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Die Erfindung betrifft einen Betätigungsmagneten zum Bewegen einer Verschlussnadel einer Heißkanaldüse eines Spritzgusswerkzeugs mit einem Anker, welcher mit der Verschlussnadel bewegungsgekoppelt ist und durch Bestromen einer Spule zwischen einem ersten Ankeranschlag und einem zweiten Ankeranschlag verschiebbar ist, und mit einem ersten Permanentmagneten, der derart angeordnet ist, dass er auf den Anker in zumindest einer Bewegungsrichtung eine zusätzliche magnetische Kraft auf den Anker ausübt.
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In modernen Fertigungsanlagen werden einfache Spritzgussteile mit hohen Taktraten hergestellt. Dabei ist es erforderlich, die Menge des Spritzgutes besonders genau zu dosieren, um zum einen Material zu sparen, und zum anderen um gussgratfreie Spritzgussteile herzustellen, die nicht nachgearbeitet werden müssen. Um die genaue Dosierung bei hohen Taktraten zu gewährleisten, sind schnell schaltende Verschlüsse erforderlich, die gleichzeitig eine hohe Verschlusskraft aufbringen können. Dazu werden Heißkanaldüsen mit Verschlussnadeln eingesetzt, welche durch Betätigungsmagneten bewegt werden.
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Ein solcher Betätigungsmagnet ist zum Beispiel aus der
DE 10 2007 055 578 A1 bekannt. Dort ist ein radial magnetisierter Magnetring in einem Gehäuse angeordnet, dessen magnetischer Fluss über einen den Anker umgebenden Polring durch den Anker zu jeweils einem der Ankeranschläge verläuft. Dieser Betätigungsmagnet ermöglicht ein schnelles und effektives Bewegen der Verschlussnadel.
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Allerdings ist die Montage eines entsprechenden Betätigungsmagneten aufwändig und toleranzbehaftet, da ausreichend starke Permanentmagnete nur schwer mit hoher Fertigungsgenauigkeit in den Betätigungsmagneten eingebracht werden können. Beispielsweise werden die Permanentmagnete in den Betätigungsmagneten eingeklebt. Durch die Fertigungstoleranzen werden Querkräfte auf den Anker verursacht, die im Betrieb des Betätigungsmagneten Reibung erzeugen, die zu Abrieb führt, welcher auf Dauer die Funktionsfähigkeit des Betätigungsmagneten beeinträchtigt. So kann der Betätigungsmagnet mehrere Millionen Schaltspiele überstehen, bis er ausgetauscht werden muss. Für einen solchen Austausch muss die Fertigungsanlage stillgelegt werden, was einen erheblichen Fertigungsausfall mit sich bringt.
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Die gattungsbildende
DE 32 41 254 C2 offenbart ein elektromechanisches Stellglied mit einem magnetisch permeablen Stellgliedkörper und einer darin befindlichen Kammer mit zwei die Kammer begrenzenden Endwänden und einem in der Kammer zur Einnahme verschiedener Positionen bewegbaren Anker, wobei die beiden Endwände die jeweiligen Extrempositionen des Ankers begrenzen und mit einer den Anker umgebenden, im Stellgliedkörper angeordneten Spule und mit Magneteinrichtungen zur magnetischen Beeinflussung der Position des Ankers, wobei die Magneteinrichtungen als im Bereich der Endwände angeordnete Permanentmagneten ausgebildet sind, deren einander zugewandten Seiten gleiche Polaritäten aufweisen. Es sind ferner ein oder mehrere innere Polschuhe vorgesehen, die durch äußere Polschuhe miteinander magnetisch leitend verbunden sind, so dass sich ein innerer und ein äußerer Magnetkreis ausbilden.
