DE10258279B4

DE10258279B4 - Lineare Antriebseinheit und Verfahren zum Betreiben derselben

Info

Publication number: DE10258279B4
Application number: DE2002158279
Authority: DE
Inventors: Stefan Kolbenschlag
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2022-12-14
Also published as: DE10258279A1

Abstract

Lineare Antriebseinheit (1, 1', 1'', 1''', 101, 101', 301, 401), insbesondere zur Verwendung in einem Stellgerät, umfassend
– ein eine Antriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') zumindest bereichsweise umgebendes Gehäuse (3, 3', 3''', 103, 103'), wobei die Antriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') entlang ihrer Längsachse relativ zum Gehäuse (3, 3', 3''', 103, 103') bewegbar ist,
– zumindest eine erste und zweite ortsfest innerhalb des Gehäuses (3, 3', 3''', 103, 103') angeordnete, die Anstriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') zumindest bereichsweise umschließende Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105', 5, 5', 5''', 107, 107'), wobei die er ste Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') zumindest ein mindestens eine erste Wicklung (11, 11', 11''', 109, 109') der ersten Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') bereichsweise umgebendes erstes Magnetjoch (15, 15', 15''', 113, 113') und/oder die zweite Magnetspule (5, 5', 5'', 107, 107') zumindest ein mindestens eine zweite Wicklung...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lineare Antriebseinheit, insbesondere zur Verwendung in einem Stellgerät, umfassend

– ein eine Antriebsstange zumindest bereichsweise umgebendes Gehäuse, wobei die Antriebsstange entlang ihrer Längsachse relativ zum Gehäuse bewegbar ist,
– zumindest eine erste und zweite ortsfest innerhalb des Gehäuses angeordnete, die Anstriebsstange zumindest bereichsweise umschließende Magnetspule, wobei die erste Magnetspule zumindest ein mindestens eine erste Wicklung der ersten Magnetspule bereichsweise umgebendes erstes Magnetjoch und/oder die zweite Magnetspule zumindest ein mindestens eine zweite Wicklung der zweiten Magnetspule bereichsweise umgebendes zweites Magnetjoch umfaßt bzw. umfassen, wobei die Wicklung(en) der ersten Magnetspule und/oder der zweiten Magnetspule zumindest teilweise in dem ersten bzw. zweiten Magnetjoch eingebettet sind,
– zumindest eine mit der ersten Magnetspule in Wirkverbindung stehende erste Verbindungsvorrichtung und
– zumindest eine mit der zweiten Magnetspule in Wirkverbindung stehende zweite Verbindungsvorrichtung;

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Antrieben für Stellgeräte bekannt. So ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Hubmagnete mit einer Rückstellfeder als Antriebe für Stellgeräte einzusetzen. Im allgemeinen wird in einem derartigen Hubmagneten durch Bestromung einer Erregerwicklung ein Magnetfeld erzeugt, dessen Feldlinien einen Tauchanker sowie ein die Erregerwicklung umgebenes Rückschlußgehäuse und einen Arbeitsluftspalt zwischen dem Tauchanker und dem Rückschlußgehäuse durchdringen. Der Tauchanker besteht aus einem magnetisch leitfähigen Material, so daß beim Durchdringen der Magnetfeldlinien durch den Tauchanker eine Magnetkraft erzeugt wird, die darauf hin wirkt, den Arbeitsluftspalt zu verkürzen und somit den Tauchanker gegen das Rückschlußgehäuse zu ziehen. Diese Kraft kann über eine aus einem nicht leitfähigen Material bestehende Antriebsstange auf beliebige Stellgeräte übertragen werden. Zumeist ist der Hubmagnet mit einer Rückstellfeder gekoppelt, so daß eine Sicherheitsstellung bei Stromausfall einfach zu realisieren ist. Derartige Hubmagnete weisen zwar den Vorteil auf, daß sie einen relativ einfachen mechanischen Aufbau aufweisen, kostengünstig sind sowie durch Vergießen der Erregerwicklung, welche kein mechanisch bewegtes Teil darstellt, sehr einfach in einer EX-Schutzart realisierbar ist. Die elektrische Leistungsaufnahme von Hubmagneten zum Durchfahren von großen Hüben bei gleichzeitiger Erzeugung hoher Kräfte im gesamten Arbeitsbereich ist jedoch für viele Anwendungen sehr hoch. Die Ursache hierfür sind die magnetischen Verluste in dem für große Hübe erforderlichen großen Arbeitsluftspalt.

Zur Reduzierung dieser Verluste wurden im Stand der Technik bereits technische Maßnahmen, insbesondere eine Veränderung der Geometrie eines vom Rückschlußgehäuse ausgebildeten Ankergegenstücks vorgeschlagen. Dadurch kann eine Kraft-Weg-Kennlinie eines Hubmagneten einem gewünschten Belastungsfall angepaßt werden. Beispielsweise kann eine zumindest bereichsweise lineare Kennlinie realisiert werden. Diese Maßnahme zur Optimierung der Kennlinie von Hubmagneten ermöglicht es zwar, die Form der Kennlinie an eine Belastung anzupassen, durch diese wird jedoch nicht die Hubarbeit eines Magneten gesteigert. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei den aus dem Stand der Technik bekannten modifizierten Ankergegenstücken zumeist Anteile der magnetischen Feldlinien orthogonal zur Kraftrichtung entstehen, welche zur Hubarbeit keinen Beitrag leisten.

Zur Reduzierung der zuvor genannten Nachteile sind im Stand der Technik Systeme vorgeschlagen worden, bei denen eine Antriebsstange intermittierend entlang ihrer Längsachse bewegt wird, wobei bei jedem Schritt ein vergleichsweise geringer Luftspalt zwischen zwei magnetisch leitenden Elementen überwunden wird. So offenbart die US 4,697,164 eine gattungsgemäße lineare Antriebseinheit. Der dort beschriebene, elektromagnetische, lineare, intermittierend sich bewegende Aktuator weist ein Paar von elektromagnetischen Statoranordnungen auf, die in festen Positionen koaxial entlang der Längsrichtung einer Antriebsstange angeordnet sind. Jede Statoranordnung weist einen derselben zugeordneten, elektromagnetischen Anker, der gleitbar auf der Antriebsstange geführt ist, und eine Feder, die den jeweiligen Anker von dem ihm zugeordneten Stator weg zwingt, auf. An einem Ende jedes Ankers ist exzentrisch zur Antriebsstangenachse eine Einschnappklinke angeordnet, die eine mittige Öffnung aufweist, die die Antriebsstange umklammert. Die Statoranordnungen werden aufeinander folgend und wechselweise bestromt, so daß die Einschnappklinken nacheinander die Antriebsstange greifen und während der Bewegung des zugeordneten Ankers bewegen. Die Antriebswelle wird in ihre Anfangsposition durch eine Rückführfeder zurückgeführt. Nachteilig bei diesem Aktuator ist jedoch, daß bei jedem Bewegungsschritt der jeweilige Anker mit der Antriebsstange nicht nur gegen die Rückstellfeder, sondern zusätzlich auch gegen die Federn, die zwischen dem jeweiligen Stator und dem jeweiligen Anker angeordnet sind, bewegt werden muß. Da die über die Statoren zugeführte Energie zusätzlich in potentielle Energie dieser Federn umgewandelt werden muß, führt dies dazu, daß der Aktuator einen schlechteren Wirkungsgrad hat. Ferner ist die Mitnahmevorrichtung in Form der Einschnappklinken konstruktiv aufwendig und aufgrund hoher Anforderungen an eine Justage bei der Herstellung des Aktuators mit erhöhten Kosten verbunden. Weiterhin ist diese Mitnahme- bzw. Verbindungsvorrichtung dadurch anfällig für Fehlfunktionen. Insbesondere kann es zu einer Ermüdung von zwischen den Ankern und Einschnappklinken angeordneten Federunterlegscheiben kommen, so daß die Gefahr besteht, daß die Antriebsstange von der Einschnappklinke auch dann nicht freigegeben wird, wenn die Bestromung der Statorspule beendet wird. Darüber hinaus erfolgt bei einer Bewegung eines jeweiligen Ankers nicht sofort eine Verbindung des Ankers mit der Antriebsstange, sondern der Anker legt zunächst eine Strecke in Richtung des jeweiligen Stators zurück, bevor über die Einschnappklinke eine Mitnahme der Antriebsstange erfolgt. Dies reduziert ebenfalls den Wirkungsgrad des Aktuators.

Aus der DE 1439948 ist eine Vorrichtung zur Axialbewegung eines stabförmigen Bauteils in einem rohrförmigen Gehäuse bekannt, bei dem eine erste Spule zur Ausführung einer Hubbewegung eines Läufers sowie zwei weitere Spulen zum Feststellen des Läufers gegenüber dem stabförmigen Bauteil vorgesehen sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die gattungsgemäße lineare Antriebseinheit derart weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere eine Antriebseinheit mit einem hohen Wirkungsgrad und einem mechanisch einfachen Aufbau bereitgestellt wird. Ferner soll ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betreiben solch einer linearen Antriebseinheit geliefert werden.

Die die lineare Antriebseinheit betreffende Aufgabe wird durch die Gegenstände der beiliegenden Ansprüche 1, 2 oder 36 gelöst, nämlich dadurch, daß die erste Verbindungsvorrichtung zumindest eine im wesentlichen ortsfest zu der ersten Magnetspule angeordnete und eine durch ein erstes Magnetfeld der ersten Magnetspule induzierte Klemmkraft, zum Feststellen der Antriebsstange relativ zum Gehäuse, aufbauende erste Klemmvorrichtung umfaßt und die zweite Verbindungsvorrichtung zumindest einen die Antriebsstange zumindest bereichsweise umgebenden und zumindest relativ zur Antriebsstange und/oder dem Gehäuse bewegbaren Läufer und zumindest eine zweite Klemmvorrichtung, zum Feststellen des Läufers relativ zum Gehäuse über eine durch ein zweites Magnetfeld der zweiten Magnetspule induzierten Klemmkraft, umfaßt.

Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß der Läufer mittels der zweiten Klemmvorrichtung relativ zu dem Gehäuse feststellbar ist, wobei die zweite Klemmvorrichtung vorzugsweise im wesentlichen ortsfest relativ zu dem Gehäuse angeordnet ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstange zumindest einen ersten und einen zweiten mittels einer Verbindungsstange verbundenen Antriebsstangenabschnitt aufweist, wobei der erste Antriebsstangenabschnitt und/oder der zweite Antriebsstangenabschnitt ein magnetisch leitendes, vorzugsweise weichmagnetisches, Material umfasst bzw. umfassen und die Verbindungsstange ein magnetisch nicht leitendes Material umfaßt.

Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß die Verbindungsstange einen kleineren Außendurchmesser als der erste Antriebsstangenabschnitt und/oder der zweite Antriebsstangenabschnitt aufweist, der Läufer im wesentlichen ein die Verbindungsstange zumindest bereichsweise umgebendes Ankergegenstück bildet, die Länge des im Bereich zwischen dem ersten Antriebsstangenabschnitt und dem zweiten Antriebsstangenabschnitt angeordneten Teils des Ankergegenstücks geringer als der Abstand zwischen dem ersten Antriebsstangenabschnitt und dem zweiten Antriebsstangenabschnitt ist, und durch eine Bewegung des Ankergegenstücks relativ zu der Verbindungsstange zwischen dem ersten Antriebsstangenabschnitt und dem Ankergegenstück ein erster Luftspalt sowie zwischen dem zweiten Antriebsstangenabschnitt und dem Ankergegenstück ein zweiter Luftspalt einstellbar sind.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß der Außendurchmesser des Ankergegenstücks im wesentlichen dem Außendurchmesser des ersten Antriebsstangenabschnitt und/oder des zweiten Antriebsstangenabschnitts entspricht.

Bei den vorgenannten Alternativen wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das Ankergegenstück zumindest bereichsweise von den ersten und zweiten Magnetfeldern durchdringbar ist.

Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß der erste Antriebsstangenabschnitt als ein erster Tauchanker wirksam und mittels der ersten Klemmvorrichtung bei Bestromung der ersten Magnetspule relativ zum Gehäuse feststellbar ist, wobei vorzugsweise bei Bestromung der ersten Magnetspule eine attraktive Kraft zwischen dem ersten Tauchanker und dem Ankergegenstück, insbesondere zur Verringerung des ersten Luftspalts, erzeugbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der zweite Antriebsstangenabschnitt als ein zweiter Tauchanker wirksam ist und das Ankergegenstück mittels der zweiten Klemmvorrichtung bei Bestromung der zweiten Magnetspule relativ zum Gehäuse feststellbar ist, wobei vorzugsweise bei Bestromung der zweiten Magnetspule eine attraktive Kraft zwischen dem zweiten Tauchanker und dem Ankergegenstück, insbesondere zur Verringerung des zweiten Luftspalts, erzeugbar ist.

Dabei kann eine erfindungsgemäße Antriebseinheit gekennzeichnet sein durch zumindest eine dritte Klemmvorrichtung zum Feststellen des Ankergegenstücks relativ zum Gehäuse und eine vierte Klemmvorrichtung zum Feststellen des zweiten Tauchankers relativ zum Gehäuse, wobei die erste Klemmvorrichtung und/oder die dritte Klemmvorrichtung über das erste Magnetfeld betätigbar ist bzw. sind, und/oder die zweite Klemmvorrichtung und/oder vierte Klemmvorrichtung über das zweite Magnetfeld betätigbar ist bzw. sind.

Auch kann vorgesehen sein, daß die erste Klemmvorrichtung und die zweite Klemmvorrichtung oder die dritte Klemmvorrichtung und die vierte Klemmvorrichtung zeitversetzt betätigbar sind.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Ankergegenstück zumindest bereichsweise von dem zweiten Magnetfeld durchdringbar ist, und mittels zumindest eines ersten Rückstellelements, vorzugsweise in Form zumindest eines Federelements, die Größe des ersten Luftspalts veränderbar ist, wobei das erste Rückstellelement vorzugsweise im Bereich des ersten Luftspalts angeordnet ist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß der erste Antriebsstangenabschnitt als ein erster Tauchanker wirksam ist und mittels der ersten Klemmvorrichtung bei Bestromung der ersten Magnetspule relativ zum Gehäuse feststellbar ist.

