專利名稱：：用于收縮管壁的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于收縮和改變圓柱金屬管形狀的裝置和方法。
背景技術(shù)：
：大多數(shù)罐子和容器都是根據(jù)特定的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)來制造的，例如，美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)的鍋爐和壓力容器標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)運(yùn)輸部標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)鐵路協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)及其它類似的標(biāo)準(zhǔn)，為了滿足這些標(biāo)準(zhǔn)，采用某些被接受了的方法來制造一些容器，對(duì)于厚壁容器、如金屬管子之類的空心圓柱結(jié)構(gòu)，其端部被收縮起來，以形成容器和罐子，如高壓容器和滅火器。其中一種收縮空心圓柱結(jié)構(gòu)的端部以形成高壓容器的方法是轉(zhuǎn)動(dòng)圓柱結(jié)構(gòu)、加熱其端部且向加熱了的端部施加壓力，例如，美國(guó)專利2,699,596(Aronson)披露了一種加工氣體壓力容器的加工過程，它將一管子的側(cè)面加熱，且旋壓金屬?gòu)膫?cè)面到壓力容器的底部。與此類似，美國(guó)專利2,408,596(Bednar等)披露了一種形成圓筒底部的方法，此方法是通過對(duì)一筒狀工件進(jìn)行噴燈加熱、轉(zhuǎn)動(dòng)、和施壓來完成的，壓力是通過一沿拱形路徑移動(dòng)的工具施加的，美國(guó)專利2,406,059(Burch)透露了一種加工方法，此方法用來旋壓一適合于閉合管子的端部的空心工件，其管子的端部是用乙炔火焰之類的加熱方法來加熱的，并通過一平面工具對(duì)管子的端部施加壓力以使其閉合。ManfredRngge在1994年的《Verlag現(xiàn)代工業(yè)》中的“旋壓和流動(dòng)加工”一文中披露了采用熱旋壓來閉合厚壁管子以制造高壓氣瓶的方法，在這樣對(duì)厚壁管子進(jìn)行熱旋壓時(shí)，他聲稱可采用感應(yīng)線圈來預(yù)熱管子，當(dāng)進(jìn)行旋壓時(shí)，采用了氣體燃燒器來補(bǔ)償管子的熱量損耗。同時(shí)也披露了采用型芯的冷旋壓方法，這樣的方法可用來制造大的薄壁容器的端部。雖然可以采用型芯旋壓來制造薄壁容器的頭部(或末端)，但這樣的容器端頭必須互相焊在一起或焊到一管子上，以形成一閉合的容器，這是因?yàn)闆]有很好的方法從閉合的容器中取出型芯。進(jìn)一步，在熱旋壓一大的薄壁結(jié)構(gòu)時(shí)，相對(duì)比較大的表面積與體積之比會(huì)導(dǎo)致快速的熱量損失，因此保持住溫度很困難，還有，平行作用于薄壁管子表面的擠壓應(yīng)力可能使管子彎曲、折皺和失效，這是因?yàn)檎耐鈮毫?huì)使表面彎皺，管子抵抗彎皺的反力是與一在管子厚度的2至3次方范圍內(nèi)的數(shù)成正比，這主要取決于沿管子的位置及其它因素，這樣，折皺和彎皺是在制造薄壁容器中的嚴(yán)重問題，對(duì)厚壁容器有用的技術(shù)不適用于薄壁容器，沒有型芯而通過旋壓來制造這樣的容器是很困難的。最近，美國(guó)專利5,235,837(Wemer)披露了一種通過金屬旋壓操作來生產(chǎn)薄壁圓筒壓力容器或罐的裝置，容器的端帽是由一空心的薄壁工件加工而成的，成形輥?zhàn)友卦S多拱形行程路徑移動(dòng)，加工管件由加熱噴燈來加熱，通過成形輥?zhàn)拥倪\(yùn)動(dòng)、成形輥?zhàn)邮┘拥焦茏由系牧凸茏拥臏囟鹊目刂瞥绦?，來完成過渡區(qū)金屬厚度的控制分布，此方法可使過渡區(qū)的厚度比較厚，從而使該區(qū)得到強(qiáng)化，此處所用的術(shù)語過渡區(qū)指的是容器的非圓柱形部分與圓柱形部分連接的區(qū)域。遺憾的是，火焰加熱會(huì)導(dǎo)致金屬管子的氧化和損蝕，已經(jīng)發(fā)明了用來減少在熱旋壓加工中這種損蝕的方法，美國(guó)專利3,594,894(MayerJr.)披露了一種用于生產(chǎn)一料盒的方法，此方法將一均勻的厚管料加熱到稍高于材料的再結(jié)晶溫度，并在模內(nèi)加工材料，此模已加熱到低于材料再結(jié)晶的溫度?？梢圆捎冒懈袘?yīng)加熱線圈的加熱裝置完全包圍管狀材料的末端，且允許將溫度控制在稍高于再結(jié)晶溫度，采用一盤通過焊接封住料盒的末端。美國(guó)專利3,964,412(Kitsuda)披露了一在圓形生產(chǎn)線上的成形加工裝置，此裝置通過在一系列的工作站中順序拉延工件來生產(chǎn)高壓氣體容器，工件裝在一轉(zhuǎn)臺(tái)上，并采用一高頻感應(yīng)加熱器在第一個(gè)停止位置后的停止位置上，或接著的仍可以拉延工件的任一停止位置上加熱工件。要獲得均勻加熱，特別是對(duì)于大容器是非常困難的，加熱噴燈會(huì)將熱量集中于火焰直接噴到之處，為了加熱大管子，將需要許多噴咀(或噴燈)，這些火焰的重疊會(huì)導(dǎo)致過熱和相鄰噴咀的損壞，另外，由火焰噴咀暴露加熱是低效率的，因?yàn)橹挥械桶俜直?5-10％)的能量被傳遞到工件上而其余的則消耗在四周了，如果采用更熱的但少幾個(gè)火焰噴咀，更熱的溫度會(huì)導(dǎo)致金屬的加速損蝕，在另一方面，沒有表明感應(yīng)加熱能夠有效地加熱用于旋壓的大金屬管子，特別是對(duì)于那些具有較大的直徑與管壁厚之比的管子。發(fā)明概要本發(fā)明提供了一裝置，此裝置用于收縮金屬管(或管件)的端部，以形成一具有外表面的拱形部分，此裝置包括一使管子繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn))的裝置；一加熱管子端部的可移動(dòng)的裝置；還有一成形輥壓裝置，此輥壓裝置包括一成形輥?zhàn)?，用來沿順序接觸線給管子的端部施壓以逐漸收縮管子的端頭，成形輥壓裝置的運(yùn)動(dòng)是與加熱裝置的運(yùn)動(dòng)是相協(xié)調(diào)的，此處使用的與加熱裝置有關(guān)的術(shù)語“可移動(dòng)的”是指方位(即該裝置朝向的方向)或該裝置的直線移動(dòng)位置，采用術(shù)語“協(xié)調(diào)的”來描述安排兩個(gè)或更多的裝置互相相對(duì)運(yùn)動(dòng)以取得理想的效果，裝置以可變的協(xié)調(diào)的關(guān)系獨(dú)立地被移動(dòng)，即就方位或位置來說，此裝置應(yīng)不是剛性地束在一起的，術(shù)語“管子”包括其端部被收縮的管子，上述的管子在收縮之前是一普通的管狀結(jié)構(gòu)，在一優(yōu)選實(shí)施例中，每一接觸線具有一大致直的線段。在另一方面，本發(fā)明還提供了一裝置，此裝置用于感應(yīng)加熱一管子的端部，其中其端部逐漸改變形狀，此裝置包括一用于加熱的感應(yīng)線圈裝置，以及一用來移動(dòng)至少是感應(yīng)線圈的一部分的裝置，使線圈適應(yīng)管子變化的形狀以加熱指定的管子部分，感應(yīng)線圈裝置具有一感應(yīng)線圈，它的方位和位置相對(duì)于管子是可以改變的以適應(yīng)管子端部的形狀。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種方法，用于感應(yīng)加熱一金屬管子的端部，其中端部的形狀逐漸改變，此方法包括定位一具有感應(yīng)線圈的感應(yīng)線圈裝置，使得感應(yīng)線圈貼近感應(yīng)加熱的管子的端部；采用感應(yīng)線圈裝置產(chǎn)生一磁場(chǎng)；改變感應(yīng)線圈相對(duì)于管子的方位，以便使線圈隨著管子改變形狀而適應(yīng)管子端部的形狀，因此感應(yīng)線圈保持貼近管子的端部達(dá)到感應(yīng)加熱的目的。在另一方面，本發(fā)明提供了一種方法，用于收縮一金屬管子的端部以形成一具有外表面的拱形壁部分，此方法包括使管子繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；加熱管子的端部；以及給管子的端部施壓以逐漸收縮管子的端部。壓力是沿著順序接觸線施加的，其中每一接觸線都有一段大致直的線段。在本發(fā)明的又另一方面，隨著管子逐漸改變形狀，在管子的不同部分對(duì)管子端部的加熱和施壓是協(xié)調(diào)進(jìn)行的，本發(fā)明還提供了采用上述方法制造的金屬管子結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供了一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于控制成形工具和加熱裝置以達(dá)到收縮轉(zhuǎn)動(dòng)管子的目的。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括一接受輸入?yún)?shù)的設(shè)備；一用于在輸入?yún)?shù)的基礎(chǔ)上計(jì)算成形工具和加熱裝置和方位和位置的裝置，以達(dá)到隨著管子改變形狀使成形工具和加熱裝置協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)及收縮管子的目的；一顯示成形工具和加熱裝置的方位和位置信息的設(shè)備；還有一裝置，采用電子方式將計(jì)算出的方位和位置傳遞到移動(dòng)加熱裝置和成形工具的裝置中。本發(fā)明的裝置和方法可以很方便地應(yīng)用到制造如罐子和容器之類的圓筒結(jié)構(gòu)，它們可以是厚壁的(有時(shí)稱之為“厚殼”，即具有直徑與壁厚之比D/t約為15∶1至50∶1，也可以是薄壁的(有時(shí)稱之為“薄殼”，例如具有直徑與壁厚之比D/t于50∶1，如大于100∶1)。在以前的制造大(如直徑大于12英寸(30厘米))容器的技術(shù)中，其頭(即容器的末端)非常典型地通過沖壓、在型芯上冷旋壓或鍛造的方法來分別制造，然后焊接到管子上，這樣的方法是勞動(dòng)密集型的，且由于在沖壓加工后的碎料成了廢料，因此比較浪費(fèi)，進(jìn)一步，若管子不是精確的圓形，它就不能與圓頭相吻合，本發(fā)明排除了對(duì)沖壓和焊接端頭以及端頭與管子的匹配方面的需要，因此減少了浪費(fèi)和勞動(dòng)，不象以前的加工技術(shù)需要將端頭匹配到管子上，本發(fā)明的裝置可以從長(zhǎng)方形的金屬板開始制造在某一范圍內(nèi)的任何尺寸的容器，可以采用本發(fā)明的裝置和方法來制造各種形狀(如圓的、橢圓的、錐形的、錐環(huán)形的及其它有關(guān)的對(duì)稱形狀)的容器，所以不需要不同形狀和尺寸的管子和端部的存貨。在另一方面，與以前的旋壓加工技術(shù)相比，以前的加工技術(shù)用來制造相對(duì)比較小的直徑(如小于10英寸(25厘米))的厚壁容器，如高壓氣缸和滅火器之類的，其中其閉合的端部的壁厚要比筒部厚，本發(fā)明除了能夠象以前的旋壓技術(shù)那樣制造圓筒結(jié)構(gòu)外，還提供了制造大(如最好是直徑大于16英寸(40厘米)，典型的應(yīng)用在16英寸至120英寸之間的直徑)薄壁容器。如前所述，在制造大的圓筒結(jié)構(gòu)時(shí)，保持旋壓時(shí)的均勻高溫是困難的，若用火焰噴咀(或噴燈)來加熱，它們應(yīng)該被安排和控制得使熱量均布和減少火災(zāi)的危險(xiǎn)及過熱或熱量不足，另一方面，我們發(fā)現(xiàn)感應(yīng)加熱盡管減少了火災(zāi)的危險(xiǎn)，但不能簡(jiǎn)單地通過加大感應(yīng)加熱裝置的尺寸來應(yīng)用在大圓筒結(jié)構(gòu)上。因?yàn)楸”谌萜鲿?huì)很快冷卻，我們發(fā)現(xiàn)加熱和成形必須同時(shí)進(jìn)行，圍在容器外圍上的螺管線圈不能滿足要求，因?yàn)檫@樣限制了成形輥?zhàn)咏咏萜鞯耐獗?，我們發(fā)現(xiàn)可以采用更小的盤狀的線圈且用在離成形輥?zhàn)虞^遠(yuǎn)的表面區(qū)域，例如，成形輥?zhàn)雍透袘?yīng)加熱盤狀線圈可以置于旋壓形狀的反面，平面感應(yīng)線圈(盤狀線圈)必須大致平行和靠近被加熱的表面，我們發(fā)現(xiàn)，為了提高加熱效率，線圈的表面最好是離容器表面約0.5英寸之內(nèi)，所以我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)加工容器且其形狀改變時(shí)，移動(dòng)感應(yīng)加熱線圈(如盤狀線圈)保持靠近容器的表面對(duì)于加熱容器及保持理想的溫度是非常有效的。另外，我們發(fā)現(xiàn)，突然變化曲率的表面用感應(yīng)線圈是非常難以均勻加熱的，特別是熱量集中在這些曲率突然變化處會(huì)增加材料失效的可能，為了克服這些困難，我們研究出了旋壓軌跡，使起始和終了形狀中間的形狀不顯示出表面曲率的突然變化，這是這樣來實(shí)現(xiàn)的，通過沿順序接觸線將成形輥?zhàn)訅涸诠茏由?，其中每一接觸線上都有一比前一端點(diǎn)更遠(yuǎn)的近側(cè)端點(diǎn)，術(shù)語“旋壓軌跡”指的是成形輥?zhàn)拥穆窂?，它引起管子的端部改變形狀。更進(jìn)一步，我們研究出了一系列直線軌跡，它們整體成形一復(fù)合的曲面，例如一半球，這些軌跡被稱之為“切向旋壓軌跡”，因?yàn)槊恳恢本€成形路徑是與理想的最終形狀相切的。