DE10319218B3 - Hubantrieb und damit ausgestattete fluidtechnische Vorrichtung - Google Patents

Hubantrieb und damit ausgestattete fluidtechnische Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Hubantrieb mit einem Stator (11), mindestens einer Antriebsspule (15) und einem Anker (12). Es wird vorgeschlagen, dass der Stator (11) und der Anker (12) durch ein einstückiges Bauteil (13) gebildet werden und dass der Anker (12) in Hubrichtung (14) biegebeweglich am Stator (11) gelagert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Hubantrieb mit einem Stator, mindestens einer Antriebsspule und einem Anker. Die Erfindung betrifft ferner eine fluidtechnische Vorrichtung, insbesondere ein pneumatisches Vorsteuerventil, mit einem derartigen Hubantrieb.
  • Ein derartiger Hubantrieb ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 34 032 A1 bekannt. Der Anker des bekannten Hubantriebs ist ein Klappanker. Ein Ende des Klappankers liegt auf einem Jochstift drehbeweglich auf und das andere, freie Ende des Klappankers wird zu einem zweiten Jochstift bei magnetischer Erregung des Jochs durch eine Antriebsspule hinbewegt, wodurch ein Luftspalt zwischen dem zweiten Jochstift und dem Klappanker verringert wird. In der von dem zweiten Jochstift ausgelenkten Stellung wird der Klappanker durch eine separate Feder gehalten. Der bekannte Hubantrieb dient zum Antreiben eines Ventils.
  • Ferner sind insbesondere im Zusammenhang mit dem Antrieb von Ventilen sogenannte Hub-Anker-Antriebe bekannt, bei denen ein beispielsweise zylindrischer Anker aus Ferrit in einem Joch hin und her bewegt wird. Der Anker hat das Bestreben, einen zwischen ihm und dem Joch vorhandenen Luftspalt zu verkleinern. Nachteilig bei einem derartigen Hubantrieb ist, dass die größte Kraft bei geöffnetem Ventil zur Verfügung steht und nicht, was bevorzugt wäre, bei geschlossener Stellung des Ventils.
  • Bei bekannten Hub-Antrieben sind zahlreiche Bauteile erforderlich. Bei der Fertigung sind teilweise sehr enge Toleranzen zu beachten. Die bekannten Hubantriebe sind aufwendig und teuer.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hubantrieb der eingangs genannten Art einfach und zuverlässig gestalten und vorzugsweise eine optimale Hubkraft bereitzustellen.
  • Bei dem Hubantrieb der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Stator und der Anker durch ein einstückiges Bauteil gebildet werden, und dass der Anker in Hubrichtung biegebeweglich am Stator gelagert ist.
  • Man könnte den Anker dementsprechend auch als Biegeanker bezeichnen. Der Anker ist das bewegliche Teil, sozusagen der Aktor, des Hubantriebs, das relativ zu einem statischen Teil, dem Stator, beweglich ist. Der erfindungsgemäße Hubantrieb zeichnet sich durch eine besonders einfache Bauweise aus. Er ist leicht zu fertigen und kostengünstig. Er eignet sich für vielfältige Antriebsaufgaben, wobei ein Anwendung im fluidtechnischen, insbesondere pneumatischen Bereich besonders bevorzugt ist. Eine erfindungsgemäße fluidtechnische Vorrichtung, beispielsweise ein pneumatisches Ventil, insbesondere ein Vorsteuerventil, ist einfach im Aufbau und preisgünstig herzustellen.
  • Der erfindungsgemäße Antrieb ist kompakt und einfach aufgebaut. Er eignet sich hervorragend für miniaturisierte Antriebe. Es sind nur wenige Bauteile erforderlich.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung.
  • Vorzugsweise bewegen sich an einen Luftspalt angrenzende Polflächen des Stators und des Ankers bei Bestromung der mindestens einen Antriebsspule in einer Hubbewegung aufeinander zu, so dass sie nach durchgeführter Hubbewegung vorzugsweise einander genau oder im wesentlichen gegenüberstehen. Dabei verläuft die Hubrichtung senkrecht zum Feldlinienverlauf im Luftspalt zwischen den Polflächen nach durchgeführter Hubbewegung. Der Hub verläuft dabei weitgehend linear zu dem die Antriebsspule durchfließenden Strom. Der Antrieb ist vorzugs weise derart mit einem fluidtechnischen Ventil gekoppelt, dass seine größte Hubkraft bei geschlossener Stellung des Ventils zur Verfügung steht.
