EP3277449A2 - Schmiedehammer mit elektrischem linearantrieb - Google Patents

Schmiedehammer mit elektrischem linearantrieb

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Publication number
EP3277449A2
EP3277449A2 EP16712861.0A EP16712861A EP3277449A2 EP 3277449 A2 EP3277449 A2 EP 3277449A2 EP 16712861 A EP16712861 A EP 16712861A EP 3277449 A2 EP3277449 A2 EP 3277449A2
Authority
EP
European Patent Office
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linear
rotor
guide
bear
decoupling
Prior art date
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Application number
EP16712861.0A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3277449B1 (de
Inventor
Markus Otto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Langenstein and Schemann GmbH
Original Assignee
Langenstein and Schemann GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Langenstein and Schemann GmbH filed Critical Langenstein and Schemann GmbH
Publication of EP3277449A2 publication Critical patent/EP3277449A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3277449B1 publication Critical patent/EP3277449B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/20—Drives for hammers; Transmission means therefor
    • B21J7/22—Drives for hammers; Transmission means therefor for power hammers
    • B21J7/30—Drives for hammers; Transmission means therefor for power hammers operated by electro-magnets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/42—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by magnetic means, e.g. electromagnetic

Definitions

  • the underlying invention relates to a forging hammer with an electric linear drive.
  • a forging hammer with linear drive is for example from the
  • a hammer bear is designed as a linear rotor of a linear motor and has attached thereto magnets or secondary parts, which are taken longitudinally displaceably together with the hammer bear in a stationary formed primary part.
  • the hammer bear formed as a linear runner is moved up and down by corresponding operation of the linear motor, so that forging operations can be carried out at the base of the down movement.
  • an object of the present invention seen in further developing the known forging hammer, in particular to provide alternative and / or improved embodiments of a forging hammer with linear drive.
  • a forging hammer which comprises an electric, in particular electro-magnetic, linear drive with a linear rotor and with this, ie the linear rotor, for the purpose of carrying out forging movements coupled bear or hammer bear.
  • an electric linear drive is to be understood as meaning, in particular, an electric, in particular electromagnetically operating, linear motor in which the linear rotor is attached to a forging frame in order to carry out a linear translational movement, in particular in the longitudinal direction of the linear rotor , Stator is guided or stored.
  • it may be a permanent magnet excited linear motor, in particular solenoid linear motor.
  • a linear motor this can be formed, for example, as a synchronous linear motor, for example in a cylindrical design, for. B. with a cylindrical stator and a central, cylindrical through hole in which a cylindrical linear rotor is guided.
  • the linear motor may be an electromagnetically operating or operable tubular linear motor.
  • the linear rotor and bear are connected to one another with the interposition of a decoupling structure acting indirectly and / or directly between the linear rotor and the bear.
  • the decoupling structure can be designed and set up for indirect and / or direct decoupling, in particular flexurally elastic decoupling, of linear rotors and bears, which is particularly advantageous in the case of an electromagnetic linear motor, in particular a permanent magnet-excited linear motor as described by the invention described herein.
  • a decoupling structure acting on the runners and / or stator during operation mechanical load, for. B. in the form of longitudinal, transverse, torsional and / or shear vibrations can be reduced. So can in particular a safe running of the linear motor and associated reliable forging results can be achieved.
  • the decoupling structure for example in the form of a two- or three-dimensionally formed connecting structure with elasto-mechanical properties, can be designed and set up such that the linear rotor is at least partially offset by relative movements of the bear during a forging movement relative to the linear rotor, in particular by elasto-mechanical Tilgerm mechanisms, can be decoupled.
  • Relative movements should be understood as meaning, in particular, those movements of the bear relative to the linear runner which occur and are caused, in particular, by the primary movement and / or in connection with the primary up and down movement, or reciprocation, of the bear and / or forging Blacksmithing during the operation of the blacksmith's hammer.
  • the primary movement as such can be considered as a synchronous movement of linear and bear.
  • Deviating relative movements of the bear can also be referred to as secondary movements of the bear.
  • the interposed, in particular flexurally elastic or elasto-mechanical, decoupling structure between linear rotor and bear can in particular ensure that linear rotors and bear are at least partially, preferably completely, decoupled from each other in view of the secondary movements occurring during operation in the bear; can be.
  • a substantial, elasto-mechanical decoupling between linear motor and bear can be achieved, which less stringent requirements for the mechanical strength of the components used in the linear motor are required.
  • One, in particular elasto-mechanical, decoupling or a compensation of relative movements can be achieved in particular by the decoupling structure or at least a portion of the decoupling structure bending elastic, in particular vibration and / or torsionally elastic, deformable, and for the purpose of compensation can be deformed accordingly, so that a transfer of the respective secondary movement of the bear can be at least largely avoided or attenuated on the linear rotor.
  • the decoupling structure may be an elasto-mechanically acting damping structure.
  • the decoupling structure may comprise different types of secondary movements, eg tilting relative to the longitudinal axis, displacements transverse to the longitudinal axis, transverse vibrations with respect to the longitudinal axis, respectively specifically designed or configured decoupling segments or decoupling regions.
  • a decoupling region may include one or more tapers, cuts, beads, apertures, recesses, longitudinal and / or transverse grooves, cavities, etc.
  • any secondary movements of the bear such as vibrations, displacements, deformations and / or tilting, are not transmitted, or at least essentially not, to the linear motion.
  • the present invention is based in particular on the finding that in forging hammers with electric linear drive, which have no decoupling structure, in particular the said secondary movements can lead to the fact that the barrel, in particular linear barrel, of the linear rotor in FIG associated stator is adversely affected.
  • flexurally elastic decoupling structure in particular in relation to the bending elasticity of the material of the bear and / or the linear rotor and / or directly to the decoupling structure of adjacent components and / or Ratio of different sections of the decoupling structure as such is to be understood as a relative measure to the effect that the decoupling structure or a portion thereof may have a specifically higher, in particular elasto-mechanical, bending elasticity than the material of the bear and / or the linear rotor and / or the components directly adjacent to the decoupling structure and / or that at least the section of the decoupling structure can have a specifically higher bending elasticity than further sections of the decoupling structure or adjacent areas.
  • a relative to adjacent or adjacent components or sections targeted higher bending elasticity can be implemented or be, for example, that compared to the adjacent or adjacent components, the decoupling structure is at least partially tapered in the direction transverse, in particular perpendicular to the direction of movement of the linear rotor or has a taper.
  • a corresponding taper may, for example, have a concave curvature or otherwise shaped in cross-section along the direction of movement of the linear rotor.
  • a taper formed in connection with the decoupling structure can be embodied, for example, such that a diameter of the decoupling structure measured transversely to the direction of movement of the linear rotor, in particular of a section of the decoupling structure, by a factor between 0.85 to 0.97, in particular by a factor of approximately 0.95, is smaller than a correspondingly measured diameter of an adjacent or adjoining component and / or of a further section of the decoupling structure.
  • a tapering portion may be present, the diameter transverse to the direction of movement of the linear rotor by a factor between 0.85 to 0.97, in particular by a factor of about 0.95 is smaller than a measured transversely to the direction of movement of the linear rotor maximum diameter of decoupling structure.
  • a bending elasticity that is specifically higher than adjacent or adjacent components or sections of the decoupling structure can be achieved or be characterized in that the surface area of cross sections or cross-sectional areas of the decoupling structure is at least partially selectively varied, at least in sections, transverse to the direction of movement.
  • the decoupling structure or a portion thereof may be formed in its two- or three-dimensional geometric structure such that the surface area of cross-sectional areas varies in the direction parallel to the direction of movement.
  • the two- or three-dimensional structure may have one or more tapers, cuts, beads, depressions, passages, recesses, cavities, etc., which are formed such that surface areas of cross-sectional areas of the decoupling structure between a maximum and a parallel direction in a direction parallel to the direction of movement minimum value, or vary.
  • a reduction of the area compared to adjacent or adjacent components or sections may for example be in the range between 0.65 to 0.95, in particular about 0.90. It should be noted at this point that a reduction of the surface area does not necessarily have to be accompanied by a reduction of the total diameter of the decoupling structure transversely to the direction of movement.
  • a reduction in the cross-sectional area may be associated with an increase in the overall diameter.
  • corresponding three-dimensional structures for the decoupling structure can be designed so that a comparatively low material fatigue is achieved, and thus a comparatively long service life for the decoupling structure can be achieved in operation with continued flexurally elastic loading of the decoupling structure.
