Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine elektromagnetische Stellvorrichtung mit optimierter Positionserkennung des Ankerelements.

Elektromagnetische Stellvorrichtungen für verschiedenste Anwendungen, beispielsweise für Aktoren für Stellaufgaben, für hydraulische oder pneu matische Ventile, insbesondere Wegemagnetventile, sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Diese weisen im Allgemeinen bestrom bare stationäre Spulenmittel und zu diesen axial bewegbar gelagerte An kermittel auf, welche als Reaktion auf eine Bestromung der Spulenmittel entlang einer Ankerachse antreibbar und somit zum Gehäuse der Stellvor richtung relativ bewegbar sind, wobei die Ankermittel mit einem Stößel als Stellglied oder mit einer Ventilschieberbaugruppe bspw. für die Schaltung von pneumatischen oder hydraulischen Wegemagnetventilen verbunden sind.

Ebenfalls bekannt ist eine zugeordnete Positionserkennungs- und/oder Wegmesseinheit derartiger Vorrichtungen insbesondere bei Hydraulikan wendungen. Durch diese erfolgt beispielsweise eine Detektion der jeweili gen Position und/oder einer Bewegung der Ankermittel, einer zugeordne ten Ventilschieberbaugruppe oder einer zugeordneten Kolbenstange eines Hydraulikzylinders. Die Positionserkennungs- und/oder Wegmessung er- folgt heutzutage in der Regel mittels induktiver Sensorik wie induktiven Stel lungsschaltern oder induktiven Wegaufnehmern, beispielsweise mittels LVDT-Sensoren (Linear Variable Differential Transformer), siehe Fig. 3. Hierdurch wird eine berührungslose und somit verschleißfreie Detektion bzw. Messung ermöglicht, wobei insbesondere LVDT-Sensoren aufgrund deren absoluten Messprinzips selbst nach einem Spannungsausfall eine eindeutige Positionserkennung ermöglichen. Nachteilig sind bei der be- kannten Sensorik der relativ große benötigte Bauraum einer resultierenden Vorrichtung und die notwendige relativ aufwendige Abschirmung gegen me chanische Beschädigungen, Verunreinigungen oder aggressive Medien in der Vorrichtung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden oder zumindest deutlich abzuschwächen. Insbesondere soll eine verbesserte elektromagnetische Stellvorrichtung mit integrierter Sensorik bereitgestellt werden, welche eine zuverlässige Positionserkennung und/oder Wegmessung ermöglicht und gleichzeitig einen verringerten Bauraumbedarf aufweist, sowie eine verein fachte und vorzugsweise kostengünstige konstruktive Ausgestaltung des Stelleelements ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung dar. Die Erfindung adressiert zudem weitere Probleme, wie in der folgenden Beschreibung näher erläu tert wird.

In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine elektromagnetische Stell- Vorrichtung aufweisend bestrombare stationäre Spulenmittel, ein diesen zu geordnetes magnetisches Führungselement mit einem Kernabschnitt, und eine relativ zum Führungselement und als Reaktion auf eine Bestromung der Spulenmittel entlang einer axialen Bewegungsrichtung bewegliche An kereinheit, wobei das Führungselement hohlzylindrisch und die Ankerein- heit wenigstens teilweise umschließend ausgebildet ist, wobei die Stellvor richtung eine vorzugsweise im Führungselement integrierte Ultrabreitband- Sensoreinheit aufweist, welche zur Positions- und/oder Wegmessung bzw. Positionserkennung und/oder Wegmessung der Ankereinheit im Führungs element ausgebildet ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch die integrierte Ultrabreitband- Sensoreinheit die Bereitstellung einer effektiven und zuverlässigen Positi onserkennung und/oder Wegmessung der Ankereinheit im Führungsele ment, insbesondere zur Zustandsüberwachung und/oder Regelung der elektromagnetischen Stellvorrichtung. Durch die vorzugsweise im Füh rungselement integrierte Ultrabreitband-Sensoreinheit wird eine deutliche Reduktion des benötigten Bauraums für die Vorrichtung erzielt und gleich zeitig eine konstruktiv einfache Ausgestaltung bei deutlicher Kostenredukti on insbesondere gegenüber einer LVDT-Sensorik aus dem Stand der Tech- nik ermöglicht. Zudem kann die integrierte Ultrabreitband-Sensoreinheit zur Bereitstellung weiterer Zustands- oder Arbeitsinformationen der Vorrich tung dienen. Zudem ermöglicht die vorliegende Erfindung gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Wegaufnehmern, welche üblicherweise eine Flysterese aufweisen und somit zwangsweise zu einer gewissen Un- genauigkeit in der Positionserkennung führen, eine sehr genaue Positions erfassung, insbesondere auch eine Echtzeitpositionserfassung.