  • Im Grunde genommen stellt ein derartiger elektromagnetischer Hubantrieb, der einen optimalen Hubkraftverlauf bereitstellt, eine eigenständige Erfindung dar, die sich auch so beschreiben lässt: der Hubantrieb weist eine Flussleitanordnung auf, die ein Joch und ein Flussleitelement enthält, die relativ zueinander beweglich sind und zwischen denen ein Luftspalt vorhanden ist. Ferner ist mindestens eine bestrombare Antriebsspule zur Erzeugung eines magnetischen Flusses in der Flussleitanordnung vorhanden. Bei Bestromung der Antriebsspule bewegen sich an den Luftspalt angrenzende Polflächen des Jochs und des Flussleitelements in einer Hubbewegung aufeinander zu. Nach durchgeführter Hubbewegung stehen sie einander im Wesentlichen gegenüber. Die Hubrichtung verläuft senkrecht zum Feldlinienverlauf im Luftspalt zwischen den Polflächen, wenn sie nach durchgeführter Hubbewegung einander gegenüberstehen. Beispielsweise bildet das Joch den Stator und das Flussleitelement den Anker. Stator und Anker können prinzipiell auch als getrennte Bauteile ausgeführt sein. Das Joch und/oder das Flussleitelement können beispielsweise ein Ferrit enthalten oder aus Ferrit bestehen.
  • Zweckmäßigerweise wirkt auf den Anker eine Federkraft entgegen der Hubkraft bei Bestromung der Antriebsspule. Die Feder kraft kann durch eine separate Feder bereitgestellt werden oder, was besonders bevorzugt ist, durch das den Anker und den Stator bildende Bauteil.
  • Vorzugsweise weist das Bauteil eine plattenartige Gestalt auf.
  • Die Antriebsspule erzeugt zweckmäßigerweise einen in dem Bauteil im wesentlichen in einer Plattenebene verlaufenden magnetischen Fluß.
  • Der Anker wird vorzugsweise bei Betätigung der mindestens einen Spule in eine mit dem Stator gemeinsame Plattenebene bewegt. Bei nicht betätigter Antriebsspule nimmt ein freies Ende des Ankers vorzugsweise eine aus der Plattenebene ausgelenkte Stellung ein. In dieser Stellung wird sie beispielsweise durch Federkraft gehalten. Der Stator umschließt den Anker zweckmäßigerweise ringförmig. Auch eine hufeisenförmige Anordnung ist bevorzugt, bei der der Stator den Anker hufeisenförmig umgreift. Auch eine umgekehrte Anordnung ist möglich, bei der der Anker den Stator ringförmig umschließt oder hufeisenförmig umgreift.
  • Zweckmäßigerweise ist aus dem Bauteil mindestens eine den Anker oder den Stator bildende Zunge ausgespart. Eine als Anker ausgestaltete Zunge bewegt sich relativ zu dem übrigen Bauteil.
  • Zweckmäßigerweise durchdringt die Zunge die mindestens eine Antriebsspule. Die Längserstreckungsrichtung der Zunge verläuft beispielsweise quer zur Windungsrichtung. Die Antriebsspule kann auf einem separaten Wicklungsträger angeordnet sein.
  • Zweckmäßigerweise ist am freien Ende der Zunge ein Luftspalt vorhanden, der bei Bestromung der Antriebsspule, das heißt bei Betätigung des Antriebs, verkleinert wird.
  • Zweckmäßigerweise ist aus dem Bauteil ein den Anker oder den Stator bildende Wippe ausgespart. Die freien Enden einer derartigen Wippe bewegen sich synchron, jedoch in entgegengesetzter Richtung.
  • Bei einer wippenartigen Anordnung zweier Zungen mit voneinander entfernten freien Enden können die freien Zungenenden unabhängig voneinander beweglich sein.
  • Vorzugsweise wird das Anker-Stator-Bauteil durch eine Blechanordnung gebildet. Dabei können beispielsweise zwei oder drei Blechlagen aufeinander geschichtet sein. Zweckmäßigerweise ist jedoch das Bauteil durch ein einziges, sozusagen einlagiges Blechteil gebildet. Als Blech eignet sich beispielsweise weichmagnetisches Blech, insbesondere Transformatorenblech.
