des Ankerelements erreicht werden, sobald eine Federkraft der Feder die magnetische Haltekraft übersteigt. Die erste Feder ist insbesondere als eine Druckfeder, vorzugsweise eine Spiraldruckfeder, ausgebildet. Alternativ kann die erste Feder auch als eine Wellenfeder, als eine Schenkelfeder, als eine Tellerfeder, als eine Evolutfeder oder als eine Gasdruckfeder ausgebildet sein. In dem ersten Betriebszustand ist die drückende Kraft der ersten Feder

insbesondere kleiner als die Haltekraft der magnetischen Halteeinheit.

Insbesondere in dem ersten Betriebszustand ist die drückende Kraft der ersten Feder maximal. Insbesondere in dem zweiten Betriebszustand ist die drückende Kraft der ersten Feder insbesondere größer als die Haltekraft der magnetischen Halteeinheit.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die mechanische Beschleunigungseinheit zumindest eine zweite Feder aufweist, welche dazu vorgesehen ist, eine der drückenden Kraft der ersten Feder entgegengerichtete drückende Kraft auf das Ankerelement auszuüben. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch ein steuerbares

magnetomechanisches Schwingungssystem erreicht werden, wodurch vorteilhaft ein Hin- und Herbewegen des Ankerelements zwischen zwei stabilen Endlagen ermöglicht werden kann. Insbesondere in dem ersten Betriebszustand, in dem die drückende Kraft der ersten Feder maximal ist, ist die drückende Kraft der zweiten Feder minimal. Die drückende Kraft der zweiten Feder wirkt insbesondere der Beschleunigung durch die erste Feder entgegen. Die drückende Kraft der ersten Feder wirkt insbesondere der Beschleunigung durch die zweite Feder entgegen. Die erste Feder und die zweite Feder sind insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten des Ankerelements angeordnet. Es ist denkbar, dass die mechanische Beschleunigungseinheit zumindest eine weitere Feder oder eine Mehrzahl an weiteren Federn aufweist, welche parallel zu der ersten oder zu der zweiten Feder angeordnet sind. Die Federn der mechanischen Beschleunigungseinheit sind jeweils insbesondere direkt oder indirekt an der magnetischen Halteeinheit und/oder einer weiteren magnetischen Halteeinheit abgestützt. Insbesondere ist das Ankerelement dazu vorgesehen, zwischen den zwei stabilen Endlagen hin- und herbewegt zu werden. Insbesondere ist das Ankerelement dazu vorgesehen, insbesondere bei einem Betrieb der Aktorvorrichtung, zwischen den zwei magnetischen Halteeinheiten hin- und herbewegt zu werden. Wenn die Aktorvorrichtung eine weitere magnetische Halteeinheit aufweist, welche getrennt von der magnetischen Halteeinheit ausgebildet ist und welche dazu vorgesehen ist, das Ankerelement in zumindest einem dritten Betriebszustand in einer zweiten stabilen Endlage zu fixieren, können vorteilhafte

Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch ein steuerbares magnetomechanisches Schwingungssystem erreicht werden, wodurch vorteilhaft ein Hin- und Herbewegen des Ankerelements zwischen zwei, jeweils den magnetischen Halteeinheiten zugeordneten stabilen Endlagen ermöglicht werden kann. Insbesondere in dem dritten Betriebszustand ist die drückende Kraft der zweiten Feder kleiner als die Haltekraft der weiteren magnetischen Halteeinheit. Der dritte Betriebszustand ist insbesondere als ein Zustand ausgebildet, in dem das Ankerelement unbewegt ist, vorzugsweise in der zweiten stabilen Endlage verharrt.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die weitere magnetische Halteeinheit in einer zu einer vorgesehenen Bewegungsrichtung des Ankerelements parallel verlaufenden Richtung von der magnetischen Halteeinheit beabstandet ist. Dadurch kann vorteilhaft ein steuerbares magnetomechanisches Schwingungssystem erreicht werden, wodurch vorteilhaft ein Hin- und Herbewegen des Ankerelements zwischen zwei, jeweils den magnetischen Halteeinheiten zugeordneten stabilen Endlagen ermöglicht werden kann.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Abstand zwischen der magnetischen Halteeinheit und der weiteren magnetischen Halteeinheit zumindest im

Wesentlichen einem maximalen Hub des Ankerelements entspricht. Dadurch kann vorteilhaft ein steuerbares magnetomechanisches Schwingungssystem erreicht werden, wodurch vorteilhaft ein Hin- und Herbewegen des Ankerelements zwischen zwei, jeweils den magnetischen Halteeinheiten zugeordneten stabilen Endlagen ermöglicht werden kann. Zudem kann vorteilhaft eine Aktorvorrichtung mit einem möglichst großen Hub erreicht werden. Insbesondere beträgt der Abstand zwischen den magnetischen Halteeinheiten zumindest mehr als 10 mm, vorzugsweise zumindest mehr als 15 mm und bevorzugt zumindest mehr als 20 mm. Darunter, dass ein Abstand einem maximalen Hub„im Wesentlichen entspricht“, soll insbesondere verstanden werden, dass eine Differenz aus dem Abstand und dem maximalen Hub kleiner ist als 30 % des Abstands,

vorzugsweise kleiner ist als 15 % des Abstands und bevorzugt kleiner ist als 5 % des Abstands.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Aktorvorrichtung eine Dämpfungseinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, einen Aufprallimpuls des Ankerelements auf die magnetische Halteeinheit und/oder die weitere magnetische Halteeinheit am Ende eines Bewegungsvorgangs des Ankerelements, zumindest wesentlich zu dämpfen. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden.

Insbesondere kann eine besonders hohe Zuverlässigkeit der Aktorvorrichtung erreicht werden, insbesondere indem eine Abprallwahrscheinlichkeit des

Ankerelements von der magnetischen Halteeinheit vorteilhaft gering gehalten werden kann. Zudem kann vorteilhaft eine hohe Lebensdauer erreicht werden, insbesondere indem ein Verschleiß gering gehalten werden kann. Des Weiteren kann vorteilhaft eine sanftere Aktorbewegung erreicht werden, wodurch

beispielsweise im Falle eines Pick-and-Place-Systems ein Risiko, dass ein aufgenommener Gegenstand am Ende einer Aktorbewegung herunterfällt, vorteilhaft gesenkt werden kann. Die Dämpfungseinheit umfasst insbesondere zumindest ein elastisches Aufprallelement, beispielsweise eine elastische Schicht (Elastomer o.ä.) oder eine Aufprallfeder. Das Aufprallelement ist insbesondere auf einer dem Ankerelement zugewandten Oberfläche der magnetischen Halteeinheit und/oder der weiteren magnetischen Halteeinheit angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann das Aufprallelement oder ein weiteres Aufprallelement auf einer zumindest einer magnetischen Halteeinheit zugewandten Oberfläche des

Ankerelements, vorzugsweise auf beiden den magnetischen Halteeinheiten zugewandten Oberflächen des Ankerelements angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Ankerelement mittels einer vorteilhaften Schaltung von Magnetfeldern, beispielsweise der magnetischen Halteeinheiten, gedämpft werden. Die Dämpfungseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, einen Rückstoß des Ankerelements bei einem Aufprall auf die magnetischen

Halteeinheiten um zumindest 30 %, vorzugsweise um zumindest 50 % und bevorzugt um zumindest 80 % zu reduzieren.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Aktorvorrichtung eine Steuer- und/oder Regeleinheit aufweist, welche zumindest dazu vorgesehen ist, eine Haltekraft der magnetischen Halteeinheit zumindest kurzzeitig derart zu beeinflussen, insbesondere zu reduzieren, dass die Fixierung des Ankerelements zumindest teilweise aufgehoben ist. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine zumindest teilautomatisierte Schaltung der Aktorvorrichtung erreicht werden. Unter einer„Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer„Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden.