這樣，對(duì)任何直線路徑，近側(cè)(不遠(yuǎn))起點(diǎn)的表面部分將被加工成與前次成形工具走輥的理想終了形狀相匹配，如這里所采用的，術(shù)語“近側(cè)”指的是向著管子中點(diǎn)的位置，而術(shù)語“遠(yuǎn)側(cè)”指的是向管子末端的位置。更進(jìn)一步，通過逐漸移動(dòng)加熱線圈，從而留下已被形成或“切向旋壓”成的拱形部分，也就是采用順序逐漸改變的旋壓軌跡，其中每一軌跡都有一直線部分與拱形部分相切，因?yàn)榫植考訜岫惯^渡區(qū)失效的危險(xiǎn)會(huì)進(jìn)一步降低。在切向旋壓中，與直線路徑的起點(diǎn)處較遠(yuǎn)的表面區(qū)是錐形的，就象以前的直線路徑形成的一樣，此錐形區(qū)有很多優(yōu)點(diǎn)，它使曲率不發(fā)生突然變化，所以可能均勻加熱以便能夠進(jìn)一步加工。隨著管子端部逐漸改變形狀，加熱線圈(即加熱元件)和成形輥?zhàn)拥膮f(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)將允許端部的溫度、形狀和厚度受到控制。以事先確定的一套參數(shù)為基礎(chǔ)，反饋控制利用連續(xù)監(jiān)控的溫度、力和轉(zhuǎn)動(dòng)速度數(shù)據(jù)以及成形輥?zhàn)雍图訜峋€圈的位置和方位的數(shù)據(jù)，使本裝置能夠自動(dòng)控制，以生產(chǎn)出具有拱壁端部的圓筒結(jié)構(gòu)。附圖簡(jiǎn)述參照附圖，其中在幾個(gè)視圖中相同的數(shù)字代表相應(yīng)的相同部件，其中圖形沒有按比例畫以表示其細(xì)節(jié)。圖1是一本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例的頂視圖，有一管子裝在該裝置上；圖2是一本發(fā)明中帶動(dòng)管子轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)的正視圖，給出了裝在此機(jī)構(gòu)中的金屬罐子；圖3是圖2所示的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；圖4是圖2所示的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的正視圖，給出此機(jī)構(gòu)詳細(xì)的一部分；圖5是圖3中的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一部分的側(cè)視圖，其中省略了一部分以表達(dá)細(xì)節(jié)，其中的支承柱以虛線表示；圖6是圖4的裝置中沿線6-6剖切的一部分的剖視圖；圖7是圖5的裝置中沿線7-7剖切的一部分的剖視圖；圖8是圖1的實(shí)施例中的加熱機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；圖9是圖1的實(shí)施例中的加熱機(jī)構(gòu)的俯視圖10是一表示本發(fā)明的感應(yīng)加熱裝置的實(shí)施例的感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)視圖；圖11是圖10中的感應(yīng)加熱線圈裝置的側(cè)視圖；圖12是本發(fā)明的感應(yīng)加熱線圈裝置的另一個(gè)實(shí)施例；圖13是本發(fā)明的感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖14是本發(fā)明的感應(yīng)加熱線圈的又一個(gè)實(shí)施例的立體圖；圖15是圖1裝置的優(yōu)選實(shí)施例的成形輥?zhàn)又梅艡C(jī)構(gòu)的俯視圖；圖16是圖15中的機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；圖17是表示管子端部和在其上要加工的拱形的示意圖；圖18是表示圖1裝置優(yōu)選實(shí)施例中的成形輥?zhàn)雍凸茏佣瞬康捻樞蚪佑|線；圖19表示一通過輥壓長(zhǎng)方形金屬板而成的筒狀結(jié)構(gòu)；圖20表示一適合用本發(fā)明裝置加工的管子，其中有一焊縫；圖21A表示一采用本發(fā)明的裝置收縮管子的端部而加工成的罐子；圖21B表示另一由本發(fā)明的裝置加工而成的具有拱形壁端的罐子；圖22表示另一由本發(fā)明的裝置加工而成的具有錐形端部的罐子；圖23A是一縱向剖視圖，表示成形輥?zhàn)酉鄬?duì)于管子端部的方位和行走路徑，其中成形輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)軸線平行于管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線；圖23B是一垂直于圖23A的實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的剖視圖；圖23C是圖23A中實(shí)施例的一側(cè)視圖；圖24A是一縱向剖視圖，表示成形輥?zhàn)酉鄬?duì)于管子端部的方位和行走路徑的另一實(shí)施例，其中成形輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)軸線與管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相交；圖24B是一垂直于圖24A中實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的剖視圖；圖24C是圖24A中實(shí)施例的側(cè)視圖25A是垂直于管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的的剖視圖，示出另一實(shí)施例的成形輥?zhàn)酉鄬?duì)于管子端部的方位和行走路徑，其中成形輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)軸線雖然與管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不平行，但也不相交，而是在與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行的一平面內(nèi)；圖25B是圖25A中的實(shí)施例的側(cè)視圖；圖26A是垂直于管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的剖視圖，示出又一實(shí)施例的成形輥?zhàn)酉鄬?duì)于管子端部的方位和行走路徑，其中成形輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)軸線與管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不相交，而是在與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不平行的平面內(nèi)；圖26B是圖26A中的實(shí)施例的側(cè)視圖；圖27是示意縱向剖視圖，表示了成形輥?zhàn)酉鄬?duì)于管子端部的方位和行走路徑的又一實(shí)施例；圖28是一示意縱向剖視圖，代表圖1的實(shí)施例中的加熱線圈和成形輥?zhàn)优c管子的位置關(guān)系，并給出了成形輥?zhàn)禹樞蜃咻伒穆窂?；圖29A和29B是部分縱向示意圖表示了成形輥?zhàn)拥姆轿缓统尚屋佔(zhàn)勇窂降亩瞬课恢?；圖30A是一縱向示意剖視圖，表示圖1實(shí)施例中的成形輥?zhàn)拥拇砺窂?；圖30B是一示意圖(沒按比例)，表示了成形輥?zhàn)釉谠S多順序走輥中行過的路徑；圖31是一示意縱向剖視圖，表示了成形輥?zhàn)拥奈恢煤凸茏拥亩瞬吭诟鞣N代表性路徑上的關(guān)系；圖32A和32B表示圖1中的裝置的控制系統(tǒng)的示意圖；圖33A和33B圖1中的裝置的操作流程代表示意圖。優(yōu)選實(shí)施例描述根據(jù)本發(fā)明，如圖1所示的優(yōu)選實(shí)施例是說明本發(fā)明的裝置的，在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，隨管繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，要被收縮的管子(或殼)的一端通過電感方法加熱，采用一成形輥?zhàn)友刂樞虻慕佑|線給管的端部施壓，每一接觸線有一直線段，因此管的端部就逐漸收縮。下列是一術(shù)語表及它們?cè)谶@里的用法的簡(jiǎn)短描述。1.自由端或自由邊——這是殼(或管)的邊，它是加熱區(qū)的一端，加熱區(qū)的另一端是過渡區(qū)。2.薄殼——一般是一圓柱殼，其直徑與壁厚之比大于50比1，最好是大于100比1。3.厚殼一般是一圓柱殼，其直徑與壁厚之比小于50比1。4.端頭——端頭是事先加工出的形狀，傳統(tǒng)的罐是將端頭焊在罐的端部來閉合的。5.電感加熱——用交變磁場(chǎng)來加熱金屬，這將感應(yīng)出渦流電流，該電流以熱的形式消耗其能量。6.E-停止——緊急停止，這是某處出了故障，機(jī)器控制裝置自動(dòng)停止所有的機(jī)器操作，另外，機(jī)床操作者可以手工啟動(dòng)E-停止，從人身安全的觀點(diǎn)來看，E-停止是特別重要的，例如在一程序的運(yùn)行試驗(yàn)期間，一人可能把手放在機(jī)床的一個(gè)扭點(diǎn)上，很明顯，一旦發(fā)現(xiàn)這種情況，操作者要啟動(dòng)E-停止，另見E-返回。7.E-返回——緊急返回，這與E-停止類似，但是由于罐也許很熱，經(jīng)常需要將成形工具和感應(yīng)器從罐上撒離，這樣，如果在旋壓時(shí)某處出錯(cuò)，且這又不是人身安全的問題，通常機(jī)器或機(jī)床的操作者需要啟動(dòng)E-返回而不是E-停止，另見E-停止。8.火焰加熱——采用燃?xì)?氧混合物通過噴燈加熱的方法。9.壓力容器——封閉的容器(通常是金屬的)，它能夠在壓力下容納介質(zhì)。10.型芯——一成型的芯子，頂著它旋壓材料，型芯不用在自由空間旋壓中。11.運(yùn)動(dòng)控制——采用可編程序計(jì)算機(jī)和元件操縱機(jī)械元件。12.直徑與厚度比(D/t)——一殼的公稱外直徑與殼的公稱壁厚之比。13.軌跡/過渡容器形狀——由成形工具走出的程序化了的路徑，及在旋壓期間修正了的殼的形狀。14.拱形路徑——曲線性質(zhì)的軌跡和過渡形狀。15.切線路徑——其起點(diǎn)與被加工的端部最終期望的形狀大致相切的軌跡和過渡形狀。16.橢圓頭——一容器的頭部，其軸向的軸線比徑向的軸線短。17.半圓頭——一容器的頭部，形狀為半圓。18.錐環(huán)頭——一容器的頭部，形狀為圓錐形。19.不圓度——測(cè)得的最小直徑與測(cè)得的最大直徑之差。20.無縫殼——一圓筒殼，它是由無縫管制成的。21.單端——通過旋壓加工一次閉合殼的一端。22.雙端——通過旋壓加工同時(shí)閉合殼的兩端。23.氧化火焰——具有較高的氧氣與燃?xì)獗妊鯕膺^多)的火焰，它提高了火焰的溫度。24.氧化——形成氧化鐵的化學(xué)反應(yīng)，在有過多的氧氣的情況下氧化加速。25.節(jié)距——這是在旋壓時(shí)成形工具在殼的每一轉(zhuǎn)中的軸向運(yùn)動(dòng)，表過為英寸/轉(zhuǎn)。26.弧長(zhǎng)——一從起始成形點(diǎn)到殼的自由端的殼長(zhǎng)，沿殼表面度量。27.熱傳導(dǎo)系數(shù)——加熱部件所吸收的熱能數(shù)量，作為一加熱裝置輸出總熱量的百分比。28.應(yīng)力消除——通過將材料加熱到某一點(diǎn)使材料中的殘余應(yīng)力消失的工藝過程。29.螺線管——一個(gè)感應(yīng)加熱的螺旋形狀的線圈，它繞在被加熱的部件上。30.非螺線管——一感應(yīng)加熱線圈，它不完全包住被加熱的部件，它有時(shí)被稱作是盤狀線圈。31.PID控制——(此例積分微分控制)，一種常用的反饋過程控制器。32.PLC——一種可編程邏輯控制器，一般用來控制基于定時(shí)器和外部輸入的一系列機(jī)器事件。參見圖1，用于收縮管的一端的優(yōu)選裝置1有一使管子繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)(旋轉(zhuǎn))的裝置2，一對(duì)用來加熱管的兩端的裝置4A和4B，一對(duì)用來使管7的兩端部變圓的裝置6和8，此裝置向管7的兩端施加壓力以使管的端部收縮(如圖1所示，裝置6位于使管變圓的位置，而裝置8位于使管收縮的位置)，這些裝置固定在一公共結(jié)構(gòu)上，如一平臺(tái)或基礎(chǔ)(沒有表示出)，使得這些裝置能夠合作起作用，就象管弦樂的方式，以加熱和收縮管的端頭(就是端部)。參見圖2和3，用于轉(zhuǎn)動(dòng)管子7的裝置2有一導(dǎo)圈10，管子穿過其中并與其固定在一起，所以當(dāng)圈10轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，引起管子7繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，此軸線最好是與導(dǎo)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線一致，導(dǎo)圈10由許多導(dǎo)輥支承，這些導(dǎo)輥固定在框架14上，導(dǎo)圈10的外表面上有壓花面16，此壓花面與驅(qū)動(dòng)輪18接觸，驅(qū)動(dòng)輪18的輪緣(或外緣)與導(dǎo)圈10上的壓花面16磨擦引起導(dǎo)圈隨驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，采用一驅(qū)動(dòng)齒輪箱22的馬達(dá)20并借助皮帶24來帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。