專利名稱：在由導(dǎo)電和/或可磁化材料制成并基本上為桿狀的工件上施加壓縮力和/或牽引力的方法 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在基本上為桿狀的工件上施加壓縮力和/或牽引力的方法，該工件由導(dǎo)電和/或可磁化材料制成。本發(fā)明更涉及一種用于執(zhí)行該方法的裝置。
本發(fā)明中的基本上為桿狀的工件是這樣的工件，該工件在軸向上的尺寸明顯地比側(cè)向上的尺寸長。例如，這些工件能夠?yàn)楣軤罴U狀件、棒狀件、成型支柱或扁條。
為了在例如機(jī)器或制造系統(tǒng)框架內(nèi)移動這些工件，需要在這些工件上施加壓縮力和/或牽引力。類似地，特別是在通過成型模具對工件擠壓或拉伸以形成工件外形或改變工件直徑的制造加工過程中，這種力是特別必要的。例如，這在拉伸管狀件時是必要的，其中具有直徑D1的管狀件在拉伸加工前利用通過型板或拉模板而拉出而成型，同時使材料變形為具有比直徑D1小的直徑D2的管狀件。對于這樣的操作，為了一方面實(shí)現(xiàn)待成型工件的形狀而另一方面實(shí)現(xiàn)其運(yùn)輸過程，在待成型工件上施加適當(dāng)?shù)臓恳κ潜匾?，在提到此點(diǎn)的實(shí)例中，該工件為待拉伸的管狀件。在普通的的成型系統(tǒng)中，例如在用于拉伸管狀件的成型系統(tǒng)中，這通常要機(jī)械地完成。夾具夾持工件的一端，該工件被引導(dǎo)在例如用于拉伸管狀件的成型裝置中，并通過例如電機(jī)等的機(jī)械驅(qū)動而在牽引方向上移動。這種方式產(chǎn)生了成型過程需要的牽引力，例如，這種力可達(dá)到10噸。然而，已知的機(jī)械裝置具有的缺點(diǎn)在于，牽引部件必須始終固定于待成型的桿狀工件上，這需要有相當(dāng)大的力。而且，使用這種機(jī)械牽引部件時，拉伸過程的速度受到機(jī)構(gòu)的限制。在典型的管狀件拉伸系統(tǒng)中，也即，最大為每分鐘300米的管材。這在使用這種所述的連續(xù)拉伸機(jī)時是特別不利的，其中，例如具有較大長度的纏繞管狀件的準(zhǔn)連續(xù)工件被連續(xù)拉伸以成型。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種在基本上為桿狀的工件上施加壓縮力和/或牽引力的方法，其中不使用機(jī)械夾持部件。而且將提供執(zhí)行該方法的裝置。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明提供了一種在基本上為桿狀的工件上施加壓縮力和/或牽引力的方法，其中工件由導(dǎo)電和/或可磁化材料制成，從而，在所施加力的方向上具有梯度的磁場被施加到該材料上。
通過在所施加力的方向上將具有梯度點(diǎn)的磁場施加到桿狀材料上，在導(dǎo)電和/或可磁化材料中通過感應(yīng)產(chǎn)生的電流或通過磁極對準(zhǔn)而產(chǎn)生磁場。由于這種感生磁場和外磁場的梯度，一個沿外磁場梯度方向的力被施加到桿狀工件上。根據(jù)外磁場的梯度取向，沿一個方向的壓縮力或沿相反方向的牽引力能夠因而施加到工件上。力的施加并不是通過機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)，而純粹是通過外磁場與在工件材料中基于該磁場而感應(yīng)產(chǎn)生的磁場的相互作用。由于使用這種施加壓縮力和/或牽引力的方法，因而就不需要機(jī)械運(yùn)動了，例如，使用該方法，在成型過程中的推進(jìn)速度不受機(jī)械特性的限制。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的已知系統(tǒng)相比，可以達(dá)到基本上較高的速度。
