[发明专利]用于管状结构的凸缘装配的系统；将凸缘装配到管状区段的方法

说明书

系统和方法涉及用于将凸缘装配到用于形成管状结构（200）（诸如用于工业应用的大规模结构（200）（例如风塔和管道））的管状区段的自动化技术。与将凸缘装配到管状区段的手工技术相比，本公开的所述系统和所述方法促进更快地附接凸缘，这对实现成本有效的吞吐量可能有用。通过与手工技术进一步比较，本公开的所述系统和所述方法促进实现更严格的尺寸公差。反过来，这种更严格的尺寸公差对形成壁更薄、更轻和成本更低的管状结构有用。此外，将凸缘装配到管状区段的自动化技术促进多件凸缘或其他非传统凸缘几何结构的附接。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月11日提交的美国临时专利申请No.62/696,717的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

政府许可权

本发明是在USDA SBIR第二阶段奖项2016-33610-25675的政府支持下做出的，该奖项由美国农业部/国家食品和农业研究所颁发。美国政府在本发明中享有某些权利。

背景技术

用于各种工业应用的许多大型管状结构是通过使用一个或多个凸缘连接将管状区段彼此连接或连接到基座而形成的。每个凸缘连接通常都是通过将凸缘附接到对应的管状区段而形成的。然而，将凸缘附接到管状区段的过程通常是困难和漫长的，特别是在需要非标准几何结构（诸如多件凸缘）的情况下。因此，在生产管状结构时，将凸缘附接到管状区段可以是限速步骤，需要额外的设备和劳动力来达到合适的生产吞吐量。

需要高精度装配的应用在将凸缘附接到用于形成管状结构的管状区段时特别具有挑战性。具体地，虽然高精度装配可以提高结构-凸缘接头的疲劳强度，并且可能促进在管状结构中使用较少的材料（从而减少成本），但是与实现高精度装配所需的额外时间相关联的成本往往超过了通过高精度装配实现的结构节约。

因此，仍然需要有效地将凸缘装配到用于形成各种大规模应用的管状结构的管状区段。

发明内容

装置、系统和方法涉及用于将凸缘装配到用于形成管状结构（诸如用于工业应用的大规模结构（例如风塔和管道））的管状区段的自动化技术。与将凸缘装配到管状区段的手工技术相比，本公开的装置、系统和方法促进更快地附接凸缘，这可能对实现成本有效的吞吐量有用。通过与手工技术进一步比较，本公开的装置、系统和方法可以进一步或替代地促进实现更严格的尺寸公差。反过来，这种更严格的尺寸公差可能对形成壁更薄、更轻和成本更低的管状结构有用。仍然进一步地或在替代方案中，用于将凸缘装配到管状区段的自动化技术可以促进附接多件凸缘或其他非传统凸缘几何结构。

根据一个方面，系统可以包括：多个管辊，当管状区段在旋转方向上旋转时，管状区段可支撑在这些管辊上；装配单元，该装配单元包括定位辊和推动辊，该定位辊和该推动辊相对于彼此间隔开，以在它们之间限定夹捏部，凸缘可在旋转方向上旋转通过该夹捏部；感测单元，该感测单元包括一个或多个传感器，这些传感器相对于夹捏部定位，以检测在旋转方向上移动的凸缘和管状区段的径向偏移；以及控制器，该控制器与感测单元和装配单元通信，控制器配置为接收指示径向偏移的一个或多个信号，以将指示径向偏移的一个或多个信号与目标值进行比较，并且至少部分基于比较，使定位辊移动，以调整在旋转方向上移动的凸缘和管状区段之间的径向偏移。

在某些实施方式中，多个管辊可以包括第一组管辊和第二组管辊。当管状区段沿旋转方向上的移动路径移动时，第一组管辊和第二组管辊可以沿管状区段的周向部分彼此分开。进一步地或替代地，第一组管辊和第二组管辊可以是可致动的，以相对于彼此移动。由进一步地或替代地，当管状区段在旋转方向上移动时，第一组管辊和第二组管辊可以是可致动的，以相对于彼此移动。在一些情况下，一个或多个传感器可以被定位，以检测沿管状区段在旋转方向上的移动路径在第一组管辊和第二组管辊之间的凸缘和管状区段的径向偏移。

在一些实施方式中，由定位辊和推动辊限定的夹捏部可以沿管状区段在旋转方向上的移动路径位于多个管辊中的至少两个管辊之间。