CN106715019B - 用于构建渐缩结构的控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于形成渐缩结构的控制系统包括传感器，传感器对用于形成渐缩结构的机器提供反馈，该机器包括至少三个轧辊，轧辊具有至少一个弯曲轧辊和至少两个导引轧辊。导引轧辊可包括滚轮排，滚轮排具有多个滚轮。机器还可包括调节机构，以定位至少一个轧辊，其中正在形成的渐缩结构的直径由轧辊的相对位置控制。机器还可包括连结元件，以在材料胚件滚过轧辊时将其边缘连结在一起，以形成渐缩结构。控制系统还可包括控制器，以接收来自传感器的反馈，以及将基于反馈的控制信号发送到调节机构，以定位至少一个轧辊。

Description

用于构建渐缩结构的控制系统和方法

相关申请的交叉应用

本申请要求2014年3月28日提交的美国专利申请No. 14/228,481的优先权，该申请通过引用而整体地结合在本文中。

本申请涉及2012年9月20提交的美国专利申请No. 13/623,817，该申请要求2011年9月20日提交的美国临时申请No. 61/537的优先权，它们各自都通过引用而整体地结合在本文中。

本申请还涉及2010年1月25日提交的美国专利申请No. 12/693,369，该申请通过引用而整体地结合在本文中。

关于联邦赞助研发的声明

本发明是根据能源部授予的合同DE-SC0006380在政府的支持下完成的。政府对本发明具有某些权利。

本发明是根据国家科学基金授予的1248182根据NSF SBIR PI在政府的支持下完成的。政府对本发明具有某些权利。

技术领域

本文大体涉及用于构建渐缩结构的控制系统，以及用于控制用于构建渐缩结构的机器的方法。

背景技术

存在可生产诸如圆锥或去顶圆锥结构的渐缩结构的多种技术和装置。一种构建渐缩结构的大体方法包括使金属胚件(stock)以期望的方式弯曲或变形，然后使胚件在某些点处连结到本身上，或者在某些点处将胚件连结到其它结构上。用于这样的技术的控制系统无法促进基本连续且精确地构建渐缩结构，例如，用于用作风力涡轮塔筒的渐缩结构。

存在形成连续直径管(例如管子等)的螺旋焊接机。这些机器可包括控制系统，其中操作者基于管直径的测量值来调节螺旋焊接机的参数。但是，制造渐缩结构有额外的难以控制的自由度，并且因此需要一种用于构建渐缩结构的控制系统和方法，其中连续且自动地调节用于形成渐缩结构的机器，以产生基本无误差的渐缩结构。

发明内容

大体上，一方面，一种用于形成渐缩结构的控制系统包括传感器，传感器对用于形成渐缩结构的机器提供反馈。用于形成渐缩结构的机器可包括至少三个轧辊(roll)，轧辊包括至少一个弯曲轧辊和至少两个导引轧辊。导引轧辊可包括滚轮(rollette)排，滚轮排具有多个滚轮。用于形成渐缩结构的机器还可包括调节机构，调节机构构造成定位至少一个轧辊，其中正在形成的渐缩结构的直径由轧辊的相对位置控制。用于形成渐缩结构的机器还可包括连结元件，连结元件构造成在材料胚件滚过轧辊时将材料胚件的边缘连结在一起，以形成渐缩结构。控制系统还可包括控制器，控制器构造成接收来自传感器的反馈，以及将基于反馈的控制信号发送到调节机构，以定位至少一个轧辊。

大体上，另一方面，一种用于形成渐缩结构的控制系统包括传感器，传感器对用于形成渐缩结构的机器提供反馈。用于形成渐缩结构的机器可包括至少三个轧辊，轧辊包括至少一个弯曲轧辊和至少两个导引轧辊。导引轧辊可包括滚轮排，滚轮排具有多个滚轮。用于形成渐缩结构的机器还可包括进料调节机构，进料调节机构构造成在材料胚件馈送到轧辊中时定位材料胚件，其中材料胚件在滚过轧辊时形成渐缩结构。用于形成渐缩结构的机器还可包括连结元件，连结元件构造成在材料胚件滚过轧辊时，将材料胚件的边缘连结在一起，以形成渐缩结构。控制系统还可包括控制器，控制器构造成接收来自传感器的反馈，以及将基于反馈的控制信号发送到进料调节机构，以在材料胚件馈送到用于形成渐缩结构的机器中或馈送通过用于形成渐缩结构的机器时定位材料胚件。

大体上，又一方面，一种用于形成渐缩结构的控制系统包括边缘位置传感器，边缘位置传感器构造成提供反馈，反馈包括待形成为渐缩结构的材料胚件的边缘在用于形成渐缩结构的机器中的位置。用于形成渐缩结构的机器可包括：滚动组件，其具有多个轧辊；连结元件，其构造成在材料胚件滚过滚动组件时，将材料胚件的边缘连结在一起，以形成渐缩结构；外移系统，其构造成在边缘连结之后支承渐缩结构；以及调节机构，其构造成相对于滚动组件来定位渐缩结构。控制系统还可包括控制器，控制器构造成接收来自边缘位置传感器的反馈，以及将基于反馈的控制信号发送到调节机构，以在渐缩结构的部分之间实现期望相对移动。

大体上，另一方面，一种用于形成渐缩结构的控制系统包括在用于形成渐缩结构的机器中使用的模型。用于形成渐缩结构的机器可包括至少三个轧辊，轧辊包括至少一个弯曲轧辊和至少两个导引轧辊。导引轧辊可包括滚轮排，滚轮排具有多个滚轮。用于形成渐缩结构的机器还可包括调节机构，调节机构构造成定位至少一个轧辊，其中正在形成的渐缩结构的直径由轧辊的相对位置控制。用于形成渐缩结构的机器可进一步包括连结元件，连结元件构造成在材料胚件滚过轧辊时，将材料胚件的边缘连结在一起，以形成渐缩结构。模型可包括轧辊的用于实现期望渐缩结构直径的相对位置。控制系统还可包括构造成实现该模型的计算机，以及控制器，控制器构造成接收基于模型的指令，以及将基于指令的控制信号发送到调节机构，以定位至少一个轧辊。

大体上，又一方面，一种用于形成渐缩结构的控制系统包括在用于形成渐缩结构的机器中使用的模型。用于形成渐缩结构的机器可包括至少三个轧辊，轧辊包括至少一个弯曲轧辊和至少两个导引轧辊。导引轧辊可包括滚轮排，滚轮排具有多个滚轮。用于形成渐缩结构的机器还可包括进料调节机构，进料调节机构构造成在材料胚件馈送到轧辊中时定位材料胚件，其中材料胚件在滚过轧辊时形成渐缩结构。用于形成渐缩结构的机器可进一步包括连结元件，连结元件构造成在材料胚件滚过轧辊时，将胚件材料的边缘连结在一起，以形成渐缩结构。模型可包括在材料胚件馈送到用于形成渐缩结构的机器中或馈送通过用于形成渐缩结构的机器时的相对位置。控制系统还可包括构造成实现该模型的计算机，以及控制器，控制器构造成接收基于模型的指令，以及将基于指令的控制信号发送到进料调节机构，以定位材料胚件。

大体上，另一方面，一种用于控制渐缩结构的形成的方法包括用在用于形成渐缩结构的系统上的传感器感测下者中的至少一个：正在形成的渐缩结构的几何属性和正在形成的渐缩结构的力属性。用于形成渐缩结构的系统可包括至少三个轧辊，轧辊包括至少一个弯曲轧辊和至少两个导引轧辊。导引轧辊可包括滚轮排，滚轮排具有多个滚轮。用于形成渐缩结构的系统还可包括调节机构，调节机构构造成定位至少一个轧辊，其中正在形成的渐缩结构的直径由轧辊的相对位置控制。用于形成渐缩结构的系统可进一步包括连结元件，连结元件构造成在材料胚件滚过轧辊时，将材料胚件的边缘连结在一起，以形成渐缩结构。方法还可包括：将反馈从传感器发送到控制器，其中反馈基于几何属性和力属性中的至少一个；将调节指令从控制器发送到调节机构，其中调节指令是基于反馈的；以及用调节机构基于调节指令来调节至少一个轧辊的位置。