根據(jù)本發(fā)明的有益開發(fā)，具有梯度的磁場能夠由有電流流經(jīng)的線圈裝置而產(chǎn)生，并具有不均勻分布。在本發(fā)明意義內(nèi)的線圈裝置不均勻設(shè)計(jì)能夠通過具有不均勻形狀的單個線圈實(shí)現(xiàn)，例如，在線圈縱向上呈錐形地逐漸變細(xì)的內(nèi)部，或者在線圈縱向上變化的纏繞密度，從而產(chǎn)生不均勻磁場。然而，線圈裝置由幾個彼此特性不同的線圈組成的線圈裝置線圈裝置也應(yīng)被理解為具有線圈裝置的不均勻結(jié)構(gòu)。這種線圈裝置使具有梯度的磁場以一種簡單的方式產(chǎn)生，從而將該線圈裝置本身固定于空間中，并且磁場通過引導(dǎo)電流經(jīng)過線圈裝置而產(chǎn)生。這種線圈裝置不需要任何的機(jī)械運(yùn)動部件；因此，由于由線圈裝置產(chǎn)生的磁場的存在，壓縮力和/或牽引力被專門地施加到工件上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個有利改進(jìn)，這種具有梯度的磁場可以由設(shè)置于桿狀工件周圍的至少兩個線圈而制成，從而分別有電流經(jīng)這些線圈以產(chǎn)生不同磁場。本發(fā)明意義內(nèi)的線圈在這里也應(yīng)被理解為單獨(dú)的導(dǎo)電回路。在本發(fā)明的此實(shí)施例的框架內(nèi)，具有相同設(shè)計(jì)的兩個線圈圍繞工件周圍設(shè)置并軸向地彼此隔開，從而，為了產(chǎn)生流經(jīng)該線圈的不同不同強(qiáng)度和/或相位的場電流。在用這種結(jié)構(gòu)形成具有梯度的磁場時，就可能利用大量的線圈和適當(dāng)?shù)目刂苼淼玫椒浅?zhǔn)確的可控路線，該磁場能夠?qū)崿F(xiàn)對于作用在桿狀工件上的壓縮力和/或牽引力的精確計(jì)量。
為了可控地施加作用在桿狀工件上壓縮力和/或牽引力，根據(jù)這里描述的方法，在本發(fā)明的有利改進(jìn)中，經(jīng)過線圈和/或線圈裝置的電流可調(diào)整成時間的函數(shù)。這能夠周期地發(fā)生，從而，根據(jù)共振頻率而優(yōu)選地選出選定的頻率，其中共振頻率被設(shè)計(jì)為材料特性和桿狀工件尺寸的函數(shù)。在磁場中，電能通過選定線圈最有效地轉(zhuǎn)換為壓縮力和/或牽引力的頻率稱為共振頻率。
根據(jù)本發(fā)明的建議，為了避免線圈裝置過熱，如果必要的話，可以對線圈冷卻。
根據(jù)本發(fā)明的另一個有力改進(jìn)，如果桿狀工件是導(dǎo)電的，那么就能夠使電流經(jīng)其中，以利于壓縮力和/或牽引力的施加。通過把工件本身與外部電源連接起來并從而向其提供電流，除了由外部磁場感應(yīng)產(chǎn)生的磁場外，在工件周圍還產(chǎn)生另一個磁場。根據(jù)電流方向和外部磁場的極性能夠放大施加到工件上的力。
根據(jù)本發(fā)明的另一個有利建議，能夠?qū)ぜM(jìn)行冷卻，以避免工件由于外部磁場而產(chǎn)生的過熱，因?yàn)檫@種過熱在周期性交替變化的磁場中特別容易發(fā)生。
使用本發(fā)明的方法，桿狀工件能夠被對應(yīng)用于使工件變形的成型模具運(yùn)輸、拉伸或壓縮。桿狀工件只能由導(dǎo)電和/或可磁化材料組成。在這里，不僅要考慮采用所有導(dǎo)電材料，而且也可考慮采用可磁性極化和/或磁化的樹脂或等同材料。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出了一種裝置，該裝置用于把壓縮力和/或牽引力施加到基本上為桿狀的工件上，其中工件由導(dǎo)電和/或可磁化材料制成。該裝置包括線圈裝置，該裝置能夠受到用于形成具有梯度的磁場的電流的作用，該梯度指向施加于工件上的力的方向。
