DE102019104882A1

DE102019104882A1 - Actuator device and method for operating an actuator device

Info

Publication number: DE102019104882A1
Application number: DE102019104882.6A
Authority: DE
Inventors: Jörg Bürßner
Original assignee: ETO Magnetic GmbH
Current assignee: ETO Magnetic GmbH
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2020-08-27
Also published as: WO2020173996A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Aktorvorrichtung, insbesondere einer elektromagnetischen Aktorvorrichtung, mit zumindest einem Ankerelement (10a-d) und mit zumindest einer magnetischen Halteeinheit (12a-d), welche zumindest dazu vorgesehen ist, das Ankerelement (10a-d) in zumindest einem ersten Betriebszustand (14a-d) in einer stabilen Endlage (16a-d) zu fixieren.Es wird vorgeschlagen, dass die Aktorvorrichtung zumindest eine mechanische Beschleunigungseinheit (18a-d) aufweist, welche zumindest dazu vorgesehen ist, in zumindest einem zweiten Betriebszustand (24a-d) zu einer Betätigung des Ankerelements (10a-d) das Ankerelement (10a-d) aus der stabilen Endlage (16a-d) herauszubeschleunigen, wobei das Ankerelement (10a-d) in dem zweiten Betriebszustand (24a-d), insbesondere in Folge der Betätigung des Ankerelements (10a-d) durch eine Deaktivierung einer Haltekraft der magnetischen Halteeinheit (12a-d), derart beschleunigt ist, dass das Ankerelement (10a-d) in einem Zeitraum von höchstens 25 ms einen Hub (20a-d) von mehr als 10 mm, vorzugsweise in einem Zeitraum von höchstens 20 ms einen Hub (20a-d) von zumindest 20 mm, zurücklegt, und wobei die mechanische Beschleunigungseinheit (18a-d) dazu vorgesehen ist, einen wesentlichen, insbesondere überwiegenden, Beitrag zu einer Gesamtbeschleunigung des Ankerelements (10a-d) in dem zweiten Betriebszustand (24a-d) zu leisten.The invention is based on an actuator device, in particular an electromagnetic actuator device, with at least one armature element (10a-d) and with at least one magnetic holding unit (12a-d), which is provided at least to hold the armature element (10a-d) in at least one first operating state (14a-d) to be fixed in a stable end position (16a-d). It is proposed that the actuator device has at least one mechanical acceleration unit (18a-d), which is provided at least in at least a second operating state (24a -d) to actuate the anchor element (10a-d) to accelerate the anchor element (10a-d) out of the stable end position (16a-d), the anchor element (10a-d) in the second operating state (24a-d), in particular As a result of the actuation of the anchor element (10a-d) by deactivating a holding force of the magnetic holding unit (12a-d), it is accelerated in such a way that the anchor element (10a-d) in a period of maximum s 25 ms covers a stroke (20a-d) of more than 10 mm, preferably a stroke (20a-d) of at least 20 mm in a period of at most 20 ms, and the mechanical acceleration unit (18a-d) is provided for this purpose is to make a substantial, in particular predominant, contribution to an overall acceleration of the anchor element (10a-d) in the second operating state (24a-d).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Aktorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer Aktorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20.The invention relates to an actuator device according to the preamble of claim 1 and a method for operating an actuator device according to the preamble of claim 20.

Es ist bereits eine Aktorvorrichtung mit zumindest einem Ankerelement und mit zumindest einer magnetischen Halteeinheit, welche zumindest dazu vorgesehen ist, das Ankerelement in zumindest einem ersten Betriebszustand in einer stabilen Endlage zu fixieren, vorgeschlagen worden.An actuator device with at least one armature element and with at least one magnetic holding unit, which is provided at least to fix the armature element in a stable end position in at least one first operating state, has already been proposed.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit vorteilhaften Schalteigenschaften bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 20 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.The object of the invention is, in particular, to provide a device of the generic type with advantageous switching properties. The object is achieved according to the invention by the features of patent claims 1 and 20, while advantageous embodiments and developments of the invention can be found in the subclaims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung geht aus von einer Aktorvorrichtung, insbesondere einer elektromagnetischen Aktorvorrichtung, mit zumindest einem Ankerelement und mit zumindest einer magnetischen Halteeinheit, welche zumindest dazu vorgesehen ist, das Ankerelement in zumindest einem ersten Betriebszustand in einer stabilen Endlage zu fixieren.The invention is based on an actuator device, in particular an electromagnetic actuator device, with at least one armature element and with at least one magnetic holding unit, which is provided at least to fix the armature element in a stable end position in at least one first operating state.

Es wird vorgeschlagen, dass die Aktorvorrichtung zumindest eine mechanische Beschleunigungseinheit aufweist, welche zumindest dazu vorgesehen ist, in zumindest einem zweiten Betriebszustand zu einer Betätigung des Ankerelements das Ankerelement aus der stabilen Endlage herauszubeschleunigen, wobei das Ankerelement in dem zweiten Betriebszustand, insbesondere in Folge der Betätigung des Ankerelements durch eine Deaktivierung einer Haltekraft der magnetischen Halteeinheit, derart beschleunigt ist, dass das Ankerelement in einem Zeitraum von höchstens 25 ms einen Hub von mehr als 10 mm, vorzugsweise in einem Zeitraum von höchstens 20 ms einen Hub von zumindest 20 mm, zurücklegt, und wobei die mechanische Beschleunigungseinheit dazu vorgesehen ist, einen wesentlichen, insbesondere überwiegenden, Beitrag zu einer Gesamtbeschleunigung des Ankerelements in dem zweiten Betriebszustand zu leisten. Dadurch kann insbesondere eine Aktorvorrichtung mit vorteilhaften Schalteigenschaften ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine besonders schnelle Schaltung, insbesondere in Verbindung mit einem besonders großen Hub, erreicht werden. Vorteilhaft kann ein besonders großer Hub, insbesondere in Verbindung mit einer besonders schnellen Überwindung dieses Hubs, ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine schnelle Schaltung trotz großen Hubs unter, insbesondere im Vergleich zu einem Reluktanzaktor bzw. einem Reluktanzmagnet oder im Vergleich zu einem Voice Coil Aktor („moving coil“ sowie „moving magnet“) vergleichsweise, geringen elektrischen Leistungen ermöglicht werden. Des Weiteren kann vorteilhaft, insbesondere im Gegensatz zu elektromotorischen Lösungen, eine Komplexität gering gehalten werden. Außerdem kann vorteilhaft, insbesondere im Gegensatz zu elektromotorischen Lösungen, eine hohe Dynamik der Aktorvorrichtung erreicht werden.It is proposed that the actuator device has at least one mechanical acceleration unit, which is provided at least to accelerate the anchor element out of the stable end position in at least one second operating state for actuation of the anchor element, the anchor element in the second operating state, in particular as a result of the actuation the armature element is accelerated by deactivating a holding force of the magnetic holding unit in such a way that the armature element covers a stroke of more than 10 mm in a period of at most 25 ms, preferably a stroke of at least 20 mm in a period of at most 20 ms, and wherein the mechanical acceleration unit is provided to make a substantial, in particular predominant, contribution to an overall acceleration of the anchor element in the second operating state. In this way, an actuator device with advantageous switching properties can in particular be made possible. A particularly fast switching, in particular in conjunction with a particularly large stroke, can advantageously be achieved. A particularly large stroke can advantageously be made possible, in particular in connection with a particularly rapid overcoming of this stroke. Fast switching can advantageously be made possible despite large strokes with comparatively low electrical powers, in particular compared to a reluctance actuator or a reluctance magnet or compared to a voice coil actuator (“moving coil” and “moving magnet”). Furthermore, in particular in contrast to electromotive solutions, complexity can advantageously be kept low. In addition, particularly in contrast to electromotive solutions, a high level of dynamics of the actuator device can advantageously be achieved.

Unter einer „Aktorvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Aktors verstanden werden. Vorteilhaft ist die Aktorvorrichtung zumindest zu einer Verwendung in einem Ventil, insbesondere einem Sitzventil und/oder Schieberventil, und/oder einem Positionierungs- und/oder Transportsystem, bevorzugt einem Pick-and-Place-System, insbesondere zur Positionierung und/oder zu einem Transport von Gegenständen, beispielsweise mittels einer durch die Aktorvorrichtung bewegbaren pneumatischen Ansaugvorrichtung zum Ansaugen von Gegenständen, vorgesehen. Insbesondere ist eine elektromagnetische Aktorvorrichtung dazu vorgesehen, zumindest eine Aktorfunktion, beispielsweise eine Bewegung, elektromagnetisch zu steuern, zu initiieren oder zu beeinflussen. Ferner soll unter einem „Ankerelement“ ein Bauteil verstanden werden, welches bei einem Betrieb der Aktorvorrichtung dazu vorgesehen ist, eine Bewegung auszuüben, welche die Funktion des Aktors bestimmt, beispielsweise eine Positionierungs- und/oder Transportbewegung des Pick-and-Place-Systems. Vorzugsweise ist das Ankerelement mittels eines magnetischen Signals, insbesondere eines Magnetfelds, beeinflussbar. Insbesondere ist das Ankerelement dazu vorgesehen, in Reaktion auf ein magnetisches Signal eine Bewegung, insbesondere eine Schwenkbewegung und/oder vorzugsweise eine Linearbewegung, auszuführen. Insbesondere besteht das Ankerelement dabei zumindest teilweise aus einem magnetisch aktiven, insbesondere (ferro-) magnetischen und/oder magnetisierbaren, Material, vorteilhaft aus Eisen.In this context, an “actuator device” should be understood to mean in particular at least a part, in particular a subassembly, of an actuator. The actuator device is advantageous at least for use in a valve, in particular a seat valve and / or slide valve, and / or a positioning and / or transport system, preferably a pick-and-place system, in particular for positioning and / or transport of objects, for example by means of a pneumatic suction device which can be moved by the actuator device for sucking in objects. In particular, an electromagnetic actuator device is provided to electromagnetically control, initiate or influence at least one actuator function, for example a movement. Furthermore, an “anchor element” should be understood to mean a component which, when the actuator device is in operation, is intended to exert a movement that determines the function of the actuator, for example a positioning and / or transport movement of the pick-and-place system. The anchor element can preferably be influenced by means of a magnetic signal, in particular a magnetic field. In particular, the anchor element is provided to execute a movement, in particular a pivoting movement and / or preferably a linear movement, in response to a magnetic signal. In particular, the anchor element consists at least partially of a magnetically active, in particular (ferromagnetic and / or magnetizable) material, advantageously of iron.

Vorzugsweise ist das Ankerelement einstückig ausgebildet. Zudem ist das Ankerelement bevorzugt in wenigstens zwei verschiedene, vorteilhaft zumindest temporär stabile, Endlagen bewegbar. Insbesondere ist das Ankerelement rotationssymmetrisch ausgebildet. Alternativ kann das Ankerelement jedoch auch polyedrisch ausgebildet sein. Insbesondere ist das Ankerelement, vorzugsweise die Bewegung des Ankerelements, in einem Bewegungsbereich der Aktorvorrichtung geführt. Der Bewegungsbereich ist insbesondere als ein Hohlraum innerhalb der Aktorvorrichtung, beispielsweise als eine Art Polrohr, ausgebildet. Vorzugsweise weist die Aktorvorrichtung zumindest ein Führungselement zu einer Führung der Bewegungstrajektorie des Ankerelements auf. Unter „einstückig“ soll ferner insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden und/oder miteinander ausgebildet verstanden werden. Der Stoffschluss kann beispielsweise durch einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess, einen Schweißprozess, einen Lötprozess und/oder einen anderen Prozess hergestellt werden. Vorteilhaft soll unter einstückig jedoch aus einem Stück und/oder in einem Stück geformt verstanden werden. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.The anchor element is preferably designed in one piece. In addition, the anchor element can preferably be moved into at least two different, advantageously at least temporarily stable, end positions. In particular, the anchor element is designed to be rotationally symmetrical. Alternatively, however, the anchor element can also be polyhedral. In particular, the anchor element, preferably the movement of the anchor element, is guided in a movement area of the actuator device. The range of motion is in particular as a cavity within the actuator device, for example as a kind Pole tube, formed. The actuator device preferably has at least one guide element for guiding the movement trajectory of the anchor element. Furthermore, “in one piece” is to be understood in particular to be at least cohesively connected and / or designed with one another. The material bond can be produced, for example, by an adhesive process, an injection molding process, a welding process, a soldering process and / or another process. Advantageously, in one piece, however, should be understood as being formed from one piece and / or in one piece. “Provided” is to be understood in particular as specifically programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is provided for a specific function should be understood in particular to mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.

Die magnetische Halteeinheit umfasst insbesondere ein Magnetsystem, welches dazu vorgesehen ist, eine Haltekraft zu erzeugen, die das Ankerelement in der stabilen Endlage festhält. Die magnetische Halteeinheit umfasst insbesondere zumindest eine elektrische Spule, vorzugsweise einen Elektromagnet und/oder zumindest einen Permanentmagnet. Der erste Betriebszustand ist insbesondere als ein Zustand ausgebildet, in dem das Ankerelement unbewegt ist, vorzugsweise in der stabilen Endlage verharrt. Unter einer „Endlage“ soll insbesondere eine Lage des Ankerelements verstanden werden, welche das Ankerelement, insbesondere bei einem Normalbetrieb, an einem Ende einer Bewegung einnimmt. Vorzugsweise weist das Ankerelement in der Aktorvorrichtung zwei stabile Endlagen auf, welche insbesondere voneinander beabstandet angeordnet sind. Ein Abstand zwischen den beiden Endlagen entspricht insbesondere zumindest im Wesentlichen einem maximalen Hub des Ankerelements in der Aktorvorrichtung. In der stabilen Endlage ist das Ankerelement insbesondere in einem Nahbereich des Magnetsystems angeordnet. Vorteilhaft berührt das Ankerelement in der stabilen Endlage einen Teil eines Magnetsystems und/oder eine direkt an das Magnetsystem angrenzende Dämpfungseinheit.The magnetic holding unit comprises, in particular, a magnet system which is provided to generate a holding force that holds the anchor element in the stable end position. The magnetic holding unit comprises in particular at least one electrical coil, preferably an electromagnet and / or at least one permanent magnet. The first operating state is designed in particular as a state in which the anchor element is immobile, preferably remains in the stable end position. An “end position” is to be understood in particular as a position of the anchor element which the anchor element assumes at one end of a movement, in particular during normal operation. The anchor element in the actuator device preferably has two stable end positions, which are in particular arranged at a distance from one another. A distance between the two end positions corresponds in particular at least substantially to a maximum stroke of the armature element in the actuator device. In the stable end position, the anchor element is arranged, in particular, in the vicinity of the magnet system. In the stable end position, the anchor element advantageously touches part of a magnet system and / or a damping unit directly adjacent to the magnet system.

