在由导电和/或可磁化材料制成并基本上为杆状的工件上施加压缩力和/或牵引力的方法和装置

本发明涉及一种在基本上为杆状的工件上施加压缩力和/或牵引 力的方法，该工件由导电和/或可磁化材料制成。本发明更涉及一种用 于执行该方法的装置。

本发明中的基本上为杆状的工件是这样的工件，该工件在轴向上 的尺寸明显地比侧向上的尺寸长。例如，这些工件能够为管状件、杆 状件、棒状件、成型支柱或扁条。

为了在例如机器或制造系统框架内移动这些工件，需要在这些工 件上施加压缩力和/或牵引力。类似地，特别是在通过成型模具对工件 挤压或拉伸以形成工件外形或改变工件直径的制造加工过程中，这种 力是特别必要的。例如，这在拉伸管状件时是必要的，其中具有直径 D1的管状件在拉伸加工前利用通过型板或拉模板而拉出而成型，同时 使材料变形为具有比直径D1小的直径D2的管状件。对于这样的操作， 为了一方面实现待成型工件的形状而另一方面实现其运输过程，在待 成型工件上施加适当的牵引力是必要的，在提到此点的实例中，该工 件为待拉伸的管状件。在普通的的成型系统中，例如在用于拉伸管状 件的成型系统中，这通常要机械地完成。夹具夹持工件的一端，该工 件被引导在例如用于拉伸管状件的成型装置中，并通过例如电机等的 机械驱动而在牵引方向上移动。这种方式产生了成型过程需要的牵引 力，例如，这种力可达到10吨。然而，已知的机械装置具有的缺点在 于，牵引部件必须始终固定于待成型的杆状工件上，这需要有相当大 的力。而且，使用这种机械牵引部件时，拉伸过程的速度受到机构的 限制。在典型的管状件拉伸系统中，也即，最大为每分钟300米的管 材。这在使用这种所述的连续拉伸机时是特别不利的，其中，例如具 有较大长度的缠绕管状件的准连续工件被连续拉伸以成型。

根据现有技术，本发明的目的是提供一种在基本上为杆状的工件 上施加压缩力和/或牵引力的方法，其中不使用机械夹持部件。而且将 提供执行该方法的装置。

为了实现该目的，本发明提供了一种在基本上为杆状的工件上施 加压缩力和/或牵引力的方法，其中工件由导电和/或可磁化材料制成， 从而，在所施加力的方向上具有梯度的磁场被施加到该材料上。

通过在所施加力的方向上将具有梯度点的磁场施加到杆状材料 上，在导电和/或可磁化材料中通过感应产生的电流或通过磁极对准而 产生磁场。由于这种感生磁场和外磁场的梯度，一个沿外磁场梯度方 向的力被施加到杆状工件上。根据外磁场的梯度取向，沿一个方向的 压缩力或沿相反方向的牵引力能够因而施加到工件上。力的施加并不 是通过机械方法实现，而纯粹是通过外磁场与在工件材料中基于该磁 场而感应产生的磁场的相互作用。由于使用这种施加压缩力和/或牵引 力的方法，因而就不需要机械运动了，例如，使用该方法，在成型过 程中的推进速度不受机械特性的限制。因此，与现有技术的已知系统 相比，可以达到基本上较高的速度。

根据本发明的有益开发，具有梯度的磁场能够由有电流流经的线 圈装置而产生，并具有不均匀分布。在本发明意义内的线圈装置不均 匀设计能够通过具有不均匀形状的单个线圈实现，例如，在线圈纵向 上呈锥形地逐渐变细的内部，或者在线圈纵向上变化的缠绕密度，从 而产生不均匀磁场。然而，线圈装置由几个彼此特性不同的线圈组成 的线圈装置线圈装置也应被理解为具有线圈装置的不均匀结构。这种 线圈装置使具有梯度的磁场以一种简单的方式产生，从而将该线圈装 置本身固定于空间中，并且磁场通过引导电流经过线圈装置而产生。 这种线圈装置不需要任何的机械运动部件；因此，由于由线圈装置产 生的磁场的存在，压缩力和/或牵引力被专门地施加到工件上。

根据本发明的另一个有利改进，这种具有梯度的磁场可以由设置 于杆状工件周围的至少两个线圈而制成，从而分别有电流经这些线圈 以产生不同磁场。本发明意义内的线圈在这里也应被理解为单独的导 电回路。在本发明的此实施例的框架内，具有相同设计的两个线圈围 绕工件周围设置并轴向地彼此隔开，从而，为了产生流经该线圈的不 同不同强度和/或相位的场电流。在用这种结构形成具有梯度的磁场 时，就可能利用大量的线圈和适当的控制来得到非常准确的可控路 线，该磁场能够实现对于作用在杆状工件上的压缩力和/或牵引力的精 确计量。