Unter Ultrabreitband-Sensoreinheit wird vorliegend eine elektromagneti sche Wellen emittierende Sensoreinheit verstanden, welche auf UWB („Ul- tra-Wideband“) Basis arbeitet, d.h. dass die emittierten elektromagneti schen Wellen eine besonders große Bandbreite, vorzugsweise eine Band breite von mehr als 500 MHz, aufweisen. Die Ultrabreitband-Sensoreinheit ist insbesondere ausgebildet, ein Breitbandsignal im Frequenzbereich zwi schen 3,1 GHz und 10,6GHz, mehr bevorzugt zwischen 100MHz und 8,5 GHz, weiterhin bevorzugt zwischen 100MHz und 6GHz, zu emittieren und zu detektieren.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform arbeitet die Ultrabreit- band-Sensoreinheit in einem Frequenzbereich zwischen 100 MHz und 6 GHz mit einer Bandbreite von zumindest 500 MHz, vorzugsweise zumin dest 1 GHz, bevorzugt zumindest 2 GHz, bevorzugter zumindest 4 GHz und besonders bevorzugt von zumindest 5,5 GHz, und/oder in einem Frequenz bereich zwischen 6 GHz und 8,5 GHz mit einer Bandbreite von zumindest 500 MHz, vorzugsweise zumindest 1 GHz, bevorzugt zumindest 1,5 GHz, bevorzugter zumindest 2 GHz und besonders bevorzugt von zumindest 2,5 GHz, arbeitet. Hierdurch kann vorteilhaft eine, insbesondere wechselseiti ge, Störung durch weitere Funkquellen wie beispielsweise LoRa, 5G oder WLAN (insbesondere 802.11p) vermieden werden. Vorteilhaft kann, insbe sondere durch die hohe Bandbreite des Frequenzbereichs zwischen 6 GHz und 8,5 GHz, eine besonders hohe räumliche Auflösung und/oder eine be- sonders niedrige minimale Messentfernung erreicht werden. Zudem sind für diese Frequenzbereiche vorteilhaft keine Funklizenzen erforderlich, insbe sondere wenn eine Sendeleistung in einem Bereich von -41.3 dbm/MHz liegt. Vorzugsweise liegt die Sendeleistung der Ultrabreitband-Sensorein- heit bei -41.3 dbm/MHz oder darunter. Insbesondere ist das Frequenzband zwischen 6 GHz und 8,5 GHz zumindest zu einer Abstandsmessung, ins besondere auch in dem Nahbereich der Sensoreinheit, vorgesehen.

Insbesondere ist denkbar, dass die Sensoreinheit bzw. das Sensormodul derart ausgebildet sind, dass ein Sensor oder zumindest zwei Sensoren der Sensoreinheit, zumindest teilweise gleichzeitig oder abwechselnd in beiden Frequenzbändern (100 MHz bis 6 GHz und 6 GHz bis 8,5 GHz) messen und/oder betrieben werden. Dadurch können vorteilhaft eine Nahbereichs- Abstandsmessung und eine Analyse eines anliegenden Fluids, insbeson dere eines Hydrauliköls, vorzugsweise mittels Impedanz-Spektroskopie, mit einer Sensoreinheit bzw. in einem Sensormodul kombiniert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ultrabreitband-Sensoreinheit als Ultrabreitband-Radarsensoreinheit, insbesondere als Nahbereichs-Ra- darsensorzelle ausgebildet. Diese ist vorzugsweise ausgebildet als unmo- duliertes Dauerstrichradar, d.h. als sogenanntes „continuous wave radar“, zu arbeiten. Die Nahbereichs- bzw. Kurzstreckenradarsensorzelle arbeitet nach dem bekannten Radarprinzip, bei welchem eine Signallaufzeit einer emittierten und von einem Objekt reflektierten Welle detektiert wird. Aus ei ner sich hierbei erfassten Zeitdifferenz zwischen emittiertem und empfan genem Signal kann eine Entfernung zwischen Objekt und Sensoreinheit be- stimmt werden. Ebenso kann hierbei eine Bestimmung der Geschwindig keit und Beschleunigung des Objekts erfolgen.

