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Title:
ACTUATOR, ACTUATOR SYSTEM, AND METHOD FOR OPERATING AN ACTUATOR SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/161859
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an actuator for providing a linear movement, comprising an actuator housing (3) and a coil arrangement (5) arranged in the actuator housing (3) for providing a variable magnetic field and comprising an armature part (21) which is received in the coil arrangement (5) in a linearly movable manner along a movement axis (2) and which comprises a permanent magnet arrangement (23) having at least one hollow cylindrical permanent magnet (29, 30, 31, 32, 33, 34) that is magnetized along the movement axis (2). An annular end surface of the permanent magnet (29, 30, 31, 32, 33, 34) is paired with an annular flux conductor ring (37, 39). The actuator housing (3) comprises flux-conductive regions (17, 18, 19) as a magnetic yoke for the permanent magnet arrangement (23). According to the invention, a free cross-section of the flux-conductive regions (17, 18, 19) of the actuator housing (3) is larger on a projection plane oriented transversally to the movement axis (2) than a cross-section of the flux conductor ring (37, 39) on the projection plane.

Inventors:
HARTRAMPH RALF (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/001058
Publication Date:
October 29, 2015
Filing Date:
April 22, 2014
Export Citation:
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Assignee:
FESTO AG & CO KG (DE)
International Classes:
H02K33/16; H02K7/106
Domestic Patent References:
WO1996012991A11996-05-02
WO2014056502A12014-04-17
WO2007109359A22007-09-27
Foreign References:
US20120133308A12012-05-31
US20130186638A12013-07-25
US20120104979A12012-05-03
US20120279234A12012-11-08
CN203224745U2013-10-02
US20120306295A12012-12-06
US6512435B22003-01-28
EP1914927A12008-04-23
DE102009046041A12011-05-12
DE102011079756A12013-01-31
DE102013204535A12013-10-02
Attorney, Agent or Firm:
KOCHER, MARK (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Aktor zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem Aktorgehäuse (3) und einer im Aktorgehäuse (3) angeordneten, elektrisch betreibbaren, hohlzylindrisch ausgebildeten Spulenanordnung (5) zur Bereitstellung eines variablen Magnetfelds sowie mit einem linearbeweglich zwischen einer ersten Funktionsposition (59) und einer zweiten Funktionsposition (60) längs einer Bewegungsachse (2) in der Spulenanordnung (5) aufgenommenen Ankerteil (21) , das eine Permanentmagnetanordnung (23) umfasst, die für eine magnetische Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der Spulenanordnung (5) ausgebildet ist und die wenigstens einen längs der Bewegungsachse (2) magne- tisierten, hohlzylindrisch ausgebildeten Permanentmagneten (29, 30, 31, 32, 33, 34) aufweist, wobei einer ringförmigen Stirnfläche des Permanentmagneten (29, 30, 31, 32, 33, 34) ein ringförmiger Flussleitring (37, 39) zugeordnet ist, der für eine abschnittsweise Leitung eines magnetischen Flusses der Permanentmagnetanordnung (23) ausgebildet ist, wobei das Aktorgehäuse (3) flussleitende Bereiche (17, 18, 19) als Rückschluss für die Permanentmagnetanordnung (23) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein freier Querschnitt der flussleitenden Bereiche (17, 18, 19) des Aktorgehäuses (3) in einer quer zur Bewegungsachse (2) ausgerichteten Projektionsebene größer als ein Querschnitt des Flussleitrings (37, 39) in der Projektionsebene ist, so dass bei einer Annäherung des Ankerteils (21) an die erste Funktionspositionen (59) eine Einkopplung des Magnetfelds der Permanentmagnetanordnung (23) in die flussleitenden Bereiche (17, 18, 19) des Aktorgehäuses (3) zur Bereitstellung von magnetischen Haltekräften auf das Ankerteil (21) gewährleistet ist.

2. Aktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktorgehäuse (3) ein erstes flussleitendes Gehäuseteil (17) mit einer längs der Bewegungsachse (2) erstreckten zylindrischen Ausnehmung (4) zur Aufnahme der Spulenanordnung (5) sowie ein im Bereich der ersten Funktionsposition (59) in der zylindrischen Ausnehmung (4) angeordnetes zweites flussleitendes und ringförmig ausgebildetes Gehäuseteil (18, 19) aufweist, das mit dem ersten Gehäuseteil (17) gekoppelt ist, wobei ein Innendurchmesser des zweiten Gehäuseteils (18, 19) größer als ein Außendurchmesser des Flussleitrings (37, 39) gewählt ist .

3. Aktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Funktionsposition (59) das Magnetfeld der Permanentmagnetanordnung (23) einen in radialer Richtung quer zur Bewegungsachse (2) erstreckten, durch den Flussleitring (37, 39) und das zweite Gehäuseteil (18, 19) bestimmten ringförmigen Luftspalt (61) durchsetzt.

4. Aktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnfläche des ersten flussleitenden Gehäuseteils (17) angrenzend an die erste Funktionsposition (59) ein Abschlussdeckel (50, 51) aus einem paramagnetischen oder unmagnetischen Material angeordnet ist.

5. Aktor nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetanordnung (23) mehrere in axialer Richtung längs der Bewegungsachse magnetisierte Ringmag- nete (29, 30, 31, 32, 33, 34) umfasst, die auf einer Führungshülse (28) oder Führungsstange aus einem paramagnetischen oder unmagnetischen Material aufgenommen sind.

6. Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5 gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetanordnung (23) wenigstens zwei Gruppen (35, 36) von flächig aneinandergrenzen- den Ringmagneten (29, 30, 31, 32, 33, 34) umfasst, wobei die Ringmagnete (29, 30, 31, 32 ,33) der jeweiligen Gruppen (35, 36) jeweils gleichsinnig magnetisiert sind und wobei benach- io bart angeordnete Gruppen (35, 36) von Ringmagneten (29, 30, 31, 32, 33, 34) gegensinnig magnetisiert sind.

7. Aktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einander entgegengesetzten ringförmigen Stirnflächen jeder Gruppe (35, 36) von Ringmagneten (29, 30, 31, 32, 33, 34) ein i5 Flussleitring (37, 38, 39) angeordnet ist.

8. Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einander entgegengesetzten Stirnflächen der Permanentmagnetanordnung (23) jeweils Flussleitring (37, 39) flächig anliegen und dass im Bereich der zweiten

20 Funktionsposition (60) ein drittes flussleitendes und ringförmig ausgebildetes Gehäuseteil (18, 19) in der zylindrischen Ausnehmung (4) angeordnet ist, das mit dem ersten flussleitenden Gehäuseteil (17) gekoppelt ist, wobei ein Innendurchmesser des dritten Gehäuseteils (18, 19) größer als

25 ein Außendurchmesser der Flussleitringe (37, 39) gewählt ist, so dass bei einer Annäherung des Ankerteils (21) an die zweite Funktionspositionen (60) eine Einkopplung des Magnetfelds der Permanentmagnetanordnung (23) in die flussleitenden Bereiche (17, 18, 19) des Aktorgehäuses (3) zur Bereitstellung

30 von magnetischen Haltekräften auf das Ankerteil (21) gewährleistet ist.

9. Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanordnung (5) mehrere elekt¬ risch in Reihe geschaltete und beabstandet längs der Bewe¬ gungsachse (2) auf einem Wickelkörper (6) angeordnete Spulenabschnitte (7, 8, 9) umfasst, wobei benachbart angeordnete Spulenabschnitte (7, 8, 9) jeweils mit entgegengesetzter Wickelrichtung ausgebildet sind.

10. Aktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wicklungsenden der Spulenanordnung (5) elektrisch mit einer Leiterplatte (64; 75) verbunden sind, auf der eine Ansteuerschaltung (81) für die Spulenanordnung (5) sowie eine Schnittstelle (82) zum Anschluss von elektrischen Versorgungsleitungen (84, 85) und Signalleitungen (86, 87) angeordnet sind.

11. Aktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (82) auf der Leiterplatte (64; 75) mit Anschlüssen für eine erste und eine zweite Versorgungsleitung (84, 85) sowie für eine Startsignalleitung (86) und eine Richtungssignalleitung (87) ausgestattet ist.

12. Aktor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (81) eine, insbesondere eine als Vierquadrantensteller ausgebildete, Polwechselschaltung (115) umfasst, die für eine Polumschaltung der Spulenanordnung (5) in Abhängigkeit von einem an der Schnittstelle (82) eintreffenden Richtungssignal umfasst.

13. Aktor nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuerschaltung (81) ein Energiespeicher (72) zugeordnet ist, der zur Speicherung einer Energiemenge ausgebildet ist, die wenigstens 50 Prozent, vorzugsweise wenigstens 80 Prozent, insbesondere wenigstens 100 Prozent, der für eine Bewegung des Ankerteils (21) zwischen der ersten Funktionsposition und der zweiten Funktionsposition erforderlichen Energiemenge ausgebildet ist und dass die Ansteuerschaltung (81) eine Schalteinrichtung (115) für eine Freigabe der im Energiespeicher (72) gespeicherten Energiemenge an die Spu¬ lenanordnung (5) in Abhängigkeit von einem an der Schnittstelle (82) eintreffenden Startsignal umfasst.

14. Aktor nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (81) einen Stromregler (112) für eine geregelte Energiezufuhr an den Energiespeicher (72) in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Bewegungsfrequenz für das Ankerteil (21) und/oder für eine geregelte Energieabfuhr vom Energiespeicher an die Spulenanordnung (5) in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Stellzeit für die Bewegung des Ankerteils (21) zwischen den beiden Funktionsstellungen (59, 60) umfasst.

15. Aktor nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstelle ein Feldbusknoten zugeordnet ist, der für eine Signalübertragung zwischen einer übergeordneten Steuerung und der Ansteuerschaltung ausgebildet ist.

16. Aktor nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (81) für eine Durchführung einer Bewegungsabfolge aus zwei aufeinanderfolgenden Bewegungen des Ankerteils (21) bei Eintreffen eines Startsignals ausgebildet ist.

17. Aktorsystem mit einer als Feldbusteilnehmer ausgebildeten Steuerungseinrichtung (94) zum Betreiben mehrerer Aktoren (95) , die einen Feldbusknoten (96) für eine Datenübertragung über ein Feldbussystem (92), ein Steuermodul (97) zur An- Steuerung von Ausgangsmodulen (98), wenigstens ein Ausgangsmodul (98) zur Ansteuerung eines Aktors (95) und wenigstens einen mit dem Ausgansmodul (98) verbundenen Aktor (95) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.

18. Verfahren zum Betreiben eines Aktorsystems (91), das eine als Feldbusteilnehmer ausgebildete Steuerungseinrichtung

(94) zum Betreiben mehrerer Aktoren (95) mit einem Feldbus - knoten (96) für eine Datenübertragung über ein Feldbussystem (92), einem Steuermodul (97) zur Ansteuerung von Ausgangsmodulen (98), wenigstens einem Ausgangsmodul (98) zur Ansteuerung eines Aktors (95) und wenigstens einem mit dem Ausgangs - modul (98) verbundenen Aktor (95) umfasst, gekennzeichnet durch die Schritte: Bereitstellen einer Versorgungsspannung vom Ausgansmodul (98) an den angeschlossenen Aktor (95) , Laden eines dem Aktor (95) zugeordneten Energiespeichers (72) mittels einer im Aktor (95) ausgebildeten Ansteuerschaltung (81), die einen Stromregler (112) für eine geregelte Energiezufuhr an den Energiespeicher (72) in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Bewegungsfrequenz für das Ankerteil (21) und/oder für eine geregelte Energieabfuhr vom Energiespeicher (72) an die Spulenanordnung (5) in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Stellzeit für die Bewegung des Ankerteils (21) zwischen den beiden Funktionsstellungen (59, 60) umfasst, Bereitstellen der im Energiespeicher (72) gespeicherten Energie durch die Ansteuerschaltung (81) an die Spulenanordnung (5) des Aktors

(95) zur Bewegung des Ankerteils (21) zwischen den Funktionsstellungen (59, 60) in Abhängigkeit von einem vom Steuermodul (97) bereitgestellten und an der Ansteuerschaltung (82) eintreffenden Startsignal.

Description:
FESTO AG & Co. KG, Ruiter Strasse 82, D-73734 Esslingen

Aktor, Aktorsystem und

Verfahren zum Betreiben eines Aktorsystems

Die Erfindung betrifft einen Aktor zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem Aktorgehäuse und einer im Aktorgehäuse angeordneten, elektrisch betreibbaren, hohlzylindrisch ausgebildeten Spulenanordnung zur Bereitstellung eines variablen Magnetfelds sowie mit einem linearbeweglich zwischen einer ersten Funktionsposition und einer zweiten Funktionsposition längs einer Bewegungsachse in der Spulenanordnung aufgenommenen Ankerteil, das eine Permanentmagnetanordnung um- fasst, die für eine magnetische Wechselwirkung mit dem Magnetfeld der Spulenanordnung ausgebildet ist und die wenigstens einen längs der Bewegungsachse magnetisierten, hohlzylindrisch ausgebildeten Permanentmagneten aufweist, wobei einer ringförmigen Stirnfläche des Permanentmagneten ein Fluss- leitring zugeordnet ist, der für eine abschnittsweise Leitung eines magnetischen Flusses der Permanentmagnetanordnung ausgebildet ist, wobei das Aktorgehäuse flussleitende Bereiche als Rückschluss für die Permanentmagnetanordnung umfasst .

Ferner betrifft die Erfindung ein Aktorsystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Aktorsystems.

Aus der US 6,512,435 B2 ist ein bistabiler Aktor mit einer einzigen Spule und einer einzigen Permanentmagnetanordnung bekannt, der zum Antrieb eines Blockierstifts ausgebildet ist. Dabei ist der Aktor derart ausgebildet, dass der Blo-

BESTÄTiGUNGSItOPIE ckierstift in zwei voneinander beabstandeten Funktionsstel- v lungen ohne Energiezufuhr durch eine Wechselwirkung zwischen^ der Permanentmagnetanordnung und dem zumindest abschnittsweise flussleitend ausgebildeten Aktorgehäuse gehalten wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Aktor, ein Aktorsystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Aktorsystems anzugeben, bei denen ein besonders energieeffizienter Betrieb ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Erfindungsaspekt für einen Aktor der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass ein freier Querschnitt der flussleitenden Bereiche des Aktorgehäuses in einer quer zur Bewegungsachse ausgerichteten Projektionsebene größer als ein Querschnitt des Flussleitrings in der Projektionsebene ist, so dass bei einer Annäherung des Ankerteils an die erste Funktionspositionen eine Einkopplung des Magnetfelds der Permanentmagnetanordnung in die flussleitenden Bereiche des Aktorgehäuses zur Bereitstellung von magnetischen Haltekräften auf das Ankerteil gewährleistet ist.