  • Das Bauteil ist vorzugsweise als ein Stanzbiegeteil ausgestaltet. Auch eine Laserbearbeitung ist vorteilhaft. Beispielsweise kann das Bauteil mittels Laserschneidens gefertigt werden. Auch ein Nachbearbeiten eines vorgestanzten Bauteils mittels Lasern ist zweckmäßig.
  • Der Luftspalt zwischen Stator und Anker ist zweckmäßigerweise möglichst klein. Man kann den Luftspalt beispielsweise durch eine Laserbearbeitung des Bauteils klein gestalten. Eine weitere, besonders bevorzugte Variante ist, das dass Bauteil zur Verkleinerung eines Luftspaltes zwischen dem Stator und dem Anker gewellt ist. Nach dem Aussparen des Ankers aus dem Bauteil, zum Beispiel mittels Stanzen, ist der Pol-Luftspalt zwischen Anker und Stator noch groß. Durch Einbringen von Wellen oder sonstigen Biegungen wird das Joch, zum Beispiel der Stator, in einer den Luftspalt verkleinernden Richtung verkürzt. Dasselbe gilt, wenn der Stator aus dem Bauteil ausgespart wird. Dann wird zweckmäßigerweise der Anker durch eine oder mehrere Wellenabschnitte in Abstandsrichtung des Luftspaltes verkürzt.
  • Die Beweglichkeit zwischen Anker und Stator wird vorzugsweise dadurch verbessert, dass eine Biegenut im Anlenkbereich des Ankers am Stator vorgesehen ist. Die Biegenut kann beispielsweise eingeprägt werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Hubantrieb kann zwar prinzipiell lediglich eine Zunge vorhanden sein. Vorzugsweise jedoch sind mehrere Zungen vorhanden. Diese können in Längsrichtung hintereinander oder in Querrichtung nebeneinander angeordnet sein. Wenn mehrere Zungen vorhanden sind, ist es bevorzugt, dass die Zungen die Anker des Hubantriebs bilden. Man könnte im Prinzip auch von mehreren Hubantrieben sprechen, die auf der Grundlage eines einzigen Bauteiles gebildet sind.
  • Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für den erfindungsgemäßen Hubantrieb ist die Fluidtechnik. Der Hubantrieb eignet sich beispielsweise zum Antrieb eines Ventilgliedes eines pneumatischen Ventils, zum Beispiel eines Vorsteuerventils.
  • Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
  • 1 eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hubantriebs, bei dem eine von einer Antriebsspule umgebene Zunge einen Stator und ein die Zunge umgebendes Joch den Anker des Hubantriebs bildet,
  • 2 eine Querschnittsansicht etwa entlang einer Linie II-II in 1 des Hubantriebs gemäß 1 bei ausgelenkter Stellung des Ankers,
  • 3 den Hubantrieb gemäß 2 bei betätigter Antriebsspule,
  • 4 eine Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Hubantriebs, der ähnlich wie der Hubantrieb gemäß 1 bis 3 aufgebaut ist, wobei im Unterschied zu diesem jedoch die Zunge den Anker bildet,
  • 5 eine Querschnittsansicht des Hubantriebs gemäß 4, entlang einer Linie V-V in 4, bei nicht betätigtem Anker,
  • 6 den Antrieb gemäß 5 bei betätigtem Anker,
  • 7 eine Abwandlung des Hubantriebs gemäß 4 bis 6 etwa in einer Ansicht entsprechend der 5, wobei das freie Ende der Anker-Zunge das Joch teilweise überlappt,
  • 8 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubantriebs etwa entsprechend dem Hubantrieb gemäß 4, wobei jedoch im Anlenkbereich der Zunge am Joch eine Biegenut vorgesehen ist und das Joch gewellte Abschnitte aufweist,
  • 9 eine seitliche Querschnittsansicht des Hubantriebs gemäß 8 entlang einer Line IX-IX in 8,
  • 10 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubantriebs in einer Vorderansicht mit zwei in Querrichtung nebeneinanderliegenden Zungen,
  • 11 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubantriebs in einer Vorderansicht, bei dem zwei in Längserstreckungsrichtung hintereinander angeordnete Zungen vorhanden sind,
  • 12 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubantriebs mit einem hufeisenförmigen Joch, und
  • 13 ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubantriebs etwa entsprechend den Hubantrieben gemäß 1 oder 4, allerdings mit zwei Antriebsspulen.