大体上，又一方面，一种用于控制渐缩结构的形成的方法包括用在用于形成渐缩结构的系统上的传感器感测用于形成为渐缩结构的材料胚件的位置。用于形成渐缩结构的系统可包括至少三个轧辊，轧辊包括至少一个弯曲轧辊和至少两个导引轧辊。导引轧辊可包括滚轮排，滚轮排具有多个滚轮。用于形成渐缩结构的系统可还包括进料调节机构，进料调节机构构造成在材料胚件馈送到至少一个轧辊中时定位材料胚件，其中材料胚件在滚过轧辊时形成渐缩结构。用于形成渐缩结构的系统可进一步包括连结元件，连结元件构造成在材料胚件滚过轧辊时，将材料胚件的边缘连结在一起，以形成渐缩结构。方法还可包括：将反馈从传感器发送到控制器，其中反馈是基于材料胚件的位置的；将调节指令从控制器发送到进料调节机构，其中调节指令是基于反馈的；以及用调节机构基于调节指令来调节材料胚件在其馈送到用于形成渐缩结构的系统中或者馈送通过用于形成渐缩结构的系统时的位置。

大体上，另一方面，一种用于控制渐缩结构的形成的方法包括用在用于形成渐缩结构的系统上的边缘位置传感器感测待形成为渐缩结构的材料胚件的边缘的位置。用于形成渐缩结构的系统包括：具有多个轧辊的滚动组件；连结元件，其构造成在材料胚件滚过滚动组件时，将材料胚件的边缘连结在一起，以形成渐缩结构；外移系统，其构造成在边缘连结之后支承渐缩结构；以及调节机构，其构造成相对于滚动组件来定位渐缩结构。方法还可包括：将反馈从边缘位置传感器发送到控制器，其中反馈是基于材料胚件的边缘的位置的；将调节指令从控制器发送到调节机构，其中调节指令是基于反馈的；以及使用调节机构基于调节指令，来调节渐缩结构相对于滚动组件的位置。

大体上，又一方面，一种用于控制渐缩结构的形成的方法包括：用进料系统驱动材料胚件；将材料胚件馈送通过滚动组件，滚动组件具有至少三个轧辊，轧辊包括至少一个弯曲轧辊和至少两个导引轧辊，导引轧辊包括滚轮排，滚轮排具有多个滚轮；在材料胚件滚过滚动组件时，将材料胚件的边缘连结在一起，以形成渐缩结构；用外移系统将材料胚件导引出滚动组件；以及用传感器感测包括下者中的至少一个的传感器数据：(i)正在形成的渐缩结构的几何属性，(ii)正在形成的渐缩结构的力属性，(iii)材料胚件的位置，(iv)材料胚件中的焊缝间隙中的不一致性，(v)材料胚件中的平面对齐误差，以及(vi)材料胚件中的角度对齐误差。方法还可包括：将反馈从传感器发送到控制器，其中反馈是基于传感器数据的；将调节指令从控制器发送到调节机构，其中调节指令是基于反馈的；以及使用调节机构基于调节指令，来调节材料胚件的位置。

可有多种形式表示任何前述方面的其它实施方式，包括方法、系统、设备、装置、计算机程序产品、过程产生的产品，或者其它形式。根据以下附图和描述，其它优点将是明显的。

附图说明

根据附图中示出的本发明的特定实施例的以下描述，本文描述的系统和方法的前述和其它目标、特征和优点将是明显的。附图不必按比例绘制，重点而是放在说明本文描述的系统和方法的原理上。

图1是用于形成渐缩结构的构建系统的框图。

图2是三重轧辊的示意图。

图3是滚轮排的立体图。

图4A和4B是滚轮排的俯视图。

图5A是用于形成渐缩结构的构建系统的立体图。

图5B是用于形成渐缩结构的构建系统的俯视图。

图6是弯曲装置的立体图。

图7是显示滚轮排位置和正在形成的渐缩结构的产生的曲率半径之间的关系的标图。

图8是三重轧辊的示意图。

图9是有间隙误差的结构和无间隙误差的结构的俯视图。

图10是通过以不同的角度馈送材料而形成的结构的俯视图。

图11A和11B是片材转向的示意图。

图12A和12B是面内间隙误差的示意图。

图13A和13B是面外间隙误差的示意图。

图14A和14B是相切性对齐误差的示意图。

图15是机内子系统的特写视图。

图16是机外子系统的特写视图。

图17是用于调节焊缝间隙的方法的流程图。

图18是控制系统的框图。

图19是用于控制渐缩结构的形成的方法的流程图。

图20是用于控制渐缩结构的形成的方法的流程图。

图21是用于控制渐缩结构的形成的方法的流程图。

图22是用于形成渐缩结构的方法的流程图。

图23是实心滚子(roller)和滚轮排的示意图。

相同参考标号表示相同结构。

具体实施方式

现在将参照附图在下文更全面地描述实施例，在附图中显示优选实施例。但是，本文描述的系统和方法可体现为许多不同的形式，而不应理解为局限于本文阐述的示出的实施例。相反，提供这些示出的实施例是为了使得本公开将对本领域技术人员传达范围。

本文提供到的所有文献都通过引用而整体地结合在本文中。以单数引用的项目应当理解为包括复数项目，并且反之亦然，除非另有明确地陈述或者根据上下文而清楚。语法连词意于表达联合从句、句子、词语等的任何和所有转折和连接组合，除非另有明确地陈述或者根据上下文而清楚。因而，用语“或”应当大体理解为表示“和/或”等等。

本文对值范围的叙述不意于为限制性的，而是单独参照落在范围内的任何值和所有值，除非本文另有规定，而且在这种范围内的各个单独的值都结合到说明书中，就像本文单独叙述了一样。词语“大致”、“大约”等在伴随着数值时要理解为表示出于预期目的而满意地的起作用的偏差，如本领域普通技术人员将理解的那样。本文提供值和/或数值的范围仅作为示例，而不限制所描述的实施例的范围。使用本文提供的任何和所有示例或示例性语言(“例如”、“诸如”等等)仅仅意于更好地阐明实施例，而不是对实施例的范围施加限制。说明书中的语言不应理解为表示对于实践实施例是必不可少的任何未声明的元件。

在以下描述中，要理解的是，诸如“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”、“第一”、“第二”、“上”、“下”、“左”、“右”等是为了方便的词语，而且不意于被理解为限制用语。

通常合乎需要的是用基本扁平胚件形成渐缩结构，诸如圆锥或去顶圆锥结构，而不对胚件引入显著的面内变形。例如，名称为“TAPERD SPIRAL WELDED STRUCTURE(渐缩螺旋焊接结构)”的美国专利申请No. 12/693,369论述了这样的结构的一些应用。另外，名称为“TAPERED STRUCTURE CONSTRUCTION(渐缩结构构建)”的美国专利申请No. 13/623,817论述了这样的结构的一些构建系统。其中，下面描述的技术可与这些应用中描述的系统、装置和方法结合起来使用，它们通过引用而整体地结合在本文。另外，可使用本文描述的控制系统和方法来作为这些应用中描述的任何控制器的补充，本文描述的控制系统和方法可与这些应用中描述的任何控制器结合起来使用，或者代替它们。

图1是构建系统的框图。系统100包括胚件材料源102(可为金属)、进料系统104、弯曲装置106、连结元件108、外移系统110和控制系统112。如本文更全面地描述的那样，系统100可运行来构建渐缩结构。一方面，控制系统112控制下者中的至少一个：胚件材料源102、进料系统104、弯曲装置106、连结元件108和外移系统110。但是，本领域技术人员将理解，在其它方面，控制系统112可控制构建系统100的更多或更少的构件，以及它们的任何组合。另外，构件或其组合可包括单独的控制器/控制系统，其中，一方面，控制系统彼此通信。

胚件材料源102可包括形成渐缩结构的原始金属。在一些实施方式中，胚件材料源102可包括在尺寸上按美国专利申请No. 12/693，369中描述的任何方式设置的一系列扁平金属片材、胚件材料卷等等。片材可构建和布置成有利于在制造过程中轻易地拣选期望片材。例如，片材可存放在料斗或其它适当的分配器中。如本公开中使用的那样，“胚件”、“材料胚件”、“片材”等应表示待形成为渐缩结构的材料，除非本文另有明确的陈述，或者根据上下文而清楚。如上面论述的那样，在一些实施方式中，胚件可包括成卷的金属或其它材料。在一些实施方式中，胚件包括单独的预切割的片材。