Die mechanische Beschleunigungseinheit umfasst insbesondere eine mechanische Feder, vorzugsweise eine mechanische Druckfeder. Alternativ oder zusätzlich kann die mechanische Beschleunigungseinheit auch eine Zugfeder, ein Druckluftventil oder eine Art Rückstoßelement, wie beispielsweise einen Schlagbolzen oder einen Hammer umfassen. Der zweite Betriebszustand ist insbesondere als ein Zustand ausgebildet, in dem das Ankerelement bewegt ist, vorzugsweise beschleunigt bewegt ist. Insbesondere legt das Ankerelement in dem zweiten Betriebszustand in dem Zeitraum von 25 ms, vorzugsweise 20 ms, den gesamten Hub der Aktorvorrichtung zurück. Der gesamte Hub der Aktorvorrichtung entspricht insbesondere dem Abstand zwischen den zwei stabilen Endlagen des Ankerelements. Insbesondere beträgt der gesamte Hub des Ankerelements in der Aktorvorrichtung zumindest 10 mm, vorzugsweise zumindest 15 mm und bevorzugt zumindest 20 mm. Unter einem „wesentlichen Beitrag zu einer Gesamtbeschleunigung“ soll insbesondere ein durch die mechanische Beschleunigungseinheit erzeugter Beitrag an der Gesamtbeschleunigung des Ankerelements von zumindest 30 %, vorzugsweise zumindest 51 %, vorteilhaft zumindest 66 %, bevorzugt zumindest 80 % und besonders bevorzugt zumindest 90 %, verstanden werden. Es ist denkbar, dass das Ankerelement ausschließlich durch die mechanische Beschleunigungseinheit beschleunigt wird. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass ein Teil der Gesamtbeschleunigung durch ein Magnetfeld erzeugt wird, welches insbesondere in einer Anfangsphase der Bewegung einen zu dem Impuls der mechanischen Beschleunigungseinheit zusätzlichen Impuls an das Ankerelement überträgt.The mechanical acceleration unit comprises in particular a mechanical spring, preferably a mechanical compression spring. As an alternative or in addition, the mechanical acceleration unit can also comprise a tension spring, a compressed air valve or a type of recoil element, such as a firing pin or a hammer. The second operating state is designed in particular as a state in which the anchor element is moved, preferably moved at an accelerated rate. In particular, in the second operating state, the armature element covers the entire stroke of the actuator device in a period of 25 ms, preferably 20 ms. The entire stroke of the actuator device corresponds in particular to the distance between the two stable end positions of the anchor element. In particular, the entire stroke of the anchor element in the actuator device is at least 10 mm, preferably at least 15 mm and preferably at least 20 mm. A “substantial contribution to an overall acceleration” is to be understood as meaning, in particular, a contribution to the overall acceleration of the anchor element generated by the mechanical acceleration unit of at least 30%, preferably at least 51%, advantageously at least 66%, preferably at least 80% and particularly preferably at least 90% become. It is conceivable that the anchor element is accelerated exclusively by the mechanical acceleration unit. Alternatively or additionally, it is conceivable that part of the total acceleration is generated by a magnetic field which, in particular in an initial phase of the movement, transmits an additional pulse to the pulse of the mechanical acceleration unit to the armature element.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Aktorvorrichtung eine maximale Erstreckung in eine beliebige Richtung senkrecht zu einer vorgesehenen Bewegungsrichtung des Ankerelements von höchstens 30 mm, vorzugsweise höchstens 25 mm und bevorzugt höchstens 20 mm aufweist. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine möglichst kleinbauende Aktorvorrichtung ermöglicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine besonders hohe Dynamik erreicht werden, insbesondere indem das Ankerelement durch seine geringe radiale Ausdehnung ein geringes Gewicht aufweist. Außerdem kann dadurch insbesondere mittels einer Kombination einer Mehrzahl an Aktorvorrichtungen ein Pick-and-Place-System ermöglich werden, welches vorteilhaft eine Vielzahl an Gegenständen, insbesondere zeitgleich, auf einem möglichst kleinen Raum positionieren kann.It is also proposed that the actuator device have a maximum extension in any direction perpendicular to a provided direction of movement of the anchor element of at most 30 mm, preferably at most 25 mm and preferably at most 20 mm. This allows advantageous switching properties to be achieved. In particular, an actuator device that is as small as possible can thereby be made possible. In addition, particularly high dynamics can advantageously be achieved in this way, in particular in that the anchor element has a low weight due to its small radial extent. In addition, a pick-and-place system can thereby be made possible in particular by means of a combination of a plurality of actuator devices, which can advantageously position a plurality of objects, in particular at the same time, in the smallest possible space.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die magnetische Halteeinheit dazu vorgesehen ist, eine magnetische Haltekraft zu erzeugen, welche das Ankerelement in dem ersten Betriebszustand in der stabilen Endlage fixiert und welche entgegen einer an dem Ankerelement anliegenden und durch die mechanische Beschleunigungseinheit erzeugten, insbesondere ziehenden und/oder drückenden, Beschleunigungskraft wirkt. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine sichere Stabilisierung des Ankerelements in der stabilen Endlage ermöglicht werden. Zudem kann durch die Verwendung einer magnetischen Haltekraft vorteilhaft ein Verschleiß gering gehalten werden, insbesondere im Vergleich mit mechanischen Halterungen. Außerdem kann vorteilhaft eine einfache Schaltbarkeit und/oder Manipulierbarkeit der Haltekraft, insbesondere durch eine zumindest teilweise automatisierte Steuerung und/oder Beeinflussung von Magnetfeldern der magnetischen Halteeinheit, erreicht werden. Insbesondere ist die magnetische Halteeinheit dazu vorgesehen, zu einer Halterung des Ankerelements einen zu einem Großteil innerhalb der magnetischen Halteeinheit und innerhalb des Ankerelements verlaufenden Magnetkreis auszubilden. Die mechanische Beschleunigungseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, das Ankerelement von der magnetischen Halteeinheit abzustoßen und somit insbesondere aus der stabilen Endlage herauszudrücken.In addition, it is proposed that the magnetic holding unit is provided to generate a magnetic holding force which fixes the anchor element in the stable end position in the first operating state and which counteracts a, in particular pulling and / or pulling force, which is applied to the anchor element and generated by the mechanical acceleration unit pressing, acceleration force acts. This allows advantageous switching properties to be achieved. In particular, a secure stabilization of the anchor element in the stable end position can advantageously be made possible. In addition, by using a magnetic holding force, wear can advantageously be kept low, in particular in comparison with mechanical mountings. In addition, simple switchability and / or manipulation of the holding force, in particular by at least one partially automated control and / or influencing of magnetic fields of the magnetic holding unit can be achieved. In particular, the magnetic holding unit is provided to form a magnetic circuit which runs largely within the magnetic holding unit and within the armature element to hold the armature element. The mechanical acceleration unit is provided in particular to repel the armature element from the magnetic holding unit and thus in particular to push it out of the stable end position.

Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die mechanische Beschleunigungseinheit zumindest eine erste Feder aufweist, welche dazu vorgesehen ist, zumindest in dem ersten Betriebszustand eine drückende Kraft auf das Ankerelement auszuwirken. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch vorteilhaft eine einfache und/oder instantane Beschleunigung des Ankerelements erreicht werden, sobald eine Federkraft der Feder die magnetische Haltekraft übersteigt. Die erste Feder ist insbesondere als eine Druckfeder, vorzugsweise eine Spiraldruckfeder, ausgebildet. Alternativ kann die erste Feder auch als eine Wellenfeder, als eine Schenkelfeder, als eine Tellerfeder, als eine Evolutfeder oder als eine Gasdruckfeder ausgebildet sein. In dem ersten Betriebszustand ist die drückende Kraft der ersten Feder insbesondere kleiner als die Haltekraft der magnetischen Halteeinheit. Insbesondere in dem ersten Betriebszustand ist die drückende Kraft der ersten Feder maximal. Insbesondere in dem zweiten Betriebszustand ist die drückende Kraft der ersten Feder insbesondere größer als die Haltekraft der magnetischen Halteeinheit.In addition, it is proposed that the mechanical acceleration unit has at least one first spring, which is provided to exert a pressing force on the anchor element at least in the first operating state. This allows advantageous switching properties to be achieved. In particular, a simple and / or instantaneous acceleration of the armature element can thereby advantageously be achieved as soon as a spring force of the spring exceeds the magnetic holding force. The first spring is designed in particular as a compression spring, preferably a spiral compression spring. Alternatively, the first spring can also be designed as a wave spring, as a leg spring, as a plate spring, as an evolute spring or as a gas pressure spring. In the first operating state, the pressing force of the first spring is in particular smaller than the holding force of the magnetic holding unit. In the first operating state in particular, the pressing force of the first spring is at its maximum. In particular in the second operating state, the pressing force of the first spring is in particular greater than the holding force of the magnetic holding unit.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die mechanische Beschleunigungseinheit zumindest eine zweite Feder aufweist, welche dazu vorgesehen ist, eine der drückenden Kraft der ersten Feder entgegengerichtete drückende Kraft auf das Ankerelement auszuüben. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch ein steuerbares magnetomechanisches Schwingungssystem erreicht werden, wodurch vorteilhaft ein Hin- und Herbewegen des Ankerelements zwischen zwei stabilen Endlagen ermöglicht werden kann. Insbesondere in dem ersten Betriebszustand, in dem die drückende Kraft der ersten Feder maximal ist, ist die drückende Kraft der zweiten Feder minimal. Die drückende Kraft der zweiten Feder wirkt insbesondere der Beschleunigung durch die erste Feder entgegen. Die drückende Kraft der ersten Feder wirkt insbesondere der Beschleunigung durch die zweite Feder entgegen. Die erste Feder und die zweite Feder sind insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten des Ankerelements angeordnet. Es ist denkbar, dass die mechanische Beschleunigungseinheit zumindest eine weitere Feder oder eine Mehrzahl an weiteren Federn aufweist, welche parallel zu der ersten oder zu der zweiten Feder angeordnet sind. Die Federn der mechanischen Beschleunigungseinheit sind jeweils insbesondere direkt oder indirekt an der magnetischen Halteeinheit und/oder einer weiteren magnetischen Halteeinheit abgestützt. Insbesondere ist das Ankerelement dazu vorgesehen, zwischen den zwei stabilen Endlagen hin- und herbewegt zu werden. Insbesondere ist das Ankerelement dazu vorgesehen, insbesondere bei einem Betrieb der Aktorvorrichtung, zwischen den zwei magnetischen Halteeinheiten hin- und herbewegt zu werden.Furthermore, it is proposed that the mechanical acceleration unit has at least one second spring, which is provided to exert a pressing force on the armature element that is opposite to the pressing force of the first spring. This allows advantageous switching properties to be achieved. In particular, a controllable magnetomechanical oscillation system can thereby be achieved, which advantageously enables the armature element to be moved back and forth between two stable end positions. In particular, in the first operating state in which the pressing force of the first spring is maximum, the pressing force of the second spring is minimal. The pressing force of the second spring counteracts in particular the acceleration by the first spring. The pressing force of the first spring counteracts in particular the acceleration by the second spring. The first spring and the second spring are arranged in particular on opposite sides of the anchor element. It is conceivable that the mechanical acceleration unit has at least one further spring or a plurality of further springs which are arranged parallel to the first or to the second spring. The springs of the mechanical acceleration unit are each supported in particular directly or indirectly on the magnetic holding unit and / or a further magnetic holding unit. In particular, the anchor element is intended to be moved back and forth between the two stable end positions. In particular, the armature element is provided to be moved back and forth between the two magnetic holding units, particularly when the actuator device is in operation.

Wenn die Aktorvorrichtung eine weitere magnetische Halteeinheit aufweist, welche getrennt von der magnetischen Halteeinheit ausgebildet ist und welche dazu vorgesehen ist, das Ankerelement in zumindest einem dritten Betriebszustand in einer zweiten stabilen Endlage zu fixieren, können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch ein steuerbares magnetomechanisches Schwingungssystem erreicht werden, wodurch vorteilhaft ein Hin- und Herbewegen des Ankerelements zwischen zwei, jeweils den magnetischen Halteeinheiten zugeordneten stabilen Endlagen ermöglicht werden kann. Insbesondere in dem dritten Betriebszustand ist die drückende Kraft der zweiten Feder kleiner als die Haltekraft der weiteren magnetischen Halteeinheit. Der dritte Betriebszustand ist insbesondere als ein Zustand ausgebildet, in dem das Ankerelement unbewegt ist, vorzugsweise in der zweiten stabilen Endlage verharrt.If the actuator device has a further magnetic holding unit which is formed separately from the magnetic holding unit and which is provided to fix the armature element in at least one third operating state in a second stable end position, advantageous switching properties can be achieved. In particular, a controllable magnetomechanical oscillation system can thereby be achieved, which advantageously enables the armature element to be moved back and forth between two stable end positions each assigned to the magnetic holding units. In the third operating state in particular, the pressing force of the second spring is smaller than the holding force of the further magnetic holding unit. The third operating state is designed in particular as a state in which the anchor element is immobile, preferably remains in the second stable end position.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die weitere magnetische Halteeinheit in einer zu einer vorgesehenen Bewegungsrichtung des Ankerelements parallel verlaufenden Richtung von der magnetischen Halteeinheit beabstandet ist. Dadurch kann vorteilhaft ein steuerbares magnetomechanisches Schwingungssystem erreicht werden, wodurch vorteilhaft ein Hin- und Herbewegen des Ankerelements zwischen zwei, jeweils den magnetischen Halteeinheiten zugeordneten stabilen Endlagen ermöglicht werden kann.Furthermore, it is proposed that the further magnetic holding unit be spaced apart from the magnetic holding unit in a direction running parallel to an intended direction of movement of the armature element. As a result, a controllable magnetomechanical oscillation system can advantageously be achieved, which advantageously enables the armature element to be moved back and forth between two stable end positions each assigned to the magnetic holding units.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Abstand zwischen der magnetischen Halteeinheit und der weiteren magnetischen Halteeinheit zumindest im Wesentlichen einem maximalen Hub des Ankerelements entspricht. Dadurch kann vorteilhaft ein steuerbares magnetomechanisches Schwingungssystem erreicht werden, wodurch vorteilhaft ein Hin- und Herbewegen des Ankerelements zwischen zwei, jeweils den magnetischen Halteeinheiten zugeordneten stabilen Endlagen ermöglicht werden kann. Zudem kann vorteilhaft eine Aktorvorrichtung mit einem möglichst großen Hub erreicht werden. Insbesondere beträgt der Abstand zwischen den magnetischen Halteeinheiten zumindest mehr als 10 mm, vorzugsweise zumindest mehr als 15 mm und bevorzugt zumindest mehr als 20 mm. Darunter, dass ein Abstand einem maximalen Hub „im Wesentlichen entspricht“, soll insbesondere verstanden werden, dass eine Differenz aus dem Abstand und dem maximalen Hub kleiner ist als 30 % des Abstands, vorzugsweise kleiner ist als 15 % des Abstands und bevorzugt kleiner ist als 5 % des Abstands.It is also proposed that the distance between the magnetic holding unit and the further magnetic holding unit corresponds at least substantially to a maximum stroke of the armature element. As a result, a controllable magnetomechanical oscillation system can advantageously be achieved, which advantageously enables the armature element to be moved back and forth between two stable end positions each assigned to the magnetic holding units. In addition, an actuator device with the largest possible stroke can advantageously be achieved. In particular, the distance between the magnetic holding units is at least more than 10 mm, preferably at least more than 15 mm and preferably at least more than 20 mm. The fact that a distance “essentially corresponds” to a maximum stroke should be understood in particular to mean that a difference between the distance and the maximum stroke is less than 30% of the distance, preferably less than 15% of the distance and is preferably less than 5% of the distance.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Aktorvorrichtung eine Dämpfungseinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, einen Aufprallimpuls des Ankerelements auf die magnetische Halteeinheit und/oder die weitere magnetische Halteeinheit am Ende eines Bewegungsvorgangs des Ankerelements, zumindest wesentlich zu dämpfen. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann eine besonders hohe Zuverlässigkeit der Aktorvorrichtung erreicht werden, insbesondere indem eine Abprallwahrscheinlichkeit des Ankerelements von der magnetischen Halteeinheit vorteilhaft gering gehalten werden kann. Zudem kann vorteilhaft eine hohe Lebensdauer erreicht werden, insbesondere indem ein Verschleiß gering gehalten werden kann. Des Weiteren kann vorteilhaft eine sanftere Aktorbewegung erreicht werden, wodurch beispielsweise im Falle eines Pick-and-Place-Systems ein Risiko, dass ein aufgenommener Gegenstand am Ende einer Aktorbewegung herunterfällt, vorteilhaft gesenkt werden kann. Die Dämpfungseinheit umfasst insbesondere zumindest ein elastisches Aufprallelement, beispielsweise eine elastische Schicht (Elastomer o.ä.) oder eine Aufprallfeder. Das Aufprallelement ist insbesondere auf einer dem Ankerelement zugewandten Oberfläche der magnetischen Halteeinheit und/oder der weiteren magnetischen Halteeinheit angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann das Aufprallelement oder ein weiteres Aufprallelement auf einer zumindest einer magnetischen Halteeinheit zugewandten Oberfläche des Ankerelements, vorzugsweise auf beiden den magnetischen Halteeinheiten zugewandten Oberflächen des Ankerelements angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Ankerelement mittels einer vorteilhaften Schaltung von Magnetfeldern, beispielsweise der magnetischen Halteeinheiten, gedämpft werden. Die Dämpfungseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, einen Rückstoß des Ankerelements bei einem Aufprall auf die magnetischen Halteeinheiten um zumindest 30 %, vorzugsweise um zumindest 50 % und bevorzugt um zumindest 80 % zu reduzieren.It is also proposed that the actuator device has a damping unit, which is provided to at least substantially dampen an impact pulse of the armature element on the magnetic holding unit and / or the further magnetic holding unit at the end of a movement process of the armature element. This allows advantageous switching properties to be achieved. In particular, a particularly high reliability of the actuator device can be achieved, in particular in that a rebound probability of the armature element from the magnetic holding unit can advantageously be kept low. In addition, a long service life can advantageously be achieved, in particular in that wear can be kept low. Furthermore, a smoother actuator movement can advantageously be achieved, as a result of which, for example in the case of a pick-and-place system, the risk of a picked-up object falling down at the end of an actuator movement can advantageously be reduced. The damping unit in particular comprises at least one elastic impact element, for example an elastic layer (elastomer or the like) or an impact spring. The impact element is arranged in particular on a surface of the magnetic holding unit and / or the further magnetic holding unit facing the armature element. Alternatively or additionally, the impact element or a further impact element can be arranged on a surface of the anchor element facing at least one magnetic holding unit, preferably on both surfaces of the anchor element facing the magnetic holding units. Alternatively or additionally, the armature element can be damped by means of an advantageous switching of magnetic fields, for example the magnetic holding units. The damping unit is provided, in particular, to reduce recoil of the armature element in the event of an impact on the magnetic holding units by at least 30%, preferably by at least 50% and preferably by at least 80%.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Aktorvorrichtung eine Steuer- und/oder Regeleinheit aufweist, welche zumindest dazu vorgesehen ist, eine Haltekraft der magnetischen Halteeinheit zumindest kurzzeitig derart zu beeinflussen, insbesondere zu reduzieren, dass die Fixierung des Ankerelements zumindest teilweise aufgehoben ist. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine zumindest teilautomatisierte Schaltung der Aktorvorrichtung erreicht werden. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Insbesondere kann die Beeinflussung der Haltekraft durch eine Reduzierung eines die Haltekraft erzeugenden Magnetfelds oder durch eine Überlagerung eines die Haltekraft erzeugenden Magnetfelds hervorgerufen werden. Darunter, dass eine Haltekraft „kurzzeitig beeinflusst“ ist, soll insbesondere verstanden werden, dass eine Beeinflussung der Haltekraft einen Zeitraum andauert, welcher kleiner ist als die Zeit, welche das Ankerelement benötigt, um den gesamten Hub zurückzulegen. Vorzugsweise beträgt die Dauer der kurzzeitigen Beeinflussung weniger als 20 ms, vorteilhaft weniger als 15 ms, bevorzugt weniger als 10 ms und besonders bevorzugt weniger als 5 ms. Darunter, dass die Haltekraft derart beeinflusst ist, dass die Fixierung des Ankerelements zumindest teilweise aufgehoben ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Haltekraft derart beeinflusst ist, dass die Haltekraft kleiner ist als die drückende Kraft, insbesondere die Federkraft, der jeweils stärker drückenden Komponente, insbesondere Feder, der mechanischen Beschleunigungseinheit. Insbesondere ist bei der zumindest teilweisen Aufhebung der Fixierung des Ankerelements die Haltekraft derart reduziert, dass sie zumindest 10 %, vorzugsweise zumindest 20 % und bevorzugt zumindest 30 % geringer ist als die drückende Kraft der mechanischen Beschleunigungseinheit.It is further proposed that the actuator device has a control and / or regulating unit, which is provided at least to influence a holding force of the magnetic holding unit at least briefly, in particular to reduce it in such a way that the fixing of the armature element is at least partially canceled. This allows advantageous switching properties to be achieved. In particular, an at least partially automated switching of the actuator device can advantageously be achieved. A “control and / or regulating unit” should be understood to mean, in particular, a unit with at least one control electronics. “Control electronics” should be understood to mean, in particular, a unit with a processor unit and with a memory unit and with an operating program stored in the memory unit. In particular, the influencing of the holding force can be brought about by reducing a magnetic field generating the holding force or by superimposing a magnetic field generating the holding force. The fact that a holding force is “briefly influenced” should be understood in particular to mean that influencing the holding force lasts for a period of time which is less than the time that the anchor element needs to cover the entire stroke. The duration of the brief influencing is preferably less than 20 ms, advantageously less than 15 ms, preferably less than 10 ms and particularly preferably less than 5 ms. The fact that the holding force is influenced in such a way that the fixation of the anchor element is at least partially canceled is to be understood in particular as meaning that the holding force is influenced in such a way that the holding force is smaller than the pressing force, in particular the spring force, of the respective stronger pressing component , especially the spring, of the mechanical acceleration unit. In particular, in the at least partial removal of the fixation of the anchor element, the holding force is reduced in such a way that it is at least 10%, preferably at least 20% and preferably at least 30% less than the pressing force of the mechanical acceleration unit.

Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die magnetische Halteeinheit zumindest eine Magnetspule und/oder zumindest einen Reluktanzmagnet zu einer Erzeugung der Haltekraft umfasst, dessen Magnetfeld, insbesondere mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit, steuerbar ist. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch vorteilhaft eine direkte Beeinflussung des die Haltekraft erzeugenden Magnetfelds ermöglicht werden. Unter einem Reluktanzmagnet soll insbesondere ein Elektromagnet mit zumindest einer Magnetspule und einem Eisenkreis verstanden werden, welcher einen Luftspalt aufweist und bei welchem das Magnetfeld der Magnetspule dazu vorgesehen ist, derart mit dem Ankerelement wechselzuwirken, dass das Ankerelement durch das Magnetfeld in Richtung des Luftspalts gezogen wird. Der Reluktanzmagnet ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Reluktanzkraft auf das Ankerelement auszuüben, welche insbesondere in Richtung der den Reluktanzmagnet aufweisenden magnetischen Halteeinheit wirkt. Jede magnetische Halteeinheit umfasst insbesondere zumindest eine Magnetspule.In addition, it is proposed that the magnetic holding unit comprises at least one magnetic coil and / or at least one reluctance magnet for generating the holding force, the magnetic field of which can be controlled, in particular by means of the control and / or regulating unit. This allows advantageous switching properties to be achieved. In particular, this advantageously enables the magnetic field generating the holding force to be influenced directly. A reluctance magnet is to be understood in particular as an electromagnet with at least one magnetic coil and an iron circle, which has an air gap and in which the magnetic field of the magnetic coil is intended to interact with the armature element in such a way that the armature element is pulled by the magnetic field in the direction of the air gap . The reluctance magnet is provided in particular to exert a reluctance force on the armature element which acts in particular in the direction of the magnetic holding unit having the reluctance magnet. Each magnetic holding unit comprises in particular at least one magnetic coil.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Aktorvorrichtung zumindest einen Permanentmagnet umfasst, welcher zumindest zu einer Erzeugung der das Ankerelement in der stabilen Endlage fixierenden Haltekraft vorgesehen ist. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine stromlose und/oder elektrisch spannungsfreie Fixierung des Ankerelements in einer stabilen Endlage ermöglicht werden. Dadurch kann vorteilhaft ein gutes Fail-Safe-Verhalten erreicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine energiesparende Aktorvorrichtung erreicht werden. It is also proposed that the actuator device comprises at least one permanent magnet, which is provided at least to generate the holding force that fixes the armature element in the stable end position. This allows advantageous switching properties to be achieved. In particular, a currentless and / or electrically stress-free fixing of the anchor element in a stable end position can thereby be made possible. As a result, good fail-safe behavior can advantageously be achieved. In addition, an energy-saving actuator device can thereby advantageously be achieved.

Wenn die magnetische Halteeinheit und/oder die weitere magnetische Halteeinheit zumindest einen Permanentmagnet aufweist, kann vorteilhaft eine stromlose und/oder elektrisch spannungsfreie Fixierung des Ankerelements in einer stabilen Endlage ermöglicht werden. Dadurch kann vorteilhaft ein gutes Fail-Safe-Verhalten erreicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine energiesparende Aktorvorrichtung erreicht werden. Insbesondere ist der in der magnetischen Halteeinheit angeordnete Permanentmagnet dazu vorgesehen, das Ankerelement magnetisch anzuziehen. Dazu ist das Ankerelement insbesondere zumindest teilweise aus einem magnetischen Material, beispielsweise Eisen, ausgebildet oder das Ankerelement umfasst selbst zumindest einen weiteren Permanentmagnet.If the magnetic holding unit and / or the further magnetic holding unit has at least one permanent magnet, a currentless and / or electrically stress-free fixing of the armature element in a stable end position can advantageously be made possible. As a result, good fail-safe behavior can advantageously be achieved. In addition, an energy-saving actuator device can thereby advantageously be achieved. In particular, the permanent magnet arranged in the magnetic holding unit is provided to attract the armature element magnetically. For this purpose, the anchor element is in particular at least partially made of a magnetic material, for example iron, or the anchor element itself comprises at least one further permanent magnet.

Wenn das Ankerelement zumindest einen Permanentmagnet aufweist, kann vorteilhaft eine stromlose und/oder elektrisch spannungsfreie Fixierung des Ankerelements in einer stabilen Endlage ermöglicht werden. Dadurch kann vorteilhaft ein gutes Fail-Safe-Verhalten erreicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine energiesparende Aktorvorrichtung erreicht werden. Insbesondere ist der in dem Ankerelement angeordnete Permanentmagnet dazu vorgesehen, eine anziehende Wirkung auf die magnetische Halteeinheit auszuüben. Dazu ist die magnetische Halteeinheit insbesondere zumindest teilweise aus einem magnetischen Material, beispielsweise Eisen, ausgebildet oder die magnetische Halteeinheit umfasst selbst zumindest einen weiteren Permanentmagnet.If the anchor element has at least one permanent magnet, a currentless and / or electrically stress-free fixation of the anchor element in a stable end position can advantageously be made possible. As a result, good fail-safe behavior can advantageously be achieved. In addition, an energy-saving actuator device can thereby advantageously be achieved. In particular, the permanent magnet arranged in the armature element is provided to exert an attractive effect on the magnetic holding unit. For this purpose, the magnetic holding unit is in particular formed at least partially from a magnetic material, for example iron, or the magnetic holding unit itself comprises at least one further permanent magnet.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Aktorvorrichtung zumindest eine Schaltspule umfasst, welche zumindest dazu vorgesehen ist, ein Schaltmagnetfeld, insbesondere einen Schaltmagnetpuls, zu erzeugen, welches das Magnetfeld des Permanentmagnets der Halteeinheit und/oder des Permanentmagnets des Ankerelements zu einer zumindest kurzzeitigen Reduzierung der Haltekraft der magnetischen Halteeinheit zumindest lokal verdrängend überlagert. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch vorteilhaft eine direkte Beeinflussung des die Haltekraft erzeugenden Magnetfelds ermöglicht werden. Die Schaltspule ist insbesondere als eine Magnetspule ausgebildet, welche vorzugsweise den Bewegungsbereich des Ankerelements zumindest teilweise und/oder zumindest abschnittsweise umfasst. Insbesondere ist die Schaltspule von magnetfeldführenden Elementen umgeben, welche vorzugsweise zumindest abschnittsweise durch ein Gehäuse der Aktorvorrichtung und durch das Ankerelement gebildet sind. Der Schaltmagnetpuls weist insbesondere eine Dauer von weniger als 10 ms, vorteilhaft weniger als 7 ms, bevorzugt weniger als 4 ms und besonders bevorzugt weniger als 2 ms auf. Eine Dauer der kurzzeitigen Reduzierung der Haltekraft der magnetischen Halteeinheit ist insbesondere kleiner oder gleich wie die Dauer des Schaltmagnetpulses. Die lokale Verdrängung des Magnetfelds des Permanentmagnets ist vorzugsweise auf einen Teil eines Volumens eines magnetfeldführenden Elements konzentriert, welches zugleich einen Teil eines Magnetkreises des Permanentmagnets sowie einen Teil eines Magnetkreises der Schaltspule ausbildet, insofern diese aktiviert ist und das magnetfeldführende Element vorzugsweise einen Teil des Gehäuses der Aktorvorrichtung ausbildet. Alternativ kann das magnetfeldführende Element, aus dem das Magnetfeld des Permanentmagnets durch das Magnetfeld der Schaltspule zumindest teilweise verdrängt wird, auch verschieden von dem Gehäuse ausgebildet sein, beispielsweise als ein separates Eisenteil. Das Magnetfeld der Schaltspule weist insbesondere eine Magnetfeldstärke auf, welche zumindest hoch genug ist, um eine ausreichende Reduzierung der Haltekraft zu erreichen, so dass die drückende Kraft der mechanischen Beschleunigungseinheit die verbleibende Haltekraft des Permanentmagnets übersteigt. Vorzugsweise reduziert das Schaltmagnetfeld die Haltekraft des Permanentmagnets zumindest für die Dauer des Schaltmagnetpulses zumindest zu einem Großteil, bevorzugt zumindest nahezu vollständig. Unter einem „Großteil“ soll insbesondere zumindest 51 %, vorzugsweise zumindest 66 %, bevorzugt zumindest 80 % und besonders bevorzugt zumindest 95 % verstanden werden. Insbesondere ist die Schaltspule der magnetischen Halteeinheit zugeordnet. Insbesondere ist die Schaltspule in einem Nahbereich der magnetischen Halteeinheit angeordnet, wobei der Nahbereich der magnetischen Halteeinheit insbesondere durch Punkte gebildet ist, welche einen Abstand von der magnetischen Halteeinheit aufweisen, der höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 40 %, einer Maximalerstreckung der Aktorvorrichtung in Richtung einer Bewegungsachse des Ankerelements beträgt. It is further proposed that the actuator device comprises at least one switching coil, which is provided at least to generate a switching magnetic field, in particular a switching magnetic pulse, which the magnetic field of the permanent magnet of the holding unit and / or the permanent magnet of the armature element to at least briefly reduce the holding force of the magnetic holding unit superimposed at least locally displacing. This allows advantageous switching properties to be achieved. In particular, this advantageously enables the magnetic field generating the holding force to be influenced directly. The switching coil is designed in particular as a magnetic coil, which preferably at least partially and / or at least in sections encompasses the range of motion of the armature element. In particular, the switching coil is surrounded by elements guiding the magnetic field, which are preferably formed at least in sections by a housing of the actuator device and by the armature element. The switching magnet pulse has in particular a duration of less than 10 ms, advantageously less than 7 ms, preferably less than 4 ms and particularly preferably less than 2 ms. A duration of the brief reduction in the holding force of the magnetic holding unit is in particular less than or equal to the duration of the switching magnet pulse. The local displacement of the magnetic field of the permanent magnet is preferably concentrated on part of a volume of a magnetic field guiding element, which at the same time forms part of a magnetic circuit of the permanent magnet and part of a magnetic circuit of the switching coil, provided that it is activated and the magnetic field guiding element preferably part of the housing of the Actuator device forms. Alternatively, the element guiding the magnetic field, from which the magnetic field of the permanent magnet is at least partially displaced by the magnetic field of the switching coil, can also be designed differently from the housing, for example as a separate iron part. The magnetic field of the switching coil has in particular a magnetic field strength which is at least high enough to achieve a sufficient reduction in the holding force, so that the pressing force of the mechanical acceleration unit exceeds the remaining holding force of the permanent magnet. The switching magnetic field preferably reduces the holding force of the permanent magnet at least for the duration of the switching magnet pulse at least to a large extent, preferably at least almost completely. A “major part” should be understood to mean in particular at least 51%, preferably at least 66%, preferably at least 80% and particularly preferably at least 95%. In particular, the switching coil is assigned to the magnetic holding unit. In particular, the switching coil is arranged in a close range of the magnetic holding unit, the close range of the magnetic holding unit being formed in particular by points which are at a distance from the magnetic holding unit that is at most 50%, preferably at most 40%, of a maximum extension of the actuator device in the direction of a Axis of movement of the anchor element is.