  • the decoupling structure may comprise at least one, in particular elasto-mechanically designed, flexurally elastic, decoupling element, which may be configured and arranged in such a way that the linear winder can make secondary movements of the beam occurring longitudinally and / or transversely to the longitudinal axis of the linear winder during a forging movement.
  • the flexurally elastic decoupling element can in particular be designed in such a way that over the course of the decoupling element parallel to the direction of movement of the linear rotor the mentioned variation in diameter and / or in the surface area of the cross-sectional areas is achieved or implemented.
  • the Entkoppl ungsstru ktur may be integrally formed with the linear rotor, said z. B. end of a Kol rod or piston-like
  • Rod or structure can be formed. It is also possible that the decoupling structure is designed as a separate constructional element and is connected in a positive, material, and / or non-positive manner to the linear rotor and / or a piston of the same.
  • decoupling elements With one or more corresponding decoupling elements, it can be achieved, for example, that longitudinal movements and / or transversely to the longitudinal movement direction of the linear rotor can be counteracted if necessary, so that, for example, at least partial oscillation decoupling of linear rotors and the like occurs nd Bear, during operation, an advantageous geometry of the air gap between the linear rotor and stator can be achieved or maintained. Furthermore, it is possible to have one or more decoupling elements, the mechanical load, in particular
  • the linear rotor in the operation of the forge to reduce at least, for example, at least partially to pay off, in particular such that a BeCdigu ng of the linear rotor and possibly it or it mounted therein Permanentmag can be avoided nets.
  • the forging hammer of the further comprises a first linear guide, or linear bearing, formed between the stator of the linear drive and the bear, in particular with the central axis of the linear drive, in which the linear actuator is in the longitudinal direction is guided and stored.
  • the first linear guide can be, for example, a bearing, such as a rolling or sliding bearing, in particular a sliding or guide bush, by which the linear actuator is movably mounted in the axial direction, and transverse to the axial direction, in particular free of play or substantially play-free, supported.
  • a stabilization of the axial travel of the linear rotor in particular a stabilization of the axial travel of the linear rotor, in particular the axial position of the linear rotor in the stator can be achieved in cooperation with the decoupling structure.
  • supportive of the decoupling structure transversely to the axial direction occurring deflections that may occur during operation of the forging hammer as by secondary movements of the bear on the linear rotor, at least counteracted.
  • Due to the position and running stabilization of the linear rotor can also be achieved that the geometry, shape and / or width of the air gap formed between the linear rotor and stator is stabilized during forging operation, and caused by forging variations in the air gap geometry is at least suppressed or at least largely avoided can. This leads in particular to improved drive properties of the linear drive and thus, at least indirectly, to improved forging results.
  • the forging hammer further comprises on a side facing away from the bear of the linear drive a second linear guide, in which or through which the linear rotor is guided in the longitudinal direction, and in particular is supported transversely to the longitudinal direction.
  • the second linear guide may for example be formed as a guide bush, bearing or the like, and may in particular be connected to or attached to a housing or a support structure and / or the stator or attached thereto.
  • the second linear guide may be formed, for example, as a type, in particular closed on one side, bush or sleeve in which a corrugated responding part or section of the linear rotor during operation of the forging hammer can be performed.
  • a length of the bushing or sleeve measured in the axial direction, ie, parallel to the direction of movement of the linear rotor is at least as great as 1 times the diameter of the linear rotor.
  • the linear rotor is mounted on the one hand movable in the axial direction, and that the linear rotor is transverse to the axial direction, in particular free of play or largely free of play, supported or supported.
  • a particularly stable running of the linear rotor can be achieved if the electric linear drive has both the first and the second linear guide.
  • the linear arsonr is supported axially on either side of the stator, on the one hand in the first linear guide facing the bear and on the other hand in the second linear guide facing away from the bear.
  • the linear rotors, the first and second linear guide may be formed and formed relative to each other, that over an entire linear motion cycle of the linear rotor is always guided and supported in both the first and second linear guide.
  • the linear rotor, the first and second linear guide may be formed such that the bear in the mounted state facing first axial end portion of the linear rotor always in the first linear guide, and facing away from the bear in the mounted state second axial end portion are always guided in the second linear guide.
  • the linear rotor and stator at least over the respective overlap region of linear and stator linearly aligned, in the case of a cylindrical linear motor concentric, ie axially aligned are arranged to each other.
  • variations of the air gap are largely avoided.
  • first and second linear guide By using the first and second linear guide, it is possible to implement a linear drive with a linear motor, in which case the linear rotor is moved in a central rotor space, for example a linear motor.
  • a stator in the form of a through hole or through hole, a stator is guided with a hollow cylindrical geometry, wherein the first and second linear guide are arranged on opposite axial end faces or front ends of the stator, so that guide elements, such as guide bushes, the first and second linear guide axially aligned with the runner space.
  • the width of the air gap measured between the linear rotor and the stator can be, for example, 2 mm.
  • the first and / or second linear guide may be present or formed in or on a supporting or supporting structure for a linear motor of the electric linear drive.
  • the first and / or second linear guide can be present or formed on or in a housing structure for a linear electric motor of the electric linear drive.
  • Support or support structure may be, for example, components of the housing structure.
  • the housing structure can, for. B. as a supporting element, for example, have a housing base on which the stator of the linear motor supported, in particular fixed and supported, can be.
  • the first linear guide may be formed in or on the housing bottom, wherein the first linear guide at least partially mounted in a through hole of the housing bottom and fixed, the through hole, in particular through hole may be formed such that it is axially aligned with the rotor space is formed, and the linear rotor can be moved therein during operation in accordance with the respective linear movement.
  • the first Linear Technologyu ng for example, a Gleitlagerstruktu r, z. B. u m
  • the second Linear plaition On a side facing away from the first Lineartechnologyu end face, in particular on a side facing away from the housing bottom end face of the housing or the stator, the second Linear humidity tion can be formed.
  • the second Linearriosu ng can one, in particular with a, for example, externally formed, Stützstruktu r provided, leadership cyl inder u mong.
  • the guide cylinder may be mounted on a support plate or guides, with support ribs connecting the guide plate and the guide cylinder to the mechanical stabilizer.
  • the housing may comprise a housing jacket attached to the housing bottom and / or to the lateral support walls, which is designed to surround at least the stator of the linear motor in the mounted state.
  • the housing shell may include one or more with each other verbu ndene housing shell elements, each surrounding a portion of the stator of the linear motor protective.
  • the housing jacket elements are preferably detachably connected to one another, for example by means of flanges formed corresponding to one another and flanges formed on mutually adjacent housing jacket elements.
  • the housing shell elements can be connected to one another and to the housing bottom and / or the support walls trained cylinders, cylindrical shells or cylinder shell parts, for example, cylinder half shells include.
  • a corresponding modular design of the housing offers particular advantages in terms of about to be performed maintenance.
  • the housing in particular the housing bottom, on one side facing the bear comprises one or more stop buffers, which are designed such that in the event of a, in particular extraordinary, collision between the bear and the housing caused by the collision mechanical Strain for the linear motor can at least be mitigated or buffered.
  • the housing as such may be mounted on a base of the forge hammer in embodiments with the linear motor mounted in and on the housing.
  • the underframe may have a bear guide formed and adapted to the linear guide of the bear, which is formed on or in the subframe and / or is mechanically connected between the subframe and the housing.
  • the bear guide is advantageously connected to the base frame, and the linear motor and the housing are preferably connected to the base frame in such a way that the linear motor at least largely corresponds to the mechanical connection existing over the base frame between the linear drive and the bear and bear guide is mechanically decoupled.
  • interposed absorber or damping elements or structures can be provided, for example, between the undercarriage and the linear drive.
  • the linear rotor at least in the connection region to the decoupling structure, and / or the decoupling structure as such may have a piston-type, in particular a rod-like, cylinder structure.
  • the decoupling structure may be configured such that the flexural strength is reduced with respect to components or elements of the forge hammer that are directly adjacent or contiguous therewith, in particular by a factor less than the flexural strength of the adjacent components and / or elements.
  • a ratio of the diameter of the cylindrical structure to the length of the decoupling structure formed between the linear slide and the bear is in the range between 1/5 to 1/2.
  • the decoupling structure is formed between a linear rotor or an extension connected to the linear rotor and a fixing structure designed for fastening the bear to the linear rotor.
  • the attachment structure can be formed, for example, as a wedge or conical segment that can be connected to the bear in a form or friction fit, in particular engaging in the bear in the axial direction.
  • a comparatively robust and reliable connection between the bear and the linear rotor can be achieved by providing the decoupling structure.
  • a forging hammer may be provided, which may be formed, for example, according to the embodiments described above, and which comprises one or the electric linear drive with one or the linear rotor.
