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，在提到此点地实例中，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