Für die beiden vorgenannten Alternativen wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das Ankergegenstück mittels der zweiten Klemmvorrichtung bei Bestromung der zweiten Magnetspule relativ zum Gehäuse feststellbar ist, wobei vorzugsweise bei Bestromung der zweiten Magnetspule eine attraktive Kraft zwischen dem ersten Tauchanker und dem Ankergegenstück, insbesondere zur Verringerung des ersten Luftspalts, erzeugbar ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit kann vorgesehen sein, daß der Läufer einen Mitnehmer bildet und mittels der zweiten Klemmvorrichtung relativ zu der Antriebsstange feststellbar ist, wobei vorzugsweise die zweite Klemmvorrichtung im wesentlichen ortsfest relativ zu dem Mitnehmer angeordnet ist, insbesondere von dem Mitnehmer umfaßt ist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß der Mitnehmer zumindest bereichsweise sowohl von dem ersten Magnetfeld als auch von dem zweiten Magnetfeld durchdringbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Mitnehmer in einem Bereich zwischen der ersten Magnetspule und der zweiten Magnetspule angeordnet ist, die Ausdehnung des Mitnehmers entlang der Längsachse der Antriebsstange geringer als der Abstand zwischen der ersten Magnetspule und der zweiten Magnetspule ist, und durch eine Bewegung des Mitnehmers relativ zum Gehäuse zwischen der ersten Magnetspule und dem Mitnehmer ein dritter Luftspalt und zwischen der zweiten Magnetspule und dem Mitnehmer ein vierter Luftspalt einstellbar ist.

Bei den vorgenannten Alternativen kann auch vorgesehen sein, daß der Mitnehmer zumindest drei Abschnitte umfaßt, wobei der erste Abschnitt der ersten Magnetspule zugewandt ist und ein magnetisch leitendes, vorzugsweise weichmagnetisches, Material umfaßt, der zweite Abschnitt der zweiten Magnetspule zugewandt ist, ein magnetisch leitendes, vorzugsweise weichmagnetisches, Material umfaßt und mit der zweiten Klemmvorrichtung in Wirkverbindung steht, und der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt über einen dritten Abschnitt, der ein magnetisch nicht leitendes Material umfaßt, verbunden sind.

Bevorzugt ist dabei, daß die Antriebsstange mittels der ersten Klemmvorrichtung beim Bestromung der ersten Magnetspule relativ zum Gehäuse feststellbar ist, wobei vorzugsweise bei Bestromung der ersten Magnetspule eine attraktive Kraft zwischen der ersten Magnetspule und dem Mitnehmer, vorzugsweise dem ersten Abschnitt des Mitnehmers, insbesondere zur Verringerung des dritten Luftspalts, erzeugbar ist.

Ferner wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß bei Bestromung der zweiten Magnetspule eine attraktive Kraft zwischen der zweiten Magnetspule und dem Mitnehmer, vorzugsweise dem zweiten Abschnitt des Mitnehmers, insbesondere zur Verringerung des vierten Luftspalts, erzeugbar ist.

Bei der vorherigen Ausführungsform kann alternativ auch vorgesehen sein, daß der Mitnehmer zumindest bereichsweise von dem zweiten Magnetfeld durchdringbar ist und im wesentlichen frei von dem ersten Magnetfeld bleibt.

Dabei ist bevorzugt, daß durch eine Bewegung des Mitnehmers relativ zum Gehäuse zwischen der zweiten Magnetspule und dem Mitnehmer ein fünfter Luftspalt einstellbar ist, und mittels zumindest eines zweiten Rückstellelements, vorzugsweise in Form zumindest eines Federelements, die Größe des fünften Luftspalts veränderbar ist, wobei das zweite Rückstellelement vorzugsweise im Bereich des fünften Luftspalts angeordnet ist.

Bei den vorgenannten Alternativen kann auch vorgesehen sein, daß die Antriebsstange mittels der ersten Klemmvorrichtung durch Bestromung der ersten Magnetspule relativ zum Gehäuse feststellbar ist.

Eine erfindungsgemäße lineare Antriebseinheit kann dadurch gekennzeichnet, daß bei Bestromung der zweiten Magnetspule eine attraktive Kraft zwischen der zweiten Magnetspule und dem Mitnehmer, insbesondere zur Verringerung des fünften Luftspalts, erzeugbar ist.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, daß die erste, zweite, dritte und/oder vierte Klemmvorrichtung zumindest eine in einer von dem ersten oder zweiten Magnetfeld durchsetzbaren Einheit, wie der ersten und/oder zweiten Magnetspule, vorzugsweise dem ersten und/oder zweiten Magnetjoch, oder dem Mitnehmer, im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung einer von der jeweiligen Klemmvorrichtung feststellbaren Einheit, wie der Antriebsstange, des ersten Tauchankers, des zweiten Tauchankers oder des Ankergegenstücks, bewegbar gelagerte Bremsbacke umfaßt bzw. umfassen, wobei zumindest eine Bremsbacke vorzugsweise eine dem Querschnitt der von der jeweiligen Klemmvorrichtung feststellbaren Einheit angepaßte Oberflächenform aufweist, vorzugsweise in Form eines Ringsegments ausgeführt ist.

Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß zumindest eine Bremsbacke ein magnetisch leitendes, vorzugsweise weichmagnetisches, Material umfaßt, und der Bereich zwischen der Bremsbacke und der dieselbe lagernden Einrichtung, wie der ersten Magnetspule, der zweiten Magnetspule oder dem Mitnehmer, auf der von der jeweiligen Klemmvorrichtung feststellbaren Einheit, wie der Antriebsstange, dem ersten Tauchanker, dem zweiten Tauchanker oder dem Ankergegenstück, abgewandten Seite der Bremsbacke ein nicht magnetisch leitendes Material umfaßt.

Eine alternative Ausführungsform der Antriebseinheit gemäß der Erfindung sieht vor, daß die erste, zweite, dritte und/oder vierte Klemmvorrichtung zumindest einen die von der jeweiligen Klemmvorrichtung feststellbare Einheit, wie der Antriebsstange, den ersten Tauchanker, den zweiten Tauchanker und/oder das Ankergegenstück, umschließenden Keilklemmring aufweist bzw. aufweisen, der relativ zu der von der jeweiligen Klemmvorrichtung feststellbaren Einheit verkippbar ist zum Feststellen derselben.

Dabei kann vorgesehen sein, daß zumindest ein Keilklemmring ein magnetisch leitendes, vorzugsweise weichmagnetisches, Material umfaßt und der dem Keilklemmring zugewandte Bereich zwischen der von der jeweiligen Klemmvorrichtung feststellbaren Einheit, wie der Antriebsstange, dem ersten Tauchanker, dem zweiten Tauchanker oder dem Ankergegenstück, und der ersten Magnetspule, der zweiten Magnetspule, dem ersten Magnetjoch, dem zweiten Magnetjoch oder dem Mitnehmer, ein magnetisch nicht leitendes Material umfaßt.

Ferner kann zumindest ein im Bereich zwischen der von dem ersten oder zweiten Magnetfeld durchsetzbaren Einheit, wie der ersten Magnetspule, der zweiten Magnetspule, dem ersten Magnetjoch, dem zweiten Magnetjoch oder dem Mitnehmer, und dem Keilklemmring angeordnetes drittes Rückstellement, vorzugsweise in Form zumindest eines Federelements vorgesehen sein.

Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die erste, zweite, dritte und/oder vierte Klemmvorrichtung zumindest ein, insbesondere von der von dem ersten oder zweiten Magnetfeld durchsetzbaren Einheit, wie der ersten Magnetspule, der zweiten Magnetspule, dem ersten Magnetjoch, dem zweiten Magnetjoch oder dem Mitnehmer, umfaßtes Widerlager und zumindest ein relativ zu dem Widerlager und der von der jeweiligen Klemmvorrichtung festzustellenden Einheit, wie der Antriebsstange, dem ersten Tauchanker, dem zweiten Tauchanker oder dem Ankergegenstück, bewegbares Presselement, vorzugsweise in Form einer die jeweils festzustellende Einheit umgebenden, vorzugsweise profilierten Platte, aufweist.

Dabei ist bevorzugt, daß das Widerlager im Bereich der jeweils festzustellenden Einheit ein magnetisch nicht leitendes Material, vorzugsweise Messing, umfaßt.

Für die beiden zuvor vorgeschlagenen Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, daß das Widerlager, vorzugsweise im Bereich des magnetisch nicht leitenden Materials, zumindest eine, vorzugsweise keilförmige, Aussparung zur Aufnahme zumindest eines Klemmstücks, insbesondere einer Kugel, umfaßt.

Dabei ist bevorzugt zumindest ein in der Aussparung, insbesondere unterhalb des Klemmstücks, angeordnetes viertes Rückstellelement, vorzugsweise umfassend zumindest ein Federelement und/oder einen Silikonkörper vorgesehen.

Insbesondere wird mit der Erfindung auch vorgeschlagen, daß die Bremsbacke, der Keilklemmring und/oder das Klemmstück und/oder die jeweils festzustellenden Einheit zumindest in einem ersten Bereich ein Material mit einem hohen Reibewert umfaßt bzw. umfassen, in einem zweiten Bereich eine gehärtete Oberfläche aufweist bzw. aufweisen und/oder in einem dritten Bereich eine strukturierte Oberfläche aufweist bzw. aufweisen, wobei vorzugsweise der erste und der zweite, der zweite und der dritte und/oder der erste und der dritte Bereich identisch sind.

Schließlich kann vorgesehen sein, daß zumindest ein mit der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Klemmvorrichtung in Wirkverbindung stehendes, vorzugsweise von der ersten, zweiten, dritten oder vierten Klemmvorrichtung umfaßtes, piezoelektrisches Element.

Dabei kann vorgesehen sein, daß bei Bestromung der zweiten Magnetspule das Ankergegenstück mittels der zweiten Klemmvorrichtung oder der zweite Tauchanker mittels der vierten Klemmvorrichtung festgestellt wird und eine attraktive Kraft zwischen dem Ankergegenstück und dem zweiten Tauchanker erzeugt wird.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß bei Bestromung der zweiten Magnetspule das Ankergegenstück mittels der zweiten Klemmvorrichtung festgestellt wird und eine attraktive Kraft zwischen dem Ankergegenstück und dem ersten Tauchanker erzeugt wird.

Für die vorgenannte Alternative wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß nach Reduzierung und/oder Beendigung der Bestromung der zweiten Magnetspule der Abstand zwischen dem Ankergegenstück und dem ersten Tauchanker, vorzugsweise mittels des ersten Rückstellelements, vergrößert wird.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann vorgesehen sein, daß bei Bestromung der ersten Magnetspule eine attraktive Kraft zwischen der ersten Magnetspule und dem Mitnehmer erzeugt wird.

Das Verfahren, insbesondere gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet sein, daß bei Bestromung der zweiten Magnetspule der Mitnehmer mittels der zweiten Klemmvorrichtung ortsfest relativ zur Antriebsstange festgestellt wird und eine attraktive Kraft zwischen dem Mitnehmer und der zweiten Magnetspule erzeugt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß nach Reduzierung und/oder Beendigung der Bestromung der zweiten Magnetspule der Abstand zwischen dem Mitnehmer und der zweiten Magnetspule, vorzugsweise mittels des zweiten Rückstellelements, vergrößert wird.

Mit der Erfindung wird ferner ein Verfahren vorgeschlagen, daß vorsieht, daß die Klemmkraft der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Klemmvorrichtung, insbesondere durch Veränderung der Bestromungsstärke der ersten und/oder zweiten Magnetspule, einstellbar ist, vorzugsweise ein vorbestimmter Schlupf der durch die erste, zweite, dritte und/oder vierte Klemmvorrichtung feststellbaren Einheit ermöglicht wird.

Insbesondere kann bei dem Verfahren vorgesehen sein, daß die Bestromung der ersten und zweiten Magnetspule zeitlich überlappend erfolgt.

Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Antriebsstange über eine externe Kraft, vorzugsweise angelegt über ein fünftes Rückstellelement, in eine Noposition im stromlosen Betrieb gezwungen wird.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß eine lineare Antriebseinheit, insbesondere zur Verwendung in einem Stellgerät, derart ausgeführt werden kann, daß eine intermittierende Bewegung einer Antriebsstange erzeugt wird, bei der hohe Antriebskräfte über praktisch unbegrenzte Hübe bei geringer elektrischer Leistung übertragen werden können, wobei gleichzeitig das Bauvolumen einer solchen Antriebseinheit deutlich gegenüber konventionellen Hubmagneten bei gleicher Hubarbeit reduziert ist. Zu diesem Zwecke umfaßt die erfindungsgemäße lineare Antriebseinheit eine Antriebsstange, ein Ge häuse, eine erste Magnetspule mit zumindest einer ersten Wicklung und vorzugsweise einem ersten Magnetjoch, eine zweite Magnetspule mit zumindest einer zweiten Wicklung und vorzugsweise einem zweiten Magnetjoch, eine erste Verbindungsvorrichtung mit einer ersten Klemmvorrichtung und eine zweite Verbindungsvorrichtung mit einer zweiten Klemmvorrichtung und einem Läufer. Somit umfaßt die Antriebseinheit lediglich zwei Magnetsysteme bestehend aus je einer Spule und vorzugsweise einer magnetischen Rückführung in Form eines Magnetjochs. Ein derartiger Aufbau bietet ferner den Vorteil, wie später beschrieben wird, daß eine Bewegung der Antriebsstange in beide Richtungen ohne ein Umpolen der Wicklungen der Magnetspulen möglich ist. Die Antriebsstange kann einstückig ausgebildet sein oder einen ersten Antriebsstangenabschnitt bzw. ersten Tauchanker, einen zweiten Antriebsstangenabschnitt bzw. einen zweiten Tauchanker, eine Verbindungsstange und/oder ein Ankergegenstück umfassen und der Läufer kann als Mitnehmer ausgebildet sein. Ferner umfaßt die Antriebseinheit Rückstellelemente, insbesondere Federelemente, einen Keilklemmring und/oder eine Keilkugelbremse mit zumindest einer Kugel, einer Platte, einem Rückstellelement und einer Aussparung umfassen. Also kann die Antriebseinheit konstruktiv einfach und einen hohen Wirkungsgrad aufweisend ausgeführt werden, indem beispielsweise bei einer Ausführungsformen der Erfindung, in der die erste Klemmvorrichtung im wesentlichen dazu dient, die Antriebsstange relativ zum Gehäuse festzustellen, auf zumindest ein Federelement verzichtet werden kann, gegen das die Antriebseinheit bei Bewegung der Antriebsstange anarbeiten muß. In derartigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen dient die zweite Magnetspule dazu, eine magnetische Kraft zwischen dem Ankergegenstück, das auf der Antriebsstange gelagert ist, und dem von der Antriebsstange ausgebildeten Tauchanker bzw. zwischen dem von der zweiten Magnetspule umfaßten Magnetjoch und dem Mitnehmer, an dem die Antriebsstange über eine zweite Klemmvorrichtung festgestellt wird, zu erzeugen. Durch diese magnetische Kraft wird die Hubarbeit in Form der Bewegung der Antriebsstange relativ zum Gehäuse erzwungen. Hierbei ist hervorzuheben, daß bei einer Klemmung der Antriebsstange mittels sowohl der ersten Klemmvorrichtung als auch einer zweiten Klemmvorrichtung bzw. des Ankergegenstücks mit der zweiten Klemmvorrichtung eine direkte Klemmung der Antriebsstange, des Ankergegenstücks bzw. des Mitnehmers erreicht wird, so daß also die Klemmung durch das von der ersten und/oder zweiten Magnetspule hervorgerufenen Magnet feld erreicht wird. Eine Klemmung der Antriebsstange bzw. des Ankergegenstücks erfolgt aufgrund einer mechanischen Wechselwirkung zwischen der ersten bzw. zweiten Klemmvorrichtung und der Antriebsstange bzw. dem Ankergegenstück, die durch eine magnetische Kraft zwischen der Klemmvorrichtung und der Antriebsstange bzw. des Ankergegenstücks hervorgerufen wird. Dies führt dazu, daß im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten elektromagnetischen Mitnahmevorrichtungen keine „Leerlaufbewegungen" der Antriebsstange, des Ankergegenstücks bzw. des Mitnehmers erfolgen, bevor eine Klemmwirkung erzielt wird. Auch hierdurch wird der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Antriebseinheit deutlich erhöht, da nämlich die gesamte relative Bewegung des Mitnehmers in Hubarbeit umgewandelt wird. Besonders vorteilhaft wird der Wirkungsgrad der Antriebseinheit bei denjenigen Ausführungsformen der Erfindung beeinflußt, bei denen das Ankergegenstück bzw. der Mitnehmer zumindest bereichsweise sowohl vom Magnetfeld der ersten Magnetspule als auch vom Magnetfeld der zweiten Magnetspule durchdrungen wird. In diesen Ausführungsformen kann vollständig auf ein zusätzliches Federelement für eine Rückführung des Ankergegenstücks bzw. des Mitnehmers verzichtet werden. Bei diesen Ausführungsformen wird nämlich durch die erste Klemmvorrichtung sowohl eine Klemmung der Antriebsstange erzeugt als auch eine attraktive Kraft zwischen dem von der Antriebsstange umfaßten Tauchanker und dem Ankergegenstück bzw. dem Mitnehmer und der ersten Magnetspule erzeugt. Somit kommt es bei Bestromung der ersten Magnetspule zu einer automatischen Rückführung des Ankergegenstücks bzw. des Mitnehmers. Bei einer Bestromung der zweiten Magnetspule wird dann die Hubarbeit in der Art geleistet, daß die Antriebsstange relativ zum Ankergegenstück bzw. mit dem Mitnehmer über die zweite Klemmvorrichtung verbunden in Richtung der zweiten Magnetspule bewegt wird. Aufgrund der direkten Abhängigkeit der durch die Klemmvorrichtungen hervorgerufenen Klemmkraft von der Stärke des Magnetfelds der ersten bzw. zweiten Magnetspule ist darüber hinaus eine Dosierung der Klemmkräfte möglich, so daß ein Schlupf zwischen der Antriebsstange und der ersten Klemmvorrichtung bzw. dem Mitnehmer ermöglicht und somit eine Bewegung der Antriebsstange hervorgerufen werden kann, bei der nicht ein gesamter Arbeitsluftspalt überwunden wird. Somit ermöglicht es die erfindungsgemäße lineare Antriebseinheit, daß die Antriebsstange nicht nur um Schrittlängen, die durch die Größe des Arbeitsluftspalts vorgegeben sind, bewegt werden kann, sondern beliebige Zwischenpositionen der Antriebsstange in dieser Schrittlänge eingestellt werden können. Dadurch wird der Einsatzbereich der linearen Antriebseinheit deutlich vergrößert. Somit ermöglicht es die erfindungsgemäße lineare Antriebseinheit bzw. das Verfahren zum Betreiben derselben einen Aktuator für ein Stellgerät bereitzustellen, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist, eine beliebige Position der Antriebsstange trotz der intermittierenden Bewegung der Antriebsstange ermöglicht, aufgrund der eingesetzten magnetisch wirkenden Klemmvorrichtungen mechanisch einfach aufgebaut und somit preisgünstig und störunanfällig ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand schematischer Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:
1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
2a eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
2b eine Schnittansicht einer Abwandlung der Antriebseinheit der 2a;
3 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
4a eine Schnittansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit bei Bestromung einer ersten Magnetspule und Nichtbestromung einer zweiten Magnetspule;
4b eine Schnittansicht gemäß der 4a, allerdings bei umgekehrter Bestromung der Magnetspulen;
5a eine Schnittansicht einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit bei Bestromung einer ersten Magnetspule und Nichtbestromung einer zweiten Magnetspule;
5b eine Schnittansicht gemäß 5a, allerdings bei umgekehrter Bestromung der Magnetspulen;
6 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Klemmvorrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
7 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Klemmvorrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
8 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform einer Klemmvorrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
9 eine Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit ähnlich 1, allerdings umfassend eine vierte Ausführungsform einer Klemmvorrichtung;
10a eine Schnittansicht einer siebten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit ähnlich der 5a, allerdings umfassend eine fünfte Ausführungsform einer Klemmvorrichtung bei Bestromung einer zweiten Magnetspule; und
10b eine Schnittansicht der Antriebseinheit gemäß 10a, allerdings bei umgekehrter Bestromung der Magnetspulen.
In 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1 dargestellt. Die Antriebseinheit 1 umfaßt ein Gehäuse 3, das vorzugsweise aus einem magnetisch nicht leitenden Material, wie einem Kunststoff oder Aluminium, besteht. Innerhalb des Gehäuses 3 sind eine erste Magnetspule 7 und eine zweite Magnetspule 5 angeordnet. Die Magnetspulen 5, 7 umfassen jeweils zumindest eine Wicklung 9, 11 und die Wicklungen 9, 11 umgebende, als magnetische Rückschlüsse dienende Magnetjoche 13, 15. Die Magnetjoche 13, 15 bestehen jeweils aus einem magnetisch leitenden, insbesondere weichmagnetischen, Material. Die Magnetspulen 5, 7 umgeben eine Antriebsstange 17. Die Antriebsstange 17 ist nur bereichsweise dargestellt. Der in 1 dargestellte Bereich der Antriebsstange 17 umfaßt zwei Antriebsstangenabschnitte, die in Form von einem ersten Tauchanker 19 und einem zweiten Tauchanker 21 ausgeführt sind. Die Tauchanker 19, 21 bestehen jeweils aus einem magnetisch leitenden, insbesondere weichmagnetischen, Material. Die Tauchanker 19, 21 sind über eine Verbindungsstange 23, die aus einem magnetisch nicht leitenden Material besteht, verbunden. Wie aus 1 ersichtlich, weist die Verbindungsstange 23 einen deutlich geringeren Durchmesser als die Tauchanker 19, 21 auf. Die Verbindungsstange 23 ist von einem im wesentlichen zylinderförmigen Ankergegenstück 25 umgeben, das aus einem magnetisch leitenden, insbesondere weichmagnetischen, Material besteht. Die Ausdehnung des Ankergegenstücks 25 entlang der Längsachse der Antriebsstange 17 ist geringer als der Abstand zwischen den Tauchankern 19, 21, so daß zwischen dem ersten Tauchanker 19 und dem Ankergegenstück 25 ein erster Luftspalt 27 und zwischen dem Ankergegenstück 25 und dem zweiten Tauchanker 21 ein zweiter Luftspalt 29 besteht. Auf die Antriebsstange 17 wirkt ein nicht dargestelltes Rückstellelement, das eine durch den Pfeil F angedeutete Kraft auf die Antriebsstange 17 ausübt. Auf der dem Rückstellelement gegenüberliegenden Seite der Antriebsstange 17 ist die Antriebseinheit 1 über ein nicht dargestelltes Verbindungselement mit einem Stellgerät verbunden. Die erste Magnetspule 7 umfaßt ferner eine erste Klemmvorrichtung 31 und die zweite Magnetspule 5 umfaßt eine zweite Klemmvorrichtung 33. Die genaue Ausführung der Klemmvorrichtungen 31, 33 wird später anhand der 6 bis 9 erläutert. Im Folgenden wird nun die Funktionsweise der Antriebseinheit 1 erläutert.
In einem ersten Schritt wird die Wicklung 11 der ersten Magnetspule 7 mit Strom versorgt. Aufgrund der Bestromung der ersten Wicklung 11 entstehen die in 1 gestrichelt dargestellten Feldlinien 12 innerhalb des ersten Magnetjochs 15, der ersten Klemmvorrichtung 31, dem Ankergegenstück 25 sowie dem ersten Tauchanker 19. Diese magnetische Durchflutung führt zu folgenden Effekten. Einerseits kommt es aufgrund der Durchflutung der ersten Klemmvorrichtung 31 zu einem Feststellen des ersten Tauchankers 19 relativ zu der ersten Magnetspule 7 und somit zum Gehäuse 3. Das heißt, es kann keine axiale Bewegung der Antriebsstange 17, insbesondere des ersten Tauchankers 19, der Verbindungsstange 23 und des zweiten Tauchankers 21 stattfinden. Aufgrund der Durchflutung des ersten Tauchankers 19 sowie des Ankergegenstücks 25 kommt es andererseits zur Ausbildung von magnetischen Feldlinien 12 im Luftspalt 27. Das System aus erstem Tauchanker 19 und Ankergegenstück 25 wirkt zu diesem Zeitpunkt als herkömmlicher Hubmagnet. Das Ankergegenstück 25 wird aufgrund der Feststellung des ersten Tauchankers 19 in Richtung des ersten Tauchankers 19 bewegt, und zwar so lange, bis der erste Luftspalt 27 minimiert ist. Dazu ist das Ankergegenstück 25 gleitend auf der Verbindungsstange 23 gelagert. Eine Verringerung des ersten Luftspalts 27 führt dazu, daß der zweite Luftspalt 29 zwischen dem Ankergegenstück 25 und dem zweiten Tauchanker 21 vergrößert wird.
In einem zweiten Schritt wird daraufhin zusätzlich die zweite Magnetspule 5 bestromt. Der Stromfluß durch die Wicklung 9 der zweiten Magnetspule 5 ruft eine Durchflutung der zweiten Klemmvorrichtung 33, des zweiten Magnetjochs 13, des zweiten Tauchankers 21 und des Ankergegenstücks 25 hervor. Beispielhaft sind resultierende Magnetfeldlinien 14 in 1 gestrichelt dargestellt. Die Durchflutung der zweiten Klemmvorrichtung 33 bewirkt, daß das Ankergegenstück 25 relativ zu der zweiten Magnetspule 5 und somit zum Gehäuse 3 festgestellt wird. Aufgrund der andauernden Bestromung der ersten Magnetspule 7 ist in diesem Moment zunächst eine relative Bewegung zwischen der Antriebsstange 17 und dem Ankerge genstück 25 ausgeschlossen. Wird die Bestromung der ersten Magnetspule 7 reduziert, so nimmt die durch die erste Klemmvorrichtung 31 gegenüber dem ersten Tauchanker 19 aufgebaute Klemmkraft im wesentlichen proportional zum durch die erste Magnetspule 7 hervorgerufenen Magnetfeld ab. Dies führt dazu, daß die Feststellung des ersten Tauchankers 19 und damit der Antriebsstange 17 gegenüber dem Gehäuse 3 aufgehoben wird. Aufgrund des zwischen dem Ankergegenstück 25 und dem zweiten Tauchanker 21 durch die zweite Magnetspule 5 aufgebauten Magnetfelds 5 im Bereich des zweiten Luftspalts 29 kommt es zu einer attraktiven Kraft zwischen dem Ankergegenstück 25 und dem zweiten Tauchanker 21, die daraufhin wirkt, den zweiten Luftspalt 29 zu reduzieren. Dies führt dazu, daß der zweite Tauchanker 21 gegen die Kraft F in der 1 nach unten bewegt und somit Hubarbeit an der Antriebsstange 17 geleistet wird.