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DE 42 08 366 A1 offenbart einen doppeltwirkenden elektromagnetischen Linearmotor, der eine kleine Bauweise hat. Der Linearmotor weist ein Druckrohr mit magnetisch nicht leitenden Zwischenstücken auf, zwischen denen ein magnetflussleitendes Mittelstück liegt. Am Außenumfang des Druckrohrs sind zwei ringförmig magnetisierte Permanentmagneten gegenpolig angeordnet, so dass sie innerhalb der elektromagnetischen Spule und dem Druckrohr liegen. Bei einfachen Magnetpolformen lassen sich durch unterschiedliche Nasenüberdeckung von Anker und Polschuhen die Verläufe der Kraft-Weg-Kennlinien günstig beeinflussen.
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GB 2 357 375 A umfasst einen bistabilen elektromagnetischen Aktuator.
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DE 93 15 549 U1 offenbart eine lineare elektromagnetische Antriebsvorrichtung.
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Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Betätigungsmagneten bereitzustellen, der eine höhere Standzeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen Betätigungsmagneten zum Bewegen einer Verschlussnadel einer Heißkanaldüse eines Spritzgusswerkzeugs, wobei der Betätigungsmagnet einen Anker aufweist, der mit der Verschlussnadel bewegungsgekoppelt ist und durch Bestromen einer Spule zwischen einem ersten Ankeranschlag und einem zweiten Ankeranschlag verschiebbar ist, und wobei der Betätigungsmagnet einen ersten Permanentmagneten aufweist, der derart angeordnet ist, dass er in zumindest einer Bewegungsrichtung eine zusätzliche magnetische Kraft auf den Anker ausübt, der dadurch weiter gebildet ist, dass der erste Permanentmagnet ein axial magnetisierter Magnetring ist, dass ein zweiter, entgegengesetzt axial magnetisierter Magnetring vorgesehen ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring ein ringförmiger Polschuh angeordnet ist und wobei der Anker innerhalb der koaxial zueinander angeordneten Ringmagnete und des Polschuhs verschiebbar ist, wobei die Magnetringe und der Polschuh durch ein Fixierungs- und/oder Führungsrohr gehalten werden.
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Dadurch, dass zwei Magnetringe und ein Polring durch ein Fixierungs- und/oder Führungsrohr gehalten werden, wird gleichzeitig der Montageaufwand des Betätigungsmagneten reduziert und die Gefahr von die Standzeit des Betätigungsmagneten reduzierenden Fehlstellungen reduziert. Hierbei sitzen vorzugsweise zumindest die zwei Magnetringe und vorzugsweise die zwei Magnetringe und der Polring auf Pass in dem Fixierungs- und/oder auf dem Führungsrohr.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die Magnetringe und der Polschuh in einem Fixierungsrohr aus nicht magnetischem Material gehalten. Durch diese Anordnung ist zum einen die sichere, einfache Positionierung der Magnetringe und des Polringes möglich und zum anderen ein geringes Spiel zwischen Polring und Anker gewährleistet, wodurch ein geringer magnetischer Widerstand und somit ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird.
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Gemäß einer Weiterbildung weist der Betätigungsmagnet eine Außenwand auf, welche die Ankeranschläge miteinander verbindet und einen magnetischen Rückschluss bildet. Dadurch wird der magnetische Wirkungsgrad des Betätigungsmagneten weiter erhöht.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist der erste Ankeranschlag einen ringförmigen Vorsprung auf, welcher in das Fixierungsrohr eingreift. Dadurch kann das Fixierungsrohr einfach und genau zum ersten Ankeranschlag ausgerichtet werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der zweite Ankeranschlag einen ringförmigen Vorsprung auf, welcher in einen Ausgleichsring eingreift, der an den zweiten Magnetring anschließend in dem Fixierungsrohr angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird zum einen eine genaue radiale Ausrichtung der Magnetringe und des Polrings zum zweiten Ankeranschlag gewährleistet. Zum anderen wird dadurch der Magnetschluss vom zweiten Magnetring zum zweiten Ankeranschlag über den radialen Kontakt zwischen dem Ausgleichsring und dem ringförmigen Vorsprung des zweiten Ankeranschlags hergestellt, ohne dass ein direkter axialer Kontakt erforderlich ist. Dadurch werden die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit der axial hintereinander angeordneten Magnetringe und des Polrings reduziert. Zudem dient der Ausgleichsring, der sich axial an den zweiten Magnetring auf der gegenüberliegenden Seite zum Polring anschließt, zur vereinfachten Montage des Betätigungsmagneten. Axial zwischen dem Ausgleichsring und dem Gehäuse bzw. zweiten Ankeranschlag ist etwas Ausgleichsluft vorgesehen, um die Montage zu erleichtern. Im Rahmen der Erfindung ist axial entlang oder parallel zur Mittelachse des jeweiligen Rings zu verstehen.
