Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Stopper zum Stoppen und/oder Vereinzeln von auf einer kontinuierlich betriebenen Stückgut- Förderanlage geförderten Stückgut-Trägern und/oder Stückgut.

Kontinuierlich betriebene Stückgut-Förderanlagen werden beispielsweise zu innerbetrieblichen Verkettung eingesetzt, insbesondere um Werkstücke von einer Bearbeitungsstation zur nächsten zu transportieren. Solche Stückgut-Förderanlagen weisen üblicherweise eine Förderstrecke auf, auf welcher Stückgut-Träger und/oder Stückgut transportiert werden. Die Förderstrecke läuft hierzu kontinuierlich und nimmt auf ihr abgestellte Stückgutträger oder Stückgut mit, insbesondere durch Reibung. Um die Stückgutträger oder das Stückgut zu stoppen, werden Stopper genutzt, welche das Fördergut auf dem Förderer zurück halten und dieses bei Bedarf zum Weiterfördern frei geben.

Hierfür weisen Stopper für Stückgut-Förderanlagen üblicherweise einen Nocken auf, welche über einen Antrieb ein- und ausgefahren werden kann. Durch Ausfahren des Nocken wird dieser in den Transportweg des Fördergutes gefahren, und hält dieses zurück. Durch Einfahren des Nocken wird das Fördergut wieder frei gegeben.

Das Ein- und Ausfahren der Nocken erfolgt häuft pneumatisch. Dies hat den Nachteil, dass eine Pneumatik-Versorgung vorgesehen werden muss.

Es sind auch bereits elektromagnetische Stopper bekannt, bei welchen der Nocken über einen monostabilen Hubmagneten ausgefahren wird. Der Einsatz eines monostabilen Hubmagneten hat den Vorteil, dass bei einem Ausfall der Spannungsversorgung und/oder einem Defekt der Elektronik der Nocken automatisch ausgefahren wird. Hierdurch wird verhindert, dass durch einen defekten Stopper Stückgut ungewollt weiter befördert wird. Der Einsatz eines monostabilen Hubmagneten hat jedoch den Nachteil, dass hohe Ströme notwendig sind, um den Nocken in der eingefahrenen Position zu halten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten elektromagnetischen Stopper zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch einen elektromagnetischen Stopper gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind im Gegenstand der Unteransprüche.

Die vorliegende Erfindung umfasst einen elektromagnetischen Stopper zum Stoppen und/oder Vereinzeln von auf einer kontinuierlich betriebenen Stückgut- Förderanlage geförderten Stückgut-Trägern und/oder Stückgut, umfassend: einen bistabilen Hubmagneten mit mindestens einer Spule und mindestens einem Permanentmagneten; einen Nocken, welcher mit Hilfe des Hubmagneten ein- und ausgefahren werden kann, einen oder mehrere elektrische Energiespeicher, insbesondere Kondensatoren, eine Steuerung, welche mit Hilfe von Schaltern den oder die Energiespeicher über die mindestens eine Spule des Hubmagneten so entlädt, dass der Nocken ausgefahren wird.

Durch den Einsatz eines bistabilen Hubmagneten und die Energiespeicher wird ein sehr viel energiesparenderer Betrieb des Stoppers möglich.

In einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der bistabile Hubmagnet zwei Hubendlagen auf. Eine erste Hubendlage entspricht bevorzugt der komplett eingefahrenen Position des Nocken, die zweite Hubendlage der komplett ausgefahrenen Position des Nocken. In der komplett ausgefahrenen Position blockiert der Nocken bevorzugt die Förderstrecke der Stückgut-Förderanlage, in der komplett eingefahrenen Position gibt der Nocken die Förderstrecke bevorzugt frei.

Bevorzugt ist ein Federsystem vorgesehen, welches einen oder mehrere Anker des bistabilen Hubmagneten aus den Hubendlagen heraus in Richtung einer Hubmittellage vorspannt. Das Federsystem erhöht die Kraft des Hubmagneten und erlaubt einen energiesparenden Betrieb. Das Federsystem kann in dem Hubmagneten verbaut sein, oder extern zu dem Hubmagneten als ein weiterer Bestandteil des Stoppers ausgeführt sein.

Bevorzugt unterscheidet sich die in den beiden Hubendlagen im Stopper gespeicherte potentielle Energie ausschließlich der elektrischen Energie und im un- bestromten Fall um nicht um mehr als 50% des größeren Wertes voneinander, bevorzugt um nicht mehr als 25%. Für die Berechnung der potentiellen Energie wird die elektrische Energie unberücksichtigt gelassen, und der unbestromte Fall betrachtet. Die potentielle Energie ergibt sich daher zunächst aus der durch die Federn und Permanentmagnete gespeicherten potentiellen Energie. Für den Fall, dass der Nocken in vertikaler Richtung bewegt wird, wird bei der Berechnung der potentiellen Energie, welche im Stopper gespeichert ist, beovrzugt auch die potentiellen Energie des Nocken aufgrund der Schwerkraft berücksichtigt.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der bistabile Hubmagnet eine asymmetrische Kennlinie aufweist. Insbesondere kann die Kraft und/oder Beschleunigung des Hubmagneten bei einer Einfahrbewegung aus der komplett ausgefahrenen Position des Nocken größer sein als bei einer Einfahrbewegung aus der komplett eingefahrenenen Position.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass wobei die magnetische Haltekraft des Hubmagneten in derjenigen Hubendlage am höchsten ist, in welcher sich der Nocken des Stoppers in seiner ausgefahrenen Position befindet.

Bevorzugt wird dies durch eine geometrische Kennlinienbeeinflussung erreicht. Alternativ oder zusätzlich kann die magnetische Haltekraft in einer der Hubendlagen zwischen 20% und 80% der magnetischen Haltekraft in der anderen Hubendlage betragen, bevorzugt zwischen 30% und 70%.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stopper im unbestromten Fall eine Raststelle in einer Position auf, in welcher der Nocken teilweise ausgefahren ist. Bevorzugt ist der Nocken an der Raststelle hinreichend weit ausgefahren, um in der Förderanlage Stückgut-Träger und/oder Stückgut sicher zu stoppen. Hierdurch ergibt sich eine stark erhöhte Sicherheit.

Die Raststelle kann durch eine asymmetrische Kennlinie erreicht werden.

Bevorzugt ist die Raststelle gegenüber der Mitte des Hubweges versetzt, wobei die Raststelle insbesondere zwischen der Hubendlage, welche einer komplett ausgefahrenen Position des Nocken entspricht, und der Mitte des Hubweges angeordnet ist. Der Abstand zwischen der Raststelle und der Mitte des Hubweges beträgt bevorzugt mehr als 5 % des Hubweges, weiter bevorzugt mehr als 10 %, weiter bevorzugt mehr als 20%. Alternativ oder zusätzlich kann der Abstand zwischen der Raststelle und der Hubendlage, welche einer komplett ausgefahrenen Position des Nocken entspricht, bevorzugt mehr als 2 % des Hubweges betragen, weiter bevorzugt mehr als 5 %, weiter bevorzugt mehr als 10 %.

Die Raststelle wird bevorzugt durch eine Raststelle des Hubmagneten zur Verfügung gestellt, insbesondere durch eine dritte, im stromlosen Zustand stabile Hublage des Hubmagneten.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuerung eine Unterbrechung und/oder ein Abschalten der Spannungsversorgung des Stoppers erkennt und in Reaktion hierauf den Nocken ausfährt, wobei bevorzugt das Abfallen der Versorgungsspannung mittels einer Flankenerkennung erkannt wird. Der Stopper kann daher genauso angesteuert werden wie ein Stopper mit einem monostabilen Hubmagneten.

Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung so ausgestaltet sein, dass auf ein Zuschalten der Versorgungsspannung hin der oder die elektrischen Energiespeicher, vorzugsweise Kondensatoren, aufgeladen werden, und dass das Erreichen einer bestimmten Schwellspannung am elektrischen Energiespeicher von der Steuerung erkannt wird, woraufhin selbige den oder die Energiespeicher über den bistabilen Hubmagneten so entlädt, dass der Nocken eingefahren wird.