Anschließend wird die Bestromung der ersten Magnetspule 7 wieder aufgenommen, dann die Bestromung der zweiten Magnetspule 5 reduziert und schließlich werden die zuvor beschriebenen Arbeitsschritte wiederholt. Durch eine Wiederholung dieser Arbeitsschritte kommt es zu einer schrittweisen Bewegung der Antriebsstange 17 in der 1 nach unten. Aufgrund der geringen Dimensionierung des ersten Luftspalts 27 sowie des zweiten Luftspalts 29 arbeitet das Hubmagnetsystem, bestehend aus dem ersten Tauchanker 19, dem Ankergegenstück 25 und dem zweiten Tauchanker 21, stets auf hohem Kraftniveau. Somit kann durch kurzzeitige Überlappung der Bestromungsphasen der ersten Magnetspule 7 und der zweiten Magnetspule 9 ein Vorwärtslaufen der Antriebsstange 17 in kleinen Schritten erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 ermöglicht es jedoch auch, daß die Antriebsstange 17 in beliebige Zwischenpositionen verfahren werden kann. So kann für eine dosierte Bewegung der Antriebsstange 17 gegen die Kraft F, also in der 1 nach unten, zu dem Zeitpunkt, in dem sowohl die erste Magnetspule 7 als auch die zweite Magnetspule 5 bestromt sind und der erste Luftspalt 27 minimal ist, die Bestromung der ersten Magnetspule 7 reduziert werden. Dabei wird die Bestromung derart gesteuert, daß die erste Klemmvorrichtung 31 soweit gelöst wird, daß eine Schlupfbewegung des ersten Tauchankers 19 relativ zu der ersten Klemmvorrichtung 31 und damit zum Gehäuse 3 aufgrund der zwischen dem Ankergegenstück 25 und dem zweiten Tauchanker 21 im zweiten Luftspalt 29 ausgebildeten Kraft ermöglicht wird. Durch diese Dosierung ist es möglich, daß die Antriebsstange 17 sich nur soweit verschiebt, daß der erste Luftspalt 29 nur teilweise abgebaut wird. Ist die gewünschte Position, die über einen nicht dargestellten Positionserfassungssensor aufgenommen wird, erreicht, so wird die Bestromung der ersten Magnetspule 7 und damit die durch die erste Klemmvorrichtung 31 aufgebaute Kraft wieder erhöht, was wiederum dazu führt, daß die Antriebsstange 17 wieder relativ zu dem Gehäuse 3 festgestellt wird. Wird anschließend die Bestromung der zweiten Magnetspule 5 ausgeschaltet, so kommt es wieder zu einer Bewegung des Ankergegenstücks 25 relativ zur Verbindungsstange 23 und damit zum ersten Tauchanker 19, wodurch der erste Luftspalt 27 reduziert wird. Diese Situation stellt den stationären Zustand der Antriebseinheit 1 dar. Die Antriebsstange 17 wird in dieser Position durch die erste Klemmvorrichtung 31 relativ zu dem Gehäuse 3 festgestellt, und somit befindet sich das durch die Antriebseinheit 1 betätigte Stellgerät dann in einem stationären Zustand.
Darüber hinaus kann die Bewegung der Antriebsstange 17 durch Steuerung der Bestromung der Wicklung 9 der zweiten Magnetspule 5 gesteuert werden. Dies wird dadurch ermöglicht, daß das Ankergegenstück 25 auch bei relativ geringen Magnetfeldern der zweiten Magnetspule 5 mittels der zweiten Klemmvorrichtung 33 relativ zum Gehäuse 3 festgestellt wird. Durch Veränderung der Bestromung der Wicklung 9 kann dann die Kraft zwischen dem Ankergegenstück 25 und dem zweiten Tauchanker 21 über einen weiten Bereich variiert werden. Dies ermöglicht es, insbesondere bei einer fehlenden Bestromung der Wicklung 11 der ersten Magnetspule 7, daß sich der zweite Tauchanker 21 in Richtung des Ankergegenstücks 25 entgegen der Kraft F in 1 nach unten bewegen kann, wenn das durch die zweite Magnetspule 5 hervorgerufenen Magnetfeld eine Kraft zwischen dem zweiten Tauchanker 21 und dem Ankergegenstück 25 erzeugt, die größer als die Kraft F ist.
Eine dosierte Bewegung der Antriebsstange 17 in die entgegengesetzte Richtung, d.h. in der 1 nach oben, ist dann möglich, wenn bei fehlender Bestromung der ersten Magnetspule 7 die Bestromung der zweiten Magnetspule 5 derart gewählt wird, daß die Kraft zwischen dem zweiten Tauchanker 21 und dem Ankergegenstück 25 geringer als die Kraft F ist, wodurch es zu einer Bewegung des zweiten Tauchankers 21 unter Vergrößerung des zweiten Luftspalts 29 relativ zum Ankergegenstück 25 kommt.
Ferner ist ebenfalls eine dosierte Bewegung der Antriebsstange 17 möglich, wenn keine Bestromung der zweiten Magnetspule 5 vorliegt. Wird lediglich die erste Magnetspule 7 bestromt, so wird zunächst der erste Tauchanker 19 und damit die Antriebsstange 17 mittels der ersten Klemmvorrichtung 31 festgestellt. Durch Reduzierung der Bestromung der ersten Magnetspule 7 kann die durch die erste Klemmvorrichtung 31 auf den ersten Tauchanker 19 ausgeübte Kraft derart reduziert werden, daß ein Schlupf zwischen der ersten Klemmvorrichtung 31 und dem ersten Tauchanker 19 ermöglicht wird. Dies ermöglicht es, daß die Antriebsstange 17 sich aufgrund der Kraft F dosiert in 1 nach oben bewegen kann.
Wie später erläutert wird, ermöglichen es die Klemmvorrichtungen 31, 33, hohe Klemmkräfte, beispielsweise im Bereich von 100 bis mehreren Tausend Newton, aufzubauen. Somit wird verhindert, daß die Antriebsstange 17 auch bei hohen Kräften, die auf sie wirken, aus der zuvor beschriebenen stationären Position verfahren werden kann. Desweiteren zeichnet sich diese stationäre Position der Antriebseinheit 1 durch einen sehr geringen Energieverbrauch aus. Der magnetische Kreis durch das erste Magnetjoch 15, die erste Klemmvorrichtung 31, das Ankergegenstück 25 sowie den ersten Tauchanker 19 ist im wesentlichen nicht unterbrochen, insbesondere ist durch geeignete Lagerung des ersten Tauchankers 19 und des Ankergegenstücks 25 im ersten Magnetjoch 15 nur der im wesentlichen zu vernachlässigende, erste Luftspalt 27 zwischen diesen Bauteilen vorhanden. In der stationären Position ist der erste Luftspalt 27 zudem im wesentlichen geschlossen, so daß hierdurch im wesentlichen keine energetischen Verluste auftreten und somit der Energieverbrauch der Antriebseinheit 1 im Vergleich zu herkömmlichen Hubmagnetsystemen um ein bis zwei Größenordnungen reduziert wird.
In 2a ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1' dargestellt. Die Antriebseinheit 1' umfaßt ein Gehäuse 3', eine erste Magnetspule 7', umfassend ein erstes Magnetjoch 15' und eine erste Wicklung 11'. Desweiteren umfaßt die Antriebseinheit 1' eine zweite Magnetspule 5', umfassend ein zweites Magnetjoch 13' sowie eine zweite Wicklung 9'. Der Aufbau einer Antriebsstange 35 der Antriebseinheit 1' weicht jedoch folgendermaßen von dem der in 1 dargestellten Antriebsstange 17 ab. Die Antriebsstange 35 weist einen ersten Antriebsstangenabschnitt in Form eines ersten Tauchankers 37 auf. Im Vergleich zu dem ersten Tauchanker 19 der Antriebsstange 17 der 1 weist der Tauchanker 37 der Antriebsstange 35 der 2a jedoch eine größere Ausdehnung auf, so daß er sowohl in den Bereich der ersten Magnetspule 7' als auch dem der zweiten Magnetspule 5' hineinragt. Die Antriebsstange 35 weist ferner eine Verbindungsstange 39 auf, die eine Verbindung von dem ersten Tauchanker 37 zu einem zweiten Antriebsstangenabschnitt 41 herstellt. Der erste Tauchanker 37 besteht aus einem magnetisch leitenden Material, während die Verbindungsstange 39 und der Abschnitt 41 aus einem magnetisch nicht leitenden Material bestehen. Ähnlich zu der Ausführungsform nach 1 ist auf der Antriebsstange 35 im Bereich der Verbindungsstange 39 ein Ankergegenstück 43 angeordnet. Aufgrund der kürzeren Länge des Ankergegenstücks 43 im Vergleich zu der Verbindungsstange 39 ist ein erster Luftspalt 47 zwischen dem Ankergegenstück 43 und dem ersten Tauchanker 37 sowie ein in der 2 im wesentlichen geschlossener zweiter Luftspalt 48 ausgebildet. Im Bereich des ersten Luftspalts 47 sind Rückstellelemente in Form von Federn 45 angeordnet. Im Folgenden wird nun die Funktionsweise der Antriebseinheit 1' dargelegt.
In einem ersten Schritt kommt es zu einer Bestromung der zweiten Magnetspule 5', wodurch sich eine Durchflutung des zweiten Magnetjochs 13', einer zweiten Klemmvorrichtung 33', des Ankergegenstücks 43 und eines Bereichs des ersten Tauchankers 37 ergibt. Aufgrund der Durchflutung der zweiten Klemmvorrichtung 33' kommt es zu einer Feststellung des Anker gegenstücks 43 relativ zum Gehäuse 3', so daß das Ankergegenstück 43 relativ zum Gehäuse 3' festgeklemmt wird. Der Aufbau im Bereich der zweiten Magnetspule 5' wirkt nun wie ein herkömmlicher Hubmagnet. Der Tauchanker 37 wird aufgrund der sich im ersten Luftspalt 47 aufbauenden magnetischen Kraft (entsprechende Magnetfeldlinien 14' sind gestrichelt dargestellt), unter Reduzierung des ersten Luftspalts 47 und Vergrößerung des zweiten Luftspalts 48, gegenüber dem relativ zum Gehäuse 3' festgeklemmten Ankergegenstück 43, in 2a nach unten, entgegen der Kraft F' eines nicht dargestellten Rückstellelements, bewegt. Im nächsten Schritt wird die Bestromung der ersten Magnetspule 7' aufgenommen, wodurch sich eine Durchflutung des ersten Tauchankers 37, der ersten Klemmvorrichtung 31' sowie des ersten Magnetjochs 15' einstellt (entsprechende Magnetfeldlinien 12' sind gestrichelt dargestellt). Dies bewirkt, daß der erste Tauchanker 37 und damit die Antriebsstange 35 über die Klemmvorrichtung 31' relativ zum Gehäuse 3' festgeklemmt wird. Wird daraufhin die Bestromung der zweiten Magnetspule 5' reduziert, kommt es aufgrund der sich durch die Federn 45 aufgebauten Gegenkraft zu einer Bewegung des Ankergegenstücks 43 in 2a nach unten, wenn die durch die Klemmvorrichtung 33' aufgebaute Kraft ausreichend gering wird. Wird danach die Bestromung der zweiten Magnetspule 5' wieder aufgenommen, so kommt es zu einer Feststellung des Ankergegenstücks 43 über die Klemmvorrichtung 33' relativ zum Gehäuse 3'. Durch anschließendes Reduzieren der Bestromung der ersten Magnetspule 7' wird ein erneuter Bewegungsschritt der Antriebsstange 35 ermöglicht, wodurch sich durch Wiederholung des gesamten Zyklus eine Bewegung der Antriebsstange 35 in 2 nach unten ergibt.
Es ist jedoch zu verstehen, daß verschiedene Abwandlungen der in 2a dargestellten Antriebseinheit 1' möglich sind, um eine derartige Funktionsweise zu realisieren. Insbesondere kann eine andere Anordnung der Rückstellelemente in Form der Federn 45 gewählt werden, um die gleiche Funktion zu realisieren. So ist in 2b eine Abwandlung der Antriebseinheit 1' der 2a in Form der Antriebseinheit 1'' dargestellt. Elemente der in 2b dargestellten Antriebseinheit 1'', die identisch mit denjenigen der Antriebseinheit 1' sind, tragen identische Bezugszeichen. Die Antriebseinheit 1'' unterscheidet sich von der Antriebseinheit 1' im Wesentlichen dadurch, daß die Rückstellelemente in Form der Federn 45'' zur Vergröße rung des ersten Luftspalts 47 bzw. Verkleinerung des zweiten Luftspalts 48 nicht innerhalb des ersten Luftspalts 47 angeordnet sind und eine abgewandelte Antriebsstange 35'' mit einem alternativ ausgeführten ersten Tauchanker 37'' und ein alternativ ausgeführtes Ankergegenstück 43'' vorhanden sind. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß die sich im ersten Luftspalt 47 gegenüberliegenden Oberflächen des ersten Tauchankers 37'' und des Ankerstücks 43'' keine Bohrungen oder dergleichen zur Aufnahme der Rückstellelemente aufweisen. Dies bewirkt, daß das durch die zweite Magnetspule 5' aufgebaute Magnetfeld im Bereich des ersten Luftspalts 47 im Wesentlichen nur parallel zur Bewegungsrichtung der Antriebsstange 35 verlaufene Komponenten aufweist. Somit wird der Wirkungsgrad deutlich erhöht. Desweiteren ist das Ankergegenstück 43'' derart ausgeführt, daß es den zweiten Antriebsstangenabschnitt 41 zumindest bereichsweise umgibt. Dies ermöglicht es, daß die Federn 45'' derart angeordnet werden können, daß sie sich einerseits an dem zweiten Abschnitt 41 der Antriebsstange 35'' und andererseits an dem Ankergegenstück 43'' abstützen können. Analog zu den Federn 45 bewirken die Federn 45'', daß bei abklingender Bestromung der zweiten Magnetspule 5' das Ankergegenstück 43'' relativ zum zweiten Antriebsstangenabschnitt 41 derart bewegt wird, daß der Luftspalt 47 vergrößert und der Luftspalt 48 verringert wird. Diese Anordnung der Federn 45'' weist ferner den Vorteil auf, daß die Federn 45'' außerhalb der Magnetspule 5' angeordnet sind, und somit das durch die zweite Magnetspule 5' hervorgerufene Magnetfeld durch dieselben nicht beeinflußt wird. Es ist festzuhalten, daß in Abweichung von den in 2a und 2b dargestellten Antriebseinheiten 1' und 1'' alternative Anordnungen von Rückstellelementen zur Vergrößerung des Luftspalts 47 und Verringerung des Luftspalts 48 möglich sind.
Die in 2a und 2b dargestellten Antriebseinheiten 1', 1'' weisen im Vergleich zu der in 1 dargestellten Antriebseinrichtung 1 den Vorteil auf, daß der Energieverbrauch im stationären Zustand der Antriebseinheiten 1', 1'', in dem die erste Magnetspule 7' bestromt wird, während die zweite Magnetspule 5' stromlos ist, reduziert ist, da die Anzahl der vorhandenen Luftspalte reduziert ist, nämlich nur die zu vernachlässigenden Luftspalte der Lagerung des Tauchankers 37 vorliegen.
Insbesondere muß in dem stationären Zustand der Antriebseinheit 1, 1', 1'' keine Gegenkraft zusätzlich zu der durch das Rückstellelement hervorgerufenen Kraft F, F' im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Antriebseinheit kompensiert werden. Sowohl die Antriebseinheit 1 als auch die Antriebseinheiten 1', 1'' weisen aufgrund der Kräfte F, F' durch die Rückstellelemente eine Sicherheitsfunktion auf. Kommt es zu einem Stromausfall, so geben die Klemmvorrichtungen 31, 31', 33, 33' das Ankergegenstück 25, 43 sowie die Antriebsstange 17, 35 frei, und die Antriebsstange 17, 35 wird in eine vorbestimmte Notposition durch die durch das Rückstellelement hervorgerufenen Kraft F, F' verfahren.
In 3 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen linearen Antriebseinheit 1''' dargestellt. Die Antriebseinheit 1''' unterscheidet sich im wesentlichen von den in den 1, 2a und 2b dargestellten Antriebseinheiten 1, 1', 1'' dadurch, daß nicht mehr ein Vorschub, wie im Falle der Antriebsstange 17, 35, durch eine Bestromung der Magnetspulen nur auf eine Richtung beschränkt ist. Eine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung wird bei den Ausführungsformen der 1 und 2 insbesondere durch die durch das nicht gezeigte Rückstellelement hervorgerufene Kraft F, F' bewerkstelligt. Dies kann zur Folge haben, daß die Stellgeschwindigkeiten beider Bewegungsrichtungen stark differieren. Dagegen ermöglicht es die in 3 dargestellte Antriebseinheit 1''', daß eine bidirektionale Bewegung realisierbar ist.