进料系统104可运行来将金属从胚件材料源102运输到(以及在一些实施方式中，通过)弯曲装置106。进料系统104可包括适合根据传统技术而运输期望片材的任何这种装备。这种装备可包括例如机器人臂、活塞、伺服器、螺杆、促动器、滚子、驱动器、电磁体等等，或者前述的任何组合。如本文描述的那样，控制系统可包括进料控制系统，进料控制系统包括用于将胚件材料馈送到弯曲装置106中使得可形成期望渐缩结构的控制器。

弯曲装置106可运行来使馈送到其上的材料弯曲，而且在一方面，不对材料施加任何面内变形。此外，弯曲装置106可对材料施加可控程度的曲率。在实施方式中，弯曲装置包括多个轧辊。本文描述的轧辊可包括(但不限于)滚子(包括基本圆柱形滚子、基本圆锥形滚子、不规则形状的滚子、球形滚子等等)、包括共同逼近对应的实心结构的外部的多个滚轮的滚轮排(例如，较小的滚子、轮、轴承、球形滚子等等)，或者可用来将材料胚件弯曲/滚动/操纵成渐缩结构的任何其它元件。弯曲装置106可包括图2中示意性地显示的三重轧辊200(在下面更详细地描述)。如本公开中使用的那样，“弯曲装置”、“滚动组件”、“三重轧辊”等应表示可运行来使馈送到其上的材料弯曲的任何装置或构件(例如，如本文描述的那样)，除非另有陈述，或者根据上下文而清楚。

连结元件108可运行来将成片材的进料的胚件连结到其它成片材的进料的胚件上(或者连结到它们本身上，或者连结到其它结构上)。在一些实施方式中，连结元件108是焊机，它包括一个或多个焊接头，焊接头的位置和运行可由控制系统控制。大体上，连结元件108可包括用于用任何已知手段来连结胚件的任何构件或机器，包括焊接、粘合剂、环氧树脂、压接、铆钉、螺栓、紧固件、互补几何结构(例如，与孔匹配的销、彼此匹配的齿、揿钮等)等。连结元件108可构造成在材料胚件滚过弯曲装置106时，将材料胚件的边缘连结在一起。在一些实施方式中，可能存在用于将材料胚件的边缘连结在一起的多个连结元件和/或多个步骤。例如，对于具有一对长边和一对短边的成梯形片材的胚件，可首先连结短边(例如，与其它成片材的胚件连结)，然后使胚件变形，然后连结长边。

外移系统110可运行来将材料(即，正在成形或形成的结构)运输离开弯曲装置106和连结元件108的。这可包括支承、保持、运输、移动、导引、操纵、推动、拉动、扭转等正在形成的结构。外移系统110可包括根据传统技术的任何这种合适的装备。这种装备可包括例如机器人臂、活塞、伺服器、螺杆、促动器、滚子、驱动器、电磁体、子系统等，或者任何前述的组合。如本文描述的那样，控制系统可包括外移控制系统，外移控制系统包括用于在材料胚件的边缘连结之后，支承和定位正在形成的渐缩结构的控制器。

控制系统112可运行来控制和协调本文描述的多种任务，包括(但不限于)运行进料系统104，运行弯曲装置106，运行连结元件108，以及运行外移系统110。控制系统112可包括可共同产生控制信号且将控制信号输送到本文描述的构件和系统来实现期望任务的计算机硬件、软件、电路等等。

本文描述的控制系统和方法可大体用于本文描述的任何构建机器，包括在参考文献中描述的机器和系统，它们通过引用而整体地结合在本文中。大体上，“控制系统”可表示用于机器的单独构件/零件的单独控制系统，或者表示控制系统的组合，或者表示控制机器和/或系统的许多构件/零件的控制系统。

如本文论述的那样，将馈送到系统100中的胚件布置成在进料过程期间经历纯粹旋转运动可为合乎需要的。特别地，纯粹旋转运动可在胚件馈送到弯曲装置106中时进行。本文描述的控制系统和方法可设计成实现这个功能。

虽然已经使用了短语“纯粹旋转”运动，但可容许相对于纯粹旋转有微小偏差(即，胚件或顶峰相对于彼此有微小平移)。如果胚件在进料过程期间相对于顶峰经历任何平移运动，则产生的结构可相对于理想的去顶圆锥几何构造有偏差。特别地，可能存在间隙，在该处，胚件未能遇到胚件的前体部分的对应的边缘，胚件本身可交迭，或两种情况都有。因此，本文描述的控制系统可控制材料胚件，以防止相对于顶峰有平移运动。但是，微小平移运动是可接受的，例如，如果间隙保持在合意范围之内的话。

如本文献中使用的那样，“基本旋转”运动表示上面描述的纯粹旋转运动，只是允许有微小偏差，微小偏差在后面的制造过程中可为有用的，或者微小偏差是可接受的，因为结构几何构造仍然可保持在期望范围/容差之内，或者微小偏差足够小，不会不利地影响圆锥几何构造、翘曲强度、疲劳强度等。这些容许偏差的程度大体上将随期望去顶圆锥结构的尺寸和偏差所适应的制造步骤而改变。还如本文献中使用的那样，“旋转运动”应当理解成表示基本旋转运动或纯粹旋转运动。

现在将描述三重轧辊。

图2表示基本三重轧辊200可如何运行的简明示意图。三重轧辊200可包括三个基本圆柱形滚子204，它们基本彼此平行，并且可运行来对沿虚线箭头206的方向馈送通过滚子204的材料胚件202施加曲率。三重轧辊还可包括或改为包括一排或多排滚轮，它们可运行来以与实心滚子204相同的方式对材料胚件施加曲率。可通过例如动态地调节滚子204或滚轮排的相对位置等来控制曲率的程度。

图3、4A和4B显示滚轮排的示例，滚轮排具有滚轮转向机构，滚轮转向机构包括凸轮板转向。特别地，图3显示滚轮排300的示例。如图3中显示的那样，滚轮排300可包括多个滚轮302。滚轮302可包括滚子，可相对于三重轧辊中的其它旋转轴线来调节滚子的旋转轴线。可使用下面描述的凸轮板转向系统来使滚轮302转向。滚轮302可包括滚子304(例如，圆柱形滚子、球形滚子、滑动垫等等)和可支承/保持滚子304的本体306或壳体。滚轮排300还可包括基部308，其中本体306可与基部308对接，从而将滚轮302例如以容许相对于滚轮排300的基部308旋转的方式联接到滚轮排300上。本领域普通技术人员将认识到，存在将滚轮302连接到滚轮排300上的其它手段。

滚轮排300还可包括滚轮转向机构。滚轮302可与滚轮转向机构对接，其中滚轮排300的本体306或基部308可使得这种对接成为可能。转向机构可包括(无限制)凸轮、四杆联动机构或其它联动机构、单独的转向促动器等。例如，图3显示滚轮转向机构，它包括转向促动器310，其驱动转向凸轮板312，转向凸轮板312进而可使滚轮302转向。滚轮转向机构还可包括或改为包括任何形式的滚轮调节机构，其构造成定位滚轮排300上的滚轮302的角度。

图4A和4B显示滚轮排400，其具有滚轮转向机构。滚轮排400包括滚轮402，滚轮402具有滚子404和滚子壳体406。图4A-B中显示的滚轮排400还包括基部408。如图4B中最佳地显示的那样，滚轮转向机构可包括凸轮板促动器410，凸轮板促动器410构造成使凸轮板412至少沿箭头414显示的方向移动。滚轮402可通过本领域已知的任何手段与凸轮板412接合，包括(无限制)通过滚轮臂416，它包括凸轮匹配销418，凸轮匹配销418通过对应的凸轮槽口420连接到凸轮板412上。凸轮匹配销418可改为由滚子、凸轮随动件等代替。凸轮槽口420可切割成使得当凸轮板412移动时，凸轮槽口420的几何构造使凸轮匹配销418移动，从而使滚轮402旋转的构造。凸轮板412中的凸轮槽口420可全部相同，或者它们可针对各个滚轮402而不同。如果滚轮402彼此相同，并且凸轮板412上的凸轮槽口420相同，则滚轮402将一起移动，并且将处于基本相同的角度。如果滚轮402彼此不同(即，如果滚轮臂416相对于滚子轴线的角度在滚轮402之间改变)且凸轮板412中的凸轮槽口420相同，则滚轮402将一起移动，但可处于彼此不同的角度。如果凸轮板412中的凸轮槽口420对于一个或多个滚轮402是不同的，则滚轮402的移动将具有一些对应性(即，与凸轮槽口420的几何构造)，但它们不一定会一起移动。例如，凸轮可构建成使得一些滚轮根本不移动，而其它滚轮旋转。本领域技术人员将认识到许多构造是可行的。

