[0001] Die zu Grunde liegende Erfindung betrifft einen Schmiedehammer mit einem elektrischen
Linearantrieb.
[0002] Ein Schmiedehammer mit Linearantrieb ist beispielsweise aus der
DE 20 2008 018 169 U1 bekannt, welche die Basis für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet. Bei dem bekannten
Schmiedehammer ist ein Hammerbär als Linearläufer eines Linearmotors ausgebildet und
weist daran angebrachte Magneten bzw. Sekundärteile auf, die zusammen mit dem Hammerbären
in einem stationär ausgebildeten Primärteil längsverschiebbar aufgenommen sind. Zur
Ausführung von Schmiedebewegungen wird der als Linearläufer ausgebildete Hammerbär
durch entsprechenden Betrieb des Linearmotors auf- und abbewegt, so dass am Fußpunkt
der Abbewegung Schmiedeoperationen ausgeführt werden können.
[0003] Der bekannte Schmiedehammer lässt durchaus Raum für Verbesserungen und Variationen
im Hinblick auf Ausgestaltung und Auslegung von Linearantrieb und Hammerbär zu.
[0004] US 3 709 083 A offenbart eine elektrisch betriebene Stanzpresse. Bei dieser bekannten Stanzpresse
wird eine Werkzeughalterung, die ein Werkzeug hält, durch einen Kolben eines elektrischen
Linearantriebs angetrieben. Der Kolben weist ein sphärisch ausgebildetes Ende auf,
das bei einem Presshub mit einer konkaven Ausnehmung einer an der Werkzeughalterung
angeschraubten Platte lose zusammenwirkt. Zum Rückhub der Werkzeughalterung nach dem
Presshub sind Rückholfedern vorgesehen, die beim Presshub gespannt werden, und deren
Federenergie beim Rückhub eine Rückholung der Werkzeughalterung bewirkt.
[0005] Insoweit kann eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin gesehen, den bekannten
Schmiedehammer weiterzubilden, insbesondere alternative und/oder verbesserte Ausführungsformen
eines Schmiedehammers mit Linearantrieb anzugeben.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs
1. Weitere Lösungen, Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung ergeben sich insbesondere
aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
[0007] In Ausgestaltungen nach Patentanspruch 1 ist ein Schmiedehammer vorgesehen, welcher
einen elektrischen, insbesondere elektro-magnetischen, Linearantrieb mit einem Linearläufer
und einen mit diesem, d.h. dem Linearläufer, zum Zwecke der Ausführung von Schmiedebewegungen
gekoppelten Bären oder Hammerbären umfasst.
[0008] Unter einem elektrischen Linearantrieb soll im Sinne der vorliegenden Anmeldung insbesondere
ein elektrischer, insbesondere elektromagnetisch arbeitender, Linearmotor verstanden
werden, bei welchem der Linearläufer zur Ausführung einer geradlinigen, insbesondere
in Längsrichtung des Linearläufers verlaufenden, Translationsbewegung in einem, insbesondere
ortsfest an einem Schmiedehammergestell befestigten, Stator geführt bzw. gelagert
ist. Beispielsweise kann es sich um einen permanentmagneterregten Linearmotor, insbesondere
Solenoid-Linearmotor handeln. Als Linearmotor kann dieser beispielsweise als Synchron-Linearmotor
ausgebildet sein, beispielsweise in zylinderförmiger Bauart, z.B. mit einem zylinderförmig
ausgebildeten Stator und einem zentralen, zylinderförmigen Durchgangsloch in welchem
ein zylinderförmiger Linearläufer geführt ist. Insoweit kann es sich bei dem Linearmotor
um einen elektromagnetisch arbeitenden bzw. betreibbaren tubularen Linearmotor handeln.
[0009] Bei dem vorgeschlagenen Schmiedehammer ist vorgesehen, dass der Linearläufer und
Bär unter Zwischenschaltung einer mittelbar und/oder unmittelbar zwischen Linearläufer
und Bär wirkenden Entkopplungsstruktur miteinander verbunden sind. Insbesondere kann
die Entkopplungsstruktur ausgebildet und eingerichtet sein zur mittelbaren und/oder
unmittelbaren Entkopplung, insbesondere biegeelastischen Entkopplung, von Linearläufer
und Bär, was insbesondere bei einem elektromagnetischen Linearmotor, insbesondere
einem wie von der hierin beschriebenen Erfindung umfassten permanentmagneterregten
Linearmotor, von besonderem Vorteil ist. Beispielsweise kann durch eine Entkopplungsstruktur
eine auf den Läufern und/oder Stator während des Betriebs wirkende mechanische Belastung,
z.B. in Form von Längs-, Quer-, Torsions- und/oder Scherschwingungen, vermindert werden.
So können insbesondere ein sicherer Lauf des Linearmotors und damit verbunden zuverlässige
Schmiedeergebnisse erreicht werden.
[0010] Die Entkopplungsstruktur, beispielsweise in Form einer zwei- oder dreidimensional
ausgebildeten Verbindungsstruktur mit elasto-mechanischen Eigenschaften, kann so ausgebildet
und eingerichtet sein, dass der Linearläufer zumindest teilweise von während einer
Schmiedebewegung auftretenden Relativbewegungen des Bären relativ zum Linearläufer,
insbesondere durch elasto-mechanische Tilgermechanismen, entkoppelt werden kann.
[0011] Als Relativbewegungen sollen insbesondere solche Bewegungen des Bären relativ zum
Linearläufer verstanden werden, die einhergehend mit der primären Auf- und Abwärtsbewegung,
bzw. Hin- und Herbewegung, des Bären und/oder beim Schmieden, auftreten und verursacht
werden insbesondere durch die Primärbewegung und/oder Schmiedevorgängen beim Betrieb
des Schmiedehammers. Die Primärbewegung als solche kann betrachtet werden als eine
synchrone Bewegung von Linearläufer und Bär. Davon abweichende Relativbewegungen des
Bären können insoweit auch als Sekundärbewegungen des Bären bezeichnet werden.
[0012] Als Relativbewegungen oder Sekundärbewegungen kommen insbesondere in Frage quer zur
Bewegungsrichtung des Linearläufers auftretende Verkippungen, Verformungen, Verbiegungen,
Schwingungen und/oder Verschiebungen des Bären, und/oder bezüglich der Längsachse
oder zentralen Achse des Linearantriebs auftretende Verkippungen, Verformungen, Verbiegungen,
Schwingungen und/oder Verschiebungen.
[0013] Durch die zwischengeschaltete, insbesondere biegeelastische oder elasto-mechanische,
Entkopplungsstruktur zwischen Linearläufer und Bär kann insbesondere erreicht werden,
dass Linearläufer und Bär im Hinblick auf die während des Betriebs beim Bären etwa
auftretenden Sekundärbewegungen zumindest teilweise, bevorzugt gänzlich, voneinander
entkoppelt sind bzw. werden können. Insbesondere kann durch eine entsprechende Entkopplungsstruktur
eine weitgehende, elasto-mechanische Entkopplung zwischen Linearmotor und Bär erreicht
werden, wodurch weniger hohe Anforderungen für die mechanische Festigkeit der im Linearmotor
verwendeten Komponenten erforderlich sind.
[0014] Insbesondere kann, zumindest weitgehend, vermieden werden, dass Sekundärbewegungen
des Bären auf den Linearläufer übertragen werden, was sich nachteilig auf den Antrieb
und die Antriebseigenschaften des Linearantriebs auswirken würde. Ferner kann durch
eine Entkopplung von Bär und Linearmotor, insbesondere Linearläufer, erreicht werden,
dass während des Betriebs auf den Linearläufer tatsächlich wirkende mechanische Belastungen
verringert werden. Insbesondere kann vermieden werden, dass eine am oder im Linearläufer
ausgebildete Magnetisierungsstruktur aus Permanentmagneten den während des Schmiedebetriebs
auftretenden mechanischen Belastungen, insbesondere Schlägen, voll ausgesetzt sind.
[0015] Eine, insbesondere elasto-mechanische, Entkopplung bzw. ein Ausgleich von Relativbewegungen,
kann insbesondere erreicht werden, indem die Entkopplungsstruktur oder zumindest ein
Abschnitt der Entkopplungsstruktur biegeelastisch, insbesondere schwingungs- und/oder
torsionselastisch, verformbar ausgebildet ist, und zum Zwecke des Ausgleichs entsprechend
verformt werden kann, so dass eine Übertragung der jeweiligen Sekundärbewegung des
Bären auf den Linearläufer zumindest weitgehend vermieden oder gedämpft werden kann.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei der Entkopplungsstruktur um eine elasto-mechanisch
wirkende Dämpfungsstruktur.
[0016] Die Entkopplungsstruktur kann für verschiedene Arten von Sekundärbewegungen, z.B.
Verkippungen relativ zur Längsachse, Verschiebungen quer zur Längsachse, Querschwingungen
bezüglich der Längsachse, jeweils spezifisch ausgebildete oder eingerichtete Entkopplungssegmente
oder Entkopplungsbereiche umfassen. Beispielsweise kann ein Entkopplungsbereich eine
oder mehrere Verjüngungen, Einschnitte, Sicken, Durchbrüche, Ausnehmungen, Längs-
und/oder Quer-Rillen, Hohlräume, usw. umfassen.
[0017] Wie bereits erwähnt, kann durch das Vorsehen einer, insbesondere biegeelastischen,
Entkopplungsstruktur erreicht werden, dass etwaige Sekundärbewegungen des Bären, wie
Schwingungen, Verschiebungen, Verformungen und/oder Verkippungen, nicht, oder zumindest
im Wesentlichen nicht, auf den Linearläufer übertragen werden. In diesem Zusammenhang
soll erwähnt werden, dass die vorliegende Erfindung insbesondere auf der Erkenntnis
beruht, dass bei Schmiedehämmern mit elektrischem Linearantrieb, welche keine Entkopplungsstruktur
aufweisen, insbesondere die genannten Sekundärbewegungen dazu führen können dass,
der Lauf, insbesondere lineare Lauf, des Linearläufers im zugeordneten Stator negativ
beeinträchtigt wird.
[0018] Beispielsweise kann es bereits durch eine teilweise Übertragung von Sekundärbewegungen
des Bären auf den Linearläufer dazu kommen, dass ein zwischen Linearläufer und Stator
des elektrischen Linearantriebs ausgebildeter Luftspalt beim Schmiedebetrieb über
die axiale Länge des Stators verändert wird oder variiert, was negative Auswirkungen
für die Antriebs- und damit Schmiedeeigenschaften des Schmiedehammers nach sich ziehen
kann, und u.U. zu Beschädigungen am Linearläufer und/oder Stator führen kann. Durch
vorsehen einer, insbesondere elasto-mechanisch in einer, zwei oder drei Dimensionen
wirkenden, Entkopplungsstruktur können vorteilhaft die genannten Beeinträchtigungen
vermieden werden.
[0019] Im Hinblick auf den Begriff biegeelastische Entkopplungsstruktur soll angemerkt werden,
dass der Begriff "biegeelastisch" im Sinne der vorliegenden Anmeldung insbesondere
im Verhältnis zur Biegeelastizität des Materials des Bären und/oder des Linearläufers
und/oder unmittelbar zur Entkopplungsstruktur benachbarter Komponenten und/oder im
Verhältnis unterschiedlicher Abschnitte der Entkopplungsstruktur als solchen als Relativmaß
verstanden werden soll, dahingehend, dass die Entkopplungsstruktur oder ein Abschnitt
derselben eine gezielt höhere, insbesondere elasto-mechanische, Biegeelastizität aufweisen
kann als das Material des Bären und/oder des Linearläufers und/oder der unmittelbar
zur Entkopplungsstruktur benachbarten Komponenten und/oder, dass zumindest der Abschnitt
der Entkopplungsstruktur eine gezielt höhere Biegeelastizität aufweisen kann als weitere
Abschnitte der Entkopplungsstruktur oder angrenzende Bereiche.