Die Antriebseinheit 1''' umfaßt gemäß 3 ein Gehäuse 3'''. Darüber hinaus ist innerhalb des Gehäuses 3''' eine erste Magnetspule 7''', umfassend ein erstes Magnetjoch 15''' und zumindest eine erste Wicklung 11''', angeordnet. Innerhalb des Gehäuses 3''' ist gleitbar eine Antriebsstange 17''' angeordnet. Der Aufbau der Antriebsstange 17''' entspricht im wesentlichen dem der in 1 dargestellten Antriebsstange 17. Die Antriebsstange 17''' umfaßt einen ersten Tauchanker 19''', der über eine Verbindungsstange 23''' mit einem zweiten Tauchanker 21''' verbunden ist. Sowohl der erste Tauchanker 19''' als auch der zweite Tauchanker 21''' bestehen aus einem magnetisch leitenden, insbesondere weichmagnetischen, Material, während sowohl das Gehäuse 3''' als auch die Verbindungsstange 23''' aus einem magnetisch nicht leitenden Material bestehen. Auf der Antriebsstange 17''' ist im Bereich der Verbindungsstange 23''' gleitbar ein Ankergegenstück 25''' angeordnet. Des weiteren ist innerhalb des Gehäuses 3''' eine zweite Magnetspule 5''' angeordnet, die ein zweites Magnetjoch 13''' sowie zumindest eine zweite Wicklung 9''' umfaßt. Um nunmehr eine Bewegung der Antriebsstange 17''' über die erste Magnetspule 7''' bzw. die zweite Magnetspule 5''' hervorzurufen, umfaßt die erste Magnetspule 7''' eine erste Klemmvorrichtung 51 und eine dritte Klemmvorrichtung 51''' sowie die zweite Magnetspule 5''' eine zweite Klemmvorrichtung 49 und eine vierte Klemmvorrichtung 49'''. Die Antriebseinheit 1''' ist in zwei verschiedenen Modi betreibbar. Die Klemmvorrichtungen 49, 49''', 51, 51''' sind so ausgeführt, daß wahlweise eine Klemmung bei Bestromung einer der Magnetspulen 5''', 7''' entweder durch die erste bzw. zweite Klemmvorrichtung 51, 49 oder die dritte bzw. vierte Klemmvorrichtung 51''', 49''' erfolgt. Dabei kann vorgesehen sein, daß von den Klemmvorrichtungen 49, 49''', 51, 51''' umfaßte Bremsbacken mechanisch festgesetzt werden, wenn eine Klemmung der betreffenden Klemmvorrichtung verhindert werden soll.
In einem ersten Modus ist die zweite oder erste Klemmvorrichtung 49 und 51 aktivierbar. Bei Bestromung der ersten Magnetspule 7''' wird die erste Klemmvorrichtung 51 aktiv, während die dritte Klemmvorrichtung 51''' blockiert ist. Analog ist die zweite Klemmvorrichtung 49 in diesem Modus aktivierbar, während die vierte Klemmvorrichtung 49''' in diesem Modus nicht aktiv ist, wenn die zweite Magnetspule 5''' bestromt wird. In diesem ersten Modus erfolgt eine Bewegung der Antriebsstange 17''' in analoger Weise zu einer Bewegung der in 1 dargestellten Antriebsstange 17 der Antriebseinheit 1. Die erste Klemmvorrichtung 51 der Antriebseinheit 1''' wirkt analog zu der ersten Klemmvorrichtung 31 der Antriebseinheit 1, während die zweite Klemmvorrichtung 49 der Antriebseinheit 1''' analog zu der zweiten Klemmvorrichtung 33 der Antriebseinheit 1 wirkt.
In dem zweiten Modus der Antriebseinheit 1''' werden dagegen die zweite und erste Klemmvorrichtungen 49 und 51 blockiert, so daß bei Bestromung der ersten Magnetspule 7''' die dritte Klemmvorrichtung 51''' aktiviert wird und bei Bestromung der zweiten Magnetspule 5''' die vierte Klemmvorrichtung 49''' aktiviert wird. In diesem zweiten Modus ist nunmehr eine Bewegung der Antriebsstange 17''' in 3 nach oben möglich. Bei Bestromung der zweiten Magnetspule 5''' wird der zweite Tauchanker 21''' über die vierte Klemmvorrichtung 49''' relativ zum Gehäuse 3''' festgesetzt. Darüber hinaus entsteht eine attraktive Kraft zwischen dem zweiten Tauchanker 21''' und dem Ankergegenstück 25''' im Bereich eines zweiten Luftspalts 29'''. Dies bewirkt, daß das Ankergegenstück 25''' unter Reduzierung des zweiten Luftspalts 29''' gegen den zweiten Tauchanker 21''' gezogen wird und ein erster Luftspalt 27''' zwischen dem ersten Tauchanker 19''' und dem Ankergegenstück 25''' vergrößert wird. Im nächsten Schritt wird die erste Magnetspule 7''' bestromt, wodurch das Ankergegenstück 25''' mittels der dritten Klemmvorrichtung 51''' relativ zu dem Gehäuse 3''' festgesetzt wird. Wird daraufhin die Bestromung der zweiten Magnetspule 5''' reduziert, so kommt es zu einer Bewegung des ersten Tauchankers 19''' in Richtung des Ankergegenstücks 25''' unter Reduzierung des ersten Luftspalts 27'''. Somit bewegt sich die Antriebsstange 17''' nach oben in 3. Anschließend wird dann wieder die zweite Magnetspule 5''' bestromt und die Bestromung der ersten Magnetspule 7''' ausgeschaltet und der gesamte Rhythmus wird wiederholt. Dadurch ergibt sich eine Bewegung der Antriebsstange 17''' in diesem zweiten Modus in die entgegengesetzte Richtung des ersten Modus.
In den 4a und 4b ist eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 101 dargestellt. Die Antriebseinheit 101 umfaßt ein Gehäuse 103 aus einem magnetisch nicht leitenden Material. Innerhalb des Gehäuses 103 sind eine erste Magnetspule 105 und eine zweite Magnetspule 107 angeordnet. Die erste Magnetspule 105 umfaßt erste Wicklung 109 sowie ein erstes Magnetjoch 113. Die zweite Magnetspule 107 umfaßt zweite Wicklung 111 sowie ein zweites Magnetjoch 115. In der Antriebseinheit 101 ist eine Antriebsstange 117 gleitbar angeordnet. Im Vergleich zu den in den 1 bis 3 dargestellten Antriebsstangen 17, 17'', 35 ist die Antriebsstange 117 einstückig ausgeführt und besteht aus einem magnetisch leitenden, insbesondere weichmagnetischen, Material. Wie den 4a und 4b zu entnehmen ist, sind die Magnetjoche 113, 115 auf der sich jeweils zugewandten Seite offen ausgeführt. Ferner ist im Zwischenraum zwischen den Magnetjochen 113, 115 ein Mitnehmer 119 gleitbar auf der Antriebsstange 117 angeordnet. Der Mitnehmer 119 weist drei Abschnitte 121, 123, 125 auf. Der erste Abschnitt 121 ist der ersten Magnetspule 105 zugewandt und besteht aus einem magnetisch leitenden Material. Dieser erste Abschnitt 121 dient insbesondere in der in 4a dargestellten Position des Mitnehmers 119 als Rückschluß für das erste Magnetjoch 113. Der zweite Abschnitt 123 besteht ebenfalls aus einem magnetisch leitenden Material und bildet, wie insbesondere aus 4b ersichtlich, einen Rückschluß für das zweite Magnetjoch 115. Der zwischen dem ersten Abschnitt 121 und dem zweiten Abschnitt 123 liegende dritte Abschnitt 125 besteht aus einem magnetisch nicht leitenden Material. Wie ferner aus den 4a und 4b ersichtlich, ist innerhalb des ersten Magnetjochs 113 eine erste Klemmvorrichtung 127 angeordnet und im zweiten Abschnitt 123 des Mitnehmers 119 eine zweite Klemmvorrichtung 129 angeordnet. Im Folgenden wird nun die Funktionsweise der Antriebseinheit 101 beschrieben.
Zunächst befindet sich der Mitnehmer 119 in der in 4a dargestellten Position. In dieser Position wird die erste Magnetspule 105 bestromt, wodurch die Antriebsstange 117 mittels der ersten Klemmvorrichtung 127 relativ zum Gehäuse 103 festgestellt wird. Die Bestromung der ersten Magnetspule 105 führt zu einer bereichsweisen Durchflutung der Antriebsstange 117, der ersten Klemmvorrichtung 127, des ersten Magnetjochs 113 sowie einen dritten Luftspalt 133, des ersten Abschnitts 121 des Mitnehmers 119. Beispielhafte Magnetfeldlinien 114 sind gestrichelt in 4a dargestellt. Aufgrund dieser Durchflutung wird der Mitnehmer 119 über den ersten Abschnitt 121 von der ersten Magnetspule 105 mittels des ersten Magnetjochs 113 angezogen. Im nächsten Schritt wird eine Bestromung der zweiten Magnetspule 107 bewirkt, was eine Durchflutung der Antriebsstange 117, des zweiten Magnetjochs 115 und über einen vierten Luftspalt 131 des zweiten Abschnitts 123 des Mitnehmers 119 hervorruft. Beispielhafte Magnetfeldlinien 112 sind gestrichelt in 4b dargestellt. Diese Durchflutung bewirkt, daß die zweite Klemmvorrichtung 129 den Mitnehmer 119 an der Antriebsstange 117 feststellt. Im nächsten Schritt wird die Bestromung der ersten Magnetspule 105 bei Aufrechterhaltung der Bestromung der zweiten Magnetspule 107 reduziert, wodurch die über die zweite Klemmvorrichtung 127 hervorgerufene Feststellung der Antriebsstange 117 relativ zu dem Gehäuse 103 reduziert bis aufgehoben wird. Aufgrund der Verbindung des Mitnehmers 119 durch die zweite Klemmvorrichtung 129 mit der Antriebsstange 117 kommt es anschließend zu einer Bewegung der Antriebsstange 117 in den 4a bzw. 4b nach unten, entgegen einer durch ein nicht gezeigtes Rückstellelement hervorgerufenen Kraft F''. Aufgrund der Bestromung der zweiten Magnetspule 107 kommt es zu einer attraktiven Kraft zwischen dem zweiten Abschnitt 123 des Mitnehmers 119 und dem zweiten Magnetjoch 115. Dies bewirkt, daß der vierte Luftspalt 131 verringert und der Mitnehmer 119 in Richtung des zweiten Magnetjochs 115 bewegt wird. Der Mitnehmer 119 ist jedoch, wie zuvor beschrieben, über die zweite Klemmvorrichtung 129 mit der Antriebsstange 117 verbunden, so daß eine Bewegung des Mitnehmers 119 ebenfalls eine Bewegung der Antriebsstange 117 bewirkt. Dieser Zustand der Antriebseinheit 101 ist in 4b dargestellt. Im nächsten Schritt wird nun die Bestromung der ersten Magnetspule 105 wieder aufgenommen, wodurch eine Feststellung der Antriebsstange 117 über die erste Klemmvorrichtung 127 relativ zu dem Gehäuse 103 hervorgerufen wird. Durch Reduzierung der Bestromung der zweiten Magnetspule 107 wird daraufhin die Verbindung zwischen dem Mitnehmer 119 und der Antriebsstange 117 über die zweite Klemmvorrichtung 129 aufgehoben. Daraufhin wird der Mitnehmer 119 aufgrund der attraktiven Kraft zwischen dem ersten Mitnehmerabschnitt 121 und dem Magnetjoch 113 unter Verringerung des dritten Luftspalts 133 bewegt. Somit befindet sich die Antriebseinheit 101 wieder in der in 4a dargestellten Position und der Bewegungsvorgang kann von vorne wiederholt werden.
Wie bereits im Zusammenhang mit der Antriebseinheit 1 beschrieben, ermöglicht es auch die Antriebseinheit 101, die Antriebsstange 117 nicht nur schrittweise, sondern in jeder beliebigen Position feststellen zu können. Die über die Klemmvorrichtungen 127 und 129 aufgebauten Klemmkräfte sind nämlich direkt abhängig von den durch die Magnetspulen 105 und 107 hervorgerufenen Magnetfeldern, so daß sich die Klemmkraft durch die Stärke der Bestromung dieser beiden Magnetspulen einstellen läßt. Im Gegensatz zu den in den 1 bis 3 dargestellten Antriebseinrichtungen 1, 1', 1'', 1''' ermöglicht es die in den 4a und 4b dargestellte Antriebseinheit 101, die Antriebsstange 117 um eine beliebige Strecke, und nicht nur die Länge eines Ankergegenstücks, bewegen zu können. Darüber hinaus ermöglicht es die Konfiguration der Antriebseinheit 101, daß eine Antriebsstange 117 eingesetzt werden kann, deren Querschnitt im wesentlichen kleiner als der der Tauchanker 19, 19''', 21, 21''', 37, 41 ist. Um zu verhindern, daß eine magnetische Sättigung beispielsweise in dem ersten Tauchanker 19 der Antriebsstange 17 der 1 bei einer vorgegebenen Hubkraft eintritt, muß nämlich die Oberfläche des ersten Tauchankers 19, die dem Ankergegenstück 25 zugewandt ist, eine bestimmte Größe aufweisen. Für die Hubarbeit steht allerdings nur ein kreisringförmiger Bereich der Oberfläche des ersten Tauchankers 19 im Bereich des ersten Luftspaltes 27 um die Verbindungsstange 23 herum zur Verfügung. Dagegen berechnet sich die Kraft, die bei einem Hub der Antriebseinheit 101 hervorgerufen wird, aus der Größe der sich gegenüberliegenden Oberflächen des ersten Magnetjochs 113 und des ersten Mitnehmerabschnitts 121 im Bereich des dritten Luftspalts 133 bzw. des zweiten Mitnehmerabschnitts 123 und des zweiten Magnetjochs 115 im Bereich des vierten Luftspalts 131. Die Antriebsstange 117 wird jedoch in ihrem gesamten Durchmesser vom Magnetfeld der Magnetspulen 105, 107 durchflutet, wodurch eine magnetische Sättigung erst bei im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsformen geringeren Durchmessern der Antriebsstange 117 auftreten kann. Tatsächlich muß lediglich die Querschnittsfläche der Antriebsstange 117 größer als die sich an den Luftspalten 131, 133 gegenüberliegenden Oberflächen der Magnetjoche 113, 115 einerseits und des Mitnehmers 119 andererseits sein, vorausgesetzt, daß diese Elemente aus dem gleichen Material bestehen. Ein geringerer Durchmesser der Antriebsstange 117 ermöglicht es, daß die Magnetspulen 105, 107 kleiner ausgeführt werden können und somit der ohmsche Widerstand der Wicklungen 109, 111 reduziert werden kann. Somit wird der Wirkungsgrad der Antriebseinheit 101 weiter erhöht.
In den 5a und 5b ist eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 101' dargestellt. Die Antriebseinheit 101' stellt eine Abwandlung der Antriebseinheit 101 der 4a und 4b dar. Die Antriebseinheit 101' umfaßt ein Gehäuse 103', in dem eine erste Magnetspule 105' angeordnet ist. Die Magnetspule 105' weist ein in sich geschlossenes erstes Magnetjoch 113' sowie zumindest eine erste Wicklung 109' auf. Ferner ist innerhalb des ersten Magnetjochs 113' eine erste Klemmvorrichtung 127' angeordnet. Darüber hinaus ist im Gehäuse 103' eine zweite Magnetspule 107', umfassend ein ähnlich dem zweiten Magnetjoch 115 der 4a und 4b geöffnetes, zweites Magnetjoch 115' und zumindest eine zweite Wicklung 111'. Zwischen der ersten Magnetspule 105' und der zweiten Magnetspule 107' ist ein Mitnehmer 119' gleitbar auf einer Antriebsstange 117' angeordnet. Ein Gehäuseabschnitt 135 bildet einen oberen Anschlag für den Mitnehmer 119'. Ferner ist im Mitnehmer 119' eine zweite Klemmvorrichtung 129' angeordnet. Darüber hinaus ist zwischen der zweiten Magnetspule 107' und dem Mitnehmer 119' ein Federelement 137' angeordnet. Im Folgenden wird nunmehr die Funktion der Antriebseinheit 101' beschrieben.