In einer möglichen Ausführungsform wird der bistabile Hubmagnet über eine Vollbrücke, insbesondere eine MOSFET-Vollbrücke angesteuert, wobei die Vollbrücke bevorzugt zwei weitere Schalter aufweist, über welche ein erster und einer zweiter Energiespeicher in einem ersten Schaltzustand parallel geschaltet und in einem zweiten Schaltzustand separat entladen werden können. In einer möglichen Ausführungsform weist die Steuerung mindestens einen ersten und einen zweiten elektrischen Energiespeicher auf, wobei der erste Energiespeicher in Serie über zwei Spulen des Hubmagneten entladbar ist, und wobei der zweite Energiespeicher über nur eine der zwei Spulen des Hubmagneten entladbar ist.

In einer möglichen Ausführungsform ist der zweite Energiespeicher wahlweise über eine der beiden Spulen entladbar. Insbesondere kann die Entladung dabei je nach Bewegungsrichtung über die erste oder die zweite Spule erfolgen.

Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Energiespeicher wahlweise auch in Serie über die zwei Spulen des Hubmagneten entladbar sein. Insbesondere kann die Entladung dabei je nach Bewegungsrichtung über eine der beiden Spulen oder in Serie über die zwei Spulen erfolgen.

Insbesondere kann die elektrische Schaltung so ausgestaltet sein, dass zur An- steuerung einer ersten Bewegungsrichtung des Hubmagneten, insbesondere zum Ausfahren des Nocken, beide Energiespeicher in Serie über zwei Spulen des Hubmagneten entladen werden, und zur Ansteuerung einer zweiten Bewegungsrichtung des Hubmagneten, insbesondere zum Einfahren des Nocken, der erste Energiespeicher in Serie über die zwei Spulen und der zweite Energiespeicher über nur eine der zwei Spulen, insbesondere über die erste Spule, entladen wird.

Weiter bevorzugt erfolgt die Entladung des zweiten Energiespeichers mit einer zeitlichen Verzögerung zur Entladung des ersten Energiespeichers erfolgt, wobei das Entladen des zweiten Energiespeichers bevorzugt noch vor Eintreten des Stellvorgangs einsetzt.

Der Hubmagnet weist bevorzugt zwei Spulen auf, welche in Serie geschaltet sind und bevorzugt eine Mittelanzapfung aufweisen. Weiterhin kann mindestens ein erster und einer zweiter Energiespeicher vorgesehen sein, wobei entlang einer ersten Bewegungsrichtung, insbesondere zum Ausfahren des Nocken, beide Energiespeicher über die in Reihe geschalteten Spulen entladen werden, während bei der umgekehrten Bewegungsrichtung, insbesondere zum Ausfahren des Nocken, zunächst der erste Energiespeicher über die in Reihe geschalteten Spulen entladen wird, und mit einer zeitlichen Verzögerung der zweite Energiespeicher über die Mittelanzapfung beider Spulen entladen wird, wobei das Entladen des zweiten Energiespeichers bevorzugt noch vor Eintreten des Stellvorgangs einsetzt.

In einer möglichen Ausführungsform weist die Steuerung Mittel zur Positionserfassung des Stoppers auf. Insbesondere kann die Steuerung einen Mikrocontroller aufweisen, welcher mit den Mitteln zur Positionserfassung verbunden ist, und/oder die mittels der Mittel zur Positionserfassung gewonnene Lageinformation beim Ansteuern des bistabilen Hubmagneten berücksichtigen.

Weiterhin kann der Nocken einen Dämpfungsmechanismus aufweisen und/oder mit einem solchen verbunden sein. Der Dämpfungsmechanismus bringt das Stückgut bevorzugt gedämpft zum Stehen.

In einer möglichen Ausführungsform weist der Stopper ein Federsystem mit einer ersten Feder, welche in einer ersten Hubendlage auf den oder die Anker des Hubmagneten eine Kraft in Richtung die Hubmittellage ausübt, sowie mit einer zweiten Feder, welche in einer zweiten Hubendlage auf den oder die Anker eine Kraft in Richtung die Hubmittellage ausübt, auf, wobei der oder die Anker im stromlosen Fall in beiden Hubendlagen entgegen der Federkraft permanentmagnetisch gehalten werden. Das Federsytem kann in den Hubmagneten integriert sein oder einen separaten Teil des Stoppers bilden. Bevorzugt weisen die erste und die zweite Feder unterschiedllich lange Federwege auf und/oder üben in der jeweiligen Hubendlage unterschiedlich große Kräfte auf den oder die Anker aus und/oder weisen unterschiedlich große Federraten auf. Wie oben beschheben entspricht die zweite Hubendlage bevorzugt der komplett ausgefahrenen Position des Nocken und die erste Hubendlage der komplett eingefahrenen Position.

Bevorzugt ist der Federweg der ersten Feder größer als der Federweg der zweiten Feder und die zweite Feder übt in der zweiten Hubendlage eine größere Kraft auf den oder die Anker aus als die erste Feder in der ersten Hubendlage auf den oder die Anker ausübt.

Alternativ oder zusätzlich kann der Federweg der ersten Feder größer als der Federweg der zweiten Feder sein und die Federrate der zweiten Feder in der zweiten Hubendlage größer als die Federrate der ersten Feder in der ersten Hubendlage sein.

In einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Federweg der ersten Feder zwischen dem 2-fachen und dem 100-fachen des Federweges der zweiten Feder, bevorzugt zwischen dem 4-fachen und dem 20-fachen.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Kraft, welche die zweite Feder in der zweiten Hubendlage auf den oder die Anker ausübt, zwischen dem 1 ,5-fachen und dem 100-fachen der Kraft, welche die erste Feder in der ersten Hubendlage auf den oder die Anker ausübt, bevorzugt zwischen dem 3-fachen und dem 15-fachen.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Federrate der zweiten Feder in der zweiten Hubendlage zwischen dem 2- fachen und dem 1000-fachen der Federrate der ersten Feder in der ersten Hubendlage, bevorzugt zwischen dem 10-fachen und dem 500-fachen, weiter bevorzugt zwischen dem 20-fachen und dem 100-fachen.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform erzeugt mindestens eine der Federn und bevorzugt die zweite Feder über einen Teil des Hubweges keine Kraft zwi- sehen dem Anker und dem Stator und/oder steht über einen Teil des Hubweges nicht mit dem Anker und/oder dem Stator in Kontakt. Bevorzugt ist in diesem Fall eine Rückhaltesicherung vorgesehen, welche die Feder über diesen Teil des Hubweges in einer vorgegebenen Position sichert und dabei bevorzugt in vorgespanntem Zustand hält.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die magnetische Haltekraft des Hubmagneten in einer der beiden Hubendlagen kleiner als in der anderen Hubendlage ist. Insbesondere kann die magnetische Haltekraft des Hubmagneten in einer der beiden Hubendlagen um mindestens 20% kleiner, weiter bevorzugt um mindestens 30% kleiner als in der anderen Hubendlage sein.

Bevorzugt ist die magnetische Haltekraft in der ersten Hubendlage kleiner als in der zweiten Hubendlage.

Alternativ oder zusätzlich kann die magnetische Haltekraft in einer der Hubendlagen mindestens 20% der magnetischen Haltekraft in der anderen Hubendlage betragen, bevorzugt mindestens 30%.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Stator und der oder die Anker in einer der Hubendlagen und bevorzugt in der ersten Hubendlage eine geometrische Kennlinienbeeinflussung aufweisen, insbesondere einen nicht in einer Ebene senkrecht zur Achse des Hubmagneten verlaufenden Arbeits-Luftspalt, insbesondere einen konisch verlaufenden Arbeits-Luftspalt.

Bevorzugt weisen der Stator und der oder die Anker in der anderen Hubendlage und bevorzugt in der zweiten Hubendlage eine schwächere oder keine geometrische Kennlinienbeeinflussung auf.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Differenz zwischen dem Betrag der magnetischen Haltekraft und dem Betrag der Kraft, welche die jeweilige Feder aufbringt, in den beiden Hubendlagen um maximal 50% des größeren Wertes unterscheidet.

