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DE102018001243A1 - Bistable electromagnetic lifting actuator and wire drawing machine - Google Patents

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DE102018001243A1
DE102018001243A1 DE102018001243.4A DE102018001243A DE102018001243A1 DE 102018001243 A1 DE102018001243 A1 DE 102018001243A1 DE 102018001243 A DE102018001243 A DE 102018001243A DE 102018001243 A1 DE102018001243 A1 DE 102018001243A1
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DE
Germany
Prior art keywords
armature
end position
stop
bistable electromagnetic
permanent magnet
Prior art date
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Application number
DE102018001243.4A
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German (de)
Inventor
Oliver Wickboldt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kendrion (Donaueschingen/Engelswies) GmbH
Kendrion Donaueschingen/engelswies GmbH
Original Assignee
Kendrion (Donaueschingen/Engelswies) GmbH
Kendrion Donaueschingen/engelswies GmbH
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Publication date
Application filed by Kendrion (Donaueschingen/Engelswies) GmbH, Kendrion Donaueschingen/engelswies GmbH filed Critical Kendrion (Donaueschingen/Engelswies) GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen bistabilen elektromagnetischen Hubaktor (10), aufweisend ein Gehäuse (20) mit einem Ankerraum (25), einen Anker (30) mit einem Stößel (35), der entlang einer Längsachse (15) in dem Ankerraum (25) beweglich ist und eine erste stabile Endlage (11) und eine zweite stabile Endlage (12) aufweist, eine Erregerspule (40), die in dem Ankerraum (25) angeordnet ist und den Anker (30) wenigstens bereichsweise umgibt und bei einer Bestromung den Anker (30) in die erste Endlage (11) oder die zweite Endlage 12 bewegt, einen Permanentmagnet (50), der in dem Ankerraum (25) angeordnet ist und eine Druckfeder (60), durch die der Anker (30) in der ersten Endlage (12) vorgespannt gehalten ist, wobei der Permanentmagnet (50) einen magnetischen Fluss zur Bildung eines Magnetkreises in der ersten stabilen Endlage (11) und in der zweiten stabilen Endlage (12) auf den Anker (30) überträgt und wobei der Anker (30) in der ersten stabilen Endlage (11) und in der zweiten stabilen Endlage (12) den Magnetkreis schließt und durch den Permanentmagnet (50) permanentmagnetisch gehalten ist.The invention relates to a bistable electromagnetic lifting actuator (10), comprising a housing (20) with an armature space (25), an armature (30) with a plunger (35) movable along a longitudinal axis (15) in the armature space (25) is and a first stable end position (11) and a second stable end position (12), an excitation coil (40) which is arranged in the armature space (25) and the armature (30) at least partially surrounds and when energized the armature (40). 30) moves into the first end position (11) or the second end position 12, a permanent magnet (50) which is arranged in the armature space (25) and a compression spring (60) through which the armature (30) in the first end position ( 12), wherein the permanent magnet (50) transmits a magnetic flux to the armature (30) to form a magnetic circuit in the first stable end position (11) and in the second stable end position (12), and wherein the armature (30) in the first stable end position (11) and in the second stable end position End position (12) closes the magnetic circuit and is kept permanently magnetic by the permanent magnet (50).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen bistabilen elektromagnetischen Hubaktor nach Anspruch 1, der eine erste stabile Endlage und eine zweite stabile Endlage zum starken permagnetischen Halten des Ankers in beide Bewegungsrichtungen des Ankers aufweist sowie eine Drahtziehmaschine mit einem solchen elektromagnetischen Hubaktor nach Anspruch 17.The present invention relates to a bistable electromagnetic lifting actuator according to claim 1, which has a first stable end position and a second stable end position for strong permagnetic holding of the armature in both directions of movement of the armature and a wire drawing machine with such an electromagnetic lifting actuator according to claim 17.

Aus dem Stand der Technik sind elektromagnetische Hubaktoren in unterschiedlichen Ausgestaltungen vorbekannt. Derartige Hubaktoren sind beispielsweise als Umkehrhubmagnet bekannt, welche zwei Erregerspulen aufweisen. Durch eine Bestromung einer der Erregerspulen wird ein Anker in dem Hubaktor von einer ersten Endlage in eine zweite Endlage und vice versa verfahren, wobei durch eine Dauerbestromung einer der beiden Erregerspulen der Anker in der jeweiligen Endlage gehalten ist.Electromagnetic lifting actuators in different configurations are previously known from the prior art. Such Hubaktoren are known for example as Umkehrhubmagnet having two excitation coils. By energizing one of the excitation coils, an armature in the lifting actuator is moved from a first end position to a second end position and vice versa, the armature being held in the respective end position by continuous energization of one of the two exciter coils.

Aus DE 4439695 C2 ist ein monostabiler Hubaktor mit einer ersten Erregerspule, einer zweiten Erregerspule und einem Permanentmagneten vorbekannt. Der Permanentmagnet hält den Anker nach einer Bestromung der ersten Erregerspule in einer ersten stabilen Endlage, wobei die Rückstellung des Ankers durch eine Bestromung der zweiten Erregerspule erfolgt.Out DE 4439695 C2 is a monostable Hubaktor with a first excitation coil, a second excitation coil and a permanent magnet previously known. The permanent magnet holds the armature after energizing the first field coil in a first stable end position, wherein the provision of the armature is effected by energizing the second field coil.

Als Nachteil bei den aus dem Stand der Technik bekannten elektromagnetischen Hubaktoren hat sich herausgestellt, dass derartige Hubaktoren kein starkes permanentmagnetisches Halten des Ankers in der ersten Endlage und der zweiten Endlage ermöglichen und gleichzeitig in beide Zustellrichtungen eine möglichst große mechanische Arbeit verrichten können. Auch haben sich solche Hubaktoren als anfällig gegenüber externe Einflüsse erwiesen, wenn beispielsweise der Hubaktor in eine der Bewegungsrichtungen blockiert oder gedämpft ist, da dort ein schnelles Schalten nicht mehr sichergestellt ist. Insbesondere benötigen Hubaktoren von Drahtziehmaschinen besonders große Kräfte während der Zustellung, müssen aber auch große Haltekräfte in den jeweiligen Endlagen bereitstellen und robust gegenüber einer möglichen Blockade oder Dämpfung sein und gleichzeitig ein schnelles Schalten gewährleisten. Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Hubaktoren liegt in der großen Bauform.A disadvantage of the known from the prior art electromagnetic Hubaktoren has been found that such Hubaktoren no strong permanent magnetic holding the armature in the first end position and the second end position allow and simultaneously perform the greatest possible mechanical work in both delivery directions. Also, such Hubaktoren have proven to be vulnerable to external influences, for example, if the Hubaktor is blocked or damped in one of the directions of movement, since there is no longer guaranteed a fast switching. In particular, lifting actuators of wire drawing machines require particularly large forces during delivery, but also have to provide large holding forces in the respective end positions and be robust against possible blockage or damping while ensuring rapid switching. Another disadvantage of known from the prior art Hubaktoren is in the large design.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen bistabilen elektromagnetischen Hubaktor aufzuzeigen, der ein starkes permanentmagnetisches Halten in den beiden Endlagen ermöglicht, eine kleine und kompakte Bauform bei gleichzeitiger größtmöglicher Leistung realisiert, im Betrieb robust und zuverlässig schaltet, insbesondere im Hinblick auf äußere Einflüsse z.B. Dämpfung oder Blockade, und in der Herstellung kostengünstig ist.It is therefore an object of the present invention to provide a bistable electromagnetic Hubaktor that allows a strong permanent magnetic holding in the two end positions, a small and compact design realized while maximizing performance, robust and reliable in operation switches, especially in view of external influences, for. Damping or blockage, and is inexpensive to manufacture.