參見圖4和5，導(dǎo)圈10的外表面上有槽26，用于接受導(dǎo)輪12，所以當(dāng)帶動(dòng)導(dǎo)圈10轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)圈相對(duì)于框架14和驅(qū)動(dòng)輪12保持軸向靜止，導(dǎo)圈10有第一內(nèi)部支承柱28和第二內(nèi)部支承柱30，它們?cè)趯?dǎo)圈內(nèi)表面上沿其軸線方向伸出，參見圖6和7，一對(duì)第一支承柱28A和28B由許多螺釘32A、32B、32C、32D安裝在導(dǎo)圈10上，第二支承柱30通過徑向可調(diào)螺桿34A和34B安裝在導(dǎo)圈上，此螺桿類似于螺栓的螺桿，徑向可調(diào)螺桿34A和34B通過螺紋連接裝在導(dǎo)圈上，因此當(dāng)此螺桿相對(duì)于導(dǎo)圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)方向沿徑向向內(nèi)或向外移動(dòng)。當(dāng)一管子7裝在導(dǎo)圈10內(nèi)時(shí)，徑向可調(diào)螺桿首先沿徑向朝外移動(dòng)，以允許管子穿過此圈，當(dāng)管子位于導(dǎo)圈中的合適的軸向位置后，徑向可調(diào)螺桿34A和34B相對(duì)于導(dǎo)圈快速沿徑向向內(nèi)移動(dòng)，因此第二支承柱壓住管子的外表面，這樣管子7就固定地裝在導(dǎo)圈10中了，導(dǎo)圈10、支承柱28和30及徑向可調(diào)螺桿34的尺寸應(yīng)這樣來選定，當(dāng)管子裝在導(dǎo)圈10中時(shí)，使具有確定直徑的管子7的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與導(dǎo)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線一致。每一支承柱都有一徑向朝里的面層36，它與管子的外表面摩擦接觸，表層36具有較高的摩擦系數(shù)，所以管子可以牢固地裝在導(dǎo)圈內(nèi)。參見圖8和9，給管子7的端部37加熱的裝置(例如4A)具有一機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)用于至少在二維方向上移動(dòng)加熱元件，例如此機(jī)構(gòu)能夠在一三自由度的兩維平面上移動(dòng)加熱線圈(通過下面的描述就清楚了)，加熱元件38最好具有感應(yīng)線圈裝置，此裝置包括有一個(gè)或更多由絕緣體40保護(hù)的感應(yīng)線圈(圖8和9中沒有表示出)，如圖8和9所示，加熱元件38鉸接在一可伸臂42上，因此加熱元件38可在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，此水平面平行于(基礎(chǔ)和管子7的軸線)，帶箭頭的線A表示出了加熱元件繞鉸接中心的轉(zhuǎn)動(dòng)。可伸臂42具有第一部分44和第二部分46，它們一起形成動(dòng)連接，這樣可伸臂的整體長(zhǎng)度可以通過使第二部分相對(duì)于第一部分移動(dòng)來伸長(zhǎng)或縮短，所以加熱元件至管子的距離可以變化，采用一馬達(dá)54來實(shí)現(xiàn)第二部分46相對(duì)于第一部分44的運(yùn)動(dòng)，可伸臂的第一部分44和第二部分46最好是通過導(dǎo)軌50形成滑動(dòng)連接，且馬達(dá)54驅(qū)動(dòng)一機(jī)構(gòu)從而帶動(dòng)第二部分46沿著第一部分44移動(dòng)，帶箭頭的線B表示了可伸臂的伸長(zhǎng)和收縮。一第二馬達(dá)48通過一可拉伸軸52與一直角齒輪箱機(jī)構(gòu)61形成動(dòng)連接，以帶動(dòng)位于可伸臂的第二部分末端的加熱元件38繞其鉸接中心轉(zhuǎn)動(dòng)，第一馬達(dá)54、第二馬達(dá)48和可伸臂42的第一部分44安裝在安裝柱56上，此柱安裝在基礎(chǔ)58上，最好是在安裝柱初裝時(shí)，將安裝柱56調(diào)整得垂直(也就是與加熱元件繞鉸接中心轉(zhuǎn)動(dòng)的平面相垂直的方向)，因此加熱裝置位于正確的高度上(加熱元件的中心線與殼的中心線在同一水平面上)，以給管子7加熱，另外，可以采用一在裝置運(yùn)轉(zhuǎn)期間可以垂直調(diào)整的安裝柱56，安裝柱56通過鉸接裝在基礎(chǔ)58上，采用一第三馬達(dá)60來驅(qū)動(dòng)安裝柱56的運(yùn)動(dòng)，因此可伸臂42可以在一平面內(nèi)擺動(dòng)，此平面與垂直軸線相垂直，(也就是與加熱元件繞鉸接中心轉(zhuǎn)動(dòng)的平面平行)，帶箭頭的線C表示了可伸臂繞鉸接中心的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過控制安裝柱繞鉸接中心的轉(zhuǎn)動(dòng)、可伸臂的伸長(zhǎng)、加熱元件繞鉸接中心的轉(zhuǎn)動(dòng)，加熱元件就可以精確地置于貼近管子端部表面的理想位置上以感應(yīng)加熱，即使是在端部逐漸變形的情況下仍能這樣，如下所述，這些馬達(dá)是由計(jì)算機(jī)控制的，以給成形工具提供協(xié)調(diào)(或協(xié)作的)運(yùn)動(dòng)。參見圖10和11，加熱元件的加熱線圈及絕緣體40是由一鉸接支承臂62支承的，如上所述，此臂又鉸接在可伸臂42的第二部分46的端頭上，加熱元件是弧形的，一感應(yīng)加熱線圈64裝于絕緣體40的帶凹槽(是順著加熱線圈64內(nèi)凹的)的面內(nèi)并朝向管子，這樣，包括感應(yīng)加熱圈64的加熱元件38有一內(nèi)凹的表面66，以便貼緊管子的外表面，如實(shí)施例所示，感應(yīng)線圈64具有螺旋結(jié)構(gòu)且其外觀為一盤子，應(yīng)該明白，帶凹槽的表面可以是盆形的，或碗形的及其它類似的形狀。參見圖12，另外，感應(yīng)加熱線圈64的螺旋線可以繞成外觀為一正方形盤的形狀，而且此正方形的螺旋加熱線圈要做成具有一內(nèi)凹的表面以貼緊管子的外表面。圖13給出了另一種加熱元件的實(shí)施例，它有許多感應(yīng)線圈，且其中每一個(gè)線圈可以相互獨(dú)立地沿大致垂直于線圈平面的方向移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，例如，再參見圖8和9，每一個(gè)線圈都可以由可伸臂的第二部分46鉸接支承，有許多第二部分46，每一個(gè)支承一線圈，且它們都與可伸臂的公共第一部分44形成滑動(dòng)連接，這樣，這些線圈可以移動(dòng)成一形狀，此形狀對(duì)應(yīng)于在旋壓過程中管子變化的形狀。圖14給出了加熱元件38的另一個(gè)實(shí)施例，在此實(shí)施例中，感應(yīng)線圈裝置是鉸接的(也就是，兩個(gè)線圈這樣來安裝，它們可以通過一個(gè)或多個(gè)鉸銷70互相相對(duì)運(yùn)動(dòng))，圖14中的實(shí)施例中，在絕緣體40A和40B上裝有兩個(gè)感應(yīng)線圈64A和64B，此兩絕緣體相連接在一起，但線圈不連接，另外，感應(yīng)線圈64A和64B可以連接在一起使互相相對(duì)鉸接中心轉(zhuǎn)動(dòng)，一般地，如圖10至14所示的加熱元件具有的線圈不是螺線管狀的，這種非螺線管狀的線圈是相對(duì)平的且為弓形結(jié)構(gòu)并提供了一凹面，所以這種線圈更適用于貼近管子的外表面，應(yīng)該明白，由于是靠磁流來感應(yīng)加熱的，所以在感應(yīng)加熱線圈之間可以置入絕緣體，且感應(yīng)加熱還照樣可行，絕緣體可以用隔熱隔電的材料來制造，如陶瓷或耐火纖維或其它類似的材料。再參見圖1，一對(duì)成形輥壓裝置6和8用于向管子7的外表面施壓，成形輥壓裝置6和8中的每一個(gè)都有一成形輥?zhàn)?，它裝在軸上且可以轉(zhuǎn)動(dòng)，此軸牢固地裝在輥?zhàn)又С斜凵?，參見圖15和16，并考慮以成形輥壓裝置6為例，輥?zhàn)又С斜?2是鉸接在第一支架74上，在第一支架74上有一驅(qū)動(dòng)連桿76(可沿箭頭G的方向移動(dòng))以帶動(dòng)在第一支架上的成形輥?zhàn)又С斜?2繞其鉸接中心轉(zhuǎn)動(dòng)(如箭頭D所示)，所以成形輥?zhàn)又С斜劭梢栽谝黄矫鎯?nèi)擺動(dòng)，此平面與垂直軸線相垂直(也就是與管子的軸線平行)。第一支架74裝在第二支架80上且可以移動(dòng)，所以第一支架可以由馬達(dá)82驅(qū)動(dòng)而相對(duì)于第二支架運(yùn)動(dòng)，此運(yùn)動(dòng)沿著與管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行的方向(如帶箭頭的線E所示)，第二支架又裝在基礎(chǔ)上且可以移動(dòng)，因此當(dāng)它由第二馬達(dá)84驅(qū)動(dòng)時(shí)，它便沿與管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直的方向順著基礎(chǔ)移動(dòng)(如帶箭頭的線F所示)，第一個(gè)支架74、第二個(gè)支架80和成形輥?zhàn)又С斜?2相互之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使成形輥?zhàn)?8能夠精確地置于管子的外表面上，即便是管子的端部37從一圓筒形變成一收縮了的具有一拱面的形狀時(shí)也是如此，這樣，成形輥壓裝置可以得到精確的控制，例如由計(jì)算機(jī)來控制，以使該裝置給管子的端部施加壓力從而形成一理想的拱形壁部分，應(yīng)該明白，支架和連桿還可以采用其它的方式安排(例如采取非垂直的關(guān)系)，以為成形輥?zhàn)犹峁┚哂腥杂啥鹊亩S運(yùn)動(dòng)。兩成形輥裝置6和8中的每一個(gè)最好是都能執(zhí)行兩個(gè)功能——變圓和收縮，成形輥?zhàn)涌梢灾糜诠茏拥亩瞬?7的外表面上，且當(dāng)管子被感應(yīng)加熱和旋壓時(shí)，可以從管子軸線起的一固定徑向距離沿徑向移動(dòng)，這樣，管子的任何非圓度(就是非圓柱度)誤差，隨著管子的旋轉(zhuǎn)及由成形輥?zhàn)酉蚱涫┘訅毫Χ幌?，?dāng)以這樣的方法使軸的端部37變圓后，然后使管子收縮，這是這樣來實(shí)現(xiàn)的，通過進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)成形輥?zhàn)友b置6(或8)以移動(dòng)成形輥?zhàn)?8在近側(cè)和遠(yuǎn)端間的順序路徑上以相對(duì)于管子朝端點(diǎn)沿徑向向里及朝端點(diǎn)沿徑向向外的方式移動(dòng)。在另外的實(shí)施例中，采用第一輥壓裝置使管子變圓，此后采用另一成形輥壓裝置形成拱壁部分。裝置的使用在使用中，如圖1所示的說明本發(fā)明裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)端部加熱時(shí)(最好是感應(yīng)加熱)，沿著順序接觸線向管的端部施加壓力，每一接觸線最好是都有一直線部分，靠移動(dòng)成形輥壓裝置通過這樣順序的接觸線而給管子的端部施加壓力，可以使端部逐漸收縮而成為一拱壁部分，這樣，管子的端部就可以縮成一比未縮管端口窄的開口，或在管子上形成一完全封閉的端頭。參見圖17和18，本發(fā)明特別適合于用來收縮具有較大的直徑與厚度比(D/t比)(如如D/t比大于50∶1的薄壁管子的端部，例如管子的端部可以縮成一拱形的閉合端(由曲線86所示)。參照?qǐng)D18，管子的端部被加熱且被施壓以形成拱形的部分，壓力最好是沿順序接觸線88A、88B和88C等等施加，每一接觸線都有一直線段與最終的拱形部分86(就是設(shè)計(jì)的形狀)相切，進(jìn)一步，這些直線段中的每一根都在該線與拱形薄壁部分相切的點(diǎn)的遠(yuǎn)側(cè)，所以，隨著拱形薄壁部分86的逐漸形成，感應(yīng)加熱和施壓的位置逐漸沿徑向朝里且沿拱壁部分的拱形朝遠(yuǎn)側(cè)的方向移動(dòng)，隨著拱形薄壁部分86的逐漸形成，端部沒有形成拱形的部分成為了一錐形結(jié)構(gòu)，拱形的特別是管塊形的加熱元件方便了將加熱元件置于靠近端部的錐形部分。現(xiàn)在參照?qǐng)D19，管子(就是用來形成收縮端的管子)可以通過輥壓一金屬板使其成為一普通的圓筒形狀，得到的圓筒有一接頭(或未連接的縫)90，在此處金屬板的兩條邊92A和92B相遇，一焊縫94可以通過沿接頭90焊接而封住(如圖20所示)，通過使用本發(fā)明的方法和裝置，可以收縮管子的一端或兩端，例如使其封閉而形成一橢圓形的拱壁部分86A和86B(如圖21A所示)，拱壁部分的曲率可以通過修正順序接觸線的位置和角度來改變，一個(gè)罐子就是一個(gè)例子，它具有相對(duì)圓的(半圓)端頭96A和96B，它們可以根據(jù)本發(fā)明來加工，如圖21B所示，一具有錐形端頭的罐子(97A，97B)(如圖22所示)也能用本發(fā)明的方法和裝置來加工。在操作中，一要收縮其端頭的管子7穿過且固定在導(dǎo)圈10中，通過將徑向可調(diào)螺桿34A等擰入導(dǎo)圈，使第二支承柱30(見圖7)頂住管子的表面，這樣管子就被牢固地約束在導(dǎo)環(huán)中，所以管子和導(dǎo)圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)圈由與其壓花面相接觸的驅(qū)動(dòng)輪18帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，管子也隨導(dǎo)圈(在相同的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上)轉(zhuǎn)動(dòng)。