  • the linear rotor may comprise one of a plurality of axially arranged in a succession of permanent magnets, and extending in the axial direction extending magnet portion.
  • a cylindrical extension may adjoin the magnet section in its extension at one axial end of the linear rotor, for example, or in which, for example, the decoupling structure described herein and / or the attachment structure described herein for attachment to the bear can be trained / can.
  • the permanent magnets of the magnet portion may be formed in embodiments, for example, as magnetic ring disks and arranged axially aligned one behind the other.
  • a cylindrical mag- can be achieved netabêt, which can be performed for example in a cylindrical rotor space of a stator with a hollow cylindrical geometry.
  • the linear rotor can have a central piston rod which passes through central through-holes of the magnetic ring disks.
  • the magnetic ring discs can be plugged or threaded onto a piston rod, so that the piston rod passes through the through holes and the magnetic ring disks are arranged axially aligned with each other.
  • Piston rod and magnetic ring discs can be regarded as a cylindrical magnetization structure for the linear rotor, so to speak.
  • the magnetic ring discs can be set in and transverse to the longitudinal direction aligned on the linear rotor or be. Accordingly, in embodiments on both sides, for example at the end, of the magnet section existing or attached fasteners, such as clamping nuts may be provided.
  • the fastening elements and the piston rod may for example be designed so that permanent magnets and piston rod can be clamped together by the fasteners, for example, for the purpose of improving the mechanical stability.
  • the permanent magnets may be provided and arranged in the magnet section in such a way or have a configuration according to which the permanent magnets in the axial direction are alternately radially and axially alternately magnetized alternately.
  • a magnetization structure with alternately successive radial magnetization and axial magnetization has proved to be particularly advantageous with regard to use in a forging hammer, in particular using a stator with a hollow cylindrical geometry.
  • Shims, in particular peelable laminations can be arranged in configurations between axially successive permanent magnets.
  • Such laminations for example in the form of stainless steel laminations, can be interposed, for example, to compensate for manufacturing tolerances of the permanent magnets and / or for setting a respective magnetization structure.
  • the magnet section for example comprising by intermediate laminations together on a piston rod strained permanent magnets with particular annular geometry, a suitable for forging hammers linear rotors can be implemented.
  • a neodymium-iron-boron (NdFeB) material is preferably used as a material for the permanent magnets.
  • NdFeB neodymium-iron-boron
  • the permanent magnets may also be made of other materials, and, in particular, the permanent magnets may be formed as a sintered body.
  • the linear rotor may comprise at least one guide sleeve in an area adjoining the magnet section, preferably immediately adjacent thereto.
  • an outer surface of the guide sleeve forms a bearing surface, by means of which the linear rotor in the first or second linear guide can be mounted to be movable in the longitudinal direction.
  • the guide sleeve can be designed so that they rest for supporting or supporting the linear rotor with an outer surface on an inner surface of the linear guide or can be slidably mounted.
  • it may have one or more Gleit Resultssringe according to further embodiments.
  • the outer diameter of Gleit Adjustsringe is chosen so that these in a trained as a guide bushing linear guide, for example, the second linear guide, can be slidably received.
  • the guide sleeve may be formed so that only the guide sleeve is in contact with a corresponding guide surface, so that the guide sleeve can be considered in this respect as part of a linear bearing for the linear rotor.
  • an abutment sleeve can be provided on an end of the magnetic section opposite the guide sleeve, which can in particular be designed to interact with a stop present on the first linear guide in order, for example, to restrict the possible freedom of movement of the linear rotor in the longitudinal direction.
  • the linear rotator may be designed such that it is mounted or can be mounted on two regions spaced apart from one another in the longitudinal direction, preferably directly adjacent to longitudinal ends of the magnet section.
  • an outer surface of at least the magnet portion is provided with a coating in order to protect at least the permanent magnets against external influences, such as dirt, dust, moisture, etc.
  • a resin especially epoxy resin, or a material comprising a resin can be used.
  • the linear drive can be designed as a cylindrical, ie tubular, linear motor.
  • the linear rotor but at least the magnetic portion or the magnetized part of the linear rotor, have a cylindrical shape with preferably approximately circular cross-section.
  • the stator may be formed with a cylindrical central passage.
  • the linear motor can be designed as a permanent magnet excited synchronous linear motor. With corresponding forging hammers, forgings can be comparatively accurately and precisely controlled.
  • a traversing or Hu bweg of the linear rotor can for example be between 700mm and 800mm, in particular at about 750mm.
  • the invention proposed herein also applies to other lifting paths, in particular larger or even smaller lifting paths of the linear rotor.
  • a linear motor of the linear drive paral lel to Bewegu ngsrichtu ng of the linear rotor have a mod ularen structure.
  • the linear actuator may have a predetermined but variable number of permanent magnets arranged one behind the other.
  • the stator can, for example, connected in parallel to the movement direction in series, each having a predetermined, but variable number of magnet coils, for example comprising one each Spu lenenesti and a corresponding Spu lenwicklu ng, have.
  • the housing may, for example, have one of the several series-connected Gepurg elements. With the modular design, it is possible to adapt the linear motor flexibly according to the respective requirements and boundary conditions.
  • the linear motor having a housing with a, in particular modu lar constructed one or more part housing shell, which is supported on a housing bottom or a bottom plate.
  • a housing with a, in particular modu lar constructed one or more part housing shell which is supported on a housing bottom or a bottom plate.
  • a housing bottom or a bottom plate For mechanical ampli ng reinforcing ngside, in particular Verstärku ngsrippen, may be present between the bottom plate and the housing shell.
  • the bottom plate can have a fastening interface, by means of which the linear motor can be attached to a support frame of the linear hammer.
  • the bottom plate may in particular be designed such that, for. B. on the underside, different fastening ungsterrorismstellen u can be m so that it is possible me to mount a respective linear motor to different linear hammers.
  • the housing, in particular the bottom plate or the housing bottom, one or the support frame of the linear hammer can be non-positively connected. For example, provided at respective corners of the bottom plate, screw connections can be used for fastening.
  • a corresponding screw connection may include in embodiments, for example, between screw elements, such as screw head and / or nut, a damping element and / or damping bearing element, for example a metal rubber bearing.
  • the bottom plate or the housing bottom can be mounted and secured by means of intermediate damping or Tilgerangn on the hammer frame.
  • damping elements and / or damping strips and other damping or Tilgerbaumaschine that are present between the linear motor and hammer frame, contribute to the decoupling of the linear motor from the hammer frame, so that mechanical shocks, vibrations and the like. That occur in forging operations, at least can be mitigated , so that an immediate loading of the linear motor with occurring mechanical forces can be at least reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view of a forge hammer
  • FIG. 2 is a sectional view of the forge hammer
  • FIG. 3 a detail of the forge hammer according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows another detail of the forging hammer according to FIG. 2
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a section of a linear rotor
  • FIG. Fig. 6 is a perspective view of another embodiment of a forging hammer
  • FIG. 7 is a sectional view of the forging hammer of the further embodiment.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a forging hammer 1, with a hammer frame 2 with two lateral uprights 3 for supporting a crosshead 4.
  • forging hammer 1 may comprise a lower insert 5, which may be fixed by means of an insert wedge 6 in the hammer frame 2, and a receptacle 7 for a lower hammer die 8, which in the sectional view of the forge hammer 1 facing FIG. 2 can be seen.
  • the forging hammer 1 further comprises a tubular solenoid linear motor 9 fastened and supported on the upper crosshead 4, in particular a solenoid permanent-magnet synchronous linear motor.
  • the solenoid linear motor 9 designed as an electric linear drive comprises a stator 10 and a linear rotor 11 guided therein in the longitudinal direction (see FIG. 2).
  • the linear rotor 11 is coupled to a bear 12, which in turn is guided in two bear guides 13 formed on the uprights 3, so that the bear 12 can be moved up and down by the electric linear motor 9.
  • the solenoid linear motor 9 is accommodated in a housing 32.
  • the housing 32 has a modular design and, in the example shown in the figures, comprises a housing bottom 33 with an attached cylindrical first housing jacket 34 fixed thereto.
  • the first housing shell 34 is connected to the housing bottom 33, for example by material bonding. verbu countries, and by means of first support ribs 35, or support bracket, compared to the housing bottom 33 mechanically stiffened.
  • the housing 32 furthermore comprises a cylindrical second housing shell 36, which is connected via a detachable flange connection 37 to the first housing jacket 34, in the present example, in a frictional manner.
  • a further linear bearing 38 is fastened, which comprises a base plate 39 and a cylindrical guide bushing 15 fastened to the base plate 39, in particular materially.