Insbesondere detektiert die Ultrabreitband-Sensoreinheit ein Reflexionssi gnal der emittierten elektromagnetischen Wellen zur Erkennung der im Sichtfeld des Sensors bewegten Objekte. Vorzugsweise sensiert die Ultrab- reitband-Sensoreinheit einen Frequenzunterschied des Reflexionssignals, wobei insbesondere aus dem Frequenzunterschied auf eine Entfernung des reflektierenden Objekts geschlossen werden kann. Vorteilhaft kann durch eine Erhöhung einer Bandbreite eines Messsignals eine Verkürzung einer Messsignaldauer und somit eine Verkleinerung einer minimalen Messent fernung eines Sensors erreicht werden. Vorzugsweise ist die Ultrabreit- band-Sensoreinheit kontinuierlich betrieben.

Vorzugsweise sendet die Ultrabreitband-Sensoreinheit keine Impulssignale aus, so dass vorteilhaft keine Messunterbrechung für ein Empfangen von Impulsantworten notwendig ist. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders hohe Messgeschwindigkeit ermöglicht werden, welche insbesondere eine hohe Messgenauigkeit und/oder eine Messung von Objekten mit besonders hoher Geschwindigkeit erlaubt.

Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Ultrabreitband-Sensoreinheit gepulst betrieben ist. Vorteilhaft kann durch eine Verwendung von Ultrab- reitband-Sensortechnik zudem eine Beeinflussung und/oder Störung von anderen Funkübertragungsverfahren, insbesondere anderen schmalbandi- gen Funkübertragungsverfahren, wie beispielsweise LoRa, 5G oder WLAN (insbesondere 802.11 p), verhindert werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel basiert die Ultrabreitband-Sen- soreinheit auf einer M-Sequenz-Technologie. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders genaue Geschwindigkeitserkennung, insbesondere auch von hohen Geschwindigkeiten, von in dem Sichtfeld des Sensors bewegten Ob jekten, vorzugsweise auch bei besonders kleinen Abständen der Objekte von dem Sensor, erreicht werden. Vorteilhaft sind M-Sequenz-Signale, ins besondere im Vergleich mit (UWB-) Impulssignalen und/oder mit (UWB-) Sinussignalen, rauschärmer. Vorteilhaft sind M-Sequenz-Signale, insbe sondere im Vergleich mit (UWB-) Impulssignalen und/oder mit (UWB-) Si nussignalen, wenig störanfällig. Vorteilhaft verursachen M-Sequenz-Signa- le, insbesondere im Vergleich mit (UWB-) Impulssignalen und/oder mit (UWB-) Sinussignalen, eine geringe Störung von anderen Anwendungen, beispielsweise schmalbandigen Funkanwendungen wie LoRa, 5G oder WLAN (insbesondere 802.11 p). Vorteilhaft werden M-Sequenz-Signale, insbesondere im Vergleich mit (UWB-) Impulssignalen und/oder mit (UWB-) Sinussignalen, nur gering von Signalen anderer Funkquellen, beispielswei se schmalbandigen Funkanwendungen wie LoRa, 5G oder WLAN (insbe sondere 802.11p), beeinflusst und/oder gestört. Vorteilhaft ermöglichen die M-Sequenz-Signale eine zeitgleiche Messung über einen gesamten (UWB- ) Frequenzbereich der Sensoren, so dass mehrere tausend Messungen pro Sekunde ermöglicht werden können. Unter einer „M-Sequenz“ soll insbe sondere eine unter den Fachbegriffen „Maximum Length Sequence“ oder eine „Folge maximaler Länge“ bekannte pseudozufällige, binäre Folge ver standen werden. Insbesondere stellt die M-Sequenz eine Pseudorauschfol ge dar. Insbesondere hat die M-Sequenz ein flaches Frequenzspektrum, welches vorzugsweise einem weißen Rauschen ähnelt. Insbesondere ist die Ultrabreitband-Sensoreinheit dazu vorgesehen, ein auf der M-Sequenz basierendes und/oder durch eine M-Sequenz gebildetes Signal, insbeson dere Pseudorauschsignal, zu erzeugen und auszusenden. Insbesondere ist das M-Sequenz-Signal mittels rückgekoppelten Schieberegistern erzeug- bar. Insbesondere umfasst das Sensormodul zumindest eine Schaltung zum Erzeugen der M-Sequenz, welche vorzugsweise ein N-stufiges Schie beregister zum Erzeugen der M-Sequenz aufweist. Insbesondere umfasst die Ultrabreitband-Sensoreinheit eine Sendeeinheit, welche ein M-Se- quenz-Sendesignal generiert und abstrahlt. Insbesondere umfasst die Ul trabreitband-Sensoreinheit eine Empfangseinheit, welche durch ein Objekt reflektierte Anteile des M-Sequenz-Sendesignals empfängt. Insbesondere umfasst die Ultrabreitband-Sensoreinheit eine Auswerteeinheit, welche das empfangene reflektierte M-Sequenz-Sendesignal auswertet und daraus zu- mindest eine Entfernung des reflektierenden Objekts bestimmt. Vorteilhaft sind die Messung und das Messergebnis der Ultrabreitband-Sensoreinheit mit der M-Sequenz-Technologie zumindest im Wesentlichen unbeeinflusst von Schmutz- und/oder Ablagerungsschichten im Bereich eines Messpfads der Ultrabreitband-Sensoreinheit.