[0020] Eine gegenüber benachbarten oder angrenzenden Komponenten oder Abschnitten gezielt
höhere Biegeelastizität kann beispielsweise dadurch umgesetzt sein oder werden, dass
gegenüber den benachbarten oder angrenzenden Komponenten die Entkopplungsstruktur
zumindest abschnittsweise in Richtung quer, insbesondere senkrecht, zur Bewegungsrichtung
des Linearläufers verjüngt ist oder eine Verjüngung aufweist. Eine entsprechende Verjüngung
kann beispielsweise eine im Querschnitt längs der Bewegungsrichtung des Linearläufers
ausgebildete konkave Krümmung oder anderweitig geformte Form aufweisen.
[0021] Eine im Zusammenhang mit der Entkopplungsstruktur ausgebildete Verjüngung kann beispielsweise
derart ausgeführt sein, dass ein quer zur Bewegungsrichtung des Linearläufers gemessener
Durchmesser der Entkopplungsstruktur, insbesondere eines Abschnitts der Entkopplungsstruktur,
um einen Faktor zwischen 0,85 bis 0,97, insbesondere um einen Faktor von etwa 0,95,
kleiner ist als ein entsprechend gemessener Durchmesser einer benachbarten oder angrenzenden
Komponente und/oder eines weiteren Abschnitts der Entkopplungsstruktur.
[0022] Beispielsweise kann ein Verjüngungsabschnitt vorhanden sein, dessen Durchmesser quer
zur Bewegungsrichtung des Linearläufers um einen Faktor zwischen 0,85 bis 0,97, insbesondere
um einen Faktor von etwa 0,95 kleiner ist als ein quer zur Bewegungsrichtung des Linearläufers
gemessener maximaler Durchmesser der Entkopplungsstruktur.
[0023] Ferner kann eine gegenüber benachbarten oder angrenzenden Komponenten oder Abschnitten
der Entkopplungsstruktur gezielt höhere Biegeelastizität dadurch erreicht sein oder
werden, dass der Flächeninhalt von Querschnitten oder Querschnittsflächen der Entkopplungsstruktur
quer zur Bewegungsrichtung zumindest abschnittsweise gezielt variiert ist oder wird.
[0024] Insbesondere kann die Entkopplungsstruktur oder ein Abschnitt derselben in ihrer
zwei- oder dreidimensionalen geometrischen Struktur derart ausgebildet sein, dass
der Flächeninhalt von Querschnittsflächen in Richtung parallel zur Bewegungsrichtung
variiert. Beispielsweise kann die zwei- oder dreidimensionale Struktur ein oder mehrere
Verjüngungen, Einschnitte, Sicken, Vertiefungen, Durchgriffe, Ausnehmungen, Hohlräume
usw. aufweisen, die so ausgebildet sind, dass in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung
Flächeninhalte von Querschnittsflächen der Entkopplungsstruktur zwischen einem maximalen
und einem minimalen Wert liegen, bzw. variieren. Eine Verkleinerung der Flächeninhalte
gegenüber angrenzenden oder benachbarten Komponenten oder Abschnitten kann beispielsweise
im Bereich zwischen 0,65 bis 0,95, insbesondere etwa 0,90 liegen.
[0025] Angemerkt werden soll an dieser Stelle, dass eine Verkleinerung des Flächeninhalts
nicht zwangsläufig mit einer Verkleinerung des gesamt Durchmessers der Entkopplungsstruktur
quer zur Bewegungsrichtung einherzugehen braucht. Insbesondere im Falle einer dreidimensionalen
Struktur mit biegeelastisch federnden Eigenschaften in Quer- und/oder parallel zur
Bewegungsrichtung kann eine Verkleinerung der Querschnittsfläche mit einer Vergrößerung
des Gesamtdurchmessers verbunden sein. Insbesondere können entsprechende dreidimensionale
Strukturen für die Entkopplungsstruktur so ausgelegt sein, dass eine vergleichsweise
geringe Materialermüdung erreicht wird, und so im Betrieb bei fortgesetzter biegeelastischer
Beanspruchung der Entkopplungsstruktur eine vergleichsweise hohe Standzeit für die
Entkopplungsstruktur erreicht werden kann.
[0026] In Ausgestaltungen kann die Entkopplungsstruktur zumindest ein, insbesondere elasto-mechanisch
ausgebildetes, biegeelastisches, Entkopplungselement umfassen, welches derart ausgebildet
und eingerichtet sein kann, dass der Linearläufer bezüglich längs und/oder quer zur
Längsachse des Linearläufers während einer Schmiedebewegung auftretenden Sekundärbewegungen
des Bären, z.B. Schwingungen, Verschiebungen, Verformungen und/oder Verkippungen,
zumindest weitgehend, entkoppelt ist.
[0027] Das biegeelastische Entkopplungselement kann insbesondere so ausgebildet sein, dass
über den Verlauf des Entkopplungselements parallel zur Bewegungsrichtung des Linearläufers
die erwähnte Variation im Durchmesser und/oder im Flächeninhalt der Querschnittsflächen
erreicht wird, bzw. umgesetzt ist.
[0028] Erfindungsgemäß kann die Entkopplungsstruktur einstückig mit dem Linearläufer ausgebildet
sein, wobei diese z.B. endseitig an einer Kolbenstange oder kolbenartigen Stange oder
Struktur ausgebildet sein kann. Möglich ist es auch, dass die Entkopplungsstruktur
als separates Konstruktionselement ausgebildet ist, und form-, stoff-, und/oder kraftschlüssig,
mit dem Linearläufer und/oder einem Kolben desselben, verbunden ist.
[0029] Mit einem oder auch mehreren entsprechenden Entkopplungselementen kann beispielswiese
erreicht werden, dass längs und/oder quer zur Längsbewegungsrichtung des Linearläufers
ggf. auftretenden Sekundärbewegungen entgegengewirkt werden kann, so dass, beispielweise
durch zumindest teilweise Schwingungsentkopplung von Linearläufer und Bär, während
des Betriebs eine vorteilhafte Geometrie des Luftspalts zwischen Linearläufer und
Stator erreicht bzw. aufrecht erhalten werden kann. Ferner ist es durch ein oder mehrere
Entkopplungselemente möglich, die mechanische Belastung, insbesondere Schwingungsbelastung,
des Linearläufers beim Betrieb des Schmiedehammers zumindest zu verringern, beispielsweise
zumindest teilweise zu tilgen, insbesondere derart, dass eine Beschädigung des Linearläufers
und ggf. daran bzw. darin angebrachter Permanentmagnete vermieden werden kann.
[0030] In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass der Schmiedehammer des Weiteren eine
zwischen Stator des Linearantriebs und Bär, insbesondere mit der zentralen Achse des
Linearantriebs fluchtend, ausgebildete erste Linearführung, oder Linearlagerung, umfasst,
in welcher der Linearläufer in Längsrichtung geführt und gelagert ist.
[0031] Bei der ersten Linearführung kann es sich beispielsweise um ein Lager, wie beispielsweise
ein Wälz- oder Gleitlager, insbesondere um eine Gleit- oder Führungsbuchse, handeln,
durch welches der Linearläufer in Axialrichtung bewegbar gelagert, und quer zur Axialrichtung,
insbesondere spielfrei oder weitgehend spielfrei, abgestützt sein kann.
[0032] Durch Vorsehen einer solchen ersten Linearführung kann in Zusammenwirkung mit der
Entkopplungsstruktur insbesondere eine Stabilisierung des axialen Laufs des Linearläufers,
insbesondere der axialen Position des Linearläufers im Stator, erreicht werden. Beispielsweise
kann, unterstützend zur Entkopplungsstruktur, quer zur Axialrichtung auftretenden
Auslenkungen, die beim Betrieb des Schmiedehammers etwa durch Sekundärbewegungen des
Bären am Linearläufer auftreten können, zumindest entgegengewirkt werden. Durch die
Lage- und Laufstabilisierung des Linearläufers kann auch erreicht werden, dass die
Geometrie, Form und/oder Breite des zwischen Linearläufer und Stator gebildeten Luftspalts
während des Schmiedebetriebs stabilisiert ist, und durch Schmiedevorgänge hervorgerufene
Variationen der Luftspaltgeometrie zumindest unterdrückt bzw. zumindest weitgehend
vermieden werden können. Dies führt insbesondere zu verbesserten Antriebseigenschaften
des Linearantriebs und damit, zumindest mittelbar, zu verbesserten Schmiedeergebnissen.
[0033] Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Schmiedehammer des
Weiteren an einer vom Bären abgewandten Seite des Linearantriebs eine zweite Linearführung
umfasst, in welcher bzw. durch welche der Linearläufer in Längsrichtung geführt ist,
und insbesondere quer zur Längsrichtung abgestützt ist.
[0034] Die zweite Linearführung kann beispielswiese als Führungsbuchse, Lager oder ähnliches
ausgebildet sein, und kann insbesondere mit oder an einem Gehäuse oder einer Tragstruktur
und/oder dem Stator verbunden oder daran befestigt sein. Die zweite Linearführung
kann beispielsweise als eine Art, insbesondere einseitig geschlossene, Buchse oder
Hülse ausgebildet sein, in welcher ein korrespondierender Teil oder Abschnitt des
Linearläufers beim Betrieb des Schmiedehammers geführt sein kann. In Ausgestaltungen
kann vorgesehen sein, dass eine in axialer Richtung, d.h. parallel zur Bewegungsrichtung
des Linearläufers, gemessene Länge der Buchse oder Hülse mindestens so groß ist wie
der 1-fache Durchmesser des Linearläufers.
[0035] Mittels der zweiten Linearführung kann erreicht werden, dass der Linearläufer einerseits
in Axialrichtung bewegbar gelagert ist, und dass der Linearläufer andererseits quer
zur Axialrichtung, insbesondere spielfrei oder weitgehend spielfrei, abgestützt oder
gehaltert ist.
[0036] Ein besonders stabiler Lauf des Linearläufers kann erreicht werden, wenn der elektrische
Linearantrieb sowohl die erste als auch die zweite Linearführung aufweist. Mit anderen
Worten ist es insbesondere von Vorteil, wenn der Linearläufer axial beiderseits des
Stators gelagert ist, einerseits in der dem Bären zugewandten ersten Linearführung
und andererseits in der vom Bären abgewandten zweiten Linearführung.
[0037] Insbesondere können der Linearläufer, die erste und zweite Linearführung derart ausgebildet
und relativ zueinander ausgebildet sein, dass über einen gesamten Linearbewegungszyklus
hinweg der Linearläufer stets sowohl in der ersten als auch zweiten Linearführung
geführt und abgestützt ist. Der Linearläufer, die erste und zweite Linearführung können
derart ausgebildet sein, dass dem Bären im montierten Zustand zugewandter erster axialer
Endbereich des Linearläufers stets in der ersten Linearführung, und ein vom Bären
im montierten Zustand abgewandter zweiter axialer Endbereich stets in der zweiten
Linearführung geführt sind.
[0038] Insbesondere durch zusammenwirken der ersten und zweiten Linearführung kann erreicht
werden, das Linearläufer und Stator zumindest über den jeweiligen Überlappungsbereich
von Linearläufer und Stator zueinander fluchtend, im Falle eines zylinderförmigen
Linearmotors konzentrisch, d.h. axial fluchtend zueinander angeordnet sind. So kann
erreicht werden, dass Variationen des Luftspalts weitgehend vermieden werden.