Insbesondere kann die Beeinflussung der Haltekraft durch eine Reduzierung eines die Haltekraft erzeugenden Magnetfelds oder durch eine Überlagerung eines die Haltekraft erzeugenden Magnetfelds hervorgerufen werden. Darunter, dass eine Haltekraft„kurzzeitig beeinflusst“ ist, soll insbesondere verstanden werden, dass eine Beeinflussung der Haltekraft einen Zeitraum andauert, welcher kleiner ist als die Zeit, welche das Ankerelement benötigt, um den gesamten Hub

zurückzulegen. Vorzugsweise beträgt die Dauer der kurzzeitigen Beeinflussung weniger als 20 ms, vorteilhaft weniger als 15 ms, bevorzugt weniger als 10 ms und besonders bevorzugt weniger als 5 ms. Darunter, dass die Haltekraft derart beeinflusst ist, dass die Fixierung des Ankerelements zumindest teilweise aufgehoben ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Haltekraft derart beeinflusst ist, dass die Haltekraft kleiner ist als die drückende Kraft, insbesondere die Federkraft, der jeweils stärker drückenden Komponente, insbesondere Feder, der mechanischen Beschleunigungseinheit. Insbesondere ist bei der zumindest teilweisen Aufhebung der Fixierung des Ankerelements die Haltekraft derart reduziert, dass sie zumindest 10 %, vorzugsweise zumindest 20 % und bevorzugt zumindest 30 % geringer ist als die drückende Kraft der mechanischen

Beschleunigungseinheit.

Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die magnetische Halteeinheit zumindest eine Magnetspule und/oder zumindest einen Reluktanzmagnet zu einer Erzeugung der Haltekraft umfasst, dessen Magnetfeld, insbesondere mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit, steuerbar ist. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch vorteilhaft eine direkte Beeinflussung des die Haltekraft erzeugenden Magnetfelds ermöglicht werden. Unter einem Reluktanzmagnet soll insbesondere ein Elektromagnet mit zumindest einer Magnetspule und einem Eisenkreis verstanden werden, welcher einen Luftspalt aufweist und bei welchem das Magnetfeld der Magnetspule dazu vorgesehen ist, derart mit dem Ankerelement wechselzuwirken, dass das Ankerelement durch das Magnetfeld in Richtung des Luftspalts gezogen wird. Der Reluktanzmagnet ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Reluktanzkraft auf das Ankerelement auszuüben, welche insbesondere in Richtung der den Reluktanzmagnet aufweisenden magnetischen Halteeinheit wirkt. Jede magnetische Halteeinheit umfasst insbesondere zumindest eine Magnetspule.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Aktorvorrichtung zumindest einen

Permanentmagnet umfasst, welcher zumindest zu einer Erzeugung der das Ankerelement in der stabilen Endlage fixierenden Haltekraft vorgesehen ist.

Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine stromlose und/oder elektrisch spannungsfreie Fixierung des Ankerelements in einer stabilen Endlage ermöglicht werden. Dadurch kann vorteilhaft ein gutes Fail-Safe-Verhalten erreicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine energiesparende Aktorvorrichtung erreicht werden.

Wenn die magnetische Halteeinheit und/oder die weitere magnetische Halteeinheit zumindest einen Permanentmagnet aufweist, kann vorteilhaft eine stromlose und/oder elektrisch spannungsfreie Fixierung des Ankerelements in einer stabilen Endlage ermöglicht werden. Dadurch kann vorteilhaft ein gutes Fail-Safe- Verhalten erreicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine energiesparende Aktorvorrichtung erreicht werden. Insbesondere ist der in der magnetischen Halteeinheit angeordnete Permanentmagnet dazu vorgesehen, das Ankerelement magnetisch anzuziehen. Dazu ist das Ankerelement insbesondere zumindest teilweise aus einem magnetischen Material, beispielsweise Eisen, ausgebildet oder das Ankerelement umfasst selbst zumindest einen weiteren

Permanentmagnet.

Wenn das Ankerelement zumindest einen Permanentmagnet aufweist, kann vorteilhaft eine stromlose und/oder elektrisch spannungsfreie Fixierung des Ankerelements in einer stabilen Endlage ermöglicht werden. Dadurch kann vorteilhaft ein gutes Fail-Safe-Verhalten erreicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine energiesparende Aktorvorrichtung erreicht werden. Insbesondere ist der in dem Ankerelement angeordnete Permanentmagnet dazu vorgesehen, eine anziehende Wirkung auf die magnetische Halteeinheit auszuüben. Dazu ist die magnetische Halteeinheit insbesondere zumindest teilweise aus einem magnetischen Material, beispielsweise Eisen, ausgebildet oder die magnetische Halteeinheit umfasst selbst zumindest einen weiteren Permanentmagnet.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Aktorvorrichtung zumindest eine Schaltspule umfasst, welche zumindest dazu vorgesehen ist, ein Schaltmagnetfeld, insbesondere einen Schaltmagnetpuls, zu erzeugen, welches das Magnetfeld des Permanentmagnets der Halteeinheit und/oder des Permanentmagnets des Ankerelements zu einer zumindest kurzzeitigen Reduzierung der Haltekraft der magnetischen Halteeinheit zumindest lokal verdrängend überlagert. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch vorteilhaft eine direkte Beeinflussung des die Haltekraft erzeugenden Magnetfelds ermöglicht werden. Die Schaltspule ist insbesondere als eine

Magnetspule ausgebildet, welche vorzugsweise den Bewegungsbereich des Ankerelements zumindest teilweise und/oder zumindest abschnittsweise umfasst. Insbesondere ist die Schaltspule von magnetfeldführenden Elementen umgeben, welche vorzugsweise zumindest abschnittsweise durch ein Gehäuse der Aktorvorrichtung und durch das Ankerelement gebildet sind. Der Schaltmagnetpuls weist insbesondere eine Dauer von weniger als 10 ms, vorteilhaft weniger als 7 ms, bevorzugt weniger als 4 ms und besonders bevorzugt weniger als 2 ms auf. Eine Dauer der kurzzeitigen Reduzierung der Haltekraft der magnetischen Halteeinheit ist insbesondere kleiner oder gleich wie die Dauer des Schaltmagnetpulses. Die lokale Verdrängung des Magnetfelds des

Permanentmagnets ist vorzugsweise auf einen Teil eines Volumens eines magnetfeldführenden Elements konzentriert, welches zugleich einen Teil eines Magnetkreises des Permanentmagnets sowie einen Teil eines Magnetkreises der Schaltspule ausbildet, insofern diese aktiviert ist und das magnetfeldführende Element vorzugsweise einen Teil des Gehäuses der Aktorvorrichtung ausbildet. Alternativ kann das magnetfeldführende Element, aus dem das Magnetfeld des Permanentmagnets durch das Magnetfeld der Schaltspule zumindest teilweise verdrängt wird, auch verschieden von dem Gehäuse ausgebildet sein,

beispielsweise als ein separates Eisenteil. Das Magnetfeld der Schaltspule weist insbesondere eine Magnetfeldstärke auf, welche zumindest hoch genug ist, um eine ausreichende Reduzierung der Haltekraft zu erreichen, so dass die

drückende Kraft der mechanischen Beschleunigungseinheit die verbleibende Haltekraft des Permanentmagnets übersteigt. Vorzugsweise reduziert das