參見圖1，要加工出拱壁部分的管子7的端部37被加熱，最好是由感應(yīng)加熱機(jī)構(gòu)加熱，隨著管的端部被加熱，管子也被帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，如前所述，成形輥?zhàn)?8以預(yù)定的徑向距離沿與轉(zhuǎn)動(dòng)管子軸線平行的方向徑向移動(dòng)，以使管的端部變圓。接著，當(dāng)在離管頭一預(yù)定距離的管的端部37的一處加熱時(shí)，隨著管子的轉(zhuǎn)動(dòng)給管子的端部施加壓力，成形輥?zhàn)?8沿著第一根接觸線移動(dòng)，第一根接觸線與初始的管壁是不平行的，且有一直線段，它與初始的管壁相交而與管的圓筒壁形成一很小曲率(就是一角度)，沿接觸線的成形加工導(dǎo)致一面向管子自由邊的錐形部分，直線段最好是大致與上述的交點(diǎn)的曲率處相切，應(yīng)該明白，當(dāng)把成品的拱形部分作為一個(gè)整體來考慮的話，這相切現(xiàn)象是宏觀的現(xiàn)象，微觀地說，若每一次走輥都單獨(dú)進(jìn)行，則直線部分就可能與拱形部分不絕對(duì)相切。參見圖23A-C，其中給出了一成形輥，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行，接觸線88A、88B和88C等不在圓柱管及成形輥的表面上，而是與管7的轉(zhuǎn)軸98成一空間的關(guān)系，在圖23A-C的實(shí)施例中，成形輥78的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線是與管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行的，成形輥從一預(yù)定的起始端點(diǎn)到一預(yù)定的結(jié)束端點(diǎn)，沿接觸線(例如88B)沿徑向朝里并朝管的遠(yuǎn)側(cè)端頭的方向移動(dòng)。當(dāng)成形輥?zhàn)叩搅说谝桓佑|線(如88B)的末端時(shí)，它就沿徑向向里移動(dòng)，然后沿第二根接觸線(如88C)返回到一位置，此位置相對(duì)于第一接觸線的近側(cè)起始點(diǎn)稍偏向遠(yuǎn)側(cè)且稍沿徑向向里，選擇第二根接觸線，使其離端部自由邊較遠(yuǎn)的端點(diǎn)在最終拱形上，且相對(duì)于第一根接觸線沿徑向向中心且偏向遠(yuǎn)側(cè)，類似于第一根接觸線，第二根接觸線也有一直線段，它與要形成的拱形(即最終形狀)大致相切。進(jìn)一步，隨著加工拱形，加熱機(jī)構(gòu)的加熱元件也移動(dòng)，以與成形輥?zhàn)拥倪\(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，所以感應(yīng)加熱線圈保持靠近管子端部的表面，最好是對(duì)于每一順序接觸線，加熱機(jī)構(gòu)的加熱元件也移動(dòng)，致使感應(yīng)加熱線圈逐漸沿徑向內(nèi)移且偏向遠(yuǎn)側(cè)，因此被加熱的部分逐漸離開拱形開始形成的部分，被加熱的部分受當(dāng)前切點(diǎn)和管子的自由邊約束，以這種方式，通過逐漸給管子的端部加熱和加壓而形成了拱壁部分，因此感應(yīng)加熱和施壓的部分逐漸離開，并留下了在加工過程中已被加工成的理想拱形。若需要的話，可以制造一帶有錐形端頭的管子(如圖22所示)，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，要選擇起始管子和輸入?yún)?shù)，以便當(dāng)旋壓管子時(shí)，受到成形工具沿接觸線的直線部分?jǐn)D壓的管端部自由邊合到一起形成一熔合頭。當(dāng)管子受到旋壓時(shí)，因?yàn)橐淮笾睆浇Y(jié)構(gòu)(即管子)中的金屬材料被迫成為一小直徑結(jié)構(gòu)(即圓錐形狀)，金屬被迫延伸其弧長(zhǎng)，這樣當(dāng)管子的端部被收縮時(shí)，金屬連續(xù)地向管子的自由邊移動(dòng)，基于管子的厚度和半徑，通過仔細(xì)選擇優(yōu)化參數(shù)，其中包括那些涉及到成形輥沿接觸線行走路徑的參數(shù)，金屬就可以被移到管子的端部，因此加工出的拱形部分相對(duì)具有均勻的壁厚，與管子的壁厚相似。一般地，拱壁部分的厚度增加量與傳統(tǒng)的熱旋壓加工(如Runge所描述的)相比要小得多，這能夠通過對(duì)一些參數(shù)的連續(xù)監(jiān)控來實(shí)現(xiàn)，監(jiān)控的參數(shù)有如溫度、力、管子轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以用來反饋控制加熱元件和置放成形輥?zhàn)拥倪\(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，這樣，管子的端部就可以被收縮(例如閉合)如圖23A-C所示，參照如圖24A-C所示的成形輥結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例，成形輥78的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線100與管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線98在成形輥?zhàn)拥倪h(yuǎn)側(cè)的一點(diǎn)相交。另外，成形輥的軸線還可以與管子的軸線不在同一平面上，最好是成形輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)平面與接觸線的直線段成一非垂直角度，所以由成形輥?zhàn)邮┘釉诠茏佣瞬康膲毫τ幸环至渴菇饘傧蚬茏拥淖杂蛇呉苿?dòng)，這樣，在這些另外的實(shí)施例中，成形輥?zhàn)酉鄬?duì)于管子是“相錯(cuò)”的，采用一相錯(cuò)結(jié)構(gòu)，管子端部和成形輥?zhàn)又g在轉(zhuǎn)動(dòng)期間的摩擦作用進(jìn)一步加強(qiáng)了推動(dòng)金屬沿徑向朝中心并偏向遠(yuǎn)側(cè)朝管子的自由邊移動(dòng)。例如，在如圖25A-B的實(shí)施例中，成形輥的轉(zhuǎn)動(dòng)軸100不平行于管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線98，但是它在一與管子轉(zhuǎn)動(dòng)軸線98平行的平面上，所以不與軸線98相交，圖26A-B給出了另一個(gè)相錯(cuò)的實(shí)施例，在這種情況下，成形輥的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線100不與管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線98相交，且也沒有與管子的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線98平行的平面以使輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)軸線在其平面上。參見圖27，另一個(gè)實(shí)施例采用一圓柱形輥桿102以沿接觸線施加壓力，在這個(gè)應(yīng)用中，輥桿102的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線104與接觸線的直線段平行，一般地，輥桿102不沿接觸線的直線段相對(duì)于管子的端部移動(dòng)，但是，在圖23至26的實(shí)施例中，通過逐漸連續(xù)地向近側(cè)和沿徑向向中心并以拱形的樣子移動(dòng)輥桿，從而調(diào)節(jié)順序接觸線之間的間隔，這樣一直線段與上一接觸線相比更加沿徑向向中心并更偏向近側(cè)，這是通過圓柱輥桿102的連續(xù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，與此相比，成形工具78是離散的軌跡。協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)如前所述，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒結(jié)構(gòu)(管子)，加熱元件和成形輥?zhàn)訁f(xié)調(diào)地移動(dòng)，以沿徑向朝中心且偏向遠(yuǎn)側(cè)旋壓圓筒結(jié)構(gòu)端部的金屬，參照?qǐng)D28，感應(yīng)加熱線圈64(或感應(yīng)器)位于靠近管子7上受壓的部分，最好是使線圈64轉(zhuǎn)動(dòng)或定位在離上述管子部分表面約半英寸處，為了便于熱量均勻分布在金屬受到旋壓的端部，感應(yīng)線圈最好是放在與朝向管子自由邊108的直線段106稍偏離平行位置一點(diǎn)形成一約為4°的角度，如114所示)，感應(yīng)線圈64的外端109最好是通過管子的自由端以形成外懸110，令人驚奇的是，感應(yīng)線圈的外懸和過度的轉(zhuǎn)動(dòng)所形成的不平行結(jié)構(gòu)，與平行的結(jié)構(gòu)相比導(dǎo)致了溫度更加均勻分布。成形輥?zhàn)拥穆窂脚c理想的拱形成一切點(diǎn)，例如在圖28中，路徑n與拱形在切點(diǎn)115處相切，且路徑n+1與拱形在切點(diǎn)117處相切，參見圖29A和29B，當(dāng)成形輥?zhàn)咏?jīng)過一路徑與管子接觸時(shí)，成形輥78的位置相對(duì)于靠近成形輥與管子接觸的輪緣(或外緣)的參考點(diǎn)而確定，一般對(duì)于一具有圓弧截面接觸面的成形輥?zhàn)?8，參考點(diǎn)是在圓弧的中心(圖29A中的116，圖29B中的118)，這樣，從中心到圓弧的距離稱作為“鼻子半徑”，但是參考點(diǎn)的位置可以任意選定，只要此位置可以精確地用數(shù)學(xué)方式描述，從而可以確定成形輥?zhàn)拥奈恢谩Ｒ话愕?，為了與操作者交互工作，象在產(chǎn)生機(jī)器控制程序的主程序(MAIN程序)中，成形輥?zhàn)拥奈恢孟鄬?duì)于管子來描述，例如，坐標(biāo)系(容器坐標(biāo)系)的原點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與一通過凸出部分的起點(diǎn)124且垂直于轉(zhuǎn)軸98的直線的交點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)控制，將這些坐標(biāo)從容器坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化成根據(jù)機(jī)器原點(diǎn)(機(jī)器坐標(biāo)系)定義的一組坐標(biāo)，此原點(diǎn)不是在管子上而是在機(jī)器硬件上。沿著端部表面從拱形起點(diǎn)124到自由邊108的弧長(zhǎng)隨著每一次走輥而增加，這就導(dǎo)致了管子端部有一伸長(zhǎng)量(圖28中的130)，這里所用的術(shù)語“伸長(zhǎng)量”指的是在第一次走輥之前的起始弧長(zhǎng)與任何給定的走輥次數(shù)后的弧長(zhǎng)之差。參見圖30A-B和圖31，其中給出了一路徑相對(duì)更加詳細(xì)的部分，一輪狀的成形輥?zhàn)釉诩庸ひ凰姆种粰E圓截面的拱形端部時(shí)行走在此路徑上，一成形輥?zhàn)?8上的固定點(diǎn)(例如圓周的半圓弧截面的中心116)所走出的路徑伸過預(yù)定的自由邊的位置(如108N)一叫做“附邊”的量，(還表示在圖28中的132)，此量包括了任何計(jì)算和實(shí)際弧長(zhǎng)之間的誤差，當(dāng)管子收縮到接近閉合點(diǎn)時(shí)，為了防止接觸不采用伸過管子自由邊的方法，否則就會(huì)與成形輥?zhàn)拥倪\(yùn)動(dòng)相干涉，而是當(dāng)成形輥?zhàn)釉诟竭叺奈恢脮r(shí)，將感應(yīng)線圈置于靠近自由邊且與成形輥之間有一間隙，如圖28所示，附邊在整個(gè)旋壓過程中對(duì)于各接觸線相對(duì)保持常量，一般地，對(duì)于一直徑是16英寸而壁厚為0.125英寸的容器，我們使用約0.15英寸的增量和約0.25英寸的附邊。參見圖28，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)管子且成形輥?zhàn)?8(例如一輪狀的輥?zhàn)?在沿各接觸線順序走輥而給管子的端部施壓時(shí)，感應(yīng)加熱線圈隨著成形輥?zhàn)拥捻樞蜃咻伓鴧f(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，換言之，感應(yīng)線圈的運(yùn)動(dòng)滯后于成形輥?zhàn)拥倪\(yùn)動(dòng)，例如，成形輥?zhàn)?8沿路徑n行走到管子的自由邊，然后沿徑向向中心到達(dá)第n+1次走輥時(shí)的一位置，然后沿著路徑n+1沿徑向向外行(要詳細(xì)了解，見圖28和30B)，當(dāng)成形輥?zhàn)?8完成走輥路徑n時(shí)，加熱線圈被置于n位置且有一過度轉(zhuǎn)動(dòng)量(用114代表)，當(dāng)成形輥?zhàn)?8完成走輥路徑n+1時(shí)，加熱線圈被移到一新位置n+1且有一過度轉(zhuǎn)動(dòng)量。