[0039] Durch Verwendung der ersten und zweiten Linearführung kann ein Linearantrieb mit
einem Linearmotor umgesetzt werden, bei welchem der Linearläufer in einem zentralen
Läuferraum, z.B. in Form einer Durchgangsbohrung oder Durchgangsöffnung, eines Stators
mit hohlzylindrischer Geometrie geführt ist, wobei die erste und zweite Linearführung
an einander abgewandten axialen Stirnseiten oder Stirnenden des Stators angeordnet
sind, so dass Führungselemente, beispielsweise Führungsbuchsen, der ersten und zweiten
Linearführung axial fluchtend mit dem Läuferraum ausgerichtet sind.
[0040] Insbesondere bei Ausgestaltungen mit zylinderförmiger Geometrie von Stator und Linearläufer
kann die zwischen Linearläufer und Stator gemessene Breite des Luftspalts kann beispielsweise
2 mm betragen.
[0041] In Ausgestaltungen können die erste und/oder zweite Linearführung in oder an einer
Stütz- oder Tragstruktur für einen Linearmotor des elektrischen Linearantriebs vorhanden
oder ausgebildet sein. Insbesondere kann die erste und/oder zweite Linearführung an
oder in einer Gehäusestruktur für einen elektrischen Linearmotor des elektrischen
Linearantriebs vorhanden oder ausgebildet sein. Stütz- oder Tragstruktur können beispielsweise
Bestandteile der Gehäusestruktur sein.
[0042] Die Gehäusestruktur kann, z.B. als tragendes Element, beispielsweise einen Gehäuseboden
aufweisen, auf dem der Stator des Linearmotors gehaltert, insbesondere festgelegt
und abgestützt, sein kann. Die erste Linearführung kann in oder an dem Gehäuseboden
ausgebildet sein, wobei die erste Linearführung zumindest teilweise in einer Durchgangsöffnung
des Gehäusebodens angebracht und festgelegt sein kann, wobei die Durchgangsöffnung,
insbesondere Durchgangsbohrung, derart ausgebildet sein kann, dass sie axial fluchtend
mit dem Läuferraum ausgebildet ist, und der Linearläufer während des Betriebs darin
entsprechend der jeweiligen Linearbewegung bewegt werden kann. Die erste Linearführung,
beispielsweise eine Gleitlagerstruktur, kann z.B. umlaufend entlang der Durchgangsöffnung
verlaufend angeordnet sein, so dass die Gleitlagerstruktur eine zur Durchgangsöffnung
konzentrische Durchlauföffnung für den Linearläufer ausbildet.
[0043] An einer von der ersten Linearführung abgewandten Stirnseite, insbesondere an einer
vom Gehäuseboden abgewandten Stirnseite, des Gehäuses oder des Stators kann die zweite
Linearführung ausgebildet sein. Die zweite Linearführung kann einen, insbesondere
mit einer, beispielsweise extern ausgebildeten, Stützstruktur versehenen, Führungszylinder
umfassen. Der Führungszylinder kann auf einer Stütz- oder Führungsplatte angebracht
sein, wobei zur mechanischen Stabilisierung die Führungsplatte und den Führungszylinder
verbindende Stützrippen vorhanden sein können.
[0044] Vom Gehäuseboden können sich an lateral gegenüberliegenden Seiten des Stators, und
parallel zur Längsrichtung des Linearmotors verlaufende Stützwände erstrecken, an
welchen der Führungszylinder, insbesondere die Führungsplatte, befestigt sein kann.
Stützwände und Gehäuseboden können durch eine oder mehrere Stützrippen gegeneinander
versteift sein, insbesondere derart, dass eine Verformung des Gehäuses, insbesondere
auf Grund von Torsions-, Scher- und/oder Längsschwingungen, während des Betriebs des
Schmiedehammers zumindest weitgehend vermieden werden können.
[0045] Das Gehäuse kann in Ausgestaltungen einen am Gehäuseboden und/oder an den seitlichen
Stützwänden befestigten Gehäusemantel umfassen, welcher dazu ausgebildet ist, im montierten
Zustand zumindest den Stator des Linearmotors zu umgeben. Der Gehäusemantel kann ein
oder mehrere mit einander verbundene Gehäusemantelelemente umfassen, welche jeweils
einen Abschnitt des Stators des Linearmotors schützend umgeben. Vorzugsweise sind
die Gehäusemantelelemente, beispielsweise über zueinander korrespondierend angeordnete
und an aneinandergrenzenden Gehäusemantelelementen ausgebildete Flansche, lösbar miteinander
verbunden. Die Gehäusemantelelemente können miteinander und mit dem Gehäuseboden und/oder
den Stützwänden verbindbar ausgebildete Zylinder, Zylinderschalen oder Zylinderteilschalen,
beispielsweise Zylinderhalbschalen, umfassen. Ein entsprechend modularer Aufbau des
Gehäuses bietet insbesondere Vorteile im Hinblick auf etwa durchzuführende Wartungsarbeiten.
[0046] In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse, insbesondere der Gehäuseboden,
an einer dem Bären zugewandten Seite einen oder mehrere Anschlagpuffer umfasst, welche
derart ausgebildet sind, dass im Falle einer, insbesondere außergewöhnlichen, Kollision
zwischen Bär und Gehäuse die durch die Kollision hervorgerufenen mechanische Belastung
für den Linearmotor zumindest abgeschwächt bzw. abgepuffert werden kann.
[0047] Das Gehäuse als solches kann in Ausgestaltungen, mit dem im und am Gehäuse befestigten
Linearmotor auf einem Untergestell des Schmiedehammers angebracht sein. Das Untergestell
kann Zwischen dem Untergestell und dem Gehäuse kann eine zur Linearführung des Bären
ausgebildete und eingerichtete Bär-Führung aufweisen, die an oder im Untergestell
ausgebildet und/oder damit mechanisch verbunden ist. Die Bär-Führung ist vorteilhafter
Weise derart mit dem Untergestell verbunden, und der Linearmotor und das Gehäuse sind
bevorzugt derart mit dem Untergestell verbunden, dass der Linearmotor im Hinblick
auf die über das Untergestell zwischen Linearantrieb und Bär und Bär-Führung bestehende
mechanische Verbindung zumindest weitgehend mechanisch entkoppelt ist. Dazu können
beispielsweise zwischen Untergestell und Linearantrieb zwischengeschaltete Tilger-
oder Dämpfungselemente oder -strukturen vorgesehen sein.
[0048] Insbesondere ist es mit dem hierin vorgeschlagenen Aufbau möglich, zwischen Linearantrieb
und Bär bestehende, direkte und/oder indirekte mechanische Verbindungen gegenüber
der Übertragung von Stößen und/oder Schwingungen zu entkoppeln. Auf diese Weise kann
insbesondere erreicht werden, dass der Linearmotor beim Schmiedebetrieb vergleichsweise
geringen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, wodurch einerseits die Materialbeanspruchung
von Komponenten des Linearmotors durch mechanische Entkopplung verringert werden kann,
und andererseits ein zuverlässiger Betrieb des Linearmotors dadurch sichergestellt
werden kann, dass Variationen des zwischen Stator und Linearläufer ausgebildeten Luftspalts
auf Grund der mechanischen Entkopplung während des Betriebs zumindest weitgehend vermieden
werden können.
[0049] Nach einer Ausgestaltung kann/können der Linearläufer, zumindest im Anschlussbereich
zur Entkopplungsstruktur, und/oder die Entkopplungsstruktur als solche eine kolbenartige,
insbesondere Zylinderstruktur aufweisen.
[0050] Die Entkopplungsstruktur kann derart ausgelegt sein, dass die Biegefestigkeit in
Bezug zu unmittelbar daran angrenzende oder damit verbundenen Bauteilen oder Elementen
des Schmiedehammers verringert ist, insbesondere um einen Faktor kleiner ist als die
Biegefestigkeit der angrenzenden Bauteile und/oder Elemente.
[0051] Insbesondere in Ausgestaltungen mit zylinderartig oder kolbenartig ausgebildetem
Linearläufer, beispielsweise in Form einer Kolbenstange, kann vorgesehen sein, dass
eine in Bewegungsrichtung des Linearläufers gemessene axiale Länge der ersten und/oder
zweiten Linearführung, insbesondere von Führungsflächen der ersten und/oder zweiten
Linearführung, mindestens so groß ist wie die 1-fache Durchmesser des Linearläufers,
insbesondere im jeweils mit der ersten oder zweiten Linearführung wechselwirkenden
Bereich. Kurz gefasst, kann in entsprechenden Ausgestaltungen die axiale Länge der
ersten und/oder zweiten Linearführung mindestens das 1-fache des Durchmessers des
korrespondierenden Abschnitts des Linearläufers, betragen.
[0052] In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass ein Verhältnis von Durchmesser der
Zylinderstruktur zur Länge der zwischen Linearläufer und Bär ausgebildeten Entkopplungsstruktur
im Bereich zwischen 1/5 bis 1/2 liegt. Durch entsprechende bzw. geeignete Einstellung
von Länge und/oder Durchmesser der zwischen Linearläufer und Bären ausgebildeten Zylinderstruktur
kann insbesondere die Biegesteifigkeit, oder alternativ die Biegeelastizität verändert
und gezielt eingestellt werden.
[0053] In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die Entkopplungsstruktur zwischen Linearläufer
oder einem an den Linearläufer anschließenden Ausläufer und einer zur Befestigung
des Bären am Linearläufer ausgebildeten Befestigungsstruktur ausgebildet ist.
[0054] Die Befestigungsstruktur kann beispielsweise als Form- oder Reibschlüssig mit dem
Bären verbindbares, insbesondere in Axialrichtung in den Bären eingreifendes, Keil-
oder Kegelsegment ausgebildet sein. Insbesondere bei entsprechenden Keil- oder Kegelsegmentverbindungen
kann durch Bereitstellung der Entkopplungsstruktur eine vergleichsweise robuste und
zuverlässige Verbindung zwischen Bär und Linearläufer erreicht werden.
[0055] In Ausgestaltungen, insbesondere nach Patentanspruch 12 kann ein Schmiedehammer vorgesehen
sein, welcher beispielsweise entsprechend der oben unten beschriebenen Ausgestaltungen
ausgebildet sein kann, und welcher einen bzw. den elektrischen Linearantrieb mit einem
bzw. dem Linearläufer umfasst. Der Linearläufer kann einen aus mehreren, in Axialrichtung
hintereinander angeordneten Permanentmagneten ausgebildeten, und sich in Axialrichtung
erstreckenden Magnetabschnitt umfassen.
[0056] An den Magnetabschnitt kann sich in dessen Verlängerung an einem axialen Ende des
Linearläufers beispielsweise ein zylinderförmiger Ausläufer anschließen, an, oder
in welchem beispielsweise die, oder eine wie hierin beschriebene Entkopplungsstruktur
und/oder die oder eine wie hierin beschriebene, zur Befestigung am Bären ausgebildete
Befestigungsstruktur ausgebildet sein kann/können.
[0057] Die Permanentmagnete des Magnetabschnitts können in Ausgestaltungen beispielsweise
als Magnetringscheiben ausgebildet und axial fluchtend hintereinander angeordnet sein.
In dieser Anordnung kann ein zylinderförmiger Magnetabschnitt erreicht werden, der
beispielsweise in einem zylindrischen Läuferraum eines Stators mit hohlzylindrischer
Geometrie geführt werden kann.