Schaltmagnetfeld die Haltekraft des Permanentmagnets zumindest für die Dauer des Schaltmagnetpulses zumindest zu einem Großteil, bevorzugt zumindest nahezu vollständig. Unter einem„Großteil“ soll insbesondere zumindest 51 %, vorzugsweise zumindest 66 %, bevorzugt zumindest 80 % und besonders bevorzugt zumindest 95 % verstanden werden. Insbesondere ist die Schaltspule der magnetischen Halteeinheit zugeordnet. Insbesondere ist die Schaltspule in einem Nahbereich der magnetischen Halteeinheit angeordnet, wobei der

Nahbereich der magnetischen Halteeinheit insbesondere durch Punkte gebildet ist, welche einen Abstand von der magnetischen Halteeinheit aufweisen, der höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 40 %, einer Maximalerstreckung der Aktorvorrichtung in Richtung einer Bewegungsachse des Ankerelements beträgt. Vorzugsweise ist die Schaltspule vollständig in einer ersten Hälfte der

Aktorvorrichtung angeordnet.

Insbesondere weist die Aktorvorrichtung eine weitere Schaltspule auf, welche vorzugsweise zumindest im Wesentlichen baugleich zu der Schaltspule

ausgebildet ist. Insbesondere ist die weitere Schaltspule der weiteren

magnetischen Halteeinheit zugeordnet. Insbesondere ist die weitere Schaltspule in einem Nahbereich der weiteren magnetischen Halteeinheit angeordnet, wobei der Nahbereich der weiteren magnetischen Halteeinheit insbesondere durch Punkte gebildet ist, welche einen Abstand von der weiteren magnetischen Halteeinheit aufweisen, der höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 40 %, der

Maximalerstreckung der Aktorvorrichtung in Richtung der Bewegungsachse des Ankerelements beträgt. Vorzugsweise ist die weitere Schaltspule vollständig in einer, insbesondere von der ersten Hälfte verschiedenen, vorzugsweise mit der ersten Hälfte überlappungsfreien, zweiten Hälfte der Aktorvorrichtung angeordnet. Insbesondere ist die weitere Schaltspule zumindest dazu vorgesehen, ein weiteres Schaltmagnetfeld zu erzeugen, welches das Magnetfeld des Permanentmagnets der weiteren magnetischen Halteeinheit und/oder des Permanentmagnets des Ankerelements zu einer zumindest kurzzeitigen Reduzierung der Haltekraft der weiteren magnetischen Halteeinheit zumindest lokal verdrängend überlagert.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Schaltspule dazu vorgesehen ist, mittels des Schaltmagnetfelds, insbesondere des Schaltmagnetpulses, einen initialen Beschleunigungsimpuls an das Ankerelement zu übertragen. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine hohe Schaltgeschwindigkeit erreicht werden. Vorteilhaft kann dadurch eine hohe Beschleunigung des Ankerelements erreicht werden. Vorteilhaft kann dadurch der gesamte Hub der Aktorvorrichtung in besonders kurzer Zeit absolviert werden. Zudem kann vorteilhaft eine zu einer Aufhebung der Haltekraft notwendige

Magnetfeldstärke des Schaltmagnetfelds gering gehalten werden, wodurch vorteilhaft eine Schaltzeit, insbesondere eine für einen Aufbau des

Schaltmagnetfelds notwendige Zeit, gering gehalten werden kann. Insbesondere erfährt das Ankerelement bei Aktivierung des Schaltmagnetfelds eine

Reluktanzkraft, welche das Ankerelement aus der stabilen Endlage herauszieht.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil des Ankerelements zumindest in dem ersten Betriebszustand in einem Spuleninneren der Schaltspule angeordnet ist. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine effektive Übertragung des initialen

Beschleunigungsimpulses erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft ein

Gesamtbauraum der Aktorvorrichtung möglichst klein gehalten werden.

Insbesondere ist zumindest ein Teil des Ankerelements in dem Spuleninneren der Schaltspule angeordnet, solange sich das Ankerelement in der stabilen Endlage befindet. Insbesondere ist zumindest ein Teil des Ankerelements in einem

Spuleninneren der weiteren Schaltspule angeordnet, solange sich das

Ankerelement in der zweiten stabilen Endlage befindet. Das Spuleninnere der Schaltspule ist insbesondere als ein Hohlraum in einem Inneren von

Spulenwicklungen der Schaltspule ausgebildet, um welches die Spulenwicklungen aufgewickelt sind.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Ankerelement zumindest eine Nut aufweist, welche in dem ersten Betriebszustand einen Reluktanzspalt eines Magnetkreises der Schaltspule ausbildet. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch bei Aktivierung der Schaltspule eine den initialen Beschleunigungsimpuls erzeugende Reluktanzkraft erzeugt werden. Zudem kann vorteilhaft eine effektive Übertragung des initialen

Beschleunigungsimpulses erreicht werden. Unter einem„Reluktanzspalt“ soll insbesondere ein Spalt, vorzugsweise ein Luftspalt bzw. Reluktanzluftspalt, eines magnetischen Kreises verstanden werden, welcher insbesondere frei ist von magnetfeldleitenden Materialien und welcher insbesondere einen magnetischen Widerstand ausbildet. Insbesondere erzeugt der Reluktanzspalt bei einer

Aktivierung des Magnetfelds der Schaltspule eine Reluktanzkraft, welche eine Schließung des Reluktanzspalts durch den Magnetkreis des Schaltmagnetfelds anstrebt und somit insbesondere eine Verschiebung und/oder Beschleunigung des Ankerelements bewirkt.

Zudem wird vorgeschlagen, dass das Ankerelement in einem bewegten Zustand entlang eines Großteils des durch das Ankerelement zurücklegbaren Hubs, insbesondere entlang des maximalen Hubs, insbesondere abgesehen von

Nahbereichen stabiler Endlagen, zumindest im Wesentlichen frei ist von einer Beeinflussung durch externe Magnetfelder. Dadurch können vorteilhafte

Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine hohe Schaltgeschwindigkeit und/oder eine hohe Dynamik der Aktorvorrichtung erzielt werden. Unter einem„Nahbereich stabiler Endlagen“ soll insbesondere ein

Aufenthaltsbereich des Ankerelements verstanden werden, in dem das

Ankerelement relativ zu der Position in der stabilen Endlage, insbesondere in einer Hubrichtung, höchstens um eine Strecke ausgelenkt ist, welche weniger als 25 %, vorzugsweise weniger als 15 % und bevorzugt weniger als 7 % des Hubs, insbesondere des maximalen Hubs, der Aktorvorrichtung beträgt. Unter der Wendung„im Wesentlichen frei“ soll insbesondere frei von Magnetfeldern, welche eine Magnetfeldstärke von mehr als 5 %, vorzugsweise mehr als 3 % und bevorzugt mehr als 1 % des die Haltekraft erzeugenden Magnetfelds der magnetischen Halteeinheiten aufweisen, verstanden werden. Insbesondere sollen natürliche Magnetfelder, wie beispielsweise das Erdmagnetfeld, in diesem

Zusammenhang als die Bewegung nicht beeinflussend verstanden werden.