Im Folgenden werden einige konstruktive Merkmale eines Hubmagneten beschrieben, wie er in dem erfindungsgemäßen Stopper eingesetzt werden kann. Die Merkmale können sowohl einzeln, als auch in Kombination verwirklicht sein:

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Spule und der mindestens eine Permamentmagent am Stator angeordnet sind.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Stator ein Gehäuse bildet, welches den oder die Anker umgibt, wobei bevorzugt ein Anker vorgesehen ist, welcher im Inneren des Stators auf einer Führungsstange angeordnet ist, wobei die Führungsstange bevorzugt beweglich am Stator gelagert ist. Die Führungsstange steht bevorzugt mit dem Nocken in Verbindung und überträgt die Kraft des Hubmagenten auf den Nocken.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Federsystem innerhalb des Stators angeordnet ist, wobei die erste Feder bevorzugt zwischen dem ersten Stirnabschnitt und einer ersten Seite des Ankers und die zweite Feder zwischen einem zweiten Stirnabschnitt und einer zweiten Seite des Ankers angeordnet ist, und/oder wobei die erste und die zweite Feder als Spiraldruckfedern ausgeführt sind, welche die Führungsstange des Ankers umfassen.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Stator eine weichmagnetische Hülse und einen ersten und zweiten weichmagnetischen Stirnabschnitt aufweist, welche ein Gehäuse bilden, in welchem der Anker verschieblich angeordnet ist.

In einer möglichen Ausführungsform kann zwischen dem Anker und dem ersten Stirnabschnitt mindestens ein erster Arbeitsluftspalt und zwischen dem Anker und dem zweiten Stirnabschnitt mindestens ein zweiter Arbeitsluftspalt vorgesehen sein.

Bevorzugt sind am Stator mindestens ein Permanentmagnet und mindestens eine erste und eine zweite Spule angeordnet sind, wobei der Anker in der ersten Hubendlage mit der Hülse und dem ersten Stirnabschnitt einen ersten magnetischen Teilkreis bildet, welcher zumindest die erste Spule umgibt, während der oder die Arbeitsluftspalte mit dem zweiten Stirnabschnitt maximal geöffnet sind, und wobei der Anker in der zweiten Hubendlage mit der Hülse und dem zweiten Stirnabschnitt einen zweiten magnetischen Teilkreis bildet, welcher zumindest die zweite Spule umgibt, während der oder die Arbeitsluftspalte mit dem ersten Stirnabschnitt maximal geöffnet sind.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Permanentmagnet in axialer Richtung zwischen der ersten und der zweiten Spule angeordnet ist und jeweils einen Teil des ersten und des zweiten magnetischen Teilkreises bildet, wobei der Permanentmagnet so angeordnet ist, dass er sowohl in der ersten als auch in der zweiten Hubendlage in axialer Richtung mit dem Anker überlappt und diesen bevorzugt umgibt, wobei der Permanentmagnet bevorzugt magnetisch unmittelbar an den Anker koppelt. Es sind jedoch andere Anordnungen des Permanentmagneten oder der Permanentmagneten möglich.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist dagegen vorgesehen, dass mindestens ein erster und ein zweiter Permanentmagnet vorgesehen sind, wobei die erste und die zweite Spule in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten angeordnet sind, wobei der erste Permanentmagnet die Hülse und den ersten Stirnabschnitt und der zweite Permanentmagnet die Hülse und den zweiten Stirnabschnitt unter eine magnetische Spannung setzen. Hierdurch kann die Baulänge gegenüber anderen konstruktiven Ausgestaltungen verringert werden. In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Teilmagnetkreis den ersten Permanentmagneten und der zweite Teilmagnetkreis den zweiten Permanentmagneten umfasst.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Anker die Hülse und den ersten Stirnabschnitt in der ersten Hubendlage magnetisch kurzschließt und der Anker die Hülse und den zweiten Stirnabschnitt in der zweiten Hubendlage magnetisch kurzschließt.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Hülse zwischen den beiden Spulen einen Magnetkreisabschnitt aufweist, welcher sowohl in der ersten als auch in der zweiten Hubendlage in axialer Richtung mit dem Anker überlappt und diesen bevorzugt umgibt, wobei der Magnetkreisabschnitt bevorzugt magnetisch unmittelbar an den Anker koppelt.

In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Spule zumindest teilweise zwischen der Hülse und dem Bewegungsbereich des Ankers und/oder in einer Innennut und/oder Aussparung der Hülse angeordnet sind.

Weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste und/oder zweite Stirnabschnitt einen Befestigungsbereich aufweisen, welcher sich in radialer Richtung über den ersten bzw. zweiten Permanentmagneten hinweg erstreckt und an der Hülse befestigt ist. Hierdurch wird die Montage erheblich vereinfacht. Bevorzugt ist der Befestigungsbereich durch den ersten bzw. zweiten Permanentmagneten magnetisch gesättigt.

In einer möglichen Ausführungsform ist der Befestigungsbereich plattenförmig, insbesondere ringplattenförmig ausgestaltet, und/oder weist Aussparungen auf. In einer möglichen Ausführungsform weist der Befestigungsbereich nach außen hin weniger Material aufweist und wird insbesondere dünner. Die vorliegende Erfindung umfasst in einem zweiten, unabhängigen Aspekt eine Steuerung für einen Stopper, wie sie oben im Kontext des Stoppers beschrieben wurde. Insbesondere weist die Steuerung Schalter auf, über welche Energiespeicher über die mindestens eine Spule des Hubmagneten so entladen werden können, dass der Nocken ausgefahren wird. Bevorzugt ist die Steuerung dabei so ausgeführt, wie dies oben bereits beschrieben wurde.

Insbesondere weist die Steuerung in einer möglichen Ausführungsform mindestens einen ersten und einen zweiten elektrischen Energiespeicher auf, wobei der erste Energiespeicher in Serie über zwei Spulen des Hubmagneten entladbar ist, und wobei der zweite Energiespeicher über nur eine der zwei Spulen des Hubmagneten entladbar ist.

In einer möglichen Ausführungsform ist der zweite Energiespeicher wahlweise über eine der beiden Spulen entladbar. Insbesondere kann die Entladung dabei je nach Bewegungsrichtung über die erste oder die zweite Spule erfolgen.

Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Energiespeicher wahlweise auch in Serie über die zwei Spulen des Hubmagneten entladbar sein. Insbesondere kann die Entladung dabei je nach Bewegungsrichtung über eine der beiden Spulen oder in Serie über die zwei Spulen erfolgen.

Insbesondere kann die elektrische Schaltung so ausgestaltet sein, dass zur An- steuerung einer ersten Bewegungsrichtung des Hubmagneten, insbesondere zum Ausfahren des Nocken, beide Energiespeicher in Serie über zwei Spulen des Hubmagneten entladen werden, und zur Ansteuerung einer zweiten Bewegungsrichtung des Hubmagneten, insbesondere zum Einfahren des Nocken, der erste Energiespeicher in Serie über die zwei Spulen und der zweite Energiespeicher über nur eine der zwei Spulen, insbesondere über die erste Spule, entladen wird.

Weiter bevorzugt erfolgt die Entladung des zweiten Energiespeichers mit einer zeitlichen Verzögerung zur Entladung des ersten Energiespeichers erfolgt, wobei das Entladen des zweiten Energiespeichers bevorzugt noch vor Eintreten des Stellvorgangs einsetzt.

Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin eine Stückgut-Förderanlage mit einer kontinuierlich betriebenen Stückgut-Förderstrecke zum Fördern von Stückgut und/oder Stückgut-Trägern, mit einem oder mehreren Stoppern, wie sie oben beschrieben wurden, zum Stoppen und/oder Vereinzeln des Stückgutes und/oder der Stückgut-Träger.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 a: ein Ausführungsbeispiel einer Stückgut-Förderanlage gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 1 b: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen

Stoppers,

Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß eingesetzten Hubmagneten in einer Schnittansicht,

Fig. 3: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steuerung zur Ansteuerung des erfindungsgemäß eingesetzten bistabilen Hubmagneten und

Fig. 4: ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steuerung zur Ansteuerung des erfindungsgemäß eingesetzten bistabilen Hubmagneten.

In Fig. 1 a ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, kontinuierlich betriebenen Stückgut-Förderanlage gezeigt. Diese weist eine Förderstrecke 1 auf, welche durch einen nicht dargestellten Antrieb kontinuierlich bewegt wird, insbesondere ein Förderband. Auf dieser liegen reibschlüssig Stückgut-Träger 2 auf, auf welchem Stückgut 3 angeordnet ist. Durch die Reibung zwischen den Stückgut-Trägern 2 und der Förderstrecke 1 werden die Stückgut-Träger mit dem Förderband mitgenommen und so verfahren.