为了可控地施加作用在杆状工件上压缩力和/或牵引力，根据这 里描述的方法，在本发明的有利改进中，经过线圈和/或线圈装置的电 流可调整成时间的函数。这能够周期地发生，从而，根据共振频率而 优选地选出选定的频率，其中共振频率被设计为材料特性和杆状工件 尺寸的函数。在磁场中，电能通过选定线圈最有效地转换为压缩力和/ 或牵引力的频率称为共振频率。

根据本发明的建议，为了避免线圈装置过热，如果必要的话，可 以对线圈冷却。

根据本发明的另一个有力改进，如果杆状工件是导电的，那么就 能够使电流经其中，以利于压缩力和/或牵引力的施加。通过把工件本 身与外部电源连接起来并从而向其提供电流，除了由外部磁场感应产 生的磁场外，在工件周围还产生另一个磁场。根据电流方向和外部磁 场的极性能够放大施加到工件上的力。

根据本发明的另一个有利建议，能够对工件进行冷却，以避免工 件由于外部磁场而产生的过热，因为这种过热在周期性交替变化的磁 场中特别容易发生。

使用本发明的方法，杆状工件能够被对应用于使工件变形的成型 模具运输、拉伸或压缩。杆状工件只能由导电和/或可磁化材料组成。 在这里，不仅要考虑采用所有导电材料，而且也可考虑采用可磁性极 化和/或磁化的树脂或等同材料。

为了实现上述目的，本发明还提出了一种装置，该装置用于把压 缩力和/或牵引力施加到基本上为杆状的工件上，其中工件由导电和/ 或可磁化材料制成。该装置包括线圈装置，该装置能够受到用于形成 具有梯度的磁场的电流的作用，该梯度指向施加于工件上的力的方 向。

这里的线圈装置包括单个不均匀设计的线圈。然而，优选的是包 括至少两个线圈，该线圈能够受到可单独为每个线圈进行调节的电流 的作用。本发明意义上的线圈应该理解成不仅是几个绕组的线圈，而 且也是单独的导电回路。根据本发明的有利改进，单独的线圈绕彼此 轴向隔开的工件路线同心地布置，沿着该路线，工件受到压缩力和/或 牵引力的作用。

从下面基于唯一附图的典型实施例的描述中，对于本领域专家， 本发明的其他优点和特征很明显地公开出来。

图1在示意图中示出了用于以所发明的方法拉伸管状件，从而将 拉伸操作所需的牵引力施加到管状件上的的装置。

图1为一段管状件1的示意图。图中示出了为使管状件1直径减小 而在箭头8方向上通过模具4拉伸该管时的情况。在图中模具4的左边 示出了具有管状件初始直径的管状部分2。在图中模具4的右边，示出 了管状部分3，该管状部分与管状部分2直径相比，具有减小的直径。 另外，还示出了线圈装置，该线圈包括四个相同的线圈5a到5d，这些 线圈沿管状件1轴向布置，彼此具有一定间隔，并在管状部分3周围与 所述部分同心。线圈装置5的线圈5a到5d通过电线6a到6d连接到可控制 的电源7上。

使用可控电源7，不同电流通过电线6a到6d单独地加到线圈装置5 的线圈5a到5d上，从而在线圈装置5的区域形成磁场，该磁场在箭头8 方向上具有梯度。具有梯度的这种磁场在管状件的管状部分3产生了 副磁场，其中管状件由导电和/或可磁化材料构成。由于线圈5a到5d产 生了具有梯度的磁场和副磁场，因此产生了力，图中示出该力作用于 管状部分3并因而作用于管状件1的箭头8的方向上。在该力的帮助下， 管状件1被拉伸通过模具4拉伸并成型。

能够操作这里的可控电源7，以使得分别流经线圈5a到5d的电流 能够随时间而变化，从而，在电线6a到6d中传导的每个电流都具有不 同的大小和/或能够不同相。

使用示意图中的典型实施例的结构，牵引力也能够被施加到管状 件上，以在无机械辅助的情况下拉伸管状件。由于存在有利用线圈装 置产生的主磁场和在管状件的导电和/或可磁化材料上感应产生的副磁 场，因此，拉伸管状件所需的牵引力单独地由于主磁场产生，该主磁 场是通过线圈装置产生的，而副磁场感应于管状件的导电和/或可磁化 材料中。替代在管状件上施加牵引力，对应于线圈装置5的线圈装置 能够设置于图中左侧示出的管状部分2上，其中线圈5a到5d应当切换， 以使得在管状件末端施加有同样沿箭头8方向作用的压缩力。

所示实施例仅仅用来解释本发明，而不是限制性的。特别是线圈 装置5能够包括除了所示四个线圈5a到5d以外的多个线圈。另外，为 了增强所产生的压缩力和/或牵引力，由导电材料制成的管状件能够与 电源相连接，并从而有电流经过。

参考标号列表：

1、管状件

2、管状部分

3、管状部分

4、模具

5、线圈装置

5a、线圈

5b、线圈

5c、线圈

5d、线圈

6a、电线

6b、电线

6c、电线

6d、电线

7、可控电源