In der in 5a dargestellten Position wird die erste Magnetspule 105' bestromt. Dies bewirkt eine Durchflutung der Antriebsstange 117', des ersten Magnetjochs 113' und der ersten Klemmvorrichtung 127', wodurch die Antriebsstange 117' relativ zum Gehäuse 103' festgestellt wird. Beispielhafte Magnetfeldlinien 114' sind gestrichelt dargestellt. Im nächsten Schritt wird die Bestromung der zweiten Magnetspule 107' begonnen, wodurch aufgrund der Durchflutung des Mitnehmers 119', der zweiten Klemmvorrichtung 129', des zweiten Magnetjochs 115' und der Antriebsstange 117' einerseits zunächst der Mitnehmer 119' an der Antriebsstange 117' mittels der zweiten Klemmvorrichtung 129' festgeklemmt wird. Beispielhafte Magnetfeldlinien 112' sind gestrichelt angedeutet. Andererseits wird zwischen dem zweiten Magnetjoch 115' und dem Mitnehmer 119' im Bereich eines vierten Luftspalts 131' eine attraktive Kraft erzeugt. Wird daraufhin die Bestromung der ersten Magnetspule 105' reduziert, so wird die Klemmung der Antriebsstange 117' relativ zum Gehäuse 103' durch die erste Klemmvorrichtung 127' gelöst und der Mitnehmer 119' bewegt sich, wie in 5b dargestellt, gegen die durch das Federelement 137 hervorgerufene Kraft in Richtung der zweiten Magnetspule 107' samt der Antriebsstange 117'. Somit wird eine Hubbewegung der Antriebsstange 117' entgegen einer durch ein nicht dargestelltes Rückstellelement hervorgerufene Kraft F''' bewirkt. Im sich daran anschließenden Schritt wird die Bestromung der ersten Magnetspule 105' wieder aufgenommen, wodurch die Antriebsstange 117' mittels der Klemmvorrichtung 127' relativ zum Gehäuse 103' fixiert wird. Anschließend wird die Bestromung der zweiten Magnetspule 107' beendet, wodurch sich die Klemmung zwischen dem Mitnehmer 119' und der Antriebsstange 117' durch die zweite Klemmvorrichtung 129' aufhebt. Aufgrund der durch das Federelement 137 hervorgerufenen Kraft bewegt sich der Mit nehmer 119' daraufhin in die in 5a dargestellte Position. Daraufhin kann der zuvor beschriebene Turnus der abwechselnden Bestromung der Magnetspulen 105', 107' wiederholt und eine weitere Bewegung der Antriebsstange 117' in den 5a, 5b nach unten bewirkt werden.
Es ist hervorzuheben, daß ähnlich zu der in 2a dargestellten Antriebseinheit 1', Abwandlungen der Antriebseinheit 101' derart möglich sind, daß die Rückstellelemente, die in der Antriebseinheit 101' in Form der Federn 137 realisiert sind, anders ausgeführt sein können, insbesondere nicht im Bereich des Luftspalts 131 angeordnet sein können, um die gleiche Funktion zu erfüllen, nämlich bei fehlender Bestromung der zweiten Magnetspule 107' eine Vergrößerung des Luftspalts 131' zu bewirken.
Ähnlich der Antriebseinheiten 1', 1'' weist die Antriebseinheit 101' eine besonders geringe Leistungsaufnahme im stationären Zustand der Antriebsstange 117' auf. In diesem, in 5a dargestellten Zustand, sind im wesentlichen keine Luftspalte entlang der gestrichelt dargestellten beispielhaften Magnetfeldlinien vorhanden.
Im Folgenden wird nunmehr die Funktionsweise der in den 1 bis 5b schematisch dargestellten Klemmvorrichtungen im Detail erläutert. Hierzu ist in 6 eine erste Ausführungsform einer in einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit einsetzbaren Klemmvorrichtung 201 dargestellt. Obwohl die Klemmvorrichtung 201 nachfolgend anhand einer Klemmung eines Tauchankers 203 beschrieben wird, ist sie ebenfalls zur Klemmung eines Ankergegenstücks der Antriebseinheiten 1, 1', 1'', 1''' und einer Antriebsstange der Antriebseinheit 101, 101' einsetzbar. Insbesondere kann es sich bei einem in 6 als 205 bezeichneten magnetischen Rückschluß um einen Bereich eines Magnetjochs oder einen Bereich des Mitnehmers der Antriebseinheiten 101, 101' handeln. Anhand der 6 und den nachfolgenden Figuren soll insbesondere das Funktionsprinzip der dort dargestellten Klemmvorrichtungen erläutert werden.
Wie 6 zu entnehmen ist, bildet der Rückschluß 205 einen Bereich eines Magnetjochs 207, das zumindest eine Wicklung 209 einer Magnetspule umgibt. Zwischen dem Rückschluß 205 und dem Tauchanker 203 ist ein Luftspalt 211 ausgebildet. Der Rückschluß 205 weist ferner eine Aussparung 213 auf, die insbesondere in Form einer um den Tauchanker 203 verlaufenden Nut ausgebildet ist. In der Aussparung 213 ist zumindest eine Bremsbacke 215 angeordnet, welche beispielsweise ein Ringsegment sein könnte. Bei den Bremsbacken 215 kann es sich insbesondere um eine Kombination aus magnetisch leitenden Polschuhen mit einem darin eingesetzten Werkstoff hohen Reibbeiwerts handeln. Auf der dem Tauchanker 203 abgewandten Seite der Bremsbacken 215 ist in der Aussparung 213 ein Bereich 217 aus nicht magnetisch leitenden Material vorhanden. Die Klemmvorrichtung von 6 funktioniert wie folgt:
Eine Bestromung der Wicklung 209 bewirkt eine magnetische Durchdringung des Magnetjochs 207, des Rückschlusses 205, der Bremsbacke 215 und des Tauchankers 203. Dabei wird durch den Luftspalt 211 bewirkt, daß die Feldlinien nicht direkt den Bereich zwischen dem Rückschluß 205 und dem Tauchanker 203 durchdringen, sondern durch die Bremsbacken 215 verlaufen. Darüber hinaus wird durch das in dem Bereich 217 angeordnete, nicht magnetisch leitende Material bewirkt, daß im Wesentlichen keine Kraft zwischen dem Rückschluß 205 und den Bremsbacken 215 in Richtung weg vom Tauchanker 203 hervorgerufen wird. Somit durchdringen die Magnetfeldlinien 219 bei Bestromung der als Erregerwicklung wirkenden Wicklung 209 die Bremsbacken 215 und pressen diese gegen den Tauchanker 203. Wie bereits zuvor beschrieben, wird durch den Luftspalt 211 eine Flußkonzentration durch die Bremsbacken 215 erreicht, und somit die Klemmkraft auf den Tauchanker 203 maximiert. Aufgrund des Reibungswiderstandes zwischen den Bremsbacken 215 und der Oberfläche des Tauchankers 203 sowie der geometrischen Ausgestaltung der Aussparung 213 wird eine Bewegung des Tauchankers 203 entlang seiner Längsachse verhindert.
In 7 ist eine weitere Ausführungsform einer Klemmvorrichtung 201' für eine erfindungsgemäße Antriebseinheit dargestellt. Die Funktionsweise der Klemmvorrichtung 201' entspricht im wesentlichen derjenigen der Klemmvorrichtung 201 der 6, und funktional gleichwirkende Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings gestrichen. Im Gegensatz zu der Klemmvorrichtung 201 von 6 weist der zu klemmende Tauchanker 203' der 7 jedoch eine zweite Oberflächenstruktur 221, insbesondere in Form eines Gewindes, auf. Die Bremsbacken 215' weisen eine zu der zweiten Struktur 221 komplementäre erste Struktur 223 auf. Aufgrund der Formgebung des Tauchankers 203' und der Bremsbacken 215' wird neben der reibschlüssigen auch eine formschlüssige Festklemmung der Antriebsstange 203' relativ zu dem Magnetjoch 207' erreicht. In dieser Ausführungsform können die Bremsbacken 215' insbesondere aus einem in Segmente geteilten Gewindering bestehen.
In 8 ist eine dritte Ausführungsform einer in einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit einsetzbaren Klemmvorrichtung 201'' dargestellt. Die Bezugszeichen funktional gleichwirkender Elemente im Vergleich zu den Klemmvorrichtungen 201', 201 sind gleich, allerdings zweimal gestrichen. Die Klemmvorrichtung 201'' umfaßt einen Rückschluß 205'', der Bestandteil eines Magnetjochs 207'' ist, welches zumindest eine Wicklung 209'', nämlich zumindest eine Erregerwicklung, umgibt. Benachbart zum Rückschluß 205'' ist ein Keilklemmring 225, der den Tauchanker 203'' umgibt, angeordnet. Der Keilklemmring 225 besteht aus einem magnetisch leitenden, insbesondere weichmagnetischen, Material. Der Rückschluß 205'' umfaßt einen an den Tauchanker 203'' angrenzenden Bereich 227, der ein magnetisch nicht leitendes Material umfaßt. Bei Bestromung der Erregerwicklung 209'' durchdringen die magnetischen Feldlinien 219'' den Tauchanker 203'', den magnetischen Rückschluß 205'' und den Klemmring 225. Durch die so entstehenden Magnetkraft wird der Keilklemmring 225 durch den Rückschluß 205'' angezogen und verkeilt den Tauchanker 203'' fest mit dem Magnetjoch 207''. Der Bereich 227 dient als magnetischer Isolator und bewirkt eine Flußleitung durch den Keilklemmring 225. Wird der Erregerstrom durch die Wicklung 209'' zurückgenommen, wird die Klemmung des Tauchankers 203'' aufgehoben. Insbesondere kann ein nicht dargestelltes Rückstellelement vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer Feder, um den Keilklemmring 225 derart in seine Ausgangsposition zurückzustellen, daß eine innere, dem Tauchanker 203'' zugewandte Oberfläche 229 des Keilklemmrings 225 im wesentlichen parallel zu der Manteloberfläche des Tauchankers 203'' ausgerichtet ist. Die Verkeilung des Magnetankers 203'' wird insbesondere dadurch ermöglicht, daß die dem Magnetjoch 207'' zugewandte Oberfläche 231 des Keilklemmrings 225 nicht senkrecht zu der inneren Oberfläche 229 desselben verläuft.
Im Folgenden wird nunmehr eine vierte Ausführungsform einer Klemmvorrichtung anhand der in der 1 dargestellten Ausführungsform einer Antriebseinheit erläutert. In 9 ist eine Antriebseinheit 301 dargestellt, die funktional im wesentlichen der in 1 dargestellten Antriebseinheit 1 entspricht. Daher sind funktional gleichwirkende Elemente der Antriebseinheit 301 von 9 mit den gleichen Bezugszeichen wie die Elemente der Antriebseinheit 1 von 1 bezeichnet. Im Folgenden wird nunmehr die Funktionsweise der Klemmvorrichtungen 31, 33 erläutert.
In den Magnetjochen 13, 15 von 9 sind Widerlager 303, 305 ausgebildet. Das Widerlager 303 bzw. 305 ist durch einen Bereich 307 bzw. 309 des Magnetjochs 13 bzw. 15 ausgebildet, der ein magnetisch nicht leitfähiges Material, insbesondere Messing, umfaßt. Die Bereiche 307, 309 weisen jeweils eine Aussparung 311, 313 auf. Innerhalb jeder dieser Aussparungen 311, 313 ist ein Klemmstück, insbesondere in Form zumindest einer Kugel 315 bzw. 317, angeordnet. Die Aussparungen 311, 313 weisen jeweils einen sich in Richtung der Wicklungen 9, 11 verjüngenden Querschnitt auf sind also bereichsweise keilförmig ausgebildet. Unterhalb der Kugeln 315, 317 sind Rückstellelemente 319, 321, insbesondere in Form von Silikonkörpern, angeordnet. Im Bereich der Widerlager 303, 305 sind Presselemente in Form von Platten 323, 325 gleitbar relativ zum Tauchanker 19 und zum Ankergegenstück 25 angeordnet. Die Platten 323, 325 bestehen aus einem magnetisch leitenden Material. Die Klemmvorrichtungen 31, 33 arbeiten wie folgt:
In 9 ist die zweite Klemmvorrichtung 33 im aktiven Zustand und die erste Klemmvorrichtung 31 im nicht aktiven Zustand dargestellt, das heißt, die zweite Magnetspule 5 wird bestromt, während die erste Magnetspule 7 nicht bestromt wird. Durch die Bestromung der zweiten Magnetspule 5 kommt es zu einer Durchflutung des zweiten Tauchankers 21, des Ankergegenstücks 25, der Platte 323 und des zweiten Magnetjochs 13. Da das Widerlager 303 aus einem nicht magnetisch leitenden Material besteht, wirkt das Widerlager 303 als magnetischer Insolator, so daß die magentischen Feldlinien vom zweiten Magnetjoch 13 durch die Platte 323 verlaufen. Dies bewirkt jedoch eine attraktive Kraft zwischen dem zweiten Magnetjoch 13 und der Platte 323, so daß die Platte 323 vom zweiten Magnetjoch 13 angezogen wird. Diese Anziehung bewirkt, daß die Kugeln 315 in die Aussparung 311 gegen das Rückstellelement 319 gedrückt werden. Aufgrund der konischen Ausformung der Aussparung 311 wird die Kugel 315 gegen das Ankergegenstück 25 gepreßt. Die Neigung der Umfangsfläche der Aussparung 311 beträgt vorzugsweise mehr als 13°, um eine Selbsthemmung der Klemmvorrichtung 33 bei einer Bewegung des Ankergegenstücks 25 zu verhindern. Hierbei ist insbesondere vorteilhaft, wenn sowohl die Oberfläche der Kugel 315, die Oberfläche des Ankergegenstücks 25 als auch die Kontaktfläche des Widerlagers 303 zwischen der Kugel 315 und dem Widerlager 303 gehärtet sind. Aufgrund der auf das Ankergegenstück 25 durch die Kugel 315 ausgeübten Kraft kommt es zu einer Festklemmung des Ankergegenstücks 25 relativ zum Joch 13. In 9 befindet sich dagegen die erste Klemmvorrichtung 31 in der nicht aktiven Position. Die erste Magnetspule 7 wird also nicht bestromt, wodurch die Platte 325 über das Rückstellelement 321 und die Kugel 317 vom ersten Magnetjoch 15 weggedrückt wird. Aufgrund der Kugellagerwirkung der Kugeln 317 kann sich der erste Tauchanker 19 im wesentlichen reibungsfrei relativ zum Joch 15 und damit zum Gehäuse 3 bewegen.
In den 10a und 10b ist die gerade mit Bezug auf 9 beschriebene vierte Ausführungsform einer Klemmvorrichtung in Form einer Keilkugelbremse innerhalb einer Antriebseinheit 401 dargestellt, die im wesentlichen funktional der Antriebseinheit 101 der 4a und 4b entspricht. Funktional gleichwirkende Elemente der Antriebseinheit 401 im Vergleich zur Antriebseinheit 101 tragen die gleichen Bezugszeichen.
Ähnlich den in 9 dargestellten Klemmvorrichtungen 31, 33 weisen die Klemmvorrichtungen 127, 129 der Antriebseinheit 401 Widerlager 403, 404 auf, die innerhalb des ersten Magnetjochs 105 bzw. des Mitnehmers 119, insbesondere durch die geometrische Ausgestaltung des dritten Abschnitts 125 des Mitnehmers 119, ausgebildet sind. Dem ersten Magnetjoch 113 bzw. dem Mitnehmer 119 im Bereich der Widerlager 403, 404 gegenüberliegend sind Presselemente in Form von Platten 405, 407 ausgebildet. Durch eine Bestromung der Spule 105 wird die erste Klemmvorrichtung 127 in die in 10b dargestellte Position gebracht. Die Platte 405 wird in Richtung des Magnetjochs 113 angezogen und bewirkt, daß Kugeln 409 in Aussparungen im Widerlager 403, gegen Rückstellelemente, eingedrückt werden. Aufgrund der geometrischen Ausgestaltung der Widerlager 403 kommt es zu einem Kraftaufbau gegen die Antriebsstange 117 und damit zu einer Festklemmung derselben relativ zum Gehäuse 103. Wird die Bestromung der Spule 105 jedoch zurückgenommen, so fällt die Platte 405 vom Joch 113 ab, und die Antriebsstange 117 kann sich relativ zu der ersten Klemmvorrichtung 127 bewegen. Analog wird bei Bestromung der Magnetspule 107 die Platte 407 aus der in 10b dargestellten Position an den zweiten Abschnitt 123 des Mitnehmers 119 herangezogen, wie es in 10a dargestellt ist. In dieser Position bewirkt die zweite Klemmvorrichtung 129 eine Feststellung des Mitnehmers 119 relativ zu der Antriebsstange 117.