凸轮板412本身可相对于滚轮402而促动，以便使滚轮402旋转。凸轮板412可由任何已知手段导引或保持就位，包括(无限制)凸轮板压制件422和凸轮板导引件424，或者滑动件、轴承、滚子、销、联动机构等。启动凸轮板促动器410可使凸轮板412沿箭头414显示的方向移动，这又由于滚轮臂416和凸轮板412的联接而使滚轮402例如沿着图4中指示的旋转轴线426旋转。凸轮板412可由本领域技术人员已知的任何手段促动，包括(无限制)电动马达、气动装置、液压装置等。

现在将论述用于使材料胚件滚动且形成具有基本连续改变的直径的渐缩形状的控制系统及其机器构件。如本公开中使用的那样，具有“基本连续”改变的直径的结构应大体表示渐缩结构，诸如圆锥、平顶圆锥等等。类似地，如本公开中使用的那样，“基本连续”地调节直径(或类似物)应大体表示产生渐缩结构，诸如圆锥、平顶圆锥等。如本领域技术人员将认识到的那样，渐缩结构可包括实际顶峰或虚拟顶峰。实际顶峰是直径在此处最终减小成零的点。例如，圆锥在其顶点处具有实际顶峰。对于平顶结构，诸如去顶圆锥结构，“虚拟顶峰”是在结构不是平顶的情况下，直径在此处将最终减小成零的点。如本文所使用的那样，词语“顶峰”包括实际顶峰和虚拟顶峰两者。

在图5A-6中显示用于形成渐缩结构的机器的实施方式，现在将更详细地描述它们。

图5A和5B描绘根据实施例的用于形成渐缩结构的构建系统500，其中图5A显示系统500的立体图，并且图5B显示系统500的俯视图。特别地，图5A-B显示用于用材料胚件501形成渐缩结构(诸如可用作风力涡轮塔筒的平顶圆锥502)的构建系统500。如本公开中使用的那样，“渐缩结构”、“圆锥”、“平顶圆锥”等应表示由本文描述的装置、系统和方法形成的结构。系统500可包括多个子系统，包括胚件材料源(未显示)、进料系统504、弯曲装置506、连结元件(未显示)、控制系统(未显示)和外移系统508。

进料系统504可运行来执行功能，包括(无限制)将胚件材料501馈送到、运输到、导引到、推动到、定位到(在一些实施方式中，通过)弯曲装置506。如图5A-B中显示的那样，进料系统504可包括驱动轧辊510，驱动轧辊510具有进料滚子512和进料促动器514。进料系统504的构件可由进料基部528支承，进料基部528可包括框架，框架可为可定位的。驱动轧辊510可将材料胚件501馈送到弯曲装置506中，并且驱动轧辊510可使材料胚件501转向到弯曲装置506中。对材料胚件501的转向可由进料促动器514实现，进料促动器514能够调节下者中的至少一个：材料胚件501的位置、驱动轧辊510的位置、进料滚子512的位置、进料基部528的位置和整个进料系统504的位置。进料促动器514在实施方式中还能够调节前面提到的构件的角度。其它构造的进料系统504是可行的，包括具有单个驱动轧辊(也许根本不是“轧辊”)的实施例、具有更多或更少促动器的实施方式，或者具有用于对进料系统504提供调节机构的其它手段的实施方式。大体上，进料系统504可包括驱动轧辊调节机构，其构造成调节驱动轧辊510的位置和角度。进料调节机构和驱动轧辊调节机构的组合可定位材料胚件501。在实施方式中，进料系统504不可对胚件的运动施加约束，并且材料胚件501不必相对于进料系统504中的任何其它点旋转。

弯曲装置506可大体包括三重轧辊516，三重轧辊516具有顶部轧辊518和两个底部轧辊520。三重轧辊516的轧辊可大体包括滚轮排522，滚轮排522包括多个滚轮524，滚轮524可呈滚子的形式。

进料系统504和弯曲装置506可单独由它们的本身的框架支承，或者可在允许进料系统504和弯曲装置506一起移动的单个框架(未显示)上。备选地，进料系统504和弯曲装置506中的任一个或它们两者都可为固定的。而且，进料系统504和弯曲装置506中的任一个或它们两者都能够独立地移动。支承件(和/或在未显示的实施例中的单个框架)可按许多自由度来调节，例如，沿平行于平顶圆锥502的中心轴线的方向(x方向，即，朝向和远离圆锥502的顶峰503)，沿垂直于圆锥502的中心轴线的方向(y方向，即，朝向和远离外移系统508的轨道526)，上和下，(z方向)和围绕x、y和z轴线旋转，以及使框架围绕多个轴线旋转(例如，如果调节轧辊位置，而非用于间隙控制的外移位置的话)。可通过本领域技术人员已知的手段来对这些构件实现移动，包括(无限制)液压活塞、气动活塞、伺服器、螺杆、促动器、齿条和小齿轮系统、缆绳和滑轮系统、凸轮、电磁驱动器、机器人臂、滚子、驱动器等等，或者能够施加期望运动的任何前述或其它装置的组合。此外，虽然本文未描述，但显示的构件的子系统可为可移动的(例如，某些臂和支承件可按本领域技术人员可设想到的任何方式定位)。

图6是弯曲装置600(即，滚轧成形系统)的实施方式的特写视图。如本文描述的那样，在一些实施例中，弯曲装置600包括三重轧辊602。三重轧辊602可包括顶部轧辊604，以及两个底部轧辊606(或相反，底部轧辊和两个顶部轧辊–未显示)。顶部轧辊604可沿竖向铰接——手动地，或者在弯曲装置控制系统或其它控制系统的指导下。使顶部轧辊604铰接可有利于例如接合材料胚件，或者控制在材料胚件传送通过三重轧辊602时对胚件材料施加的曲率量。底部轧辊606也可或改为例如沿着支承底部轧辊606的斜表面608，沿着另一个斜表面或路径，或者沿着弯曲表面或路径进行铰接。在使顶部轧辊604移动时，可出于相同或相似的目的使底部轧辊606移动，例如，这是为了更容易开始馈送材料胚件，以及控制正在形成的渐缩结构的直径。大体上，三重轧辊602的任何轧辊都可铰接，而且轧辊的相对位置的任何可控变化都可用来对材料胚件施加对应的曲率量。

在一些实施方式中，以及如上面描述的那样，三重轧辊602包括布置成排的多个单独的滚轮610。大体上，成排的滚轮可允许胚件材料行进通过三重轧辊的方向与在材料胚件滚动时的弯曲轴线成角度，而非垂直。例如，在具有三个实心轧辊的三重轧辊中，弯曲轴线的方向基本平行于轧辊的轴线，而且材料胚件由于轧辊旋转而被迫沿垂直于这个方向的方向移动，使得材料胚件被迫往回滚。可能需要非常大的力来改变这个定向。为了连续地滚动圆柱形或渐缩形状，材料胚件应当能够以可允许使材料胚件形成螺旋的角度馈送到三重轧辊，其中，可利用滚轮排来进行这一点。