Dadurch wird sichergestellt, dass abweichend von dem aus dem Stand der Technik bekannten Aktor ein zumindest nahezu ausschließlich, insbesondere ausschließlich, in radialer Richtung erstreckter Luftspalt zwischen dem Ankerteil und den flussleitenden Bereichen des Aktorgehäuses in der ersten Funktionsposition vom magnetischen Fluss der Permanentmagnet - anordnung durchsetzt wird, um die gewünschte Haltekraft für das Ankerteil in der ersten Funktionsposition zu gewährleisten. Demgegenüber ist beim Stand der Technik eine zumindest teilweise Überdeckung zwischen dem Ankerteil und den flussleitenden Bereichen des Aktorgehäuses in einer quer zur Bewegungsachse ausgerichteten Projektionsebene vorgesehen, wo- durch eine zuverlässige Vorgabe einer in der ersten Funkti ¬ onsposition auftretenden Haltekraft erschwert wird, da be-'-' reits kleine Veränderungen in der axialen Lage des Ankerteils gegenüber den flussleitenden Bereichen des Aktorgehäuses zu einer starken Veränderung der Haltekraft führen. Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung der flussleitenden Bereiche des Aktorgehäuses und des Flussleitrings besteht eine deutlich geringere Abhängigkeit der Haltekraft in der ersten Funktionsposition von der axialen Position des Ankerteils relativ zum Aktorgehäuse. Dementsprechend kann die Haltekraft unter Beibehaltung der gleichen Zuverlässigkeit für die stromlose Positionierung des Ankerteils in der ersten Funktionsposition geringer gewählt werden als beim Stand der Technik, so dass bei erfindungsgemäßen Aktor für eine Bewegung des Ankerteils aus der ersten Funktionsposition eine geringere Energiemenge erforderlich ist als dies beim Stand der Technik der Fall ist. Dementsprechend kann der erfindungsgemäßen Aktor Energie effizienter betrieben werden als der Aktor gemäß dem Stand der Technik.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .

Zweckmäßig ist es, wenn das Aktorgehäuse ein erstes flussleitendes Gehäuseteil mit einer längs der Bewegungsachse erstreckten zylindrischen Ausnehmung zur Aufnahme der Spulenanordnung sowie ein im Bereich der ersten Funktionsposition in der zylindrischen Ausnehmung angeordnetes zweites flussleitendes und ringförmig ausgebildetes Gehäuseteil aufweist, das mit dem ersten Gehäuseteil gekoppelt ist, wobei ein Innendurchmesser des zweiten Gehäuseteils größer als ein Außendurchmesser des Flussleitrings gewählt ist. Durch diese Ge ¬ staltung des Aktorgehäuses kann das erste flussleitende Gehäuseteil kostengünstig hergestellt werden, da es nicht er- forderlich ist, eine gestufte Ausnehmung im Inneren des ers ¬ ten Gehäuseteils vorzusehen. Besonders vorteilhaft kann das erste Gehäuseteil, das zur Gewährleistung der flussleitenden Eigenschaften vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Material wie Eisen oder Stahl hergestellt ist (300 kleiner /zr kleiner 10000) , in einem Stranggussverfahren oder einem Kalt ¬ fließpressverfahren mit einem längs der Bewegungsachse kon ¬ stanten Querschnitt hergestellt werden. Das zweite, im Bereich der ersten Funktionsposition angeordnete Gehäuseteil weist eine ringförmige Gestaltung auf und ist für eine effiziente Einkopplung eines magnetischen Flusses, vorzugsweise an einer radial außen liegenden Umfangsfläche , flächig mit dem ersten Gehäuseteil verbunden und ebenfalls aus einem fer- romagnetischen Material wie Eisen oder Stahl hergestellt. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass das zweite Gehäuseteil an einem Wickelkörper der Spulenanordnung aufgenommen ist und zwischen der Ausnehmung im ersten Gehäuseteil und dem Außenumfang des zweiten Gehäuseteils eine Übergangspassung ausgebildet ist, um eine vorteilhafte Kopplung zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteils gewährleisten. Ein Nebeneffekt der erfindungsgemäßen Gestaltung der flussleitenden Bereiche des Aktorgehäuses und des Ankerteils liegt darin, dass das Ankerteil bei entsprechender Gestaltung der Permanentmagnetanordnung längs der Bewegungsachse in das Aktorgehäuse eingeschoben bzw. aus demselben entnommen werden kann, so dass auch eine Montage des Ankerteils in einfacher Weise erfolgen kann.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der ersten Funktionsposition das Magnetfeld der Permanentmagnetanordnung einen in radialer Richtung quer zur Bewegungsachse erstreckten durch den Flussleitring und das zweite Gehäuseteil bestimmten ringförmigen Luftspalt durchsetzt. Bevorzugt ist das Ankerteil in der ersten Funktionsposition derart angeordnet, dass Flussleitring keine oder nur eine geringe axiale Überdeckung mit dem zweiten Gehäuse - teil aufweist, wodurch der magnetische Fluss zwischen der Permanentmagnetanordnung und den flussleitenden Bereichen des Aktorgehäuses im Hinblick auf die Ausbildung einer Haltekraft begünstigt wird, so dass sich die gewünschte, in engen Toleranzen vorgegebene, Haltekraft für das Ankerteil in der ersten Funktionsposition ergibt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an einer Stirnfläche des ersten flussleitenden Gehäuseteils angrenzend an die erste Funktionsposition ein Abschlussdeckel aus einem paramagnetischen oder unmagnetischen Material angeordnet ist. Der Abschlussdeckel dient einer Abschottung des beweglich im Aktorgehäuse aufgenommenen Ankerteils gegenüber Umgebungseinflüssen. Ferner kann der Abschlussdeckel mit einer längs der Bewegungsachse erstreckten Ausnehmung versehen sein, die von einem stabförmigen Fortsatz des Ankerteils durchsetzt wird, so dass der Abschlussdeckel als Lager, insbesondere Gleitlager für das Ankerteil dient. Ergänzend kann der Abschlussdeckel auch als Endanschlag für die Bewegung des Ankerteils in die erste Funktionsposition dienen, bevorzugt ist hierbei zwischen dem Abschlussdeckel und dem Ankerteil ein elastisch ausgebildetes Element zur Stoßdämpfung vorgesehen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Permanentmagnetanordnung mehrere in axialer Richtung längs der Bewegungsachse magnetisierte Ringmagnete umfasst, die auf einer Führungshülse oder Führungsstange aus einem paramagnetischen oder unmagnetischen Material aufgenommen sind. Durch die Ausgestaltung der Permanentmagnetanordnung als Anordnung von Ringmagneten werden günstige Herstellkosten für die Permanentmagnetanordnung er- möglicht. Durch die Aufnahme der Permanentmagnetanordnung auf einer paramagnetischen oder unmagnetischen Führungsstange werden unerwünschte magnetische Flüsse längs des Ankerteils zumindest weitgehend vermieden, so dass eine für den energieeffizienten Betrieb des Aktors vorteilhafte Feldkonzentration im Bereich der stirnseitigen Enden der Permanentmagnetanordnung sowie eine effiziente Feldumlenkung aus der axialen Richtung in die radiale Richtung mit Hilfe des Flussleitrings erreicht werden kann. Das Material der Führungsstange ist allenfalls schwach magnetisch, jedenfalls um Größenordnungen weniger magnetisch als das Material der Flussleitringe .

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Permanentmagnetanordnung wenigstens zwei Gruppen von flächig aneinandergrenzenden Ringmagneten umfasst, wobei die Ringmagnete der jeweiligen Gruppen jeweils gleichsinnig magnetisiert sind und wobei benachbart angeordnete Gruppen von Ringmagneten gegensinnig magnetisiert sind. Somit wirken die Ringmagnete der jeweiligen Gruppe in der Art eines Ringmagneten, der die gleiche Ausdehnung wie die Gruppe von Ringmagneten längs der Bewegungsachse hat, wobei die Herstellungskosten für eine derartige Gruppe von Ringmagneten erheblich unter denen für einen einzelnen Ringmagneten in gleicher Ausdehnung liegen. Durch eine Verwendung von mehreren Gruppen von Ringmagneten, wobei benachbarter Gruppen von Ringmagneten jeweils gegensinnig magnetisiert sind, kann unter Verwendung einer Spulenanordnung, die zur Bereitstellung von einander entgegengesetzten Magnetfeldern ausgebildet ist, ein elektrodynamischer Antrieb geschaffen werden, mit dem eine Reversierbewegung für das Ankerteil zwischen den beiden Funktionsstellungen durch geeignete Bestromung der Spulenanordnung ermöglicht wird.