Diese Aufgaben werden durch einen bistabilen elektromagnetischen Hubaktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Drahtziehmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.These objects are achieved by a bistable electromagnetic lifting actuator with the features of claim 1 and by a wire drawing machine having the features of claim 17.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The dependent claims have advantageous developments of the invention to the content.

Der erfindungsgemäße bistabile elektromagnetische Hubaktor weist ein Gehäuse mit einem Ankerraum, einen auf einem Stößel geführten Anker, der entlang der Längsachse in dem Ankerraum beweglich ist und eine erste stabile Endlage und eine zweite stabile Endlage aufweist, eine Erregerspule, die in dem Ankerraum angeordnet ist und den Anker wenigstens bereichsweise umgibt und bei einer Bestromung der Erregerspule den Anker in die erste Endlage und in die zweite Endlage bewegt, einen Permanentmagnet, der in dem Ankerraum angeordnet ist und eine Druckfeder, durch die der Anker in die erste Endlage vorgespannt ist, auf. Der Permanentmagnet überträgt dabei einen magnetischen Fluss zur Bildung eines Magnetkreises in der ersten stabilen Endlage und in der zweiten stabilen Endlage auf den Anker und der Anker schließt in der ersten stabilen Endlage und der zweiten stabilen Endlage den Magnetkreis und ist somit durch den Permanentmagnet permanentmagnetisch gehalten. Der erfindungsgemäße bistabile elektromagnetische Hubaktor zeichnet sich im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Hubaktoren dadurch aus, dass nur ein einziger Permanentmagnet vorgesehen ist, der den Anker sowohl in der ersten Endlage, als auch in der zweiten Endlage mit Hilfe eines gebildeten Magnetkreises permanentmagnetisch hält. Der magnetische Fluss des Permanentmagneten wird in dem Ankerraum unabhängig von der Position des Ankers in der Längsachse auf den Anker übertragen, sodass in der ersten stabilen Endlage und in der zweiten stabilen Endlage der Magnetkreis geschlossen ist. Die Richtung der Zustellbewegung des Ankers erfolgt dabei in Abhängigkeit einer Bestromungsrichtung der Erregerspule. Der erfindungsgemäße bistabile elektromagnetische Hubaktor ist somit auch ein bidirektionaler Hubaktor.The bistable electromagnetic lifting actuator according to the invention comprises a housing with an armature space, an armature guided on a plunger, which is movable along the longitudinal axis in the armature space and has a first stable end position and a second stable end position, an exciter coil, which is arranged in the armature space and The armature at least partially surrounds and moves when energizing the excitation coil, the armature in the first end position and in the second end position, a permanent magnet which is arranged in the armature space and a compression spring, by which the armature is biased in the first end position on. The permanent magnet transmits a magnetic flux to form a magnetic circuit in the first stable end position and in the second stable end position on the armature and the armature closes in the first stable end position and the second stable end position of the magnetic circuit and is thus held by the permanent magnet permanent magnet. The bistable electromagnetic Hubaktor invention is characterized in contrast to the known from the prior art Hubaktoren in that only a single permanent magnet is provided, the permanent magnet in both the first end position, as well as in the second end position by means of a magnetic circuit formed holds. The magnetic flux of the permanent magnet is transmitted in the armature space regardless of the position of the armature in the longitudinal axis of the armature, so that in the first stable end position and in the second stable end position of the magnetic circuit is closed. The direction of the feed movement of the armature takes place in dependence of a Bestromungsrichtung the excitation coil. The inventive bistable electromagnetic Hubaktor is thus also a bidirectional Hubaktor.

Ein Vorteil, der sich gegenüber den klassischen bistabilen Umkehrhubmagneten ergibt, ist eine starke Asymmetrie der benötigten Leistung, wobei die verrichtete mechanische Leistung in beiden Bewegungsrichtungen ähnlich ist. In einer Zustellbewegung in die erste Endlage hilft bei einer sehr geringen elektrischen Leistung die Feder bei der Zustellbewegung, während dessen in der Zustellbewegung in die zweite Endlage bei einer Bestromung der Erregerspule der Anker entgegen der Haltekraft des Permanentmagneten und der Druckfeder in die zweite stabile bewegt ist, um dort wieder durch den Permanentmagneten permanentmagnetisch gehalten zu werden. Das permanentmagnetische Halten in der ersten Endlage und der zweiten Endlage weist gegenüber dem klassischen Federspeichern eine deutlich erhöhte Haltekraft auf.An advantage that results over the classic bistable reversible lift magnets is a strong asymmetry in the required power, with the mechanical performance performed being similar in both directions of movement. In a feed movement in the first end position helps with a very low electric power, the spring in the feed movement, while in the feed movement in the second end position at energization of the excitation coil of the armature counter to the holding force of the permanent magnet and the compression spring in the second stable is moved to be kept there permanently magnetically by the permanent magnet. The permanent magnetic holding in the first end position and the second end position has over the conventional spring stores a significantly increased holding power.

In einer weiteren Ausgestaltung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein erster Anschlag und ein zweiter Anschlag für den Anker in dem Ankerraum vorgesehen sind, wobei der erste Anschlag die erste stabile Endlage vorgibt und der zweite Anschlag die zweite stabile Endlage. Der erste Anschlag und der zweite Anschlag sind demnach derart ausgebildet, dass diese mechanisch die Endlage des Ankers in der Längsachse vorgeben und in der jeweiligen Endlage in Wirkkontakt, besonders bevorzugt in flächigem Wirkkontakt in einer Ebene senkrecht zur Längsachse mit dem Anker sind. Der flächige Wirkkontakt ist insbesondere derart auszubilden, dass die entstehenden Kräfte beim schlagartigen Abbremsen des Ankers nicht die Festigkeitsgrenzen der verwendeten Materialien überschreiten. Alternativ kann ein Luftspalt in der jeweiligen Endlage zwischen dem Anker und dem ersten Anschlag oder dem zweiten Anschlag vorgesehen sein, wobei der Anker durch Dämpfungsmittel entsprechend abgebremst wird.In a further embodiment, it has proved to be advantageous if a first stop and a second stop for the armature are provided in the armature space, wherein the first stop defines the first stable end position and the second stop the second stable end position. The first stop and the second stop are therefore designed such that they mechanically predetermine the end position of the armature in the longitudinal axis and in the respective end position in operative contact, particularly preferably in two-dimensional operative contact in a plane perpendicular to the longitudinal axis with the armature. The areal effective contact is to be embodied in particular in such a way that the resulting forces do not exceed the strength limits of the materials used in the sudden braking of the armature. Alternatively, an air gap may be provided in the respective end position between the armature and the first stop or the second stop, wherein the armature is braked by damping means accordingly.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der erste Anschlag und der zweite Anschlag aus einem weichmagnetischen Werkstoff geformt sind und einen Teil des Magnetkreises bilden. Durch den flächigen Kontakt zwischen dem Anker mit dem ersten Anschlag in der ersten stabilen Endlage oder mit dem zweiten Anschlag in der zweiten stabilen Endlage wird der Magnetkreis geschlossen und der Anker wird permanentmagnetisch an dem jeweiligen Anschlag gehalten, wodurch besonders hohen Haltekräfte realisiert sind.According to a further embodiment of the present invention, it has proved to be advantageous if the first stop and the second stop are formed from a soft magnetic material and form part of the magnetic circuit. Due to the surface contact between the armature with the first stop in the first stable end position or with the second stop in the second stable end position of the magnetic circuit is closed and the armature is permanently magnetically held to the respective stop, whereby particularly high holding forces are realized.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der Permanentmagnet in der Längsachse zwischen dem ersten Anschlag oder dem zweiten Anschlag und der Erregerspule angeordnet ist. In dem Ankerraum sind somit die Anschläge sowie der Permanentmagnet und die Erregerspule in einer Reihe angeordnet, wodurch sich ein besonders kompakter Aufbau ergibt.It is also advantageous if the permanent magnet is arranged in the longitudinal axis between the first stop or the second stop and the exciter coil. In the armature space thus the stops and the permanent magnet and the exciter coil are arranged in a row, resulting in a particularly compact design.