Zusätzlich wird ein Verfahren zum Betrieb einer Aktorvorrichtung, insbesondere einer elektromagnetischen Aktorvorrichtung, mit zumindest einem Ankerelement, und mit zumindest einer magnetischen Halteeinheit, mittels welcher in zumindest einem Fixierungsschritt das Ankerelement in einer stabilen Endlage der

Aktorvorrichtung fixiert wird, vorgeschlagen, in welchem in zumindest einem Aktorschritt das Ankerelement zu einer Betätigung des Ankerelements aus der stabilen Endlage herausbeschleunigt wird, wobei das Ankerelement in dem

Aktorschritt derart beschleunigt wird, dass das Ankerelement in einem Zeitraum von höchstens 25 ms einen Hub von mehr als 10 mm, vorzugsweise in einem Zeitraum von höchstens 20 ms einen Hub von zumindest 20 mm, zurücklegt.

Dadurch kann insbesondere eine Aktorvorrichtung mit vorteilhaften

Schalteigenschaften ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine besonders schnelle Schaltung, insbesondere in Verbindung mit einem besonders großen Hub, erreicht werden. Vorteilhaft kann ein besonders großer Hub, insbesondere in Verbindung mit einer besonders schnellen Überwindung dieses Hubs, ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine schnelle Schaltung trotz großen Hubs unter, insbesondere im Vergleich zu einem Reluktanzaktor bzw. einem Reluktanzmagnet oder im

Vergleich zu einem Voice Coil Aktor („moving coil“ sowie„moving magnet“), vergleichsweise, geringen elektrischen Leistungen ermöglicht werden. Des Weiteren kann vorteilhaft, insbesondere im Gegensatz zu elektromotorischen Lösungen, eine Komplexität gering gehalten werden. Außerdem kann vorteilhaft, insbesondere im Gegensatz zu elektromotorischen Lösungen, eine hohe Dynamik der Aktorvorrichtung erreicht werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Ankerelement in dem Aktorschritt mit einer Maximalbeschleunigung von wenigstens 100 m/s 2 , vorzugsweise wenigstens 150 m/s 2 , bevorzugt wenigstens 200 m/s 2 und besonders bevorzugt wenigstens 250 m/s 2 beschleunigt wird. Dadurch kann insbesondere eine Aktorvorrichtung mit vorteilhaften Schalteigenschaften ermöglicht werden. Insbesondere kann dadurch eine hohe Schaltgeschwindigkeit und/oder eine hohe Dynamik der

Aktorvorrichtung erzielt werden. Insbesondere weist die mechanische

Beschleunigungseinheit eine Feder oder ein Federpaket auf mit einer Federhärte, welche dazu vorgesehen bzw. dazu ausgelegt ist, insbesondere in Kombination mit dem durch die Schaltspule ausgelösten initialen Beschleunigungsimpuls, die Maximalbeschleunigung zu erreichen.

Wenn das Ankerelement in dem Aktorschritt zu einem Großteil durch Federkräfte bewegt wird, können vorteilhafte Schalteigenschaften ermöglicht werden.

Insbesondere können vorteilhaft große Hübe ermöglicht werden. Insbesondere können vorteilhaft kurze Schaltzeiten erreicht werden. Insbesondere kann eine Leistungsaufnahme durch die Aktorvorrichtung gering gehalten werden. Wenn das Ankerelement zumindest in einem Fixierungsschritt stromlos und/oder elektrisch spannungsfrei in der stabilen Endlage fixiert wird, können vorteilhafte Schalteigenschaften ermöglicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft ein gutes Fail-Safe-Verhalten erreicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine energiesparende Aktorvorrichtung erreicht werden.

Wenn eine Bewegung des Ankerelements durch einen, ein Magnetfeld der magnetischen Halteeinheit und/oder ein Magnetfeld des Ankerelements beeinflussenden Auslösepuls zugelassen und/oder initiiert wird, welcher kürzer als 4 ms, vorzugsweise kürzer als 2 ms, ist, können vorteilhafte Schalteigenschaften ermöglicht werden. Insbesondere können vorteilhaft kurze Schaltzeiten erreicht werden.

Zudem wird vorgeschlagen, dass der Auslösepuls dazu vorgesehen ist, ein Magnetfeld eines Permanentmagnets der magnetischen Halteeinheit und/oder ein Magnetfeld eines Permanentmagnets des Ankerelements zumindest lokal verdrängend zu überlagern. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften ermöglicht werden. Insbesondere können vorteilhaft kurze Schaltzeiten erreicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine energiesparende Aktorvorrichtung erreicht werden, insbesondere da eine kurzzeitige Aktivierung eines elektrisch erzeugten Magnetfelds zum Betrieb der Aktorvorrichtung ausreichend ist.

Wenn durch den Auslösepuls das Ankerelement zu Beginn des Aktorschritts zusätzlich initial beschleunigt wird, können vorteilhafte Schalteigenschaften ermöglicht werden. Insbesondere können vorteilhaft kurze Schaltzeiten erreicht werden. Insbesondere können vorteilhaft hohe initiale Beschleunigungswerte erreicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft ein zu einer Aktivierung einer Aktorbewegung notwendiges Schaltmagnetfeld gering gehalten werden, wodurch dieses vorteilhaft besonders schnell aufgebaut werden kann.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem weiteren

Fixierungsschritt ein bewegtes Ankerelement in einem Nahbereich einer der magnetischen Halteeinheit in einer Bewegungsrichtung des Ankerelements gegenüberliegend angeordneten weiteren magnetischen Halteeinheit von einem Magnetfeld der weiteren magnetischen Halteeinheiten eingefangen wird und in einer zweiten stabilen Endlage festgehalten wird. Dadurch kann vorteilhaft ein steuerbares magnetomechanisches Schwingungssystem geschaffen werden. Die erfindungsgemäße Aktorvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die erfindungsgemäße Aktorvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin

beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.

Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die

Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Aktorvorrichtung mit einem

Ankerelement und zwei magnetischen Halteeinheiten in einem ersten Betriebszustand,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht der Aktorvorrichtung in einem zweiten Betriebszustand,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht der Aktorvorrichtung in einem dritten Betriebszustand,

Fig. 4 ein schematisches Kräftediagramm der Aktorvorrichtung,

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der

Aktorvorrichtung, Fig. 6 eine schematische Schnittansicht einer alternativen

Aktorvorrichtung mit einem alternativen Ankerelement,

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der alternativen

Aktorvorrichtung,

Fig. 8 eine schematische Schnittansicht einer weiteren alternativen

Aktorvorrichtung mit einer alternativen magnetischen Halteeinheit, Fig. 9 eine schematische Schnittansicht einer zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung mit einer weiteren alternativen magnetischen Halteeinheit,

Fig. 10 dieselbe schematische Schnittansicht der zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung wie Fig. 9 mit schematisch dargestellten Magnetfeldlinien eines Permanentmagnets,

Fig. 1 1 dieselbe schematische Schnittansicht der zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung wie Fig. 9 mit schematisch dargestellten Magnetfeldlinien einer Schaltspule und Fig. 12 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der alternativen

Aktorvorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Aktorvorrichtung. Die Aktorvorrichtung ist als eine elektromagnetische Aktorvorrichtung ausgebildet. Die Aktorvorrichtung umfasst ein Ankerelement 10a. Das Ankerelement 10a ist zumindest teilweise aus einem magnetischen Material ausgebildet. Das Ankerelement 10a ist zumindest teilweise aus Eisen ausgebildet. Das Ankerelement 10a ist einstückig. Das

Ankerelement 10a ist dazu vorgesehen, entlang einer vorgesehenen

Bewegungsrichtung 28a innerhalb der Aktorvorrichtung hin- und herbewegt zu werden. Das Ankerelement 10a ist dazu vorgesehen, einen Flub 20a der

Aktorvorrichtung zu erzeugen. Das Ankerelement 10a ist in einem bewegten Zustand entlang eines Großteils des durch das Ankerelement 10a zurücklegbaren Flubs 20a zumindest im Wesentlichen frei von einer Beeinflussung durch externe Magnetfelder. Die Aktorvorrichtung weist eine maximale Erstreckung 26a in eine beliebige Richtung senkrecht zu der vorgesehenen Bewegungsrichtung 28a des Ankerelements 10a von 20 mm auf.