Die Ultrabreitband-Sensoreinheit kann axial im Führungselement angeord net sein. Hierbei ist die Sensoreinheit vorzugsweise derart im Führungsele ment angeordnet, dass deren Signalemissionsrichtung im Wesentlichen parallel zur axialen Bewegungsrichtung der Ankereinheit ausgerichtet ist. Unter „Signalemissionsrichtung“ wird vorliegend eine Signalhauptabstrahl- richtung verstanden, vorzugsweise orthogonal zu einer Emissionsfläche der Sensoreinheit.

Die Ultrabreitband-Sensoreinheit ist hierbei vorzugsweise hinsichtlich ihrer Signalemissionsrichtung auf eine Stirnfläche der Ankereinheit ausgerichtet. Diese ist vorzugsweise orthogonal zur axialen Bewegungsrichtung der An kereinheit angeordnet. Die Sensoreinheit kann hierbei eine Position und/oder Positionsänderung der Ankereinheit relativ zur Sensoreinheit de- tektieren und darauf basierend eine Wegmessung ermöglichen. Die Sen- soreinheit ist hierbei vorzugsweise zentriert zur Ankereinheit, d.h. insbeson- dere zentriert bezüglich einer (Rotations-)Längsachse der Ankereinheit, an geordnet.

Die Ultrabreitband-Sensoreinheit kann in einem Anschlagselement des Führungselements für die Ankereinheit angeordnet sein. Das Anschlags element dient vorzugsweise zur Hub- bzw. Bewegungsbegrenzung der An kereinheit im Führungselement und kann integral mit dem Führungselement oder selektiv damit verbindbar ausgebildet sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ultrabreitband-Sen- soreinheit radial im Führungselement angeordnet. Hierbei ist die Sensor einheit vorzugsweise derart im Führungselement angeordnet, dass deren Signalemissionsrichtung im Wesentlichen orthogonal zur axialen Bewe gungsrichtung der Ankereinheit ausgerichtet ist. Die Ultrabreitband-Sensor- einheit ist hierbei hinsichtlich ihrer Signalemissionsrichtung vorzugsweise auf eine strukturierte Umfangs- oder Seitenfläche der Ankereinheit ausge richtet. Die sich bei der Bewegung der Ankereinheit zur Sensoreinheit rela tiv bewegliche strukturierte Umfangs- oder Seitenfläche kann hierbei durch die Sensoreinheit erfasst und/oder abgetastet werden und darauf basierend eine Positionserkennung und/oder Wegmessung durch die Sensoreinheit erfolgen. Die strukturierte Umfangs- oder Seitenfläche kann beispielsweise wenigstens einen Vor- und/oder Rücksprung umfassen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ultrabreitband-Sensorein- heit eine darauf angeordnete fluiddichte Abdeckung auf. Die Abdeckung ist wenigstens teilweise durchlässig für die emittierten oder zu empfangenen Signale der Sensoreinheit ausgebildet und kann beispielsweise aus Kunst stoff oder Glas geformt sein. Die Abdeckung überdeckt vorzugsweise voll ständig eine Emissionsfläche der Sensoreinheit. Die Abdeckung kann vor- zugsweise plan mit einer die Sensoreinheit umgebenden und/oder auf die Ankereinheit gerichteten Innenfläche des Führungselements ausgebildet sein. Die Ultrabreitband-Sensoreinheit ist hierbei vorzugsweise in einem ra dialen oder axialen Rücksprung des Führungselements angeordnet.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Ultrabreitband-Sensor- einheit zur Detektion der Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit des Ankerelements in axialer Bewegungsrichtung ausgebildet. Hierdurch ist ei ne Überwachung und Auswertung des Dynamikverhaltens der Stellvorrich tung möglich.