Darüber hinaus ist es weiter bevorzugt besonders vorteilhaft, wenn der Permanentmagnet in der Längsachse beabstandet zu dem ersten Anschlag oder dem zweiten Anschlag angeordnet ist. Der Abstand zwischen dem Permanentmagneten und dem Anschlag kann beispielsweise als Luftspalt ausgebildet sein oder mit einem nicht magnetischen Füllstoff gefüllt sein.Moreover, it is further preferred particularly advantageous if the permanent magnet is arranged in the longitudinal axis spaced from the first stop or the second stop. The distance between the permanent magnet and the stop may for example be formed as an air gap or filled with a non-magnetic filler.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Ankerraum zwischen dem Permanentmagneten und dem Anker an dem Permanentmagneten ein Gleitlager vorgesehen ist, durch das der Anker in dem Ankerraum in der Längsachse beweglich gelagert gehalten ist. Durch die Ausbildung eines solchen Gleitlagers in dem Ankerraum ist eine besonders gute Ausnutzung des verfügbaren Bauraums des bistabilen elektromagnetischen Hubaktors realisiert, wobei gleichzeitig besonders große Gleitlagerflächen zur Verfügung gestellt werden können, um auch große Querkräfte zu der Längsachse aufnehmen zu können, ohne dass in entsprechenden Durchgangsöffnungen des Gehäuses gesonderte Lagerstellen vorhergesehen werden müssen, welche die Baulänge unnötig vergrößern. Der magnetische Fluss der Permanentmagneten wird somit durch das Gleitlager, welche besonders bevorzugt als planares Gleitlager ausgebildet ist, in den Anker bzw. den Stößel geleitet, wobei besonders bevorzugt ein möglichst geringer Luftspalt zwischen dem Gleitlager und dem Anker bzw. dem Stößel vorgesehen ist, um den Flussübergang des magnetischen Flusses besonders günstig zu gestalten. Das Gleitlager kann alternativ durch den Permanentmagneten gebildet werden. Weiter bevorzugt kann zwischen dem Gleitlager und dem Permanentmagneten ein Flussleitstück angeordnet sein.According to a further particularly preferred embodiment of the present invention, it is provided that in the armature space between the permanent magnet and the armature to the permanent magnet, a sliding bearing is provided, through which the armature is movably supported in the armature space in the longitudinal axis. By forming such a slide bearing in the armature space, a particularly good utilization of the available space of the bistable electromagnetic Hubaktors is realized, at the same time particularly large slide bearing surfaces can be provided to accommodate large lateral forces to the longitudinal axis can, without in corresponding through holes the housing separate bearings must be anticipated, which increase the length unnecessarily. The magnetic flux of the permanent magnets is thus passed through the sliding bearing, which is particularly preferably designed as a planar sliding bearing in the armature or the plunger, wherein particularly preferably the smallest possible air gap between the sliding bearing and the armature or the plunger is provided to make the flux transition of the magnetic flux particularly favorable. The slide bearing may alternatively be formed by the permanent magnet. More preferably, a flux guide can be arranged between the sliding bearing and the permanent magnet.

Auch hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Permanentmagnet aus einer Vielzahl von Einzelpermanentmagneten gebildet ist, welche besonders bevorzugt eine einfach herzustellende und kostengünstige Quaderform aufweisen.Also, it has proven to be particularly advantageous if the permanent magnet is formed from a plurality of individual permanent magnets, which particularly preferably have a simple to produce and inexpensive cuboid shape.

Weiterhin hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Gehäuse aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt ist und zusammen mit dem ersten Anschlag einerseits und dem zweiten Anschlag andererseits den Magnetkreis bildet. Das Gehäuse kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein, wobei die einzelnen Gehäuseteile besonders bevorzugt mittels Schraubverbindungen verbunden sind.Furthermore, it has proved to be particularly advantageous if the housing is made of a soft magnetic material and together with the first stop on the one hand and the second stop on the other hand forms the magnetic circuit. The housing may be formed in one or more parts, wherein the individual housing parts are particularly preferably connected by means of screw.

Bevorzugt ist, wenn die Druckfeder auf der von dem Ankerraum abgewandten Seite des ersten Anschlags oder des zweiten Anschlags angeordnet ist. Die Druckfeder steht weiter bevorzugt an dem einen Ende mit dem Gehäuse in Wirkkontakt und an dem anderen Ende mit dem Stößel, sodass durch die Druckfeder der Anker in die erste Endlage vorgespannt ist.It is preferred if the compression spring is arranged on the side facing away from the armature space side of the first stop or the second stop. The compression spring is further preferably in operative contact at one end with the housing and at the other end with the plunger so that the armature is biased by the compression spring in the first end position.

Darüber hinaus ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Stößel einen Federteller aufweist, der auf der von dem ersten Anschlag oder dem zweiten Anschlag abgewandten Seite in Wirkverbindung mit der Druckfeder steht. Der Federteller kann einstückig an den Stößel angearbeitet oder angeformt sein oder mittels entsprechender Verbindungen form-, kraft- oder stoffschlüssig mit dem Stößel verbunden sein.Moreover, it is also advantageous if the plunger has a spring plate, which is on the side facing away from the first stop or the second stop in operative connection with the compression spring. The spring plate may be integrally worked on the plunger or molded or by means of appropriate compounds form, force or materially connected to the plunger.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die den Magnetkreis bildenden Bauteile ganz oder teilweise aus einer Vielzahl von verbackenen Einzelblechen hergestellt ist, welches eine effektive Unterdrückung von Wirbelströmen ermöglicht.According to a further particularly preferred embodiment of the present invention, it is provided that the components forming the magnetic circuit are wholly or partly made of a plurality of baked single sheets, which enables effective suppression of eddy currents.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die dem Anker zugewandte Seite eines Spulenkörpers der Erregerspule und/oder der Anker einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn ebenfalls das Gehäuse einen im Wesentlichen rechteckigen, besonders bevorzugt einen quadratischen Querschnitt aufweist.It has also proven to be advantageous if the side facing the armature of a bobbin of the exciter coil and / or the armature have a substantially rectangular cross-section. It is particularly preferred if also the housing has a substantially rectangular, more preferably a square cross-section.

Gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn in dem Gehäuse eine Mehrzahl von Ankerräumen vorgesehen ist, wobei in jedem Ankerraum ein Anker, ein Erregerspule und ein Permanentmagnet vorgesehen sind, und dass die jeweiligen Anker mittels des Ankerkolbes miteinander gekoppelt sind. Durch die Anordnung einer Vielzahl von derart in der Längsachse ausgebildeten elektromagnetischen Aktoren, kann einerseits bei gleichbleibendem Hub des bistabilen elektromagnetischen Hubaktors die Kraft erhöht werden. Andererseits kann durch eine doppelte Verwendung von Bauteilen eine besonders kompakte Bauweise bei größtmöglicher Kraft realisiert werden. Besonders bevorzugt sind zwei, drei oder beliebig viele Ankerräume entlang der Längsachse vorgesehen, wobei gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung Mittel vorgesehen werden, die es nach Art eines Baukastensystems ermöglichen, den bistabilen elektromagnetischen Hubaktor um eine beliebige Anzahl von Aktoren zu verlängern, wodurch die Kraft des durch ein Baukastensystem geschaffenen bistabilen elektromagnetischen Hubaktors entsprechend der Anwendung zusammengesetzt werden kann.According to a further embodiment of the present invention, it is particularly advantageous if a plurality of armature spaces is provided in the housing, wherein an armature, an exciter coil and a permanent magnet are provided in each armature space, and that the respective armatures are coupled together by means of the armature piston. By arranging a plurality of such trained in the longitudinal axis of the electromagnetic actuators, the force can be increased on the one hand at a constant stroke of the bistable electromagnetic Hubaktors. On the other hand, by a double use of components, a particularly compact design can be realized with the greatest possible force. Particularly preferably, two, three or any number of anchor spaces are provided along the longitudinal axis, wherein according to a further preferred embodiment, means are provided which allow the manner of a modular system to extend the bistable electromagnetic Hubaktor to any number of actuators, whereby the force of can be assembled by a modular system bistable electromagnetic Hubaktors according to the application.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Erregerspule zum Verfahren in die erste Endlage und zum Verfahren in die zweite Endlage mit Konstantstrom betrieben wird, und wobei besonders bevorzugt die Erregerspule zum Verfahren des Ankers in die zweite Endlage mittels einer Kondensatorentladung bestromt wird.It is also advantageous if the excitation coil is operated for the process in the first end position and the process in the second end position with constant current, and wherein particularly preferably the excitation coil is energized for moving the armature in the second end position by means of a capacitor discharge.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass ein Ende des Stößels mit einem Werkzeug, insbesondere einem Greifwerkzeug, gekoppelt ist.A further advantageous embodiment of the present invention provides that one end of the plunger is coupled to a tool, in particular a gripping tool.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Drahtziehmaschine mit einem erfindungsgemäßen bistabilen elektromagnetischen Hubaktor.Another aspect of the present invention relates to a wire drawing machine with a bistable electromagnetic Hubaktor invention.

Nachfolgend werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

  • 1: eine teilweise geschnittene Darstellung eines bistabilen elektromagnetischen Hubaktors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Gehäuse, das einen Ankerraum umschließt und in dem ein auf einem Stößel in der Längsachse beweglicher Anker angeordnet ist, und an einem ersten Anschlag durch einen Permanentmagnet permanentmagnetisch in einer ersten stabilen Endlage gehalten ist,
  • 2: den bistabilen elektromagnetischen Hubaktor gemäß 1, wobei der Anker in der Längsachse in eine zweiten stabile Endlage verschoben ist und in dieser durch den selben Permanentmagneten permanentmagnetisch gehalten ist,
  • 3: eine perspektivische teilweise geschnittene Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des bistabilen elektromagnetischen Hubaktors, wobei in dem Gehäuse des bistabilen magnetischen Hubaktors eine Vielzahl von Ankerräumen mit jeweils einem Anker, einer Erregerspule und einem Permanentmagneten angeordnet sind und wobei die Anker mittels eines Stößels gekoppelt sind,
  • 4: eine teilweise geschnittene Darstellung des bistabilen elektromagnetischen Hubaktors gemäß 3, wobei sich die mit dem Stößel verbundenen Anker jeweils in der ersten stabilen Endlage befinden, und
  • 5: eine teilweise geschnittene Darstellung des bistabilen elektromagnetischen Hubaktors gemäß 3, wobei die Anker sich in der zweiten stabilen Endlage befinden.
Hereinafter, two preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing shows:
  • 1 a partially sectioned view of a bistable electromagnetic Hubaktors according to a first embodiment with a housing which encloses an armature space and in which a plunger in the longitudinal axis movable armature is disposed, and at a first stop by a permanent magnet permanent magnetically in a first stable end position is held,
  • 2 : the bistable electromagnetic lifting actuator according to 1 wherein the armature is displaced in the longitudinal axis in a second stable end position and is held in this permanent magnet by the same permanent magnet,
  • 3 FIG. 2: shows a perspective, partially sectioned illustration of a second exemplary embodiment of the bistable electromagnetic lifting actuator, in the housing of the bistable magnetic lifting actuator a plurality of armature spaces each having an armature, an excitation coil and a permanent magnet, and wherein the armatures are coupled by means of a tappet,
  • 4 FIG. 2: a partially sectioned illustration of the bistable electromagnetic lifting actuator according to FIG 3 , wherein the anchors connected to the plunger are each in the first stable end position, and
  • 5 FIG. 2: a partially sectioned illustration of the bistable electromagnetic lifting actuator according to FIG 3 , wherein the anchors are in the second stable end position.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 2 ein bistabiler elektromagnetischer Hubaktor 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.The following is with reference to the 1 to 2 a bistable electromagnetic lifting actuator 10 according to a preferred embodiment of the invention described in detail.

Die 3 bis 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen bistabilen elektromagnetischen Hubaktors 10. Sofern nicht anders angegeben, sind gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.The 3 to 5 show a second embodiment of the bistable electromagnetic Hubaktors invention 10 , Unless otherwise indicated, identical or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.

Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines bistabilen elektromagnetischen Hubaktors 10 weist ein quaderförmiges Gehäuse 20 auf, das einen Ankerraum 25 umschließt. Das Gehäuse 20 ist entlang einer Längsachse 15 angeordnet und weist einenends ein erstes Deckelteil 23 und anderenends ein zweites Deckelteil 24 auf. In dem ersten Deckelteil 23 und dem zweiten Deckelteil 24 ist jeweils zentrisch zu der Längsachse 15 eine Durchgangsöffnung 26 angeformt oder eingearbeitet.This in 1 illustrated embodiment of a bistable electromagnetic Hubaktors 10 has a cuboid housing 20 on, that's an anchor room 25 encloses. The housing 20 is along a longitudinal axis 15 arranged and has one end a first lid part 23 and other ends a second cover part 24 on. In the first cover part 23 and the second lid part 24 is in each case centric to the longitudinal axis 15 a passage opening 26 molded or incorporated.