1, 1', 1'', 1''': Antriebseinheit
3, 3', 3''': Gehäuse
5, 5', 5''': Magnetspule
7, 7', 7''': Magnetspule
9, 9', 9''': Wicklung
11, 11', 11''': Wicklung
12, 12': Feldlinien
13, 13', 13''': Magnetjoch
14, 14': Feldlinien
15, 15', 15''': Magnetjoch
17, 17''': Antriebsstange
19, 19''': Tauchanker
21, 21''': Tauchanker
23, 23''': Verbindungsstange
25, 25''': Ankergegenstück
27, 27''': Luftspalt
29, 29''': Luftspalt
31, 31': Klemmvorrichtung
33, 33': Klemmvorrichtung
35, 35'': Antriebsstange
37, 37'': Tauchanker
39: Verbindungsstange
41: Abschnitt
43, 43'': Ankergegenstück
45, 45'': Feder
47: Luftspalt
48: Luftspalt
49, 49''': Klemmvorrichtung
51, 51''': Klemmvorrichtung
101, 101': Antriebseinheit
103, 103': Gehäuse
105, 105': Magnetspule
107, 107': Magnetspule
109, 109': Wicklung
111, 111': Wicklung
112, 112': Feldlinien
113, 113': Magnetjoch
114, 114': Feldlinien
115, 115': Magnetjoch
117, 117': Antriebsstange
119, 119': Mitnehmer
121: Abschnitt
123: Abschnitt
125: Abschnitt
127, 127': Klemmvorrichtung
129, 129': Klemmvorrichtung
131, 131': Luftspalt
133: Luftspalt
135: Gehäuseabschnitt
137: Feder
201, 201', 201'': Klemmvorrichtung
203, 203', 203'': Tauchanker
205, 205', 205'': Rückschluß
207, 207', 207'': Magnetjoch
209, 209', 209'': Wicklung
211, 211': Luftspalt
213, 213': Aussparung
215, 215': Bremsbacke
217, 217': Bereich
219, 219', 219'': Feldlinie
221: Struktur
223: Struktur
225: Keilklemmring
227: Bereich
229: Oberfläche
231: Oberfläche
301: Antriebseinheit
303: Widerlager
305: Widerlager
307: Bereich
309: Bereich
311: Aussparung
313: Aussparung
315: Kugel
317: Kugel
319: Rückstellelement
321: Rückstellelement
323: Platte
325: Platte
401: Antriebseinheit
403: Widerlager
404: Widerlager
405: Platte
407: Platte
409: Kugel