Die Ultrabreitband-Sensoreinheit kann des Weiteren zur Analyse eines im Führungselement geführten Fluids, insbesondere eines Hydrauliköls, mit tels Impedanz-Spektroskopie ausgebildet sein. Hierdurch ist eine Überwa chung und Auswertung der Fluid-Zusammensetzung und/oder des Fluid- Zustands möglich. Beispielsweise kann hierbei eine kontinuierliche Über wachung auf nicht gewünschte Bestandteile wie Wasser und/oder Material abrieb erfolgen.

Die Ultrabreitband-Sensoreinheit kann zusätzlich zur Detektion und/oder Analyse von Strömungen innerhalb eines im Führungselement geführten Fluids ausgebildet sein. Hierdurch kann eine detailliertere Detektion und/oder Überwachung des Dynamikverhaltens und/oder eine detailliertere Zustandsüberwachung erfolgen.

Die vorgenannten zusätzlichen Informationen über die Systemzustände der Stellvorrichtung ermöglichen insbesondere auch eine vorausschauende Wartung („predictive maintainance“) der Vorrichtung. Die Sensoreinheit weist vorzugsweise eine Länge und Breite geringer als 12 mm und eine Hö he geringer als 22 mm auf.

Die jeweiligen funktionellen Ausbildungen der Ultrabreitband-Sensoreinheit können gleichzeitig in einer Ultrabreitband-Sensoreinheit vorliegen. Hierbei kann die Sensoreinheit beispielsweise wie zuvor beschrieben einen Sensor oder zumindest zwei Sensoren aufweisen, welche wenigstens teilweise gleichzeitig oder abwechselnd in bevorzugten Frequenzbändern, beispiels weise 100 MHz bis 6 GHz und 6 GHz bis 8,5 GHz, messen und/oder betrie- ben werden. Dadurch können vorteilhaft beispielsweise eine Positions und/oder Wegmessung, insbesondere durch Nahbereichs-Abstandsmes- sung, und eine Analyse eines anliegenden Fluids, insbesondere einer Fluid- Zusammensetzung und/oder des Fluid-Zustands, gleichzeitig erfolgen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung we nigstens zwei Ultrabreitband-Sensoreinheiten auf, wobei wenigstens eine davon zur Positionsbestimmung- und/oder Wegmessung der Ankereinheit ausgebildet ist und die zweite Ultrabreitband-Sensoreinheit eine der vorge nannten funktionellen Ausbildungen aufweist und besonders bevorzugt we- nigstens zur Analyse des im Führungselement geführten Fluids ausgebildet ist. Hierbei ist die Ultrabreitband-Sensoreinheiten zur Positionsbestim mung- und/oder Wegmessung axial in der Stellvorrichtung, insbesondere in einem Führungszylinder des Führungselements, angeordnet. Diezweite Ul trabreitband-Sensoreinheit zur Analyse des im Führungselement geführten Fluids ist vorzugsweise radial in der Stellvorrichtung, insbesondere in einem sich vom Führungszylinder wegerstreckenden Fluidkanal, angeordnet.