In dem Inneren des Gehäuses 20 sind in dem Ankerraum 25 eine Erregerspule 40, ein Anker 30 und ein Permanentmagnet 50 angeordnet. Die Erregerspule 40 ist auf einen Spulenkörper 41 gewickelt und mit diesem fest mit dem Gehäuse 20 verbunden. Der Spulenkörper 41 ist aus einem nichtmagnetischen Werkstoff und hält die Erregerspule 40 beabstandet zu dem zweiten Deckelteil 24 und dem Anker 30.In the interior of the case 20 are in the anchor room 25 an excitation coil 40 , an anchor 30 and a permanent magnet 50 arranged. The exciter coil 40 is on a bobbin 41 wrapped and with this firmly with the housing 20 connected. The bobbin 41 is made of a non-magnetic material and holds the exciting coil 40 spaced from the second lid part 24 and the anchor 30 ,

Der Permanentmagnet 50 ist auf der dem Ankerraum 25 zugewandten Seite des Gehäuses 20 fest an dem Gehäuse 20 angeordnet und in der Längsachse 15 beabstandet zu der Erregerspule 40 angeordnet. Wie in 1 dargestellt ist, sind zwei Permanentmagnete 50 auf jeweils gegenüberliegenden Seiten auf der dem Ankerraum 25 zugewandten Seite des Gehäuses 20 angeordnet, wobei besonders bevorzugt jeder Permanentmagnet 50 aus einer Vielzahl von quadratischen oder rechteckigen Einzelpermanentmagneten 51 gebildet sein kann, welche einfach und kostengünstig herzustellen sind.The permanent magnet 50 is on the anchor space 25 facing side of the housing 20 firmly on the housing 20 arranged and in the longitudinal axis 15 spaced from the exciter coil 40 arranged. As in 1 is shown, are two permanent magnets 50 on opposite sides on the anchor space 25 facing side of the housing 20 arranged, with particular preference, each permanent magnet 50 from a variety of square or rectangular Einzelpermanentmagneten 51 may be formed, which are simple and inexpensive to manufacture.

Auf der der Längsachse 15 zugewandten Seite des Permanentmagneten 50 sind auf der dem Anker 30 zugewandten Seite ein Flussleitstück 55 und ein Gleitlager 56 angeordnet. Das Flussleitstück 55 ist aus einem weichmagnetischen Werkstoff hergestellt und leitet den magnetischen Fluss von dem Permanentmagneten 50 zum Anker 30. Das Gleitlager 56 ist möglichst dünnwandig ausgebildet und kann beispielsweise aus einer Mehrzahl von Gleitsteinen, Messing oder einem Verbundwerkstoff hergestellt sein..On the longitudinal axis 15 facing side of the permanent magnet 50 are on the anchor 30 facing side a flux guide 55 and a plain bearing 56 arranged. The flux guide 55 is made of a soft magnetic material and conducts the magnetic flux from the permanent magnet 50 to the anchor 30 , The plain bearing 56 is formed as thin as possible and can be made for example of a plurality of sliding blocks, brass or a composite material.

Das Gleitlager 56 ist dabei derart ausgebildet, dass dieses einerseits den im Querschnitt rechteckigen Anker 30 in der Längsachse 15 möglichst großflächig in Form eines planaren Gleitlagers 56 lagert und andererseits den magnetischen Fluss durch einen besonders geringen Luftspalt auf den Anker 30 überträgt. Das Gleitlager 56 ist dabei in der Längsrichtung länger dimensioniert als der mögliche Hubweg des Ankers 30 zwischen dem ersten Anschlag 21 und dem zweiten Anschlag 22 entlang der Längsachse 15. Somit überträgt das Gleitlager 56 in allen möglichen Positionen des Ankers 30 in dem Ankerraum 25 den magnetischen Fluss von dem Gleitlager 56 auf den Anker 30.The plain bearing 56 is designed such that this one hand, the rectangular in cross section anchor 30 in the longitudinal axis 15 as large as possible in the form of a planar plain bearing 56 stores and on the other hand, the magnetic flux through a particularly small air gap on the anchor 30 transfers. The plain bearing 56 is dimensioned longer in the longitudinal direction than the possible stroke of the anchor 30 between the first stop 21 and the second stop 22 along the longitudinal axis 15 , Thus, the plain bearing transmits 56 in all possible positions of the anchor 30 in the anchor room 25 the magnetic flux from the sliding bearing 56 on the anchor 30 ,

Der Permanentmagnet 50, das Flussleitstück 55 sowie das Gleitlager 56 sind dabei in der Längsachse 15 beabstandet zu dem ersten Deckelteil 23 und dem zweiten Deckelteil 24 angeordnet, wodurch zwischen dem Deckelteil 23 und dem Permanentmagnet 50 und dem Gleitlager 56 ein Luftspalt angeordnet ist, welcher beispielsweise durch einen nicht magnetischen Füllstoff, beispielsweise ein Harz, ausgegossen sein kann.The permanent magnet 50 , the flux guide 55 as well as the plain bearing 56 are in the longitudinal axis 15 spaced from the first lid part 23 and the second lid part 24 arranged, whereby between the lid part 23 and the permanent magnet 50 and the sliding bearing 56 an air gap is arranged, which may be, for example, by a non-magnetic filler, such as a resin, poured out.

Wie weiter 1 zu entnehmen ist, ist in dem Ankerraum 25 der Anker 30 entlang der Längsachse 15 zwischen dem ersten Deckelteil 23 und dem zweiten Deckelteil 24 beweglich, wobei das erste Deckelteil 23 einen ersten Anschlag 21 für den Anker 30 bildet und das zweite Deckelteil 24 einen zweiten Anschlag 22 für den Anker 30 auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses entlang der Längsachse 15 bildet. Der bistabile elektromagnetische Hubaktor 10 ist folglich ein bidirektionaler Hubaktor, wobei die Betätigung in beide Richtungen durch die Erregerspule 40 erfolgt.Like next 1 it can be seen in the anchor space 25 the anchor 30 along the longitudinal axis 15 between the first lid part 23 and the second lid part 24 movable, with the first cover part 23 a first stop 21 for the anchor 30 forms and the second cover part 24 a second stop 22 for the anchor 30 on the opposite side of the housing along the longitudinal axis 15 forms. The bistable electromagnetic lifting actuator 10 is thus a bidirectional lifting actuator, wherein the actuation in both directions by the exciter coil 40 he follows.

Der Anker 30 ist auf einem Stößel 35 angeordnet, dessen freies Ende 37 mit einem (nicht dargestellten) Werkzeug gekoppelt werden kann, beispielsweise ein Greifer einer Drahtziehmaschine. Der Anker 30 ist fest mit dem Stößel 35 verbunden, wodurch eine Bewegung des Ankers 30 in der Längsachse 15 auf den Stößel 35 übertragen ist und der Stößel 35 der Bewegung des Ankers 30 entlang der Längsachse 15 folgt. Der Stößel 35 korrespondiert mit der Durchgangsöffnung 26 des ersten Deckelteils 23 und des zweiten Deckelteils 24 und ist somit durch die Durchgangsöffnung 26 des ersten Deckelteils 23 und des zweiten Deckelteils 24 reibfrei bzw. reibarm geführt.The anchor 30 is on a pestle 35 arranged, whose free end 37 can be coupled with a (not shown) tool, such as a gripper of a wire drawing machine. The anchor 30 is stuck with the pestle 35 connected, causing a movement of the armature 30 in the longitudinal axis 15 on the pestle 35 is transferred and the plunger 35 the movement of the anchor 30 along the longitudinal axis 15 follows. The pestle 35 corresponds to the passage opening 26 of the first cover part 23 and the second lid part 24 and is thus through the through hole 26 of the first cover part 23 and the second lid part 24 friction-free or low-friction guided.