  • Bei einem elektromagnetischen Hubantrieb 10 einer fluidtechnischen Vorrichtung 9, zum Beispiel eines pneumatischen Vorsteuerventils, werden ein Stator 11 und ein Anker 12 durch ein Bauteil 13 gebildet. Der Anker 12 ist in Hubrichtung 14 biegebeweglich am Stator 11 gelagert. Bei Bestromung einer Antriebsspule 15 wird der Hubantrieb 10 betätigt. Dabei bewegt sich der Anker 12 in Richtung des Stators 11 in einer Hubbewegung, bis sich Stator 11 und Anker 12 im wesentlichen in einer gemeinsamen Plattenebene befinden, wie beispielsweise in 3 dargestellt ist.
  • Das Bauteil 13 weist eine plattenartige Gestalt auf. Es ist beispielsweise ein Stanzteil aus Blech. Auch eine Bearbeitung mittels Laserschneidens oder dergleichen ist möglich. Eine den Stator 11 bildende Zunge 16 ist aus dem Bauteil ausgespart. Hierfür ist ein U-förmiger Ausschnitt 17 aus dem Bauteil 13 herausgestanzt oder herausgeschnitten. Der Anker 12 umschließt den Stator 11 ringförmig.
  • Die Zunge 16 bzw. der Stator 11 durchdringt die Antriebsspule 15. Die Windungen der Spule 15 verlaufen quer zur Längserstreckungsrichtung der Zunge 16. Die Antriebsspule 15 ist in dem Ausschnitt 17 angeordnet, wobei ihre Windungen durch die U-Schenkel des Ausschnittes 17 verlaufen.
  • Der Stator 11 und der Anker 12 sind relativ zueinander beweglich. Der Stator 11 ist in seiner Ruhestellung, das heißt bei nicht bestromter Antriebsspule 15, aus der gemeinsamen Plattenebene mit dem Anker 12 ausgelenkt. Dabei wirkt eine Federkraft auf den Stator 11, die durch das Bauteil 13 bereitgestellt wird. Bei einer Bewegung des Ankers 12 in die gemeinsame Plattenebene mit dem Stator 11 wird das Bauteil 13 federnd verspannt, was später bei nicht bestromter Antriebsspule 15 eine Rückstellung des Ankers 12 in die Ruhestellung bewirkt.
  • Wenn die Antriebsspule 15 über Leiter 18 bestromt wird, der Hubantrieb 10 mithin betätigt wird, erzeugt die Antriebsspule 15 einen durch Pfeile angedeuteten Magnetfluss 19 in dem Bauteil 13. Der Magnetfluss 19 fließt über einen Luftspalt 20 zwischen dem Anker 12 und dem Stator 11. In dem Bestreben den Luftspalt 20 zu verkleinern bewegt sich der Anker 12 in Richtung des Stators 11 in der Hubrichtung 14. Dabei bewegen sich an den Luftspalt 20 angrenzende Polflächen 21, 22 des Stators 11 bzw. des Ankers 12 aufeinander zu, bis sie einander gegenüberstehen (siehe 3). Dann ist der Feldlinienverlauf des Magnetflusses 19 am kürzesten. Die Polflächen 21, 22 werden bei der Hubbewegung des Hubantriebs 10 nahezu parallel verschoben. Die Polfläche 21 wird durch die Stirnseite der Zunge 16 am freien Ende der Zunge 16 gebildet. Bei der in 3 gezeigten Betätigungsstellung durchdringen die Feldlinien des Magnetflusses 19 die Polflächen 21, 22 senkrecht. Die Hubrichtung 14 verläuft senkrecht zu diesen Feldlinien. Während der gesamten Hubbewegung des Ankers wird zum Beispiel eine abnehmende Hubkraft bereitgestellt, die bei der Stellung gemäß 3 zum Beispiel am kleinsten ist, bei der Stellung gemäß 2 (Auslenkung des Stators 11 um etwa eine halbe Dicke des Bauteils 13) etwa die Hälfte der maximalen Hubkraft beträgt und bei einer (nicht dargestellten) Auslenkung des Stators 11 um eine (Blech-)Dicke des Bauteils 13 ihr Maximum hat.