[0058] In Ausgestaltungen mit einem zumindest teilweise aus Magnetringscheiben zusammengesetzten
Magnetabschnitt kann der Linearläufer eine zentrale Kolbenstange aufweisen, welche
mittige Durchgangslöcher der Magnetringscheiben durchgreift. Mit anderen Worten können
die Magnetringscheiben auf eine Kolbenstange aufgesteckt oder aufgefädelt sein, so
dass die Kolbenstange die Durchgangslöcher durchgreift und die Magnetringscheiben
axial fluchtend zueinander angeordnet sind. Kolbenstange und Magnetringscheiben können
sozusagen als zylinderförmige Magnetisierungsstruktur für den Linearläufer angesehen
werden.
[0059] Anhand der Kolbenstange können die Magnetringscheiben in und quer zur Längsrichtung
ausgerichtet am Linearläufer festgelegt werden bzw. sein. Entsprechend können in Ausgestaltungen
beiderseits, beispielsweise endseitig, des Magnetabschnitts vorhandene bzw. angebrachte
Befestigungselemente, beispielsweise Spannmuttern, vorgesehen sein. Die Befestigungselemente
und die Kolbenstange können beispielsweise so ausgelegt sein, dass Permanentmagnete
und Kolbenstange durch die Befestigungselemente miteinander verspannt werden können,
beispielsweise zum Zwecke der Verbesserung der mechanischen Stabilität.
[0060] In weiteren Ausgestaltungen können die Permanentmagnete im Magnetabschnitt derart
vorgesehen und angeordnet sein, bzw. eine Konfiguration aufweisen, nach der die Permanentmagnete
in Axialrichtung aufeinanderfolgend abwechselnd radial und axial magnetisiert sind.
Eine solche Magnetisierungsstruktur mit abwechselnd aufeinanderfolgender Radialmagnetisierung
und Axialmagnetisierung hat sich im Hinblick auf Verwendung bei einem Schmiedehammer,
insbesondere unter Verwendung eines Stators mit hohlzylindrischer Geometrie, als besonders
vorteilhaft erwiesen.
[0061] Zwischen axial aufeinanderfolgenden Permanentmagneten können in Ausgestaltungen Schichtbleche,
insbesondere schälbare Schichtbleche, angeordnet sein. Solche Schichtbleche, beispielsweise
in Form von Edelstahlschichtblechen, können beispielsweise zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen
der Permanentmagnete und/oder zur Einstellung einer jeweiligen Magnetisierungsstruktur
zwischengeschaltet sein.
[0062] Insbesondere durch den vorgeschlagenen Aufbau des Magnetabschnitts, beispielsweise
umfassend durch zwischengeschaltete Schichtbleche miteinander auf einer Kolbenstange
verspannte Permanentmagnete mit insbesondere ringförmiger Geometrie, kann ein für
Schmiedehämmer geeigneter Linearläufer umgesetzt werden.
[0063] Als Material für die Permanentmagneten wird gemäß Ausgestaltungen bevorzugt ein Neodym-Eisen-Bor
(NdFeB) Werkstoff verwendet. Insbesondere solche Werkstoffe haben sich für die bei
Schmiedehämmern erforderlichen Beschleunigungen und Kraftwirkungen als vorteilhaft
erwiesen. Die Permanentmagneten können jedoch auch aus anderen Materialen hergestellt
sein, und, insbesondere, können die Permanentmagnete als Sinterkörper ausgebildet
sein.
[0064] In weiteren Ausgestaltungen kann der Linearläufer in einem an den Magnetabschnitt
benachbarten, bevorzugt unmittelbar anschließenden, Bereich zumindest eine Führungshülse
umfassen. Vorzugsweise bildet eine Außenfläche der Führungshülse eine Lagerfläche,
anhand derer der Linearläufer in der ersten oder zweiten Linearführung in Längsrichtung
bewegbar gelagert werden kann. Die Führungshülse kann dabei so ausgestaltet sein,
dass diese zur Abstützung bzw. Lagerung des Linearläufers mit einer Außenfläche an
einer Innenfläche der Linearführung anliegen bzw. gleitend gelagert werden kann.
[0065] Zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften der Führungshülse kann diese gemäß
weiterer Ausgestaltungen einen oder mehrere Gleitführungsringe aufweisen. Bevorzugt
ist der Außendurchmesser der Gleitführungsringe so gewählt, dass diese in einer als
Führungsbuchse ausgebildeten Linearführung, beispielsweise der zweiten Linearführung,
gleitend aufgenommen werden kann.
[0066] In Ausgestaltungen kann die Führungshülse so ausgebildet sein, dass lediglich die
Führungshülse in Kontakt mit einer korrespondierenden Führungsfläche ist, so dass
die Führungshülse insoweit als ein Teil eines Linearlagers für den Linearläufer angesehen
werden kann.
[0067] An einem von der Führungshülse entgegengesetzten Ende des Magnetabschnitts kann gemäß
Ausgestaltungen eine Anschlaghülse vorgesehen sein, welche insbesondere dazu ausgebildet
sein kann, mit einem an der ersten Linearführung vorhandenen Anschlag zu wechselwirken,
um beispielsweise den möglichen Bewegungsfreiraum des Linearläufers in Längsrichtung
zu beschränken.
[0068] Insbesondere kann der Linearläufer derart ausgebildet sein, dass dieser an zwei voneinander
in Längsrichtung beabstandeten Bereichen, vorzugsweise unmittelbar benachbart zu längsseitigen
Enden des Magnetabschnitts, gelagert ist bzw. gelagert werden kann.
[0069] In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass eine Außenfläche zumindest des Magnetabschnitts
mit einer Beschichtung versehen ist, um zumindest die Permanentmagnete vor externen
Einflüssen, wie Schmutz, Staub, Feuchtigkeit usw. zu schützen. Als Material für die
Beschichtung kann ein Harz, insbesondere Epoxidharz, oder ein ein Harz umfassendes
Material verwendet werden.
[0070] Wie bereits an anderer Stelle erwähnt, kann der Linearantrieb als zylinderförmiger,
d.h. tubularer, Linearmotor ausgebildet sein. Insbesondere bei solchen Ausgestaltungen
kann der Linearläufer, zumindest jedoch der Magnetabschnitt bzw. der magnetisierte
Teil des Linearläufers, eine Zylinderform mit bevorzugt etwa kreisförmigem Querschnitt
aufweisen. Entsprechend kann der Stator mit einem zylinderförmigen zentralen Durchgang
ausgebildet sein.
[0071] In Ausgestaltungen kann der Linearmotor als Permanentmagnet erregter Synchron-Linearmotor
ausgebildet sein. Mit entsprechenden Schmiedehämmern lassen sich Schmiedevorgänge
vergleichsweise exakt und präzise steuern.
[0072] Ein Verfahr- bzw. Hubweg des Linearläufers kann beispielsweise zwischen 700mm und
800mm, insbesondere bei etwa 750mm liegen. Jedoch eignet sich die hierin vorgeschlagene
Erfindung auch für andere Hubwege, insbesondere größere oder aber auch kleinere Hubwege
des Linearläufers.
[0073] In Ausgestaltungen kann ein Linearmotor des Linearantriebs parallel zur Bewegungsrichtung
des Linearläufers einen modularen Aufbau aufweisen. Beispielsweise kann der Linearläufer
eine vorgegebene, jedoch variable Anzahl an hintereinander angeordneten Permanentmagneten
aufweisen. Der Stator kann beispielsweise parallel zur Bewegungsrichtung hintereinandergeschaltet
eine jeweils vorgegebene, jedoch variierbare Anzahl an Magnetspulen, beispielsweise
umfassend jeweils einen Spulenträger und eine korrespondierende Spulenwicklung, aufweisen.
Das Gehäuse kann beispielsweise ein der mehrere hintereinander geschaltete Gehäusesegmente
aufweisen. Mit dem modularen Aufbau ist es möglich, den Linearmotor entsprechend der
jeweiligen Anforderungen und Randbedingungen flexibel anzupassen.
[0074] In Ausgestaltungen kann der Linearmotor ein das Gehäuse mit einem, insbesondere modular
aufgebauten ein- oder mehrteiligen Gehäusemantel aufweisen, der auf einem Gehäuseboden
oder einer Bodenplatte abgestützt ist. Zur mechanischen Verstärkung können zwischen
Bodenplatte und Gehäusemantel Verstärkungselemente, insbesondere Verstärkungsrippen,
vorhanden sein..
[0075] Die Bodenplatte kann in Ausgestaltungen eine Befestigungsschnittstelle aufweisen,
anhand derer der Linearmotor an einem Traggestell des Linearhammers angebracht werden
kann. Die Bodenplatte kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass, z.B. an deren
Unterseite, unterschiedliche Befestigungsschnittstellen umgesetzt werden können, so
dass es möglich ist, einen jeweiligen Linearmotor an unterschiedlichen Linearhämmern
zu montieren.
[0076] In Ausgestaltungen kann das Gehäuse, insbesondere die Bodenplatte oder der Gehäuseboden,
einem oder dem Traggestell des Linearhammers kraftschlüssig verbunden sein. Beispielsweise
können etwa an jeweiligen Ecken der Bodenplatte vorgesehene, Schraubverbindungen zur
Befestigung verwendet werden.
[0077] Eine entsprechende Schraubverbindung kann in Ausgestaltungen beispielsweise zwischen
Schraubelementen, etwa Schraubenkopf und/oder Schraubenmutter, ein Dämpfungselement
und/oder dämpfendes Lagerelement, beispielsweise ein Metallgummilager umfassen.
[0078] In Ausgestaltungen kann die Bodenplatte oder der Gehäuseboden mittels zwischengeschalteten
Dämpfungs- oder Tilgerleisten am Hammergestell gelagert und befestigt sein.
[0079] Insbesondere Dämpfungselemente und/oder Dämpfungsleisten und weitere Dämpfungs- oder
Tilgerbauteile, die zwischen Linearmotor und Hammergestell vorhanden sind, tragen
zur Entkopplung des Linearmotors vom Hammergestell bei, so dass mechanische Schläge,
Schwingungen und dgl. die bei Schmiedevorgängen auftreten, zumindest abgeschwächt
werden können, so dass eine unmittelbare Beaufschlagung des Linearmotors mit auftretenden
mechanischen Kräften zumindest verringert werden kann.
[0080] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der anhängenden Figuren
näher beschrieben. Es zeigen:
- FIG. 1
- eine perspektivische Ansicht eines Schmiedehammers;
- FIG. 2
- eine Schnittdarstellung des Schmiedehammers;
- FIG. 3
- ein Detail des Schmiedehammers nach FIG. 2;
- FIG. 4
- ein weiteres Detail des Schmiedehammers nach FIG. 2,
- FIG. 5
- eine beispielhafte Ausgestaltung eines Abschnitts eines Linearläufers;
- FIG. 6
- eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Schmiedehammers;
und
- FIG. 7
- eine Schnittdarstellung des Schmiedehammers der weiteren Ausführungsform.
[0081] FIG. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schmiedehammers 1, mit einem Hammergestell
2 mit zwei seitlichen Ständern 3 zur Stützung eines Querhaupts 4.
[0082] Ein wie in FIG. 1 gezeigter Schmiedehammer 1 kann einen unteren Einsatz 5 umfassen,
welcher mittels eines Einsatzkeils 6 im Hammergestell 2 befestigt sein kann, und eine
Aufnahme 7 für ein unteres Hammergesenk 8 aufweisen, welches in der eine Schnittdarstellung
des Schmiedehammers 1 zeigenden FIG. 2 zu sehen ist.
[0083] Der Schmiedehammer 1 umfasst des Weiteren einem am oberen Querhaupt 4 befestigten
und abgestützten, tubularen Solenoid-Linearmotor 9, insbesondere einen solenoid-permaneterregten
Synchron-Linearmotor.