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Wenn gemäß einer Weiterbildung der Anker auf der dem zweiten Ankeranschlag zugewandten Seite stufenartig im Durchmesser reduziert ist, kann dieser in den ringförmigen Vorsprung des zweiten Ankeranschlags eintauchen und sicher an den zweiten Ankeranschlag zur Anlage kommen. Hierdurch können bei Anlage des Ankers am Ankeranschlag hohe Haltekräfte erzeugt werden. Der Anker ist auf der Seite zum zweiten Ankeranschlag vorzugsweise als Tauchanker ausgebildet.
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Gemäß einer besonderen Weiterbildung der Erfindung weist der erste Ankeranschlag einen konischen Vorsprung auf, welcher mit einer konischen Vertiefung in der dem ersten Ankeranschlag zugewandten Seite des Ankers korrespondiert. Durch diese Maßnahme wird die magnetische Kraft bei Annäherung des Ankers an den ersten Ankeranschlag reduziert, wodurch ein schnelleres Umschalten des Betätigungsmagneten in die Schließposition ermöglicht wird.
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Vorzugsweise sind beide Ankeranschläge stufenartig ausgebildet. Hierdurch ist die Haltekraft zu beiden Seiten hin sehr hoch. Wenn alternativ hierzu beide Ankeranschläge einen konischen Vorsprung aufweisen, zu denen insbesondere der Anker formkomplementär ausgebildet ist, kann in beide Richtungen ein schnelles Umschalten in die beiden Positionen des Betätigungsmagneten erreicht werden.
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Gemäß einer besonderen Weiterbildung weist der Polring an seiner Innenseite ringförmige Nuten auf und/oder ist der Polring so ausgebildet, dass dieser an seinem Außenumfang zur Mitte hin konisch verjüngt ist. In diesen Nuten kann sich eventuell während längerer Betriebsdauer entstehender Materialabrieb sammeln, ohne dass er den Betrieb des Betätigungsmagneten beeinträchtigt. Die Standzeit des Betätigungsmagneten kann somit noch weiter erhöht werden.
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Vorzugsweise sind der Polring, das Führungsrohr und der zweite Ankeranschlag einstückig ausgebildet, wodurch sehr genau die Feldlinien fokussiert werden können. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der Polring, das Führungsrohr und der zweite Ankeranschlag als ein gemeinsames Drehteil ausgebildet sind. Hierbei ist das Führungsrohr vorzugsweise innenliegend. In diesem Fall ist es dann notwendig, dass ein Magnetring segmentiert ausgebildet ist, um die Montage sinnvoll zu ermöglichen.
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Wenn der Polring sich zur Mitte hin verjüngt, kann eine Fokussierung der Feldlinien erzielt werden, wodurch höhere Haltekräfte erzeugt werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
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1: eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Betätigungsmagneten,
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2: eine prinzipielle Darstellung der Kraftverhältnisse in dem erfindungsgemäßen Betätigungsmagneten und
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3: eine schematische Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungsmagneten.