  • the guide bush 15 and base plate 39 are mechanically stiffened against one another by means of second support ribs 40 or support brackets attached thereto.
  • the solenoid linear motor 9 is based on the housing bottom 33 of the housing 32 with the base of the forging hammer 1, ie the stands 3 verbu States. Specifically, the housing bottom 33 is screwed with T-shaped stator heads of the stator 3. Positioning elements and / or dampers or absorber elements can be present between the housing bottom 33 and the stator heads. The dampers or absorber elements can be designed, a Transmission of mechanical shocks and / or vibrations from the chassis to the housing 32 at least damp.
  • the bear 12 carries thereon an upper hammer die 14 corresponding to the lower hammer die 8.
  • the bear 12 In operation of the forging hammer 1, the bear 12 is moved up and down by corresponding drive of the linear rotor 11 by the solenoid linear motor 9, wherein at lower base points of the bear 12 respective Schmiedeoperatio- nen on a (not shown) workpiece can be performed.
  • the linear rotor 11 is formed like a piston rod, and has a length measured parallel to the longitudinal axis L which is greater than the length of the stator 10 measured parallel to the longitudinal axis.
  • the guide bushing 15 is arranged in alignment and in extension of the running axis or guide axis L of the solenoid linear motor 9 and designed so that the linear rotor 11 is guided in the longitudinal direction and supported transversely to the longitudinal direction.
  • a support bearing 16 is present, which in the illustration of FIG. 3, which shows an enlarged detail of FIG. 2 shows, can be seen in more detail.
  • the support bearing 16 is arranged in alignment with the longitudinal axis L and aligned with the upper guide bushing 15, and designed and arranged such that the linear roller 11 is guided therein in the longitudinal direction, and is supported transversely to the longitudinal direction.
  • the linear rotor 11 has, at the end facing the bear 12, a piston rod extension 17, which in the retracted position of the linear rotor 11, as shown in FIG. 2 and FIG. 4, extends between the support bearing 16 and the bear 12.
  • the piston rod extension 17 comprises a piston section 18, a fastening structure 19 provided at the distal end, and a decoupling structure 20 located between the piston section 18 and the fastening structure.
  • the attachment structure 19 is designed in the form of a wedge or conically tapered section, and connected by means of a retaining bush 21 in a corresponding recess or a passage or blind hole of the bear 12 form-fitting, in particular frictionally engaged with the bear 12.
  • the decoupling structure 20 comprises a flexurally elastic decoupling section 22 arranged between the piston extension and the fastening structure 19.
  • the decoupling section 22 has a greater bending elasticity than the adjacent components and materials.
  • the increased bending elasticity or reduced bending stiffness in relation to the adjacent or directly adjoining components or materials can be effected, for example, by one or more constrictions formed in the region of the decoupling structure, for example with a concave structure with respect to the longitudinal axis L, by using or according to flexural elastic material, by cuts, recesses, breakthroughs etc ..
  • ratios in the range of 0.80 to 0.97, or 0.85 to 0.95, with which comparatively advantageous elasticity properties can be achieved for forging operations, are also possible.
  • the guide bush 15, the support bearing 16 and the decoupling structure 20 together such that linear rotor 11 and bear 12 are decoupled with respect to relative movements of the bear 12 relative to the linear rotor 11, and the linear rotor 11 is properly guided in the stator 10.
  • the decoupling structure 20, in particular the decoupling section 22 and / or decoupling section 22 and piston section 18, does not cause secondary movements of the bear 12 during a forging operation, for example in the form of tilting with respect to the longitudinal axis, displacements or oscillations transverse to the longitudinal axis or the like , or not fully transferred to the linear rotor 11.
  • Support bearing 16 and guide bushing 15 with respect to the position and the run of the linear rotor 11 in the stator 10, and stabilizing a formed between the linear rotor 11 and stator 10 in the interior of the linear motor 9 air gap stabilizing, and contribute in particular that a transfer of secondary movements of the Bear 12 on the linear rotor 11 can be avoided.
  • the proposed measures ie. In particular, the provision of the decoupling structure 20, the lower support bearing 16 and the upper guide bushing 15 can be achieved that the linear actuator 11 is optimally guided in the stator 10.
  • FIG. 5 shows an embodiment of a portion of the linear rotor 11.
  • the linear rotor 11 of FIG. 5 includes an approximately centered axially extending magnet portion 23.
  • the magnet portion 23 includes a plurality of first permanent magnets 24 and second permanent magnets 25.
  • the first permanent magnets 24 are the axially magnetized permanent magnets, while the second permanent magnets 25 are radially magnetized permanent magnets.
  • the first permanent magnets 24, measured in the direction parallel to the longitudinal axis L, are narrower than the second permanent magnets 25.
  • the permanent magnets 24, 25 are formed as annular discs, with a central through hole.
  • the linear rotor 11 has a piston rod 26, which passes through the through holes of the permanent magnets 24, 25 and forms a central seat for the permanent magnets 24, 25.
  • the linear rotor 11 Immediately adjacent to the magnet section 23, the linear rotor 11 has a guide sleeve 27 with a plurality of Gleit Resultssringen.
  • An inner surface of the guide bush 15 can accordingly be designed as an abutment surface for the Gleitrine- insurance rings.
  • the permanent magnets 24, 26, laminations and the guide sleeve 27 are fastened by means of mutually secured to the piston rod 26 or fixed clamping nuts 28, each of which abut against a stop nut 29.
  • the clamping nuts 28 and stop nuts 29 and corresponding attachment points, in particular thread, the piston rod 26 and the piston rod 26 as such are designed such that proper attachment of the stop nuts 29 and clamping nuts 28, the permanent magnets 24, 25 and piston rod 26 are clamped together. In particular, in this way an improved mechanical stability, in particular of the magnet section 23, can be achieved.
  • the magnet portion 23 may have a protective coating, which may for example consist of an epoxy resin or may comprise an epoxy resin. By means of a corresponding coating, in particular the permanent magnets 23, 24 of the magnet section 23 can be protected against external influences.
  • the hollow cylindrical geometry stator 10 of the tubular solenoid linear motor 9 can be arranged along the longitudinal direction L and spaced apart from each other ring coils 30 (see FIG. 2).
  • the toroidal coils 30 can be controlled in such a way that the magnet section 23 is moved up and down in the stator, whereby corresponding forging movements of the bear 12 are carried out.
  • the stator 10 with ring coils 30 may, as for example in the embodiment of FIG. 2, housed in the modular housing 32, in particular be secured therein.
  • Flange connection 37 of the housing halves can be achieved so that the components located within the housing 32 are comparatively easily accessible, for example for maintenance purposes and the like.
  • An interface of the stator 10 or of the housing 32 with which the solenoid linear motor 9 is fastened to the hammer frame 2 can be designed such that the linear drive constructed as described herein is also retrofitted, in other words retrofitted, to existing forging hammers can.
  • stop buffers 31 can be provided on an underside of the housing bottom.
  • the housing 32, in particular the housing wall, and / or the linear bearing 38 may have corresponding air inlet and outlet elements.
  • the housing 32 may be formed such that stator 10 and linear rotor 11 are substantially encapsulated, in particular mechanically encapsulated, and largely protected from external influences. In particular, in the case of partial or even complete encapsulation, it may be necessary to provide the aforementioned pressure compensation elements.
  • FIG. 6 shows a perspective view of another embodiment of another forging hammer 1a.
  • the further forging hammer 1.1 has a similar structure as the forging hammer 1 according to FIG. 1, wherein, unless otherwise described, designated by like reference numerals elements and components have mutually corresponding and / or corresponding functions and / or properties.
  • the forging hammer 1 according to FIG. 1 includes the other
  • L linear motor which is also designed as a solenoid linear motor, and will be referred to below under the name of another linear motor 9.1 reference.
  • the further linear motor 9.1 which in FIG. 7 is shown in section, comprises a stator 10, which compared to the embodiment of FIG. 1 and FIG. 2 is shortened.
  • the stator of the further linear motor 9.1 can be measured in the longitudinal direction, for example, to be half as long as that of the linear motor of FIG. 1 and FIG. 2.
  • Correspondingly shortened in the other linear motor 9.1 and the linear rotor 11 may be formed, wherein the magnetic portion and the adjoining portions of the linear rotor 11 corresponding to the in FIG. 5 example can be configured.
  • the housing 32 Due to the shortened shape of the further linear motor 9.1, which is designed as a tubular linear motor, the housing 32 comprises only one housing shell 34.
  • the one housing shell 34 is similar to the embodiment of FIG.
  • FIG.2 mounted on a housing bottom 33, in particular welded.