[0084] Der als elektrischer Lineartrieb ausgebildete Solenoid-Linearmotor 9 umfasst einen
Stator 10 und einen darin in Längsrichtung geführten Linearläufer 11 (siehe FIG. 2).
[0085] Der Linearläufer 11 ist mit einem Bären 12 gekoppelt, welcher wiederum in zwei, an
den Ständern 3 ausgebildeten Bär-Führungen 13 geführt ist, so dass der Bär 12 durch
den elektrischen Linearmotor 9 auf- und abbewegt werden kann.
[0086] Der Solenoid-Linearmotor 9 ist in einem Gehäuse 32 aufgenommen. Das Gehäuse 32 weist
einen modularen Aufbau auf, und umfasst in dem in den Figuren gezeigten Beispiel einen
Gehäuseboden 33 mit einem daran befestigten und festgelegten zylinderförmigen ersten
Gehäusemantel 34. Der erste Gehäusemantel 34 ist mit dem Gehäuseboden 33, beispielsweise
stoffschlüssig, verbunden, und mittels ersten Stützrippen 35, bzw. Stützwinkel, gegenüber
dem Gehäuseboden 33 mechanisch versteift.
[0087] Das Gehäuse 32 umfasst des Weiteren einen zylinderförmigen zweiten Gehäusemantel
36, der über eine lösbare Flanschverbindung 37 mit dem ersten Gehäusemantel 34, im
vorliegenden Beispiel kraftschlüssig, verbunden ist.
[0088] An der vom ersten Gehäusemantel 34 abgewandten Seite des zweiten Gehäusemantels ist
eine weiter unten näher beschriebene Linearlagerung 38 befestigt, welche eine Grundplatte
39 und eine an der Grundplatte 39, insbesondere stoffschlüssig, befestigte zylindrische
Führungsbuchse 15 umfasst. Die Führungsbuchse 15 und Grundplatte 39 sind mittels daran
angebrachter zweiten Stützrippen 40, bzw. Stützwinkel, mechanisch gegeneinander versteift.
[0089] Durch einen mechanisch vergleichsweise stabilen Aufbau des Gehäuses 32 kann einerseits
ein Schutz elektronischer Komponenten des Solenoid-Linearmotors 9 vor mechanischen
Einwirkungen erreicht werden. Andererseits kann durch den modularen Aufbau erreicht
werden, dass im Gehäuse aufgenommene Komponenten, beispielsweise bei ggf. erforderlichen
Wartungsarbeiten, vergleichsweise einfach zugänglich sind.
[0090] Der Solenoid-Linearmotor 9 ist anhand des Gehäusebodens 33 des Gehäuses 32 mit dem
Untergestell des Schmiedehammers 1, sprich den Ständern 3 verbunden. Konkret ist der
Gehäuseboden 33 mit T-förmig ausgebildeten Ständerköpfen der Ständer 3 verschraubt.
Zwischen Gehäuseboden 33 und Ständerköpfen können Positionierelemente und/oder Dämpfer
oder Tilgerelemente vorhanden sein. Die Dämpfer oder Tilgerelemente können ausgelegt
sein, eine Übertragung von mechanischen Stößen und/oder Schwingungen vom Untergestell
auf das Gehäuse 32 zumindest zu dämpfen.
[0091] Wie in FIG. 2 gezeigt ist, trägt der Bär 12 ein daran festgelegtes, zum unteren Hammergesenk
8 korrespondierendes oberes Hammergesenk 14.
[0092] Im Betrieb des Schmiedehammers 1 wird der Bär 12 durch entsprechenden Antrieb des
Linearläufers 11 durch den Solenoid-Linearmotor 9 auf- und abbewegt, wobei in unteren
Fußpunkten des Bären 12 jeweilige Schmiedeoperationen an einem (nicht gezeigten) Werkstück
ausgeführt werden können.
[0093] Wie insbesondere aus FIG. 2 ersichtlich ist, ist der Linearläufer 11 kolbenstangenartig
ausgebildet, und weist eine parallel zur Längsachse L gemessene Länge auf, die größer
ist als die parallel zur Längsachse gemessene Länge des Stators 10.
[0094] An einem oberen Ende, d.h. an einem vom Bären 12 abgewandten Ende weist der Solenoid-Linearmotor
9 wie bereits beschrieben die Führungsbuchse 15 auf, welche in der Detaildarstellung
der FIG. 3 genauer gezeigt ist.
[0095] Die Führungsbuchse 15 ist fluchtend und in Verlängerung der Laufachse bzw. Führungsachse
L des Solenoid-Linearmotors 9 angeordnet und so ausgebildet, dass der Linearläufer
11 in Längsrichtung geführt und quer zur Längsrichtung abgestützt ist.
[0096] An einem vom oberen Ende abgewandten unteren Ende des Solenoid-Linearmotors 9 ist
ein Stützlager 16 vorhanden, welches in der Darstellung der FIG. 3, welche einen vergrößerten
Ausschnitt der FIG. 2 zeigt, genauer zu sehen ist.
[0097] Das Stützlager 16 ist fluchtend mit der Längsachse L und fluchtend zur oberen Führungsbuchse
15 angeordnet, und derart ausgebildet und eingerichtet, dass der Linearläufer 11 darin
in Längsrichtung geführt, und quer zur Längsrichtung abgestützt ist.
[0098] Der Linearläufer 11 weist an dem dem Bären 12 zugewandten Ende einen Kolbenstangenfortsatz
17 auf, der sich in zurückgezogener Position des Linearläufers 11, wie in FIG. 2 und
FIG. 4 gezeigt, zwischen dem Stützlager 16 und dem Bären 12 erstreckt.
[0099] Der Kolbenstangenfortsatz 17 umfasst einen Kolbenabschnitt 18, eine am distalen Ende
vorgesehene Befestigungsstruktur 19 und eine zwischen dem Kolbenabschnitt 18 und der
Befestigungsstruktur befindliche Entkopplungsstruktur 20.
[0100] Die Befestigungsstruktur 19 ist in Form eines Keils oder konisch verjüngten Abschnitts
ausgebildet, und mittels einer Haltebuchse 21 in einer korrespondierenden Ausnehmung
bzw. einem Durchgangs- oder Sackloch des Bären 12 Formschlüssig, insbesondere Reibschlüssig,
mit dem Bären 12 verbunden.
[0101] Die Entkopplungsstruktur 20 umfasst einen zwischen dem Kolbenfortsatz und der Befestigungsstruktur
19 angeordneten biegeelastischen Entkopplungsabschnitt 22. Der Entkopplungsabschnitt
22 weist eine gegenüber den benachbarten Komponenten und Materialien erhöhte Biegeelastizität
auf.
[0102] Die gegenüber den benachbarten oder unmittelbar angrenzenden Komponenten oder Materialien
erhöhte Biegeelastizität, bzw. verringerte Biegesteifigkeit, kann beispielsweise bewirkt
sein durch eine oder mehrere im Bereich der Entkopplungsstruktur ausgebildete Verjüngungen,
beispielsweise mit bezüglich der Längsachse L konkaver Struktur, durch Verwenden bzw.
Vorsehen eines entsprechend biegeelastischen Materials, durch Einschnitte, Ausnehmungen,
Durchbrüche usw..
[0103] Insbesondere kann ein Verhältnis zwischen Durchmesser des Linearläufers 11 oder eines
Kolbens des Linearläufers zum Durchmesser der Entkopplungsstruktur 20, jeweils gemessen
quer zur Bewegungsrichtung des Linearläufers 11 im Bereich von etwa 0,95 liegen. Möglich
sind insbesondere auch Verhältnisse im Bereich von 0,80 bis 0,97, oder aber 0,85 bis
0,95, mit welchen für Schmiedevorgänge vergleichsweise vorteilhafte Elastizitätseigenschaften
erreicht werden können.
[0104] Beim Betrieb des Schmiedehammers 1 wirken bei Schmiedevorgängen, bei welchen der
Bär 12 zur Bearbeitung eines Werkstücks auf- und abbewegt wird, und bei welchen in
einem unteren Umkehrpunkt eine Umformung des Werkstück erfolgt oder erfolgen kann,
die Führungsbuchse 15, das Stützlager 16 und die Entkopplungsstruktur 20 derart zusammen,
dass Linearläufer 11 und Bär 12 bezüglich Relativbewegungen des Bären 12 gegenüber
dem Linearläufer 11 entkoppelt sind, und der Linearläufer 11 im Stator 10 ordnungsgemäß
geführt ist. Mit anderen Worten können durch Zusammenwirken der Führungsbuchse 15,
des Stützlagers 16 und der Entkopplungsstruktur 20, insbesondere des Entkopplungsabschnitts
22, und ggf. zwischen Hammergestell 2 und Gehäuse 32 vorhandener Dämpfer und/oder
Tilgerelemente, Sekundärbewegungen des Bären 12 ausgeglichen oder abgefangen werden,
um so eine Übertragung auf den Linearläufer 11, zumindest weitgehend, zu vermeiden.
[0105] Genauer bewirkt die Entkopplungsstruktur 20, insbesondere der Entkopplungsabschnitt
22 und/oder Entkopplungsabschnitt 22 und Kolbenabschnitt 18, , dass während eines
Schmiedevorgangs auftrete Sekundärbewegungen des Bären 12 beispielsweise in Form von
Verkippungen bezüglich der Längsachse, Verschiebungen oder Schwingungen quer zur Längsachse
o.ä., nicht, bzw. nicht im vollem Umfang auf den Linearläufer 11 übertragen werden.
[0106] Stützlager 16 und Führungsbuchse 15 wirken im Hinblick auf die Position und den Lauf
des Linearläufers 11 im Stator 10, und einen zwischen Linearläufer 11 und Stator 10
im Inneren des Linearmotors 9 ausgebildeten Luftspalt stabilisierend, und tragen insbesondere
dazu bei, dass eine Übertragung von Sekundärbewegungen des Bären 12 auf den Linearläufer
11 vermieden werden kann.
[0107] Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen, d.h. insbesondere der Bereitstellung der Entkopplungsstruktur
20, des unteren Stützlagers 16 und der oberen Führungsbuchse 15 kann erreicht werden,
dass der Linearläufer 11 im Stator 10 optimal geführt ist. Insbesondere kann durch
die Stabilisierung des Linearläufers 11 und dessen mechanische Entkopplung vom Bären
12 vermieden werden, dass die Geometrie des zwischen Linearläufer 11 und Stator 10
im inneren des Solenoid-Linearmotors 9 ausgebildeten Luftspalts durch Schmiedebewegungen
beeinflusst, insbesondere variiert wird. Veränderungen des Luftspalts beim Betrieb
des Linearmotors wirken sich nachteilig auf den Betrieb des Solenoid-Linearmotors
9 aus, was wiederum zu Beeinträchtigungen im Schmiedeergebnis und/oder zu verringerter
Energieeffizienz führen kann. Mit anderen Worten kann insbesondere durch die Entkopplungsstruktur
20, sowie durch die kombinierte Wirkung und das Zusammenwirken mit der als Führungsbuchse
15 und Stützlager 16 ausgebildeten Linearführungen erreicht werden, dass die Position
des Linearläufer 11 während des Schmiedebetriebs stabilisiert, und zumindest weitgehend
unabhängig von Sekundärbewegungen des Bären 12 ist.
[0108] FIG. 5 zeigt eine Ausgestaltung eines Abschnitts des Linearläufers 11. Der Linearläufer
11 nach FIG. 5 umfasst einen etwa mittig gelegenen, sich in Axialrichtung erstreckenden
Magnetabschnitt 23.