參見圖28，增量112為路徑n和路徑n+1之間的距離，此距離是在管子的自由邊，沿垂直于路徑n的直線段的方向測(cè)量的，用于下次走輥(如n+1次走輥)的臨時(shí)點(diǎn)111(是一計(jì)算的中間點(diǎn)用以估算弧長(zhǎng))位于離第n次走輥為一增量距離處，然后計(jì)算第n+1走輥的直線部分的一點(diǎn)117，所以由這一點(diǎn)和臨時(shí)點(diǎn)所確定的是一與理想的拱形結(jié)構(gòu)相切的線，第二點(diǎn)113是通過從點(diǎn)117延長(zhǎng)這一大致直的直線段一計(jì)算量以包括弧長(zhǎng)，及包括預(yù)計(jì)的外伸量和附邊，一般地，增量的值越少，最終產(chǎn)品的拱形就越光滑，此增量值的選擇受操作約束影響，如時(shí)間、管厚、溫度和成本。參見圖28和30B，在操作中，感應(yīng)線圈64在第n次走輥完成后被移到一靠近殼的形狀的位置(圖28中的64)，這是發(fā)生在成形輥?zhàn)?8剛離開路徑n(圖中88N所示)后，如前所述，感應(yīng)線圈64最好伸過管子的端部的自由端以形成一外懸110，所以成形輥?zhàn)铀哌^的管子的整個(gè)長(zhǎng)度都可以被感應(yīng)加熱，這便于通過成形輥?zhàn)友乜拷茏幼杂啥说慕佑|線旋壓金屬。在另一情況下采用一圓柱輥?zhàn)?一種輥柱類型的輥?zhàn)?，圓柱輥?zhàn)釉谝还靶紊涎貜较蛳騼?nèi)且象一連續(xù)體似的擺過，在這種情況下，管子端部的自由邊連續(xù)地移動(dòng)，而增量可用長(zhǎng)度/時(shí)間的單位來表示，在這種情況下加熱線圈也能協(xié)調(diào)地連續(xù)移動(dòng)。裝置的控制如前所述，本發(fā)明的裝置可被自動(dòng)控制，參見圖32A和32B，裝置優(yōu)選實(shí)施例的控制系統(tǒng)包括一主控制系統(tǒng)，它協(xié)調(diào)裝置的整體運(yùn)作，其中包括材料輸送、冷卻、感應(yīng)加熱和管子的轉(zhuǎn)動(dòng)，在此示意的優(yōu)選實(shí)施例中，信息在主控CPU(中央處理單元)140和加熱裝置之間傳輸，兩套感應(yīng)加熱線圈142A和142B(對(duì)應(yīng)于管子的兩端，一左邊加熱線圈142A和一右邊熱線圈142B)中的每一套分別由感應(yīng)加熱電源144A和144B供電，在每一套中，信息在感應(yīng)線圈電源144A、144B和一PID(比例積分微分)溫度控制器之間傳遞，此溫度控制器用來控制供給加熱線圈的供電量，由非接觸式溫度傳感器148A、148B所測(cè)得的數(shù)據(jù)被傳送到PID溫度控制器146A和146B，信息也在PID溫度控制器146A、146B和主控CPU140之間傳遞，以整體控制加熱線圈142A和142B的能量輸出。采用可編程邏輯控制器148(PLC)來控制材料輸送部分150、冷卻系統(tǒng)152和各種輸入輸出元件154，信息在這各系統(tǒng)、部件、可編程邏輯控制器148和主控CPU140之間傳遞。用于旋壓管子的轉(zhuǎn)動(dòng)操作是由一運(yùn)動(dòng)控制處理器160所控制，此處理器控制一可變速交流電機(jī)控制器162，交流電機(jī)控制器162與一驅(qū)動(dòng)容器的主電機(jī)164(用來驅(qū)動(dòng)導(dǎo)圈的電機(jī))通訊，運(yùn)動(dòng)控制處理器160也與主控CPU140通訊，在圖32B中，點(diǎn)A(圈上的A)代表一CPU140和一運(yùn)動(dòng)控制處理器之間的連接點(diǎn)，有許多電機(jī)166A-L驅(qū)動(dòng)加熱線圈和成形輥?zhàn)拥倪\(yùn)動(dòng)，電機(jī)166A-L中的每一個(gè)都與一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)放大器168A等通訊，此放大器又與對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制處理器160通訊，運(yùn)動(dòng)控制處理器160又與主控CPU140通訊，以提供給裝置各種特征的運(yùn)動(dòng)，以這種方式控制的電機(jī)包括左成形工具(成形輥?zhàn)?直移軸線1的電機(jī)166A、左成形工具直移軸線2的電機(jī)166B、左成形工具轉(zhuǎn)動(dòng)軸線電機(jī)166C、右成形工具直移軸線1的電機(jī)166D、右成形工具直移軸線2的電機(jī)166E、右成形工具轉(zhuǎn)動(dòng)軸線電機(jī)166F、左加熱線圈轉(zhuǎn)動(dòng)軸線1的電機(jī)166G、左加熱線圈直移軸線電機(jī)166H、左加熱線圈轉(zhuǎn)動(dòng)軸線2的電機(jī)166I、右加熱線圈轉(zhuǎn)動(dòng)軸線1的電機(jī)166J、右加熱線圈直移軸線電機(jī)166K、右加熱線圈轉(zhuǎn)動(dòng)軸線2的電機(jī)166L。參見圖33A和33B，當(dāng)本裝置被用來收縮一管子的端部時(shí)，使用者(即操作者)將信息輸入到控制系統(tǒng)(即主控CPU)中，方框200表示輸入步驟，此信息包括要加工的薄殼件的技術(shù)參數(shù)(如管子的直徑及壁厚，加工完后罐子的拱形部分的形狀和尺寸，拱形部分的厚度，要加工的端部的原始長(zhǎng)度和位置等)，及加工技術(shù)參數(shù)(包括管子要加熱到的溫度，由成形輥施加在管子上的力的極限，管子轉(zhuǎn)動(dòng)的速度等)，進(jìn)一步，還要確定要使用的成形工具的類型，基于所輸入的信息，中央控制CPU計(jì)算為了加工出要求的罐子裝置各部分的運(yùn)動(dòng)(計(jì)算部分由方框202表示)，若要采用一輪狀的成形工具，基于給定的增量值，計(jì)算出一套中間罐子形狀，類似地，若采用一輥柱類型的圓柱成形工具，盡管圓柱成形工具是連續(xù)移動(dòng)的，但是可以基于給定的增量計(jì)算出在離散時(shí)間間隔上的中間拱形形狀，采用一套數(shù)學(xué)方程式來計(jì)算成形工具的位置和運(yùn)動(dòng)以及感應(yīng)加熱線圈的位置和運(yùn)動(dòng)，從計(jì)算的成形工具和感應(yīng)線圈的位置和運(yùn)動(dòng)，可以通過計(jì)算預(yù)測(cè)出成形工具和感應(yīng)線圈的干涉位置，從而通過修正線圈的位置來防止。進(jìn)一步的信息如全部循環(huán)時(shí)間和為形成最終形狀所需要的走輥次數(shù)也要計(jì)算出來，然后關(guān)于預(yù)測(cè)的加工特性的信息和用戶輸入的數(shù)據(jù)一起顯示在顯示單元上(如打印機(jī)、繪圖機(jī)及顯示在陰極射線管屏幕上)，如方框204所示，用戶基于所顯示出來的信息，決定是否有必要進(jìn)一步修改輸入數(shù)據(jù)，若需要?jiǎng)t加以修改，運(yùn)行的軟件將計(jì)算的運(yùn)動(dòng)數(shù)值轉(zhuǎn)換成機(jī)器要求的運(yùn)動(dòng)控制語言，以通過各個(gè)機(jī)器運(yùn)動(dòng)控制器來控制裝置的各部分(方框206和208)，若用戶滿意預(yù)示的結(jié)果，則用戶將程序載入主中央處理器，來自機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器的信息又轉(zhuǎn)到一相應(yīng)的機(jī)床圖形顯示器以便用戶觀察(方框210)，若用戶對(duì)至此的結(jié)果不滿意，用戶可以進(jìn)一步修正輸入信息以改變加工過程。此時(shí)，實(shí)現(xiàn)了用戶操縱容器旋壓過程(包括加熱、管子轉(zhuǎn)動(dòng)、以及加熱裝置和成形工具的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng))(方框212)，因生產(chǎn)過程是被監(jiān)控的，如果檢查機(jī)器故障，生產(chǎn)過程就被中斷，以給用戶機(jī)會(huì)修理故障，然后生產(chǎn)過程可以繼續(xù)進(jìn)行直到得到最終產(chǎn)品，即其端部有一拱形部分的容器(方框214)，基于最終產(chǎn)品，若需要輸入?yún)?shù)可以被進(jìn)一步修正，以在下一次運(yùn)行時(shí)得到更好的產(chǎn)品(或一不同幾何形狀的產(chǎn)品)。應(yīng)該明白，重復(fù)的參數(shù)輸入、顯示和轉(zhuǎn)換成控制語言的順序是靈活的，例如，輸入?yún)?shù)、計(jì)算和計(jì)算信息的顯示可以重復(fù)進(jìn)行，直到操作者滿意后再將信息轉(zhuǎn)換成為運(yùn)動(dòng)控制語言。另外，也可以在每次參數(shù)變化和計(jì)算后都轉(zhuǎn)換成運(yùn)動(dòng)控制語言。輸入?yún)?shù)、加熱裝置和成形工具的運(yùn)動(dòng)計(jì)算、轉(zhuǎn)化成運(yùn)動(dòng)控制語言、執(zhí)行收縮管子的旋壓過程這一整個(gè)過程可以由一臺(tái)計(jì)算機(jī)來完成，在這種情況下，用于傳遞計(jì)算信息到控制加熱裝置和成形工具的裝置之裝備可以簡(jiǎn)單地為輸入輸出接口、電纜和相關(guān)的設(shè)備。另外，數(shù)據(jù)輸入、計(jì)算運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)換成運(yùn)動(dòng)控制語言可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上完成，然后傳遞到第二臺(tái)計(jì)算機(jī)以執(zhí)行旋壓過程，例如，這可以這樣來完成，先從第一個(gè)計(jì)算機(jī)上將運(yùn)動(dòng)控制語言信息裝到一磁盤上，然后在從磁盤上取出此信息并傳遞到第二臺(tái)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)上，以操縱成形工具和加熱裝置，另一種方法是將兩臺(tái)計(jì)算機(jī)連網(wǎng)，所以計(jì)算的和轉(zhuǎn)換的信息可以從第一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳送到第二臺(tái)計(jì)算機(jī)。軟件本發(fā)明的裝置中所使用的軟件采用輸入的參數(shù)并計(jì)算加熱裝置和成形輥壓工具的位置和運(yùn)動(dòng)，采用傳統(tǒng)的設(shè)備將輸入?yún)?shù)送入計(jì)算機(jī)，如鍵盤、指針裝置(鼠標(biāo))、接觸屏以及類似的設(shè)備，輸入?yún)?shù)和計(jì)算的參數(shù)最好是在陰極射線管屏幕上顯示出來，以供操作者檢查和修正，計(jì)算機(jī)也使用傳統(tǒng)的電子設(shè)備來傳遞信息到驅(qū)動(dòng)加熱裝置和成形工具的裝置。軟件——輸入?yún)?shù)如前所述，軟件采用輸入數(shù)據(jù)來計(jì)算和操縱旋壓工作，典型的可以輸入的參數(shù)(數(shù)據(jù))包括如下a)要制造的容器數(shù)；b)殼件的外徑；c)殼件材料的厚度；d)理想的容器整體長(zhǎng)度；(1)這是從一個(gè)頂端到另一頂端的最終長(zhǎng)度尺寸，是沿容器的軸線測(cè)量的，值得注意的是，隨著旋壓的進(jìn)行，一般弧長(zhǎng)增加而整體長(zhǎng)度減少。e)理想的端部幾何形狀；(1)開口的直徑，如果有的話；(2)兩端的理想形狀(可有也可無孔、拼接等)，端部可以是不同的。a)半球形；(b)半橢圓形；(c)圓錐形；(d)環(huán)錐形；(e)準(zhǔn)球形；(f)復(fù)合形；(g)特殊性能圓整殼(殼的修正)，偏置等；(h)非同心形狀；(i)用戶定義的任意形狀。f)線圈尺寸；(1)線圈的寬度及其它可能影響線圈和其周邊的裝置相互作用或相互干涉的尺寸。g)成形工具形狀；(1)在確定軌跡數(shù)據(jù)中采用定義成形工具的尺寸。h)線圈連接距離；(1)線圈與被加熱面之間的間隔距離，以取得最優(yōu)的能量傳遞而保持足夠的分離距離以允許存在任何殼的不平度或不圓度(避免相撞或發(fā)生弧光)，見圖28。i)線圈過度轉(zhuǎn)動(dòng)；(1)我們發(fā)現(xiàn)如果使線圈與被加工表面的部分平行，就可能使溫度不均勻分布，線圈相對(duì)于此表面稍轉(zhuǎn)動(dòng)一下一般會(huì)使溫度均勻合理地分布，這稍微轉(zhuǎn)動(dòng)的偏差就稱之為過度轉(zhuǎn)動(dòng)，見圖28。1)線圈外懸；(1)這尺寸表述了超過殼件自由端的線圈的外伸量，是與被加熱的表面平行測(cè)量的，我們發(fā)現(xiàn)為了保持在殼件的自由端的溫度均勻分布，需要一定量的外伸量，見圖28k)線圈-成形工具的分離距離；(1)這是最小的允許的距離，以防止物理接觸和電干涉，并在定位裝置內(nèi)允許存在任何誤差量，這種情況可能會(huì)在加工即將要完成之前。1)附邊；(1)這是加在計(jì)算軌跡路徑上的一距離增量，以允許存在微小的殼的實(shí)際中間長(zhǎng)度與計(jì)算長(zhǎng)度相比所出現(xiàn)的誤差，此誤差可能是因?yàn)槲⑿〉臏囟炔罨蚝穸茸兓人斐傻?。m)增量；(1)這是在順序經(jīng)過的路徑之間間隔的度量，它是沿垂直于當(dāng)前路徑的方向且在預(yù)計(jì)的殼的自由端位置處測(cè)量的，把這一增量作為一向量加在該位置上，新的位置就在下次經(jīng)過的路徑上，通過該新位置的切線就定義出了下次經(jīng)過的路徑的方向。n)進(jìn)給速率；(1)這是成形工具沿著它的路徑的理想速度。o)殼件每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)；(1)這是殼件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，為每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。