Der Stößel 35 weist darüber hinaus an einem von dem Gehäuse 20 abgewandten Ende einen Federteller 36 auf. Zwischen dem Federteller 36 und dem Gehäuse 20 bzw. dessen ersten Deckelteil 23, ist eine Druckfeder 60 angeordnet, durch die der Anker 30 gegen den ersten Anschlag 21 gedrückt ist, und in dieser Position flächig gegen den ersten Anschlag 21 bzw. das erste Deckelteil 23 anliegt. Zwischen dem ersten Anschlag 21 und dem Anker 30 ist bevorzugt ein Luftspalt in einer Größenordnung von unter 1mm, z.B. O,lmm. Dieser wird durch ein Dämpfungsmittel - wie nachfolgend näher erläutert wird - eingestellt. The pestle 35 also points to one of the housing 20 opposite end of a spring plate 36 on. Between the spring plate 36 and the housing 20 or its first cover part 23 , is a compression spring 60 arranged through which the anchor 30 against the first stop 21 is pressed, and in this position flat against the first stop 21 or the first cover part 23 is applied. Between the first stop 21 and the anchor 30 is preferably an air gap in the order of less than 1mm, for example, O, lmm. This is set by a damping means - as will be explained in more detail below.

Die in 1 dargestellte Position des Ankers 30 in dem Ankerraum 25 entspricht einer ersten stabilen Endlage 11 des Ankers 30. In der ersten stabilen Endlage 11 wird der Anker 30 permanentmagnetisch an dem ersten Anschlag 21 gehalten. Hierzu liegt der Anker 30 quasi flächig an dem ersten Anschlag 21 an, wodurch ein Magnetkreis geschlossen ist, der einerseits, ausgehend von dem Permanentmagneten 50 durch das Gleitlager 56, den Anker 30 und das Gehäuse 20 bzw. das Gehäuse 20 zusammen mit dem Deckelteil 23 gebildet ist. Das Gehäuse 20 bildet somit zusammen mit dem ersten Anschlag 21 einen Eisenrückschluss.In the 1 shown position of the anchor 30 in the anchor room 25 corresponds to a first stable end position 11 of the anchor 30 , In the first stable end position 11 becomes the anchor 30 permanently magnetic on the first stop 21 held. For this lies the anchor 30 almost flat on the first stop 21 on, whereby a magnetic circuit is closed, on the one hand, starting from the permanent magnet 50 through the plain bearing 56 , the anchor 30 and the case 20 or the housing 20 together with the lid part 23 is formed. The housing 20 thus forms together with the first stop 21 an iron yoke.

In der ersten stabilen Endlage 11 ist der Anker 30 einerseits mittels der Druckfeder 60 und andererseits permanentmagnetisch gehalten. Um den Anker 30 in eine zweite stabile Endlage 12, welche in 2 dargestellt ist, zu überführen, muss die durch die Erregerspule 40 aufgebrachte Kraft größer sein, als die Federkraft der Druckfeder 60 und die permanentmagnetische Haltekraft in der ersten stabilen Endlage 11.In the first stable end position 11 is the anchor 30 on the one hand by means of the compression spring 60 and on the other hand kept permanently magnetic. To the anchor 30 in a second stable end position 12 , what a 2 shown, must pass through the exciter coil 40 applied force to be greater than the spring force of the compression spring 60 and the permanent magnetic holding force in the first stable end position 11 ,

Die Erregerspule 40 wird dazu kurzzeitig bestromt, vorzugsweise mittels einer Kondensatorentladung, wodurch der Anker 30 entgegen der permanentmagnetisch Haltekraft in der ersten stabilen Endlage 11 und der durch die Druckfeder 60 aufgebracht Haltekraft entlang der Längsachse 15 in die zweite stabile Endlage 12 bewegt wird. Der Anker 30 wird vor dem Erreichen der zweiten stabilen Endlage 12 durch ein Dämpfungsmittel abgebremst, so dass der Anker 30 dort nur annähernd flächig, mit einem Luftspalt von weniger als 1mm vorzugsweise 0,1mm, an dem Anschlag 22 aufliegt. Dabei wird die Druckfeder 60 zwischen dem Federteller 36 und dem Gehäuse 20 gestaucht bzw. vorgespannt.The exciter coil 40 is energized for a short time, preferably by means of a capacitor discharge, whereby the armature 30 against the permanent magnetic holding force in the first stable end position 11 and by the compression spring 60 applied holding force along the longitudinal axis 15 in the second stable end position 12 is moved. The anchor 30 is before reaching the second stable end position 12 braked by a damping means, so that the anchor 30 there only approximately flat, with an air gap of less than 1mm preferably 0.1mm, at the stop 22 rests. This is the compression spring 60 between the spring plate 36 and the housing 20 compressed or biased.

In der zweiten stabilen Endlage 12, welche aus 2 ersichtlich ist, liegt der Anker 30 flächig am zweiten Anschlag 22 an, der durch das zweite Deckelteil 24 gebildet ist. Durch den flächigen Kontakt zwischen dem Anker 30 und dem zweiten Deckelteil 24 des Gehäuses 20 ist der Magnetkreis nun seitens der zweiten stabilen Endlage 12 geschlossen, wodurch der Anker 30 entgegen der Federkraft der Druckfeder 60 in dieser gehalten ist.In the second stable end position 12 which off 2 it can be seen, is the anchor 30 flat on the second stop 22 on, passing through the second cover part 24 is formed. Due to the surface contact between the anchor 30 and the second lid part 24 of the housing 20 the magnetic circuit is now on the part of the second stable end position 12 closed, causing the anchor 30 against the spring force of the compression spring 60 is held in this.

Um den Anker 30 zurück in die erste stabile Endlage 11 zu überführen, wird die Erregerspule erneut vorzugsweise im Konstantstrombetrieb bestromt, wodurch der Anker 30 aus der zweiten stabilen Endlage 12 in die erste stabile Endlage 11 bewegt wird. Dabei wird die Bewegung des Ankers 30 durch die vorgespannte Druckfeder 60 unterstützt. Der Anker 30 wird kurz vor dem Erreichen der stabilen Endlage 11 mittels des Dämpfungsmittels, welches bevorzugt außerhalb des Ankerraums 25 angeordnet ist, abgebremst, wodurch der Anker 30 ca. 0,1mm vor dem Anschlag 21 die stabile Endlage 11 einnimmt.To the anchor 30 back to the first stable end position 11 to convict, the excitation coil is energized again preferably in constant current operation, whereby the armature 30 from the second stable end position 12 in the first stable end position 11 is moved. This will be the movement of the anchor 30 through the preloaded compression spring 60 supported. The anchor 30 is about to reach the stable end position 11 by means of the damping means, which preferably outside the armature space 25 is arranged, braked, causing the anchor 30 about 0.1mm before the stop 21 the stable end position 11 occupies.

Das Verstellen des Ankers 30 aus der ersten stabilen Endlage 11 in die zweite stabile Endlage 12 kann durch die Kondensatorentladung realisiert werden, währenddessen das Verstellen von der zweiten stabilen Endlage 12 zurück in die erste stabile Endlage 11 mittels einer herkömmlichen Konstant-Stromquelle mit einer deutlich geringeren Leistung auch über eine längere Zeit realisiert werden kann. Aufgrund der Vorspannung durch die Druckfeder 60 liegt jedoch die verrichtete mechanische Arbeit für beide Bewegungsrichtungen des Ankers 30 in der gleichen Größenordnung. Ein verzögertes oder langsames Schalten des bistabilen elektromagnetischen Hubaktors 10 bei einer Blockade oder Dämpfung durch äußere Einflüsse des Stößels 35 bzw. des Werkzeugs an dem freien Ende 37 ist somit zuverlässig möglich.Adjusting the anchor 30 from the first stable end position 11 in the second stable end position 12 can be realized by the capacitor discharge, while the adjustment of the second stable end position 12 back to the first stable end position 11 can be realized over a longer time by means of a conventional constant current source with a significantly lower power. Due to the bias of the compression spring 60 However, the mechanical work done for both directions of movement of the anchor 30 in the same order of magnitude. A delayed or slow switching of the bistable electromagnetic lifting actuator 10 in a blockade or damping by external influences of the plunger 35 or the tool at the free end 37 is thus reliably possible.