Der erfindungsgemäße Stopper 4 wird zum Stoppen und/oder Vereinzeln der Stückgut-Träger 2 bzw. des Stückgutes 3 eingesetzt. Hierfür weist er einen Nocken 6 auf, welcher ein- und ausgefahren werden kann, und hierdurch in den Verfahrweg der Stückgut-Träger verfahren und aus diesem Verfahrweg entfernt werden kann.

In der komplett ausgefahrenen Stellung befindet sich der Nocken 6 im Verfahrweg der Stückgut-Träger, und stoppt diese daher. Durch Einfahren des Nocken kann dieser aus dem Verfahrweg entfernt werden, und gibt hierdurch den Stückgut- Träger frei. Der Nocken kann weiterhin einen Dämpfungsmechanismus aufweisen bzw. über einen solchen an dem Stopper-Gehäuse 5 angeordnet sein. Der Dämpfer ist bevorzugt so ausgeführt, dass er die Bewegung eines Stückgut-Trägers 2 gedämpft zum Stillstand bringt.

Der Nocken 6 ist an dem Gehäuse 5 des elektromagnetischen Stoppers beweglich angeordnet und kann erfindungsgemäß mit Hilfe eines bistabilen Hubmagneten ein- und ausgefahren werden.

In Fig. 1 b ist ein Ausführungsbeispiel des elektromagnetischen Stoppers gezeigt. Dieser weist ein Gehäuse 5 mit einer Führung 7 auf, an welcher der Nocken 6 verschieblich gelagert ist. Zum Ein- und Ausfahren des Nocken 6 ist der Hubmagnet 10 vorgesehen. Das Gehäuse des Hubmagneten 10 ist über Schrauben 13 an dem Gehäuse 5 des Stoppers befestigt. Eine Achse 50 des Hubmagneten 10 steht mit dem Nocken 6 in Verbindung, um diesen ein- und auszufahren.

Weiterhin ist in dem Gehäuse 5 eine Steuerung 8 zu Ansteuerung des Hubmagneten 10 vorgesehen. Diese weist einen oder mehrere elektrische Energiespeicher 9, im Ausführungsbeispiel Kondensatoren, auf. Weiterhin sind Schalter 1 1 , im Ausfüh- rungsbeispiel Halbleiterschalter, vorgesehen, welche den oder die Energiespeicher 9 über mindestens eine Spule des Hubmagneten so entladen können, dass der Nocken ausgefahren wird.

Die Steuerung erkennt bevorzugt eine Unterbrechung und/oder ein Abschalten der Spannungsversorgung des Stoppers und fährt in Reaktion hierauf den Nocken aus, wobei bevorzugt das Abfallen der Versorgungsspannung mittels einer Flankenerkennung erkannt wird. Weiterhin kann die Steuerung so ausgestaltet sein, dass auf ein Zuschalten der Versorgungsspannung hin der oder die elektrischen Energiespeicher aufgeladen werden, und dass das Erreichen einer bestimmten Schwellspannung am elektrischen Energiespeicher von der Steuerung erkannt wird, woraufhin selbige den oder die Energiespeicher über den bistabilen Hubmagneten so entlädt, dass der Nocken eingefahren wird.

Der Hubmagnet weist neben der mindestens einen Spule mindestens einen Permanentmagneten auf, und ist bistabil ausgestaltet. Insbesondere wird der Hubmagnet sowohl in einer ersten Hubendlage, welche einem komplett eingefahrenen Nocken entspricht, als auch in einer zweiten Hubendlage, in welcher der Nocken komplett ausgefahrenen ist, permanentmagnetisch gehalten, solang die Spulen des Hubmagneten unbestromt bleiben. Bevorzugt weist der Hubmagnet ein Federsystem auf, welches den Hubmagneten in den Hubendlagen in Richtung auf eine Hubmittellage vorspannt.

Im Ausführungsbeispiel ist weiterhin ein Sensor 12 vorgesehen, welcher die Position des Nocken 6 erfasst. Die Daten des Sensors 12 können über die Steuerung 8 ausgewertet werden.

Im Ausführungsbeispiel in Fig. 1 b ist der Nocken 6 in einer Aussparung 7 des Gehäuses 5 geführt. Der Nocken 6 könnte in alternativen Ausgestaltungen jedoch auch in anderer Weise am Gehäuse 4 beweglich angeordnet sein, und beispielsweise an einer Seitenwand des Gehäuses beweglich angeordnet und/oder geführt sein. Ein Einfahren im Sinne der Vorliegenden Erfindung erfordert insbesondere nicht, dass der Nocken in einer Aussparung des Gehäuses eingefahren wird. Vielmehr liegt ein Einfahren bereits dann vor, wenn der Nocken aus der ausgefahrenen Position zurück in eine Position gefahren werden kann, in welcher er den Förderweg frei gibt.

Im Ausführungsbeispiel weist der Stopper im unbestromten Fall eine Raststelle in einer Position auf, in welcher der Nocken teilweise ausgefahren ist. Insbesondere wird dies über eine weitere stabile Hublage des Hubmagneten erreicht, welche zwischen der ersten und der zweiten Hubendlage liegt. Bevorzugt ist der Nocken an der Raststelle hinreichend weit ausgefahren, um in der Förderanlage Stückgut- Träger und/oder Stückgut sicher zu stoppen. Insbesondere kann der Nocken über seine Mittellage hinaus ausgefahren sein, und bevorzugt auf mindestens 70% seines Hubwegs ausgefahren sein.

Die Bewegungsrichtung des Nocken steht bevorzugt nicht senkrecht auf der Bewegungsrichtung der Förderstrecke, sondern ist gegen die Bewegungsrichtung der Förderstrecke geneigt. Der erfindungsgemäß eingesetzte Hubmagnet kann dabei so schnell eingefahren werden, dass durch die geneigte Bewegungsrichtung des Nocken dieser nach dem erstmaligen Lösen vom Werkstückträger oder Werkstück nicht mehr mit diesem in Kontakt kommt, da die Geschwindigkeit des Nocken in Bewegungsrichtung der Förderstrecke größer ist als die Geschwindigkeit der Förderstrecke.

Ein Ausführungsbeispiel eines bistabilen Hubmagneten, wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen kann, sowie zwei Ausführungsbeispiele von Steuerungen zur Ansteuerung eines erfindungsgemäß eingesetzten Hubmagneten, werden im Folgenden anhand der Fig. 2 bis 4 näher dargestellt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines bistabilen Hubmagneten, bei welchen eine Mehrzahl von Aspekten der vorliegenden Erfindung in Kombination verwirklicht sind. Die anhand des Ausführungsbeispiels in Kombination beschriebenen Merkmale gemäß der einzelnen Aspekte können jedoch auch jeweils für sich genommen erfindungsgemäß eingesetzt werden.

Der bistabile Hubmagnet gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Stator und einen gegenüber dem Stator axial verschieblichen Anker 40 auf. Stator und Anker bestehen aus einem weichmagnetischen Material.

Im Ausführungsbeispiel umfasst der Stator eine weichmagnetische Hülse 15 und zwei weichmagnetische Stirnabschnitte 20 und 30, welche ein Gehäuse bilden, in welchem der Anker 40 verschieblich angeordnet ist. Die Stirnabschnitte weisen im Ausführungsbeispiel jeweils einen Bereich auf, welcher in der Hülse 15 angeordnet ist, insbesondere einen im wesentlichen zylinderförmigen Bereich.

Im Ausführungsbeispiel wird der Anker 40 von einer Achse 50 getragen, welche über Lager 60 an den Stirnabschnitten 20 und 30 des Stators axialverschieblich gelagert ist. Durch eine Bewegung des Ankers 40 wird dementsprechend die Achse 50 bewegt. Im Ausführungsbeispiel weist die Achse 50 eine zweite Seite mit einen Verbindungsbereich 55 auf, mit welchem sie mit dem Nocken verbunden wird. Zwischen dem Anker 40 und den Stirnabschnitten 20 und 30 befinden sich die Arbeitsluftspalte des Hubmagneten.