Das Ankerelement 10a ist dazu vorgesehen, eine Bewegung eines Greifarms eines Pick-and-Place-Systems (nicht gezeigt) zu erzeugen. Das Ankerelement 10a ist scheibenförmig ausgebildet. Zwei flache Seiten des scheibenförmigen Ankerelements 10a sind senkrecht zu der vorgesehenen Bewegungsrichtung 28a des Ankerelements 10a angeordnet. Das Ankerelement 10a ist mittels einer Führungseinheit 72a der Aktorvorrichtung entlang seiner Bewegungsrichtung 28a geführt. Die Führungseinheit 72a umfasst zumindest eine Führungsschiene 74a. Die Führungsschiene 74a ist zu einer linearen Führung des Ankerelements 10a innerhalb der Aktorvorrichtung vorgesehen. Alternative Führungseinheiten, beispielsweise ein Polrohr oder dergleichen, sind denkbar. Eine maximale

Erstreckung 76a des Ankerelements 10a in eine beliebige Richtung senkrecht zu der vorgesehenen Bewegungsrichtung 28a des Ankerelements 10a entspricht der maximalen Erstreckung 26a der Aktorvorrichtung.

Die Aktorvorrichtung weist eine magnetische Halteeinheit 12a auf. Die

magnetische Halteeinheit 12a ist zumindest dazu vorgesehen, das Ankerelement 10a in zumindest einem ersten Betriebszustand 14a in einer stabilen Endlage 16a zu fixieren. Die magnetische Halteeinheit 12a ist dazu vorgesehen in dem ersten Betriebszustand 14a das Ankerelement 10a mittels einer magnetischen Haltekraft in der stabilen Endlage 16a zu fixieren. Die magnetische Halteeinheit 12a ist dazu vorgesehen, die magnetische Haltekraft zu erzeugen, welche das Ankerelement 10a in dem ersten Betriebszustand 14a in der stabilen Endlage 16a fixiert und welche entgegen einer an dem Ankerelement 10a anliegenden und durch eine mechanische Beschleunigungseinheit 18a erzeugten Beschleunigungskraft wirkt.

Die Aktorvorrichtung weist eine weitere magnetische Halteeinheit 22a auf. Die weitere magnetische Halteeinheit 22a ist zumindest dazu vorgesehen, das Ankerelement 10a in zumindest einem dritten Betriebszustand 34a in einer zweiten stabilen Endlage 36a zu fixieren (vgl. auch Fig. 3). Die weitere

magnetische Halteeinheit 22a ist dazu vorgesehen, in dem dritten Betriebszustand 34a das Ankerelement 10a mittels einer magnetischen Haltekraft in der zweiten stabilen Endlage 36a zu fixieren. Die weitere magnetische Halteeinheit 22a ist dazu vorgesehen, die magnetische Haltekraft zu erzeugen, welche das

Ankerelement 10a in dem dritten Betriebszustand 34a in der zweiten stabilen Endlage 36a fixiert und welche entgegen einer an dem Ankerelement 10a anliegenden und durch die mechanische Beschleunigungseinheit 18a erzeugten Beschleunigungskraft wirkt.

Die weitere magnetische Halteeinheit 22a ist getrennt von der magnetischen Halteeinheit 12a ausgebildet. Die weitere magnetische Halteeinheit 22a ist in einer zu der vorgesehenen Bewegungsrichtung 28a des Ankerelements 10a parallel verlaufenden Richtung von der magnetischen Halteeinheit 12a beabstandet. Die magnetische Halteeinheit 12a und die weitere magnetische Halteeinheit 22a sind im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildet. Die magnetische Halteeinheit 12a und die weitere magnetische Halteeinheit 22a sind spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet. Ein Abstand zwischen der magnetischen Halteeinheit 12a und der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a entspricht zumindest im

Wesentlichen dem maximalen Hub 20a des Ankerelements 10a.

Die Aktorvorrichtung weist eine Steuer- und/oder Regeleinheit 38a auf. Die

Steuer- und/oder Regeleinheit 38a ist dazu vorgesehen, eine Bewegung des Ankerelements 10a zu beeinflussen, zu steuern und/oder zu regeln. Die

magnetische Halteeinheit 12a und/oder die weitere magnetische Halteeinheit 22a umfassen eine Magnetspule 42a. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 38a ist dazu vorgesehen, den Stromfluss durch die Magnetspule 42a zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 38a ist dazu vorgesehen, mittels des Stromflusses durch die Magnetspule 42a die Haltekraft der magnetischen

Halteeinheiten 12a, 22a zu beeinflussen, zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 38a ist dazu vorgesehen, die Haltekraft der magnetischen Halteeinheiten 12a, 22a kurzzeitig derart zu beeinflussen, dass die Fixierung des Ankerelements 10a in einer der stabilen Endlagen 16a, 36a zumindest teilweise aufgehoben ist. Die magnetische Halteeinheit 12a und/oder die weitere magnetische Halteeinheit 22a bilden einen Reluktanzmagnet 44a aus. Der Reluktanzmagnet 44 ist zu einer Erzeugung der magnetischen Haltekraft vorgesehen. Der Reluktanzmagnet 44a weist einen Luftspalt 82a (vgl. Fig. 2) auf. Der Reluktanzmagnet 44a ist bestrebt, den Luftspalt 82a durch eine Anziehung des Ankerelements 10a zu schließen. Der Reluktanzmagnet 44a übt,

insbesondere wenn sich das Ankerelement 10a in einem Nahbereich des

Reluktanzmagnets 44a befindet, eine Reluktanzkraft auf das Ankerelement 10a aus (vgl. auch Fig. 4). Das Magnetfeld und/oder die Reluktanzkraft des

Reluktanzmagnets 44a ist steuerbar.

Die Aktorvorrichtung weist eine mechanische Beschleunigungseinheit 18a auf. Die mechanische Beschleunigungseinheit 18a ist zumindest dazu vorgesehen, in zumindest einem zweiten Betriebszustand 24a zu einer Betätigung des

Ankerelements 10a das Ankerelement 10a aus der stabilen Endlage 16a oder aus der zweiten stabilen Endlage 36a herauszubeschleunigen (vgl. auch Fig. 2). Die Steuer- und/oder Regeleinheit 38a ist dazu vorgesehen, durch eine Deaktivierung einer Haltekraft der magnetischen Halteeinheit 12a und/oder der Haltekraft der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a das Ankerelement 10a in den zweiten Betriebszustand 24a zu versetzen und/oder das Ankerelement 10a in einen bewegten Zustand zu versetzen.