這里的線圈裝置包括單個不均勻設(shè)計(jì)的線圈。然而，優(yōu)選的是包括至少兩個線圈，該線圈能夠受到可單獨(dú)為每個線圈進(jìn)行調(diào)節(jié)的電流的作用。本發(fā)明意義上的線圈應(yīng)該理解成不僅是幾個繞組的線圈，而且也是單獨(dú)的導(dǎo)電回路。根據(jù)本發(fā)明的有利改進(jìn)，單獨(dú)的線圈繞彼此軸向隔開的工件路線同心地布置，沿著該路線，工件受到壓縮力和/或牽引力的作用。
從下面基于唯一附圖的典型實(shí)施例的描述中，對于本領(lǐng)域?qū)＜?，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征很明顯地公開出來。


圖1在示意圖中示出了用于以所發(fā)明的方法拉伸管狀件，從而將拉伸操作所需的牽引力施加到管狀件上的的裝置。
圖1為一段管狀件1的示意圖。圖中示出了為使管狀件1直徑減小而在箭頭8方向上通過模具4拉伸該管時的情況。在圖中模具4的左邊示出了具有管狀件初始直徑的管狀部分2。在圖中模具4的右邊，示出了管狀部分3，該管狀部分與管狀部分2直徑相比，具有減小的直徑。另外，還示出了線圈裝置，該線圈包括四個相同的線圈5a到5d，這些線圈沿管狀件1軸向布置，彼此具有一定間隔，并在管狀部分3周圍與所述部分同心。線圈裝置5的線圈5a到5d通過電線6a到6d連接到可控制的電源7上。
使用可控電源7，不同電流通過電線6a到6d單獨(dú)地加到線圈裝置5的線圈5a到5d上，從而在線圈裝置5的區(qū)域形成磁場，該磁場在箭頭8方向上具有梯度。具有梯度的這種磁場在管狀件的管狀部分3產(chǎn)生了副磁場，其中管狀件由導(dǎo)電和/或可磁化材料構(gòu)成。由于線圈5a到5d產(chǎn)生了具有梯度的磁場和副磁場，因此產(chǎn)生了力，圖中示出該力作用于管狀部分3并因而作用于管狀件1的箭頭8的方向上。在該力的幫助下，管狀件1被拉伸通過模具4拉伸并成型。
能夠操作這里的可控電源7，以使得分別流經(jīng)線圈5a到5d的電流能夠隨時間而變化，從而，在電線6a到6d中傳導(dǎo)的每個電流都具有不同的大小和/或能夠不同相。
使用示意圖中的典型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，牽引力也能夠被施加到管狀件上，以在無機(jī)械輔助的情況下拉伸管狀件。由于存在有利用線圈裝置產(chǎn)生的主磁場和在管狀件的導(dǎo)電和/或可磁化材料上感應(yīng)產(chǎn)生的副磁場，因此，拉伸管狀件所需的牽引力單獨(dú)地由于主磁場產(chǎn)生，該主磁場是通過線圈裝置產(chǎn)生的，而副磁場感應(yīng)于管狀件的導(dǎo)電和/或可磁化材料中。替代在管狀件上施加牽引力，對應(yīng)于線圈裝置5的線圈裝置能夠設(shè)置于圖中左側(cè)示出的管狀部分2上，其中線圈5a到5d應(yīng)當(dāng)切換，以使得在管狀件末端施加有同樣沿箭頭8方向作用的壓縮力。
所示實(shí)施例僅僅用來解釋本發(fā)明，而不是限制性的。特別是線圈裝置5能夠包括除了所示四個線圈5a到5d以外的多個線圈。另外，為了增強(qiáng)所產(chǎn)生的壓縮力和/或牽引力，由導(dǎo)電材料制成的管狀件能夠與電源相連接，并從而有電流經(jīng)過。
參考標(biāo)號列表1、管狀件2、管狀部分3、管狀部分4、模具5、線圈裝置5a、線圈5b、線圈5c、線圈5d、線圈6a、電線6b、電線6c、電線6d、電線7、可控電源
權(quán)利要求