[0109] Der Magnetabschnitt 23 umfasst eine Vielzahl an ersten Permanentmagneten 24 und zweiten
Permanentmagneten 25. Bei den ersten Permanentmagneten 24 handelt es sich im axial
magnetisierte Permanentmagnete, während es sich bei den zweiten Permanentmagneten
25 um radial magnetisierte Permanentmagnete handelt. Die ersten Permanentmagnete 24
sind, in Richtung parallel zur Längsachse L gemessen, schmäler als die zweiten Permanentmagnete
25.
[0110] Jeweils zwischen zwei benachbarten Permanentmagneten sind (nicht gezeigte) Schichtbleche
angeordnet, die insbesondere dazu ausgelegt sind, Fertigungstoleranzen der Permanentmagnete
bezüglich der in Längsrichtung L orientierten Flächen auszugleichen.
[0111] Die Permanentmagnete 24, 25 sind als Ringscheiben ausgebildet, mit einem mittigen
Durchgangsloch. Der Linearläufer 11 weist eine Kolbenstange 26 auf, welche die Durchgangslöcher
der Permanentmagnete 24, 25 durchgreift und einen zentralen Sitz für die Permanentmagnete
24, 25 bildet.
[0112] Unmittelbar an den Magnetabschnitt 23 angrenzend weist der Linearläufer 11 eine Führungshülse
27 mit mehreren Gleitführungsringen auf. Die Führungshülse 27, insbesondere die Gleitführungsringe,
bildet/en einen Teil eines Gleitlagers mit welchem der Linearläufer 11 in der Führungsbuchse
15 (siehe FIG. 3) längsverschiebbar gelagert werden kann bzw. ist. Eine Innenfläche
der Führungsbuchse 15 kann entsprechend als Gegenlagerfläche für die Gleitführungsringe
ausgebildet sein.
[0113] Die Permanentmagnete 24, 26, Schichtbleche und die Führungshülse 27 sind mittels
beiderseitig an der Kolbenstange 26 befestigten bzw. festgelegten Spannmuttern 28,
die jeweils gegen eine Anschlagmutter 29 anschlagen befestigt. Die Spannmuttern 28
und Anschlagmuttern 29 sowie korrespondierende Befestigungsstellen, insbesondere Gewinde,
der Kolbenstange 26 und die Kolbenstange 26 als solche sind derart ausgebildet, dass
ordnungsgemäßem Anbringen der Anschlagmuttern 29 und Spannmuttern 28 die Permanentmagnete
24, 25 und Kolbenstange 26 miteinander verspannt sind. Insbesondere auf diese Weise
kann eine verbesserte mechanische Stabilität, insbesondere des Magnetabschnitts 23,
erreicht werden.
[0114] An dem von der Führungshülse 27 abgewandten Ende des Linearläufers 11 können im montierten
Zustand, wie in der Ausgestaltung nach aus FIG. 4 gezeigt ist, der Kolbenabschnitt
18, die Befestigungsstruktur 19 und die Entkoppelungsstruktur 20 angebracht sein.
[0115] Der Magnetabschnitt 23 kann eine Schutzbeschichtung aufweisen, die beispielsweise
aus einem Epoxidharz bestehen oder ein Epoxidharz umfassen kann. Durch eine entsprechende
Beschichtung können insbesondere die Permanentmagnete 23, 24 des Magnetabschnitts
23 vor externen Einflüssen geschützt werden.
[0116] Korrespondierend zu den Magnetabschnitten 24, 25, kann der in hohlzylindrischer Geometrie
ausgebildete Stator 10 des tubularen Solenoid-Linearmotors 9 entlang der Längsrichtung
L angeordnete, und voneinander beabstandete Ringspulen 30 (siehe FIG. 2 aufweisen).
Durch eine entsprechende (nicht gezeigte) Steuerung können die Ringspulen 30 derart
gesteuert werden, dass der Magnetabschnitt 23 im Stator auf- und abbewegt wird, wobei
korrespondierende Schmiedebewegungen des Bären 12 ausgeführt werden.
[0117] Der Stator 10 mit Ringspulen 30 kann, wie beispielsweise in der Ausgestaltung nach
FIG. 2 gezeigt ist, in dem modular aufgebauten Gehäuse 32 aufgenommen, insbesondere
darin befestigt sein. Durch die etwa mittig gelegene Flanschverbindung 37 der Gehäusehälften
kann erreicht werden, dass die innerhalb des Gehäuses 32 gelegenen Komponenten, beispielsweise
zu Wartungszwecken und dgl. vergleichsweise einfach zugänglich sind.
[0118] Eine Schnittstelle des Stators 10 bzw. des Gehäuses 32 mit welcher der Solenoid-Linearmotor
9 am Hammergestell 2 befestigt ist, kann derart ausgebildet sein, dass der, wie hierin
beschrieben ausgebildete, Linearantrieb auch bei bereits bestehenden Schmiedehämmern
montiert, sprich nachgerüstet, werden kann.
[0119] Um etwaige Beschädigungen des Linearantriebs, insbesondere der Permanentmagnete 24,
25 zu vermeiden, oder zumindest weitgehend zu unterbinden können an einer Unterseite
des Gehäusebodens Anschlagpuffer 31 (siehe FIG. 2) vorgesehen sein.
[0120] Zur Ausgleichung von Druckschwankungen die im Inneren des Gehäuses während des Betriebs
des Schmiedehammers auf Grund der Bewegung des Linearläufers 11 auftreten können,
kann das Gehäuse 32, insbesondere die Gehäusewandung, und/oder die Linearlagerung
38 entsprechende Lufteinlass- und Luftauslasselemente aufweisen.
[0121] Insgesamt kann das Gehäuse 32 derart ausgebildet sein, dass Stator 10 und Linearläufer
11 im Wesentlichen gekapselt, insbesondere mechanisch gekapselt, und weitgehend von
externen Einflüssen geschützt sind. Insbesondere im Falle einer teilweise oder gar
vollständigen Kapselung kann es erforderlich sein die vorweg genannten Druckausgleichselemente
vorzusehen.
[0122] FIG. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausgestaltung eines weiteren
Schmiedehammers 1a. Der weitere Schmiedehammer 1.1 ist ähnlich aufgebaut wie der Schmiedehammer
1 nach FIG. 1, wobei, sofern nicht anderweitig beschrieben, mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnete Elemente und Komponenten zueinander entsprechende und/oder korrespondierende
Funktionen und/oder Eigenschaften aufweisen.
[0123] Im Unterschied zum Schmiedehammer 1 nach FIG. 1 umfasst der weitere Schmiedehammer
1a einen in Längsrichtung L gemessen kürzeren Linearmotor, welcher ebenfalls als Solenoid-Linearmotor
ausgebildet ist, und auf den im Weiteren unter der Bezeichnung weiterer Linearmotor
9.1 Bezug genommen wird.
[0124] Der weitere Linearmotor 9.1, welcher in FIG. 7 im Schnitt dargestellt ist, umfasst
einen Stator 10, der gegenüber der Ausgestaltung nach FIG. 1 und FIG. 2 verkürzt ist.
Der Stator des weiteren Linearmotors 9.1 kann in Längsrichtung gemessen beispielsweise
halb so lang ausgebildet sein wie der des Linearmotors nach FIG. 1 und FIG. 2. Entsprechend
verkürzt kann bei dem weiteren Linearmotor 9.1 auch der Linearläufer 11 ausgebildet
sein, wobei der Magnetabschnitt und die sich daran anschließenden Abschnitte des Linearläufers
11 entsprechend des in FIG. 5 gezeigten Beispiels ausgestaltet sein können.
[0125] Aufgrund der verkürzten Form des weiteren Linearmotors 9.1, welcher als tubularer
Linearmotor ausgebildet ist, umfasst das Gehäuse 32 lediglich einen Gehäusemantel
34. Der eine Gehäusemantel 34 ist, ähnlich wie bei der Ausgestaltung nach FIG. 1 und
FIG.2 auf einem Gehäuseboden 33 angebracht, insbesondere verschweißt. Zur Versteifung
sind Gehäusemantel 34 und Gehäuseboden 33 über erste Stützrippen 35 gegeneinander
abgestützt, wobei die ersten Stützrippen 35 und der Gehäuseboden 33 z.B. miteinander
verschweißt sein können.
[0126] An der vom Gehäuseboden 33 abgewandten Seite des Gehäusemantels 34 ist, eine wie
bei der Ausgestaltung der FIG. 1 und FIG. 2 ausgebildete Linearlagerung 38 angebracht,
insbesondere verschraubt. Die Linearlagerung 38 ist entsprechend der Ausgestaltung
nach FIG. 1 bis FIG. 4 ausgebildet, und es wird auf entsprechende Ausführungen verwiesen.
[0127] Ähnlich wie bei der Ausgestaltung nach FIG. 1 bis FIG. 4 ist der weitere Linearmotor
9.1 in dem Gehäuse 32 aufgenommen über den Gehäuseboden 33 mit dem Hammergestell 2
verbunden.
[0128] Wie aus Zusammensicht der FIG. 6 und FIG. 7 ersichtlich ist, ist der Gehäuseboden
33 mit dem Hammergestell 2 kraftschlüssig verbunden, wobei im vorliegenden Beispiel
an jeweiligen Ecken des Gehäusebodens 33 vorgesehene Schraubverbindungen 41 verwendet
werden. Eine entsprechende Schraubverbindung 41 kann beispielsweise zwischen Schraubenkopf
42.1 bzw. Schraubenmutter 42.2 ein Metallgummilager 43 umfassen. Ferner kann der Gehäuseboden
33 mittels zwischengeschalteten Dämpfungs- oder Tilgerleisten 44 an Tragköpfen 45
des Hammergestells 2 gelagert und befestigt sein. Dieser Aufbau und diese Befestigungsweise
entspricht im Wesentlichen dem/der des Schmiedehammers 1 nach FIG. 1 bis FIG. 4.
[0129] Die Metallgummilager 43 und/oder Dämpfungs- oder Tilgerleisten 44 tragen insbesondere
zur Entkopplung des Linearmotors 9, 9.1 vom Hammergestell bei, so dass mechanische
Schläge, Schwingungen und dgl. die bei Schmiedevorgängen auftreten, zumindest abgeschwächt
werden können, so dass eine unmittelbare Beaufschlagung des Linearmotors 9, 9.1 mit
auftretenden mechanischen Kräften zumindest verringert werden kann.
[0130] Für den in FIG. 6 und FIG. 7 gezeigten weiteren Linearmotor 9.1 ergibt sich noch
ein weiterer Vorteil, denn durch die modulare Bauart von Gehäuse32, Linearläufer 11,
umfassend z.B. mehrere hintereinandergeschaltete ringförmige Permanentmagnete, und
auch Stator 10, der je nach Bedarf mehrere hintereinandergeschaltete Wickelkörper
46 mit entsprechenden Spulenwicklungen umfassen kann, kann insbesondere die Baulänge
des Linearmotors zumindest in gewissen Grenzen variiert und insoweit vergleichsweise
flexibel an jeweilige Anforderungen angepasst werden.
[0131] Nicht auch zuletzt aufgrund der Tatsache, dass die Schnittstelle zur Befestigung
des Bären, sowie die Schnittstellt zur Befestigung am Hammergestell, entsprechend
der herkömmlichen, hydraulisch betriebenen Schmiedehämmer ausgebildet werden kann,
ist es möglich, herkömmliche, hydraulisch betriebene Schmiedehämmer entsprechend der
hierin vorgeschlagenen Lösungen mit elektrischen Linearmotoren auszustatten, bzw.
nachzurüsten, ohne dass wesentliche konstruktive Veränderungen etwa am Hammergestell
2 erforderlich wären.