  • Der Anker 12 wird durch ein Art Joch 23 gebildet, das die den Stator 11 bildende Zunge 16 ringförmig umgibt. Ein oberer Quer-Abschnitt 24 des Jochs 23, der oberhalb des freien Endes der Zunge 16 in Querrichtung verläuft, bildet zweckmäßiger weise einen Kraftabgriff für ein anzutreibendes Element 25, beispielsweise ein Ventilglied eines pneumatischen Ventils der fluidtechnischen Vorrichtung 9. Das anzutreibende Element 25 ist lediglich schematisch dargestellt. Das anzutreibende Element 25 könnte sich beispielsweise, wie in 5 und 7 dargestellt, auch an der entgegengesetzten Seite (in 2 zum Beispiel rechts) des oberen Quer-Abschnitts 24 befinden. An einem dem oberen Quer-Abschnitt 24 des Jochs 23 entgegengesetzten unteren Quer-Abschnitt 26 ist die Zunge 16 biegebeweglich angelenkt.
  • Ein Hubantrieb 30 gemäß 4 bis 7 weist im wesentlichen einen ähnlichen Aufbau auf wie der Hubantrieb 10. Gleichartige oder gleichartig funktionierende Komponenten des Hubantriebs 30 sind deshalb mit den beim Hubantrieb 10 verwendeten Bezeichnungen versehen und werden im folgenden nicht näher erläutert.
  • Wie beim Hubantrieb 10 ist auch beim Hubantrieb 30 die Zunge 16 biegebeweglich am Joch 23 angelenkt. Im Unterschied zum Hubantrieb 10 bildet sie jedoch einen Anker 31, wohingegen das Joch 23 einen Stator 32 bildet. Das Joch 23 bleibt demnach ortsfest, während die den Anker 31 bildende Zunge 16 bewegt wird. Die Antriebsspule 15 ist wie beim Hubantrieb 10 am Stator festgelegt. Im Unterschied zum Hubantrieb 10 ist die Antriebsspule 15 jedoch nicht an der Zunge 16, sondern am Joch 23 angeordnet. Es versteht sich, dass die Antriebsspule 15 auch durch eine separate Halteeinrichtung gehalten werden kann. Vorzugsweise ist die Antriebsspule 15 auf einen Windungsträger aufgewickelt.
  • Sofern die Antriebsspule 15 unbetätigt ist, das heißt nicht bestromt wird, nimmt die Zunge 16, das heißt der Anker 31 eine in 5 gezeigte Ruhestellung ein. Der Anker 31 ist dabei aus einer gemeinsamen Plattenebene mit dem Joch 23 ausgelenkt. In dieser Ruhestellung wird er durch die federnde Eigenschaft des Bauteils 13 gehalten.
  • Bei Bestromung der Antriebsspule 15 bildet sich der Magnetfluss 19 aus. Der Anker 31 versucht den Weg der Magnetfeldlinien des Magnetflusses 19 über den Luftspalt 20 zu verkleinern und bewegt sich dementsprechend in der Hubrichtung 14 in Richtung der gemeinsamen Plattenebene mit dem Joch 23 bis er die in 6 gezeigt Betätigungsstellung einnimmt. Dabei stellen sich wie beim Hubantrieb 10 die Polflächen 21, 22 parallel gegenüber. Im Unterschied zum Hubantrieb 10 bildet beim Hubantrieb 30 die Zunge 16, also der Anker 31, den Kraftabgriff für das Element 25.
  • Ein Hubantrieb 30' gemäß 7 ist eine Abwandlung des Hubantriebs 30 gemäß 4 bis 6. Er weist eine im Vergleich zur Zunge 16 in Längsrichtung längere Zunge 36 auf, deren freies Ende 37 den oberen Abschnitt 24 des Joches 23 in einem Überlappbereich überlappt. Die Zunge 36 bildet den Anker, das Joch 23 den Stator des Hubantriebs 30'. Bei Betätigung der Antriebsspule 15 bewegt sich die Zunge 36, also der Anker, aus der gestrichelt eingezeichneten Ruhestellung, bei der sie aus der Plattenebene des Jochs 23 ausgelenkt ist, in Richtung des Joches 23.
  • In Betätigungsstellung (in durchgezogenen Linien gezeichnet) liegt das freie Ende 37 der Zunge 36 am oberen Abschnitt 24 des Jochs 23 an. Zur Verkürzung des Joches 23 im Verhältnis zur Zunge 36 sind beispielsweise nicht dargestellte Wellenabschnitte vorgesehen, die nachfolgend im Zusammenhang mit den 8 und 9 näher erläutert werden.