p)溫度范圍；(1)我們定出了一范圍，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)如果溫度太低則容器容易起皺，若溫度太高則可能其結(jié)構(gòu)失效。軟件——導(dǎo)出的加工變量基于輸入的數(shù)據(jù)，軟件計(jì)算所要求的運(yùn)動(dòng)和相關(guān)的導(dǎo)出加工參數(shù)a)基于弧長(zhǎng)伸長(zhǎng)量，計(jì)算所需的殼件收縮量/長(zhǎng)度殼件的整體長(zhǎng)度在加工過程中變短，但是殼件的弧長(zhǎng)增加，此弧長(zhǎng)是沿殼的表面量得的長(zhǎng)度，弧長(zhǎng)的增加量被稱為殼件的“伸長(zhǎng)量”(見圖28，圖28中的起始長(zhǎng)度在由累積的伸長(zhǎng)量增加后正好等于理想端部形狀所要求的弧長(zhǎng))，我們發(fā)現(xiàn)可采用一簡(jiǎn)單的冪定律來近似估算所測(cè)得的弧長(zhǎng)伸長(zhǎng)量，我們發(fā)現(xiàn)合理的近似計(jì)算是對(duì)于一全封閉的橢圓頭，殼的弧長(zhǎng)外延約為半徑的0.2倍。對(duì)于中間形狀的弧長(zhǎng)伸長(zhǎng)量可估算為與下式成比例常數(shù)×半徑×(((以弧度表示的角度)×(2/π))P)，其中半徑是起始管子的半徑，角度是轉(zhuǎn)動(dòng)軸線和切線之間的夾角，對(duì)于一開口殼其角度為0，而對(duì)于閉合的殼角度是(π/2)，而P在0.5至1.0的范圍內(nèi)，常數(shù)的值近似為0.2，但隨溫度、端部形狀和材料的厚度的不同而稍有變化。所要求的初始?xì)ぜL(zhǎng)正好是過渡區(qū)之間的理想長(zhǎng)度外加端部形狀的弧長(zhǎng)并減去兩端殼件弧長(zhǎng)伸長(zhǎng)量。b)計(jì)算成形工具軌跡。(1)計(jì)算成形工具軌跡基于三角學(xué)，計(jì)算成形工具的軌跡，(接觸軌跡也就是希望是主旋壓運(yùn)動(dòng)的任何運(yùn)動(dòng)，即以足以使殼體變形的方式接觸殼件。)我們給計(jì)算軌跡加上了一額外的叫附邊的長(zhǎng)度(典型的是0.25英寸)，以允許在這近似計(jì)算中存在任何誤差。(2)計(jì)算過渡運(yùn)動(dòng)計(jì)算將成形工具從接觸軌跡的末端移到下一軌跡的始端的過渡運(yùn)動(dòng)(圈30B中的89)。(3)確定每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)和進(jìn)給量。c)計(jì)算線圈軌跡(在其上加熱和旋壓協(xié)調(diào)進(jìn)行)。(1)計(jì)算要加熱的區(qū)域；(2)隨從成形工具，(a)在一成形輥?zhàn)拥那闆r下，一旦成形工具完成了前一次走輥時(shí)，線圈就移到下一位置以加熱殼體，這就是我們說線圈隨從成形工具的意思。(b))在成形柱的情況下(圖27)，隨著殼體改變形狀，線圈將連續(xù)移動(dòng)。(c)如果移到計(jì)算位置時(shí)，線圈將與成形工具產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的干涉，那么計(jì)算的位置就要修正以避免干涉。(d)加熱線圈和成形工具的運(yùn)動(dòng)必須是同步的，這可以采用各種控制語言以不同的方式來實(shí)現(xiàn)，經(jīng)常是，計(jì)算機(jī)可以產(chǎn)生同步點(diǎn)以迫使所有單獨(dú)控制的運(yùn)動(dòng)軸線在一個(gè)特定的運(yùn)動(dòng)完成后同步，另外，運(yùn)動(dòng)也可以由一實(shí)時(shí)鐘來協(xié)調(diào)。d)計(jì)算導(dǎo)出信息，如全部循環(huán)時(shí)間，走輥的次數(shù)(在成形輥的情況下)，多少次走輥后就要與線圈干涉等。軟件——圖形顯示a)通過選擇這一條，操作者可以有選擇地顯示接觸軌跡、成形工具的中心跳躍，在路徑端部的成形工具、理想的最終形狀、實(shí)際的最終形狀、容器的中間形狀等等，進(jìn)一步，還可以選擇顯示用于表示軌跡和路徑的中心線、坐標(biāo)軸刻度及網(wǎng)格，在顯示菜單下，還可以選擇如屏幕重畫和清屏之類的子菜單，以重畫顯示和清除顯示。軟件——后處理器后處理器將操縱設(shè)備的指令轉(zhuǎn)化為設(shè)備指定的運(yùn)動(dòng)控制語言a)將動(dòng)態(tài)信息轉(zhuǎn)化為設(shè)備指定的運(yùn)動(dòng)控制語言；(1)例子產(chǎn)生RS274標(biāo)準(zhǔn)的CNC(即計(jì)算機(jī)數(shù)值控制)編碼，以用于典型的CNC控制器。b)將過程控制參數(shù)轉(zhuǎn)化為設(shè)備指定的過程控制語言；c)產(chǎn)生用于運(yùn)動(dòng)控制和PLC的機(jī)器控制軟件。(1)軟件產(chǎn)生軟件(即程序產(chǎn)生器軟件產(chǎn)生機(jī)器控制軟件—是為特定目的而編寫的編譯器以用于單個(gè)或多個(gè)處理器互相作用以控制所有的加工要求)。(2)基于傳感器的反饋，對(duì)上述的任一個(gè)進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。(3)支持E-返回—不光是E停止見(見前面給出的術(shù)語)。(4)允許用一單個(gè)成形工具旋壓幾乎任何形狀。軟件——示意流程表示在輸入所有必要的參數(shù)并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算初始化后，當(dāng)操作者對(duì)顯示的信息滿意后，操作者就可以執(zhí)行旋壓加工，如圖33A和33B所示，圖33B更詳細(xì)地給出了在輸入?yún)?shù)的基礎(chǔ)上執(zhí)行旋壓加工計(jì)算的流程，參見圖33B，方框200代表輸入?yún)?shù)(見圖33A中的方框200)，在輸入?yún)?shù)的基礎(chǔ)上，計(jì)算理想的最終拱形的弧長(zhǎng)(AL)(方框220)，在理想最終形狀的基礎(chǔ)上，計(jì)算伸長(zhǎng)量(Ext)的預(yù)先量(方框222)，在計(jì)算完最終弧長(zhǎng)和伸長(zhǎng)量后，用下列公式來計(jì)算收縮量(SB)SB＝AL-Ext收縮量表示自管子自由端的距離，需要在該處開始最終的拱形以得到理想的最終形狀，見方框224，然后計(jì)算一組切線(方框226)，為了確定這些切線，就要計(jì)算起點(diǎn)和終點(diǎn)以及成形工具的行走速度，以給定的增量、附邊的值及一計(jì)算局部伸長(zhǎng)量的公式為基礎(chǔ)，每一條路徑的切線都可以計(jì)算出來，例如，第一條切線由在管子的收縮位置處一端點(diǎn)確定，另一端點(diǎn)在離管子的轉(zhuǎn)軸一個(gè)半徑距離且超出自由邊一個(gè)附邊距離的那一點(diǎn)處，在選定了切線的方向和成形輥的運(yùn)動(dòng)速度后，切線被轉(zhuǎn)化成機(jī)床坐標(biāo)，以選定的增量數(shù)值(即輸入量)為基礎(chǔ)，計(jì)算靠近管子的下一個(gè)自由邊的一監(jiān)時(shí)端點(diǎn)，以理想的最終形狀和監(jiān)時(shí)端點(diǎn)為基礎(chǔ)，計(jì)算理想的最終形狀的切線位置，然后考慮到估計(jì)的局部伸長(zhǎng)量，計(jì)算此切線的最終(即從臨時(shí)端點(diǎn)調(diào)整后的)端點(diǎn)。加上附邊的長(zhǎng)度以估算成形輥的直線路徑，這在前面切線段的基礎(chǔ)上計(jì)算切線的過程重復(fù)進(jìn)行直到(1)金屬部分已被加工完，(2)已沒有切線可計(jì)算，即已加工成最終的理想形狀，或(3)估計(jì)的成形輥?zhàn)拥穆窂揭堰^量地走過了轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(因?yàn)樵隽亢透竭?。對(duì)應(yīng)于預(yù)估的成形輥?zhàn)訌囊粭l切線走到下一條切線(即在兩成形加工路徑之間)時(shí)成形輥?zhàn)由系膮⒖键c(diǎn)的運(yùn)動(dòng)被稱之為成形輥?zhàn)又行奶S(圖30B中的89)。以進(jìn)給速率和選定的切線方向?yàn)榛A(chǔ)，可以估計(jì)成形輥?zhàn)舆\(yùn)動(dòng)的時(shí)間(方框228)，然后將切線的位置轉(zhuǎn)換成機(jī)床坐標(biāo)(方框230)，計(jì)算一定點(diǎn)(如成形輥?zhàn)颖亲影霃街行模瑘D29A中的116，圖29B中的118)相對(duì)于切線的位置，然后加上偏置并采用比例系數(shù)以得到在機(jī)床坐標(biāo)系中它們的坐標(biāo)。然后，計(jì)算與成形輥?zhàn)拥倪\(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的感應(yīng)加熱線圈(或感應(yīng)器)的位置，感應(yīng)器的截面線位于離切線一定距離處，感應(yīng)器的位置按數(shù)學(xué)計(jì)算伸過一管子的自由端以確定一外懸值，然后轉(zhuǎn)動(dòng)加熱線圈的位置以得到一理想的過度轉(zhuǎn)動(dòng)值(見圖28)。計(jì)算感應(yīng)器最靠近成形工具的距離(當(dāng)成形輥?zhàn)釉谇芯€路徑的末端時(shí)，成形輥?zhàn)勇窂降拿恳活^采用一切線，這是因?yàn)榫€圈滯后成形輥?zhàn)右淮巫咻?，若這一距離太小(如小于0.5英寸)，感應(yīng)器按數(shù)學(xué)計(jì)算應(yīng)沿它所在的線后退，所以它與成形輥有一最小的確定的分離距離。然后顯示出輸入?yún)?shù)和成形工具及感應(yīng)線圈的位置和運(yùn)動(dòng)的計(jì)算值作為輸出，以與操作者交流(方框圖204)，也如圖33A中的方框204所示。再參見圖33A，后處理器將輸入?yún)?shù)和計(jì)算的位置和運(yùn)動(dòng)數(shù)值翻譯成機(jī)器控制語言，此后處理器還為成形輥?zhàn)蛹尤朊看巫咻佒g的中間運(yùn)動(dòng)(圖30B中的89)(如圖28、30B和31所示)，加熱線圈的位置也轉(zhuǎn)換成機(jī)床(即機(jī)器控制)語言，為感應(yīng)加熱線圈確定一進(jìn)給速率以使它從一個(gè)位置移到下一個(gè)位置，此進(jìn)給速率應(yīng)這樣來選擇，以使線圈與成形輥?zhàn)愚D(zhuǎn)換切向走輥路徑所需的時(shí)間相比是快速的。成形工具和加熱感應(yīng)線圈的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)是這樣來實(shí)現(xiàn)的，通過計(jì)算在成形輥?zhàn)油瓿山?jīng)過一走輥路徑后移動(dòng)線圈的時(shí)間，例如，當(dāng)線圈在位置n加熱時(shí)，成形工具在執(zhí)行第n+1次走輥，比較成形輥?zhàn)油瓿傻趎+1次走輥所需的時(shí)間與加熱線圈在位置n時(shí)的時(shí)間，若需要的話就加以調(diào)整，在每次走輥之間設(shè)置一同步點(diǎn)，以確保成形輥?zhàn)雍图訜峋€圈協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，此同步點(diǎn)補(bǔ)償了任何累積誤差，如計(jì)算舍入誤差，由于加速度和減速度的變化而引起的過渡時(shí)間估計(jì)誤差等。軟件——用戶界面本裝置和軟件使操作者能夠輸入用于旋壓加工的參數(shù)，得到估計(jì)(模型)的加工過程的顯示，執(zhí)行和監(jiān)控加工過程。顯示最好是通過一CRT，軟件給出了一下拉菜單，所以操作者可以確定一顯示屏，以顯示特定的信息，下列的是表示可以從菜單上選擇的項(xiàng)目表顯示接觸軌跡成形輥中心軌跡成形輥中心跳躍在路徑末端的成形輥理想的最終形狀實(shí)際的最終形狀中間容器形狀所有的線圈位置不干涉的線圈位置殼件中心線和刻度網(wǎng)格重畫屏幕清屏給定頭部幾何其它幾何計(jì)算軌跡后處理產(chǎn)生RS-274編碼文件打印RS-274編碼可從菜單中選擇的項(xiàng)目之一是顯示，選定該項(xiàng)后，操作者可以有選擇地顯示接觸軌跡、成形輥中心軌跡、成形輥中心跳躍、在路徑末端的成形輥、理想的最終形狀、實(shí)際的最終形狀、中間容器形狀等等，進(jìn)一步還可以顯示用于表示軌跡和路徑的中心線和刻度、網(wǎng)格，在“顯示”菜單中還可以選擇子菜單重畫屏幕和清屏以重新顯示畫面和清除顯示?？梢赃x定菜單“給定”以輸入?yún)?shù)和計(jì)算軌跡，在此菜單中，可選子菜單“頭部幾何”來給定與端頭即最終拱部相關(guān)的參數(shù)(如管子的半徑，橢圓端部的半短軸)，可以選擇子菜單“其它幾何”來給定其它與管子相關(guān)的參數(shù)(如收縮率、附邊、增量、管長(zhǎng)及其它類似的參數(shù))，可選擇子菜單“計(jì)算軌跡”來數(shù)學(xué)計(jì)算以輸入的參數(shù)為基礎(chǔ)的預(yù)計(jì)軌跡?？梢赃x擇菜單“后處理”產(chǎn)生機(jī)器控制語言編碼以控制加熱和成形裝置的運(yùn)動(dòng)。可以選擇菜單“文件”來保存程序和參數(shù)或打印出RS-274編碼。