  • housing shell 34 and housing bottom 33 via first support ribs 35 are supported against each other, wherein the first support ribs 35 and the housing bottom 33 z. B. can be welded together.
  • linear bearing 38 attached, in particular screwed.
  • the linear bearing 38 is according to the embodiment of FIG. 1 to FIG. 4 trained, and it is made to corresponding statements.
  • the further linear motor 9.1 accommodated in the housing 32 is connected to the hammer frame 2 via the housing bottom 33.
  • the housing bottom 33 is non-positively connected to the hammer frame 2, wherein provided in the present example at respective corners of the housing bottom 33 screw 41 are used.
  • a corresponding screw connection 41 may, for example, comprise a metal rubber bearing 43 between the screw head 42. 1 and the screw nut 42. 2.
  • the housing bottom 33 may be mounted and secured by means of intermediate damping or Tilgerangn 44 on support heads 45 of the hammer frame 2. This structure and this fastening manner substantially corresponds to that of the forging hammer 1 according to FIG. 1 to FIG. 4th
  • the metal rubber bearings 43 and / or damping or Tilgerologicaln 44 contribute in particular to the decoupling of the linear motor 9, 9.1 from the hammer frame, so that mechanical shocks, vibrations and the like. which occur in forging operations, at least can be mitigated so that an immediate action on the linear motor 9, 9.1 with occurring mechanical forces can be at least reduced.
  • linear motor 9.1 results in yet another advantage, because by the modular design of housing 32, linear rotor 11, comprising z. B. more cascaded annular permanent magnets, and also stator 10, which may include a plurality of successively wound bobbin 46 with corresponding coil windings as needed, in particular the length of the linear motor can be varied at least within certain limits and to that extent comparatively flexible adapted to respective requirements.

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Abstract

Die zu Grunde liegende Erfindung betrifft insbesondere einen Schmiedehammer (1) umfassend einen elektrischen Linearantrieb (9) mit einem Linearläufer (11) und einen mit diesem zum Zwecke der Ausführung von Schmiedebewegungen gekoppelten Bären (12), wobei Linearläufer (11) und Bär (12) unter Zwischenschaltung einer zwischen Linearläufer (11) und Bär (12) wirkenden, biegeelastischen Entkopplungsstruktur (20) miteinander verbunden sind, und die Entkopplungsstruktur (20) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, den Linearläufer (11) zumindest teilweise von während einer Schmiedebewegung auftretenden Relativbewegungen des Bären (12) gegenüber des Linearläufers (11) zu entkoppeln.

Description

SCHMIEDEHAMMER MIT ELEKTRISCHEM LINEARANTRIEB Beschreibung
Die zu Grunde liegende Erfindung betrifft einen Schmiedehammer mit einem elektrischen Linearantrieb.
Ein Schmiedehammer mit Linearantrieb ist beispielsweise aus der
DE 20 2008 018 169 U l bekannt. 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 Linear- läufer ausgebildete Hammerbär durch entsprechenden Betrieb des Linearmotors auf- und abbewegt, so dass am Fußpunkt der Abbewegung Schmiedeoperationen ausgeführt werden können.
Der bekannte Schmiedehammer lässt durchaus Raum für Verbesserungen und Variationen im Hinblick auf Ausgestaltung und Auslegung von Linearantrieb und Hammerbär zu.
Insoweit kann eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin gesehen, den bekannten Schmiedehammer weiterzubilden, insbesondere alternative und/oder verbesserte Ausführungsformen eines Schmiedehammers mit Linearantrieb anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 12. Weitere Lösungen, Ausge- staltungen und Varianten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. 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.
Unter einem elektrischen Linearantrieb soll im Sinne der vorliegenden Anmeldung insbesondere ein elektrischer, insbesondere elektromagnetisch arbeitender, Linearmotor verstanden werden, bei welchem der Linearläufer zur Ausfüh- rung 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 bei- spielsweise 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 tubulären Linearmotor handeln.
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-, Torsionsund/oder Scherschwingungen, vermindert werden. So können insbesondere ein sicherer Lauf des Linearmotors und damit verbunden zuverlässige Schmiedeergebnisse erreicht werden.
Die Entkopplungsstruktur, beispielsweise in Form einer zwei- oder dreidimensi- onal 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.
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.
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 Line- arantriebs auftretende Verkippungen, Verformungen, Verbiegungen, Schwingungen und/oder Verschiebungen.
Durch die zwischengeschaltete, insbesondere biegeelastische oder elasto- mechanische, Entkopplungsstruktur zwischen Linearläufer und Bär kann insbe- sondere 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.
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 Linearmo- tor, 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, insbeson- dere Schlägen, voll ausgesetzt sind.
Eine, insbesondere elasto-mechanische, Entkopplung bzw. ein Ausgleich von Relativbewegungen, kann insbesondere erreicht werden, indem die Entkopplungsstruktur oder zumindest ein Abschnitt der Entkopplungsstruktur biege- elastisch, 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. Insoweit kann es sich bei der Entkopplungsstruktur um eine elasto- mechanisch wirkende Dämpfungsstruktur handeln.
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, Längsund/oder Quer-Rillen, Hohlräume, usw. umfassen. 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 Sekundärbewegun- gen dazu führen können dass, der Lauf, insbesondere lineare Lauf, des Linearläufers im zugeordneten Stator negativ beeinträchtigt wird.
Beispielsweise kann es bereits durch eine teilweise Übertragung von Sekundärbewegungen des Bären auf den Linearläufer dazu kommen, dass ein zwi- sehen 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.
Im Hinblick auf den Begriff biegeelastische Entkopplungsstruktur soll ange- merkt 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 wer- den 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 Komponen- ten und/oder, dass zumindest der Abschnitt der Entkopplungsstruktur eine gezielt höhere Biegeelastizität aufweisen kann als weitere Abschnitte der Entkopplungsstruktur oder angrenzende Bereiche. 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.
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 an- grenzenden Komponente und/oder eines weiteren Abschnitts der Entkopplungsstruktur.
Beispielsweise kann ein Verjüngungsabschnitt vorhanden sein, dessen Durchmesser quer zur Bewegungsrichtung des Linearläufers um einen Faktor zwi- sehen 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.
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. 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. 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.
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 Bä- ren, z. B. Schwingu ngen, Verschiebu ngen, Verformungen u nd/oder Verkippungen, zu mindest weitgehend, entkoppelt ist.
Das biegeelastische Entkopplu ngselement kann insbesondere so ausgebildet sein, dass über den Verlauf des Entkopplu ngselements parallel zu r Bewegungsrichtung des Linearläufers die erwähnte Variation im Durchmesser u nd/oder im Flächeninhalt der Querschnittsflächen erreicht wird, bzw. umgesetzt ist.
Die Entkoppl ungsstru ktur kann einstückig mit dem Linearläufer ausgebildet sein, wobei diese z. B. endseitig an einer Kol benstange oder kolbenartigen
Stange oder Struktur ausgebildet sein kann. Mög lich ist es auch, dass d ie Entkoppl ungsstruktu r als separates Konstru ktionselement ausgebildet ist, u nd form-, stoff-, u nd/oder kraftschlüssig, mit dem Linearläufer und/oder einem Kolben dessel ben, verbu nden ist.
Mit einem oder auch mehreren entsprechenden Entkopplu ngselementen kann beispielswiese erreicht werden, dass längs u nd/oder quer zur Längsbewegu ngsrichtu ng des Linearläufers ggf. auftretenden Sekundärbeweg ungen entgegengewirkt werden kann, so dass, beispielweise du rch zu mindest teilweise Schwingu ngsentkopplu ng von Linearläufer u nd Bär, während des Betriebs eine vorteilhafte Geometrie des Luftspalts zwischen Linearläufer und Stator erreicht bzw. aufrecht erhalten werden kann. Ferner ist es du rch ein oder mehrere Entkopplu ngselemente mög lich, die mechanische Belastung, insbesondere
Schwingu ngsbelastung, des Linearläufers beim Betrieb des Schmiedehammers zu mindest zu verringern, beispielsweise zumindest teilweise zu tilgen, insbesondere derart, dass eine Beschädigu ng des Linearläufers und ggf. daran bzw. darin angebrachter Permanentmag nete vermieden werden kann.
In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass der Schmiedehammer des Wei- teren eine zwischen Stator des Linearantriebs u nd Bär, insbesondere mit der zentralen Achse des Linearantriebs fl uchtend, ausgebildete erste Linearführu ng, oder Linearlagerung, u mfasst, in welcher der Linearläufer in Längsrichtu ng geführt und gelagert ist. 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 be- wegbar gelagert, und quer zur Axialrichtung, insbesondere spielfrei oder weitgehend spielfrei, abgestützt sein kann.