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In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
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Der Betätigungsmagnet gemäß 1 umfasst einen Anker 1, der auf einer Lagerachse 2 befestigt zwischen einem ersten und einem zweiten Ankeranschlag 3, 4 verschiebbar angeordnet ist. Der Anker 1 ist von einer Magnetanordnung umgeben, welche einen ersten axial magnetisierten Magnetring 5, einen Polring 6 und einen zweiten Magnetring 7 aufweist, welcher entgegengesetzt zum ersten Magnetring 5 ebenfalls axial magnetisiert ist. An den zweiten Magnetring 7 schließt sich ein Ausgleichsring 8 an. Die Magnetanordnung ist komplett in einem eng tolerierten Fixierungsrohr 9 aus nicht magnetischem Material angeordnet, auf dessen Außenumfang eine Spule 10 angeordnet und gegebenenfalls montiert ist. Die Spule 10 ist auf einem Wickelkern 11 gewickelt und wird durch eine Bohrung 12 im zweiten Ankeranschlag 4 kontaktiert.
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Der zweite Ankeranschlag 4 bildet mit einer Außenwand 13 des Betätigungsmagneten einen topfartigen Gehäuseteil 14. Dieser wird durch einen Deckel 15 verschlossen, welcher im Wesentlichen aus dem ersten Ankeranschlag 3 besteht.
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Für eine optimale Funktion des Betätigungsmagneten ist es erforderlich, dass die magnetischen Kreise möglichst spaltfrei geschlossen sind. Dies stellt besondere Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit des Betätigungsmagneten.
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Der erste Ankeranschlag 3 weist einen ersten ringförmigen Vorsprung 16 auf, dessen Höhe etwa dem Hubweg des Ankers 1 entspricht. Auf diesen Vorsprung 16, der axial in das Führungsrohr 9 eingreift, sind der Reihe nach in axialer Richtung der erste Magnetring 5, der Polring 6, der zweite Magnetring 7 und der Ausgleichsring 8 angeordnet. Der zweite Ankeranschlag 4 weist ebenfalls einen ringförmigen Vorsprung 17 auf, welcher bei der Montage in den Ausgleichsring 8 eingreift. Der magnetische Kreis verläuft an dieser Stelle also durch den radialen Kontakt zwischen dem Ausgleichsring 8 und dem ringförmigen Vorsprung 17 des zweiten Ankeranschlags 4, der entsprechend eng toleriert werden kann, ohne dass sich addierende Fertigungstoleranzen dies erschweren. Dabei verbleibt in axialer Richtung ein Spiel zwischen dem Ausgleichsring 8 und dem zweiten Ankeranschlag 4, der sich aber auf die magnetischen Eigenschaften des Betätigungsmagneten nicht negativ auswirkt.
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Der Innendurchmesser des ringförmigen Vorsprungs 17 ist geringer als der Außendurchmesser des Ankers 1. Damit dieser trotzdem ganz an den zweiten Ankeranschlag 4 gezogen werden kann, weist der Anker 1 an der dem zweiten Ankeranschlag 4 zugewandten Seite einen stufenförmig reduzierten Durchmesser auf. Dabei verbleibt sowohl radial als auch axial ein schmaler Luftspalt zwischen dem Anker 1 und dem ringförmigen Vorsprung 17, so dass der Anker 1 reibungsfrei in den Vorsprung 17 eintauchen kann und sicher mit seiner Stirnfläche am zweiten Ankeranschlag 4 anliegt. Der Anker 1 ist somit zur Seite des zweiten Ankeranschlags 4 als Tauchanker ausgebildet.
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An der dem ersten Ankeranschlag 3 zugewandten Seite weist der Anker 1 eine konische Vertiefung 18 auf, die mit einem ebenfalls konischen Vorsprung 19 zusammenwirkt.
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Die Lagerachse 2 des Betätigungsmagneten ist radial mit dem Anker 1 verspannt. In den Ankeranschlägen 3, 4 wird die Lagerachse 2 in Lagerbuchsen 23 geführt.
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Auf einer Seite der Lagerachse 2 ist eine Gewindebohrung 26 vorgesehen, mittels welcher der Betätigungsmagnet mit der nicht dargestellten Verschlussnadel einer Spritzgussanlage verbunden werden kann.