当使用成排的滚轮时，弯曲轴线仍然可基本平行于滚轮排的定向，同时材料胚件可被迫沿滚轮的方向移动。为了展示使用实心滚子和使用滚轮排之间的差异，图23显示具有实心滚子2302的第一构造2300。在第一构造2300中，材料胚件2304沿第一馈送方向2306馈送通过实心滚子2302，第一馈送方向2306可垂直于弯曲轴线2308。这可产生第一弯曲的卷2310，它类似于上面显示的第一构造2300(即，弯曲轴线2308的方向基本平行于实心滚子2302的轴线，并且材料胚件2304由于实心滚子2302的旋转而被迫沿垂直于这个方向的方向移动，使得材料胚件2304被迫回滚，如第一弯曲的卷2310所显示的那样)。备选地，如第二构造2312中显示的那样，滚轮排2314上的滚轮2316的角度可不依赖于滚轮排2314的位置。因而材料胚件2318可按相对于弯曲轴线2320的任何角度馈送，只要材料胚件2318的方向大体沿着滚轮2316的滚动方向即可。因而，可为有利的是使滚轮2316的前进方向不依赖于弯曲轴线2320的方向——系统可具有相同的弯曲轴线2320，但使滚轮2316旋转，使得馈入角度可改变，这会改变由于材料胚件2318滚动而形成的螺旋的角度。例如，材料胚件2318可沿着第二馈送方向2322馈送。这可产生第二弯曲的卷2324，它类似于上面显示的第二构造2312，即，比第一弯曲的卷2310更多的螺旋形状由第一构造2300产生。这对于基本连续的滚动和焊接过程来说可为有利的，其中材料胚件以期望角度馈送到滚动的机器中，并且形成为或多或少的螺旋(即，可为用于圆筒的螺旋，而且可为用于圆锥的螺旋状结构)，然后螺旋连结成实心形状。

在多种实施方式中，轧辊可被单独地驱动，共同驱动，或者根本不驱动。类似地，在多种实施方式中，滚轮可被单独地驱动，共同驱动，或者根本不驱动。滚轮也可被单独地转向，共同转向，或者根本不转向。在实施例中，排是基本平行的。在另一个实施例中，排不必是平行的。

回到图6，在实施方式中，底部轧辊606是下滚轮排，下滚轮排可按平移和成角度的方式移动。也就是说，底部轧辊606可移动得更接近和分开，同时保持平行，而且它们的相对角度也可改变，使得例如在弯曲装置600的喉部612附近的各个滚轮排的对应的滚轮610之间的距离可大于离喉部612最远的对应的滚轮610之间的距离。这可协助系统形成渐缩结构，以及控制正在形成的结构的直径和锥度。在图6中显示的实施方式中，滚轮排的促动由电动马达驱动的四个螺旋千斤顶614完成，其中滚轮排在成组的导引件618之间的低摩擦表面616上滑动。本领域技术人员将认识到，其它移动滚轮排的手段是可行的，例如，滚轮排也可由轮廓轨导引，其它类型的轨、滑动件、衬套、连杆机构等，并且促动可由滚珠丝杆、螺旋千斤顶、齿条和小齿轮、皮带、活塞等完成。

现在将论述轧辊位置(例如，滚轮排位置)和正在形成的渐缩结构的产生的曲率半径之间的关系。

图7显示模型结果的示例，它预测下滚轮排(例如，图8的底部轧辊802)之间的给定距离的滚动直径。特别地，图7表示标图700，其中，材料胚件是大约0.075"厚的钢，屈服强度大约为50 ksi。例如，这个模型700很可能与基于测试结果所作的经验调节一起可用作控制系统的基础，控制系统通过基本连续调节三重轧辊的滚轮排的位置来连续地控制正在形成的渐缩结构的直径。可在有或没有额外的反馈系统的情况下使用这个控制系统。

特别地，图7显示标图700，它包括滚轮排位置和正在形成的渐缩结构的产生的曲率半径之间的关系的示例模型结果。标图700包括三重轧辊中的底部轧辊(例如，下滚轮排)之间沿着x轴线的距离，其中x轴线包括7-13英寸的距离。标图700进一步包括沿着y轴线的正在形成的渐缩结构的曲率半径，其中y轴线包括0-20英寸的曲率半径。

图8是表示三重轧辊800中的轧辊的示意图，包括两个底部轧辊802和顶部轧辊804，其中轧辊可为滚轮排。第一箭头806和第二箭头808表示沿着斜表面810、812移动远离彼此的底部轧辊802。第一双向箭头814表示底部轧辊802之间的距离。第二双向箭头816表示底部轧辊802和顶部轧辊804之间的距离。

如上面陈述的那样，在实施方式中，可连续地控制弯曲装置(例如，三重轧辊)施加的曲率的程度。为了形成圆锥或去顶圆锥结构，例如，在进入的材料胚件上的给定点可变形的曲率可随沿着产生的圆锥的轴线(给定点将位于其上)的高度线性地改变。其它渐缩结构可包括其它程度的施加的曲率。图7和8显示可调节三重轧辊的轧辊或滚轮排来控制渐缩结构直径的办法。在实施方式中，顶部轧辊804固定就位，并且两个底部轧辊802移动(即，沿着箭头806、808显示的方向)，以便改变三个轧辊之间的相对距离。底部轧辊802可沿着斜表面810、812移动，如图8中显示的那样。如图中显示的那样，底部轧辊802和顶部轧辊804中的任一个之间的距离可在底部轧辊802之间的距离改变时改变，因为底部轧辊802在斜表面810、812上，并且顶部轧辊804可为固定的。也就是说，在这个示例中，底部轧辊802之间的距离越大，各个底部轧辊802和顶部轧辊804之间的距离越小。一方面(例如，对于浅斜度)，当底部轧辊802移动得远离彼此时，材料胚件在滚子之间传送时所得到的曲率量较小，而当底部轧辊802移动得更靠近时，材料胚件得到更大的曲率。斜表面810、812可允许系统对轧辊定位误差不那么灵敏——因为在底部轧辊802移动得远离彼此时，它们移动得更接近顶部轧辊804，从而减小它们的移动对相对于沿着平表面的移动的滚动的直径的影响。一方面，具有足够陡的斜度，使得底部轧辊802移动远离彼此使轧辊直径更小是也是可行的，因为由于陡斜度，底部轧辊802不会离彼此太远，但会更加接近顶部轧辊804。

现在将论述片材转向(即，使材料胚件转向)。

大体上，可使用进料系统的构件和/或滚动组件来实现片材转向。除了控制正在形成的渐缩结构的直径之外，系统还可包括控制材料胚件馈送到弯曲装置中时所处的进料角度。这可用许多办法实现。大体上，应当存在至少两个自由度——即，仅控制进料角度(例如，可使进料基部摆动的系统，诸如在圆柱形螺旋铣刀中的那些)而不控制材料位置典型地是不够的。本文包括的图中示出的实施方式(参见例如，图5A-B)使用促动驱动系统和可转向滚轮的组合来实现期望进料运动。

片材转向帮助防止在渐缩结构中形成间隙。在图9中显示渐缩结构中的间隙的示例。特别地，图9显示具有间隙误差902的渐缩结构900和无间隙误差的渐缩结构904。

大体上，一件胚件可按正确的角度和位置馈送到弯曲装置(例如，三重轧辊)中，以便形成在匝圈之间无间隙或交迭的期望渐缩结构。如本公开中使用的那样，本领域技术人员将理解，“无间隙”(或类似的)包括胚件例如为了焊接等而具有有意控制的间隙。图10显示通过以不同的角度馈送胚件材料而形成的渐缩结构1000的示例。注意，图10描绘圆筒，但它将被称为渐缩结构1000，因为图10的原理对于渐缩结构和圆筒是同样适用的。使用圆筒仅仅是为了便于明确地示出下面论述的关系(例如，对于圆筒，笔直片材具有相同进料角度，而对于渐缩结构，进料角度在其滚动时改变，所以在使用渐缩结构的特定瞬间可能无法看到下面的关系)。图10显示材料胚件1002以正确的角度馈送到弯曲装置中时的渐缩结构1000、材料胚件1002以太陡的角度馈送到弯曲装置中时的渐缩结构1004，以及材料胚件1002以太浅的角度馈送到弯曲装置中时的渐缩结构1006。如图10中的渐缩结构1006所显示的那样，较浅的进料角度可使一件胚件1002较紧地回绕在自身上，从而产生交迭1008。如图10中的渐缩结构1004所显示的那样，较陡的进料角度可使胚件1002的缠绕区段更远，从而很可能在胚件1002的对应的边缘1012、1014之间产生间隙1010。正确的进料角度使胚件1002缠绕成期望形状，同时保持用于连结胚件的边缘的期望间隙(参见图10中的渐缩结构1000)。对于渐缩结构，这个进料角度可在胚件馈送到弯曲装置中时改变。本文描述的一些技术包括控制系统，控制系统可改变进料角度(和本文描述的其它参数)，使得胚件的边缘彼此相邻，从而允许它们连结(例如，边缘焊接在一起的金属片材)而形成期望结构904、1000，如图9和10中分别显示的那样。