Zweckmäßig ist es, wenn an einander entgegengesetzten, ringförmigen Stirnflächen jeder Gruppe von Ringmagneten ein Flussleitring angeordnet ist. Mit Hilfe der Flussleitringe kann eine Konzentration und Umlenkung des von den Ringmagneten bereitgestellten Magnetfelds bewirkt werden, wodurch ein vorteilhafter Einfluss auf den energieeffizienten Betrieb des Aktors genommen wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an einander entgegengesetzten Stirnflächen der Permanentmagnetanordnung jeweils ringförmige Flussleitringe flächig anliegen und dass im Bereich der zweiten Funktionsposition ein drittes flussleitendes und ringförmig ausgebildetes Gehäuseteil in der zylindrischen Ausnehmung angeordnet ist, das mit dem ersten flussleitenden Gehäuseteil gekoppelt ist, wobei ein Innendurchmesser des dritten Gehäuseteils größer als ein Außendurchmesser der Flussleitringe gewählt ist, so dass bei einer Annäherung des Ankerteils an die zweite Funktionspositionen eine Einkopplung des Magnetfelds der Permanentmagnet- anordnung in die flussleitenden Bereiche des Aktorgehäuses zur Bereitstellung von magnetischen Haltekräften auf das Ankerteil gewährleistet ist. Dadurch wird eine Bereitstellung von Haltekräften für einen energielosen Verbleib des Ankerteils in beiden Funktionsstellungen ermöglicht.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spulenanordnung mehrere elektrisch in Reihe geschaltete und beabstandet längs der Bewegungsachse auf einem Wickelkörper angeordnete Spulenabschnitte umfasst, wobei benachbart angeordnete Spulenabschnitte jeweils mit entgegengesetzter Wickelrichtung ausgebildet sind. Dementsprechend stellen sich bei einer Bestromung der Spulenanordnung in Abhängigkeit von der jeweiligen Wickelrichtung der Spulenabschnitte einander entgegengesetzte Magnetfelder ein, die in Wechselwirkung mit dem oder den Magnetfeldern der Permanent - magnetanordnung treten, wodurch sich Antriebskräfte für das Ankerteil ergeben, die zu einer Verlagerung des Ankerteils aus einer Funktionsposition in die andere Funktionsposition führen können. Durch die Reihenschaltung der Spulenanordnung wird eine besonders einfache elektrische Ansteuerung der Spulenanordnung sichergestellt, da lediglich ein einziger Spulenstrom bereitgestellt werden muss. Ferner kann eine derart ausgebildete Spulenanordnung kostengünstig hergestellt und auch in kostengünstiger Weise mit einer zugeordneten Leiterplatte, auf der die Ansteuerschaltung verwirklicht ist, verbunden werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wicklungsenden der Spulenanordnung elektrisch mit einer Leiterplatte verbunden sind, auf der eine Ansteuerschaltung für die Spulenanordnung sowie eine Schnittstelle zum An- schluss von elektrischen Versorgungsleitungen und Signalleitungen angeordnet sind. Die Ansteuerschaltung dient der Bereitstellung elektrischer Energie an die Spulenanordnung in Abhängigkeit von elektrischen Signalen, die an der Schnittstelle bereitgestellt werden. Vorzugsweise sind die Ansteuerschaltung und die Schnittstelle derart ausgebildet, dass der Aktor unmittelbar von einem Ausgabegerät betrieben werden kann, das Bestandteil einer industriellen Steuerungseinrichtung, insbesondere einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Schnittstelle auf der Leiterplatte mit Anschlüssen für eine erste und eine zweite Versorgungsleitung sowie für eine Startsignalleitung und eine Richtungssignalleitung ausgestattet ist. Dabei dienen die erste und die zweite Versorgungsleitung zur Bereitstellung elektrischer Energie, die zum Betrieb der Spulenanordnung vorgesehen ist. Die Startsignalleitung dient zur Übermittlung eines Startsignals, mit dem eine Freigabe der elektrischen Energie an die Spulenanordnung mithilfe der Ansteuerschaltung vorgenommen wird. Über die Richtungssignalleitung wird ein Richtungssignal an die Ansteuerschaltung bereitgestellt, mit dessen Hilfe die elektrische Polung der an die Spulenanordnung bereitgestellten elektrischen Energie bestimmt wird, um die Bewegungsrichtung für das Ankerteil vorzugeben.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ansteuerschaltung eine, insbesondere eine als Vierquadrantensteller ausgebildete, Polwechselschaltung umfasst, die für eine Polumschaltung der Spulenanordnung in Abhängigkeit von einem an der Schnittstelle eintreffenden Richtungssignal umfasst. Hiermit kann die für das Ankerteil gewünschte Reversierbewegung in einfacher Weise hervorgerufen werden, da es durch Verwendung der Polwechselschaltung ausreichend ist, unter Beibehaltung der Polung der Versorgungs- spannung die Polung des an die Spulenanordnung bereitgestellten Spulenstroms allein mit Hilfe des Richtungssignal umzuschalten. Besonders bevorzugt ist die Polwechselschaltung als Vierquadrantensteller ausgebildet, der exemplarisch als Anordnung von vier jeweils paarweise in Reihe geschalteten und jeweils mit einer Freilaufdiode versehenen Transistoren aus ¬ gebildet ist und ohne Veränderung der Polung einer Versorgungsspannung bei geeigneter Ansteuerung eine Bereitstellung von Spulenstrom mit vorgebbarer Polung an die Spulenanordnung ermöglicht .

Vorteilhaft ist es, wenn der Ansteuerschaltung ein Energiespeicher zugeordnet ist, der zur Speicherung einer Energiemenge ausgebildet ist, die wenigstens 50 Prozent, vorzugsweise wenigstens 80 Prozent, insbesondere wenigstens 100 Prozent, der für eine Bewegung des Ankerteils zwischen der ersten Funktionsposition und der zweiten Funktionsposition erforderlichen Energiemenge ausgebildet ist und dass die An- Steuerschaltung eine Schalteinrichtung für eine Freigabe der im Energiespeicher gespeicherten Energiemenge an die Spulenanordnung in Abhängigkeit von einem an der Schnittstelle eintreffenden Startsignal umfasst . Mithilfe eines derartigen Energiespeichers können Stromspitzen in der Versorgung des jeweiligen Aktors vermieden werden, da die zum Betrieb des Aktors notwendige Energie zumindest nahezu gleichförmig ohne größere Stromschwankungen an den Aktor zugeführt wird und im Energiespeicher zwischengespeichert wird, bis die gewünschte Bewegung des Ankerteils stattfindet. Dabei erfolgt eine teilweise oder vollständige Entleerung des Energiespeichers, der anschließend in einer vorgebbaren Zeitspanne bis zur nächsten Bewegung des Ankerteils wieder aufgeladen wird. Die Schalt - einrichtung dient dabei zur Freigabe der im Energiespeicher gespeicherten Energiemenge bei Eintreffen des Startsignals an der Schnittstelle, die elektrisch mit der Ansteuerschaltung verbunden ist .