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Im Betrieb wird der Betätigungsmagnet in kurzen Abständen betätigt. Dabei kann Materialabrieb entstehen, der auf die Dauer die Funktionsfähigkeit beeinträchtigt. Um die Lebensdauer des Betätigungsmagneten zu erhöhen, sind daher im Polring 6 ringförmige Nuten 27 vorgesehen, in welchen sich Materialabrieb ansammeln kann, ohne die Beweglichkeit des Ankers 1 zu beeinträchtigten.
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Radial nach innen liegt der Polring 6 näher an dem Anker 1 als die Magnetringe 5 und 6. Auf diese Weise kann sich zum einen in den Nuten 27 besser das abgeriebene Material sammeln und zum anderen wird das spröde Magnetmagnetmaterial der Magnetringe 5 und 7 weniger mechanisch beeinflusst.
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An seinem Außenumfang ist der Polring 6 zur Mitte hin konisch verjüngt. Durch diese Form werden magnetische Streuflüsse reduziert.
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Zur Montage des Betätigungsmagneten werden in das Fixierungsrohr 9 in axialer Aufeinanderfolge der Ausgleichsring 8, der zweite Magnetring 7, der Polring 6 und der erste Magnetring 5 vorzugsweise in radialer Richtung auf Pass eingebracht. Es kann dann die ringförmige Spule 10 in das Gehäuseteil 14, das topfförmig ausgebildet ist, eingebracht werden und anschließend das Fixierungsrohr 9 zusammen mit dem Ausgleichsring 8, den beiden Magnetringen 5 und 7 und dem Polring 6. Anschließend wird der Anker radial innen in den Polring 6 eingeschoben. Abschließend wird der Deckel 5 aufgebracht. Insbesondere wird kein weiteres Fixierungsmittel wie Klebstoff mehr benötigt, um die Magnetringe einzubringen und zu fixieren. Hierdurch wird erreicht, dass eine radial sehr symmetrische Anordnung möglich ist, wodurch beim Betätigen des Betätigungsmagneten wenig Reibung erzielt wird. Hierdurch ist der Verschleiß beim Betrieb sehr niedrig. Insgesamt ist eine zentrisch sehr symmetrische Positionierung der Bestandteile des Betätigungsmagneten möglich. Der schmalste Spalt zwischen dem Anker und der Magnetanordnung umfassend die beiden Permanentmagneten und den Polring ist zwischen dem Anker und dem Polring 6 vorgesehen. Die erfindungsgemäße Anordnung weist nur eine Ringspule 10 auf.
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Die axial magnetisierten Magnetringe 5, 7 können vollständig aus magnetischem Material bestehen. Diese können allerdings auch aus zylindrischen, miteinander verbundenen Magnetringabschnitten gefertigt sein. Der Polring 6 kann, vorzugsweise in der Mitte, radial geteilt sein.
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Die Funktion des erfindungsgemäßen Betätigungsmagneten ist wie folgt: Für den magnetischen Fluss der beiden Magnetringe stehen jeweils zwei alternative magnetische Kreise 28, 29, 30, 31 zur Verfügung, welche durch exemplarische Feldlinien angedeutet sind.
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Der magnetische Fluss des ersten Magnetrings 5 kann zum einen über den Polring 6, den Anker 1, den zweiten Ankeranschlag 4 und die Außenwand 13 fließen (Kreis 28), oder über den Polring 6, den Anker 1 und den ersten Ankeranschlag 3 (Kreis 29).
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Der magnetische Fluss des zweiten Magnetrings 7 kann zum einen über den Polring 6, den Anker 1, den ersten Ankeranschlag 3 und die Außenwand 13 fließen (Kreis 30), oder über den Polring 6, den Anker 1 und den zweiten Ankeranschlag 4 (Kreis 31).