  • Die 8 und 9 zeigen einen Hubantrieb 40, der im wesentlichen dem Hubantrieb 10 entspricht. Gleiche oder gleichartige Komponenten tragen daher dieselbe Bezeichnung wie beim Hubantrieb 10.
  • Bei dem Hubantrieb 40 bildet ein Joch 41, das im wesentlichen dem Joch 23 entspricht, den Anker. Das Joch 41 umschließt die den Stator des Hubantriebs 40 bildende Zunge 16 ringförmig. Die Zunge 16 und das Joch 41 werden durch ein Bauteil 42 gebildet, aus dem die Zunge 16 beispielsweise durch Laserschneiden und/oder Stanzen ausgespart ist.
  • Insbesondere beim Laserschneiden kann das Spaltmaß des Luftspaltes 20 sehr klein gehalten werden. Eine solche Lösung ist beispielsweise bei den Hubantrieben 10 und 30 realisiert. La serschneiden kann jedoch im Einzelfall zu aufwendig sein. Wendet man daher eine konventionelle Stanztechnik an, ist der Luftspalt 20 möglicherweise zu groß. Zur Verkleinerung des Luftspaltes 20 sind daher beim Hubantrieb 40 Wellenabschnitte 43 an Längsschenkeln 44 des Jochs 41 vorgesehen. Die Längsschenkel 44 verlaufen in Längsrichtung 49, parallel zur Längserstreckungsrichtung der Zunge 16. Die Wellenabschnitte 43 sind vorliegend in etwa in der Mitte der Längsschenkel 44 angeordnet. Durch die Wellenabschnitte 43 werden die Längsschenkel 44 verkürzt, so dass ein unterer und ein oberer Querschenkel 45, 46 des Jochs 41 in Längsrichtung 49 näher zusammenrücken, mithin der Luftspalt 20 zwischen dem oberen Querschenkel 46 und dem freien Ende der Zunge 16 verkleinert wird.
  • Zur besseren Beweglichkeit der Zunge 16 und des Jochs 41 relativ zueinander ist eine Biegenut 47 im Anlenkbereich der Zunge 16 am unteren Querschenkel 45 vorgesehen. Die Biegenut 47 ist beispielsweise in das Bauteil 42 eingeprägt.
  • Zur besseren Beweglichkeit der Zunge 16 und des Jochs 41 relativ zueinander könnte auch ein gestauchter und/oder gewellter Abschnitt, etwa im Bereich der Biegenut 47, vorgesehen sein. Gegenüber der Biegenut 47 hat diese Lösung den Vorteil, dass der für den magnetischen Fluss bereitstehende Querschnitt des Bauteils 42 nicht verringert ist.
  • Zwar ist durch die Biegenut 47 die Beweglichkeit der Zunge 16 relativ zum Joch 41 (oder umgekehrt) verbessert. Gleichzeitig kann jedoch die Feder-Rückstellwirkung des Bauteils 42 auf das Anker-Joch 41 dadurch verringert sein. Zur Abhilfe kann eine Feder 48 zum federnden Halten des Jochs 41 in der Ruhestellung, also bei nicht betätigter Antriebsspule 15, vorgesehen ein. Die Feder 48 wirkt entgegen der Antriebskraft der Antriebsspule 15.
  • Bei einem Hubantrieb 50 sind in Querrichtung nebeneinander angeordnete Zungen 51, 52 in der Art der Zunge 16 aus einem Bauteil 13 ausgespart. Beispielsweise sind U-förmige Ausschnitte 17 aus dem Bauteil nebeneinanderliegend ausgespart, in denen die Zungen 51, 52 angeordnet sind. Die Zungen durchdringen Antriebspulen 54, 55. Den Zungen 51, 52 sind Jochbereiche 56, 57 des Bauteils 53 zugeordnet, die bei Betätigung der Antriebspulen 54, 55 von Magnetflüssen 58, 59 (durch Pfeile angedeutet) durchflossen werden.
  • Auch ein Hubantrieb 60 gemäß 11 weist zwei Zungen, nämlich Zungen 61, 62 auf. Die Zungen 61, 62 sind im Unterschied zum Hubantrieb 50 nicht in Querrichtung nebeneinander, sondern in Längsrichtung 49 hintereinander angeordnet. Die freien Enden der Zungen 61, 62 sind voneinander entfernt. Die den freien Enden entgegengesetzten Enden der Zungen 61, 62 sind an einem mittleren Querabschnitt 63 eines Bauteils 64, aus dem die Zungen 61, 62 ausgespart sind, biegebeweglich ange lenkt. Den Zungen 61, 62 sind Jochbereiche 65 des Bauteils 64 zugeordnet.