Vorzugsweise ist die Schaltspule vollständig in einer ersten Hälfte der Aktorvorrichtung angeordnet.The switching coil is preferably arranged completely in a first half of the actuator device.

Insbesondere weist die Aktorvorrichtung eine weitere Schaltspule auf, welche vorzugsweise zumindest im Wesentlichen baugleich zu der Schaltspule ausgebildet ist. Insbesondere ist die weitere Schaltspule der weiteren magnetischen Halteeinheit zugeordnet. Insbesondere ist die weitere Schaltspule in einem Nahbereich der weiteren magnetischen Halteeinheit angeordnet, wobei der Nahbereich der weiteren magnetischen Halteeinheit insbesondere durch Punkte gebildet ist, welche einen Abstand von der weiteren magnetischen Halteeinheit aufweisen, der höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 40 %, der Maximalerstreckung der Aktorvorrichtung in Richtung der Bewegungsachse des Ankerelements beträgt. Vorzugsweise ist die weitere Schaltspule vollständig in einer, insbesondere von der ersten Hälfte verschiedenen, vorzugsweise mit der ersten Hälfte überlappungsfreien, zweiten Hälfte der Aktorvorrichtung angeordnet. Insbesondere ist die weitere Schaltspule zumindest dazu vorgesehen, ein weiteres Schaltmagnetfeld zu erzeugen, welches das Magnetfeld des Permanentmagnets der weiteren magnetischen Halteeinheit und/oder des Permanentmagnets des Ankerelements zu einer zumindest kurzzeitigen Reduzierung der Haltekraft der weiteren magnetischen Halteeinheit zumindest lokal verdrängend überlagert.In particular, the actuator device has a further switching coil, which is preferably is formed at least substantially identical to the switching coil. In particular, the further switching coil is assigned to the further magnetic holding unit. In particular, the further switching coil is arranged in a close range of the further magnetic holding unit, the close range of the further magnetic holding unit being formed in particular by points which are at a distance from the further magnetic holding unit that is at most 50%, preferably at most 40%, of the maximum extent of the Actuator device in the direction of the axis of movement of the anchor element. The further switching coil is preferably arranged completely in a second half of the actuator device, in particular different from the first half, and preferably free of overlap with the first half. In particular, the further switching coil is provided at least to generate a further switching magnetic field which at least locally superimposes the magnetic field of the permanent magnet of the further magnetic holding unit and / or of the permanent magnet of the armature element to at least briefly reduce the holding force of the further magnetic holding unit.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Schaltspule dazu vorgesehen ist, mittels des Schaltmagnetfelds, insbesondere des Schaltmagnetpulses, einen initialen Beschleunigungsimpuls an das Ankerelement zu übertragen. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine hohe Schaltgeschwindigkeit erreicht werden. Vorteilhaft kann dadurch eine hohe Beschleunigung des Ankerelements erreicht werden. Vorteilhaft kann dadurch der gesamte Hub der Aktorvorrichtung in besonders kurzer Zeit absolviert werden. Zudem kann vorteilhaft eine zu einer Aufhebung der Haltekraft notwendige Magnetfeldstärke des Schaltmagnetfelds gering gehalten werden, wodurch vorteilhaft eine Schaltzeit, insbesondere eine für einen Aufbau des Schaltmagnetfelds notwendige Zeit, gering gehalten werden kann. Insbesondere erfährt das Ankerelement bei Aktivierung des Schaltmagnetfelds eine Reluktanzkraft, welche das Ankerelement aus der stabilen Endlage herauszieht.It is also proposed that the switching coil is provided to transmit an initial acceleration pulse to the armature element by means of the switching magnetic field, in particular the switching magnetic pulse. This allows advantageous switching properties to be achieved. In particular, a high switching speed can thereby be achieved. A high acceleration of the anchor element can thereby advantageously be achieved. The entire stroke of the actuator device can thereby advantageously be completed in a particularly short time. In addition, a magnetic field strength of the switching magnetic field that is necessary to cancel the holding force can advantageously be kept low, as a result of which a switching time, in particular a time necessary for a build-up of the switching magnetic field, can advantageously be kept short. In particular, when the switching magnetic field is activated, the armature element experiences a reluctance force which pulls the armature element out of the stable end position.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil des Ankerelements zumindest in dem ersten Betriebszustand in einem Spuleninneren der Schaltspule angeordnet ist. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine effektive Übertragung des initialen Beschleunigungsimpulses erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft ein Gesamtbauraum der Aktorvorrichtung möglichst klein gehalten werden. Insbesondere ist zumindest ein Teil des Ankerelements in dem Spuleninneren der Schaltspule angeordnet, solange sich das Ankerelement in der stabilen Endlage befindet. Insbesondere ist zumindest ein Teil des Ankerelements in einem Spuleninneren der weiteren Schaltspule angeordnet, solange sich das Ankerelement in der zweiten stabilen Endlage befindet. Das Spuleninnere der Schaltspule ist insbesondere als ein Hohlraum in einem Inneren von Spulenwicklungen der Schaltspule ausgebildet, um welches die Spulenwicklungen aufgewickelt sind.It is further proposed that at least a part of the armature element is arranged in a coil interior of the switching coil, at least in the first operating state. This allows advantageous switching properties to be achieved. In particular, an effective transmission of the initial acceleration pulse can thereby be achieved. In addition, an overall installation space for the actuator device can advantageously be kept as small as possible. In particular, at least part of the armature element is arranged in the interior of the switching coil as long as the armature element is in the stable end position. In particular, at least a part of the armature element is arranged in a coil interior of the further switching coil, as long as the armature element is in the second stable end position. The inside of the coil of the switching coil is designed in particular as a cavity in an interior of coil windings of the switching coil, around which the coil windings are wound.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Ankerelement zumindest eine Nut aufweist, welche in dem ersten Betriebszustand einen Reluktanzspalt eines Magnetkreises der Schaltspule ausbildet. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch bei Aktivierung der Schaltspule eine den initialen Beschleunigungsimpuls erzeugende Reluktanzkraft erzeugt werden. Zudem kann vorteilhaft eine effektive Übertragung des initialen Beschleunigungsimpulses erreicht werden. Unter einem „Reluktanzspalt“ soll insbesondere ein Spalt, vorzugsweise ein Luftspalt bzw. Reluktanzluftspalt, eines magnetischen Kreises verstanden werden, welcher insbesondere frei ist von magnetfeldleitenden Materialien und welcher insbesondere einen magnetischen Widerstand ausbildet. Insbesondere erzeugt der Reluktanzspalt bei einer Aktivierung des Magnetfelds der Schaltspule eine Reluktanzkraft, welche eine Schließung des Reluktanzspalts durch den Magnetkreis des Schaltmagnetfelds anstrebt und somit insbesondere eine Verschiebung und/oder Beschleunigung des Ankerelements bewirkt.It is further proposed that the armature element has at least one groove which, in the first operating state, forms a reluctance gap of a magnetic circuit of the switching coil. This allows advantageous switching properties to be achieved. In particular, when the switching coil is activated, a reluctance force generating the initial acceleration pulse can be generated. In addition, an effective transmission of the initial acceleration pulse can advantageously be achieved. A “reluctance gap” is to be understood in particular as a gap, preferably an air gap or reluctance air gap, of a magnetic circuit which is in particular free of materials that conduct magnetic fields and which in particular forms a magnetic resistance. In particular, when the magnetic field of the switching coil is activated, the reluctance gap generates a reluctance force which aims to close the reluctance gap through the magnetic circuit of the switching magnetic field and thus in particular causes a displacement and / or acceleration of the armature element.

Zudem wird vorgeschlagen, dass das Ankerelement in einem bewegten Zustand entlang eines Großteils des durch das Ankerelement zurücklegbaren Hubs, insbesondere entlang des maximalen Hubs, insbesondere abgesehen von Nahbereichen stabiler Endlagen, zumindest im Wesentlichen frei ist von einer Beeinflussung durch externe Magnetfelder. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine hohe Schaltgeschwindigkeit und/oder eine hohe Dynamik der Aktorvorrichtung erzielt werden. Unter einem „Nahbereich stabiler Endlagen“ soll insbesondere ein Aufenthaltsbereich des Ankerelements verstanden werden, in dem das Ankerelement relativ zu der Position in der stabilen Endlage, insbesondere in einer Hubrichtung, höchstens um eine Strecke ausgelenkt ist, welche weniger als 25 %, vorzugsweise weniger als 15 % und bevorzugt weniger als 7 % des Hubs, insbesondere des maximalen Hubs, der Aktorvorrichtung beträgt. Unter der Wendung „im Wesentlichen frei“ soll insbesondere frei von Magnetfeldern, welche eine Magnetfeldstärke von mehr als 5 %, vorzugsweise mehr als 3 % und bevorzugt mehr als 1 % des die Haltekraft erzeugenden Magnetfelds der magnetischen Halteeinheiten aufweisen, verstanden werden. Insbesondere sollen natürliche Magnetfelder, wie beispielsweise das Erdmagnetfeld, in diesem Zusammenhang als die Bewegung nicht beeinflussend verstanden werden.In addition, it is proposed that the armature element, in a moved state, is at least essentially free of any influence from external magnetic fields along a large part of the stroke that can be covered by the armature element, in particular along the maximum stroke, in particular apart from near areas of stable end positions. This allows advantageous switching properties to be achieved. In particular, a high switching speed and / or high dynamics of the actuator device can thereby be achieved. A “close range of stable end positions” is to be understood in particular as a stay area of the anchor element in which the anchor element is deflected relative to the position in the stable end position, in particular in a stroke direction, at most by a distance which is less than 25%, preferably less than 15% and preferably less than 7% of the stroke, in particular the maximum stroke, of the actuator device. The phrase “essentially free” should be understood to mean in particular free of magnetic fields which have a magnetic field strength of more than 5%, preferably more than 3% and preferably more than 1% of the magnetic field of the magnetic holding units that generates the holding force. In particular, natural magnetic fields, such as the earth's magnetic field, should be understood in this context as not influencing the movement.

Zusätzlich wird ein Verfahren zum Betrieb einer Aktorvorrichtung, insbesondere einer elektromagnetischen Aktorvorrichtung, mit zumindest einem Ankerelement, und mit zumindest einer magnetischen Halteeinheit, mittels welcher in zumindest einem Fixierungsschritt das Ankerelement in einer stabilen Endlage der Aktorvorrichtung fixiert wird, vorgeschlagen, in welchem in zumindest einem Aktorschritt das Ankerelement zu einer Betätigung des Ankerelements aus der stabilen Endlage herausbeschleunigt wird, wobei das Ankerelement in dem Aktorschritt derart beschleunigt wird, dass das Ankerelement in einem Zeitraum von höchstens 25 ms einen Hub von mehr als 10 mm, vorzugsweise in einem Zeitraum von höchstens 20 ms einen Hub von zumindest 20 mm, zurücklegt. Dadurch kann insbesondere eine Aktorvorrichtung mit vorteilhaften Schalteigenschaften ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine besonders schnelle Schaltung, insbesondere in Verbindung mit einem besonders großen Hub, erreicht werden. Vorteilhaft kann ein besonders großer Hub, insbesondere in Verbindung mit einer besonders schnellen Überwindung dieses Hubs, ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine schnelle Schaltung trotz großen Hubs unter, insbesondere im Vergleich zu einem Reluktanzaktor bzw. einem Reluktanzmagnet oder im Vergleich zu einem Voice Coil Aktor („moving coil“ sowie „moving magnet“), vergleichsweise, geringen elektrischen Leistungen ermöglicht werden. Des Weiteren kann vorteilhaft, insbesondere im Gegensatz zu elektromotorischen Lösungen, eine Komplexität gering gehalten werden. Außerdem kann vorteilhaft, insbesondere im Gegensatz zu elektromotorischen Lösungen, eine hohe Dynamik der Aktorvorrichtung erreicht werden. In addition, a method for operating an actuator device, in particular an electromagnetic actuator device, with at least one armature element and with at least one magnetic holding unit, by means of which the armature element is fixed in a stable end position of the actuator device in at least one fixing step, is proposed, in which in at least one Actuating step, the anchor element is accelerated out of the stable end position to actuate the anchor element, the anchor element being accelerated in the actuator step in such a way that the anchor element has a stroke of more than 10 mm in a period of at most 25 ms, preferably in a period of at most 20 ms covers a stroke of at least 20 mm. In this way, an actuator device with advantageous switching properties can in particular be made possible. A particularly fast switching, in particular in conjunction with a particularly large stroke, can advantageously be achieved. A particularly large stroke can advantageously be made possible, in particular in connection with a particularly rapid overcoming of this stroke. Fast switching can advantageously be made possible despite large strokes with comparatively low electrical powers, in particular compared to a reluctance actuator or a reluctance magnet or compared to a voice coil actuator (“moving coil” and “moving magnet”). Furthermore, in particular in contrast to electromotive solutions, complexity can advantageously be kept low. In addition, particularly in contrast to electromotive solutions, a high level of dynamics of the actuator device can advantageously be achieved.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Ankerelement in dem Aktorschritt mit einer Maximalbeschleunigung von wenigstens 100 m/s², vorzugsweise wenigstens 150 m/s², bevorzugt wenigstens 200 m/s² und besonders bevorzugt wenigstens 250 m/s² beschleunigt wird. Dadurch kann insbesondere eine Aktorvorrichtung mit vorteilhaften Schalteigenschaften ermöglicht werden. Insbesondere kann dadurch eine hohe Schaltgeschwindigkeit und/oder eine hohe Dynamik der Aktorvorrichtung erzielt werden. Insbesondere weist die mechanische Beschleunigungseinheit eine Feder oder ein Federpaket auf mit einer Federhärte, welche dazu vorgesehen bzw. dazu ausgelegt ist, insbesondere in Kombination mit dem durch die Schaltspule ausgelösten initialen Beschleunigungsimpuls, die Maximalbeschleunigung zu erreichen.It is also proposed that the anchor element be accelerated in the actuator step with a maximum acceleration of at least 100 m / s ² , preferably at least 150 m / s ² , preferably at least 200 m / s ² and particularly preferably at least 250 m / s ² . In this way, an actuator device with advantageous switching properties can in particular be made possible. In particular, a high switching speed and / or high dynamics of the actuator device can thereby be achieved. In particular, the mechanical acceleration unit has a spring or a spring assembly with a spring stiffness which is provided or designed to achieve the maximum acceleration, in particular in combination with the initial acceleration pulse triggered by the switching coil.

Wenn das Ankerelement in dem Aktorschritt zu einem Großteil durch Federkräfte bewegt wird, können vorteilhafte Schalteigenschaften ermöglicht werden. Insbesondere können vorteilhaft große Hübe ermöglicht werden. Insbesondere können vorteilhaft kurze Schaltzeiten erreicht werden. Insbesondere kann eine Leistungsaufnahme durch die Aktorvorrichtung gering gehalten werden.If the armature element is largely moved by spring forces in the actuator step, advantageous switching properties can be made possible. In particular, large strokes can advantageously be made possible. In particular, short switching times can advantageously be achieved. In particular, power consumption by the actuator device can be kept low.

Wenn das Ankerelement zumindest in einem Fixierungsschritt stromlos und/oder elektrisch spannungsfrei in der stabilen Endlage fixiert wird, können vorteilhafte Schalteigenschaften ermöglicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft ein gutes Fail-Safe-Verhalten erreicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine energiesparende Aktorvorrichtung erreicht werden.If the anchor element is fixed in the stable end position at least in one fixing step in a currentless and / or electrically stress-free manner, advantageous switching properties can be made possible. In particular, good fail-safe behavior can advantageously be achieved. In addition, an energy-saving actuator device can thereby advantageously be achieved.