軟件——特定軟件實(shí)施例描述下面大致描述說明用于旋壓容器時(shí)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的軟件實(shí)施例，在此實(shí)施例中，大體采用了兩種用于容器旋壓的軟件，第一個(gè)軟件包是一BASIC語言程序，它自動(dòng)產(chǎn)生第二個(gè)軟件包，第二個(gè)軟件包是用RS274語言(由第一個(gè)程序)編寫的，RS274是一種廣泛采用的運(yùn)動(dòng)控制語言，第一個(gè)程序被稱為“程序產(chǎn)生器”，盡管愿意，但是不是必須采用程序產(chǎn)生器，可以采用圖板或計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序來決定主要的幾何位置且若需要的話用手工方法編寫RS274程序。本軟件是用叫做未來BASIC版本的BASIC編寫的，該版本具有C語言的某些特征，此軟件運(yùn)行在出自蘋果計(jì)算機(jī)公司的目前一代牌號(hào)為MACINTOSH(或叫“Mac”)的計(jì)算機(jī)上，用戶界面是典型的Mac類的GUI(圖形用戶界面)，就像大多數(shù)GUI，此軟件是由用戶中斷通過交互概念如菜單和鼠標(biāo)操作來驅(qū)動(dòng)的，應(yīng)該明白，使用其它類型的計(jì)算機(jī)也是本發(fā)明的目標(biāo)之內(nèi)的。軟件的結(jié)構(gòu)采用了結(jié)構(gòu)化編程，軟件是由MAIN程序操縱的，它調(diào)用其它的子程序，子程序又叫做“函數(shù)”，并出現(xiàn)在緊跟函數(shù)語句下面的程序單中，通常函數(shù)的名字是有其意義的，它描述了函數(shù)的作用，程序的控制是通過函數(shù)調(diào)用及函數(shù)調(diào)用函數(shù)來進(jìn)行的，當(dāng)一個(gè)函數(shù)完成后，控制返回到調(diào)用剛完成的函數(shù)的高一級(jí)的函數(shù)中，許多函數(shù)要被調(diào)用不止一次，而是許多次，在源程序表中的函數(shù)順序是為了編程和方便，而不意味著按此順序執(zhí)行，大部分源程序列表中是函數(shù)定義，在源程序的開頭包括全局變量聲明和介紹性的注釋，變量有一定的范圍，即他們有可能用于某一函數(shù)中，也可能不用在某一函數(shù)中，總的來說，僅有那些全局變量和在某函數(shù)定義內(nèi)的變量可以由該函數(shù)使用。程序產(chǎn)生基于輸入數(shù)據(jù)的結(jié)果，數(shù)據(jù)可以用兩種方式輸入，第一方法是在源程序中采用硬碼值，這意思是要輸入一個(gè)新的數(shù)據(jù)，就要編輯源程序，重新編譯，然后運(yùn)行重編的程序，第二種方法是通過GUI輸入數(shù)據(jù)，由于這種方法快速且是交互式的，所以這是一種首選的方法，可以定義幾類用戶，且有幾套不同的輸入數(shù)據(jù)分別供給不同類型的用戶。第一種方法更加靈活，因?yàn)槌绦蚝腿我徊糠侄伎梢赃@樣來修正。下列的是在MAIN程序中使用的主要函數(shù)表及其這些函數(shù)的簡(jiǎn)要描述，本程序可以用來產(chǎn)生并輸出用于控制機(jī)器運(yùn)動(dòng)的RS274程序，下列程序表中先給出函數(shù)名然后給出它們的簡(jiǎn)要概述。MAIN該程序調(diào)用初始化子程序，設(shè)立中斷向量(即指示程序?qū)⒖刂菩畔鬟f到特定的函數(shù)，這取決于啟動(dòng)什么中斷設(shè)備)，并建立起主要事件環(huán)路來定時(shí)詢問這些中斷。Initialize此函數(shù)由主程序調(diào)用，它設(shè)置大多數(shù)輸入?yún)?shù)，但通過GUI輸入的那些除外，它還建立起菜單，并進(jìn)行預(yù)計(jì)算以給用戶建議正確的收縮量。CalcInterference試驗(yàn)成形輥?zhàn)雍图訜峋€圈之間的干涉，如果有干涉現(xiàn)象，它便給線圈產(chǎn)生一正確的位置。ArcLenghthQuart計(jì)算一橢圓頭的四分之一的弧長(zhǎng)。ExtensionFunction估算在旋壓完成時(shí)，殼件將有多少弧長(zhǎng)伸長(zhǎng)量。Decouple以在旋壓加工尾部過渡區(qū)的最大解耦量為基礎(chǔ)，計(jì)算解耦的理想量(它將用在計(jì)算各處的過度轉(zhuǎn)動(dòng))，我們當(dāng)前使用一個(gè)基于局部線圈角的四分之一的量。CalCoilPivot在旋壓機(jī)器中有許多坐標(biāo)系和坐標(biāo)變換的工作要做，本函數(shù)將在容器坐標(biāo)系中的線圈表面位置的信息轉(zhuǎn)換為控制線圈位置的參數(shù)，它們是裝線圈之鉸點(diǎn)的X、Y和q值，(在所有的地方，這些值被轉(zhuǎn)換成機(jī)器坐標(biāo))。CalcSpinTimes此函數(shù)以運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和運(yùn)動(dòng)的速度，計(jì)算每一次移動(dòng)所持續(xù)的時(shí)間，且估算出全部旋壓所需的時(shí)間，這是很重要的，因?yàn)槿垦h(huán)時(shí)間決定制造產(chǎn)品的速度。CalcTrajectories此函數(shù)計(jì)算與成形工具和加熱線圈的軌跡有關(guān)的幾何參數(shù)，計(jì)算與軌跡有關(guān)的方向和速度并貯存在各處的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中(見Post)，此函數(shù)以包括端部形狀、附邊和增量等的輸入數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算所有的切線，這里指的切線是上面提到的旋壓路徑的直線段。GetGeometry、GetHeadShape、GetSpecialPlotInfo當(dāng)用戶選定某一表示用戶要求輸入數(shù)據(jù)的菜單時(shí)，這些函數(shù)作出響應(yīng)并從用戶處取得正確的數(shù)據(jù)。ShowCenterLineTicks、ShowCoilTajectories、ShowEllipse、ShowFormRoll、ShowGrid、ShowIntermediateShape、ShowSequence、ShowShell、ShowTrajectories通過菜單選擇調(diào)用這些函數(shù)來顯示容器旋壓數(shù)據(jù)的特定的方面。StandarCode在機(jī)器控制程序的開頭和結(jié)尾處由機(jī)器要求，此函數(shù)載入具有硬碼的RS274語句的輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，程序產(chǎn)生軟件集中在產(chǎn)生所有調(diào)用此硬碼信息的語句，之所以有本程序是為了方便起見，所以這些硬碼不需要后來才加入。GetMachineCoords這個(gè)函數(shù)將幾何數(shù)據(jù)從容器坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到機(jī)器坐標(biāo)，并且計(jì)算每一次走輥的距離，此函數(shù)被后處理函數(shù)用來設(shè)立速度。Post此函數(shù)(與GetMachineCoords函數(shù)聯(lián)合)產(chǎn)生由機(jī)器控制器所要求的RS274語句，它輸出程序到一文本文件中，此文件很容易被傳遞(采用電子方法或用磁盤)到機(jī)器控制計(jì)算機(jī)，應(yīng)該明白，程序產(chǎn)生器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)和控制機(jī)器的計(jì)算機(jī)可以是同樣的計(jì)算機(jī)，或不同類型的計(jì)算機(jī)。(這里采用名字Post是從短語PostProcessor(后處理器)中來的，這是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成機(jī)床所特定的格式的軟件中的一個(gè)常用的術(shù)語。)doMenus、doMouse、doDialoge這些函數(shù)捕集用戶的交互輸入選擇并調(diào)用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)。TrapData此函數(shù)從一個(gè)稱之為對(duì)話盒的Mac特定的窗口中捕集用戶所輸入的數(shù)據(jù)，這是用戶輸入數(shù)據(jù)的另一種典型的方法。還有其它幾個(gè)函數(shù)沒有特別在這里討論，對(duì)于采用本發(fā)明的系統(tǒng)控制裝置的技術(shù)工人來說，這幾個(gè)函數(shù)是顯而易的，例如，在具有兩個(gè)顯示器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，其中的一些函數(shù)管理圖形應(yīng)該顯示在哪一個(gè)顯示器上，還有其它一些用于顏色的選擇等，這些函數(shù)的使用在本領(lǐng)域內(nèi)是熟知的，所以在這里就不詳細(xì)描述了。例子用與圖1所示的選優(yōu)實(shí)施例功能上相當(dāng)?shù)难b置制造一貯氣罐，切割一塊厚為0.125英寸寬為52英寸的長(zhǎng)方形的碳鋼板，并做成一外徑為16英寸的碳鋼管，通過將52英寸的邊卷成一圓形，從而將碳鋼板卷成一圓筒形，這樣，另外兩相對(duì)邊互相拼接并通過焊接形成一焊縫，所得到的碳鋼管裝到裝置上，將一具有管塊形狀且半徑為8.5英寸的感應(yīng)加熱線圈置于管子的端部，且在加熱線圈和管子之間留有約0.5英寸的間隙，轉(zhuǎn)動(dòng)管子并在開始旋壓之前在2分鐘之內(nèi)將管子的端部加熱到華氏2100oF(攝氏1150oC)，采用一輪狀成形工具先消除管子端部的不圓度，然后將成形輥?zhàn)友貜较虺行囊苿?dòng)以產(chǎn)生拱形部分，拱形部分將是2∶1的橢圓形狀，如圖30A所示，為加工出最終形狀，采用了39次走輥(順序接觸線)，每一次走輥的伸長(zhǎng)量采用下列公式來計(jì)算伸長(zhǎng)量＝常數(shù)×半徑×(((用弧度表示的角度)×2/π))P)其中角度對(duì)于開口端的管子為零，而對(duì)于閉口端的為p/2，P的取值范圍為0.5至1之間，常數(shù)值約為0.2，但隨溫度、端部形狀及材料厚度的變化而稍有變化，常量和P的精確值需通過幾次運(yùn)行并校正預(yù)計(jì)值的偏差來確定。本裝置的部件可以從商業(yè)渠道購(gòu)買，如下表所列部件選擇表</tables></tables>如前所述，本發(fā)明的裝置和方法可以用來收縮一管子的端部，但是本發(fā)明也可以通過對(duì)繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的管子加熱并旋壓而擴(kuò)張一管子的端部(如產(chǎn)生一擴(kuò)口端)，在這種情況下，成形工具應(yīng)向管子的內(nèi)表面旋壓而不是外表面，裝置的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)、加熱、軟件編程、用軟件來操縱加工過程及其它類似的工作都可以采用與上述的實(shí)施例類似的方法來進(jìn)行。本發(fā)明已在上述的詳細(xì)說明中描述了，所給出的實(shí)施例僅為示意的目的，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明目標(biāo)的過分限制，應(yīng)該明白，在不偏離本發(fā)明的精神和目標(biāo)的基礎(chǔ)上，修正或改變本發(fā)明，特別是改變其尺寸，對(duì)于一位熟練技工來說是十分簡(jiǎn)單的，例如，接觸線的直線段可以改為稍有一點(diǎn)曲率。權(quán)利要求1.一個(gè)裝置，用于收縮一金屬管子的端頭以形成一拱壁部分，此拱壁部分具有一外表面，該裝置包括(a)帶動(dòng)管子繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置；(b)用于給管子的一端部加熱的可移動(dòng)裝置；(c)成形輥?zhàn)友b置，它包括一成形輥?zhàn)樱溯佔(zhàn)颖挥脕硌刂樞蚪佑|線給管子的端部施壓以逐漸收縮管子的端部，其中成形輥?zhàn)友b置的運(yùn)動(dòng)是與加熱裝置的運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中每一接觸線都有一段大致直的線段。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中接觸線的直線段與拱壁部分的外表面大致相切。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中成形輥?zhàn)友刂樞虻穆窂揭苿?dòng)，以接觸管子并對(duì)其施加壓力，推動(dòng)管子的金屬隨著成形輥?zhàn)釉诿恳豁樞蚵窂缴闲凶叨貜较蛳蚶镆苿?dòng)，每一條路徑在其相對(duì)于管子的近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)、徑向向里和徑向向外的端點(diǎn)之間都有一直線段。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中的成形輥?zhàn)邮且惠啝畹妮佔(zhàn)印?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中的成形輥?zhàn)邮且粓A柱輥?zhàn)印?.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)順序接觸線間隔，以使大致直的線段比前一接觸線的直線段更加沿徑向向里和更加偏向近側(cè)的裝置。