In der zweiten Hubendlage ist die zweite Seite der Achse 50 mit dem Verbindungsbereich 55 ganz ausgefahren, so dass auch der Nocken ganz ausgefahren ist. In der ersten Hubendlage ist die zweite Seite der Achse 50 mit dem Verbindungsbereich 55 zum Nocken komplett eingefahren und dafür die Achse auf der gegenüberliegenden ersten Seite komplett ausgefahren ist. In der ersten Hubendlage ist der Nocken komplett eingefahren.

Der Hubmagnet weist im Ausführungsbeispiel Bohrungen 22 auf, insbesondere Gewindebohrungen, durch welche er an dem Gehäuse des Stoppers montiert ist. Alternative konstruktive Ausgestaltungen des Stators, des Ankers sowie der Achse sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls denkbar.

Der innere Aufbau des Hubmagneten ist in der Schnittansicht in Fig. 2 gezeigt. Der bistabile Hubmagnet weist ein Federsystem mit einer ersten Feder F1 auf, welche in einer ersten Hubendlage auf den Anker 40 eine Kraft in Richtung auf die Hubmittellage ausübt, sowie eine zweite Feder F2, welche in der in Fig. 2 dargestellten zweiten Hubendlage eine Kraft auf den Anker 40 in Richtung auf die Hubmittellage ausübt.

Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Federn jeweils innerhalb des durch den Stator gebildeten Gehäuses zwischen einem der Stirnabschnitte 20 bzw. 30 und dem Anker 40 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um Spiralfedern, welche die Achse 50 umgeben. Im Anker 40 sind Ringnuten 42 bzw. 43 vorgesehen, welche in den jeweiligen Endlagen zumindest einen Teil der jeweiligen Feder aufnehmen. Entsprechende Ringnuten können auch in den Stirnabschnitten 20 und 30 vorgesehen sein.

Weiterhin ist mindestens ein Permanentmagnet PM1 und PM2 vorgesehen, welcher im unbestromten Zustand der Spulen den Anker 40 entgegen der Kraft der jeweiligen Feder in der jeweiligen Hubendlage hält. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Permanentmagnete PM1 und PM2 vorgesehen, welche den jeweiligen Hubendlagen zugeordnet sind. Anstelle zweier Permanentmagnete könnte auch nur ein einzelner Permanentmagnet eingesetzt werden.

Weiterhin sind Spulen L1 und L2 vorgesehen, durch deren Bestromung der Anker von einer Hubendlage in die andere Hubendlage verfahren werden kann. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Spulen L1 und L2 vorgesehen, deren Wicklungen im Bereich 17 jeweils separat aus dem Gehäuse geführt sind. Alternativ könnten die Spulen auch innerhalb des Gehäuses in Reihe geschaltet sein und bevorzugt einen Mittelabgriff aufweisen. Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden unterschiedliche Federn F1 und F2 eingesetzt. Im Ausführungsbeispiel weisen die erste und die zweite Feder zum einen unterschiedlich lange Federwege auf. Insbesondere ist der Federweg der ersten Feder F1 größer als der Federweg der zweiten Feder F2. Weiterhin üben die beiden Federn in der jeweiligen Hubendlage unterschiedlich große Kräfte auf den Anker aus. Insbesondere übt die erste Feder F1 in der ersten Hubendlage, in welche der Anker 40 in Anschlag mit dem ersten Stirnabschnitt 20 steht, eine kleinere Kraft auf den Anker 40 aus, als dies die zweite Feder F2 in der zweiten, in Fig. 2 gezeigten Hubendlage tut, in welcher der Anker 40 in Anschlag mit dem zweiten Stirnabschnitt 30 steht. Weiterhin weist die erste Feder F1 im Ausführungsbeispiel eine kleinere Federrate auf als die zweite Feder F2.

Weiterhin übt die zweite Feder aufgrund des kleineren Federwegs nur über einen Teil des Hubweges eine Kraft auf den Anker 40 aus. Bevorzugt ist eine in Fig. 2 nicht eingezeichnete Rückhaltesicherung vorgesehen, welche die zweite Feder F2 über den Teil des Hubweges, in welchem diese keine Kraft zwischen dem Anker und dem Stator erzeugt, in einer vorgegebenen Position sichert und diese in einem vorgespannten Zustand hält. Dies erhöht die Lebensdauer des Hubmagneten.

Im konkreten Ausführungsbeispiel weist der Hubmagnet einen Hubweg von 15mm auf. Die erste Feder weist einen Federweg auf, welche dem Hubweg entspricht. Die zweite Feder F2 weist dagegen lediglich einen Federweg von 2mm auf. Die erste Feder übt in der ersten Hubendlage eine Kraft von ca. 50 N auf den Anker auf und weist eine Federrate von ca. 3,5 N/mm auf. Die zweite Feder übt in der zweiten Hubendlage eine Kraft von ca. 350 N auf den Anker auf und weist eine Federrate von ca. 170 N/mm auf. Beide Federn sind bei Erreichen ihres maximalen Federwegs vorgespannt.

Durch die unterschiedlichen Federn F1 und F2 können im Ausführungsbeispiel eine Reihe von Vorteilen erzieht werden. Die starke Feder F2 sorgt für eine hohe Beschleunigung des Ankers bei einer Bewegung aus der zweiten Hubendlage in Rieh- tung auf die Hubmittellage. Die erste Feder F1 mit dem langen Federweg erlaubt dagegen eine entsprechend lange Ausgestaltung des Hubweges.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Hubmagnet im unbestromten Fall eine asymmetrisch angeordnete Raststelle auf. Diese Raststelle stellt eine dritte stabile Hublage des bistabilen Hubmagneten im unbestromten Fall dar, welche zwischen der ersten und der zweiten Hubendlage angeordnet ist. Diese Raststelle, in welcher sich die von den Federn und Permanentmagneten auf den Anker 40 ausgeübten entgegengesetzten Kräfte aufheben, ist asymmetrisch, d.h. gegenüber der Mitte des Hubweges versetzt angeordnet.

Dies hat den Vorteil, dass der Hubmagnet mit nur sehr wenig Energie in eine weitgehend aus- oder eingefahrene Stellung gebracht werden kann, indem er von der Hubendlage, welche weiter von der Raststelle entfernt ist, in die Raststelle verfahren wird. Eine solche asymmetrische Raststelle, welche mit nur geringem Energieeinsatz angefahren werden kann, stellt in vielen Anwendungen eine wichtige Sicherungsfunktion dar.

Im Ausführungsbeispiel wird die asymmetrische Raststelle hauptsächlich durch die unterschiedlichen Federn gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erreicht, insbesondere durch die unterschiedlich langen Federwege und/oder die unterschiedlich großen Kräfte und/oder unterschiedlich großen Federraten der ersten und der zweiten Feder. Insbesondere ist die Raststelle näher an der zweiten Hubendlage angeordnet als an der ersten Hubendlage, da die zweite Feder einen kleineren Federweg aufweist als die erste Feder. Da die zweite Feder eine weitaus größere Federrate aufweist als die erste Feder, wird die Raststelle überwiegend durch die Länge des Federwegs der zweiten Feder bestimmt, und liegt daher im Ausführungsbeispiel ca. 2mm von der zweiten Hubendlage entfernt. Im Ausführungsbeispiel üben die auf den Anker wirkenden magnetischen Kräfte nur eine untergeordnete Rolle auf die genaue Lage der Raststelle aus. Die Raststelle kann aus der ersten Hubendlage mit nur geringem Energieeinsatz erreicht werden, da hierzu die (große) rückstellende Kraft der zweiten Feder F2 nicht überwunden werden muss. Dennoch ist der Antrieb bei Erreichen der Raststelle bereits weitgehend ausgefahren.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Hubmagnet so ausgestaltet, dass die permanentmagnetische Haltekraft, oft auch als „Haftkraft" bezeichnet, in der ersten und der zweiten Hubendlage unterschiedlich groß ist. Insbesondere ist der Hubmagnet dabei so ausgestaltet, dass die permanentmagnetische Haltekraft in der ersten Hubendlage kleiner ist als in der zweiten Hubendlage. Im Ausführungsbeispiel ist hierfür eine geometrische Kennlinienbeeinflussung zwischen der ersten Stirnseite 45 des Ankers, welche dem ersten Stirnabschnitt 20 zugewandt ist, und der Innenseite 25 des ersten Stirnabschnittes 20 vorgesehen. Zwischen diesen beiden Flächen 25 und 45 befindet sich der erste Arbeitsluftspalt, welcher in der ersten Hubendlage geschlossen ist. Die geometrische Kennlinienbeeinflussung bedeutet, dass die Flächen 25 und 45 nicht in einer Ebene senkrecht zur axialen Bewegungsrichtung des Hubmagneten verlaufen, sondern bezüglich einer solchen Ebene ein Profil aufweisen. Im Ausführungsbeispiel weisen die Flächen ein konisches Profil auf, welches im Ausführungsbeispiel einen solchen Winkel aufweist, dass die permanentmagnetische Haltekraft um näherungsweise 50% reduziert wird.