Wenn eine Bewegung des Ankerelements durch einen, ein Magnetfeld der magnetischen Halteeinheit und/oder ein Magnetfeld des Ankerelements beeinflussenden Auslösepuls zugelassen und/oder initiiert wird, welcher kürzer als 4 ms, vorzugsweise kürzer als 2 ms, ist, können vorteilhafte Schalteigenschaften ermöglicht werden. Insbesondere können vorteilhaft kurze Schaltzeiten erreicht werden.If a movement of the armature element is permitted and / or initiated by a trigger pulse which influences a magnetic field of the magnetic holding unit and / or a magnetic field of the armature element and which is shorter than 4 ms, preferably shorter than 2 ms, advantageous switching properties can be enabled. In particular, short switching times can advantageously be achieved.

Zudem wird vorgeschlagen, dass der Auslösepuls dazu vorgesehen ist, ein Magnetfeld eines Permanentmagnets der magnetischen Halteeinheit und/oder ein Magnetfeld eines Permanentmagnets des Ankerelements zumindest lokal verdrängend zu überlagern. Dadurch können vorteilhafte Schalteigenschaften ermöglicht werden. Insbesondere können vorteilhaft kurze Schaltzeiten erreicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine energiesparende Aktorvorrichtung erreicht werden, insbesondere da eine kurzzeitige Aktivierung eines elektrisch erzeugten Magnetfelds zum Betrieb der Aktorvorrichtung ausreichend ist.It is also proposed that the trigger pulse is provided to superimpose a magnetic field of a permanent magnet of the magnetic holding unit and / or a magnetic field of a permanent magnet of the armature element at least locally in a displacing manner. This enables advantageous switching properties to be made possible. In particular, short switching times can advantageously be achieved. In addition, an energy-saving actuator device can advantageously be achieved in this way, in particular since a brief activation of an electrically generated magnetic field is sufficient for operating the actuator device.

Wenn durch den Auslösepuls das Ankerelement zu Beginn des Aktorschritts zusätzlich initial beschleunigt wird, können vorteilhafte Schalteigenschaften ermöglicht werden. Insbesondere können vorteilhaft kurze Schaltzeiten erreicht werden. Insbesondere können vorteilhaft hohe initiale Beschleunigungswerte erreicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft ein zu einer Aktivierung einer Aktorbewegung notwendiges Schaltmagnetfeld gering gehalten werden, wodurch dieses vorteilhaft besonders schnell aufgebaut werden kann.If the armature element is additionally initially accelerated at the beginning of the actuator step by the trigger pulse, advantageous switching properties can be made possible. In particular, short switching times can advantageously be achieved. In particular, high initial acceleration values can advantageously be achieved. In particular, a switching magnetic field required to activate an actuator movement can advantageously be kept low, whereby this can advantageously be built up particularly quickly.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem weiteren Fixierungsschritt ein bewegtes Ankerelement in einem Nahbereich einer der magnetischen Halteeinheit in einer Bewegungsrichtung des Ankerelements gegenüberliegend angeordneten weiteren magnetischen Halteeinheit von einem Magnetfeld der weiteren magnetischen Halteeinheiten eingefangen wird und in einer zweiten stabilen Endlage festgehalten wird. Dadurch kann vorteilhaft ein steuerbares magnetomechanisches Schwingungssystem geschaffen werden.It is also proposed that, in at least one further fixing step, a moved armature element in the vicinity of a further magnetic holding unit arranged opposite the magnetic holding unit in a direction of movement of the armature element is captured by a magnetic field of the further magnetic holding units and is held in a second stable end position. As a result, a controllable magnetomechanical oscillation system can advantageously be created.

Die erfindungsgemäße Aktorvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die erfindungsgemäße Aktorvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. The actuator device according to the invention and the method according to the invention are not intended to be restricted to the application and embodiment described above. In particular, the actuator device according to the invention and the method according to the invention can have a number of individual elements, components and units that differs from a number of individual elements, components and units mentioned herein in order to fulfill a mode of operation described herein.

FigurenlisteFigure list

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawings. Four exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into useful further combinations.

Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht einer Aktorvorrichtung mit einem Ankerelement und zwei magnetischen Halteeinheiten in einem ersten Betriebszustand,
2 eine schematische Schnittansicht der Aktorvorrichtung in einem zweiten Betriebszustand,
3 eine schematische Schnittansicht der Aktorvorrichtung in einem dritten Betriebszustand,
4 ein schematisches Kräftediagramm der Aktorvorrichtung,
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der Aktorvorrichtung,
6 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Aktorvorrichtung mit einem alternativen Ankerelement,
7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der alternativen Aktorvorrichtung,
8 eine schematische Schnittansicht einer weiteren alternativen
Aktorvorrichtung mit einer alternativen magnetischen Halteeinheit, 9 eine schematische Schnittansicht einer zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung mit einer weiteren alternativen magnetischen Halteeinheit,
10 dieselbe schematische Schnittansicht der zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung wie 9 mit schematisch dargestellten Magnetfeldlinien eines Permanentmagnets,
11 dieselbe schematische Schnittansicht der zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung wie 9 mit schematisch dargestellten Magnetfeldlinien einer Schaltspule und
12 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der alternativen Aktorvorrichtung.

Show it:

1 a schematic sectional view of an actuator device with an armature element and two magnetic holding units in a first operating state,
2 a schematic sectional view of the actuator device in a second operating state,
3 a schematic sectional view of the actuator device in a third operating state,
4th a schematic force diagram of the actuator device,
5 a flowchart of a method for operating the actuator device,
6th a schematic sectional view of an alternative actuator device with an alternative anchor element,
7th a flowchart of a method for operating the alternative actuator device,
8th a schematic sectional view of a further alternative
Actuator device with an alternative magnetic holding unit, 9 a schematic sectional view of an additional further alternative actuator device with a further alternative magnetic holding unit,
10 the same schematic sectional view of the additional further alternative actuator device as 9 with schematically shown magnetic field lines of a permanent magnet,
11 the same schematic sectional view of the additional further alternative actuator device as 9 with schematically illustrated magnetic field lines of a switching coil and
12 a flowchart of a method for operating the alternative actuator device.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

1 zeigt eine Schnittansicht einer Aktorvorrichtung. Die Aktorvorrichtung ist als eine elektromagnetische Aktorvorrichtung ausgebildet. Die Aktorvorrichtung umfasst ein Ankerelement 10a. Das Ankerelement 10a ist zumindest teilweise aus einem magnetischen Material ausgebildet. Das Ankerelement 10a ist zumindest teilweise aus Eisen ausgebildet. Das Ankerelement 10a ist einstückig. Das Ankerelement 10a ist dazu vorgesehen, entlang einer vorgesehenen Bewegungsrichtung 28a innerhalb der Aktorvorrichtung hin- und herbewegt zu werden. Das Ankerelement 10a ist dazu vorgesehen, einen Hub 20a der Aktorvorrichtung zu erzeugen. Das Ankerelement 10a ist in einem bewegten Zustand entlang eines Großteils des durch das Ankerelement 10a zurücklegbaren Hubs 20a zumindest im Wesentlichen frei von einer Beeinflussung durch externe Magnetfelder. Die Aktorvorrichtung weist eine maximale Erstreckung 26a in eine beliebige Richtung senkrecht zu der vorgesehenen Bewegungsrichtung 28a des Ankerelements 10a von 20 mm auf. 1 shows a sectional view of an actuator device. The actuator device is designed as an electromagnetic actuator device. The actuator device comprises an anchor element 10a . The anchor element 10a is at least partially formed from a magnetic material. The anchor element 10a is at least partially made of iron. The anchor element 10a is in one piece. The anchor element 10a is provided along a designated direction of movement 28a to be moved back and forth within the actuator device. The anchor element 10a is provided for a hub 20a to generate the actuator device. The anchor element 10a is in a moved state along a large part of it by the anchor element 10a retractable hubs 20a at least essentially free from the influence of external magnetic fields. The actuator device has a maximum extent 26a in any direction perpendicular to the intended direction of movement 28a of the anchor element 10a from 20 mm.

Das Ankerelement 10a ist dazu vorgesehen, eine Bewegung eines Greifarms eines Pick-and-Place-Systems (nicht gezeigt) zu erzeugen. Das Ankerelement 10a ist scheibenförmig ausgebildet. Zwei flache Seiten des scheibenförmigen Ankerelements 10a sind senkrecht zu der vorgesehenen Bewegungsrichtung 28a des Ankerelements 10a angeordnet. Das Ankerelement 10a ist mittels einer Führungseinheit 72a der Aktorvorrichtung entlang seiner Bewegungsrichtung 28a geführt. Die Führungseinheit 72a umfasst zumindest eine Führungsschiene 74a. Die Führungsschiene 74a ist zu einer linearen Führung des Ankerelements 10a innerhalb der Aktorvorrichtung vorgesehen. Alternative Führungseinheiten, beispielsweise ein Polrohr oder dergleichen, sind denkbar. Eine maximale Erstreckung 76a des Ankerelements 10a in eine beliebige Richtung senkrecht zu der vorgesehenen Bewegungsrichtung 28a des Ankerelements 10a entspricht der maximalen Erstreckung 26a der Aktorvorrichtung.The anchor element 10a is provided to generate a movement of a gripper arm of a pick-and-place system (not shown). The anchor element 10a is disc-shaped. Two flat sides of the disc-shaped anchor element 10a are perpendicular to the intended direction of movement 28a of the anchor element 10a arranged. The anchor element 10a is by means of a guide unit 72a the actuator device along its direction of movement 28a guided. The management unit 72a comprises at least one guide rail 74a . The guide rail 74a is a linear guide of the anchor element 10a provided within the actuator device. Alternative guide units, for example a pole tube or the like, are conceivable. A maximum extension 76a of the anchor element 10a in any direction perpendicular to the intended direction of movement 28a of the anchor element 10a corresponds to the maximum extension 26a the actuator device.

Die Aktorvorrichtung weist eine magnetische Halteeinheit 12a auf. Die magnetische Halteeinheit 12a ist zumindest dazu vorgesehen, das Ankerelement 10a in zumindest einem ersten Betriebszustand 14a in einer stabilen Endlage 16a zu fixieren. Die magnetische Halteeinheit 12a ist dazu vorgesehen in dem ersten Betriebszustand 14a das Ankerelement 10a mittels einer magnetischen Haltekraft in der stabilen Endlage 16a zu fixieren. Die magnetische Halteeinheit 12a ist dazu vorgesehen, die magnetische Haltekraft zu erzeugen, welche das Ankerelement 10a in dem ersten Betriebszustand 14a in der stabilen Endlage 16a fixiert und welche entgegen einer an dem Ankerelement 10a anliegenden und durch eine mechanische Beschleunigungseinheit 18a erzeugten Beschleunigungskraft wirkt.The actuator device has a magnetic holding unit 12a on. The magnetic holding unit 12a is provided at least to the anchor element 10a in at least a first operating state 14a in a stable end position 16a to fix. The magnetic holding unit 12a is provided for this in the first operating state 14a the anchor element 10a by means of a magnetic holding force in the stable end position 16a to fix. The magnetic holding unit 12a is intended to be the magnetic To generate holding force, which the anchor element 10a in the first operating state 14a in the stable end position 16a fixed and which counter to one on the anchor element 10a adjacent and by a mechanical acceleration unit 18a generated acceleration force acts.

Die Aktorvorrichtung weist eine weitere magnetische Halteeinheit 22a auf. Die weitere magnetische Halteeinheit 22a ist zumindest dazu vorgesehen, das Ankerelement 10a in zumindest einem dritten Betriebszustand 34a in einer zweiten stabilen Endlage 36a zu fixieren (vgl. auch 3). Die weitere magnetische Halteeinheit 22a ist dazu vorgesehen, in dem dritten Betriebszustand 34a das Ankerelement 10a mittels einer magnetischen Haltekraft in der zweiten stabilen Endlage 36a zu fixieren. Die weitere magnetische Halteeinheit 22a ist dazu vorgesehen, die magnetische Haltekraft zu erzeugen, welche das Ankerelement 10a in dem dritten Betriebszustand 34a in der zweiten stabilen Endlage 36a fixiert und welche entgegen einer an dem Ankerelement 10a anliegenden und durch die mechanische Beschleunigungseinheit 18a erzeugten Beschleunigungskraft wirkt.The actuator device has a further magnetic holding unit 22a on. The other magnetic holding unit 22a is provided at least to the anchor element 10a in at least a third operating state 34a in a second stable end position 36a to fix (see also 3 ). The other magnetic holding unit 22a is provided in the third operating state 34a the anchor element 10a by means of a magnetic holding force in the second stable end position 36a to fix. The other magnetic holding unit 22a is intended to generate the magnetic holding force that the anchor element 10a in the third operating state 34a in the second stable end position 36a fixed and which counter to one on the anchor element 10a adjacent and through the mechanical acceleration unit 18a generated acceleration force acts.

Die weitere magnetische Halteeinheit 22a ist getrennt von der magnetischen Halteeinheit 12a ausgebildet. Die weitere magnetische Halteeinheit 22a ist in einer zu der vorgesehenen Bewegungsrichtung 28a des Ankerelements 10a parallel verlaufenden Richtung von der magnetischen Halteeinheit 12a beabstandet. Die magnetische Halteeinheit 12a und die weitere magnetische Halteeinheit 22a sind im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildet. Die magnetische Halteeinheit 12a und die weitere magnetische Halteeinheit 22a sind spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet. Ein Abstand zwischen der magnetischen Halteeinheit 12a und der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a entspricht zumindest im Wesentlichen dem maximalen Hub 20a des Ankerelements 10a.The other magnetic holding unit 22a is separate from the magnetic holding unit 12a educated. The other magnetic holding unit 22a is in a direction of movement to the intended 28a of the anchor element 10a parallel direction of the magnetic holding unit 12a spaced. The magnetic holding unit 12a and the further magnetic holding unit 22a are essentially identical to one another. The magnetic holding unit 12a and the further magnetic holding unit 22a are arranged mirror-symmetrically to each other. A distance between the magnetic holding unit 12a and the further magnetic holding unit 22a corresponds at least essentially to the maximum stroke 20a of the anchor element 10a .

Die Aktorvorrichtung weist eine Steuer- und/oder Regeleinheit 38a auf. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 38a ist dazu vorgesehen, eine Bewegung des Ankerelements 10a zu beeinflussen, zu steuern und/oder zu regeln. Die magnetische Halteeinheit 12a und/oder die weitere magnetische Halteeinheit 22a umfassen eine Magnetspule 42a. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 38a ist dazu vorgesehen, den Stromfluss durch die Magnetspule 42a zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 38a ist dazu vorgesehen, mittels des Stromflusses durch die Magnetspule 42a die Haltekraft der magnetischen Halteeinheiten 12a, 22a zu beeinflussen, zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 38a ist dazu vorgesehen, die Haltekraft der magnetischen Halteeinheiten 12a, 22a kurzzeitig derart zu beeinflussen, dass die Fixierung des Ankerelements 10a in einer der stabilen Endlagen 16a, 36a zumindest teilweise aufgehoben ist. Die magnetische Halteeinheit 12a und/oder die weitere magnetische Halteeinheit 22a bilden einen Reluktanzmagnet 44a aus. Der Reluktanzmagnet 44 ist zu einer Erzeugung der magnetischen Haltekraft vorgesehen. Der Reluktanzmagnet 44a weist einen Luftspalt 82a (vgl. 2) auf. Der Reluktanzmagnet 44a ist bestrebt, den Luftspalt 82a durch eine Anziehung des Ankerelements 10a zu schließen. Der Reluktanzmagnet 44a übt, insbesondere wenn sich das Ankerelement 10a in einem Nahbereich des Reluktanzmagnets 44a befindet, eine Reluktanzkraft auf das Ankerelement 10a aus (vgl. auch 4). Das Magnetfeld und/oder die Reluktanzkraft des Reluktanzmagnets 44a ist steuerbar.The actuator device has a control and / or regulating unit 38a on. The control and / or regulating unit 38a is provided for a movement of the anchor element 10a to influence, control and / or regulate. The magnetic holding unit 12a and / or the further magnetic holding unit 22a include a solenoid 42a . The control and / or regulating unit 38a is intended to control the flow of current through the solenoid 42a to control and / or regulate. The control and / or regulating unit 38a is provided by means of the current flow through the magnetic coil 42a the holding force of the magnetic holding units 12a , 22a to influence, control and / or regulate. The control and / or regulating unit 38a is intended to increase the holding force of the magnetic holding units 12a , 22a To influence briefly so that the fixation of the anchor element 10a in one of the stable end positions 16a , 36a is at least partially canceled. The magnetic holding unit 12a and / or the further magnetic holding unit 22a form a reluctance magnet 44a out. The reluctance magnet 44 is intended to generate the magnetic holding force. The reluctance magnet 44a has an air gap 82a (see. 2 ) on. The reluctance magnet 44a strives to reduce the air gap 82a by attraction of the anchor element 10a close. The reluctance magnet 44a exercises, especially when the anchor element 10a in a close range of the reluctance magnet 44a is located, a reluctance force on the anchor element 10a from (cf. also 4th ). The magnetic field and / or the reluctance force of the reluctance magnet 44a is controllable.