  • Man könnte den Hubantrieb 60 auch als Hintereinanderschaltung zweier Hubantriebe 40 gemäß 8 ansehen. Wie bei diesem sind längsseitige Wellenabschnitte 43 vorgesehen, die Längsschenkel 44 der Jochbereiche 65, 66 in Längsrichtung 49 verkürzen, so dass Luftspalte 20 zwischen den freien Enden der Zungen 61, 62 und einem unteren bzw. einem oberen Querschenkel 67, 68 verkleinern.
  • Mittels Antriebsspulen 69, 70, die in der Art der Antriebsspule 15 in den Ausschnitten 17 angeordnet sind und die von den Zungen 61, 62 durchdrungen werden, können die Zungen 61, 62 relativ zu den Jochbereichen 65 bewegt werden. Beispielsweise bilden die Zungen 61, 62 Anker.
  • Es wäre prinzipiell aber auch möglich, dass beispielsweise der Querabschnitt 63 verhältnismäßig schmal ausgestaltet ist. Die beiden Zungen 61, 62 könnten dann die Schenkel einer Wippe bilden, die bei Betätigung der Antriebsspulen 69, 70 (es könnte auch nur eine einzige Antriebsspule vorgesehen sein) in eine gemeinsame Ebene den umgebenden Jochbereich 65 bewegt bzw. gezogen wird.
  • Bei einem Hubantrieb 75 gemäß 12 ist im Unterschied zu den vorgenannten Hubantrieben kein ringförmiges Joch, sondern ein U-förmiges oder hufeisenförmiges Joch 76 vorhanden, mit einem Längsschenkel 80, einem unteren und einem oberen Querschenkel 77, 83, zwischen denen der Längsschenkel 80 verläuft. An dem unteren Querschenkel 77 ist ein vorliegend den Anker des Hubantriebes 75 bildendes Flussleitstück 78 biegebeweglich angelenkt. In Längserstreckungsrichtung des Flussleitstücks 78, parallel zum Längsschenkel 80 ist eine Antriebsspule 79 am Joch 76 angeordnet. Die Antriebsspule 76 wird vom Längsschenkel 80 des Jochs 76 durchdrungen. Bei Betätigung der Antriebsspule 79 stellt sich ein Magnetfluss 81 ein, der das Joch 76 und das Flussleitstück 78 ringförmig durchfließt und über einen Luftspalt 82 zwischen dem Flussleitstück 78 geht. Das Flussleitstück 78 wird durch den Magnetfluss 81 in eine Ebene mit dem Joch 76 gezogen. Der Hubantrieb 75 verhält sich insoweit gleich wie beispielsweise der Hubantrieb 30 gemäß 4 bis 6.
  • Ein Hubantrieb 90 gemäß 13 ist im wesentlichen gleichartig aufgebaut wie die Hubantriebe 10 oder 30. Im Unterschied zu diesen weist er jedoch nicht nur eine Antriebsspule, sondern zwei Antriebsspulen 91, 92 auf, die beidseits der Zunge 16 angeordnet sind und von Längsschenkeln 93 des Jochs 23 durchdrungen werden. Die Antriebsspulen 90, 92 können beispielsweise eine im Vergleich zu den Hubantrieben 10, 30 größere Hubkraft bereitstellen. Es ist auch möglich, die beiden Antriebsspulen 91, 92 verhältnismäßig kompakt auszugestalten, das heißt, im Vergleich zur Antriebsspule 15 weniger Windungen vorzusehen, wodurch der Hubantrieb 30 im Vergleich zu den Hubantrieben 10, 30 bei vergleichbarer Hubkraft flacher, das heißt kompakter baut.
  • Die Bauteile 13, 42, 64 können, wie erwähnt, Stanzbiegeteile sein. Stanzbiegeteile können zu einer effizienten Fertigung in einem Gurt bereitgestellt werden.

Claims (21)

  1. Elektromagnetischer Hubantrieb mit einem Stator (11; 32), mindestens einer Antriebsspule (15; 54, 55; 69) und einem Anker (12; 31), dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (11; 32) und der Anker (12; 31) durch ein einstückiges Bauteil (13; 42; 64) gebildet werden, und dass der Anker (12; 31) in Hubrichtung (14) biegebeweglich am Stator (11; 32) gelagert ist.