根据一方面的控制系统能够通过控制材料胚件的接近来改变进料角度，使得在胚件馈送到弯曲装置中时，胚件相对于渐缩结构的顶峰纯粹地旋转(即，不平移)。这个状况等同于在胚件馈送到弯曲装置中时，使进入的成片材的胚件上的各个点与渐缩结构的顶峰的距离一致。但是，渐缩结构的顶峰本身可能会相对于系统的其它部件移动，如下面更全面地描述的那样。上面描述的纯粹旋转状况仅仅涉及进料的胚件相对于顶峰的位置的相对运动。也就是说，胚件和顶峰两者还可相对于系统的其它构件平移或者经历更复杂的运动。如果满足这个状况，则即使形状不规则的胚件也可连结成渐缩结构。

如上面论述的那样，进料系统可将胚件材料馈送到弯曲装置中。实施方式包括进料控制系统，它通过控制进料系统来控制胚件材料馈送到弯曲装置中。进料控制系统可控制材料胚件馈送到弯曲装置中的多种方面，包括(但不限于)进料速度、进料角度、馈送材料的方向(例如，进入或离开弯曲装置)、进料力、材料胚件的位置、进料系统的多种构件的位置、进料系统的构件和/或材料胚件的偏移等。在一些实施方式中，进料系统包括一个或多个定位器、滑架、铰接臂、滚子等等，它们将成各个片材的胚件馈送到弯曲装置中，而且它们各个共同可由进料控制系统控制，以确保符合期望进料状况。

回到图5A和5B，在一些实施例中，进料系统504包括驱动系统，驱动系统可包括具有进料滚子512的驱动轧辊510。进料滚子512可单独由驱动系统控制系统驱动，驱动系统控制系统可为整个控制系统的构件或者独立于其它控制系统。特别地，进料滚子512可由系统控制系统不同地驱动(例如，一些进料滚子512以与其它进料滚子512不同的速率被驱动)，以便使胚件在传送通过进料滚子512时旋转。控制进料滚子512的旋转速度(结合本文描述的其它参数)可帮助材料胚件501围绕待形成的平顶圆锥502的顶峰实现旋转运动。进料滚子512可与具有可转向滚轮的弯曲装置共同用来以期望的旋转方式使材料胚件501转向。

在图5A-B中显示的实施例中，进料系统504能够沿着平行于顶部轧辊516的轴线(即，弯曲轴线)的方向平移，并且在平面中旋转。进料系统504可通过能够自由地旋转的转盘(未显示；位于图5A中的材料胚件501的后面和图5B中的材料的下面)在前面得到支承(即，较接近弯曲装置506)。转盘进而可由轴承(也未显示；位于图5A中的材料胚件501的后面)支承，轴承在可具有平行于顶部轧辊516的轴线的定向的轴上运转。这个可允许进料系统504沿着平行于顶部轧辊516的轴线的方向平移和旋转。进料系统504可在后面(即，较远离弯曲装置506)由空气轴承530(或其它低摩擦运动装置)支承，空气轴承530支承进料系统504，同时允许它以低摩擦旋转和平移。

在图5A-5B中显示的实施例中，可使用充当进料调节机构的至少两个进料促动器514来控制进料系统504的位置(但可使用其它数量和形式的定位器)。进料促动器514共同可运行来设定进料系统504沿着x轴线的位置，以及设定进料系统504的角度，这可在进料系统控制系统的控制下完成。进料促动器514可包括液压活塞、气动活塞、伺服器、螺杆、促动器、齿条和小齿轮、缆绳和滑轮系统、凸轮、电磁驱动器或能够提供期望运动的其它装置。通过进料促动器514(与本文描述的其它参数结合起来)控制进料系统504的运动可在构建过程期间帮助材料胚件501围绕平顶圆锥502的顶峰503实现旋转运动。

为协助控制材料胚件501的运动，可用多种办法控制三重轧辊516中的滚轮排522的单独的滚轮524。在一些实施方式中，单独的滚轮524可由控制系统转向。也就是说，可通过设定单独的滚轮524相对于三重轧辊516的底盘的角度来控制滚轮524对材料胚件501施加的运动方向。特别地，滚子可修改进料系统504对材料胚件施加的运动。

在一些实施方式中，滚轮524不动地安装，但滚轮524的滚子的旋转速度是可控制的。在一些实施方式中，控制滚轮524的滚子的相对速度可共同使胚件材料501围绕平顶圆锥502的顶峰503进行旋转运动。

图11A描绘系统1100，其用于使用驱动轧辊1102和成排1104的可转向滚轮1106来进行片材转向。特别地，图11A显示系统1100的示意图，通过该系统1100，可使用具有可定位驱动系统(例如，可定位驱动轧辊1102)和可转向滚轮1106的系统来对成片材的胚件1108提供旋转运动1110。滚轮1106的滚动方向由第一箭头1112显示(其中滚动方向可与各个滚轮1106略微不同)，并且驱动轧辊1102的滚动方向由第二箭头1114显示。另外，图11A显示滚轮1106上的接触区域1116(即，滚轮1106在那里可接触胚件1108，可为非常小的区域，例如，如果滚轮1106包括带凸面的滚子)，驱动轧辊1102上的接触区域1118(即，驱动轧辊1102在那里可接触胚件1108)，垂直于第一箭头1112的从滚轮1106的接触区域1116延伸的线1120，以及垂直于第二箭头1114从驱动轧辊1102的接触区域1118延伸的线1122。在实施方式中，如果不存在(或可忽略)滑动，成片材的胚件1108将沿着系统中的所有轧辊的滚动方向被驱动，包括驱动轧辊1102和单独的滚轮1106(即，沿第一箭头1112和第二箭头1114的方向)。大体上，可能仅仅必要的是具有两个非平行轧辊来实现这个系统1100。也就是说，当成单个片材的胚件1108被两个非平行轧辊作用时，它可沿着两个轧辊的滚动方向移动而不滑动的唯一办法就是旋转。特别是，成片材的胚件1108可围绕位于穿过接触区域1116、1118且垂直滚动方向1112、1114的线1120、1122的相交部处的点1124旋转，如图11A中显示的那样。如果系统中存在超过两个滚子(例如，显示了排1104具有多个滚轮1106)，则滚子应当定位成使得仅存在一个旋转中心，否则在一个或多个滚子处可发生滑动，而且对胚件1108移动的控制将是不良的。如果如图11B中显示的那样使用两个驱动轧辊1102，则还应当定位两个驱动轧辊1102，并且控制它们的速度，使得在点1124处仅存在一个旋转中心。换句话说，如果使用至少两个驱动轧辊1102，则应当调节驱动轧辊1102的相对速度，以便保持围绕单个点1124旋转。特别地，速度可与各个驱动轧辊1102离旋转轴线的距离成比例。而且，滚轮1106的角度应当彼此相容且与驱动轧辊1102相容，例如，为了保持围绕单个点1124旋转。大体上，可调节系统的构件(可包括本文献中引用的所有构件)，目标是使材料胚件围绕单个点或多或少地旋转。换句话说，完全对齐材料胚件和系统的构件也许是不可能的(例如，可能始终有一些滑动)，所以调节构件，以便试图获得其中材料胚件围绕单个点或多或少地旋转的最佳对齐。

可用例如上面参照图3、4A和4B所描述的凸轮板转向来实现对滚轮排的转向。

本文的实施方式使用多种结构——定位器、单个滚子、成对或成系统的滚子等——来移动材料胚件，或者帮助移动材料胚件，使得最终结果是在材料胚件移动通过弯曲装置时，材料胚件相对于渐缩结构的顶峰旋转地移动。这些实施方式仅示出了实现这个结果的实际上无限个可能性中的少数几个。特别地，前述实施方式不穷尽性地示出本发明的全部范围。此外，即使对于特定构造的装备，大体上可能存在不止一种控制多种构件的办法，使得净效应是在胚件去往弯曲装置的路上，使胚件围绕渐缩结构的顶峰旋转地移动。可轻易地确认其它控制技术。

现在将描述间隙控制系统的实施方式。在本公开中使用的“间隙控制系统”应表示用于在连结材料胚件的边缘时，校正材料胚件的边缘的对齐误差，当连结材料胚件的边缘时，校正材料胚件的边缘之间的间隙，以及在材料胚件已经滚过弯曲装置的一部分之后，大体定位机器和/或材料胚件和/或渐缩结构的任何控制系统。