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ansteuerschaltung einen Stromregler für eine geregelte Energiezufuhr an den Energiespeicher in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Bewegungsfrequenz für das Ankerteil und/oder für eine geregelte Energieabfuhr vom Energiespeicher an die Spulenanordnung in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Stell - zeit für die Bewegung des Ankerteils zwischen den beiden Funktionsstellungen umfasst. Mit Hilfe des Stromreglers kann eine Zufuhr von elektrischer Energie an den Energiespeicher und/oder eine Abfuhr von elektrischer Energie aus dem Energiespeicher begrenzt werden. Eine Begrenzung der Zufuhr elektrische Energie an den Energiespeicher ist sinnvoll, um Stromspitzen in der Versorgung des jeweiligen Aktors zu vermeiden. Beispielsweise würde bei Verwendung eines Kondensators als Energiespeichers nach dessen teilweiser oder voll- ständiger Entleerung während der Durchführung einer Bewegung des Ankerteils ohne Zwischenschaltung eines Stromreglers auf grund der Ladungseigenschaften des Kondensators ein hoher An fangsstrom fließen. Dementsprechend besteht die Aufgabe des Stromreglers darin, den Ladestrom an den Energiespeicher zu begrenzen, um derartige Stromspitzen zu vermeiden. Ergänzend oder alternativ kann der Stromregler dazu eingesetzt werden, einen Entladestrom zu begrenzen, um beispielsweise eine Über lastung der Ansteuerschaltung und oder der Spulenanordnung während der Bewegung des Ankerteils zu vermeiden.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Schnittstelle ein Feldbus knoten zugeordnet ist, der für eine Signalübertragung zwischen einer übergeordneten Steuerung und der Ansteuerschaltung ausgebildet ist. Damit kann der Aktor als Feldbusteilnehmer in ein Feldbussystem integriert werden, das beispiels weise von einer als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ausgeführten übergeordneten Steuerung kontrolliert wird.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ansteuerschaltung für eine Durchführung ei ner Bewegungsabfolge aus zwei aufeinanderfolgenden Bewegunge: des Ankerteils bei Eintreffen eines Startsignals ausgebildet ist. Hierdurch ist es nicht erforderlich, für jede Bewegung des Ankerteils ein separates Startsignal bereitzustellen, vielmehr kann beispielsweise eine Bewegungsabfolge eines Aus fahrvorgangs und eines nachfolgenden Einfahrvorgangs für das Ankerteil durchgeführt werden. Somit kann der Aktor beispielsweise als Auswerfer eingesetzt werden, der bei Eintref fen eines Startsignals einen exemplarisch längs einer Förder richtung transportierten Gegenstand quer zur Förderrichtung ablenken kann, um ihn beispielsweise in einen vorgebbaren La gerschacht umzulenken, wie dies bei einer Paketsortieranlage erfolgt . Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß einem zweiten Erfindungsaspekt für einen Aktorsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Hierbei weist das Aktorsystem eine als Feldbusteilnehmer ausgebildete Steuerungseinrichtung zum Betreiben mehrerer Aktoren auf, die einen Feldbusknoten für eine Datenübertragung über ein Feldbussystem, ein Steuermodul zur Ansteuerung von Ausgangsmodulen, wenigstens ein Ausgangs - modul zur Ansteuerung eines Aktors und wenigstens einen mit dem Ausgansmodul verbundenen Aktor umfasst. Die Steuerungseinrichtung kann beispielsweise in ein AutomatisierungsSystem eingegliedert werden, das von einer übergeordneten Steuerung, insbesondere einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) koordiniert wird, wobei Feldgeräte wie die Steuerungseinrichtung über ein Feldbussystem gemäß einem vorgebbaren Feldbus - Protokoll angesteuert werden. Für einen Empfang von Befehlen über das Feldbusprotokoll umfasst die Steuerungseinrichtung einen Feldbusknoten, der die Befehle der übergeordneten Steuerung in ein für das zugehörige Steuermodul verständliches Befehlsformat umsetzt. Das Steuermodul erstellt aus den eintreffenden Befehlen entsprechende Anweisungen für die angeschlossenen Ausgangsmodule, die dort in geeignete Spannungs- pegel umgesetzt werden um die jeweils angeschlossenen Aktoren gemäß den eingetroffenen Befehlen anzusteuern. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass die Aktoren längs eines Förderbands angeordnet sind und zwischen einer Freigabestellung für Güter auf dem Förderband und einer Blockierstellung für Güter auf dem Förderband umgeschaltet werden können.

Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß einem dritten Erfindungsaspekt durch ein Verfahren zum Betreiben eines Aktorsystems gelöst, wie es im Anspruch 16 angegeben ist. Dabei weist das Aktorsystem eine als Feldbusteilnehmer ausgebildete

Steuerungseinrichtung zum Betreiben mehrerer Aktoren mit ei- nera Feldbusknoten für eine Datenübertragung über ein Feldbus - System, einem Steuermodul zur Ansteuerung von Ausgangsmodu ¬ len, wenigstens einem Ausgangsmodul zur Ansteuerung eines Aktors und wenigstens einem mit dem Ausgangsmodul verbundenen Aktor auf und umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Versorgungsspannung vom Ausgansmodul an den angeschlossenen Aktor, Laden eines dem Aktor zugeordneten Energiespeichers mittels einer im Aktor ausgebildeten Ansteuerschaltung, die einen Stromregler für eine geregelte Energiezufuhr an den Energiespeicher in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Bewegungsfrequenz für das Ankerteil und/oder für eine geregelte Energieabfuhr vom Energiespeicher an die Spulenanordnung in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Stellzeit für die Bewegung des Ankerteils zwischen den beiden Funktionsstellungen umfasst, Bereitstellen der im Energiespeicher gespeicherten Energie durch die Ansteuerschaltung an die Spulenanordnung des Aktors zur Bewegung des Ankerteils zwischen den Funktionsstellungen in Abhängigkeit von einem vom Steuermodul bereitgestellten und an der Ansteuerschaltung eintreffenden Startsignal .

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:

Figur 1 eine seitliche Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Aktors mit einem linearbeweglichen Ankerteil, das in einer ersten und in einer zweiten Funktionsstellung energielos gehalten wird,

Figur 2 eine Querschnittsdarstellung des Aktors gemäß der

Figur 1,

Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Aktors gemäß den Figuren 1 und 2 , Figur 4 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Aktors, bei der zusätzlich zu den Kompo nenten der ersten Ausführungsform noch ein Energie Speicher vorgesehen ist,

Figur 5 eine Explosionsdarstellung der zweiten Ausführungs form des Aktors gemäß der Figur 2 und

Figur 6 eine schematische Darstellung eines Aktorsystems und der im Aktor vorgesehenen Ansteuerschaltung.

Ein in der Figur 1 dargestellter Aktor 1 ist zur Bereitstellung einer Linearbewegung längs einer Bewegungsachse 2 ausge bildet und kann exemplarisch in schematisch in der Figur 6 dargestellter Weise als Blockiereinrichtung in einer Förderanlage eingesetzt werden. Der Aktor 1 umfasst ein beispielhaft quaderförmig ausgebildetes Aktorgehäuse 3, dessen längs te Kante parallel zur Bewegungsachse 2 ausgerichtet ist.

In dem Aktorgehäuse 3 ist eine vorzugsweise kreiszylindrisch ausgebildete, längs der Bewegungsachse 2 erstreckte Ausnehmung 4 ausgebildet. In der Ausnehmung 4 ist ortsfest eine Spulenanordnung 5 aufgenommen, die einen beispielhaft aus Kunststoff hergestellten Wickelkörper 6 und exemplarisch 3 jeweils konzentrisch zur Bewegungsachse 2 und längs der Bewe gungsachse beabstandet zueinander angeordnete ringförmig aus gebildete Spulenabschnitte 7, 8 und 9 umfasst. Die Spulenabschnitte 7, 8 und 9 sind jeweils zwischen Wickelringen 10 bi 15 aufgenommen, wobei exemplarisch vorgesehen ist, dass benachbarte Wickelringe 10 bis 15 jeweils in einem vorgebbaren Mindestabstand längs der Bewegungsachse 2 angeordnet sind. Ferner ist beispielhaft vorgesehen, dass benachbart angeordnete Spulenabschnitte 7, 8 und 9 jeweils mit einer entgegengesetzten Wickelrichtung ausgebildet sind und elektrisch in Reihe geschaltet sind, so dass bei Anlegen eines Stroms an die Spulenabschnitte 7, 8 und 9 der Spulenabschnitt 8 ein Magnetfeld bereitstellt, dessen Feldrichtung den Magnetfeldern der Spulenabschnitte 7 und 9 entgegengesetzt ist. Exemp ¬ larisch sind die Wickelringe 10 bis 15 an einem hülsenförmi- gen Grundkörper 16 angeordnet, der einen kreiszylindrischen Querschnitt aufweist und sich längs der Bewegungsachse 2 erstreckt .