Die Aktorvorrichtung weist eine mechanische Beschleunigungseinheit 18a auf. Die mechanische Beschleunigungseinheit 18a ist zumindest dazu vorgesehen, in zumindest einem zweiten Betriebszustand 24a zu einer Betätigung des Ankerelements 10a das Ankerelement 10a aus der stabilen Endlage 16a oder aus der zweiten stabilen Endlage 36a herauszubeschleunigen (vgl. auch 2). Die Steuer- und/oder Regeleinheit 38a ist dazu vorgesehen, durch eine Deaktivierung einer Haltekraft der magnetischen Halteeinheit 12a und/oder der Haltekraft der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a das Ankerelement 10a in den zweiten Betriebszustand 24a zu versetzen und/oder das Ankerelement 10a in einen bewegten Zustand zu versetzen.The actuator device has a mechanical acceleration unit 18a on. The mechanical acceleration unit 18a is provided at least in at least one second operating state 24a to actuate the anchor element 10a the anchor element 10a from the stable end position 16a or from the second stable end position 36a to accelerate out (cf. also 2 ). The control and / or regulating unit 38a is provided by deactivating a holding force of the magnetic holding unit 12a and / or the holding force of the further magnetic holding unit 22a the anchor element 10a in the second operating state 24a to move and / or the anchor element 10a put in a moving state.

Die mechanische Beschleunigungseinheit 18a ist dazu vorgesehen, das Ankerelement 10a derart zu beschleunigen, dass das Ankerelement 10a in einem Zeitraum von höchstens 20 ms einen Hub 20a von zumindest 20 mm zurücklegt. Die mechanische Beschleunigungseinheit 18a ist dazu vorgesehen, einen wesentlichen Beitrag zu einer Gesamtbeschleunigung des Ankerelements 10a während des zweiten Betriebszustands 24a bzw. während der Bewegung des Ankerelements 10a zu leisten.The mechanical acceleration unit 18a is provided to the anchor element 10a to accelerate so that the anchor element 10a a stroke within a period of no more than 20 ms 20a of at least 20 mm. The mechanical acceleration unit 18a is intended to make a significant contribution to an overall acceleration of the anchor element 10a during the second operating state 24a or during the movement of the anchor element 10a afford to.

Die mechanische Beschleunigungseinheit 18a weist eine erste Feder 30a auf. Die erste Feder 30a ist dazu vorgesehen, in dem ersten Betriebszustand 14a eine drückende Kraft auf das Ankerelement 10a auszuüben. Die erste Feder 30a ist dazu vorgesehen, in dem zweiten Betriebszustand 24a eine drückende Kraft auf das Ankerelement 10a auszuüben. Die erste Feder 30a ist als eine Spiraldruckfeder ausgebildet. Die erste Feder 30a ist an der magnetischen Halteeinheit 12a abgestützt. Die magnetische Halteeinheit 12a weist eine Vertiefung 78a auf, welche dazu vorgesehen ist, die erste Feder 30a gegen ein Verrutschen zu sichern. Die Vertiefung 78a ist dazu vorgesehen, in dem zweiten Betriebszustand 24a und in dem dritten Betriebszustand 34a die erste Feder 30a zumindest teilweise aufzunehmen. Die Vertiefung 78a ist dazu vorgesehen, in dem ersten Betriebszustand 14a die erste Feder 30a in einem komprimierten Zustand nahezu vollständig aufzunehmen. Die Vertiefung 78a ist zentral in einem Magnetkern 80a der magnetischen Halteeinheit 12a, insbesondere des Reluktanzmagnets 44a, angeordnet. Die erste Feder 30a ist gegen das Ankerelement 10a abgestützt. Das Ankerelement 10a weist eine Aufnahme 86a auf, welche dazu vorgesehen ist, die erste Feder 30a gegen ein Verrutschen zu sichern.The mechanical acceleration unit 18a has a first spring 30a on. The first feather 30a is provided in the first operating state 14a a pressing force on the anchor element 10a exercise. The first feather 30a is provided in the second operating state 24a a pressing force on the anchor element 10a exercise. The first feather 30a is designed as a spiral compression spring. The first feather 30a is on the magnetic holding unit 12a supported. The magnetic holding unit 12a has a depression 78a on, which is provided, the first spring 30a to secure against slipping. The depression 78a is provided in the second operating state 24a and in the third operating state 34a the first feather 30a at least partially. The depression 78a is intended in the first Operating condition 14a the first feather 30a almost completely recorded in a compressed state. The depression 78a is centrally located in a magnetic core 80a the magnetic holding unit 12a , especially the reluctance magnet 44a , arranged. The first feather 30a is against the anchor element 10a supported. The anchor element 10a assigns a recording 86a on, which is provided, the first spring 30a to secure against slipping.

Die mechanische Beschleunigungseinheit 18a weist eine zweite Feder 40a auf. Die zweite Feder 40a ist dazu vorgesehen, in dem dritten Betriebszustand 34a eine drückende Kraft auf das Ankerelement 10a auszuüben. Die zweite Feder 40a ist dazu vorgesehen, eine der drückenden Kraft der ersten Feder 30a entgegengerichtete drückende Kraft auf das Ankerelement 10a auszuüben. Die erste Feder 30a ist als eine Spiraldruckfeder ausgebildet. Die zweite Feder 40a ist an der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a abgestützt. Die weitere magnetische Halteeinheit 22a weist eine weitere Vertiefung 84a auf, welche dazu vorgesehen ist, die zweite Feder 40a gegen ein Verrutschen zu sichern. Die weitere Vertiefung 84a ist dazu vorgesehen, in dem ersten Betriebszustand 14a und in dem zweiten Betriebszustand 24a die zweite Feder 40a zumindest teilweise aufzunehmen. Die weitere Vertiefung 84a ist dazu vorgesehen, in dem dritten Betriebszustand 34a die zweite Feder 40a in einem komprimierten Zustand nahezu vollständig aufzunehmen. Die weitere Vertiefung 84a ist zentral in einem Magnetkern 80a der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a, insbesondere des Reluktanzmagnets 44a, angeordnet. Die zweite Feder 40a ist gegen das Ankerelement 10a abgestützt. Die erste Feder 30a und die zweite Feder 40a sind auf gegenüberliegenden, voneinander wegweisenden Seiten des Ankerelements 10a abgestützt. Das Ankerelement 10a weist eine weitere Aufnahme 88a auf, welche dazu vorgesehen ist, die zweite Feder 40a gegen ein Verrutschen zu sichern.The mechanical acceleration unit 18a has a second spring 40a on. The second feather 40a is provided in the third operating state 34a a pressing force on the anchor element 10a exercise. The second feather 40a is intended to be one of the pressing force of the first spring 30a opposing pressing force on the anchor element 10a exercise. The first feather 30a is designed as a spiral compression spring. The second feather 40a is on the other magnetic holding unit 22a supported. The other magnetic holding unit 22a has another indentation 84a on, which is provided, the second spring 40a to secure against slipping. The further deepening 84a is provided in the first operating state 14a and in the second operating state 24a the second feather 40a at least partially. The further deepening 84a is provided in the third operating state 34a the second feather 40a almost completely recorded in a compressed state. The further deepening 84a is centrally located in a magnetic core 80a the further magnetic holding unit 22a , especially the reluctance magnet 44a , arranged. The second feather 40a is against the anchor element 10a supported. The first feather 30a and the second spring 40a are on opposite sides of the anchor element pointing away from each other 10a supported. The anchor element 10a has another shot 88a on, which is provided, the second spring 40a to secure against slipping.

Die magnetische Halteeinheit 12a und/oder die weitere magnetische Halteeinheit 22a weisen eine Dämpfungseinheit 32a auf. Die Dämpfungseinheit 32a ist dazu vorgesehen, einen Aufprallimpuls des Ankerelements 10a auf die magnetische Halteeinheit 12a und/oder die weitere magnetische Halteeinheit 22a am Ende eines Bewegungsvorgangs des Ankerelements 10a zumindest wesentlich zu dämpfen. Die Dämpfungseinheit 32a ist dazu vorgesehen, ein Abprallen des Ankerelements 10a von den magnetischen Halteeinheiten 12a, 22a zu verhindern. Die Dämpfungseinheit 32a umfasst ein Aufprallelement 68a. Das Aufprallelement 68a ist auf einer dem Ankerelement 10a zugewandten Oberfläche der magnetischen Halteeinheit 12a und/oder der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a angeordnet. Die Dämpfungseinheit 32a umfasst ein weiteres Aufprallelement 70a. Das weitere Aufprallelement 70a ist auf einer der magnetischen Halteeinheit 12a zugewandten Oberfläche des Ankerelements 10a und/oder auf einer der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a zugewandten Oberfläche des Ankerelements 10a angeordnet. Die Aufprallelemente 68a, 70a sind aus einem Elastomer ausgebildet.The magnetic holding unit 12a and / or the further magnetic holding unit 22a have a damping unit 32a on. The damping unit 32a is provided for an impact pulse of the anchor element 10a onto the magnetic holding unit 12a and / or the further magnetic holding unit 22a at the end of a movement process of the anchor element 10a at least to dampen significantly. The damping unit 32a is intended to prevent the anchor element from ricocheting 10a from the magnetic holding units 12a , 22a to prevent. The damping unit 32a includes an impact element 68a . The impact element 68a is on one of the anchor elements 10a facing surface of the magnetic holding unit 12a and / or the further magnetic holding unit 22a arranged. The damping unit 32a includes another impact element 70a . The further impact element 70a is on one of the magnetic holding units 12a facing surface of the anchor element 10a and / or on one of the further magnetic holding units 22a facing surface of the anchor element 10a arranged. The impact elements 68a , 70a are made of an elastomer.

4 zeigt ein Kräftediagramm 104a für einen Betrieb der Aktorvorrichtung. Auf einer Abszisse 90a ist ein Weg, den das Ankerelement 10a zwischen den stabilen Endlagen 16a, 36a zurücklegt, aufgetragen. Auf einer linken Ordinate 92a ist eine Kraft aufgetragen. Auf einer rechten Ordinate 94a ist eine Beschleunigung 102a aufgetragen. Durchgehende Linien zeigen Magnetkräfte 96a, 98a der magnetischen Halteeinheiten 12a, 22a. Eine obere durchgehende Linie zeigt hierbei eine unreduzierte Magnetkraft 96a der magnetischen Halteeinheiten 12a, 22a. Eine untere durchgehende Linie zeigt hierbei eine reduzierte Magnetkraft 98a der magnetischen Halteeinheiten 12a, 22a bei einer entsprechenden Schaltung des Magnetfelds der Magnetspulen 42a. Eine Strichpunkt-Linie zeigt eine kombinierte Federkraft 100a der mechanischen Beschleunigungseinheit 18a. Eine gestrichelte Linie zeigt eine Beschleunigung 102a des Ankerelements 10a. Aus dem Diagramm 104a wird deutlich, dass die unreduzierte Magnetkraft 96a die ausschließlich in den Nahbereichen der stabilen Endlagen 16a, 36a kombinierte Federkraft 100a übersteigt und somit das Ankerelement 10a in den stabilen Endlagen 16a, 36a fixiert. Die Magnetkräfte 96a, 98a fallen zudem entlang des durch das Ankerelement 10a zurückgelegten Weges rasant auf einen Wert nahe null ab, beeinflussen die Bewegung des Ankerelements 10a demnach auf einem Großteil des Weges nicht. Die kombinierte Federkraft 100a ist in den stabilen Endlagen 16a, 36a, wo die eine Feder 30a, 40a maximal entspannt und die andere Feder 30a, 40a maximal gespannt ist, am größten und fällt zu einer Mitte 106a des Hubwegs ab. Genau in der Mitte 106a des Hubwegs ist die kombinierte Federkraft 100a gleich null. Bei einem ordnungsgemäßen Betrieb der Aktorvorrichtung ist jedoch die Beschleunigung 102a in der Mitte 106a des Hubwegs so groß, dass das Ankerelement 10a über diese Mittelposition 106a hinausschwingt (die Geschwindigkeit des Ankerelements 10a ist in der Mitte 106a des Hubwegs maximal) und die jeweils gegenüberliegende Feder 30a, 40a vorspannt bis zu einem Erreichen des Bereichs, in dem ein Magnetfeld der gegenüberliegenden magnetischen Halteeinheit 22a das Ankerelement 10a einfängt. Die Beschleunigung 102a ist in dem Einflussbereich des reduzierten Magnetfelds am Anfang der Bewegung des Ankerelements 10a reduziert und im Anschluss bis zu einem Erreichen der Mittelposition 106a im Wesentlichen konstant. Abhängig von der Art und Konfiguration der mechanischen Beschleunigungseinheit 18a kann die Beschleunigung 102a auch einen abweichenden Verlauf aufweisen, welcher beispielsweise nicht im Wesentlichen konstant, sondern variabel ist. Aus dem Diagramm 104a ist ersichtlich, dass vor einer ersten Inbetriebnahme der Aktorvorrichtung zur Gewährleistung eines ordnungsgemäßen Betriebs der Aktorvorrichtung das Ankerelement 10a in eine der stabilen Endlagen 16a, 36a verbracht werden muss. 4th shows a diagram of forces 104a for operation of the actuator device. On an abscissa 90a is one way the anchor element 10a between the stable end positions 16a , 36a covered, applied. On a left ordinate 92a a force is applied. On a right ordinate 94a is an acceleration 102a applied. Solid lines show magnetic forces 96a , 98a of the magnetic holding units 12a , 22a . An upper continuous line shows an unreduced magnetic force 96a of the magnetic holding units 12a , 22a . A lower continuous line shows a reduced magnetic force 98a of the magnetic holding units 12a , 22a with a corresponding switching of the magnetic field of the magnet coils 42a . A dash-dot line shows a combined spring force 100a the mechanical acceleration unit 18a . A broken line shows an acceleration 102a of the anchor element 10a . From the diagram 104a it becomes clear that the unreduced magnetic force 96a only in the vicinity of the stable end positions 16a , 36a combined spring force 100a exceeds and thus the anchor element 10a in the stable end positions 16a , 36a fixed. The magnetic forces 96a , 98a also fall along the through the anchor element 10a The distance covered rapidly drops to a value close to zero, affecting the movement of the anchor element 10a therefore not for a large part of the way. The combined spring force 100a is in the stable end positions 16a , 36a where the one feather 30a , 40a relaxed and the other spring 30a , 40a is maximally tense, greatest and falls to a middle 106a of the stroke. Right in the middle 106a of the stroke is the combined spring force 100a equals zero. However, when the actuator device is operating properly, the acceleration 102a in the middle 106a of the stroke so large that the anchor element 10a about this middle position 106a swings out (the speed of the anchor element 10a is in the middle 106a of the maximum stroke) and the opposite spring 30a , 40a biased until the area is reached in which a magnetic field of the opposing magnetic holding unit 22a the anchor element 10a captures. The acceleration 102a is in the area of influence of the reduced magnetic field at the beginning of the movement of the armature element 10a reduced and then until reaching the middle position 106a essentially constant. Depending on the type and configuration of the mechanical acceleration unit 18a can speed up 102a also have a different course, which, for example, is not in the Essentially constant but variable. From the diagram 104a it can be seen that before the actuator device is started up for the first time to ensure proper operation of the actuator device, the anchor element 10a in one of the stable end positions 16a , 36a must be spent.