Auf der gegenüberliegenden Seite, auf welcher sich die zweite Stirnseite 47 des Ankers 40 und die Innenseite 35 des zweiten Stirnabschnittes 30 über einen zweiten Arbeitsluftspalt gegenüber liegen, ist dagegen keine geometrische Kennlinienbeeinflussung vorgesehen. Hier verlaufen die beiden Flächen, zwischen welchen sich der Arbeitsluftspalt befindet, in einer Ebene senkrecht zur axialen Bewegungsrichtung des Hubmagneten.

Die unterschiedlich großen permanentmagnetischen Haltekräfte in der ersten und in der zweiten Hubendlage sind bevorzugt so gewählt, dass die jeweilige Differenz zwischen der permanentmagnetischen Haltekraft und der jeweiligen entgegenge- setzten Federkraft in den beiden Hubendlagen im Wesentlich gleich groß ist und/oder unter Berücksichtigung äußerer auf den Hubmagneten wirkender Kräfte bevorzugt zumindest in der gleichen Größenordnung liegt. Diese Differenz sichert den Hubmagneten in den beiden Hubendlagen jeweils gegen eine ungewollte Auslösung, bspw. durch Erschütterungen. Im Ausführungsbeispiel beträgt die magnetische Haltekraft in der ersten Hubendlage ca. 225 N, in der zweiten Hubendlage ca. 450 N.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der bistabile Hubmagnet so ausgelegt, dass der Wert der in den beiden Hubendlagen jeweils im Hubmagneten gespeicherten potentiellen Energie sich um nicht mehr als 50% des größeren Wertes voneinander unterscheidet, d.h. dass der kleinere der beiden Werte mindestens 50% des größeren Wertes beträgt. Bevorzugt ist die potentielle Energie in den beiden Hubendlagen dabei im Wesentlichen gleich groß. Für die Berechnung der potentiellen Energie wird die elektrische Energie unberücksichtigt gelassen, und der unbestromte Fall betrachtet. Im einfachsten Fall ergibt sich die potentielle Energie daher aus der durch die Federn und Permanentmagnete gespeicherten potentiellen Energie.

Besonders bevorzugt werden im Rahmen der Bestimmung der potentiellen Energie auch externe Kräfte, welche im Rahmen seiner konkreten Verwendung auf den bistabilen Hubmagneten wirken, berücksichtigt. Dies kann beispielsweise die Gravitationskraft sein, wenn der Hubmagnet entgegen der Gravitationskraft ein Element anhebt. Alternativ oder zusätzlich kann es sich auch um externe Federkräfte handeln, beispielsweise wenn der Hubmagnet zum Bewegen eines federbelasteten Elementes eingesetzt wird.

Durch die in den beiden Hubendlagen ähnlich große potentielle Energie ergibt sich ein besonders energiesparender Betrieb des Hubmagneten. Im Ausführungsbeispiel wird die ähnlich große potentielle Energie insbesondere dadurch erreicht, dass die Feder mit der größeren Kraft und/oder Federrate den kleineren Federweg aufweist. In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des bistabilen Hubmagneten ist weiterhin ein zweiter, von der obigen Aspekten und insbesondere der unterschiedlichen Ausgestaltung der Federn unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung verwirklicht, und zwar durch die konstruktive Ausgestaltung des Stators, des Ankers sowie die Anordnung der Permanentmagnete und Spulen.

Der Stator ist im Ausführungsbeispiel durch eine weichmagnetische Hülse 15 sowie die beiden Stirnabschnitte 20 und 30 gebildet, welche gemeinsam ein Gehäuse bilden, in dessen Inneren der weichmagnetische Anker 40 verschieblich angeordnet ist. Die Hülse 15 erstreckt sich zwischen dem ersten Stirnabschnitt 20 und dem zweiten Stirnabschnitt 30 über die gesamte Länge des Hubmagneten. Zwischen der ersten Seite des Ankers 40 und dem ersten Stirnabstand 20 ist ein erster Arbeitsluftspalt, zwischen der zweiten Seite des Ankers 40 und dem zweiten Stirnabschnitt 30 ein zweiter Arbeitsluftspalt gebildet.

Gemäß dem zweiten Aspekt sind zwei Permanentmagneten PM1 und PM2 vorgesehen, welche den Anker 40 entgegen der Kraft des Federsystems in den jeweiligen Hubendlagen halten. Die beiden Permanentmagnete PM1 und PM2 sind jeweils so zwischen der magnetischen Hülse 15 und dem jeweiligen Stirnabschnitt 20 bzw. 30 angeordnet, dass sie diese unter eine magnetische Spannung setzen. Hierzu können PM1 und PM2 beispielsweise aus jeweils einem oder mehreren radial polarisierten hartmagnetischen Ringen, bevorzugt NdFeB, gebildet werden. Alternativ können PM1 und PM2 aus radial oder diametral polarisierten, hartmagnetischen Ringsegmenten gebildet werden. Der Anker 40 schließt in der jeweiligen Hubendlage die Hülse 15 mit dem jeweiligen Stirnabschnitt 20 bzw. 30 über den Magnetkreisabschnitt 18, welcher als Rückschluss fungiert, magnetisch kurz, so dass der jeweilige Permanentmagnet in der jeweiligen Hubendlage eine Haltekraft auf den Anker 40 ausübt. Den beiden Hubendlagen ist jeweils eine Spule L1 bzw. L2 zugordnet, durch deren Bestromung der Anker aus der jeweiligen Hubendlage gelöst bzw. bei umgekehrter Stromrichtung entgegen der Kraft der jeweiligen Feder in seine Hubendlage gezogen werden kann. Der in der ersten bzw. zweiten Hubendlage durch die Hülse, den Anker, den jeweiligen Stirnabschnitt und jeweiligen Permanentmagneten gebildete magnetische Teilkreis umgibt die jeweilige Spule L1 bzw. L2, so dass eine Bestromung der Spule in einer Stromrichtung der magnetischen Haltekraft des jeweiligen Permanentmagneten entgegen wirkt und so für eine Auslenkung des Ankers aus der jeweiligen Hubendlage sorgt. Ist die Haltekraft des Permanentmagneten überwunden, trägt die jeweilige Feder erheblich zur Bewegung des Ankers bei.

Die Spulen L1 und L2 sind in axialer Richtung des Hubmagneten zwischen den beiden Permanentmagneten PM1 und PM2 angeordnet. Die Hülse 15 weist einen mittleren Magnetkreisabschnitt 18 auf, welcher zwischen den beiden Spulen L1 und L2 so angeordnet ist, dass er sowohl in der ersten Hubendlage als auch in der zweiten Hubendlage magnetisch an den Anker 40 koppelt. In axialer Richtung schließen an diesem Magnetkreisabschnitt 18 der Hülse 15 auf beiden Seiten jeweils die Spulen L1 bzw. L2 an, neben welchen dann in axialer Richtung weiter außen die jeweiligen Permanentmagnete PM1 und PM2 angeordnet sind. Der Magnetkreisabschnitt 18 wird im Ausführungsbeispiel durch eine nach innen auskragende Erhebung der Innenwand der Hülse 15 gebildet, während die Spulen L1 und L2 bzw. die Permanentmagnete F1 und F2 in Nuten bzw. Aussparungen am Innenumfang der Hülse 15 angeordnet sind.

Im Ausführungsbeispiel sind die Permanentmagneten PM1 und PM2 jeweils zwischen der Hülse 15 und einem in die Hülse hineinragenden Teil des jeweiligen Stirnabschnittes 20 bzw. 30 angeordnet. Die Spulen L1 und L2 sind dagegen zumindest teilweise neben dem Bewegungsbereich des Ankers 40 angeordnet.