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In der dargestellten Position befindet sich der Anker 1 am zweiten Ankeranschlag 4. In dieser Position verlaufen die magnetischen Kreise 28 und 31 durchgängig durch magnetisches Material und weisen dadurch einen sehr geringen magnetischen Widerstand auf, während die magnetischen Kreise 29 und 30 jeweils einen breiten Luftspalt zwischen dem Anker 1 und dem ersten Ankeranschlag 3 überbrücken müssen, welcher den magnetischen Widerstand deutlich erhöht. Somit konzentriert sich praktisch der gesamte Fluss der Magnetringe 5, 7 auf die magnetischen Kreise 28 und 31 und ziehen somit den Anker 1 mit einer großen Haltekraft an den zweiten Ankeranschlag 4.
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Bei Bewegung des Ankers 1 in Richtung des ersten Ankeranschlags 3 entsteht zwischen dem Anker 1 und dem zweiten Ankeranschlag 4 ein wachsender Luftspalt, so dass sich der Widerstand der magnetischen Kreise 28 und 31 vergrößert, während der Widerstand der magnetischen Kreise 29 und 30 abnimmt. In einer nicht dargestellten Position des Ankers 1 am ersten Ankeranschlag 3 verläuft praktisch der gesamte magnetische Fluss der Magnetringe 5, 7 durch die magnetischen Kreise 29 und 30 und der Anker 1 wird mit einer großen Haltekraft an den ersten Ankeranschlag 3 gezogen.
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Die Verhältnisse sind in 2 prinzipiell dargestellt. Dabei sind die jeweils wirkenden Kräfte (F) über die Position des Ankers (s) aufgetragen. Positiv dargestellte Kräfte wirken in Richtung des zweiten Ankeranschlags 4, negative in Richtung des ersten Ankeranschlags 3.
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Die gestrichelte Linie 51 stellt die durch die magnetischen Kreise 28 und 31 ausgeübten Kräfte dar, diese wirken in Richtung des zweiten Ankeranschlags 4 und sind somit positiv. Es ist zu erkennen, dass bei Annäherung des Ankers 1 an den zweiten Ankeranschlag 4 die durch die magnetischen Kreise 28 und 31 ausgeübte Kraft stark ansteigt, da der Luftspalt zwischen dem Anker 1 und dem zweiten Ankeranschlag 4 kleiner wird und zum Schluss verschwindet.
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Die punktierte Linie 52 stellt die durch die magnetischen Kreise 29 und 30 ausgeübten Kräfte dar, welche in Richtung des ersten Ankeranschlags 3 verlaufen und somit negativ aufgetragen sind. Es ist zu erkennen, dass bei Annäherung des Ankers 1 an den ersten Ankeranschlag 3 die Kraft langsamer ansteigt als die der Kreise 28 und 31 bei Annäherung an den zweiten Ankeranschlag 4. Dies liegt daran, dass bei Annäherung der konischen Flächen der Vertiefung 18 und des Vorsprungs 19 die Breite des Luftspalts zwischen Anker 1 und erstem Ankeranschlag 3 langsamer abnimmt als bei Annäherung der planen Flächen auf der entgegengesetzten Seite.
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Die Summe der beiden entgegengesetzt wirkenden Kräfte ergibt die resultierende Kraft auf den Anker 1 und ist als durchgezogene Linie 53 dargestellt. Es ist klar zu erkennen, dass jeweils in den Anschlagpositionen eine starke Haltekraft auf den Anker 1 wirkt, die beispielsweise 2100 N am ersten Ankeranschlag 3 und 2400 N am zweiten Ankeranschlag 4 betragen kann. Es ergeben sich also zwei stabile Endpositionen für den Anker 1. Dabei entspricht in der Regel die Endposition mit der höheren Haltekraft bei Einsatz des Betätigungsmagneten in einer Spritzgussmaschine einer geschlossenen Heißkanaldüse, bei welcher die durch den Betätigungsmagneten angetriebene Ventilnadel dem hohen Betriebsdruck des Spritzgutes Stand halten muss.