  2. Hubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich an einen Luftspalt (20) angrenzende Polflächen (21, 22) des Stators (11; 32) und des Ankers (12; 31) bei Bestromung der mindestens einen Antriebsspule (15; 54, 55; 69) in einer Hubbewegung aufeinander zubewegen und nach durchgeführter Hubbewegung einander im Wesentlichen gegenüberstehen, und dass die Hubrichtung (14) senkrecht zum Feldlinenverlauf im Luftspalt (20) zwischen den Polflächen (21, 22) nach durchgeführter Hubbewegung verläuft.
  3. Hubantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Anker (12; 31) eine Federkraft entgegen der durch eine Bestromung der Antriebsspule (15; 54, 55; 69) hervorgerufenen Hubkraft wirkt.
  4. Hubantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft durch das Bauteil (13; 42; 64) bereitgestellt wird.
  5. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (13; 42; 64) eine plattenartige Gestalt aufweist.
  6. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens einen Antriebsspule (15; 54, 55; 69) in dem Bauteil (13; 42; 64) einen im wesentlichen in einer Plattenebene verlaufenden magnetischen Fluss (19) erzeugt.
  7. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (12; 31) bei Betätigung der mindestens einen Antriebsspule (15; 54, 55; 69) in im wesentlichen die mit dem Stator (11; 32) gemeinsame Plattenebene bewegt wird, und dass ein freies Ende des Ankers (12; 31) bei nicht betätigter Antriebsspule (15; 54, 55; 69) eine aus der Plattenebene ausgelenkte Stellung einnimmt.
  8. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (11; 32) den Anker (12; 31) ringförmig umschließt oder hufeisenförmig umgreift oder der Anker (12; 31) den Stator (11; 32) ringförmig umschließt oder hufeisenförmig umgreift.
  9. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Bauteil (13; 42; 64) mindestens eine den Anker (12; 31) oder den Stator (11; 32) bildende Zunge (16; 51, 52; 61, 62) ausgespart ist.
  10. Hubantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zunge (16; 51, 52; 61, 62) die mindestens eine Antriebsspule (15; 54, 55; 69) durchdringt.
  11. Hubantrieb nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende der Zunge (16; 51, 52; 61, 62) ein Luftspalt (20) vorhanden ist, der bei Bestromung der mindestens einen Antriebsspule (15; 54, 55; 69) verkleinert wird.
  12. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Bauteil (13; 42; 64) eine den Anker (12; 31) oder den Stator (11; 32) bildende Wippe ausgespart ist.
  13. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (13; 42; 64) eine Blechanordnung enthält, insbesondere durch ein einziges Blechteil gebildet wird.
  14. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (13; 42; 64) als ein Stanzbiegeteil ausgestaltet und/oder laserbearbeitet ist.
  15. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (13; 42; 64) zur Verkleinerung eines Luftspaltes (20) zwischen Stator (11; 32) und Anker gewellt ist.
  16. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Biegenut (47) und/oder einen gestauchten und/oder gewellten Abschnitt zwischen dem Anker (12; 31) und dem Stator (11; 32).
  17. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere in Längsrichtung hintereinander und/oder in Querrichtung nebeneinander angeordnete, insbesondere zungenartige Anker (51, 52; 61, 62) aufweist.
  18. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (12; 31) einen Kraftabgriff zur Betätigung eines fluidtechnischen, insbesondere pneumatischen, Ventils (25) bildet.
  19. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Bestandteil einer fluidtechnischen Vorrichtung, insbesondere eines pneumatischen Vorsteuerventils, bildet.
  20. Hubantrieb nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidtechnische Vorrichtung ein 3/2-Wegeventil enthält.
  21. Hubantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an einen Luftspalt (20) angrenzende Polflächen (21, 22) des Stators (11; 32) und des Ankers (12; 31) bei Bestromung der mindestens einen Antriebsspule (15; 54, 55; 69) in einer Hubbewegung aufeinander zubewegen und nach durchgeführter Hubbewegung einander genau oder im wesentlichen gegenüberstehen, und dass die Hubrichtung (14) senkrecht zum Feldlinenverlauf im Luftspalt (20) zwischen den Polflächen (21, 22) nach durchgeführter Hubbewegung verläuft.
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