Das Führungselement ist vorzugsweise für den Einsatz in Hydraulik- oder Pneumatikstellaufgaben ausgebildet. Das Führungselement ist hierbei vor- zugsweise als druckdichtes Element ausgebildet, in welchem die Ankerein heit beweglich gelagert ist. Das Führungselement kann einen endseitig an geordneten Fluidkanal zum Anschluss an eine Hydraulikbaugruppe, insbe sondere ein Hydraulikventil aufweisen, durch welchen sich die Ankereinheit wenigstens teilweise erstreckt. Das Führungselement weist vorzugsweise einen Kernabschnitt und einen Jochabschnitt sowie einen dazwischenliegenden Zwischenabschnitt aus nicht-magnetischem Material, beispielsweise aus einer Cu-Al-Legierung oder einer Al-Legierung auf.

Das Führungselement kann auch lediglich einen hohlzylindrischen Kernab schnitt aufweisen, welcher den Spulenmittel zugeordnet ist. Hierbei kann der Kernabschnitt zu einem selektiven Zusammenwirken mit an den An kermitteln vorgesehenen Permanentmagnetmitteln ausgebildet sein, bei- spielsweise bei 1 - oder 2-Pin-Aktoren.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ankereinheit zur Verbindung mit einer Ventilschieberbaugruppe und/oder einem Stellelement, wie bei spielsweise einem Stößelelement, insbesondere zum Eingriff in einen Stell- partner wie die Führungsnut einer Nockenwelle ausgebildet. Die Ankerein heit kann hierbei distal angeordnete Verbindungsmittel umfassend bei spielsweise ein Innen- oder Außengewinde aufweisen. Der Ankereinheit können zudem im Führungselement angeordnete oder extern dazu vorge sehene Federmittel zugeordnet sein, welche die Ankereinheit in eine vorde- finierte Position Vorspannen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Stellvorrichtung eine inte grierte oder der Vorrichtung zugeordnete Steuerungseinheit auf, welche zur Signalansteuerung und -Auswertung der Ultrabreitband-Sensoreinheit aus- gebildet ist. Die Steuerungseinheit ist vorzugsweise weiterhin mit den Spu lenmitteln und/oder einer die Spulenmittel mit variablem Strom versorgen de Ansteuerungseinheit verbunden. In einer besonders bevorzugten Aus führungsform ist die Steuerungseinheit zur Proportionalansteuerung der Ankereinheit durch die Spulenmittel und basierend auf den von der Ultrab- reitband-Sensoreinheit bereitgestellten Signalen ausgebildet. Flierdurch kann beispielsweise eine programmierbare, punktgenaue Ansteuerung von Ventilen oder Stellgliedern erfolgen.

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der elektromagnetischen Stellvorrichtung wie zuvor beschrieben zum Stel len eines Hydraulik- oder Pneumatikventils, insbesondere eines Cetop-Ven- tils.

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der elektromagnetischen Stellvorrichtung wie zuvor beschrieben zum vor zugsweisen wegegesteuerten Eingriff in einen Stellpartner, insbesondere in eine Führungsnut einer Nockenwelle. Die elektromagnetische Stellvorrich tung ist hierbei beispielsweise als 1- oder 2-Pin-Aktor ausgebildet. Die er findungsgemäße Ultrabreitband-Sensoreinheit kann hierbei insbesondere zur Positions- und/oder Schaltungsüberwachung der Stellvorrichtung die nen, d.h. zur Kontrolle, ob tatsächlich eine gewünschte Schaltposition des Aktors eingenommen wurde.

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der elektromagnetischen Stellvorrichtung wie zuvor beschrieben zur Positi ons- und/oder Wegmessung eines damit verbundenen Hydraulikzylinders.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbei- spiels sowie anhand der Figuren. Diese zeigen in:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungs form einer elektromagnetischen Stellvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine perspektivische Teilschnittansicht der Ausführungs form gemäß Fig. 1 ; und

Fig. 3 eine perspektivische Teilschnittansicht eines Stellelements aus dem Stand der Technik mit LVDT-Sensorik.