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Bei Bestromung der Spule 10 erzeugt diese einen weiteren geschlossenen magnetischen Fluss, welcher entlang eines magnetischen Kreises 32 durch die Außenwand 13, den ersten Ankeranschlag 3, den Anker 1 und den zweiten Ankeranschlag 4 verläuft und durch eine weitere Feldlinie angedeutet ist. Während die Flussrichtung der durch die Magnetringe 5, 7 erzeugten Flüsse gleich bleibt, kann die Flussrichtung des durch die Spule 10 erzeugten Flusses durch Umkehren der Stromrichtung in der Spule 10 ebenfalls umgekehrt werden. Zum Bewegen des Ankers 1 zwischen den stabilen Endpositionen wird die Stromrichtung für die Spule 10 jeweils so gewählt, dass die die Haltekraft erzeugenden Flüsse geschwächt werden, während die entgegengesetzten Flüsse verstärkt werden. Der Fluss der Spule 10 erzeugt dann eine der Haltekraft entgegengesetzte Schaltkraft, diese ist in 2 durch die jeweils strichpunktierten Linien 54, 55 dargestellt. Sobald diese die Haltekraft übersteigt, wird der Anker 1 in Richtung des jeweils anderen Ankeranschlags beschleunigt. Da die zu überwindende Haltekraft schnell abnimmt, wird schon durch einen kurzen Stromimpuls auf die Spule 10 ein sicheres und schnelles Umschalten des Betätigungsmagneten erreicht.
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Der in 3 dargestellte Betätigungsmagnet entspricht im Wesentlichen dem in 1 dargestellten und ist daher nur prinzipiell dargestellt. Er unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Betätigungsmagneten hauptsächlich dadurch, dass anstelle eines die Magnetanordnung umgebenden Fixierungsrohrs ein innen liegendes Führungsrohr 61 aus vorzugsweise unmagnetischem Material vorgesehen ist, welches gleichzeitig als mechanische Führung des Ankers 1 dient. Anstelle des Ausgleichsrings 8 liegt der zweite Magnetring 7 direkt an einem gegenüber der ersten Ausführungsform verbreiterten ringförmigen Vorsprung 62 des zweiten Ankeranschlags 4 an. Ein durch Fertigungstoleranzen bedingter Luftspalt zwischen dem Vorsprung 62 und dem Magnetring 7 wird hier durch das in den Vorsprung 62 eintauchende Führungsrohr 61 überbrückt, so dass der in der ersten Ausführungsform vorgesehene Ausgleichsring 8 nicht erforderlich ist. Auf der Seite des ersten Ankeranschlags 3 liegt das Führungsrohr 61 an der Innenseite des ringförmigen Vorsprungs 16 an.
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Das innen liegende Führungsrohr 61 kann auch aus magnetischem Material ausgebildet sein.
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Durch das magnetische Führungsrohr 61 entsteht ein direkter magnetischer Kurzschluss für die beiden Magnetringe 5, 7 sowie die Spule 10, der Wirkungsgrad des Betätigungsmagneten wird dadurch etwas verringert. Dieser Nachteil wird allerdings durch den einfacheren Aufbau kompensiert.
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Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anker
- 2
- Lagerachse
- 3
- erster Ankeranschlag
- 4
- zweiter Ankeranschlag
- 5
- erster Magnetring
- 6
- Polring
- 7
- zweiter Magnetring
- 8
- Ausgleichsring
- 9
- Fixierungsrohr
- 10
- Spule
- 11
- Wickelkern
- 12
- Bohrung
- 13
- Außenwand
- 14
- Gehäuseteil
- 15
- Deckel
- 16, 17
- Vorsprung
- 18
- Vertiefung
- 19
- Vorsprung
- 23
- Lagerbuchsen
- 26
- Gewindebohrung
- 27
- Nuten
- 28, 29, 30, 31, 32
- magnetische Kreise
- 51, 52, 53, 54, 55
- Linien
- 61
- Führungsrohr
- 62
- Vorsprung