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，進(jìn)一步包括用于調(diào)節(jié)成形輥?zhàn)臃轿坏难b置，使得對(duì)于每一接觸線，成形輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)軸線與接觸線的直線段不平行。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中感應(yīng)線圈裝置的位置相對(duì)于管子是可以移動(dòng)的，以在管子端部改變形狀時(shí)，感應(yīng)線圈保持貼近管子便于感應(yīng)加熱。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中的感應(yīng)線圈裝置具有一有一內(nèi)凹中部的表面，以使其貼近于管子的端部。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中感應(yīng)線圈裝置有一管塊形狀線圈，它朝向被加熱的端部的表面是內(nèi)凹的。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中加熱裝置是一感應(yīng)線圈裝置，其感應(yīng)線圈相對(duì)于管子的方位和位置是可變的，以適應(yīng)管子端部的形狀，加熱裝置進(jìn)一步具有一裝置，該裝置至少可以移動(dòng)感應(yīng)線圈裝置的一部分以適應(yīng)管子端部的形狀，因此隨著端部改變其形狀，線圈裝置保持貼近管子的端部以便感應(yīng)加熱。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中感應(yīng)線圈裝置有許多線圈，它們可以獨(dú)立地相對(duì)于管子移動(dòng)，以使其隨著管子端部改變形狀而保持貼近管子的端部以便感應(yīng)加熱。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中感應(yīng)線圈裝置相對(duì)于管子是可以移動(dòng)的，以使其隨著管子端部改變形狀而保持貼近管子的端部以便感應(yīng)加熱。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中管子的端頭被收縮而形成一閉合的拱端。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括計(jì)算機(jī)裝置，用于自動(dòng)控制加熱裝置和成形輥壓裝置隨著管子逐漸改變形狀而相對(duì)于管子的端部協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括監(jiān)測(cè)器以監(jiān)測(cè)溫度、力和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以控制加熱裝置和成形輥壓裝置的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括一將管子安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置內(nèi)的裝置，其中該安裝裝置可用來安裝有非圓度的管子。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中采用本裝置來構(gòu)造一直徑與厚度比大于50∶1的管子，從而得到一拱形部分，此部分的厚度是管子原厚度的1.0到2.5倍。20.一個(gè)裝置，用于感應(yīng)加熱一管子的端部，其中管子的端部逐漸改變其形狀，該裝置包括(1)具有一感應(yīng)線圈的感應(yīng)線圈裝置，其方位和位置相對(duì)于管子是可以變化的以適應(yīng)管子的端部形狀；(2)用于至少移動(dòng)感應(yīng)線圈裝置一部分的裝置，以適應(yīng)改變的管子形狀以加熱管子的指定的部分。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中管子的不同部分隨著管子逐漸改變形狀而被加熱。22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中移動(dòng)感應(yīng)線圈裝置以適應(yīng)管子端部的形狀，使得線圈保持貼近管子的端部以便感應(yīng)加熱。23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中感應(yīng)線圈裝置包括兩個(gè)或更多感應(yīng)線圈，它們可以彼此相對(duì)移動(dòng)，以適應(yīng)管子端部的形狀。24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中感應(yīng)線圈裝置有一感應(yīng)線圈，它包括兩個(gè)或更多的線圈段通過非剛性的方法連接在一起，因此這些線圈段可以互相相對(duì)移動(dòng)以適應(yīng)管子端部的形狀。25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中感應(yīng)線圈裝置可以相對(duì)管子移動(dòng)以保持貼近管子的端部便于感應(yīng)加熱。26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中感應(yīng)線圈裝置有一凹面，以便貼近管子的端部。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中感應(yīng)線圈裝置有一管塊形狀的線圈。28.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，進(jìn)一步包括計(jì)算機(jī)裝置，用于控制至少是感應(yīng)線圈裝置的一部分的運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)管子改變的形狀。29.一種感應(yīng)加熱金屬管子端部的方法，其中管子的端部逐漸改變其形狀，此方法包括(a)定位一有感應(yīng)線圈的感應(yīng)線圈裝置，使該感應(yīng)線圈貼近管子的端部以便于感應(yīng)加熱；(b)利用感應(yīng)線圈裝置產(chǎn)生一磁場(chǎng)；(c)相對(duì)于管子調(diào)整感應(yīng)線圈的方位，以隨著管子改變形狀而適應(yīng)管子端部的形狀，使得該感應(yīng)線圈保持貼近管子的端部以便于感應(yīng)加熱。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中感應(yīng)線圈裝置具有一線圈，此線圈包括兩個(gè)或更多感應(yīng)線圈段，這些感應(yīng)線圈段非剛性連接連在一起，所以線圈段可以互相相對(duì)移動(dòng)，以適應(yīng)管子端部的形狀。31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中的感應(yīng)線圈裝置具有一有一內(nèi)凹表面的管塊形線圈，以便在管子改變形狀時(shí)，線圈適合于貼近管子的端部。32.一種方法，用于收縮一金屬管子的端頭以形成一拱壁部分，此拱壁部分有一外表面，該方法包括(a)帶動(dòng)管子繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；(b)給管子的端部加熱；及(c)沿著順序接觸線給管子的端部施壓，每一接觸線具有一大致直的線段，以逐漸收縮管子的端部。33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中接觸線與拱壁部分的外表面大致相切。34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中壓力是由一成形輥?zhàn)邮┘拥模顺尚屋佔(zhàn)友刂鄬?duì)于管子的近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)、徑向向里和徑向向外的端點(diǎn)之間的順序直線路徑移動(dòng)，隨著成形輥?zhàn)釉诿恳豁樞蚵窂缴闲凶?，管子的金屬受沿徑向朝里及偏向遠(yuǎn)側(cè)的方向的旋壓。35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，進(jìn)一步包括一在步驟(b)和(c)之間的使管子的端部變圓的步驟，以使管子成為一更圓的圓筒形狀。36.一種方法，用于收縮一直徑與壁厚之比大于50∶1的金屬管的端部，以形成一拱壁部分，此拱壁部分具有一外表面，該方法包括(a)帶動(dòng)管子繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；(b)給管子的端部感應(yīng)加熱；(c)沿著順序接觸線給管子的端部施壓，每一接觸線具有一大致直的線段，此線段與拱壁部分的外表面相切，以逐漸收縮管子的端部。37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中壓力是由一成形輥?zhàn)邮┘拥?，此成形輥?zhàn)友刂樞蚵窂揭苿?dòng)，此路徑的每一條在其相對(duì)于管子的近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)、沿徑向向里和沿徑向向外的端點(diǎn)之間都有一直線段，隨著成形輥?zhàn)釉诿恳豁樞蚵窂缴闲凶?，管子的金屬受沿徑向朝里及偏向遠(yuǎn)側(cè)的方向的旋壓，且其中感應(yīng)線圈裝置進(jìn)行感應(yīng)加熱，該感應(yīng)加熱線圈裝置具有一可移的管塊形的感應(yīng)線圈，此線圈具有內(nèi)凹的表面以在管子改變形狀時(shí)可以貼近管子的端部。38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中移動(dòng)感應(yīng)線圈裝置以在管子改變形狀時(shí)感應(yīng)線圈能夠貼近管子的端部。39.一種方法，用于收縮一金屬管子的端頭以形成一拱壁部分，此拱壁部分有一外表面，該方法包括(a)帶動(dòng)管子繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；(b)對(duì)管子的端部施壓以逐漸收縮管子的端部；(c)當(dāng)管子逐漸改變形狀時(shí)，協(xié)調(diào)地對(duì)管子的端部的不同區(qū)域加熱和施壓。40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中加熱和施壓是同時(shí)而獨(dú)立地進(jìn)行的。41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中協(xié)調(diào)加熱相對(duì)于管子沿徑向位置變化。42.一金屬管狀結(jié)構(gòu)，具有直徑與厚度比大于50∶1，且至少有一端是收縮的拱壁部分端頭，拱壁部分具有一外表面，制造收縮端的方法包括(a)帶動(dòng)一金屬管繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；(b)感應(yīng)加熱管子的端部；及(c)沿著順序接觸線給管子端部施壓以逐漸收縮管子的端部，每一接觸線具有一大致直的線段與拱壁部分的外表面大致相切。43.如權(quán)利要求42所述的金屬管狀結(jié)構(gòu)，其中金屬管狀結(jié)構(gòu)是一圓筒形容器，它有兩個(gè)帶拱壁部分的收縮端。44.如權(quán)利要求43所述的金屬管狀結(jié)構(gòu)，其中金屬管狀結(jié)構(gòu)是一圓筒形容器，它有兩個(gè)帶拱壁部分的收縮端，其中金屬管子是通過將一金屬板卷成一有縫的管狀形狀，并焊接該縫來加工成的。45.一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于控制用于收縮轉(zhuǎn)動(dòng)管子的成形工具和加熱裝置，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括用于接受輸入?yún)?shù)的裝置；計(jì)算裝置，用于以輸入?yún)?shù)為基礎(chǔ)計(jì)算成形工具和加熱裝置的方位和位置，以在管子改變形狀而收縮時(shí)，成形工具和加熱裝置相對(duì)于管子協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)；顯示裝置，用于顯示成形工具和加熱裝置的方位和位置的信息；傳遞裝置，用于將計(jì)算的方位和位置信息傳給移動(dòng)成形工具和加熱裝置的裝置。全文摘要提供了一種裝置，該裝置用于收縮一金屬管(或管件)的端部，以形成具有一外表面的拱形薄壁部分，此裝置包括使管子(7)繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置(2)；一用于加熱管子端部的可移動(dòng)裝置(4A，4B)；和一成型輥壓裝置(6，8)。成型輥壓裝置包括一成型輥?zhàn)?78)，它被用來沿順序接觸線給管子的端部施加壓力，以逐漸收縮管子的端部，成型輥壓裝置的運(yùn)動(dòng)和加熱裝置的運(yùn)動(dòng)是協(xié)調(diào)的，在一優(yōu)選實(shí)施例中，每一接觸線都有一大致直的線段。文檔編號(hào)B21D41/00GK1162277SQ95195920公開日1997年10月15日申請(qǐng)日期1995年10月24日優(yōu)先權(quán)日1994年10月26日發(fā)明者本杰明·R·霍夫曼,戴維·A·斯塔斯克魯那斯申請(qǐng)人:坦德姆系統(tǒng)公司