5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Aktorvorrichtung. In zumindest einem Verfahrensschritt 108a wird das Ankerelement 10a durch eine externe Kraft in eine der Positionen der stabilen Endlage 16a verbracht. In zumindest einem Fixierungsschritt 62a wird das Ankerelement 10a durch die magnetische Halteeinheit 12a in der stabilen Endlage 16a der Aktorvorrichtung fixiert. In zumindest einem Aktorschritt 64a wird das Ankerelement 10a zu einer Betätigung des Ankerelements 10a aus der stabilen Endlage 16a herausbeschleunigt. In dem Aktorschritt 64a wird dazu das Magnetfeld der magnetischen Halteeinheit 12a derart manipuliert, dass die drückende Kraft der mechanischen Beschleunigungseinheit 18a die Magnetkraft der magnetischen Halteeinheit 12a übersteigt. In dem Aktorschritt 64a wird das Ankerelement 10a durch die drückende Kraft der mechanischen Beschleunigungseinheit 18a in Richtung der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a bewegt. Das Ankerelement 10a wird in dem Aktorschritt 64a derart beschleunigt, dass das Ankerelement 10a in einem Zeitraum von höchstens 20 ms einen Hub 20a von zumindest 20 mm zurücklegt. Das Ankerelement 10a wird in dem Aktorschritt 64a mit einer Maximalbeschleunigung von wenigstens 250 m/s² beschleunigt. Das Ankerelement 10a wird in dem Aktorschritt 64a zu einem Großteil durch Federkräfte bewegt. Das Ankerelement 10a wird während des Aktorschritts 64a derart beschleunigt, dass das Ankerelement 10a über die Mittelposition des gesamten Hubwegs hinausschwingt, welche in der Mitte 106a zwischen den zwei getrennt voneinander angeordneten stabilen Endlagen 16a, 36a der Aktorvorrichtung liegt. In zumindest einem weiteren Fixierungsschritt 66a wird das in dem Aktorschritt 64a bewegte Ankerelement 10a in einem Nahbereich der, der magnetischen Halteeinheit 12a in der Bewegungsrichtung 28a des Ankerelements 10a gegenüberliegend angeordneten weiteren magnetischen Halteeinheit 22a von einem Magnetfeld der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a eingefangen. In dem weiteren Fixierungsschritt 66a wird das Ankerelement 10a im Anschluss an das Einfangen des Ankerelements 10a und in der zweiten stabilen Endlage 36a festgehalten. Zu einer Rückbewegung des Ankerelements 10a in die stabile Endlage 16a erfolgt ein analoger Prozess, in dem zuerst das Magnetfeld der weiteren magnetischen Halteeinheit 22a abgesenkt wird und das beschleunigt bewegte Ankerelement 10a im Anschluss von dem Magnetfeld der magnetischen Halteeinheit 12a eingefangen wird. 5 shows a flow chart of a method for operating an actuator device. In at least one process step 108a becomes the anchor element 10a by an external force in one of the positions of the stable end position 16a spent. In at least one fixation step 62a becomes the anchor element 10a through the magnetic holding unit 12a in the stable end position 16a the actuator device fixed. In at least one actuator step 64a becomes the anchor element 10a to actuate the anchor element 10a from the stable end position 16a accelerated out. In the actuator step 64a the magnetic field of the magnetic holding unit is used for this purpose 12a manipulated so that the pressing force of the mechanical acceleration unit 18a the magnetic force of the magnetic holding unit 12a exceeds. In the actuator step 64a becomes the anchor element 10a by the pressing force of the mechanical acceleration unit 18a in the direction of the further magnetic holding unit 22a emotional. The anchor element 10a is in the actuator step 64a accelerated so that the anchor element 10a a stroke within a period of no more than 20 ms 20a of at least 20 mm. The anchor element 10a is in the actuator step 64a accelerated with a maximum acceleration of at least 250 m / s ² . The anchor element 10a is in the actuator step 64a moved to a large extent by spring forces. The anchor element 10a becomes during the actuator step 64a accelerated so that the anchor element 10a swings beyond the middle position of the entire stroke, which is in the middle 106a between the two separately arranged stable end positions 16a , 36a the actuator device lies. In at least one further fixing step 66a this is done in the actuator step 64a moving anchor element 10a in a vicinity of the, the magnetic holding unit 12a in the direction of movement 28a of the anchor element 10a oppositely arranged further magnetic holding unit 22a from a magnetic field of the further magnetic holding unit 22a captured. In the further fixing step 66a becomes the anchor element 10a following the capture of the anchor element 10a and in the second stable end position 36a held. To a return movement of the anchor element 10a into the stable end position 16a an analogous process takes place in which the magnetic field of the additional magnetic holding unit is first applied 22a is lowered and the accelerated moving anchor element 10a following the magnetic field of the magnetic holding unit 12a is captured.

In den 6 bis 12 sind drei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 5, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 5 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 6 bis 12 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis d ersetzt.In the 6th to 12 three further embodiments of the invention are shown. The following descriptions and the drawings are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, whereby with regard to identically designated components, in particular with regard to components with the same reference symbols, in principle also to the drawings and / or the description of the other exemplary embodiments, in particular the 1 to 5 , can be referenced. To distinguish the exemplary embodiments, the letter a is the reference number of the exemplary embodiment in FIG 1 to 5 adjusted. In the embodiments of 6th to 12 the letter a is replaced by the letters b to d.

6 zeigt einen Teil einer Schnittansicht einer alternativen Aktorvorrichtung. Die Strichpunkt-Linie stellt eine Symmetrieachse dar. Die Aktorvorrichtung weist ein Ankerelement 10b auf. Die Aktorvorrichtung weist eine magnetische Halteeinheit 12b auf. Die Aktorvorrichtung weist einen Permanentmagnet 46b auf. Der Permanentmagnet 46b ist zu einer Erzeugung der das Ankerelement 10b in einer stabilen Endlage 16b fixierenden Haltekraft vorgesehen. Das Ankerelement 10b weist den Permanentmagnet 46b auf. Die Aktorvorrichtung weist eine Schaltspule 50b auf. Die Schaltspule 50b ist dazu vorgesehen, ein Schaltmagnetfeld, insbesondere einen Schaltmagnetpuls, zu erzeugen, welches das Magnetfeld des Permanentmagnets 46b zu einer zumindest kurzzeitigen Reduzierung der Haltekraft der magnetischen Halteeinheit 12b zumindest lokal verdrängend überlagert. Die Schaltspule 50b ist dazu vorgesehen, mittels des Schaltmagnetfelds, insbesondere des Schaltmagnetpulses, ein Herausbeschleunigen des Ankerelements 10b aus der stabilen Endlage 16b zu erlauben. 6th shows part of a sectional view of an alternative actuator device. The dash-dot line represents an axis of symmetry. The actuator device has an anchor element 10b on. The actuator device has a magnetic holding unit 12b on. The actuator device has a permanent magnet 46b on. The permanent magnet 46b is to a generation of the anchor element 10b in a stable end position 16b fixing holding force provided. The anchor element 10b has the permanent magnet 46b on. The actuator device has a switching coil 50b on. The switching coil 50b is provided to generate a switching magnetic field, in particular a switching magnetic pulse, which is the magnetic field of the permanent magnet 46b to an at least short-term reduction of the holding force of the magnetic holding unit 12b at least locally superimposed. The switching coil 50b is provided to accelerate the armature element by means of the switching magnetic field, in particular the switching magnetic pulse 10b from the stable end position 16b to allow.

7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der alternativen Aktorvorrichtung. In zumindest einem Fixierungsschritt 62b wird das Ankerelement 10b stromlos in der stabilen Endlage 16b fixiert. In dem Fixierungsschritt 62b wird das Ankerelement 10b durch den Permanentmagnet 46b an die magnetische Halteeinheit 12b magnetisch angezogen. In dem Fixierungsschritt 62b bildet das Ankerelement 10b mit dem Permanentmagnet 46b zusammen mit magnetfeldführenden Bauteilen 112b, 114b, 116b der magnetischen Halteeinheit 12b einen magnetischen Kreis aus. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 118b wird eine Bewegung des Ankerelements 10b durch einen, das Magnetfeld des Permanentmagnets 46b des Ankerelements 10b beeinflussenden Auslösepuls zugelassen und/oder initiiert, welcher kürzer als 4 ms ist. Der Auslösepuls ist dazu vorgesehen, ein Magnetfeld des Permanentmagnets 46b des Ankerelements 10b zumindest lokal verdrängend zu überlagern (alternativ wird das Magnetfeld des Permanentmagnets 46c der magnetischen Halteeinheit 12c beeinflusst, vgl. das Ausführungsbeispiel von 8). In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 120b wird das Ankerelement 10b durch eine mechanische Beschleunigungseinheit 18b aus der stabilen Endlage 16b herausbeschleunigt, sobald eine drückende Kraft der mechanischen Beschleunigungseinheit 18b die durch den Auslösepuls reduzierte magnetische Haltekraft des Permanentmagnets 46b übersteigt. 7th shows a flow chart of a method for operating the alternative actuator device. In at least one fixation step 62b becomes the anchor element 10b de-energized in the stable end position 16b fixed. In the fixing step 62b becomes the anchor element 10b by the permanent magnet 46b to the magnetic holding unit 12b magnetically attracted. In the fixing step 62b forms the anchor element 10b with the permanent magnet 46b together with components conducting magnetic fields 112b , 114b , 116b the magnetic holding unit 12b a magnetic circuit. In at least one further process step 118b becomes a movement of the anchor element 10b by one, the magnetic field of the permanent magnet 46b of the anchor element 10b influencing trigger pulse permitted and / or initiated, which is shorter than 4 ms. The trigger pulse is intended to create a magnetic field of the permanent magnet 46b of the anchor element 10b to be superimposed at least locally (alternatively, the Magnetic field of the permanent magnet 46c the magnetic holding unit 12c influenced, cf. the embodiment of 8th ). In at least one further process step 120b becomes the anchor element 10b by a mechanical acceleration unit 18b from the stable end position 16b accelerated out as soon as a pressing force of the mechanical acceleration unit 18b the magnetic holding force of the permanent magnet, which is reduced by the trigger pulse 46b exceeds.

8 zeigt einen Teil einer Schnittansicht einer weiteren alternativen Aktorvorrichtung. Die Strichpunkt-Linie stellt eine Symmetrieachse dar. Die Aktorvorrichtung weist ein Ankerelement 10c auf. Die Aktorvorrichtung weist eine magnetische Halteeinheit 12c auf. Die Aktorvorrichtung weist einen Permanentmagnet 46c auf. Der Permanentmagnet 46c ist zu einer Erzeugung der das Ankerelement 10c in der stabilen Endlage 16c fixierenden Haltekraft vorgesehen. Die magnetische Halteeinheit 12c weist den Permanentmagnet 46c auf. Die Aktorvorrichtung weist eine Schaltspule 50c auf. Die Schaltspule 50c ist dazu vorgesehen, ein Schaltmagnetfeld, insbesondere einen Schaltmagnetpuls, zu erzeugen, welches das Magnetfeld des Permanentmagnets 46c zu einer zumindest kurzzeitigen Reduzierung der Haltekraft der magnetischen Halteeinheit 12c zumindest lokal verdrängend überlagert. Die Schaltspule 50c ist dazu vorgesehen, mittels des Schaltmagnetfelds, insbesondere des Schaltmagnetpulses, ein Herausbeschleunigen des Ankerelements 10c aus der stabilen Endlage 16c zu erlauben. 8th shows part of a sectional view of a further alternative actuator device. The dash-dot line represents an axis of symmetry. The actuator device has an anchor element 10c on. The actuator device has a magnetic holding unit 12c on. The actuator device has a permanent magnet 46c on. The permanent magnet 46c is to a generation of the anchor element 10c in the stable end position 16c fixing holding force provided. The magnetic holding unit 12c has the permanent magnet 46c on. The actuator device has a switching coil 50c on. The switching coil 50c is provided to generate a switching magnetic field, in particular a switching magnetic pulse, which is the magnetic field of the permanent magnet 46c to an at least short-term reduction of the holding force of the magnetic holding unit 12c at least locally superimposed. The switching coil 50c is provided to accelerate the armature element by means of the switching magnetic field, in particular the switching magnetic pulse 10c from the stable end position 16c to allow.

9 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung mit weiteren alternativen magnetischen Halteeinheiten 12d, 22d. Die Strichpunkt-Linie stellt eine Symmetrieachse dar. Die Aktorvorrichtung weist ein Ankerelement 10d auf. Die Aktorvorrichtung weist Permanentmagnete 46d, 48d auf. Die Permanentmagnete 46d, 48d sind zu einer Erzeugung der das Ankerelement 10d in stabilen Endlagen 16d, 36d fixierenden Haltekräfte vorgesehen. Die magnetische Halteeinheit 12d weist den Permanentmagnet 46d auf. Die weitere magnetische Halteeinheit 22d weist den weiteren Permanentmagnet 48d auf. Die Aktorvorrichtung weist eine Schaltspule 50d auf. Die Aktorvorrichtung weist eine weitere Schaltspule 52d auf. Die Schaltspulen 50d, 52d sind dazu vorgesehen, ein Schaltmagnetfeld, insbesondere einen Schaltmagnetpuls, zu erzeugen, welches das Magnetfeld des jeweiligen Permanentmagnets 46d, 48d zu einer zumindest kurzzeitigen Reduzierung der Haltekraft der magnetischen Halteeinheit 12d zumindest lokal verdrängend überlagert. Die Schaltspulen 50d, 52d sind dazu vorgesehen, mittels des Schaltmagnetfelds, insbesondere des Schaltmagnetpulses, ein Herausbeschleunigen des Ankerelements 10d aus der jeweiligen stabilen Endlage 16d, 36d zu erlauben. Die Schaltspulen 50d, 52d sind zudem dazu vorgesehen, mittels des Schaltmagnetfelds, insbesondere des Schaltmagnetpulses, einen initialen Beschleunigungsimpuls an das Ankerelement 10d zu übertragen. 9 shows a schematic sectional view of an additional further alternative actuator device with further alternative magnetic holding units 12d , 22d . The dash-dot line represents an axis of symmetry. The actuator device has an anchor element 10d on. The actuator device has permanent magnets 46d , 48d on. The permanent magnets 46d , 48d are to a generation of the anchor element 10d in stable end positions 16d , 36d fixing holding forces provided. The magnetic holding unit 12d has the permanent magnet 46d on. The other magnetic holding unit 22d shows the further permanent magnet 48d on. The actuator device has a switching coil 50d on. The actuator device has a further switching coil 52d on. The switching coils 50d , 52d are provided to generate a switching magnetic field, in particular a switching magnetic pulse, which is the magnetic field of the respective permanent magnet 46d , 48d to an at least short-term reduction of the holding force of the magnetic holding unit 12d at least locally superimposed. The switching coils 50d , 52d are provided to accelerate out of the armature element by means of the switching magnetic field, in particular the switching magnetic pulse 10d from the respective stable end position 16d , 36d to allow. The switching coils 50d , 52d are also provided to send an initial acceleration pulse to the armature element by means of the switching magnetic field, in particular the switching magnetic pulse 10d transferred to.