Die mechanische Beschleunigungseinheit 18a ist dazu vorgesehen, das

Ankerelement 10a derart zu beschleunigen, dass das Ankerelement 10a in einem Zeitraum von höchstens 20 ms einen Hub 20a von zumindest 20 mm zurücklegt. Die mechanische Beschleunigungseinheit 18a ist dazu vorgesehen, einen wesentlichen Beitrag zu einer Gesamtbeschleunigung des Ankerelements 10a während des zweiten Betriebszustands 24a bzw. während der Bewegung des Ankerelements 10a zu leisten. Die mechanische Beschleunigungseinheit 18a weist eine erste Feder 30a auf. Die erste Feder 30a ist dazu vorgesehen, in dem ersten Betriebszustand 14a eine drückende Kraft auf das Ankerelement 10a auszuüben. Die erste Feder 30a ist dazu vorgesehen, in dem zweiten Betriebszustand 24a eine drückende Kraft auf das Ankerelement 10a auszuüben. Die erste Feder 30a ist als eine

Spiraldruckfeder ausgebildet. Die erste Feder 30a ist an der magnetischen Halteeinheit 12a abgestützt. Die magnetische Halteeinheit 12a weist eine

Vertiefung 78a auf, welche dazu vorgesehen ist, die erste Feder 30a gegen ein Verrutschen zu sichern. Die Vertiefung 78a ist dazu vorgesehen, in dem zweiten Betriebszustand 24a und in dem dritten Betriebszustand 34a die erste Feder 30a zumindest teilweise aufzunehmen. Die Vertiefung 78a ist dazu vorgesehen, in dem ersten Betriebszustand 14a die erste Feder 30a in einem komprimierten Zustand nahezu vollständig aufzunehmen. Die Vertiefung 78a ist zentral in einem Magnetkern 80a der magnetischen Halteeinheit 12a, insbesondere des

Reluktanzmagnets 44a, angeordnet. Die erste Feder 30a ist gegen das

Ankerelement 10a abgestützt. Das Ankerelement 10a weist eine Aufnahme 86a auf, welche dazu vorgesehen ist, die erste Feder 30a gegen ein Verrutschen zu sichern.

Die mechanische Beschleunigungseinheit 18a weist eine zweite Feder 40a auf.

Die zweite Feder 40a ist dazu vorgesehen, in dem dritten Betriebszustand 34a eine drückende Kraft auf das Ankerelement 10a auszuüben. Die zweite Feder 40a ist dazu vorgesehen, eine der drückenden Kraft der ersten Feder 30a

entgegengerichtete drückende Kraft auf das Ankerelement 10a auszuüben. Die erste Feder 30a ist als eine Spiraldruckfeder ausgebildet. Die zweite Feder 40a ist an der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a abgestützt. Die weitere

magnetische Halteeinheit 22a weist eine weitere Vertiefung 84a auf, welche dazu vorgesehen ist, die zweite Feder 40a gegen ein Verrutschen zu sichern. Die weitere Vertiefung 84a ist dazu vorgesehen, in dem ersten Betriebszustand 14a und in dem zweiten Betriebszustand 24a die zweite Feder 40a zumindest teilweise aufzunehmen. Die weitere Vertiefung 84a ist dazu vorgesehen, in dem dritten Betriebszustand 34a die zweite Feder 40a in einem komprimierten Zustand nahezu vollständig aufzunehmen. Die weitere Vertiefung 84a ist zentral in einem Magnetkern 80a der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a, insbesondere des Reluktanzmagnets 44a, angeordnet. Die zweite Feder 40a ist gegen das

Ankerelement 10a abgestützt. Die erste Feder 30a und die zweite Feder 40a sind auf gegenüberliegenden, voneinander wegweisenden Seiten des Ankerelements 10a abgestützt. Das Ankerelement 10a weist eine weitere Aufnahme 88a auf, welche dazu vorgesehen ist, die zweite Feder 40a gegen ein Verrutschen zu sichern.

Die magnetische Halteeinheit 12a und/oder die weitere magnetische Halteeinheit 22a weisen eine Dämpfungseinheit 32a auf. Die Dämpfungseinheit 32a ist dazu vorgesehen, einen Aufprallimpuls des Ankerelements 10a auf die magnetische Halteeinheit 12a und/oder die weitere magnetische Halteeinheit 22a am Ende eines Bewegungsvorgangs des Ankerelements 10a zumindest wesentlich zu dämpfen. Die Dämpfungseinheit 32a ist dazu vorgesehen, ein Abprallen des Ankerelements 10a von den magnetischen Halteeinheiten 12a, 22a zu verhindern. Die Dämpfungseinheit 32a umfasst ein Aufprallelement 68a. Das Aufprallelement 68a ist auf einer dem Ankerelement 10a zugewandten Oberfläche der

magnetischen Halteeinheit 12a und/oder der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a angeordnet. Die Dämpfungseinheit 32a umfasst ein weiteres Aufprallelement 70a. Das weitere Aufprallelement 70a ist auf einer der magnetischen Halteeinheit 12a zugewandten Oberfläche des Ankerelements 10a und/oder auf einer der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a zugewandten Oberfläche des

Ankerelements 10a angeordnet. Die Aufprallelemente 68a, 70a sind aus einem Elastomer ausgebildet.

Fig. 4 zeigt ein Kräftediagramm 104a für einen Betrieb der Aktorvorrichtung. Auf einer Abszisse 90a ist ein Weg, den das Ankerelement 10a zwischen den stabilen Endlagen 16a, 36a zurücklegt, aufgetragen. Auf einer linken Ordinate 92a ist eine Kraft aufgetragen. Auf einer rechten Ordinate 94a ist eine Beschleunigung 102a aufgetragen. Durchgehende Linien zeigen Magnetkräfte 96a, 98a der magnetischen Halteeinheiten 12a, 22a. Eine obere durchgehende Linie zeigt hierbei eine unreduzierte Magnetkraft 96a der magnetischen Halteeinheiten 12a, 22a. Eine untere durchgehende Linie zeigt hierbei eine reduzierte Magnetkraft 98a der magnetischen Halteeinheiten 12a, 22a bei einer entsprechenden Schaltung des Magnetfelds der Magnetspulen 42a. Eine Strichpunkt-Linie zeigt eine kombinierte Federkraft 100a der mechanischen Beschleunigungseinheit 18a. Eine gestrichelte Linie zeigt eine Beschleunigung 102a des Ankerelements 10a. Aus dem Diagramm 104a wird deutlich, dass die unreduzierte Magnetkraft 96a die ausschließlich in den Nahbereichen der stabilen Endlagen 16a, 36a kombinierte Federkraft 100a übersteigt und somit das Ankerelement 10a in den stabilen Endlagen 16a, 36a fixiert. Die Magnetkräfte 96a, 98a fallen zudem entlang des durch das Ankerelement 10a zurückgelegten Weges rasant auf einen Wert nahe null ab, beeinflussen die Bewegung des Ankerelements 10a demnach auf einem Großteil des Weges nicht. Die kombinierte Federkraft 100a ist in den stabilen Endlagen 16a, 36a, wo die eine Feder 30a, 40a maximal entspannt und die andere Feder 30a, 40a maximal gespannt ist, am größten und fällt zu einer Mitte 106a des Hubwegs ab. Genau in der Mitte 106a des Hubwegs ist die kombinierte Federkraft 100a gleich null. Bei einem ordnungsgemäßen Betrieb der

Aktorvorrichtung ist jedoch die Beschleunigung 102a in der Mitte 106a des Hubwegs so groß, dass das Ankerelement 10a über diese Mittelposition 106a hinausschwingt (die Geschwindigkeit des Ankerelements 10a ist in der Mitte 106a des Hubwegs maximal) und die jeweils gegenüberliegende Feder 30a, 40a vorspannt bis zu einem Erreichen des Bereichs, in dem ein Magnetfeld der gegenüberliegenden magnetischen Halteeinheit 22a das Ankerelement 10a einfängt. Die Beschleunigung 102a ist in dem Einflussbereich des reduzierten Magnetfelds am Anfang der Bewegung des Ankerelements 10a reduziert und im Anschluss bis zu einem Erreichen der Mittelposition 106a im Wesentlichen konstant. Abhängig von der Art und Konfiguration der mechanischen

Beschleunigungseinheit 18a kann die Beschleunigung 102a auch einen

abweichenden Verlauf aufweisen, welcher beispielsweise nicht im Wesentlichen konstant, sondern variabel ist. Aus dem Diagramm 104a ist ersichtlich, dass vor einer ersten Inbetriebnahme der Aktorvorrichtung zur Gewährleistung eines ordnungsgemäßen Betriebs der Aktorvorrichtung das Ankerelement 10a in eine der stabilen Endlagen 16a, 36a verbracht werden muss.

Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer

Aktorvorrichtung. In zumindest einem Verfahrensschritt 108a wird das

Ankerelement 10a durch eine externe Kraft in eine der Positionen der stabilen Endlage 16a verbracht. In zumindest einem Fixierungsschritt 62a wird das

Ankerelement 10a durch die magnetische Halteeinheit 12a in der stabilen Endlage 16a der Aktorvorrichtung fixiert. In zumindest einem Aktorschritt 64a wird das Ankerelement 10a zu einer Betätigung des Ankerelements 10a aus der stabilen Endlage 16a herausbeschleunigt. In dem Aktorschritt 64a wird dazu das

Magnetfeld der magnetischen Halteeinheit 12a derart manipuliert, dass die drückende Kraft der mechanischen Beschleunigungseinheit 18a die Magnetkraft der magnetischen Halteeinheit 12a übersteigt. In dem Aktorschritt 64a wird das Ankerelement 10a durch die drückende Kraft der mechanischen

Beschleunigungseinheit 18a in Richtung der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a bewegt. Das Ankerelement 10a wird in dem Aktorschritt 64a derart

beschleunigt, dass das Ankerelement 10a in einem Zeitraum von höchstens 20 ms einen Flub 20a von zumindest 20 mm zurücklegt. Das Ankerelement 10a wird in dem Aktorschritt 64a mit einer Maximalbeschleunigung von wenigstens 250 m/s 2 beschleunigt. Das Ankerelement 10a wird in dem Aktorschritt 64a zu einem

Großteil durch Federkräfte bewegt. Das Ankerelement 10a wird während des Aktorschritts 64a derart beschleunigt, dass das Ankerelement 10a über die Mittelposition des gesamten Hubwegs hinausschwingt, welche in der Mitte 106a zwischen den zwei getrennt voneinander angeordneten stabilen Endlagen 16a,

36a der Aktorvorrichtung liegt. In zumindest einem weiteren Fixierungsschritt 66a wird das in dem Aktorschritt 64a bewegte Ankerelement 10a in einem Nahbereich der, der magnetischen Halteeinheit 12a in der Bewegungsrichtung 28a des Ankerelements 10a gegenüberliegend angeordneten weiteren magnetischen Halteeinheit 22a von einem Magnetfeld der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a eingefangen. In dem weiteren Fixierungsschritt 66a wird das Ankerelement 10a im Anschluss an das Einfangen des Ankerelements 10a und in der zweiten stabilen Endlage 36a festgehalten. Zu einer Rückbewegung des Ankerelements 10a in die stabile Endlage 16a erfolgt ein analoger Prozess, in dem zuerst das Magnetfeld der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a abgesenkt wird und das beschleunigt bewegte Ankerelement 10a im Anschluss von dem Magnetfeld der magnetischen Halteeinheit 12a eingefangen wird.

In den Figuren 6 bis 12 sind drei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figuren 1 bis 5, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 5 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der Figuren 6 bis 12 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis d ersetzt.

Fig. 6 zeigt einen Teil einer Schnittansicht einer alternativen Aktorvorrichtung. Die Strichpunkt-Linie stellt eine Symmetrieachse dar. Die Aktorvorrichtung weist ein Ankerelement 10b auf. Die Aktorvorrichtung weist eine magnetische Halteeinheit 12b auf. Die Aktorvorrichtung weist einen Permanentmagnet 46b auf. Der

Permanentmagnet 46b ist zu einer Erzeugung der das Ankerelement 10b in einer stabilen Endlage 16b fixierenden Haltekraft vorgesehen. Das Ankerelement 10b weist den Permanentmagnet 46b auf. Die Aktorvorrichtung weist eine Schaltspule 50b auf. Die Schaltspule 50b ist dazu vorgesehen, ein Schaltmagnetfeld, insbesondere einen Schaltmagnetpuls, zu erzeugen, welches das Magnetfeld des Permanentmagnets 46b zu einer zumindest kurzzeitigen Reduzierung der Haltekraft der magnetischen Halteeinheit 12b zumindest lokal verdrängend überlagert. Die Schaltspule 50b ist dazu vorgesehen, mittels des

Schaltmagnetfelds, insbesondere des Schaltmagnetpulses, ein Herausbeschleunigen des Ankerelements 10b aus der stabilen Endlage 16b zu erlauben.

Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der alternativen Aktorvorrichtung. In zumindest einem Fixierungsschritt 62b wird das Ankerelement 10b stromlos in der stabilen Endlage 16b fixiert. In dem Fixierungsschritt 62b wird das Ankerelement 10b durch den Permanentmagnet 46b an die magnetische Halteeinheit 12b magnetisch angezogen. In dem Fixierungsschritt 62b bildet das Ankerelement 10b mit dem Permanentmagnet 46b zusammen mit

magnetfeldführenden Bauteilen 1 12b, 1 14b, 1 16b der magnetischen Halteeinheit 12b einen magnetischen Kreis aus. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 118b wird eine Bewegung des Ankerelements 10b durch einen, das Magnetfeld des Permanentmagnets 46b des Ankerelements 10b beeinflussenden Auslösepuls zugelassen und/oder initiiert, welcher kürzer als 4 ms ist. Der Auslösepuls ist dazu vorgesehen, ein Magnetfeld des Permanentmagnets 46b des Ankerelements 10b zumindest lokal verdrängend zu überlagern (alternativ wird das Magnetfeld des Permanentmagnets 46c der magnetischen Halteeinheit 12c beeinflusst, vgl. das Ausführungsbeispiel von Fig. 8). In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 120b wird das Ankerelement 10b durch eine mechanische Beschleunigungseinheit 18b aus der stabilen Endlage 16b herausbeschleunigt, sobald eine drückende Kraft der mechanischen Beschleunigungseinheit 18b die durch den Auslösepuls reduzierte magnetische Haltekraft des Permanentmagnets 46b übersteigt.

Fig. 8 zeigt einen Teil einer Schnittansicht einer weiteren alternativen

Aktorvorrichtung. Die Strichpunkt-Linie stellt eine Symmetrieachse dar. Die

Aktorvorrichtung weist ein Ankerelement 10c auf. Die Aktorvorrichtung weist eine magnetische Halteeinheit 12c auf. Die Aktorvorrichtung weist einen

Permanentmagnet 46c auf. Der Permanentmagnet 46c ist zu einer Erzeugung der das Ankerelement 10c in der stabilen Endlage 16c fixierenden Haltekraft vorgesehen. Die magnetische Halteeinheit 12c weist den Permanentmagnet 46c auf. Die Aktorvorrichtung weist eine Schaltspule 50c auf. Die Schaltspule 50c ist dazu vorgesehen, ein Schaltmagnetfeld, insbesondere einen Schaltmagnetpuls, zu erzeugen, welches das Magnetfeld des Permanentmagnets 46c zu einer zumindest kurzzeitigen Reduzierung der Haltekraft der magnetischen Halteeinheit 12c zumindest lokal verdrängend überlagert. Die Schaltspule 50c ist dazu vorgesehen, mittels des Schaltmagnetfelds, insbesondere des

Schaltmagnetpulses, ein Herausbeschleunigen des Ankerelements 10c aus der stabilen Endlage 16c zu erlauben.