[0132] Insgesamt zeigt sich, dass durch die hierin vorgeschlagene Lösung, insbesondere die
Verwendung eines elektrischen Linearantriebs, beispielsweise Linearmotors in Kombination
mit einer Entkopplungsstruktur, und insbesondere ersten und zweiten Linearführungen
eine neuartiger Schmiedehammer bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann mit der
hierin vorgeschlagenen Konstruktion ein Schmiedehammer mit einem zum Antrieb des Bären
vorgesehenen permanentmagneterregten Linearmotor umgesetzt werden, mit welchem ausreichende
Schlagkräfte und Beschleunigungen für den Bären erreichbar sind, wobei gleichzeitig
eine vergleichsweise präzise Positionssteuerung des Bären möglich ist.
Bezugszeichenliste
[0133]
- 1
- Schmiedehammer
- 1.1
- weiterer Schmiedehammer
- 2
- Hammergestell
- 3
- Ständer
- 4
- Querhaupt
- 5
- Einsatz
- 6
- Einsatzkeil
- 7
- Aufnahme
- 8
- unteres Hammergesenk
- 9
- Solenoid-Linearmotor
- 9.1
- weiterer Linearmotor
- 10
- Stator
- 11
- Linearläufer
- 12
- Bär
- 13
- Bär-Führung
- 14
- oberes Hammergesenk
- 15
- Führungsbuchse
- 16
- Stützlager
- 17
- Kolbenstangenfortsatz
- 18
- Kolbenabschnitt
- 19
- Befestigungsstruktur
- 20
- Entkopplungsstruktur
- 21
- Haltebuchse
- 22
- Entkopplungsabschnitt
- 23
- Magnetabschnitt
- 24
- erster Permanentmagnet
- 25
- zweiter Permanentmagnet
- 26
- Kolbenstange
- 27
- Führungshülse
- 28
- Spannmutter
- 29
- Anschlagmutter
- 30
- Ringspule
- 31
- Anschlagpuffer
- 32
- Gehäuse
- 33
- Gehäuseboden
- 34
- erster Gehäusemantel
- 35
- erste Stützrippe
- 36
- zweiter Gehäusemantel
- 37
- Flanschverbindung
- 38
- Linearlagerung
- 39
- Grundplatte
- 40
- zweite Stützrippe
- 41
- Schraubverbindung
- 42.1
- Schraubenkopf
- 42.2
- Schraubenmutter
- 43
- Metallgummilager
- 44
- Dämpfungs- oder Tilgerleisten
- 45
- Tragkopf
- 46
- Wickelkörper
- L
- Längsachse
1. Schmiedehammer (1) umfassend einen elektrischen Linearantrieb (9) mit einem Linearläufer
(11) und einen mit diesem zum Zwecke der Ausführung von Schmiedebewegungen gekoppelten
Bären (12), dadurch gekennzeichnet, dass Linearläufer (11) und Bär (12) unter Zwischenschaltung einer zwischen Linearläufer
(11) und Bär (12) wirkenden, Entkopplungsstruktur (20) miteinander verbunden sind,
dass die Entkopplungsstruktur (20) einstückig mit dem Linearläufer (11) ausgebildet
ist, oder als separates Konstruktionselement form-, stoff-, und/oder kraftschlüssig,
mit dem Linearläufer (11) und/oder einem Kolben (17) des Linearläufers (11), verbunden
ist, und dass die Entkopplungsstruktur (20) als elasto-mechanisch wirkende Dämpfungsstruktur
dazu ausgebildet und eingerichtet ist, den Linearläufer (11) zumindest teilweise von
während einer Schmiedebewegung auftretenden Relativbewegungen des Bären (12) zum Linearläufer
(11) zu entkoppeln.
2. Schmiedehammer (1) nach Anspruch 1, wobei die Entkopplungsstruktur (20) zumindest
ein (20) biegeelastisches, Entkopplungselement (22) umfasst, welches ausgebildet und
eingerichtet ist, den Linearläufer (11) bezüglich längs und/oder quer zur Längsachse
(L) des Linearläufers (11) während einer Schmiedebewegung auftretenden Schwingungen,
Verschiebungen, Verformungen und/oder Verkippungen des Bären (12) zu entkoppeln.
3. Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Entkopplungsstruktur
(20) für verschiedene Arten von Sekundärbewegungen, insbesondere Verkippungen relativ
zur Längsachse (L), Verschiebungen quer zur Längsachse (L), Querschwingungen bezüglich
der Längsachse (L), jeweils spezifisch ausgebildete oder eingerichtete Entkopplungssegmente
(22) oder Entkopplungsbereiche (22) umfasst, wobei der Entkopplungsbereich (22) optional
eine oder mehrere Verjüngungen (22), Einschnitte, Sicken, Durchbrüche, Ausnehmungen,
Längs- und/oder Quer-Rillen, und/oder Hohlräume umfasst.
4. Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Entkopplungsstruktur
(20)zumindest abschnittsweise in Richtung quer, insbesondere senkrecht, zur Bewegungsrichtung
(L) des Linearläufers (11) eine Verjüngung (22) aufweist, wobei die Verjüngung (22)
optional eine im Querschnitt längs der Bewegungsrichtung des (L) Linearläufers (11)
ausgebildete konkave Krümmung aufweist, und/oder der Flächeninhalt von Querschnitten
oder Querschnittsflächen der Entkopplungsstruktur (20) quer zur Bewegungsrichtung
(L) zumindest abschnittsweise gezielt variiert ist.
5. Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Entkopplungsstruktur
(20)endseitig an der Kolbenstange (17) ausgebildet ist.
6. Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend des Weiteren eine zwischen
Stator (10) des Linearantriebs (9) und Bär (12) ausgebildete erste Linearführung (16),
insbesondere Linearlagerung, in welcher der Linearläufer (11) in Längsrichtung (L)
geführt ist.
7. Schmiedehammer (1) nach Anspruch 6 wobei die erste Linearführung (16) in oder an einer
Stütz- oder Tragstruktur für einen Linearmotor (9) des elektrischen Linearantriebs
(9) vorhanden oder ausgebildet ist, und wobei optional eine parallel zur Bewegungsrichtung
(L) des Linearläufers (11) gemessene Länge der ersten Linearführung (16) mindestens
so groß ist wie der 1-fache Durchmesser des Linearläufers (11).
8. Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend des Weiteren an einer
vom Bären (12) abgewandten Seite des Linearantriebs (11) eine zweite Linearführung
(15) in welcher der Linearläufer (11) in Längsrichtung (L) geführt, insbesondere quer
zur Längsrichtung (L) abgestützt, ist.
9. Schmiedehammer (1) nach Anspruch 8, wobei eine parallel zur Bewegungsrichtung (L)
des Linearläufers (11) gemessene Länge der zweiten Linearführung (15) mindestens so
groß ist wie der 1-fache Durchmesser des Linearläufers (11) ist.
10. Schmiedehammer (1) nach Ansprüchen 6 und 8, wobei der Linearläufer (11), die erste
(16) und zweite Linearführung (15) derart ausgebildet und relativ zueinander ausgebildet
sind, dass über einen gesamten Linearbewegungszyklus hinweg der Linearläufer (11)
stets sowohl in der ersten (16) als auch zweiten Linearführung (15) geführt und abgestützt
ist.
11. Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Entkopplungsstruktur
(20) zwischen Linearläufer (11) oder einem an den Linearläufer (11) anschließenden
Ausläufer (18) und einer zur Befestigung des Bären (12) am Linearläufer (11) ausgebildeten
Befestigungsstruktur (19) ausgebildet ist, wobei die Befestigungsstruktur (19) bevorzugt
als form- oder reibschlüssig mit dem Bären (12) verbindbares Keil- oder Kegelsegment
ausgebildet ist.
12. Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Linearläufer (11)
einen aus mehreren, in Axialrichtung hintereinander angeordneten Permanentmagneten
(24, 25) ausgebildeten, und sich in Axialrichtung erstreckenden Magnetabschnitt (23)
umfasst, wobei, vorzugsweise, die Permanentmagnete (24, 25) als Magnetringscheiben
ausgebildet und auf einer die Magnetringscheiben durchgreifende Kolbenstange (26),
vorzugsweise durch beiderseits des Magnetabschnitts (23) gelegene Befestigungselemente
(28, 29), fixiert, insbesondere verspannt, sind, wobei der Linearantrieb (9) optional
als tubularer Linearmotor ausgebildet ist, wobei in Verlängerung des Magnetabschnitts
(23) an einem axialen Ende des Linearläufers (11) ein zylinderförmiger Ausläufer (17,
18) anschließt, an oder in welchem die Entkopplungsstruktur (20, 22) und/oder, wenn
abhängig von Anspruch 11, die Befestigungsstruktur (19) ausgebildet ist.
13. Schmiedehammer (1) nach Anspruch 12, wobei die Permanentmagnete (24, 25) in Axialrichtung
(L) aufeinanderfolgend abwechselnd radial und axial magnetisiert sind, wobei optional
zwischen axial aufeinanderfolgenden Permanentmagneten (24, 25) Schichtbleche, insbesondere
schälbare Schichtbleche, angeordnet sind.
14. Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Linearantrieb (9)
einen Linearmotor umfasst, welcher als Permanentmagnet erregter Synchron-Linearmotor,
insbesondere Solenoid-Linearmotor, ausgebildet ist.
15. Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend des Weiteren eine
Gehäusestruktur (32) für einen bzw. den elektrischen Linearmotor (9) des elektrischen
Linearantriebs (9), wobei die Gehäusestruktur (32) als tragendes Element ausgebildet
ist; einen Gehäuseboden (33) aufweist, auf dem der Stator (10) des Linearmotors (9)
gehaltert, insbesondere festgelegt und abgestützt ist, undan einer dem Bären (12)
zugewandten Seite einen oder mehrere Anschlagpuffer (29) umfasst, welche derart ausgebildet
sind, dass im Falle einer, insbesondere außergewöhnlichen, Kollision zwischen Bär
(12) und Gehäusestruktur (32) eine durch die Kollision hervorgerufenen mechanische
Belastung für den Linearmotor (9) zumindest abgeschwächt bzw. abgepuffert wird.
1. A forging hammer (1) comprising an electric linear drive (9) with a linear runner
(11) and a bear (12) coupled to the latter for the purpose of executing forging movements,
characterized in that linear runner (11) and bear (12) are connected to one another with the interposition
of a decoupling structure (20) acting between linear runner (11) and bear (12), in that the decoupling structure (20) is constructed in one piece with the linear runner
(11), or is connected as a separate construction element in a form-fitting, material-fitting
and/or force-fitting manner to the linear runner (11) and/or a piston (17) of the
linear runner (11), and in that the decoupling structure (20) is designed and set up as an elasto-mechanically acting
damping structure for at least partially decoupling the linear runner (11) from relative
movements of the bear (12) relative to the linear runner (11) occurring during a forging
movement.
2. Forging hammer (1) according to claim 1, wherein the decoupling structure (20) comprises
at least one (20) flexible elastic decoupling element (22) which is constructed and
arranged to decouple the linear runner (11) with respect to vibrations, displacements,
deformations and/or tilting of the bear (12) occurring longitudinally and/or transversely
to the longitudinal axis (L) of the linear runner (11) during a forging movement.