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.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Schmiedehammer des Weiteren an einer vom Bären abgewandten Seite des Linearan- triebs eine zweite Linearführung umfasst, in welcher bzw. durch welche der Linearläufer in Längsrichtung geführt ist, und insbesondere quer zur Längsrichtung abgestützt ist.
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 kor- respondierender 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.
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.
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 Line- arläufer axial beiderseits des Stators gelagert ist, einerseits in der dem Bären zugewandten ersten Linearführung und andererseits in der vom Bären abgewandten zweiten Linearführung.
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.
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.
Durch Verwendung der ersten und zweiten Linearführung kann ein Linearan- trieb 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 Führungs- elemente, beispielsweise Führungsbuchsen, der ersten und zweiten Linearführung axial fluchtend mit dem Läuferraum ausgerichtet sind.
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.
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. 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 ange- bracht 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 Linearführu ng, beispielsweise eine Gleitlagerstruktu r, kann z. B. u mlaufend entlang der Durchgangsöffnung verlaufend angeordnet sein, so dass d ie Gleitlagerstruktu r eine zur Durchgangsöffnu ng konzentrische Durchlauföffnung fü r den Linearlä ufer ausbildet.
An einer von der ersten Linearführu ng abgewandten Stirnseite, insbesondere an einer vom Gehäuseboden abgewandten Stirnseite, des Gehäuses oder des Stators kann die zweite Linearfü hrung ausgebildet sein. Die zweite Linearführu ng kann einen, insbesondere mit einer, beispielsweise extern ausgebildeten, Stützstruktu r versehenen, Fü hrungszyl inder u mfassen. Der Führu ngszylinder kann auf einer Stütz- oder Fü hrungsplatte angebracht sein, wobei zu r mechanischen Stabilisieru ng die Führungsplatte und den Führu ngszylinder verbindende Stützrippen vorhanden sein können. Vom Gehäuseboden können sich an lateral gegenüberliegenden Seiten des Stators, und parallel zur Längsrichtu ng des Linearmotors verlaufende Stützwände erstrecken, an welchen der Führu ngszylinder, insbesondere die Fü hrungsplatte, befestigt sein kann. Stützwände und Gehäuseboden können du rch eine o- der mehrere Stützrippen gegeneinander versteift sein, insbesondere derart, dass eine Verformu ng des Gehäuses, insbesondere auf Grund von Torsions-, Scher- und/oder Längsschwingu ngen, während des Betriebs des Schmiedehammers zumindest weitgehend vermieden werden können.
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 verbu ndene Gehäusemantelelemente umfassen, welche jeweils einen Abschnitt des Stators des Linearmotors schützend umgeben. Vorzugsweise sind die Ge- häusemantelelemente, beispielsweise über zueinander korrespondierend angeordnete u nd an aneinanderg renzenden 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.
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.
Das Gehäuse als solches kann in Ausgestaltungen, mit dem im und am Gehäuse befestigten Linearmotor auf einem Untergestell des Schmiedehammers an- gebracht 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.
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, u nd andererseits ein zuverlässiger Betrieb des Linearmotors dad urch sichergestellt werden kann, dass Variationen des zwischen Stator und Linearläufer ausgebildeten Luftspalts auf Grund der mechanischen Entkoppl ung während des Betriebs zu mindest weitgehend vermieden werden können .
Nach einer Ausgestaltung kann/können der Linearläufer, zu mindest im Anschlussbereich zur Entkoppl ungsstru ktur, und/oder die Entkoppl ungsstru ktur als solche eine kolbenartige, insbesondere kol benstangenartige, Zylinderstru ktu r aufweisen.
Die Entkoppl ungsstru ktur kann derart ausgelegt sein, dass die Biegefestigkeit in Bezug zu u nmittelbar daran angrenzende oder damit verbu ndenen Bauteilen oder Elementen des Schmiedehammers verringert ist, insbesondere um einen Faktor kleiner ist als die Biegefestigkeit der angrenzenden Bauteile u nd/oder Elemente.
Insbesondere in Ausgestaltu ngen mit zylinderartig oder kolbenartig ausgebildetem Linearläufer, beispielsweise in Form einer Kol benstange, kann vorgesehen sein, dass eine in Beweg ungsrichtung des Linearläufers gemessene axiale Länge der ersten und/oder zweiten Linearführu ng, insbesondere von Fü hrungsflächen der ersten und/oder zweiten Linearführu ng, mindestens so groß ist wie die 1-fache Du rchmesser 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 Linearfü hrung mindestens das 1-fache des Du rchmessers des korrespondierenden Abschnitts des Linearläufers, betragen .
In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass ein Verhältnis von Du rchmesser der Zyl inderstru ktur zu r Länge der zwischen Linearläufer u nd Bär ausgebil- deten Entkopplu ngsstruktu r im Bereich zwischen 1/5 bis 1/2 liegt. Durch entsprechende bzw. geeignete Einstellu ng von Länge u nd/oder Durchmesser der zwischen Linearläufer u nd Bären ausgebildeten Zyl inderstru ktur kann insbe- sondere die Biegesteifigkeit, oder alternativ die Biegeelastizität verändert und gezielt eingestellt werden.
In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die Entkopplungsstruktur zwi- sehen Linearläufer oder einem an den Linearläufer anschließenden Ausläufer und einer zur Befestigung des Bären am Linearläufer ausgebildeten Befestigungsstruktur ausgebildet ist.
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.
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.
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.
Die Permanentmagnete des Magnetabschnitts können in Ausgestaltungen beispielsweise als Magnetringscheiben ausgebildet und axial fluchtend hintereinander angeordnet sein. In dieser Anordnung kann ein zylinderförmiger Mag- netabschnitt erreicht werden, der beispielsweise in einem zylindrischen Läuferraum eines Stators mit hohlzylindrischer Geometrie geführt werden kann.
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.
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.
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. 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 Per- manentmagnete und/oder zur Einstellung einer jeweiligen Magnetisierungsstruktur zwischengeschaltet sein.
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.
Als Material für die Permanentmagneten wird gemäß Ausgestaltungen bevor- zugt 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.
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. 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.
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.
An einem von der Führungshülse entgegengesetzten Ende des Magnetab- Schnitts 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.
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.
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, insbesonde- re Epoxidharz, oder ein ein Harz umfassendes Material verwendet werden.
Wie bereits an anderer Stelle erwähnt, kann der Linearantrieb als zylinderförmiger, d.h. tubulärer, 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. In Ausgestaltu ngen kann der Linearmotor als Permanentmagnet erregter Syn- chron-Linearmotor ausgebildet sein . Mit entsprechenden Schmiedehämmern lassen sich Schmiedevorgänge verg leichsweise exakt u nd präzise steuern . Ein Verfahr- bzw. Hu bweg des Linearläufers kann beispielsweise zwischen 700mm u nd 800mm, insbesondere bei etwa 750mm liegen. Jedoch eig net sich die hierin vorgeschlagene Erfind ung auch fü r andere H ubwege, insbesondere größere oder aber auch kleinere H ubwege des Linearläufers. In Ausgestaltungen kann ein Linearmotor des Linearantriebs paral lel zur Bewegu ngsrichtu ng des Linearläufers einen mod ularen Aufbau aufweisen. Beispielsweise kann der Linearläufer eine vorgegebene, jedoch variable Anzahl an hintereinander angeordneten Permanentmagneten aufweisen. Der Stator kann beispielsweise paral lel zur Bewegu ngsrichtung hintereinandergeschaltet eine jeweils vorgegebene, jedoch variierbare Anzahl an Magnetspulen, beispielsweise umfassend jeweils einen Spu lenträger und eine korrespondierende Spu lenwicklu ng, aufweisen . Das Gehäuse kann beispielsweise ein der mehrere hintereinander geschaltete Gehäuseseg mente aufweisen . Mit dem modu laren Aufbau ist es mögl ich, den Linearmotor entsprechend der jeweiligen Anforderungen u nd Randbeding ungen flexibel anzu passen.
In Ausgestaltungen kann der Linearmotor ein das Gehäuse mit einem, insbesondere modu lar aufgebauten ein- oder mehrteiligen Gehäusemantel aufweisen, der auf einem Gehäuseboden oder einer Bodenplatte abgestützt ist. Zur mechanischen Verstärku ng können zwischen Bodenplatte und Gehäusemantel Verstärku ngselemente, insbesondere Verstärku ngsrippen, vorhanden sein . .