Durch die Verwendung der axial außen angeordneten Permanentmagneten PM1 und PM2 kann gegenüber anderen Bauformen die Baulänge des Hubmagneten verringert werden. Im Ausführungsbeispiel ist der Hubmagnet rotationssymmetrisch um die Achse 50 ausgeführt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die weichmagnetischen Stirnabschnitte 20 und 30 des Stators jeweils einen Befestigungsbereich 21 bzw. 31 auf, mit welchem sie mit der Hülse 15 in Verbindung stehen. Dies hat konstruktiv erhebliche Vorteile, da hierdurch eine einfache und stabile Verbindung zwischen den Stirnabschnitten und der Hülse im Verbindungsbereich 19 ermöglicht wird.

Da der Befestigungsbereich 21 bzw. 31 sich jedoch in radialer Richtung über den ersten bzw. den zweiten Permanentmagneten PM1 bzw. PM2 erstreckt, stellt er einen eigentlich unerwünschten magnetischen Kurzschluss zwischen der Hülse und dem jeweiligen Stirnabschnitt her. Der Befestigungsbereich ist daher vorzugsweise so ausgestaltet, dass er durch den jeweiligen Permanentmagneten magnetisch komplett gesättigt ist. Bevorzugt beträgt der magnetische Fluss, welcher von der Hülse über den Befestigungsabschnitt fließt, maximal 50 % des magnetischen Flusses, welcher in der jeweiligen Hubendlage von der Hülse über den Anker zu dem jeweiligen Stirnabschnitt fließt, bevorzugt maximal 20%.

Der Befestigungsbereich 21 bzw. 31 ist plattenförmig, insbesondere ringplattenför- mig ausgestaltet. Weiterhin kann der Befestigungsbereich Aussparungen aufweisen, um das weichmagnetische Material im Bereich des Befestigungsbereiches zu verringern. In einer möglichen Ausgestaltung kann der Befestigungsbereich 31 nach außen hin weniger Material aufweisen, beispielsweise indem er nach außen hin dünner ausgestaltet ist, um so eine möglichst gleichmäßige Sättigung in diesem Bereich zu bewirken.

Der erste und der zweite Aspekt sind im Ausführungsbeispiel kombiniert verwirklicht, d.h. der Hubmagnet weist einen konstruktiven Aufbau gemäß dem zweiten Aspekt sowie unterschiedliche Federn gemäß dem ersten Aspekt auf. Auch die übrigen oben beschriebenen Aspekte sind in Kombination verwirklicht. Jeder einzelne der oben beschriebenen Aspekte eines Hubmagneten gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch unabhängig von den anderen Aspekten verwirklicht werden. Die zu den einzelnen Aspekten beschriebenen Merkmale bilden die vorliegende Erfindung daher jeweils auch unabhängig von den zu den anderen Aspekten beschriebenen Merkmalen weiter. Weiterhin können auch nur einige der Aspekte miteinander kombiniert werden, wobei die vorliegende Erfindung sämtliche Kombination der oben beschriebenen Aspekte umfasst.

Insbesondere kann der konstruktive Aufbau gemäß dem zweiten Aspekt auch mit identischen Federn und/oder identischen magnetischen Haltekräften eingesetzt werden.

Weiterhin kann die Ausgestaltung mit unterschiedlichen Federn und/oder unterschiedlichen magnetischen Haltekräften und/oder einer asymmetrische Raststelle auch bei einer anderen konstruktiven Ausgestaltung des Haltemagneten eingesetzt werden.

Beispielsweise könnte statt den beiden außen liegenden Permanentmagnete PM1 und PM2 ein einzelner im Bereich des Magnetkreisabschnitts 18 angeordneter Permanentmagnet eingesetzt werden, welcher in beiden Hubendlagen die Hülse 15 und den Anker 40 unter eine magnetische Spannung setzt.

Weiterhin sind auch andere konstruktive Ausgestaltungen des Stators denkbar, beispielsweise mit zwei getrennten weichmagnetischen Abschnitten, zwischen welchen zumindest Teile des Ankers angeordnet sind, bspw. in Form einer Ankerplatte. Weiterhin alternativ oder zusätzlich sind auch Ausgestaltungen mit außen liegenden Ankerplatten und/oder mit am Anker angeordneten Permanentmagneten denkbar.

Mögliche Ausgestaltungen einer Steuerung zur Ansteuerung eines bistabilen Hubmagneten im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind in Fig. 3 und 4 gezeigt. Sie können zur Ansteuerung beliebiger bistabiler Hubmagnete, welche mindestens zwei Spulen L1 und L2 aufweisen, eingesetzt werden. Besonders bevorzugt kommt die Steuerung bei bistabilen Hubmagneten zum Einsatz, bei welchen der Anker im unbestromten Fall permanentmagnetisch in der ersten und zweiten Hublage gehalten wird, wobei durch Bestromen der ersten Spule L1 und/oder der zweiten Spule L2 mit einer ersten Stromrichtung der Hubmagnet aus der ersten Hubendlage, und durch Bestromung der zweiten Spule L2 und/oder der ersten Spule L1 mit einer zweiten Stromrichtung der Anker aus der zweiten Hubendlage gelöst wird.

Besonders bevorzugt weist der Hubmagnet ein Federsystem mit einer ersten und einer zweiten Feder auf, wobei die erste Feder in der ersten Hubendlage auf den Anker eine Kraft in Richtung auf die Hubmittellage ausübt, und die zweite Feder in der zweiten Hubendlage eine Kraft auf den Anker in Richtung auf die Hubmittellage ausübt. Durch Bestromen mindestens der ersten Spule L1 mit einer zweiten Stromrichtung kann der Hubmagnet entgegen der Federkraft der ersten Feder in die erste Hubendlage gezogen werden, und durch Bestromung mindestens der zweiten Spule L2 mit einer zweiten Stromrichtung kann der Anker in die zweite Hubendlage gezogen werden.

Der Stator und der Anker können in der jeweiligen Hubendlage einen magnetischen Teilkreis bilden, welcher die jeweilige Spule L1 bzw. L2 umgibt, so dass ein Bestromen der jeweiligen Spule mit der ersten Stromrichtung die permanentmagnetische Haltekraft abschwächt.

Die Steuerungen können besonders bevorzugt zur Ansteuerung eines erfindungsgemäßen Hubmagneten eingesetzt werden, wie er oben beschrieben wurde, und besonderes bevorzugt zur Ansteuerung eines Hubmagneten, bei welchem ein oder mehrere der oben beschriebenen Aspekte verwirklicht sind. Weiterhin bevorzugt arbeiten die oben beschriebenen Hubmagnete gemäß der vorliegenden Erfindung so, wie dies soeben beschrieben wurde. Beiden Ausführungsbeispielen der Steuerung ist gemeinsam, dass die Bestromung der Spulen L1 und L2 über ein oder mehrere Energiespeicher C1 , C2 erfolgt, welche über Schalter S1 bis S4 über die Spulen L1 und L2 entladen werden. Bei den Energiespeichern handelt es sich im Ausführungsbeispiel um Kondensatoren, insbesondere um Elektrolytkondensatoren. Hierzu wird im Ausführungsbeispiel eine durch die Schalter S1 bis S4 gebildete Vollbrücke eingesetzt, um die Richtung, in welcher die Entladung über die Spulen erfolgt, frei wählen zu können.

