[发明专利]螺旋成形

说明书

本申请涉及螺旋成形。螺旋成形方法可用于沿螺旋接缝连结轧制材料的边缘，以形成锥状和/或柱状结构。当材料沿螺旋接缝连结来形成结构时，轧制材料的边缘的对准可沿缠绕方向受控制。通过在材料的边缘连结时控制材料边缘的对准，可在形成结构的过程中进行小的校正，以便于控制所得的螺旋成形结构的几何公差。

相关申请的交叉引用

本申请请求享有2015年6月26日提交的美国临时专利申请第62/185064号的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。本申请为分案申请，其母案申请号为201680049489.9，申请日为2016年6月24日，发明名称为“螺旋成形”。

政府许可权利

本发明在由国家自然科学基金授予的NSF Phase II SBIR拨款NSF IIP-1353507下利用政府支持进行。美国政府对本发明有一定权利。

背景技术

在螺旋成形制造过程中，钢板给送到滚轧机中，且连续轧制成形为期望的形状。例如，使用该技术，可通过将适合形状的材料板给送到滚轧机中且在材料离开滚轧机时沿螺旋边缘连续地连结弯曲的轧制成形的材料来形成柱体或锥状形状。尽管可使用该技术来制造多种有用的结构，如，用于风力涡轮的钢塔架，但该过程仍易受对准和给送速率中的小的累积误差引起的制造结构的大规模变形或失效。

仍需要用于螺旋成形的改进技术，且具体是允许沿螺旋成形材料的连结边缘探测和校正偏移的改进技术。

发明内容

螺旋成形方法可用于沿螺旋接缝连结轧制材料的边缘，以形成锥状和/或柱状结构。当材料沿螺旋接缝连结来形成结构时，轧制材料的边缘的对准可沿缠绕方向受控制。通过在材料的边缘连结时控制材料边缘的对准，可在形成结构的过程中进行小的校正，以便于控制所得的螺旋成形结构的几何公差。

一方面，一种螺旋成形方法包括监测轧制材料的第一边缘区域、监测轧制材料的第二边缘区域、探测离第一边缘区域与第二边缘区域之间的目标关系的偏差、关于彼此调整第一边缘区域的形状和第二边缘区域的形状来减小偏差，以及利用关于彼此调整的第一边缘和第二边缘区域，沿螺旋接缝将第一边缘区域连结至第二边缘区域。第二边缘区域可沿材料中形成的螺旋而在第一边缘区域附近，使得第一边缘区域沿螺旋接缝连结至第二边缘区域。

在一些实施方式中，监测第一边缘区域和监测第二边缘区域各自包括，在沿螺旋接缝将第一边缘区域连结至第二边缘区域的上游的位置处监测相应边缘区域。

在一些实施方式中，监测第一边缘区域和监测第二边缘区域各自包括在沿相应边缘区域的第一位置处监测相应边缘区域，以及在沿相应边缘区域的第二位置处调整相应边缘区域来减小偏差。第一位置可与第二位置在空间上分开。例如，用于监测第一边缘区域和监测第二边缘区域的第一位置可在沿螺旋接缝将第一边缘区域连结至第二边缘区域的下游。

在某些实施方式中，探测偏差包括探测第一边缘区域是否在预定公差内匹配第二边缘区域。如果第一边缘区域和第二边缘区域未在预定公差内匹配彼此，则关于彼此调整第一边缘区域和第二边缘区域的形状可包括，在第一边缘区域和第二边缘区域之间引入平面外间隙。例如，在第一边缘区域与第二边缘区域之间引入平面外间隙可包括，在第一直径处缠绕第一边缘区域，以及在不同于第一直径的第二直径处缠绕第二边缘区域。作为额外或备选的示例，在第一边缘区域与第二边缘区域之间引入平面外间隙可包括保持最大平面外间隙，直到不再探测到离第一边缘区域与第二边缘区域之间的目标关系的偏差。作为另一个额外或备选示例，在第一边缘区域与第二边缘区域之间引入平面外间隙可包括，在不大于轧制材料的整个圆周内保持平面外间隙。作为又一个额外或备选示例，在第一边缘区域与第二边缘区域之间引入平面外间隙可包括确定平面外间隙的尺寸，以使第一边缘区域的预定部分与第二边缘区域的预定部分匹配。