即使材料胚件正确地馈送通过弯曲装置(例如，三重轧辊中的弯曲轧辊)，在边缘滚动之后且在它们连结在一起之前，校正材料胚件的对应的边缘之间的对齐和间隙的小误差可为有益的。这可能是由于胚件材料片材的几何构造差异的原因，例如，由于材料形成过程中的容差，进料转向中的小误差、滚动过程中的小误差等。具有在滚动之后且在将材料胚件的边缘连结在一起之前解决间隙和对齐误差的额外系统可为有益的。

间隙控制系统的一个目的是在材料胚件片材和部分地完成的渐缩结构连结在一起时控制它们之间的间隙和对齐。例如，可存在至少三个要解决的误差：面内间隙误差、面外间隙误差和相切性对齐误差。但是，本领域技术人员将理解，间隙控制系统可用来解决更多或更少误差，或者它们的任何组合。

在图12A和12B中示出面内间隙误差的示例。图12A显示无误差渐缩结构1200(例如，平顶圆锥)的示例，而图12B中的渐缩结构1200则包括间隙误差。图12A和12B中的第一箭头1201指向相同位置，其中在这个位置处存在图12B中的误差。误差可为面内焊缝间隙误差1202。在图12A中，间隙1204是均匀的，并且待连结(例如，焊接)的材料胚件1206与现有形状对齐。在图12B中，存在面内间隙误差1202，这意味着，在这个位置处完成连结之后，待连结的材料胚件1206设置成角度，使得间隙增长。如果间隙收缩且导致或者将导致交迭，以及如果间隙在现有弯曲的“平面”中——即，卷起的材料具有匹配已经连结的部分的正确曲率，但离得太远(或太近)，也会发生误差。

在图13A和13B中示出面外间隙误差的示例。图13A显示无误差的示例(图13A和13B描绘圆筒1300，而非圆锥，使得当从端部观察结构时，更容易看到误差)。在图13A中，所显示的从端部看到的截面看上去像完整的圆，因为圆筒1300上的一切都是对齐的。图13B描绘了圆筒1300，其显示面外间隙误差1302的示例。面外间隙误差1302的出现是因为在这个位置处完成连结之后，待连结的材料胚件1306弯曲远离现有圆筒，从而展开间隙1304，间隙1304在圆筒1300的表面的“平面”之外，并且在渐缩结构的表面上引起凸脊、包块、凹部(例如，向里弯而产生凹部等)，或者其它表面误差。

在图14A和14B中示出相切性对齐误差的示例。图14A显示无误差的渐缩结构1400(例如，平顶圆锥)的示例，而图14B中的渐缩结构1400则包括相切性对齐误差1402。相切性对齐误差1402不必包括间隙，而是可包括待连结的片材表面1404与渐缩结构1400中的现有片材表面1406的对齐误差。如图14B中描绘的那样，当表面失配时，发生此类误差。换句话说，如果允许保留误差且片材连结就位，则最终结构(例如，风力涡轮塔筒)看上去将是弯曲的，或者将具有凹部、突起等等。

可在连结位置附近测量间隙和对齐，目的是测量可位于连结上游的距离处，使得可在连结之前进行调节。测量方法可包括(但不限于)测量激光线扫描仪(在遵从间隙的自动焊接系统中使用类似的激光系统)、接触传感器(例如LVDT等等)、使用视频摄像头等的视觉系统等等。例如使用激光线扫描仪测量离连结较远的一个边缘的位置也是可行的。在这种情况下，可测量仅一个边缘，而不测量间隙。

现在将描述外移系统的实施方式。大体上，可通过使已经形成的渐缩结构相对于轧辊但不相对于保持在弯曲装置中(例如，三重轧辊)的连结片材平移和/或旋转来校正间隙和失配。为了做到这一点，要么可操纵滚动和连结的渐缩结构，要么操纵滚动但未连结的片材。实现这一点的一种可行办法可为将渐缩结构保持在外移系统中，外移系统在渐缩结构已经连结之后支承它，并且在弯曲装置保持滚动但未连结的片材时使弯曲装置平移和旋转。实现这一点的另一种办法可为使弯曲装置不动，并且使用外移系统来操纵滚动且连结的渐缩结构。

外移系统可具有意于防止和/或校正本文论述的误差的多个机构。在实施例中，外移系统具有至少两个子系统——“机内”子系统和“机外”子系统。机内子系统可设置成接近弯曲装置和连结元件。机外子系统可设置成接近正在形成的渐缩结构的端部，并且支承该端部。

图15和16显示外移系统的子系统的实施方式的总图，其中图15显示机内子系统1500，并且图16显示机外子系统1600。

如图15中显示的那样，机内子系统1500可支承正在形成的渐缩结构1502(例如，平顶圆锥)，这可防止三重轧辊1504必须支承其本身的重量。机内支承机构1506可具有可调高度，这可用来解决面外间隙误差或相切性误差。对于面外间隙误差，机内系统1500和机外系统1600(在实施例中还可上下移动)可共同上下移动，从而使渐缩结构1502、1602的斜度保持基本相同，但改变面外间隙。对于相切性误差，机内系统1500和机外系统1600可沿竖向相对于彼此移动，从而改变渐缩结构1502、1602的角度。

机内支承机构1506可包括支承件，诸如支承滚子1508等等(例如，垫子、滑动器、轴承、减震器等)。可通过控制(自动或手动)来定位支承滚子1508，或者它们可为被动的。支承件可包括减震器等，并且它们可围绕竖向支承件上的枢转点枢转。支承滚子1508可允许渐缩结构1502相对于支承滚子1508轻易地旋转。支承滚子1508可为圆柱形、球形(例如，因为渐缩结构1502的表面的方向相对于支承滚子1508的角度在渐缩结构1502直径改变时改变，所以球形滚子可解决这个改变)等。支承件可设置在轴1510等上，其中轴1510可侧向地移动(左和右)。另外，或者在备选方案中，支承件可设置在轨1512上，轨1512允许支承滚子1508等侧向地移动。例如，轴1510可包括滚珠丝杆等等，其中支承滚子1508可沿着轨1512滑动且由滚珠丝杆定位。支承滚子1508沿着滚珠丝杆的位置可确定支承滚子1508的高度，并且因而确定渐缩结构1502的高度。这个自由度还可用来被动地调节正在形成的渐缩结构1502的位置变化。另外，或者在备选方案中，可用来被动地调节位置变化的自由度可用于在整体上使支承结构1506在轨1512上侧向地移动。支承件可共同移动，以调节渐缩结构1502的位置，或者它们可相对于彼此移动，以适于渐缩结构1502的变化的直径，以及/或者对渐缩结构1502施加力。支承件可为被动的，或者它们可包括一个或多个促动器等，以控制支承件的侧向移动。促动器可用来通过使支承件相对于彼此移动来控制渐缩结构1502的水平和/或竖向位置(例如，在实施方式中，如果支承件接近彼此，渐缩结构1502则更高)。促动器还可用来或改为用来通过使支承件共同移动来控制渐缩结构1502的左/右位置。

如图16中显示的那样，机外子系统1600可支承渐缩结构1602的端部1604，并且可包括用于解决间隙和对齐误差的机构。在下面描述这些机构中的一些。

机外子系统1600的机外支承件1606可上下移动。这个(与机内系统1500的高度调节合作)可解决面外间隙误差。这个移动还可用来解决相切性误差——例如，当机内系统1500的高度保持固定时，调节机外支承件1606的高度可改变渐缩结构1502、1602的角度，使得它可对齐。

机外子系统1600的机外支承1606可侧向地移动(垂直于图16中显示的轨道1608，即，左和右)。这个移动可用来校正面内间隙误差。

机外子系统1600的机外支承件1606可用来使渐缩结构1602围绕其轴线回转或扭转。这个扭转是另一种修正面外误差的方法，即，扭转可用来“卷拢”或“松开”待连结的片材，从而改变其直径且使其对齐。机外子系统1600还可主动地控制其在渐缩结构1602形成时行进远离弯曲装置。例如，另一个可行的自由度是控制机外拖车1610沿着轨道1608行进。这个控制可通过使渐缩结构1602朝弯曲装置移动和移动远离弯曲装置(这可打开和封闭间隙)，来潜在地解决面内间隙。这个移动还可对渐缩结构1602提供力，力可为朝向弯曲装置的推力或远离弯曲装置的拉力。拖车1610还可包括制动器，制动器可为主动控制制动器。而且，实施例可包括被动外移系统。本领域熟练技术人员将理解，机外子系统1600的构件可用来校正除了本文特别地提到的误差之外的误差。例如，提升和降低机外支承1606可校正面内误差和面外误差。另外，本文描述的其它系统的构件可用来校正除了本文特别地提到的误差之外的误差。