Beiden Ausführungsbeispielen ist weiterhin gemein, dass mindestens ein erster Energiespeicher C1 über die in Reihe geschalteten Spulen L1 und L2 entladen werden kann. Mindestens ein zweiter Energiespeicher C2 kann dagegen über nur eine der beiden Spulen L1 oder L2 entladen werden. Hierfür kann der zweite Energiespeicher C2 mit dem Mittelabgriff zwischen den beiden Spulen L1 und L2 verbunden werden oder verbunden sein. Über welche der beiden Spulen L1 oder L2 die jeweilige Entladung erfolgt, wird über die Vollbrücke bestimmt, welche sowohl zur Ansteuerung der Entladungsrichtung des ersten Energiespeichers C1 , als auch zur Ansteuerung der Entladung des zweiten Energiespeichers C2 über die erste Spule L1 oder die zweite Spule L2 genutzt wird.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel steht der Energiespeicher C2 ständig mit dem Mittelabgriff zwischen den beiden Spulen in Verbindung. Wird daher die Entladung über die Vollbrücke freigeschaltet, entladen sich gleichzeitig der erste Energiespeicher in Reihe über die beiden Spulen L1 und L2, und der zweite Energiespeicher C2 über eine der beiden Spulen L1 oder L2.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel steht der zweite Energiespeicher C2 dagegen schaltbar mit dem Mittelabgriff zwischen den beiden Spulen L1 und L2 in Verbindung, und zwar über den Schalter S6. Über einen weiteren Schalter S5 kann der zweite Energiespeicher C2 dagegen mit dem ersten Energiespeicher C1 parallel geschaltet werden. Die Schaltung in Fig. 4 kann in einen ersten Betriebsmodus beide Energiespeicher C1 und C2 in Reihe über die beiden Spulen L1 und L2 entladen. In einem zweiten Betriebsmodus wird dagegen nur der erste Energiespeicher C1 in Reihe über die Spulen L1 und L2 entladen, der zweite Energiespeicher C2 dagegen über eine der beiden Spulen L1 oder L2. Bevorzugt wird im zweiten Betriebsmodus der zweite Energiespeicher C2 mit einem zeitlichen Versatz zu der Vollbrücke geschaltet, d.h. der zweite Energiespeicher C2 wird erst mit dem Mittelabgriff zwischen den beiden Spulen verbunden, nachdem die Vollbrücke bereits eine Verbindung zwischen dem ersten Energiespeicher und den beiden Spulen hergestellt und den Stromkreis zur Entladung von C1 geschlossen hat. Bevorzugt wird der zweite Energiespeicher C2 jedoch so frühzeitig zugeschaltet, dass die Stellbewegung noch nicht eingesetzt hat.

Die Entladung des zweiten Energiespeichers C2 über den Mittelabgriff führt dazu, dass dieser nur über eine der beiden Spulen L1 oder L2 entladen wird. Zum einen steht hierdurch mehr Energie für diese Spule zur Verfügung. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass der Strom durch die andere Spule begrenzt wird und hierdurch eine Überkompensation vermieden wird.

Bevorzugt ist die Schaltung so ausgestaltet, dass der erste Betriebsmodus eingesetzt wird, um den Hubmagneten in eine erste Richtung zu bewegen, und der zweite Betriebsmodus, um den Hubmagneten in eine zweite Richtung zu bewegen. Insbesondere kann der erste Betriebsmodus, bei welchem die beiden Energiespeicher C1 und C2 parallel geschaltet sind und beide über die in Reihe geschalteten Spulen L1 und L2 entladen werden, für eine Bewegung von der ersten Hubendlage in die zweite Hubendlage eingesetzt werden, d. h. zum Ausfahren des Nocken. Für eine Bewegung von der zweiten Hubendlage in die erste Hubendlage, d.h. zum Einfahren des Nocken, kommt dagegen bevorzugt der zweite Betriebsmodus zum Einsatz, bei welchem der zweite Energiespeicher C2 parallel zu Energiespeicher C1 über eine der beiden Spulen L1 und L2 entladen wird, bevorzugt mit einem Zeitversatz gegenüber der Entladung des ersten Energiespeichers C1 . Eine solche unterschiedliche Ansteuerung der beiden Bewegungsrichtungen ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Hubmagnet eine asymmetrische Kennlinie und/oder unterschiedliche Federn aufweist.

Bevorzugt sind die Schalter der Vollbrücke sowie die Schalter zum Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus jeweils als Halbleiterschalter, insbesondere in Form eines MOSFET ausgebildet.

In Fig. 4 ist dies gezeigt. Zum Ansteuern sind jeweils Steuereingänge A1 bis A4 und B1 und B2 vorgesehen, über welche eine Spannungsdifferenz gegenüber den Referenzanschlüssen Α1 ', A3', B1 ' und B2' zur Ansteuerung der jeweiligen Schalters angelegt wird.

Weiterhin sind im Ausführungsbeispiel in Fig. 4 jeweils zwei erste Energiespeicher C1 und C3 und zwei zweite Energiespeicher C2 und C4 parallel geschaltet.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Aufladung der Energiespeicher C1 und C2 über Wiederstände R1 und R2, mit welchen diese mit einer Spannungsversorgung +V in Verbindung stehen. Wird daher die Spannungsversorgung eingeschaltet, laden sich die Energiespeicher über die jeweiligen Widerstände.

Bevorzugt wird jedoch sowohl beim ersten, als auch beim zweiten Ausführungsbeispiel eine elektronisch geregelte Ladung der Energiespeicher vorgenommen, insbesondere mit einem konstanten Ladestrom.

Alternativ oder zusätzlich kann der Ladestrom, mit welchem die Energiespeicher geladen werden, einstellbar sein. Beispielsweise kann die Steuerung mehrere Betriebsmodi aufweisen, welche sich durch die Größe des Ladestroms unterscheiden, wobei die Steuerung bevorzugt zwischen den Betriebsmodi umschaltbar ist. Durch den Ladestrom wird die erforderliche Totzeit zwischen zwei Stellvorgängen wesentlich bestimmt. Bein einem hohen Ladestrom wird die Zeit, welche zwischen zwei Stellvorgängen notwendig ist, verkürzt. Ein niedriger Ladestrom verlängert dagegen diese Zeit. Durch die unterschiedlichen Betriebsmodi kann der Hubmagnet beispielsweise dann, wenn längere Zeiten zwischen zwei Stellvorgängen zulässig sind, mit einer Energieversorgung mit geringerer Leistung betrieben werden, ohne diese zu überlasten.

Unterschiedliche Ladeströme können bspw. durch unterschiedliche Widerstände, oder durch eine entsprechende elektronische Steuerung verwirklicht werden, bevorzugt durch Schaltregler, beispielsweise Aufwärts- oder Abwärtswandler.

Auch unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Steuerung, wie sie oben beschrieben wurde, wird der Hubmagnet gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung so angesteuert, dass bei einem Abschalten der Spannungsversorgung der Hubmagnet von der ersten in die zweite Hubendlage bewegt wird. Bei einem Zuschalten der Versorgungsspannung wird der Hubmagnet dagegen zurück von der zweiten Hubendlage in die erste Hubendlage bewegt.

Bevorzugt wird eine Überwachung der Versorgungsspannung vorgenommen. Beispielsweise kann ein Abfallen der Versorgungsspannung mittels einer Flankenerkennung erkannt werden. Fällt die Versorgungsspannung ab, werden die Energiespeicher über die Spule oder Spulen des Hubmagneten entladen, um den Hubmagneten von der ersten in die zweite Hubendlage zu bewegen.

Bevorzugt werden nach dem Zuschalten der Versorgungsspannung zunächst die elektrischen Energiespeicher aufgeladen, wobei die Steuerung das Erreichen einer bestimmten Schwellspannung am Energiespeicher erkennt und daraufhin den Energiespeicher über die Spule oder Spulen des Hubmagneten so entlädt, dass dieser sich von der zweiten in die erste Hubendlage bewegt.

Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der erfindungsgemäße Hubmagnet problemlos zum Ersatz von monostabilen Hubmagneten und/oder monostabilen Pneumatikventilen und/oder monostabiler pneumatischer Antriebe eingesetzt werden kann. Weist der Hubmagnet wie oben beschrieben eine gegenüber der Hubmittellage versetzte Raststelle auf, wird ein solcher Betrieb besonders sicher. Denn selbst dann, wenn die Versorgungsspannung ungewollt sehr kurz nach einem Schaltvorgang, mit welchem der Hubmagnet in die erste Hubendlage verfahren wurde, ausfällt, oder sonstige Probleme an den Energiespeichern auftreten, ist ein Verfahren in die Raststelle immer noch möglich, da hierfür nur sehr wenig Energie benötigt wird. In dieser Raststelle ist der Hubmagnet jedoch bereits weitgehend zur zweiten Hubendlage hin ausgefahren.

Hierdurch wird die Sicherheit beim Einsatz eines bistabilen Hubmagneten zum Ein- und Ausfahren des Nocken erheblich erhöht.