Das Gehäuse 20, sowie die Erregerspule 40, der Spulenträger 41, der Permanentmagnet 50, das Gleitlager 56 und der Anker 30 weisen aufeinander abgestimmte rechteckförmige Querschnitte auf, wodurch das Gehäuse 20 kostengünstig aus einer Vielzahl von plattenförmigen Körpern hergestellt sein kann, welche, beispielsweise mittels Schraubverbindung, miteinander verbunden werden können.The housing 20 , as well as the exciter coil 40 , the coil carrier 41 , the permanent magnet 50 , the plain bearing 56 and the anchor 30 have matched rectangular cross-sections, whereby the housing 20 can be inexpensively made of a variety of plate-shaped bodies, which, for example by means of screw, can be connected to each other.

Die quaderförmige Ausgestaltung des bistabilen elektromagnetischen Hubaktors 10 ist insbesondere in der perspektivischen Schnittdarstellung in 3 anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung erkenntlich.The cuboid configuration of the bistable electromagnetic Hubaktors 10 is particularly in the perspective sectional view in 3 recognizable by a second embodiment of the invention.

Der bistabile elektromagnetische Hubaktor 10 gemäß 3 ist besonders leistungsfähig und besteht aus einem Gehäuse 20 mit drei entlang der Längsachse 15 in Reihe angeordneten Ankerräumen 25. In jedem der Ankerräume 25 wird ein Aktor durch einen Anker 30, eine Erregerspule 40 und einen Permanentmagnet 50 mit einem Gleitlager 56 gebildet. Zwischen zwei benachbarten Ankerräumen 25 ist ein Eisenrückschlussteil 28 angeordnet, welches zwischen zwei benachbarten Ankerräumen 25 auf einer einem ersten Ankerraum 25 zugewandten Seite einen ersten Anschlag 21 bildet und auf einer einem zweiten Ankerraum 25 zugewandten Seite einen zweiten Anschlag 22 bildet. Das Eisenrückschlussteil 28 ist somit für zwei benachbarte Aktoren doppelt verwendet, wodurch Baulänge des bistabilen elektromagnetischen Hubaktors 10 eingespart wird. Die Anker 30 sind über den Stößel 35 miteinander gekoppelt.The bistable electromagnetic lifting actuator 10 according to 3 is particularly powerful and consists of a housing 20 with three along the longitudinal axis 15 arranged in series anchor spaces 25 , In each of the anchor spaces 25 becomes an actor through an anchor 30 , an excitation coil 40 and a permanent magnet 50 with a plain bearing 56 educated. Between two adjacent anchor spaces 25 is an iron back part 28 arranged between two adjacent anchor spaces 25 on a first anchor space 25 facing side a first stop 21 forms and on a second anchor space 25 facing side a second stop 22 forms. The iron back part 28 is thus used twice for two adjacent actuators, whereby length of the bistable electromagnetic Hubaktors 10 is saved. The anchors 30 are over the pestle 35 coupled together.

Die Funktionsweise des bistabilen elektromagnetischen Hubaktors 10 gemäß den 3 bis 5 ist analog zu dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel.The operation of the bistable electromagnetic lifting actuator 10 according to the 3 to 5 is analogous to that in the 1 and 2 illustrated embodiment.

4 zeigt den bistabilen elektromagnetischen Hubaktor 10 in einer ersten stabilen Endlage 11, währenddessen 5 der bistabilen elektromagnetischen Hubaktor 10 in der zweiten stabilen Endlage 12 zu entnehmen ist. 4 shows the bistable electromagnetic lifting actuator 10 in a first stable end position 11 , Meanwhile 5 the bistable electromagnetic lifting actuator 10 in the second stable end position 12 can be seen.

Der in den 3 bis 5 dargestellte bistabile elektromagnetische Hubaktor 10 ist nicht auf drei Aktoren begrenzt. Vielmehr ist im Sinne dieser Erfindung angedacht, eine Art Baukastensystem bereitzustellen, wodurch eine beliebige Anzahl von Aktoren entlang einer Längsachse 15 in Reihe geschaltet werden können, um besonders große Kräfte beim Verstellen zur Verfügung zu stellen. Hierzu können entsprechende Mittel vorgesehen werden, um baukastenartig weitere Aktoren in Reihe zu schalten und die jeweiligen Anker 30 mittels des Stößels 35 zu koppeln.The in the 3 to 5 shown bistable electromagnetic Hubaktor 10 is not limited to three actuators. Rather, in the context of this invention, it is envisaged to provide a type of modular system, whereby any number of actuators along a longitudinal axis 15 can be connected in series to provide extra power when adjusting. For this purpose, appropriate means may be provided to modular like switching further actuators in series and the respective anchors 30 by means of the plunger 35 to pair.

Somit wird erfindungsgemäß ein bistabiler elektromagnetischer Hubaktor 10 bereitgestellt, der ein beidseitiges permanentmagnetisches Halten mit einer großen Haltekraft ermöglicht. Der erfindungsgemäße bistabile elektromagnetische Hubaktor 10 weist einen starken asymmetrischen Leistungsbedarf auf, welcher insbesondere dann von Vorteil ist, wenn eine der Bewegungsrichtungen des Ankers 30 durch externe Einflüsse blockiert oder gedämpft ist und ein schnelles beidseitiges Schalten nicht möglich ist. Die Federkraft der Druckfeder 60 und der reduzierte Leistungsbedarf ermöglichen trotz einer Dämpfung eine entsprechende gedämpfte bzw. langsame Zustellbewegung des Ankers 30 bzw. des Stößels 35 zur Verrichtung der Arbeit. Darüber hinaus werden eine besonders hohe Leistungsdichte bei niedrigstem Raumbedarf, eine große Robustheit sowie ein kostengünstiger Aufbau realisiert.Thus, according to the invention is a bistable electromagnetic Hubaktor 10 provided that allows a bilateral permanent magnetic holding with a large holding force. The bistable electromagnetic Hubaktor invention 10 has a strong asymmetric power requirement, which is particularly advantageous if one of the directions of movement of the armature 30 is blocked or damped by external influences and a quick two-sided switching is not possible. The spring force of the compression spring 60 and the reduced power demand allow, despite damping, a corresponding damped or slow feed movement of the armature 30 or the plunger 35 to do the work. In addition, a particularly high power density with minimal space requirements, a high degree of robustness and a cost-effective design are realized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Bistabiler elektromagnetischer HubaktorBistable electromagnetic lifting actuator
1111
erste stabile Endlagefirst stable end position
1212
zweite stabile Endlagesecond stable end position
1515
Längsachselongitudinal axis
2020
Gehäusecasing
2121
erster Anschlagfirst stop
2222
zweiter Anschlagsecond stop
2323
erstes Deckelteilfirst cover part
2424
zweites Deckelteilsecond cover part
2525
Ankerraumarmature space
2626
DurchgangsöffnungThrough opening
2828
EisenrückschlussteilIron yoke part
3030
Ankeranchor
3535
Stößeltappet
3636
Federsattelspring seat
3737
freies Endefree end
4040
Erregerspuleexcitation coil
4141
Spulenträgercoil carrier
5050
Permanentmagnetpermanent magnet
5151
EinzelpermanentmagnetSingle permanent magnet
5555
Flussleitstückflux conductor
5656
Gleitlagerbearings
6060
Druckfedercompression spring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4439695 C2 [0003]DE 4439695 C2 [0003]