Fig. 9 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung mit weiteren alternativen magnetischen

Halteeinheiten 12d, 22d. Die Strichpunkt-Linie stellt eine Symmetrieachse dar. Die Aktorvorrichtung weist ein Ankerelement 10d auf. Die Aktorvorrichtung weist Permanentmagnete 46d, 48d auf. Die Permanentmagnete 46d, 48d sind zu einer Erzeugung der das Ankerelement 10d in stabilen Endlagen 16d, 36d fixierenden Haltekräfte vorgesehen. Die magnetische Halteeinheit 12d weist den

Permanentmagnet 46d auf. Die weitere magnetische Halteeinheit 22d weist den weiteren Permanentmagnet 48d auf. Die Aktorvorrichtung weist eine Schaltspule 50d auf. Die Aktorvorrichtung weist eine weitere Schaltspule 52d auf. Die

Schaltspulen 50d, 52d sind dazu vorgesehen, ein Schaltmagnetfeld, insbesondere einen Schaltmagnetpuls, zu erzeugen, welches das Magnetfeld des jeweiligen Permanentmagnets 46d, 48d zu einer zumindest kurzzeitigen Reduzierung der Haltekraft der magnetischen Halteeinheit 12d zumindest lokal verdrängend überlagert. Die Schaltspulen 50d, 52d sind dazu vorgesehen, mittels des

Schaltmagnetfelds, insbesondere des Schaltmagnetpulses, ein

Herausbeschleunigen des Ankerelements 10d aus der jeweiligen stabilen Endlage 16d, 36d zu erlauben. Die Schaltspulen 50d, 52d sind zudem dazu vorgesehen, mittels des Schaltmagnetfelds, insbesondere des Schaltmagnetpulses, einen initialen Beschleunigungsimpuls an das Ankerelement 10d zu übertragen.

Die Aktorvorrichtung weist einen Bewegungsbereich 1 10d auf. Das Ankerelement 10d ist innerhalb des Bewegungsbereichs 1 10d in eine Bewegungsrichtung 28d bewegbar. Die Schaltspulen 50d, 52d umgreifen den Bewegungsbereich 110d.

Der Bewegungsbereich 1 10d verläuft teilweise innerhalb eines Spuleninneren 54d der Schaltspulen 50d, 52d. Die Schaltspulen 50d, 52d sind in Richtung der Bewegungsrichtung 28d des Ankerelements 10d voneinander beabstandet angeordnet. Zumindest ein Teil des Ankerelements 10d ist in einem ersten Betriebszustand 14d der Aktorvorrichtung, in dem das Ankerelement 10d in der stabilen Endlage 16b fixiert ist, in dem Spuleninneren 54d der Schaltspule 50d angeordnet. Zumindest ein Teil des Ankerelements 10d ist in einem dritten Betriebszustand 34d der Aktorvorrichtung, in dem das Ankerelement 10d in der zweiten stabilen Endlage 36d fixiert ist, in dem Spuleninneren 54d der weiteren Schaltspule 52d angeordnet. Die Aktorvorrichtung weist eine Steuer- und/oder Regeleinheit 38d auf. Die Magnetfelder der Schaltspulen 50d, 52d sind mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 38d beeinflussbar, steuerbar und/oder regelbar.

Das Ankerelement 10d weist eine Nut 56d auf. Die Nut 56d bildet in dem ersten Betriebszustand 14d einen Reluktanzspalt 58d eines Magnetkreises der

Schaltspule 50d aus. Das Ankerelement 10d weist eine weitere Nut 122d auf. Die weitere Nut 122d bildet in dem dritten Betriebszustand 34d einen weiteren

Reluktanzspalt 124d eines weiteren Magnetkreises der weiteren Schaltspule 52d aus.

Fig. 10 zeigt dieselbe schematische Schnittansicht der zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung wie Fig. 9 mit stromlos geschalteten Schaltspulen 50d, 52d und dem in der stabilen Endlage 16d fixierten Ankerelement 10d.

Magnetfeldlinien 128d des Magnetfelds des Permanentmagnets 46d sind schematisch dargestellt. Der das Ankerelement 10d fixierende Magnetkreis verläuft durch zwei magnetfeldführende Bauteile 1 12d, 1 14d oberhalb und unterhalb des Permanentmagnets 46d sowie durch einen Teil des Ankerelements 10d, durch einen Teil eines Gehäuses 130d der Aktorvorrichtung und durch ein weiteres, das Gehäuse 130d und das Ankerelement 10d magnetisch

verbindendes magnetfeldführendes Bauteil 1 16d. Das Gehäuse 130d weist eine maximale Erstreckung 26d in eine beliebige Richtung senkrecht zu einer vorgesehenen Bewegungsrichtung 28d des Ankerelements 10d von 20 mm auf. Fig. 1 1 zeigt erneut dieselbe schematische Schnittansicht der zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung wie Fig. 9 ohne den Permanentmagnet 46d und bei aktivierter Schaltspule 50d. Magnetfeldlinien 132d des Magnetfelds der Schaltspule 50d sind schematisch dargestellt. Der das Magnetfeld des

Permanentmagnets 46d lokal verdrängende und/oder das Ankerelement 10d mit einem initialen Beschleunigungsimpuls versehende Magnetkreis verläuft durch einen Teil des Ankerelements 10d, durch den durch die Nut 56d gebildeten Reluktanzspalt 58d, durch einen Teil des Gehäuses 130d und durch zwei weitere das Gehäuse 130d und das Ankerelement 10d magnetisch verbindende magnetfeldführende Bauteile 1 16d, 134d. Die Magnetkreise der Schaltspule 50d und des Permanentmagnets 46d verlaufen beide durch das gemeinsame magnetfeldführende Bauteil 1 16d. Bei entsprechender Polung der Schaltspule 50d verdrängt somit der Magnetkreis der Schaltspule 50d den Magnetkreis des Permanentmagnets 46d zumindest teilweise aus dem gemeinsamen

magnetfeldführende Bauteil 1 16d. Dadurch schwächt sich ebenfalls der Teil des Magnetfelds des Permanentmagnets 46d, welcher durch das Ankerelement 10d verläuft, ab, so dass die durch den Permanentmagnet ausgelöste magnetische Haltekraft reduziert wird und ein Flerausbeschleunigen des Ankerelements 10d aus der stabilen Endlage 16d durch eine mechanische Beschleunigungseinheit 18d ermöglicht wird.

Fig. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung. In zumindest einem Verfahrensschritt 60d wird das Magnetfeld des Permanentmagnets 46d, welches das Ankerelement 10d in der stabilen Endlage 16d fixiert, durch einen Auslösepuls der Schaltspule 50d derart reduziert, dass die drückende Kraft der mechanischen

Beschleunigungseinheit 18d die magnetische Haltekraft des Permanentmagnets 46d übersteigt. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 126d, insbesondere zu Beginn eines Aktorschritts 64d, wird durch den Auslösepuls das Ankerelement 10d zusätzlich initial beschleunigt. In dem weiteren Verfahrensschritt 126d wird das Ankerelement 10d von einer durch das Magnetfeld der Schaltspule 50d erzeugten Reluktanzkraft in eine von der magnetischen Halteeinheit 12d wegweisende Richtung bewegt.