Beispielhaft ist die Ausnehmung 4 in einem ersten flussleitenden Gehäuseteil 17 ausgebildet, bei dem es sich insbesondere um ein Stranggussteil oder ein Kaltfließpressteil handeln kann, das in einer quer zur Bewegungsachse 2 orientierten, nicht dargestellten Querschnittsebene einen längs der Bewegungsachse 2 konstanten Querschnitt aufweist. Ferner kann exemplarisch vorgesehen sein, dass Außendurchmesser zumindest einiger der Wickelringe 10 bis 15 zumindest nahezu übereinstimmend mit einem Innendurchmesser der Ausnehmung 4 übereinstimmen, so dass der Wickelkörper 6 in die Ausnehmung 4 eingeschoben werden kann und dadurch in radialer Richtung festgelegt ist.

Der Grundkörper 16 erstreckt sich über die Wickelringe 10 und 15 in axialer Richtung hinaus und dient exemplarisch zur Aufnahme von jeweils ringförmig ausgebildeten zweiten flussleitenden Gehäuseteilen 18, 19, deren Außendurchmesser an den Innendurchmesser der Ausnehmung 4 angepasst ist, so dass eine verlustarme magnetische Kopplung zwischen den zweiten Gehäuseteilen 18, 19 und dem ersten Gehäuseteil 17 gewährleistet ist. Ein Innendurchmesser der zweiten Gehäuseteile 18, 19 ist exemplarisch entsprechend einem Außendurchmesser des Grundkörpers 16 gewählt, so dass die zweiten Gehäuseteile 18, 19 auf den Wickelkörper 6 aufgeschoben werden können. In einer vom Grundkörper 16 in radialer Richtung nach außen begrenzten Ausnehmung, die exemplarisch kreiszylindrisch ausgebildet ist, ist ein Ankerteil 21 linearbeweglich längs der Bewegungsachse 2 aufgenommen. Das Ankerteil 21 umfasst einen beispielhaft mehrteilig ausgebildeten Führungsstab 22 sowie eine am Führungsstab 22 aufgenommene Permanentmagnetanordnung 23. Ferner sind am Führungsstab 22 jeweils endseitig ringförmige Flussleitstücke 24, 25 und stirnseitig an den Fluss- leitstücke 24, 25 angeordnete Dämpfungsscheiben 26, 27 vorgesehen .

Der Führungsstab 22 umfasst beispielhaft eine Führungshülse 28, auf die Ringmagnete 29 bis 34 aufgeschoben sind, wobei die Ringmagnete 29 bis 31 eine erste Gruppe 35 von Ringmagneten bilden während die Ringmagnete 32 bis 34 eine zweite Gruppe von Ringmagneten 36 bilden. Ferner sind auf die Führungshülse 28 jeweils angrenzend an die beiden Gruppen von Ringmagneten 35, 36 angeordnete Flussleitringe 37, 38 und 39 aufgeschoben, die exemplarisch den jeweils ringförmigen

Stirnflächen der beiden Gruppen von Ringmagneten 35, 36 gegenüberliegen und die beispielhaft in der Darstellungsebene der Figur 1 den gleichen Querschnitt wie die Ringmagnete 29 bis 34 aufweisen.

Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Flussleitringe 37, 38 und 39 im Zusammenspiel mit der, vorzugsweise aus einem paramagnetischen Material, insbesondere aus Aluminium, hergestellten Führungshülse 28 eine Flusskonzentration für das von den Ringmagneten 29 bis 34 bereitgestellte und im Wesentlichen parallel zur Bewegungsachse 2 ausgerichtete Magnetfeld bewirken. Darüber hinaus dienen die Flussleitstücke 37, 38, 39 einer Umlenkung des Magnetfelds in radialer Richtung, wie nachstehend noch näher ausgeführt wird. In der Führungshülse 28 sind beidseitig Lagerstangen 40, 41 aufgenommen, die jeweils in mehrere längs der Bewegungsachse 2 erstreckte Abschnitte unterteilt sind. Beide Lagerstangen 40, 41 weisen exemplarisch einen Gewindeabschnitt 42, 43, einen Zentrierabschnitt 44, 45 sowie einen Führungsabschnitt 46, 47 auf. Die Gewindeabschnitte 42, 43 sind jeweils mit einem Außengewinde versehen, das für einen Eingriff in ein Innengewinde in der Führungshülse 28 vorgesehen ist, um eine Festlegung der Lagerstangen 40, 41 an der Führungshülse 28 zu ermöglichen. Exemplarisch sind die Zentrierabschnitte 44, 45 sowie auch die Führungsabschnitte 46, 47 mit einer hohen Oberflächenqualität, wie sie beispielsweise durch Rundschleifen erzielt werden kann, ausgeführt. Ferner wird bei der Herstellung der Lagerstangen 40, 41 darauf geachtet, dass die Zentrierabschnitte 44, 45 gegenüber den Führungsabschnitten 46, 47 eine möglichst hohe Konzentrizität und eine möglichst geringe Rundlauftoleranz aufweisen. Dadurch soll sichergestellt werden, dass bei einer Montage der Lagerstangen 40, 41 in die Führungshülse 28, die jeweils endseitig mit präzise hergestellten Passbohrungen 48, 49 ausgestattet sein kann, eine konzentrische Anordnung der beiden Führungsabschnitte 46,47 zueinander vorliegt. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Durchmesser der Führungsabschnitte 46, 47 größer ist als ein Durchmesser der Zentrierabschnitte 44, 45, so dass die Flussleitstücke 24, 25 jeweils formschlüssig zwischen der Führungshülse 28 und der jeweiligen Lagerstange 40, 41 aufgenommen werden können.

Für eine Lagerung des Führungsstabs 22 ist jeweils stirnseitig angrenzend an das erste Gehäuseteil 17 ein Abschlussdeckel 50, 51, der insbesondere aus einem paramagnetischen oder unmagnetischen Material hergestellt ist, angeordnet. Exempla- risch sind die Abschlussdeckel 50, 51 plattenförmig ausgebildet und weisen jeweils in einem mittleren Bereich eine längs der Bewegungsachse 2 erstreckte, vorzugsweise zylindrische Ausnehmung 52, 53 auf. In der Ausnehmung 52, 53 ist exemplarisch eine Lagerbuchse 54, 55 aufgenommen, deren Außendurchmesser an einem Innendurchmesser der Ausnehmung 52, 53 ange- passt ist und deren Innendurchmesser an einem Außendurchmesser des jeweiligen Führungsabschnitts 46, 47 angepasst ist. Vorzugsweise sind die Lagerbuchsen 54, 55 aus einem Kunststoffmaterial mit guten Gleiteigenschaften hergestellt, so dass eine reibungsarme Linearbewegung des in den Lagerbuchsen 54, 55 geführten Führungsstabs 22 sichergestellt ist. Besonders bevorzugt ist eine Passung zwischen den Lagerbuchsen 54, 55 und den Führungsabschnitten 46, 47 derart gewählt, dass ein Eindringen von Schmutz in das Innere des Aktors 1 zumindest weitgehend vermieden werden kann. Die Lagerbuchsen 54, 55 weisen jeweils einen in radialer Richtung quer zur Bewegungsachse 2 abragenden umlaufenden Bund 56, 57 auf, der einerseits für eine zuverlässige axiale Festlegung der jeweiligen Lagerbuchse 54, 55 im zugeordneten Abschlussdeckel 50, 51 dient und andererseits aufgrund der vergrößerten Stirnfläche als Anschlagfläche für das Ankerteil 21 dient. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein größter Durchmesser des umlaufenden Bunds 56, 57 zumindest weitgehend einem größten Durchmesser der Dämpfungsscheibe 26, 27 entspricht, um eine vorteilhafte Krafteinleitung vom Ankerteil 21 auf den jeweiligen Bund 56, 57 zu gewährleisten.