Claims (17)

Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10), aufweisend: - ein Gehäuse (20) mit einem Ankerraum (25), - einen Anker (30) mit einem Stößel (35), der entlang einer Längsachse (15) in dem Ankerraum (25) beweglich ist und eine erste stabile Endlage (11) und eine zweite stabile Endlage (12) aufweist, - eine Erregerspule (40), die in dem Ankerraum (25) angeordnet ist und den Anker (30) wenigstens bereichsweise umgibt und bei einer Bestromung den Anker (30) in die erste Endlage (11) oder die zweite Endlage 12 bewegt, - einen Permanentmagnet (50), der in dem Ankerraum (25) angeordnet ist, - eine Druckfeder (60), durch die der Anker (30) in der ersten Endlage (12) vorgespannt gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Permanentmagnet (50) einen magnetischen Fluss zur Bildung eines Magnetkreises in der ersten stabilen Endlage (11) und in der zweiten stabilen Endlage (12) auf den Anker (30) überträgt, und dass - der Anker (30) in der ersten stabilen Endlage (11) und in der zweiten stabilen Endlage (12) den Magnetkreis schließt und durch den Permanentmagnet (50) permanentmagnetisch gehalten ist.A bistable electromagnetic lift actuator (10), comprising: - a housing (20) having an armature space (25), - an armature (30) having a plunger (35) which is movable along a longitudinal axis (15) in the armature space (25) and a first stable end position (11) and a second stable end position (12), - an excitation coil (40) which is arranged in the armature space (25) and surrounds the armature (30) at least in some areas and, when energized, the armature (40). 30) in the first end position (11) or the second end position 12 moves, - a permanent magnet (50) which is arranged in the armature space (25), - a compression spring (60) through which the armature (30) in the first End position (12) is held biased, characterized in that - the permanent magnet (50) transmits a magnetic flux to form a magnetic circuit in the first stable end position (11) and in the second stable end position (12) on the armature (30), and that - the armature (30) in the first stable end position (11) and in the second s stable end position (12) closes the magnetic circuit and is kept permanently magnetic by the permanent magnet (50). Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Anschlag (21) und ein zweiter Anschlag (22) für den Anker (30) vorgesehen sind, und dass der erste Anschlag (21) die erste stabile Endlage (11) und der zweite Anschlag (22) die zweite stabile Endlage (12) in der Längsachse (15) vorgeben.Bistable electromagnetic lifting actuator (10) according to Claim 1 , characterized in that a first stop (21) and a second stop (22) for the armature (30) are provided, and that the first stop (21) the first stable end position (11) and the second stop (22) pretend second stable end position (12) in the longitudinal axis (15). Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlag (21) und der zweite Anschlag (22) Teil des Magnetkreises sind.Bistable electromagnetic lifting actuator (10) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the first stop (21) and the second stop (22) are part of the magnetic circuit. Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (50) in der Längsachse (15) zwischen dem ersten Anschlag (21) oder dem zweiten Anschlag (22) und der Erregerspule (40) angeordnet ist.Bistable electromagnetic Hubaktor (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet (50) in the longitudinal axis (15) between the first stop (21) or the second stop (22) and the excitation coil (40) is arranged. Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (50) in der Längsachse (15) beabstandet zu dem ersten Anschlag (21) oder dem zweiten Anschlag (22) angeordnet ist.Bistable electromagnetic Hubaktor (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet (50) in the longitudinal axis (15) spaced from the first stop (21) or the second stop (22) is arranged. Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ankerraum (25) zwischen dem Permanentmagnet (50) und dem Anker (30) an dem Permanentmagnet (50) ein Gleitlager (56) ausgebildet ist, durch das der Anker (30) in dem Ankerraum (25) entlang der Längsachse beweglich gelagert ist.Bistable electromagnetic Hubaktor (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the armature space (25) between the permanent magnet (50) and the armature (30) on the permanent magnet (50), a sliding bearing (56) is formed by the the armature (30) is movably mounted in the armature space (25) along the longitudinal axis. Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (50) aus einer Vielzahl von Einzelpermanentmagneten (51) gebildet ist.Bistable electromagnetic Hubaktor (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet (50) is formed of a plurality of Einzelpermanentmagneten (51). Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (60) auf der von dem Ankerraum (25) abgewandten Seite des ersten Anschlags (21) oder des zweiten Anschlags (22) angeordnet ist.Bistable electromagnetic Hubaktor (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the compression spring (60) on the side remote from the armature space (25) side of the first stop (21) or the second stop (22) is arranged. Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (35) einen Federsattel (36) aufweist, der auf der von dem ersten Anschlag (21) oder dem zweiten Anschlag (22) abgewandten Seite angeordnet ist und dass der Anker (30) durch den Federsattel (36) vorgespannt ist.Bistable electromagnetic lifting actuator (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the plunger (35) has a spring saddle (36) which is arranged on the side facing away from the first stop (21) or the second stop (22) and that the armature (30) is biased by the spring saddle (36). Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Magnetkreis bildenden Bauteile ganz oder teilweise aus verbackenen Einzelblechen hergestellt sind.Bistable electromagnetic Hubaktor (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the components forming the magnetic circuit are wholly or partly made of baked individual sheets. Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) weichmagnetisch ist und zusammen mit dem ersten Anschlag (21) und dem zweiten Anschlag (22) den Magnetkreis bildet.Bistable electromagnetic Hubaktor (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the housing (20) is soft magnetic and together with the first stop (21) and the second stop (22) forms the magnetic circuit. Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (30) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.Bistable electromagnetic lifting actuator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the armature (30) has a rectangular cross-section. Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) eine Mehrzahl von Ankerräumen (25) aufweist, dass in jedem Ankerraum (25) ein Anker (30), eine Erregerspule (40) und ein Permanentmagnet (50) vogesehen sind, und dass die Anker (30) mittels des Stößels (35) gekoppelt sind.Bistable electromagnetic Hubaktor (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the housing (20) has a plurality of anchor spaces (25) that in each armature space (25) has an armature (30), an excitation coil (40) and a Permanent magnet (50) are seen, and that the armature (30) by means of the plunger (35) are coupled. Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) einen quadratischen Querschnitt aufweist.Bistable electromagnetic Hubaktor (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the housing (20) has a square cross-section. Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspule (40) mittels einer Kondensatorentladung bestromt ist.Bistable electromagnetic Hubaktor (10) according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the exciter coil (40) is energized by means of a capacitor discharge. Bistabiler elektromagnetischer Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende (37) des Stößels (35) ein Werkzeug, insbesondere ein Greifwerkzeug, angeordnet ist.Bistable electromagnetic lifting actuator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at one end (37) of the plunger (35) a tool, in particular a gripping tool, is arranged. Drahtziehmaschine mit einem bistabilen elektromagnetischen Hubaktor (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche.Wire drawing machine with a bistable electromagnetic lifting actuator (10) according to one of the preceding claims.
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