Fig. 1 zeigt die Stellvorrichtung 10 aufweisend bestrombare stationäre Spu lenmittel 1 und ein diesen zugeordnetes hohlzylindrisches magnetisches Führungselement 2. Die Spulenmittel 1 sind dabei wenigstens teilweise das Führungselement 2 umgebend angeordnet. Die Spulenmittel 1 und das Führungselement 2 erstrecken sich vorzugsweise koaxial innerhalb eines vorzugsweise zweiteiligen Gehäuses 10a, 10b der Vorrichtung. Das Füh rungselement 2 weist einen Kernabschnitt 2a, einen davon beabstandeten Jochabschnitt 2b und einen dazwischenliegenden Zwischenabschnitt 2c auf. Im Führungselement 2 ist die Ankereinheit 3 der Vorrichtung 10 ange ordnet, derart, dass diese als Reaktion auf eine Bestromung der Spulenmit tel 1 entlang einer axialen Bewegungsrichtung L selektiv bewegt werden kann.

Das Führungselement 2 weist einen hohlzylindrischen Rohrabschnitt 12 auf und einen damit verbundenen und vorzugsweise koaxial dazu ausgebilde ten Fluidkanal 9 auf, welcher mit einem endseitigen Anschlussbereich 13 der Vorrichtung 10 zur Anbindung beispielsweise an eine Flydraulikbau- gruppe verbunden ist. Der Fluidkanal 9 kann hierbei sich hin zum An schlussbereich 13 schrittweise erweiternde Kanalabschnitte 9a, 9b, 9c auf weisen.

Die Ankereinheit 3 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Körperab schnitt 3a mit vorzugsweise konstantem Durchmesser, welcher im hohlzy lindrischen Rohrabschnitt 12 des Führungselements 2 bewegbar gelagert ist und einen dadurch axial verlaufenden Fluidkanal 3e aufweist. Die Anke- reinheit 3 umfasst weiterhin ein sich vom Körperabschnitt 3a erstreckenden und vorzugsweise koaxial mit dem Körperabschnitt 3a angeordneten Ver bindungsabschnitt 3b, welcher sich wenigstens teilweise durch den Fluid kanal 9 des Führungselements 2 erstreckt. Dieser kann distal angeordnete Verbindungsmittel 3c, beispielsweise ein Innen- oder Außengewinde zur Verbindung mit einem externen Stellelement, aufweisen.

Das Führungselement 2 kann auf einer dem endseitigen Anschlussbereich 13 gegenüberliegenden Ende der Vorrichtung 10 ein Anschlagselement 6 aufweisen, welches mit dem Führungselement 3 integral oder selektiv ver bindbar ausgebildet ist. Das Anschlagselement 6 ist vorzugsweise als Hub- begrenzung für die Ankereinheit 3 in der Führungseinheit 2 angeordnet und kann als ein im Wesentlichen zylindrisches Bauteil ausgebildet sein, wel ches in einer zylindrischen Öffnung des Führungselements 2 angeordnet ist. Eine gegenüberliegende Begrenzung der Längsbewegung der Anke reinheit 3 im Führungselement 2 kann mittels einer im Kernabschnitt 2a der Führungselements 2 integrierten Anschlagsfläche 14 erfolgen.

Die Stellvorrichtung 10 weist wenigstens eine Ultrabreitband-Sensoreinheit 4 auf. Diese kann axial (siehe Bezugszeichen 4a) oder radial im Führungs element 2 angeordnet sein (siehe Bezugszeichen 4b). Die Ultrabreitband- Sensoreinheit 4 ist hierbei jeweils in einem axialen oder radialen Rück sprung 7a, 7b des Führungselements 2 angeordnet. Bei der axialen Anord nung ist die Sensoreinheit 4a vorzugsweise im Anschlagselement 6 ange- ordnet. Insbesondere kann diese in einem zentrisch vorspringenden Ab schnitt 8 des Anschlagselements 6 angeordnet sein. Die Sensoreinheit 4 ist hierbei bezüglich ihrer Signalemissionsrichtung 5a auf eine Stirnfläche 3d der Ankereinheit gerichtet, im Wesentlichen parallel zur axialen Bewe gungsrichtung L der Ankereinheit 3. Eine Positionsänderung und/oder Weg- messung entlang der Bewegungsrichtung L kann somit durch die Ultrabreit- band-Sensoreinheit 4 detektiert werden bzw. erfolgen. Bei der radialen Anordnung der Ultrabreitband-Sensoreinheit 4b ist die Sensoreinheit 4b vorzugsweise im Fluidkanal 9 integriert, derart, dass de ren Signalemissionsrichtung 5b im Wesentlichen orthogonal zur axialen Be wegungsrichtung L der Ankereinheit 2 ausgerichtet ist. Die Signalemissi onsrichtung ist hierbei auf eine strukturierte Umfangs- oder Seitenfläche der Ankereinheit 3 gerichtet, welche vom Sensor bei einer Bewegung entlang der Bewegungsrichtung erfasst und/oder abgetastet werden kann. Die strukturierte Umfangs- oder Seitenfläche kann beispielsweise von einer um laufenden Kante 15 gebildet sein, welche durch eine Durchmesser-Ände rung der Ankereinheit 3 gebildet ist.