Die Bodenplatte kann in Ausgestaltu ngen eine Befestigu ngsschnittstelle aufweisen, anhand derer der Linearmotor an einem Traggestel l des Linearham- mers angebracht werden kann. Die Bodenplatte kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass, z. B. an deren Unterseite, unterschiedliche Befestig ungsschnittstellen u mgesetzt werden können, so dass es mögl ich ist, einen jeweil igen Linearmotor an unterschiedlichen Linearhämmern zu montieren. 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 Boden- platte vorgesehene, Schraubverbindungen zur Befestigung verwendet werden.
Eine entsprechende Schraubverbindung kann in Ausgestaltungen beispielsweise zwischen Schraubelementen, etwa Schraubenkopf und/oder Schraubenmutter, ein Dämpfungselement und/oder dämpfendes Lagerelement, beispielsweise ein Metallgummilager umfassen.
In Ausgestaltungen kann die Bodenplatte oder der Gehäuseboden mittels zwischengeschalteten Dämpfungs- oder Tilgerleisten am Hammergestell gelagert und befestigt sein.
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 Schmiede- Vorgängen auftreten, zumindest abgeschwächt werden können, so dass eine unmittelbare Beaufschlagung des Linearmotors mit auftretenden mechanischen Kräften zumindest verringert werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der anhän- genden 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.
FIG. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schmiedehammers 1, mit einem Hammergestell 2 mit zwei seitlichen Ständern 3 zur Stützung eines Querhaupts 4. 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.
Der Schmiedehammer 1 umfasst des Weiteren einem am oberen Querhaupt 4 befestigten und abgestützten, tubulären Solenoid-Linearmotor 9, insbesondere einen solenoid-permaneterregten Synchron-Linearmotor. Der als elektrischer Lineartrieb ausgebildete Solenoid-Linearmotor 9 umfasst einen Stator 10 und einen darin in Längsrichtung geführten Linearläufer 11 (siehe FIG. 2).
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. Der Solenoid-Linearmotor 9 ist in einem Gehäuse 32 aufgenommen . Das Gehäuse 32 weist einen modu laren Aufbau auf, und u mfasst in dem in den Figuren gezeigten Beispiel einen Gehäuseboden 33 mit einem daran befestigten u nd festgelegten zylinderförmigen ersten Gehäusemantel 34. Der erste Gehäu- semantel 34 ist mit dem Gehäuseboden 33, beispielsweise stoffschlüssig, verbu nden, u nd mittels ersten Stützrippen 35, bzw. Stützwinkel, gegenüber dem Gehäuseboden 33 mechanisch versteift.
Das Gehäuse 32 umfasst des Weiteren einen zyl inderförmigen zweiten Gehäu- semantel 36, der ü ber eine lösbare Flanschverbindu ng 37 mit dem ersten Gehäusemantel 34, im vorliegenden Beispiel kraftschl üssig, verbu nden ist.
An der vom ersten Gehäusemantel 34 abgewandten Seite des zweiten Gehäusemantels ist eine weiter u nten näher beschriebene Linearlageru ng 38 befes- tigt, welche eine Grundplatte 39 u nd eine an der Grundplatte 39, insbesondere stoffschl üssig, befestigte zylindrische Führu ngsbuchse 15 umfasst. Die Fü hru ngsbuchse 15 u nd Grundplatte 39 sind mittels daran angebrachter zweiten Stützrippen 40, bzw. Stützwinkel, mechanisch gegeneinander versteift. Du rch einen mechanisch verg leichsweise stabilen Aufbau des Gehäuses 32 kann einerseits ein Schutz elektronischer Komponenten des Solenoid- Linearmotors 9 vor mechanischen Einwirkungen erreicht werden. Andererseits kann du rch den mod ularen Aufbau erreicht werden, dass im Gehäuse aufgenommene Komponenten, beispielsweise bei ggf. erforderl ichen Wartu ngsarbei- ten, vergleichsweise einfach zugänglich sind .
Der Solenoid-Linearmotor 9 ist anhand des Gehäusebodens 33 des Gehäuses 32 mit dem Untergestell des Schmiedehammers 1, sprich den Ständern 3 verbu nden. Konkret ist der Gehäuseboden 33 mit T-förmig ausgebildeten Ständer- köpfen 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.
Wie in FIG. 2 gezeigt ist, trägt der Bär 12 ein daran festgelegtes, zum unteren Hammergesenk 8 korrespondierendes oberes Hammergesenk 14.
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 Schmiedeoperatio- nen an einem (nicht gezeigten) Werkstück ausgeführt werden können.
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.
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.
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.
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.
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.
Der Linearläufer 11 weist an dem dem Bären 12 zugewandten Ende einen Kol- benstangenfortsatz 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.
Der Kolbenstangenfortsatz 17 umfasst einen Kolbenabschnitt 18, eine am dis- talen Ende vorgesehene Befestigungsstruktur 19 und eine zwischen dem Kolbenabschnitt 18 und der Befestigungsstruktur befindliche Entkopplungsstruktur 20.
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.
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.
Die gegenüber den benachbarten oder unmittelbar angrenzenden Komponen- ten 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..
Insbesondere kann ein Verhältnis zwischen Durchmesser des Linearläufers 11 oder eines Kolbens des Linearläufers zum Durchmesser der Entkopplungsstruk- tur 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.
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 Werk- stück 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 Führungs- buchse 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.
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.
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. 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 Luft- spalts 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 Füh- rungsbuchse 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. 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.
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.
Jeweils zwischen zwei benachbarten Permanentmagneten sind (nicht gezeigte) Schichtbleche angeordnet, die insbesondere dazu ausgelegt sind, Fertigungsto- leranzen der Permanentmagnete bezüglich der in Längsrichtung L orientierten Flächen auszugleichen.
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.
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 Gleitfüh- rungsringe ausgebildet sein.
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 befes- tigt. 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.
An dem von der Führungshülse 27 abgewandten Ende des Linearläufers 11 können im montierten Zustand, wie in der Ausgestaltung nach aus FIG. 4 ge- zeigt ist, der Kolbenabschnitt 18, die Befestigungsstruktur 19 und die Entkoppelungsstruktur 20 angebracht sein. 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 ge- schützt werden.
Korrespondierend zu den Magnetabschnitten 24, 25, kann der in hohlzylindrischer Geometrie ausgebildete Stator 10 des tubulären 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. 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 War- tungszwecken und dgl. vergleichsweise einfach zugänglich sind.
Eine Schnittstelle des Stators 10 bzw. des Gehäuses 32 mit welcher der Sol- enoid-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.
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. 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.
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.
FIG. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausgestaltung eines weiteren Schmiedehammers la. 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. Im Unterschied zum Schmiedehammer 1 nach FIG. 1 umfasst der weitere
Schmiedehammer la 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 .
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 Linearmo- tors 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. Aufgrund der verkürzten Form des weiteren Linearmotors 9.1, welcher als tubulärer Linearmotor ausgebildet ist, umfasst das Gehäuse 32 lediglich einen Gehäusemantel 34. Der eine Gehäusemantel 34 ist, ähnlich wie bei der Ausge- staltung 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.
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.
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.
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 Schraubver- bindung 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.
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.
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 hin- tereinandergeschaltete 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. 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.
Insgesamt zeigt sich, dass durch die hierin vorgeschlagene Lösung, insbeson- dere 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. Bezugszeichen liste
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 Ringspu le
Anschlagpuffer
Gehäuse
Gehäuseboden
erster Gehäusemantel erste Stützrippe
zweiter Gehäusemantel
Flanschverbindung
Linearlagerung
Grundplatte
zweite Stützrippe
Schraubverbind ung
Schraubenkopf
Schrau benmutter
Metallg ummilager
Dämpfungs- oder Tilgerleisten
Trag kopf
Wickelkörper
Längsachse

Claims

Patentansprüche
Schmiedehammer (1) umfassend einen elektrischen Linearantrieb (9) mit einem Linearläufer (11) und einen mit diesem zum Zwecke der Ausführung von Schmiedebewegungen gekoppelten Bären (12), wobei Linearläufer (11) und Bär (12) unter Zwischenschaltung einer zwischen Linearläufer (11) und Bär (12) wirkenden, Entkopplungsstruktur (20) miteinander verbunden sind, und die Entkopplungsstruktur (20) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, den Linearläufer (11) zumindest teilweise von während einer Schmiedebewegung auftretenden Relativbewegungen des Bären (12) zum Linearläufer (11) zu entkoppeln.