Durch die geometrische Gestaltung des Ankerteils 21 und des Aktorgehäuses 3 wird ein maximaler Bewegungsweg 58 für das Ankerteil 21 längs der Bewegungsachse 2 bestimmt. Die Endpunkte des Bewegungswegs 58 werden auch als erste Funktionsposition 59 und als zweite Funktionsposition 60 bezeichnet. Wie aus der Darstellung der Figur 1 entnommen werden kann, in der sich das Ankerteil 21 in der ersten Funktionsposition 59 befindet, durchsetzt das von der Permanentmagnetanordnung 23 im wesentlichen längs der Bewegungsachse 2 bereitgestellte Magnetfeld den Flussleitring 39 und von dort aus unter Überwindung des ringförmigen, radial ausgerichteten Luftspalts 61 das flussleitende Gehäuseteil 19. Von dort aus durchsetzt das Magnetfeld das erste flussleitende Gehäuseteil 17 und das zweite flussleitende Gehäuseteil 18, wobei der magnetische Kreis unter Überwindung eines Luftspalts 62, der bedeutend größer als der Luftspalt 61 ist, mittels des Flussleitrings 37 geschlossen wird. Durch den erheblichen Größenunterschied zwischen den beiden Luftspalten 61, 62 bildet sich in der ersten Funktionsposition 59 eine magnetische Haltekraft für das Ankerteil 21 aus, durch die das Ankerteil 21 energielos in der ersten Funktionsposition 59 gehalten werden kann. Dabei ist es zumindest nahezu vollständig ohne Belang, dass ein ringförmiger Abschnitt des Abschlussdeckels 51, der unter Zwischenschaltung einer umlaufenden Rundschnurdichtung 63 für eine Zentrierung des Ventilkörpers 6 vorgesehen ist, in den Luftspalt 61 hineinragt, da der Abschlussdeckel 51 aus einem paramagnetischen oder unmagnetischen Material hergestellt ist .

Die in der ersten Funktionsposition 59 auftretende magnetische Haltekraft für das Ankerteil 21 kann durch Variation der axialen Erstreckung und/oder des Außendurchmessers des Flussleitrings 39 in einfacher Weise zuverlässig eingestellt werden. Da eine Projektion des Flussleitrings 39 in eine quer zur Bewegungsachse 2 ausgerichtete, nicht dargestellte Projektionsebene keine Überdeckung mit einer Projektion der flussleitenden Bereiche des Aktorgehäuses 3, insbesondere des ersten Gehäuseteils 17 sowie der zweiten Gehäuseteile 18 und 19 aufweist, ist die axiale Lage des Ankerteils 21 in der ersten Funktionsposition 59 von erheblich kleinerer Bedeutung als dies beim Stand der Technik ist. Dementsprechend kann die magnetische Haltekraft als in einem engeren Toleranzband liegend als beim Stand der Technik angenommen werden, so dass auch die zur Bewegung des Ankerteils 21 aus der ersten Funktionsposition 59 notwendige Energiemenge kleiner gewählt werden kann, als dies beim Stand der Technik ist, da ein Sicherheitszuschlag für ein zuverlässiges Lösen des Ankerteils 21 aus der ersten Funktionsposition 59 aufgrund der genaueren Kenntnisse über die magnetische Haltekraft geringer gewählt werden kann.

Exemplarisch ist beim Aktor 1 gemäß der Figur 1 auch in der zweiten Funktionsposition 60 die Ausbildung einer magnetischen Haltekraft vorgesehen, wobei die hierfür getroffenen Maßnahmen hinsichtlich der Gestaltung des Flussleitrings 39, des zweiten flussleitenden Gehäuseteils 18 und der übrigen vorstehend näher beschriebenen Komponenten zumindest nahezu identisch mit den Maßnahmen in der ersten Funktionsposition sind.

Aus der Querschnittsdarstellung gemäß der Figur 2 ist die quaderförmige Gestaltung des ersten flussleitenden Gehäuseteils 17 erkennbar. Ferner zeigt die Figur 2 die kreiszylindrische Ausführung der Ausnehmung 20 sowie die ringförmige Ausführung des Spulenabschnitts 8, des Grundkörpers 16, des Flussleitrings 38 und der Führungshülse 28 sowie die kreiszylindrische Ausführung der Lagerstange 40. Ferner sind in der Figur 2 eine als gedruckte Schaltung ausgeführte Leiterplatte 64 sowie ein Steckverbinder 65 erkennbar, die in einer Längs- ausnehmung 66 des ersten flussleitenden Gehäuseteils 17 angeordnet sind, wobei die Längsausnehmung 66 durch einen Deckel 67 verschlossen ist. Auf der Leiterplatte 64 ist eine nicht näher dargestellte Ansteuerschaltung ausgebildet, die in ebenfalls nicht näher dargestellter Weise elektrisch mit dem als Schnittstelle dienenden Steckverbinder 65 und mit den beiden Anschlussdrähten der Spulenanordnung 5 verbunden ist. Die Aufgabe der Ansteuerschaltung besteht darin, die am

Steckverbinder 65 bereitgestellte elektrische Energie und die dort bereitgestellten elektrischen Signale in geeigneter Weise für die Bestromung der Spulenanordnung 5 einzusetzen. Nähere Ausführungen zur Funktion der Ansteuerschaltung erfolgen in Zusammenhang mit der nachstehend beschriebenen Figur 7.

In der Figur 3 ist eine Übersichtsdarstellung des Aktors 1 gezeigt .

Die in den Figuren 4 und 5 dargestellte zweite Ausführungsform eines Aktors 71 unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform des Aktors 1 dadurch, dass zusätzlich zu den Komponenten des in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Aktors 1, die nahezu alle in identischer Weise bei der zweiten Ausführungsform gemäß den Figuren 4 und 5 verwendet werden und mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, ein Energiespeicher 72 vorgesehen ist, der für eine Zwischenspeicherung von elektrischer Energie zwischen zwei Bewegungen des Ankerteils 21 dient.

Exemplarisch umfasst der Energiespeicher 72 zwei Kondensatoren 73, 74 die elektrisch mit einer verlängert ausgeführten Leiterplatte 75 verbunden sind und die in einem separaten ausgebildeten Speichergehäuse 76 aufgenommen sind. Das Speichergehäuse 76 kann durch Verwendung geeigneter Schrauben 77 ohne Veränderung des Abschlussdeckels 50 oder des ersten flussleitenden Gehäuseteils 17 direkt an den Abschlussdeckel 50 angrenzend angebracht und mit dem ersten flussleitenden Gehäuseteil 17 verbunden werden. Wie aus der Explosionsdar- Stellung gemäß der Figur 5 zu entnehmen ist weist das Speichergehäuse 76 eine Ausnehmung 78 zur Aufnahme der Kondensatoren 73, 74 auf. Ferner weist das Speichergehäuse 76 in einem dem Abschlussdeckel 50 zugewandten Bereich eine Längsaus - nehmung 79 auf, die in gleicher Weise wie die Längsausnehmung 66 zur Aufnahme der Leiterplatte 75 dient, die sich gemäß der Darstellung der Figur 5 zumindest nahezu über die gesamte Länge des Aktors 71 erstreckt. Abweichend vom Aktor 1 weist der Aktor 71 einem verlängerten Deckel 80 auf, der dazu vorgesehen ist, die Leiterplatte 75 vollständig abzudecken und die Längsausnehmung 66 im ersten flussleitenden Gehäuseteil 17 sowie die Ausnehmung ein 78, 79 im Speichergehäuse 76 zu verschließen. Mit Hilfe des Energiespeichers 72 kann zwischen zwei Bewegungsvorgängen für das Ankerteil 21 die zur Durchführung der nächsten Bewegung des Ankerteils 21 notwendige elektrische Energie in zumindest nahezu gleichmäßiger Form, insbesondere ohne Stromspitzen, über die nicht näher dargestellten Versorgungsleitungen zugeführt und in den Kondensatoren 73, 74 zwischen gespeichert werden, von wo aus sie durch die nachstehend näher beschriebene Ansteuerschaltung für den nächsten Bewegungsvorgang des Ankerteils 21 freigegeben werden kann.