3. Forging hammer (1) according to any one of claims 1 or 2, wherein the decoupling structure
(20) for different types of secondary movements, in particular tilting relative to
the longitudinal axis (L), displacements transverse to the longitudinal axis (L),
transverse vibrations with respect to the longitudinal axis (L), each comprising specifically
formed or arranged decoupling segments (22) or decoupling regions (22), wherein the
decoupling region (22) optionally comprises one or more tapers (22), incisions, beads,
apertures, recesses, longitudinal and/or transverse grooves, and/or cavities.
4. Forging hammer (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the decoupling structure
(20) has a taper (22) at least in sections in a direction transverse, in particular
perpendicular, to the direction of movement (L) of the linear runner (11), wherein
the taper (22) optionally has a concave curvature formed in cross-section along the
direction of movement of the (L) linear runner (11), and/or
the surface area of cross-sections or cross-sectional areas of the decoupling structure
(20) transverse to the direction of movement (L) is varied in a systematic manner,
at least in sections.
5. Forging hammer (1) according to any one of claims 1 to 4, wherein the decoupling structure
(20) is formed at the end of the piston rod (17).
6. Forging hammer (1) according to any one of claims 1 to 5, further comprising a first
linear guide (16), in particular a linear bearing, formed between the stator (10)
of the linear drive (9) and the bear (12), in which linear guide the linear runner
(11) is guided in the longitudinal direction (L).
7. Forging hammer (1) according to claim 6, wherein the first linear guide (16) is provided
or formed in or on a supporting structure for a linear motor (9) of the electric linear
drive (9), and wherein optionally a length of the first linear guide (16) measured
parallel to the direction of movement (L) of the linear runner (11) is at least as
great as 1 times the diameter of the linear runner (11).
8. Forging hammer (1) according to any one of claims 1 to 7, further comprising, on a
side of the linear drive (11) facing away from the bear (12), a second linear guide
(15) in which the linear runner (11) is guided in the longitudinal direction (L),
in particular is supported transversely to the longitudinal direction (L).
9. Forging hammer (1) according to claim 8, wherein a length of the second linear guide
(15) measured parallel to the direction of movement (L) of the linear runner (11)
is at least as great as 1 times the diameter of the linear runner (11).
10. Forging hammer (1) according to claims 6 and 8, wherein the linear runner (11), the
first (16) and second linear guide (15) are formed and designed relative to each other
in such a way that over an entire linear movement cycle the linear runner (11) is
always guided and supported in both the first (16) and second linear guide (15).
11. Forging hammer (1) according to any one of claims 1 to 10, wherein the decoupling
structure (20) is formed between the linear runner (11) or an extension (18) adjoining
the linear runner (11) and a fastening structure (19) formed for fastening the bear
(12) to the linear runner (11), wherein the fastening structure (19) is preferably
formed as a wedge or cone segment which can be form- or force-fittingly connected
to the bear (12).
12. Forging hammer (1) according to any one of claims 1 to 11, wherein the linear drive
(11) comprises a magnet section (23) formed of a plurality of permanent magnets (24,
25) arranged one behind the other in the axial direction and extending in the axial
direction, wherein, preferably, the permanent magnets (24, 25) are formed as magnetic
ring discs and are fixed, in particular braced, on a piston rod (26) extending through
the magnetic ring discs, preferably by fastening elements (28, 29) located on both
sides of the magnetic section (23), wherein the linear drive (9) is optionally designed
as a tubular linear motor, wherein in extension of the magnetic section (23) a cylindrical
extension (17, 18) adjoins one axial end of the linear rotor (11), on or in which
the decoupling structure (20, 22) and/or, if dependent on claim 11, the fastening
structure (19) is formed.
13. Forging hammer (1) according to claim 12, wherein the permanent magnets (24, 25) are
successively magnetised alternately radially and axially in the axial direction (L),
wherein optionally laminated sheets, in particular peelable laminated sheets, are
arranged between axially successive permanent magnets (24, 25).
14. Forging hammer (1) according to any one of claims 1 to 13, wherein the linear drive
(9) comprises a linear motor which is designed as a permanent magnet excited synchronous
linear motor, in particular a solenoid linear motor.
15. Forging hammer (1) according to any one of claims 1 to 14, further comprising a housing
structure (32) for a or the electric linear motor (9) of the electric linear drive
(9), the housing structure (32) being formed as a load-bearing element; has a housing
base (33) on which the stator (10) of the linear motor (9) is held, in particular
fixed and supported, and, on a side facing the bear (12), comprises one or more stop
buffers (29) which are designed in such a way that, in the event of a collision, in
particular an extraordinary collision, between the bear (12) and the housing structure
(32), a mechanical load caused by the collision for the linear motor (9) is at least
attenuated or buffered.
1. Marteau de forgeage (1) comprenant un entraînement linéaire électrique (9) avec un
patin linéaire (11) et un support (12) couplé à celui-ci pour l'exécution de mouvements
de forgeage, caractérisé en ce que le patin linéaire (11) et le support (12) sont reliés l'un à l'autre avec interposition
d'une structure de découplage (20) agissant entre le patin linéaire (11) et le support
(12), en ce que la structure de découplage (20) est formée d'un seul tenant avec le patin linéaire
(11). ou est reliée, en tant qu'élément de construction séparé, par complémentarité
de forme, de matériau et/ou de force, au chariot linéaire (11) et/ou à un piston (17)
du chariot linéaire (11), et en ce que la structure de découplage (20) est conçue et réalisée en tant que structure d'amortissement
à action élastomécanique pour découpler au moins partiellement le chariot linéaire
(11) des mouvements relatifs du support (12) par rapport au chariot linéaire (11)
qui se produisent pendant un mouvement de forgeage.
2. Marteau de forgeage (1) selon la revendication 1, dans lequel la structure de découplage
(20) comprend au moins un (20) élément de découplage élastique en flexion (22) qui
est construit et agencé pour découpler le coureur linéaire (11) par rapport aux vibrations,
déplacements, déformations et/ou basculements du support (12) se produisant longitudinalement
et/ou transversalement à l'axe longitudinal (L) du coureur linéaire (11) pendant un
mouvement de forgeage.
3. Marteau de forgeage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel
la structure de découplage (20) pour différents types de mouvements secondaires, notamment
des basculements par rapport à l'axe longitudinal (L), des déplacements transversaux
à l'axe longitudinal (L), des vibrations transversales par rapport à l'axe longitudinal
(L), chacun comprenant des segments de découplage (22) ou des régions de découplage
(22) spécifiquement formés ou disposés, dans lequel la région de découplage (22) comprend
facultativement un ou plusieurs cônes (22), incisions, bourrelets, ouvertures, évidements,
rainures longitudinales et/ou transversales, et/ou cavités.
4. Marteau de forgeage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel
la structure de découplage (20) présente un cône (22) au moins par sections dans une
direction transversale, en particulier perpendiculaire, à la direction de déplacement
(L) du coulisseau linéaire (11), le cône (22) présentant éventuellement une courbure
concave formée en section transversale le long de la direction de déplacement (L)
du coulisseau linéaire (11), et/ou
la surface des sections transversales ou des surfaces de section transversale de la
structure de découplage (20) transversalement à la direction de mouvement (L) est
modifiée de manière ciblée, au moins par sections.
5. Marteau de forgeage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel
la structure de découplage (20)est formée à l'extrémité de la tige de piston (17).
6. Marteau de forgeage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant
en outre un premier guidage linéaire (16), notamment un palier linéaire, formé entre
le stator (10) de l'entraînement linéaire (9) et l'esclave (12), dans lequel le coulisseau
linéaire (11) est guidé dans la direction longitudinale (L).
7. Marteau de forgeage (1) selon la revendication 6, dans lequel le premier guide linéaire
(16) est prévu ou formé dans ou sur une structure de support pour un moteur linéaire
(9) de l'entraînement linéaire électrique (9), et dans lequel, en option, une longueur
du premier guide linéaire (16) mesurée parallèlement à la direction de mouvement (L)
du coulisseau linéaire (11) est au moins aussi grande que 1 fois le diamètre du coulisseau
linéaire (11).
8. Marteau de forgeage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant
en outre, sur un côté de l'entraînement linéaire (11) opposé au support (12), un deuxième
guidage linéaire (15) dans lequel l'entraînement linéaire (11) est guidé dans la direction
longitudinale (L), en particulier est soutenu transversalement à la direction longitudinale
(L).
9. Marteau de forgeage (1) selon la revendication 8, dans lequel une longueur du second
guide linéaire (15) mesurée parallèlement à la direction de déplacement (L) du coulisseau
linéaire (11) est au moins aussi grande que 1 fois le diamètre du coulisseau linéaire
(11).
10. Marteau de forgeage (1) selon les revendications 6 et 8, dans lequel le chariot linéaire
(11), le premier (16) et le deuxième guide linéaire (15) sont conçus et configurés
les uns par rapport aux autres de telle sorte que, sur l'ensemble d'un cycle de mouvement
linéaire, le chariot linéaire (11) est toujours guidé et soutenu à la fois dans le
premier (16) et le deuxième guide linéaire (15).
11. Marteau de forgeage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel
la structure de découplage (20) est formée entre le patin linéaire (11) ou un patin
(18) adjacent au patin linéaire (11) et une structure de fixation (19) formée pour
fixer l'ours (12) au patin linéaire (11), dans lequel la structure de fixation (19)
est de préférence formée comme un segment de coin ou de cône qui peut être relié à
l'ours (12) par engagement positif ou par friction.
12. Marteau de forgeage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel
l'entraînement linéaire (11) comprend une section magnétique (23) formée d'une pluralité
d'aimants permanents (24, 25) disposés les uns derrière les autres dans la direction
axiale et s'étendant dans la direction axiale, dans lequel, de préférence, les aimants
permanents (24, 25) sont formés comme des disques annulaires magnétiques et sont fixés,
en particulier serrés, sur une tige de piston (26) s'étendant à travers les disques
annulaires magnétiques, de préférence par des éléments de fixation (28, 29) situés
des deux côtés de la section magnétique (23), dans lequel l'entra nement linéaire
(9) est facultativement conçu comme un moteur linéaire tubulaire, dans lequel, dans
le prolongement de la section magnétique (23), un prolongement cylindrique (17, 18)
se raccorde à une extrémité axiale du rotor linéaire (11), sur ou dans lequel prolongement
est formée la structure de découplage (20, 22) et/ou, si cela dépend de la revendication
11, la structure de fixation (19).
13. Marteau de forgeage (1) selon la revendication 12, dans lequel les aimants permanents
(24, 25) sont successivement magnétisés alternativement radialement et axialement
dans la direction axiale (L), dans lequel des feuilles stratifiées facultatives, en
particulier des feuilles stratifiées pelables, sont disposées entre des aimants permanents
(24, 25) axialement successifs.
14. Marteau de forgeage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel
l'entraînement linéaire (9) comprend un moteur linéaire qui est conçu comme un moteur
linéaire synchrone excité par aimant permanent, en particulier un moteur linéaire
à solénoïde.
15. Marteau de forgeage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, comprenant
en outre une structure de logement (32) pour un/le moteur linéaire électrique (9)
dudit entraînement linéaire électrique (9), ladite structure de logement (32) étant
formée comme un élément de support ; et le moteur linéaire électrique (9) de l'actionneur
linéaire électrique (9), dans lequel la structure de logement (32) est formée comme
un élément de support ; une base de carter (33) sur laquelle le stator (10) du moteur
linéaire (9) est maintenu, en particulier fixé et soutenu, et, sur un côté tourné
vers l'ours (12), un ou plusieurs tampons d'arrêt (29) qui sont conçus de telle sorte
que, en cas de collision, en particulier de collision extraordinaire, entre l'ours
(12) et la structure de carter (32), une charge mécanique pour le moteur linéaire
(9) provoquée par la collision est au moins affaiblie ou amortie.