Die Sensoreinheit 4 kann eine mit diesem integrierte oder diesem zugeord nete Abdeckung 11 aufweisen (beispielshaft nur für axiale Anordnung 4a gezeigt). Diese ist vorzugsweise plan mit einer auf die Ankereinheit 3 ge richteten Innenfläche 8a, 9d des Führungselements 2 angeordnet.

Wie zuvor beschrieben, kann die Ultrabreitband-Sensoreinheit 4a, 4b auch zur Erfassung weiterer Parameter ausgebildet sein. Zudem kann die Vor richtung auch wenigsten zwei Ultrabreitband-Sensoreinheiten 4a, 4b auf weisen, welche die gleiche oder eine verschiedene funktionale Ausbildung zur Erfassung der zuvor beschriebenen Parameter aufweisen.

Fig. 2 zeigt die Ausführungsform gemäß Fig. 1 in perspektivischer Schnitt ansicht. Hierbei ist ein integrierter Anschluss bzw. eine Steckereinheit 16 gezeigt, welche als Anschluss der Spulenmittel 1 vorgesehen ist. Diese ist mit einer nicht gezeigten Steuerungseinheit der Vorrichtung 10 verbunden, welche auch mit der wenigstens einen Ultrabreitband-Sensoreinheit 4a, 4b der Vorrichtung 10 verbunden ist und zur Signalansteuerung und -Auswer tung der Ultrabreitband-Sensoreinheit 4 ausgebildet ist. Die Steuerungsein heit ist vorzugsweise zur Proportionalansteuerung der Ankereinheit 3 durch die Spulenmittel 1 und basierend auf den von der wenigstens einen Ultrab- reitband-Sensoreinheit 4a, 4b bereitgestellten Signalen ausgebildet.

Fig. 3 zeigt eine gattungsgemäße elektromagnetische Stellvorrichtung 10' mit axial zugeordnetem LVDT-Sensor 20 zur Positionserkennung und/oder Wegmessung aus dem Stand der Technik. Der LVDT-Sensor 20 weist einen länglichen Geberkern 21 auf, welcher sich durch Sensorspulen 22 er streckt und in einem Druckrohr 23 angeordnet ist. Der Geberkern 21 ist fest mit der Ankereinheit 3’ der Stellvorrichtung verbunden. Eine Positionsände- rung der Ankereinheit 3’ wird hierbei durch eine Relativpositionsverände rung des Geberkerns 21 zu den zugeordneten Sensorspulen 22 erfasst.

Bezugszeichenliste

1 Spulenmittel

2 Führungselement

2a Kernabschnitt

2b Jochabschnitt

2c Zwischenabschnitt

3 Ankereinheit

3a Körperabschnitt

3b Verbindungsabschnitt

3c Verbindungsmittel

3d Stirnfläche

3e Fluidkanal

4 Ultrabreitband-Sensoreinheit

4a axiale Anordnung Sensoreinheit

4b radiale Anordnung Sensoreinheit

5a, 5b Signalemissionsrichtung

6 Anschlagselement

7a, 7b Rücksprung

8 Vorsprung Anschlagelement

8a Oberfläche/Innenfläche

9 Fluidkanal

9a-c Fluidkanalabschnitte

9d Innenfläche

10 Stellvorrichtung

10' Stellvorrichtung Stand der Technik

10a, b Gehäuseteile

11 Abdeckung

12 hohlzylindrischer Rohrabschnitt

13 Anschlussbereich

14 Anschlagsfläche

15 strukturierte Umfangs- oder Seitenfläche, Kante

16 Anschluss Spulenmittel

20 LVDT Sensor

21 Geberkern

22 Sensorspulen

23 Druckrohr

L Bewegungsrichtung