SCHMIEDEHAMMER MIT ELEKTRISCHEM LINEARANTRIEB

Beschreibung

[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

Ansprüche

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.

Claims

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.

Revendications

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.

Zeichnung