Schmiedehammer (1) nach Anspruch 1, wobei die Entkopplungsstruktur (20) ausgebildet und eingerichtet ist zur mittelbaren und/oder unmittelbaren Entkopplung, insbesondere biegeelastischen oder elasto- mechanischen Entkopplung, von Linearläufer (11) und Bär (12), und/oder
zumindest ein (20), insbesondere 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, und/oder
in Form einer zwei- oder dreidimensional ausgebildeten Verbindungsstruktur (22) mit elasto-mechanischen Eigenschaften ausgebildet und derart eingerichtet ist, den Linearläufer (11) zumindest teilweise von während einer Schmiedebewegung auftretenden Relativbewegungen des Bären (12) relativ zum Linearläufer (11), insbesondere durch elasto- mechanische Tilgermechanismen, zu entkoppeln, und/oder
schwingungs- und/oder torsionselastisch verformbar ausgebildet ist, und/oder
als elasto-mechanisch wirkende Dämpfungsstruktur ausgebildet ist, Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Entkopplungsstruktur:
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, und/oder
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, und/oder
einstückig mit dem Linearläufer (11) ausgebildet ist, und optional end- seitig an einer Kolbenstange (17) ausgebildet ist, oder als separates Konstruktionselement ausgebildet ist, und form-, Stoff-, und/oder kraftschlüssig, mit dem Linearläufer (11) und/oder einem Kolben (17) desselben, verbunden ist.
Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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, wobei die erste Linearführung (16) optional als ein Wälz- oder Gleitlager, oder als Gleit- oder Führungsbuchse ausgebildet ist, wobei optional die erste Linearführung (16) in oder an einer Stütz- oder Tragstruktur für einen Linearmotor (9) des elektrischen Linearantriebs (9) vorhanden oder ausgebildet ist, 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).
Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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, wobei die zweite Linearführung (15) optional als Lager o- der als Führungsbuchse, insbesondere als einseitig geschlossene, Buchse oder Hülse, ausgebildet ist, wobei eine parallel zur Bewegungsrichtung (L) des Linearläufers (11) gemessene Länge der zweiten Linearführung (15) optional mindestens so groß ist wie der 1-fache Durchmesser des Linearläufers (11), und wobei die zweite Linearführung weiter optional mit oder an einem Gehäuse (32) oder einer Tragstruktur und/oder dem Stator (10) des Linearantriebs (10) verbunden oder daran befestigt ist, wobei weiter optional die zweite Linearführung (15) in oder an einer Stütz- oder Tragstruktur für einen Linearmotor (9) des elektrischen Linearantriebs (9) vorhanden oder ausgebildet ist.
Schmiedehammer (1) nach Ansprüchen 4 und 5, wobei der Linearläufer (11), die erste (16) und zweite Linearführung (15) derart ausgebildet und relativ zueinander ausgebildet sind, dass über einen gesamten Line- arbewegungszyklus hinweg der Linearläufer (11) stets sowohl in der ersten (16) als auch zweiten Linearführung (15) geführt und abgestützt ist.
Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Linearläufer (11) zumindest im Anschlussbereich zur Entkopplungsstruktur (20) und/oder die Entkopplungsstruktur (20) eine kolbenartige Zylinderstruktur (18) aufweist/en, wobei ein Verhältnis von Durchmesser der Zylinderstruktur (18) zum Durchmesser, Länge oder Breite des Bären (12) bevorzugt im Bereich zwischen 1/10 und 1/4 liegt. Schmiedehammer (1) nach Anspruch 7, wobei ein Verhältnis von Durchmesser der Zylinderstruktur (18) zur Länge der zwischen Linearläufer (11) und Bär (12) ausgebildeten Entkopplungsstruktur (20) im Bereich zwischen 1/5 bis 1/2 liegt
Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Verhältnis von Durchmesser der Entkopplungsstruktur (20), gemessen quer zur Bewegungsrichtung des Linearläufers (11), zum Durchmesser des Linearläufers (11) oder einer Kolbenstange des Linearläufers (11) im Bereich zwischen 0,85 bis 0,97 liegt.
Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Axiale Länge des Linearläufers (11) größer ist als eine in Bewegungsrichtung des Linearläufers (11) gemessene axiale Länge des Stators (10).
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 Keiloder Kegelsegment ausgebildet ist.
Schmiedehammer (1) insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend einen bzw. den elektrischen Linearantrieb (9) mit einem bzw. dem Linearläufer (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 tubulärer Linearmotor ausgebildet ist, wobei optional 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 9, die Befestigungsstruktur (19) ausgebildet ist.
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.
Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Permanentmagnete (24, 25) aus einem Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) Werkstoff hergestellt sind.
Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Linearläufer (11) in einem an den Magnetabschnitt (23) benachbarten, bevorzugt unmittelbar anschließenden, Bereich eine Führungshülse (27) umfasst, wobei die Führungshülse (27) insbesondere zumindest einen Gleitführungsring umfasst, wobei an einem von der Führungshülse (27) entgegengesetzten Ende des Magnetabschnitts (23) bevorzugt eine Anschlaghülse vorgesehen ist. 16. Schmiedehammer (1) nach Ansprüchen 4 und 15, oder 5 und 15, wobei eine Außenfläche der Führungshülse (27) eine Lagerfläche ausbildet anhand derer der Linearläufer (11) in der ersten (16) oder zweiten Linearführung (15) in Längsrichtung (L) bewegbar gelagert ist, und wobei die Führungshülse (29) optional so ausgestaltet ist, dass diese zur Abstüt- zung oder Lagerung des Linearläufers (11) mit einer Außenfläche an einer Innenfläche der Linearführung (15, 16) anliegt oder gleitend gelagert ist. Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Linearantrieb (9) einen Linearmotor umfasst, welcher als Permanentmagnet erregter Synchron-Linearmotor, insbesondere Solenoid-Linearmotor, ausgebildet ist.
Schmiedehammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, umfassend des Weiteren eine Gehäusestruktur (32) für einen bzw. den elektrischen Linearmotor (9) des elektrischen Linearantriebs (9),
wobei die Gehäusestruktur (32) optional :
- als tragendes Element ausgebildet ist;
- einen Gehäuseboden (33) aufweist, auf dem der Stator (10) des Linearmotors (9) gehaltert, insbesondere festgelegt und abgestützt ist,
- an 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,
Schmiedehammer (1) nach Ansprüchen 4 und 18, wobei bei vorhandenem Gehäuseboden die erste Linearführung (16) in oder an dem Gehäuseboden ausgebildet ist, und optional die erste Linearführung (16) zumindest teilweise in einer Durchgangsöffnung, insbesondere Durchgangsbohrung, des Gehäusebodens (33) angebracht und festgelegt ist, wobei die Durchgangsöffnung optional derart ausgebildet ist, dass diese axial fluchtend mit dem Läuferraum des Linearmotors (9) ausgebildet ist, und der Linearläufer (11) während des Betriebs darin entsprechend der jeweiligen Linearbewegung bewegbar ist, und optional die erste Linearführung (16), insbesondere eine Gleitlagerstruktur, umlaufend entlang der Durchgangsöffnung verlaufend angeordnet ist, so dass die Gleitlagerstruktur eine zur Durchgangsöffnung konzentrische Durchlauföffnung für den Linearläufer (11) ausbildet.
Schmiedehammer (1) nach Ansprüchen 4, 5 und 18, wobei die zweite Linearführung (15) an einer von der ersten Linearführung (16) abgewandten Stirnseite, bei vorhandenem Gehäuseboden insbesondere an einer vom Gehäuseboden abgewandten Stirnseite, des Stators (10) oder eines Gehäuses (32) der Gehäusestruktur ausgebildet ist, wobei die zweite Linearführung (15) optional einen, mit einer, vorzugsweise extern ausgebildeten, Stützstruktur versehenen, Führungszylinder umfasst, und wobei der Führungszylinder optional auf einer Stütz- oder Führungsplatte angebracht und zur mechanischen Stabilisierung die Führungsplatte und den Führungszylinder verbindende Stützrippen vorhanden sind, wobei weiter optional, bei vorhandenem Gehäuseboden (33), sich vom Gehäuseboden (33) an lateral gegenüberliegenden Seiten des Stators (10), und parallel zur Längsrichtung des Linearmotors (9) verlaufende Stützwände erstrecken, an welchen der Führungszylinder, insbesondere die Führungsplatte, befestigt ist,
wobei weiter optional die Gehäusestruktur (32), bei vorhandenem Gehäuseboden (33) insbesondere der Gehäuseboden (33), mit einem oder dem Traggestell des Schmiedehammers (1) kraftschlüssig verbunden ist, wobei vorzugsweise an jeweiligen Ecken des Gehäusebodens (33) vorgesehene Schraubverbindungen zur Befestigung verwendet sind.
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