Die Aktorvorrichtung weist einen Bewegungsbereich 110d auf. Das Ankerelement 10d ist innerhalb des Bewegungsbereichs 110d in eine Bewegungsrichtung 28d bewegbar. Die Schaltspulen 50d, 52d umgreifen den Bewegungsbereich 110d. Der Bewegungsbereich 110d verläuft teilweise innerhalb eines Spuleninneren 54d der Schaltspulen 50d, 52d. Die Schaltspulen 50d, 52d sind in Richtung der Bewegungsrichtung 28d des Ankerelements 10d voneinander beabstandet angeordnet. Zumindest ein Teil des Ankerelements 10d ist in einem ersten Betriebszustand 14d der Aktorvorrichtung, in dem das Ankerelement 10d in der stabilen Endlage 16b fixiert ist, in dem Spuleninneren 54d der Schaltspule 50d angeordnet. Zumindest ein Teil des Ankerelements 10d ist in einem dritten Betriebszustand 34d der Aktorvorrichtung, in dem das Ankerelement 10d in der zweiten stabilen Endlage 36d fixiert ist, in dem Spuleninneren 54d der weiteren Schaltspule 52d angeordnet. Die Aktorvorrichtung weist eine Steuer- und/oder Regeleinheit 38d auf. Die Magnetfelder der Schaltspulen 50d, 52d sind mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 38d beeinflussbar, steuerbar und/oder regelbar.The actuator device has a range of motion 110d on. The anchor element 10d is within the range of motion 110d in one direction of movement 28d movable. The switching coils 50d , 52d encompass the range of motion 110d . The range of motion 110d runs partially within a coil interior 54d the switching coils 50d , 52d . The switching coils 50d , 52d are in the direction of the direction of movement 28d of the anchor element 10d arranged spaced from each other. At least part of the anchor element 10d is in a first operating state 14d the actuator device in which the anchor element 10d in the stable end position 16b is fixed in the coil interior 54d the switching coil 50d arranged. At least part of the anchor element 10d is in a third operating state 34d the actuator device in which the anchor element 10d in the second stable end position 36d is fixed in the coil interior 54d the further switching coil 52d arranged. The actuator device has a control and / or regulating unit 38d on. The magnetic fields of the switching coils 50d , 52d are by means of the control and / or regulating unit 38d influenceable, controllable and / or regulatable.

Das Ankerelement 10d weist eine Nut 56d auf. Die Nut 56d bildet in dem ersten Betriebszustand 14d einen Reluktanzspalt 58d eines Magnetkreises der Schaltspule 50d aus. Das Ankerelement 10d weist eine weitere Nut 122d auf. Die weitere Nut 122d bildet in dem dritten Betriebszustand 34d einen weiteren Reluktanzspalt 124d eines weiteren Magnetkreises der weiteren Schaltspule 52d aus.The anchor element 10d has a groove 56d on. The groove 56d forms in the first operating state 14d a reluctance gap 58d a magnetic circuit of the switching coil 50d out. The anchor element 10d has another groove 122d on. The other groove 122d forms in the third operating state 34d another reluctance gap 124d another magnetic circuit of the further switching coil 52d out.

10 zeigt dieselbe schematische Schnittansicht der zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung wie 9 mit stromlos geschalteten Schaltspulen 50d, 52d und dem in der stabilen Endlage 16d fixierten Ankerelement 10d. Magnetfeldlinien 128d des Magnetfelds des Permanentmagnets 46d sind schematisch dargestellt. Der das Ankerelement 10d fixierende Magnetkreis verläuft durch zwei magnetfeldführende Bauteile 112d, 114d oberhalb und unterhalb des Permanentmagnets 46d sowie durch einen Teil des Ankerelements 10d, durch einen Teil eines Gehäuses 130d der Aktorvorrichtung und durch ein weiteres, das Gehäuse 130d und das Ankerelement 10d magnetisch verbindendes magnetfeldführendes Bauteil 116d. Das Gehäuse 130d weist eine maximale Erstreckung 26d in eine beliebige Richtung senkrecht zu einer vorgesehenen Bewegungsrichtung 28d des Ankerelements 10d von 20 mm auf. 10 shows the same schematic sectional view of the additional further alternative actuator device as 9 with de-energized switching coils 50d , 52d and that in the stable end position 16d fixed anchor element 10d . Magnetic field lines 128d of the magnetic field of the permanent magnet 46d are shown schematically. The the anchor element 10d The fixing magnetic circuit runs through two components that conduct a magnetic field 112d , 114d above and below the permanent magnet 46d as well as part of the anchor element 10d , through part of a housing 130d the actuator device and another, the housing 130d and the anchor element 10d magnetically connecting magnetic field guiding component 116d . The case 130d has a maximum extension 26d in any direction perpendicular to an intended direction of movement 28d of the anchor element 10d from 20 mm.

11 zeigt erneut dieselbe schematische Schnittansicht der zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung wie 9 ohne den Permanentmagnet 46d und bei aktivierter Schaltspule 50d. Magnetfeldlinien 132d des Magnetfelds der Schaltspule 50d sind schematisch dargestellt. Der das Magnetfeld des Permanentmagnets 46d lokal verdrängende und/oder das Ankerelement 10d mit einem initialen Beschleunigungsimpuls versehende Magnetkreis verläuft durch einen Teil des Ankerelements 10d, durch den durch die Nut 56d gebildeten Reluktanzspalt 58d, durch einen Teil des Gehäuses 130d und durch zwei weitere das Gehäuse 130d und das Ankerelement 10d magnetisch verbindende magnetfeldführende Bauteile 116d, 134d. Die Magnetkreise der Schaltspule 50d und des Permanentmagnets 46d verlaufen beide durch das gemeinsame magnetfeldführende Bauteil 116d. Bei entsprechender Polung der Schaltspule 50d verdrängt somit der Magnetkreis der Schaltspule 50d den Magnetkreis des Permanentmagnets 46d zumindest teilweise aus dem gemeinsamen magnetfeldführende Bauteil 116d. Dadurch schwächt sich ebenfalls der Teil des Magnetfelds des Permanentmagnets 46d, welcher durch das Ankerelement 10d verläuft, ab, so dass die durch den Permanentmagnet ausgelöste magnetische Haltekraft reduziert wird und ein Herausbeschleunigen des Ankerelements 10d aus der stabilen Endlage 16d durch eine mechanische Beschleunigungseinheit 18d ermöglicht wird. 11 shows again the same schematic sectional view of the additional further alternative actuator device as 9 without the permanent magnet 46d and when the switching coil is activated 50d . Magnetic field lines 132d the magnetic field of the switching coil 50d are shown schematically. The the magnetic field of the permanent magnet 46d locally displacing and / or the anchor element 10d The magnetic circuit provided with an initial acceleration pulse runs through part of the armature element 10d through the through the groove 56d formed reluctance gap 58d , through part of the housing 130d and through two more the housing 130d and the anchor element 10d magnetically connecting magnetic field conducting components 116d , 134d . The magnetic circuits of the switching coil 50d and the permanent magnet 46d both run through the common magnetic field guiding component 116d . With the appropriate polarity of the switching coil 50d thus displaces the magnetic circuit of the switching coil 50d the magnetic circuit of the permanent magnet 46d at least partially from the common magnetic field guiding component 116d . This also weakens the part of the magnetic field of the permanent magnet 46d , which by the anchor element 10d runs, so that the magnetic holding force triggered by the permanent magnet is reduced and an acceleration of the armature element 10d from the stable end position 16d by a mechanical acceleration unit 18d is made possible.

12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der zusätzlichen weiteren alternativen Aktorvorrichtung. In zumindest einem Verfahrensschritt 60d wird das Magnetfeld des Permanentmagnets 46d, welches das Ankerelement 10d in der stabilen Endlage 16d fixiert, durch einen Auslösepuls der Schaltspule 50d derart reduziert, dass die drückende Kraft der mechanischen Beschleunigungseinheit 18d die magnetische Haltekraft des Permanentmagnets 46d übersteigt. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 126d, insbesondere zu Beginn eines Aktorschritts 64d, wird durch den Auslösepuls das Ankerelement 10d zusätzlich initial beschleunigt. In dem weiteren Verfahrensschritt 126d wird das Ankerelement 10d von einer durch das Magnetfeld der Schaltspule 50d erzeugten Reluktanzkraft in eine von der magnetischen Halteeinheit 12d wegweisende Richtung bewegt. 12 shows a flowchart of a method for operating the additional further alternative actuator device. In at least one process step 60d becomes the magnetic field of the permanent magnet 46d , which is the anchor element 10d in the stable end position 16d fixed by a trigger pulse from the switching coil 50d so reduced that the pressing force of the mechanical acceleration unit 18d the magnetic holding force of the permanent magnet 46d exceeds. In at least one further process step 126d , especially at the beginning of an actuator step 64d , becomes the anchor element through the trigger pulse 10d additionally accelerated initially. In the further process step 126d becomes the anchor element 10d of one by the magnetic field of the switching coil 50d generated reluctance force in one of the magnetic holding unit 12d pioneering direction moves.

Claims

Actuator device, in particular electromagnetic actuator device, with at least one armature element (10a-d) and with at least one magnetic holding unit (12a-d), which is provided at least to hold the armature element (10a-d) in at least one first operating state (14a-d) to be fixed in a stable end position (16a-d), characterized by at least one mechanical acceleration unit (18a-d), which is provided at least to actuate the anchor element (10a-d) in at least one second operating state (24a-d) accelerate the anchor element (10a-d) out of the stable end position (16a-d), the anchor element (10a-d) in the second operating state (24a-d), in particular as a result of the actuation of the anchor element (10a-d) by a Deactivation of a holding force of the magnetic holding unit (12a-d) is accelerated in such a way that the armature element (10a-d) has a stroke (20a-d) of more than 10 mm in a period of at most 25 ms, preferably in a period of time covers a stroke (20a-d) of at least 20 mm of at most 20 ms, and the mechanical acceleration unit (18a-d) is provided to make a substantial, in particular predominant, contribution to an overall acceleration of the armature element (10a-d) in the second operating state (24a-d).

Actuator device according to Claim 1 , characterized by a maximum extension (26a-d) in any direction perpendicular to an intended direction of movement (28a-d) of the anchor element (10a-d) of at most 30 mm.

Actuator device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the magnetic holding unit (12a-d) is provided to generate a magnetic holding force which fixes the anchor element (10a-d) in the first operating state (14a-d) in the stable end position (16a-d) and which acts against an acceleration force applied to the anchor element (10a-d) and generated by the mechanical acceleration unit (18a-d).

Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical acceleration unit (18a-d) has at least one first spring (30a-d), which is provided to apply a pressing force to the at least in the first operating state (14a-d) Effect anchor element (10a-d).

Actuator device according to Claim 4 , characterized in that the mechanical acceleration unit (18a-d) has at least one second spring (40a-d) which is provided to apply a pressing force opposing the pressing force of the first spring (30a-d) to the anchor element (10a) d) exercise.

Actuator device according to one of the preceding claims, characterized by a further magnetic holding unit (22a-d) which is formed separately from the magnetic holding unit (12a-d) and which is provided to hold the armature element (10a-d) in at least one third To fix the operating state (34a-d) in a second stable end position (36a-d).

Actuator device according to Claim 6 , characterized in that the further magnetic holding unit (22a-d) is spaced apart from the magnetic holding unit (12a-d) in a direction running parallel to an intended direction of movement (28a-d) of the armature element (10a-d).

Actuator device according to Claim 7 , characterized in that the distance between the magnetic holding unit (12a-d) and the further magnetic holding unit (22a-d) corresponds at least substantially to a maximum stroke (20a-d) of the armature element (10a-d).

Actuator device according to one of the Claims 6 to 8th , characterized by a damping unit (32a-d), which is provided for an impact pulse of the anchor element (10a-d) on the magnetic holding unit (12a-d) and / or the further magnetic holding unit (22a-d) at the end of a movement process of the anchor element (10a-d) to at least substantially dampen.

Actuator device according to one of the preceding claims, characterized by a control and / or regulating unit (38a-d), which is provided at least to influence a holding force of the magnetic holding unit (12a-d, 22a-d) at least briefly in such a way that the Fixing of the anchor element (10a-d) is at least partially canceled.

Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic holding unit (12a, 22a) comprises at least one magnetic coil (42a) and / or at least one reluctance magnet (44a) for generating the holding force, the magnetic field of which is controllable.

Actuator device according to one of the preceding claims, characterized by at least one permanent magnet (46b-d, 48b-d), which is provided at least to generate the holding force that fixes the anchor element (10b-d) in the stable end position (16b-d).

Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic holding unit (12c, 22c; 12d, 22d) has at least one permanent magnet (46c; 46d).

Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the armature element (10b) has at least one permanent magnet (46b).

Actuator device according to one of the Claims 12 to 14th , characterized by at least one switching coil (50b-d, 52b-d), which is provided at least to generate a switching magnetic field, in particular a switching magnetic pulse, which the magnetic field of the permanent magnet (46b-d, 48b-d) for at least a brief Reduction of the holding force of the magnetic holding unit (12b-d, 22b-d) superimposed at least locally in a displacing manner.

Actuator device according to Claim 15 , characterized in that the switching coil (50d, 52d) is provided to transmit an initial acceleration pulse to the armature element (10d) by means of the switching magnetic field, in particular the switching magnetic pulse.

Actuator device according to Claim 15 or 16 , characterized in that at least part of the armature element (10d) is arranged at least in the first operating state (14d) in a coil interior (54d) of the switching coil (50d, 52d).

Actuator device according to one of the Claims 15 to 17th , characterized in that the armature element (10d) has at least one groove (56d), which in the first operating state (14d) forms a reluctance gap (58d) of a magnetic circuit of the switching coil (50d, 52d).

Actuator device according to one of the preceding claims, characterized in that the armature element (10a-d) in a moved state along a large part of the stroke (20a-d) that can be covered by the armature element (10a-d) is at least essentially free from being influenced by external magnetic fields.

Method for operating an actuator device, in particular an electromagnetic actuator device, in particular according to one of the preceding claims, with at least one anchor element (10a-d) and with at least one magnetic holding unit (12a-d), by means of which the anchor element in at least one fixing step (62) (10a-d) is fixed in a stable end position (16a-d) of the actuator device, characterized in that in at least one actuator step (64) the anchor element (10a-d) to actuate the anchor element (10a-d) from the stable End position (16a-d) is accelerated out, the armature element (10a-d) being accelerated in the actuator step (64) in such a way that the armature element (10a-d) has a stroke (20a-d) of more than 10 mm, preferably a stroke (20a-d) of at least 20 mm in a period of at most 20 ms.

Procedure according to Claim 20 , characterized in that the armature element (10a-d) is accelerated in the actuator step (64a-d) with a maximum acceleration of at least 100 m / s ² .

Procedure according to Claim 20 or 21st , characterized in that the anchor element (10a-d) is moved in the actuator step (64a-d) to a large extent by spring forces (100a-d).

Method according to one of the Claims 20 to 22nd , characterized in that the anchor element (10b-d) is fixed in the stable end position (16b-d) without current in at least one fixing step (62b-d).

Method according to one of the Claims 20 to 23 , characterized in that a movement of the armature element (10a-d) is permitted and / or initiated by a trigger pulse influencing a magnetic field of the magnetic holding unit (12a-d) and / or a magnetic field of the armature element (10a-d), which is shorter than 4 ms.

Procedure according to Claim 24 , characterized in that the trigger pulse is provided to superimpose a magnetic field of a permanent magnet (46b; 46d) of the magnetic holding unit (12c; 12d) and / or a magnetic field of a permanent magnet (46b) of the armature element (10b) at least locally in a displacing manner

Procedure according to Claim 24 or 25th , characterized in that the armature element (10d) is additionally initially accelerated at the beginning of the actuator step (64d) by the trigger pulse.

Method according to one of the Claims 20 to 26th , characterized in that in at least one further fixing step (66a-d) a moving anchor element (10a-d) in a vicinity of one of the magnetic holding units (12a-d) in a direction of movement (28a-d) of the anchor element (10a-d) oppositely arranged further magnetic holding unit (22a-d) is captured by a magnetic field of the further magnetic holding unit (22a-d) and is held in a second stable end position (36a-d).