1.把壓縮力和/或牽引力施加到基本上由導(dǎo)電和/或磁化材料制成的桿狀工件(1)上的方法，其中磁場施加于工件(1)上并在力的施加方向上具有梯度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過不均勻設(shè)計(jì)的線圈裝置產(chǎn)生磁場。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，磁場由包括至少兩個線圈(5a到5d)的線圈裝置(5)產(chǎn)生，線圈繞桿狀工件(1)設(shè)置并彼此軸向隔開，其中線圈中分別流有電流，以產(chǎn)生不同磁場。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，線圈(5a到5d)均流有電流，其中流經(jīng)各線圈(5a到5d)的電流是不同相的和/或具有不同電流強(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4之一的方法，其特征在于，流經(jīng)線圈裝置(5)的電流被調(diào)整成時間的函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，流經(jīng)線圈裝置(5)的電流被用對應(yīng)于施加到桿狀工件(1)上的最大力的共振頻率的一個頻率周期地調(diào)整成時間的函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2到6之一的方法，其特征在于，線圈裝置(5)被冷卻。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，桿狀工件(1)是導(dǎo)電的，并流有電流。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于桿狀工件(1)被冷卻。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，為運(yùn)輸和/或成型桿狀工件的壓縮力和/或牽引力被施加到桿狀工件(1)。
11.把壓縮力和/或牽引力施加到基本上為由導(dǎo)電和/或可磁化材料制成的桿狀工件(1)上的裝置，其中該裝置包括可流有電流的線圈裝置(5)，以用于產(chǎn)生在要施加到工件(1)上力方向上具有梯度的磁場。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的的裝置，其特征在于，線圈裝置(5)包括至少兩個線圈(5a-5d)，該線圈流有電流，使用控制單元，能夠?qū)⒖蔀楦骶€圈(5a-5d)單獨(dú)調(diào)節(jié)的電流作用于這些線圈上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于，線圈(5a-5d)以同心方式繞工件路徑、在桿狀工件(1)的軸向上彼此隔開一定距離地布置，其中壓縮和/或牽引力將沿所述路徑施加到工件上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將壓縮力和/或牽引力施加到基本上為桿狀的工件上的方法，依照該方法能夠避免在桿狀工件(1)中的機(jī)械接觸。為此，本方法涉及將壓縮力和/或牽引力施加到由導(dǎo)電和/或可磁化材料制成的基本上為桿狀的工件上。在力的施加方向上具有梯度的磁場被施加到工件(1)上。本發(fā)明也涉及一種用于將壓縮力和/或牽引力施加到由導(dǎo)電和/或可磁化材料制成的基本上為桿狀的工件(1)上的裝置。所述裝置包括線圈裝置(5)，該線圈裝置中流有電流，并被設(shè)計(jì)為用于產(chǎn)生具有梯度的磁場。
文檔編號B21C23/00GK1535189SQ02814703
公開日2004年10月6日 申請日期2002年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月24日
發(fā)明者彼得·比爾施泰因, 洛塔爾·伊爾根, 沃恩爾·維特, 伊爾根, 維特, 彼得 比爾施泰因 申請人:布爾特曼股份有限公司