Aus der schematischen Darstellung der Figur 6 geht ein Aktorsystem 91 hervor, das über einen Feldbus 92 in einer Datenübertragungsverbindung mit einer übergeordneten Steuerung 93 steht. Bei der übergeordneten Steuerung 93 kann es sich beispielsweise um ein speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) handeln. Das Aktorsystem 91 umfasst eine als Feldbusteilnehmer ausgebildete Steuerungseinrichtung 94 zum Betreiben mehrerer Aktoren 95 sowie mehrere Aktoren 95, die alternativ als Aktoren 1 oder 71 ausgeführt sein können. Die Steuerungseinrichtung 94 umfasst einen Feldbusknoten 96 für eine unidirek- tionale oder bidirektionale Datenübertragung über den Feldbus 92, ein Steuertnodul 97 zur Ansteuerung von Ausgangsmodulen 98 sowie mehrere Ausgangsmodule 98, die jeweils mit einem Aktor 95 verbunden sind. Exemplarisch sind die Aktoren 95 als

Stoppeinrichtungen längs eines Förderbands 99 angeordnet und können auf Befehl der Steuerung 93 individuell angesteuert werden, um eine Bewegung eines Gegenstands 100 längs der Förderrichtung des Förderbands 99 wahlweise aufzuhalten oder freizugeben .

Exemplarisch umfasst die Figur 6 auch die Darstellung einer Leiterplatte 75 wie sie in einem Aktor 71 vorgesehen werden kann und die eine nachstehend näher beschriebene Ansteuerschaltung 81 für die Ansteuerung einer Spulenanordnung 5, wie sie in den Figuren 1 und 4 dargestellt ist umfasst. Die Leiterplatte 75 umfasst ferner eine Schnittstelle 82 für eine elektrische Verbindung mit einem der Ausgangsmodule 98.

Exemplarisch ist eine Verbindungsleitung 83 zwischen dem Ausgangsmodul 98 und der Schnittstelle 82 vorgesehen, die insgesamt vier Adern 84, 85, 86 und 87 umfasst. Dabei dienen die Adern 84 und 85 als elektrische Versorgungsleitungen und sind mit einer im Versorgungsmodul 98 enthaltenen und nicht näher dargestellten Spannungsquelle verbunden. Die Ader 86 ist eine Startsignalleitung, über die ein Startsignal für eine Bewegung des Ankerteils 21 vom Versorgungsmodul 98 ein die Ansteuerschaltung 81 bereitgestellt werden kann. Die Ader 87 dient als Richtungssignalleitung, über die ein, insbesondere binäres, Richtungssignal für die Bewegung des Ankerteils 21 vom Versorgungsmodul 98 an die Ansteuerschaltung 81 bereitgestellt werden kann, das vorzugsweise einen logischen LOW- Pegel oder einen logischen HIGH- Pegel einnehmen kann.

Exemplarisch sind die Adern 84 und 85 an einen Spannungswandler 110 angeschlossen, der beispielhaft zur Wandlung einer Versorgungsspannung von 24 Volt in eine interne Spannung von 5 Volt vorgesehen sein kann. Der Spannungswandler 110 dient zur elektrischen Versorgung eines Mikrocontrollers 111 sowie zur Bereitstellung von elektrischer Energie an eine Ladeschaltung 112, die insbesondere als Laderegler ausgebildet ist. Die Ladeschaltung 112 wird vom Mikrocontroller 111 derart angesteuert, dass ein vorgebbarer Maximalström in den Adern 84 und 85 nicht überschritten wird. Hierzu ist der Mikrocontroller 111 mit einem Stromsensor 113 verbunden, der zur Ermittlung des an den Kondensator 73 bereitgestellten Stroms ausgebildet ist. Zur Vergleichmäßigung des Stroms, der an den Kondensator 73 bereitgestellt wird, ist zwischen die Ladeschaltung 112 und den Kondensator 73 noch zusätzlich ein Filter 114 geschaltet. Ferner ist der Mikrocontroller 111 mit einer exemplarisch als Vierquadrantensteller ausgebildeten Polwechselschaltung 115 verbunden, die ihrerseits zum einen mit dem Kondensator 73 und zum anderen mit einem Spulenan- schluss 116 verbunden ist. Am Spulenanschluss 116 ist in nicht näher dargestellter Weise die Spulenanordnung 5 angeschlossen .

Der Mikrocontroller 111 stellt bei Eintreffen eines Startsignals, das über die als Startsignalleitung dienende Ader 86 vom Ausgansmodul 98 über eine Digitalschnittstelle übertragen werden kann, ein geeignetes an Steuersignale an die Polwechselschaltung 115 zur Verfügung, damit diese die in Kondensator 73 gespeicherte elektrische Energie an den Spulenanschluss 116 freigeben kann. Die Freigabe der Energie erfolgt ' jedoch nur dann, wenn gleichzeitig über die als Richtungssignalleitung dienende Ader 87 ein Richtungssignal an den Mikrocontroller 111 bereitgestellt wird, das im Mikrocontroller 111 in geeigneter Weise verarbeitet und ebenfalls an die Polwechselschaltung 115 bereitgestellt wird. Bei einer Bestromung der Spulenanordnung 5 werden durch die Spulenabschnitte 7, 8 und 9 jeweils Magnetfelder aufgebaut, die in Wechselwirkung mit den Magnetfeldern der Permanentmagnetanordnung 23 treten. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass hierbei eine Schwächung der Haltekraft zwischen dem Ankerteil 21 und den flussleitenden Bereiche in 17, 18 und 19 des Aktorgehäuses 3 auftritt, so dass das Ankerteil 21 aus der einen Funktionsposition 59 oder 60 in die andere Funktionsposition 60 oder 59 bewegt werden kann. Im Zuge dieser Bewegung findet eine teilweise oder vollständige Entleerung des Kondensators 73 statt, der anschließend wieder mithilfe der vom Ausgansmodul 98 bereitgestellten Versorgungsspannung, die über die Adern 84 und 85 übertragen wird, aufgeladen werden muss. Um hierbei unerwünschte Stromspitzen in den Adern 84 und 85 zu vermeiden, wird der Ladestrom für den Kondensator 73 von der Ansteuerschaltung 81 durch geeignete Ansteuerung der Ladeschaltung 112 durch den Mikrocontroller 111 begrenzt. Vorzugsweise ist eine Auslegung der Ladeschaltung 112 sowie einer Programmierung des Mikrocontrollers 111 derart ausgeführt, dass der Kondensator 73 in einer Zeitspanne aufgeladen wird, die gleich oder geringfügig kürzer als eine Zeitspanne zwischen zwei Bewegungen des Ankerteils 21 ist. Hierdurch kann vermieden werden, dass für die Bewegung des Ankerteils 21 eine unmittelbare Einkopplung der VersorgungsSpannung an die Spulenanordnung 5 notwendig ist.

Bei einer nicht näher dargestellten Ansteuerschaltung für die erste Ausführungsform eines Aktors 1, der keinen Energiespeicher aufweist, wird vorzugsweise auf die Ladeschaltung, den Filter und den Stromsensor sowie den Kondensator verzichtet. Die Verarbeitung eines Startsignals und eines Richtungssignals kann ebenfalls durch einen Mikrocontroller erfolgen, alternativ ist vorgesehen, dass eine Polwechselschaltung derart ausgebildet ist, dass sie unmittelbar mit der Startsignalleitung und der Richtungssignalleitung verbunden werden kann und bei eintreffen eines Startsignals und eines Richtungssignal des die Versorgungsspannung an die Spulenanordnung 5 bereit - stellt. Der Vorteil liegt hierbei in einer deutlich einfacheren Aufbauweise für die Ansteuerschaltung, nachteilig ist es, dass beide Ansteuerung der Spulenanordnung erheblich höhere Ströme über die Versorgungsleitungen bereitgestellt werden, als dies beim Aktor 71 mit der vorstehend beschriebenen An- Steuerschaltung 81 der Fall ist.

Bei einer nicht dargestellten Variante des Aktors 1, 71, 95 ist zumindest einer der Flussleitringe 37, 38 oder 39 als Ringmagnet ausgebildet .