Claims

Lineare Antriebseinheit (1, 1', 1'', 1''', 101, 101', 301, 401), insbesondere zur Verwendung in einem Stellgerät, umfassend – ein eine Antriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') zumindest bereichsweise umgebendes Gehäuse (3, 3', 3''', 103, 103'), wobei die Antriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') entlang ihrer Längsachse relativ zum Gehäuse (3, 3', 3''', 103, 103') bewegbar ist, – zumindest eine erste und zweite ortsfest innerhalb des Gehäuses (3, 3', 3''', 103, 103') angeordnete, die Anstriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') zumindest bereichsweise umschließende Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105', 5, 5', 5''', 107, 107'), wobei die er ste Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') zumindest ein mindestens eine erste Wicklung (11, 11', 11''', 109, 109') der ersten Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') bereichsweise umgebendes erstes Magnetjoch (15, 15', 15''', 113, 113') und/oder die zweite Magnetspule (5, 5', 5'', 107, 107') zumindest ein mindestens eine zweite Wicklung (9, 9', 9''', 111, 111') der zweiten Magnetspule (5, 5', 5''', 107, 107') bereichsweise umgebendes zweites Magnetjoch (13, 13', 13''', 115, 115') umfaßt bzw. umfassen, wobei die Wicklung(en) (9, 9', 9''', 11, 11', 11''', 109, 109', 111, 111') der ersten Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') und/oder der zweiten Magnetspule (5, 5', 5''', 107, 107') zumindest teilweise in dem ersten bzw. zweiten Magnetjoch (13, 13', 13''', 115, 115') eingebettet sind, – zumindest eine mit der ersten Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') in Wirkverbindung stehende erste Verbindungsvorrichtung (31, 31', 51, 127, 127') und – zumindest eine mit der zweiten Magnetspule (5, 5', 5''', 107, 107') in Wirkverbindung stehende zweite Verbindungsvorrichtung (33, 33', 49, 129, 129'), wobei die erste Verbindungsvorrichtung zumindest eine ortsfest zu der ersten Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') angeordnete und eine durch ein erstes Magnetfeld (12, 12', 114, 114') der ersten Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') induzierte Klemmkraft zum Feststellen der Antriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') relativ zum Gehäuse (3, 3', 3''', 103, 103') aufbauende erste Klemmvorrichtung (31, 31', 51, 127, 127') umfaßt und die zweite Verbindungsvorrichtung zumindest einen die Antriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') zumindest bereichsweise umgebenden und zumindest relativ zur Antriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') und/oder dem Gehäuse (3, 3', 3''', 103, 103') bewegbaren Läufer (25, 25''', 43, 43'', 119, 119') umfasst, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbindungsvorrichtung zumindest eine zweite Klemmvorrichtung (33, 33', 49, 129, 129') zum Feststellen des Läufers (25, 25'', 43, 43'', 119, 119') relativ zum Gehäuse (3, 3', 3''') über eine durch ein zweites Magnetfeld (14, 14', 112, 112') der zweiten Magnetspule induzierten Klemmkraft umfaßt.
Lineare Antriebseinheit (1, 1', 1'', 1''', 101, 101', 301, 401), insbesondere zur Verwendung in einem Stellgerät, umfassend – ein eine Antriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') zumindest bereichsweise umgebendes Gehäuse (3, 3', 3''', 103, 103'), wobei die Antriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') entlang ihrer Längsachse relativ zum Gehäuse (3, 3', 3''', 103, 103') bewegbar ist, – zumindest eine erste und zweite ortsfest innerhalb des Gehäuses (3, 3', 3''', 103, 103') angeordnete, die Anstriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') zumindest bereichsweise umschließende Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105', 5, 5', 5''', 107, 107'), wobei die erste Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') zumindest ein mindestens eine erste Wicklung (11, 11', 11''', 109, 109') der ersten Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') bereichsweise umgebendes erstes Magnetjoch (15, 15', 15''', 113, 113') und/oder die zweite Magnetspule (5, 5', 5'', 107, 107') zumindest ein mindestens eine zweite Wicklung (9, 9', 9''', 111, 111') der zweiten Magnetspule (5, 5', 5''', 107, 107') bereichsweise umgebendes zweites Magnetjoch (13, 13', 13''', 115, 115') umfaßt bzw. umfassen, wobei die Wicklung(en) (9, 9', 9''', 11, 11', 11''', 109, 109', 111, 111') der ersten Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') und/oder der zweiten Magnetspule (5, 5', 5''', 107, 107') zumindest teilweise in dem ersten bzw. zweiten Magnetjoch (13, 13', 13''', 115, 115') eingebettet sind, – zumindest eine mit der ersten Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') in Wirkverbindung stehende erste Verbindungsvorrichtung (31, 31', 51, 127, 127') und – zumindest eine mit der zweiten Magnetspule (5, 5', 5''', 107, 107') in Wirkverbindung stehende zweite Verbindungsvorrichtung (33, 33', 49, 129, 129'), wobei die erste Verbindungsvorrichtung zumindest eine im wesentlichen ortsfest zu der ersten Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') angeordnete und eine durch ein erstes Magnetfeld (12, 12', 114, 114') der ersten Magnetspule (7, 7', 7''', 105, 105') induzierte Klemmkraft, zum Feststellen der Antriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') relativ zum Gehäuse (3, 3', 3''', 103, 103'), aufbauende erste Klemmvorrichtung (31, 31', 51, 127, 127') umfaßt und die zweite Verbindungsvorrichtung zumindest einen die Antriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') zumindest bereichsweise umgebenden und zumindest relativ zur Antriebsstange (17, 17''', 35, 35'', 117, 117') und/oder dem Gehäuse (3, 3', 3''', 103, 103') bewegbaren Läufer (25, 25''', 43, 43'', 119, 119') und zumindest eine zweite Klemmvorrichtung (33, 33', 49, 129, 129') zum Feststellen des Läufers (25, 25'', 43, 43'', 119, 119') relativ zur An triebsstange (117, 117') oder zum Gehäuse (3, 3', 3''') über eine durch ein zweites Magnetfeld (14, 14', 112, 112') der zweiten Magnetspule induzierten Klemmkraft umfaßt, wobei die Antriebsstange derart von dem zweiten Magnetfeld (14, 14', 112, 112') durchdrungen ist, daß bei gelöster erster Klemmvorrichtung die Antriebsstange relativ zum Läufer bewegt wird.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (25, 25''', 43, 43'') mittels der zweiten Klemmvorrichtung (33, 33', 49) relativ zu dem Gehäuse (3, 3', 3''') feststellbar ist, wobei die zweite Klemmvorrichtung (33, 33', 49) vorzugsweise im wesentlichen ortsfest relativ zu dem Gehäuse (3, 3', 3''') angeordnet ist.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstange (17, 17''', 35) zumindest einen ersten (19, 19''', 37, 37'') und einen zweiten (21, 21''', 41) mittels einer Verbindungsstange (23, 23''', 39) verbundenen Antriebsstangenabschnitt aufweist, wobei der erste Antriebsstangenabschnitt (19, 19''', 37, 37'') und/oder der zweite Antriebsstangenabschnitt (21, 21''') ein magnetisch leitendes Material umfasst bzw. umfassen und die Verbindungsstange (23, 23''', 39) ein magnetisch nicht leitendes Material umfaßt.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange (23, 23''', 39) einen kleineren Außendurchmesser als der erste Antriebsstangenabschnitt (19, 19''', 37, 37'') und/oder der zweite Antriebsstangenabschnitt (21, 21''', 41) aufweist, der Läufer ein die Verbindungsstange zumindest bereichsweise umgebendes Ankergegenstück (25, 25''', 43, 43'') bildet, die Länge des im Bereich zwischen dem ersten Antriebsstangenabschnitt (19, 19''', 37, 37'') und dem zweiten Antriebsstangenabschnitt (21, 21''', 41) angeordneten Teils des Ankergegenstücks (25, 25''', 43, 43'') geringer als der Abstand zwischen dem ersten Antriebs stangenabschnitt (19, 19''', 37, 37'') und dem zweiten Antriebsstangenabschnitt (21, 21''', 41) ist, und durch eine Bewegung des Ankergegenstücks (25, 25''', 43, 43'') relativ zu der Verbindungsstange (23, 23''', 39) zwischen dem ersten Antriebsstangenabschnitt (19, 19''', 37, 37'') und dem Ankergegenstück (25, 25''', 43, 43'') ein erster Luftspalt (27, 27''', 47) sowie zwischen dem zweiten Antriebsstangenabschnitt (21, 21''', 41) und dem Ankergegenstück (25, 25''', 43, 43'') ein zweiter Luftspalt (29, 29''', 48) einstellbar sind.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Ankergegenstücks (25, 25''', 43, 43'') dem Außendurchmesser des ersten Antriebsstangenabschnitt (19, 19''', 37, 37'') und/oder des zweiten Antriebsstangenabschnitts (21, 21''', 41) entspricht.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankergegenstück (25, 25''') zumindest bereichsweise von den ersten und zweiten Magnetfeldern (12, 14) durchdringbar ist.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antriebsstangenabschnitt als ein erster Tauchanker (19, 19''') wirksam und mittels der ersten Klemmvorrichtung (31, 51) bei Bestromung der ersten Magnetspule (7, 7''') relativ zum Gehäuse (3, 3''') feststellbar ist, wobei bei Bestromung der ersten Magnetspule (7, 7''') eine attraktive Kraft zwischen dem ersten Tauchanker (19, 19''') und dem Ankergegenstück (25, 25'''), insbesondere zur Verringerung des ersten Luftspalts (27, 27'''), erzeugbar ist.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antriebsstangenabschnitt als ein zweiter Tauchanker (21, 21''') wirksam ist und das Ankergegenstück (25, 25''') mittels der zweiten Klemmvorrichtung (33, 49) bei Bestromung der zweiten Magnetspule (5, 5''') relativ zum Gehäuse (3, 3''') feststellbar ist, wobei bei Bestromung der zweiten Magnetspule (5, 5''') eine attraktive Kraft zwischen dem zweiten Tauchanker (21, 21''') und dem Ankergegenstück (25, 25''') erzeugbar ist.
Lineare Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch zumindest eine dritte Klemmvorrichtung (51''') zum Feststellen des Ankergegenstücks (25''') relativ zum Gehäuse (3''') und eine vierte Klemmvorrichtung (49''') zum Feststellen des zweiten Tauchankers (21''') relativ zum Gehäuse (3'''), wobei die erste Klemmvorrichtung (51) und/oder die dritte Klemmvorrichtung (51''') über das erste Magnetfeld betätigbar ist bzw. sind, und/oder die zweite Klemmvorrichtung (49) und/oder vierte Klemmvorrichtung (49''') über das zweite Magnetfeld betätigbar ist bzw. sind.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Klemmvorrichtung (51) und die zweite Klemmvorrichtung (49) oder die dritte Klemmvorrichtung (51''') und die vierte Klemmvorrichtung (49''') zeitversetzt betätigbar sind.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankergegenstück (43, 43'') zumindest bereichsweise von dem zweiten Magnetfeld durchdringbar ist, und mittels zumindest eines ersten Rückstellelements die Größe des ersten Luftspalts (47) veränderbar ist, wobei das erste Rückstellelement im Bereich des ersten Luftspalts (47) angeordnet ist.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antriebsstangenabschnitt als ein erster Tauchanker (37, 37'') wirksam ist und mittels der ersten Klemmvorrichtung (31') bei Bestromung der ersten Magnetspule (7') relativ zum Gehäuse (3') feststellbar ist.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankergegenstück (43, 43'') mittels der zweiten Klemmvorrichtung (33') bei Bestro mung der zweiten Magnetspule (5') relativ zum Gehäuse (3') feststellbar ist, wobei bei Bestromung der zweiten Magnetspule (5') eine attraktive Kraft zwischen dem ersten Tauchanker (37, 37'') und dem Ankergegenstück (43, 43'') zur Verringerung des ersten Luftspalts (47) erzeugbar ist.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer einen Mitnehmer (119, 119') bildet und mittels der zweiten Klemmvorrichtung (129, 129') relativ zu der Antriebsstange (117, 117') feststellbar ist, wobei die zweite Klemmvorrichtung (129, 129') ortsfest relativ zu dem Mitnehmer (119, 119') angeordnet ist.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (119) zumindest bereichsweise sowohl von dem ersten Magnetfeld (114) als auch von dem zweiten Magnetfeld (112) durchdringbar ist.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (119) in einem Bereich zwischen der ersten Magnetspule (105) und der zweiten Magnetspule (107) angeordnet ist, die Ausdehnung des Mitnehmers (119) entlang der Längsachse der Antriebsstange (117) geringer als der Abstand zwischen der ersten Magnetspule (105) und der zweiten Magnetspule (107) ist, und durch eine Bewegung des Mitnehmers (119) relativ zum Gehäuse (103) zwischen der ersten Magnetspule (105) und dem Mitnehmer (119) ein dritter Luftspalt (133) und zwischen der zweiten Magnetspule (107) und dem Mitnehmer (119) ein vierter Luftspalt (131) einstellbar ist.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (119) zumindest drei Abschnitte (121, 123, 125) umfaßt, wobei der erste Abschnitt (121) der ersten Magnetspule (105) zugewandt ist und ein magnetisch leitendes Material umfaßt, der zweite Abschnitt (123) der zweiten Magnetspule (107) zugewandt ist, ein magnetisch leitendes Material umfaßt und mit der zweiten Klemmvorrichtung (129) in Wirkverbindung steht, und der erste Abschnitt (121) und der zweite Abschnitt (123) über einen dritten Abschnitt (125), der ein magnetisch nicht leitendes Material umfaßt, verbunden sind.
Lineare Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstange (117) mittels der ersten Klemmvorrichtung (127) beim Bestromung der ersten Magnetspule (105) relativ zum Gehäuse (103) feststellbar ist, wobei bei Bestromung der ersten Magnetspule (105) eine attraktive Kraft zwischen der ersten Magnetspule (105) und dem Mitnehmer (119) zur Verringerung des dritten Luftspalts (133), erzeugbar ist.
Lineare Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bestromung der zweiten Magnetspule (107) eine attraktive Kraft zwischen der zweiten Magnetspule (107) und dem Mitnehmer (119) zur Verringerung des vierten Luftspalts (131), erzeugbar ist.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (119') zumindest bereichsweise von dem zweiten Magnetfeld (112') durchdringbar ist und frei von dem ersten Magnetfeld (114') bleibt.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Bewegung des Mitnehmers (119') relativ zum Gehäuse (103') zwischen der zweiten Magnetspule (107') und dem Mitnehmer (119') ein fünfter Luftspalt (131') einstellbar ist, und mittels zumindest eines zweiten Rückstellelements die Größe des fünften Luftspalts (131') veränderbar ist, wobei das zweite Rückstellelement im Bereich des fünften Luftspalts (131') angeordnet ist.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstange (117') mittels der ersten Klemmvorrichtung (127') durch Bestromung der ersten Magnetspule (105') relativ zum Gehäuse (103') feststellbar ist.
Lineare Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bestromung der zweiten Magnetspule (107') eine attraktive Kraft zwischen der zweiten Magnetspule (107') und dem Mitnehmer (119') zur Verringerung des fünften Luftspalts (131') erzeugbar ist.
Lineare Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, zweite, dritte und/oder vierte Klemmvorrichtung (201, 201') zumindest eine in einer von dem ersten oder zweiten Magnetfeld durchsetzbaren Einheit (205, 205'), nämlich der ersten und/oder zweiten Magnetspule oder dem Mitnehmer senkrecht zur Bewegungsrichtung einer von der jeweiligen Klemmvorrichtung feststellbaren Einheit, wie der Antriebsstange, des ersten Tauchankers, des zweiten Tauchankers oder des Ankergegenstücks, bewegbar gelagerte Bremsbacke (215, 215') umfaßt bzw. umfassen, wobei zumindest eine Bremsbacke (215, 215') vorzugsweise eine dem Querschnitt der von der jeweiligen Klemmvorrichtung (201, 201') feststellbaren Einheit (203, 203') angepaßte Oberflächenform aufweist.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Bremsbacke (201, 201') ein magnetisch leitendes Material umfaßt, und der Bereich (217, 217') zwischen der Bremsbacke (201, 201') und der dieselbe lagernden Einrichtung (205, 205') der zweiten Magnetspule oder dem Mitnehmer, auf der von der jeweiligen Klemmvorrichtung (201, 201') feststellbaren Einheit (203, 203'), wie der Antriebsstange, dem ersten Tauchanker, dem zweiten Tauchanker oder dem Ankergegenstück, abgewandten Seite der Bremsbacke (201, 201') ein nicht magnetisch leitendes Material umfaßt.
Lineare Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, zweite, dritte und/oder vierte Klemmvorrichtung (201'') zumindest einen die von der jeweiligen Klemmvorrichtung (201'') feststellbare Einheit (203'') umschließenden Keilklemmring (225) aufweist bzw. aufweisen, der relativ zu der von der jeweiligen Klemmvorrichtung feststellbaren Einheit (203'') verkippbar ist zum Feststellen derselben.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Keilklemmring (225) ein magnetisch leitendes Material umfaßt und der dem Keilklemmring (203'') zugewandte Bereich (227) zwischen der von der jeweiligen Klemmvorrichtung (201'') feststellbaren Einheit (203'') und der ersten Magnetspule, der zweiten Magnetspule, dem ersten Magnetjoch, dem zweiten Magnetjoch oder dem Mitnehmer, ein magnetisch nicht leitendes Material umfaßt.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 27 oder 28, gekennzeichnet durch zumindest ein im Bereich zwischen der von dem ersten oder zweiten Magnetfeld (219'') durchsetzbaren Einheit (205'') und dem Keilklemmring angeordnetes drittes Rückstellement.
Lineare Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, zweite, dritte und/oder vierte Klemmvorrichtung (31, 33, 127, 129) zumindest ein von der von dem ersten oder zweiten Magnetfeld durchsetzbaren Einheit umfaßtes Widerlager (303, 305, 403, 404) und zumindest ein relativ zu dem Widerlager (303, 305, 403, 404) und der von der jeweiligen Klemmvorrichtung (31, 33, 127, 129) festzustellenden Einheit bewegbares Presselement aufweist.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (303, 305, 403, 404) im Bereich (307, 309) der jeweils festzustellenden Einheit ein magnetisch nicht leitendes Material umfaßt.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (303, 305, 403, 404) im Bereich (307, 309) des magnetisch nicht leitenden Materials zumindest eine keilförmige, Aussparung (311, 313) zur Aufnahme zumindest eines Klemmstücks umfaßt.
Lineare Antriebseinheit nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch zumindest ein in der Aussparung (311, 313) unterhalb des Klemmstücks (315, 317, 409) angeordnetes viertes Rückstellelement umfassend zumindest ein Federelement und/oder einen Silikonkörper (319, 321).
Lineare Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsbacke (215'), der Keilklemmring und/oder das Klemmstück und/oder die jeweils festzustellenden Einheit (203) zumindest in einem ersten Bereich ein Material mit einem hohen Reibewert umfaßt bzw. umfassen, in einem zweiten Bereich eine gehärtete Oberfläche aufweist bzw. aufweisen und/oder in einem dritten Bereich eine strukturierte Oberfläche aufweist bzw. aufweisen, wobei vorzugsweise der erste und der zweite, der zweite und der dritte und/oder der erste und der dritte Bereich identisch sind.
Lineare Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein mit der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Klemmvorrichtung in Wirkverbindung stehendes von der ersten, zweiten, dritten oder vierten Klemmvorrichtung umfaßtes, piezoelektrisches Element.
Verfahren zum Betreiben einer linearen Antriebseinheit bei dem: – zumindest eine Bewegung einer Antriebsstange relativ zu einem Gehäuse der Antriebseinheit durch abwechselnde Bestromung einer ersten und einer zweiten Magnetspule hervorgerufen wird, – die Antriebsstange relativ zum Gehäuse bei Bestromung der ersten Magnetspule mittels einer ersten Klemmvorrichtung festgestellt wird, – eine relativ zum Gehäuse und/oder zur Antriebsstange bewegbarer Läufer bei Bestromung der zweiten Spule mittels einer zweiten Klemmvorrichtung festgestellt wird und – eine Bewegung der Antriebsstange relativ zum Gehäuse durch Bestromung der zweiten Magnetspule hervorgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bestromung der zweiten Magnetspule das Ankergegenstück mittels der zweiten Klemmvorrichtung oder der zweite Tauchanker mittels der vierten Klemmvorrichtung festgestellt wird und eine attraktive Kraft zwischen dem Ankergegenstück und dem zweiten Tauchanker erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bestromung der zweiten Magnetspule das Ankergegenstück mittels der zweiten Klemmvorrichtung festgestellt wird und eine attraktive Kraft zwischen dem Ankergegenstück und dem ersten Tauchanker erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß nach Reduzierung und/oder Beendigung der Bestromung der zweiten Magnetspule der Abstand zwischen dem Ankergegenstück und dem ersten Tauchanker mittels des ersten Rückstellelements, vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bestromung der ersten Magnetspule eine attraktive Kraft zwischen der ersten Magnetspule und dem Mitnehmer erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 36 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bestromung der zweiten Magnetspule der Mitnehmer mittels der zweiten Klemmvorrichtung ortsfest relativ zur Antriebsstange festgestellt wird und eine attraktive Kraft zwischen dem Mitnehmer und der zweiten Magnetspule erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 41 unter Bezugnahme auf Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß nach Reduzierung und/oder Beendigung der Bestromung der zweiten Magnetspule der Abstand zwischen dem Mitnehmer und der zweiten Magnetspule mittels des zweiten Rückstellelements vergrößert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkraft der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Klemmvorrichtung, insbesondere durch Veränderung der Bestromungsstärke der ersten und/oder zweiten Magnetspule, einstellbar ist, wobei ein vorbestimmter Schlupf der durch die erste, zweite, dritte und/oder vierte Klemmvorrichtung feststellbaren Einheit ermöglicht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestromung der ersten und zweiten Magnetspule zeitlich überlappend erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstange über eine externe Kraft, angelegt über ein fünftes Rückstellelement, in eine Noposition im stromlosen Betrieb gezwungen wird.