在实施例中，机外支承件1606如图16中显示的那样设置成靠近渐缩结构1602的端部1604。但是，在其它实施例中，机外支承件可设置在其它位置(未显示)，包括(但不限于)靠近渐缩结构的中心或者靠近渐缩结构的最接近弯曲装置的端部。

机外支承件1606可包括竖向支承柱1612和水平支承臂1614，其中支承柱1612与拖车1610接合。在水平支承臂1614的端部处可存在圆锥接合机构1616，它包括用于支承渐缩结构1602和/或抓取渐缩结构1602的支承结构。

在实施方式中，圆锥接合机构1616锁定到渐缩结构1602上，使得它可使渐缩结构1200移动和/或扭转，而不与其外移。这可通过心轴或心轴状结构实现，以及/或者使用夹钳、螺栓、缆绳、夹子、联接件、对接部、销子、摩擦配合、夹条、钩子、接头、插销、锁、凸块、销、螺杆、滑块、揿扭等来实现。例如，可提供抓取器，它从内侧支承渐缩结构1602且允许其旋转。可控制抓取器来锁定渐缩结构1602，释放渐缩结构1602，使渐缩结构1602旋转等。

机外子系统1600可包括拖车1610，它允许机外子系统1600移动。拖车1610可包括轮子1618等，可沿着轨道1608等滑行。实施方式可仅包括轮子1618等，而无任何轨道(未显示)。拖车1610还可包括或改为包括滑动器，它可沿着轨道滑动或者自由地滑动(即，在地板上)。滑动可包括用于减小滑动摩擦的机构，诸如低摩擦材料(例如特氟纶)、油脂、滚动的元件轴承、空气轴承等。

现在将论述控制系统的另外的实施方式。

本文描述的用于形成渐缩结构的构建系统可包括能够控制构建系统的一个或多个构件的控制系统。例如，控制系统可包括传感器，或多个传感器，传感器提供关于构建系统和/或正在形成的渐缩结构的构件或多个构件的反馈。构建系统可包括一个或多个调节机构，调节机构可自动地定位构建系统和/或正在形成的渐缩结构的构件或多个构件。除非明确表示其它情况，或者根据本文清楚地了解到，如此文中所使用的那样，调节材料胚件或调节渐缩结构应包括在构建渐缩结构的期间的任何阶段(在渐缩结构形成之前、形成期间、形成之后)对材料作任何调节。自动定位可基于从传感器获得的反馈，和/或可基于用来形成期望渐缩结构的模型。例如，在包括三重轧辊的实施方式中，调节机构可自动地定位三重轧辊中的至少一个轧辊，以调节正在形成的渐缩结构的形状。自动定位可允许基本连续地改变正在形成的结构的直径，使得它渐缩。调节机构可包括本领域技术人员已知的任何手段，包括(无限制)液压活塞、气动活塞、伺服器、螺杆、促动器、齿条和小齿轮系统、缆绳和滑轮系统、凸轮、电磁驱动器、机器人臂、滚子、驱动器等等，或者能够提供期望运动的前述或其它装置的任何组合。

来自传感器的反馈可提供给计算机和/或控制器，计算机和/或控制器然后可将信号发送到调节机构(或多个调节机构)，以自动地定位构建系统的构件，例如，三重轧辊中的一个轧辊。反馈可包括许多不同类型的反馈，包括(但不限于)下者中的一个或多个：构建系统的构件的位置(例如，三重轧辊中的一个轧辊，和/或三重轧辊中的至少两个轧辊之间的距离，构建系统的构件相对于另一个构件和/或正在形成的渐缩结构的角度等等)、正在形成的渐缩结构的几何数据(例如，直径、曲率半径、渐缩角度、面内焊缝间隙、面外焊缝间隙、边缘位置、 渐缩结构的任何区段的“中心”与渐缩结构的轴线的距离等等)、力数据(例如，完成用于形成渐缩结构的机器的行动所需的力，包括(但不限于)封闭焊缝间隙，使渐缩结构变直以获得相切性，调节多个轧辊中的至少一个的角度，移动多个轧辊中的至少一个，以及将材料胚件驱动到用于形成渐缩结构的机器中或通过机器)等。

控制系统可进一步包括用于形成渐缩结构的模型。模型可为数学和/或计算机模型。本文描述的模型可包括经验模型(例如，纯经验模型)、基于查找表的模型、基础概念的模型，或者这些模型的任何组合。模型输出可基于理论或数学分析、经验测量、拟合因素、其它因素和/或可影响机器运行的其它参数。模型可在机器运行期间计算结果。模型可包括之前计算的结果，已经存储该结果，然后在机器运行期间访问该结果。模型可包括构建系统的一个或多个构件的位置(例如，包括在三重轧辊中的轧辊的位置)。模型还可包括或改为包括正在形成的渐缩结构的几何信息。几何信息可包括渐缩结构相对于构建系统的一个或多个构件和/或相对彼此的坐标和/或特征的位置。模型可包括材料胚件的理想边缘位置的模型，其中模型包括基于由边缘位置传感器提供的反馈的弯曲装置和渐缩结构的位置。调节机构可构造成基于来自模型的输出自动地定位构建系统的一个或多个构件(例如，三重轧辊的至少一个轧辊)。调节机构还可构造成基于来自传感器和模型的反馈的组合，自动地定位构建系统的一个或多个构件。

调节机构或多个调节机构可构造成沿着倾斜路径定位构建系统的一个或多个构件 (例如，三重轧辊中的至少一个轧辊)。调节机构或多个调节机构可构造成沿着弯曲路径定位构建系统的一个或多个构件(例如，三重轧辊中的至少一个轧辊)。调节机构或多个调节机构可构造成定位构建系统的一个或多个构件的角度(例如，三重轧辊中的至少一个轧辊)。调节机构或多个调节机构可构造成以本文描述的任何方式或者对本领域普通技术人员合理地明显的方式定位渐缩结构。

构建系统可包括三重轧辊，其中三重轧辊包括三个滚轮排，并且滚轮排包括多个单独的滚轮，在实施方式中滚轮可包括滚子。调节机构可构造成调节滚轮排的角度。调节机构可构造成调节多个滚轮的角度。可能能够使各个单独的滚轮转向，并且调节机构或多个调节机构可构造成进行该转向。

调节机构可构造成独立地定位三重轧辊的轧辊。例如，可存在多个调节机构，它们各个构造成定位三重轧辊的对应的轧辊。

实施方式可包括用于形成为渐缩结构的材料胚件，其中材料胚件馈送到用于形成渐缩结构的机器中，并且通过三重轧辊而形成为渐缩结构。调节机构可构造成自动调节至少一组滚轮的角度，以使材料胚件保持在用于形成为渐缩结构的恰当位置上。调节机构可构造成自动调节至少一组滚轮的角度，以补偿材料胚件的滑动。

在实施方式中，进料系统将来自胚件材料源、成卷的胚件片材、成箱的胚件等的胚件材料接收到弯曲装置。因而，进料系统和弯曲装置共同可获得材料胚件，并且使材料弯曲成期望形状，期望形状可为基本圆锥形，其半径在其长度上改变。在实施方式中，弯曲装置包括三重轧辊，其中三重轧辊包括至少三个滚轮排，滚轮排包括多个滚轮。三重轧辊的三个滚轮排可包括至少两个底部滚轮排，其中底部滚轮排充当一个入口滚轮排，另一个则充当出口滚轮排。在实施方式中，入口和出口滚轮排能够移动，以便控制正在形成的材料的形状。控制正在形成的材料的形状可通过控制正在形成的材料的直径来实现。

实施方式的控制系统包括反馈，反馈可基于多个标准中的任何一个，或者标准的任何组合。例如，反馈可基于几何数据。几何数据可从正在形成的形状获得，正在形成的形状可为渐缩结构(例如，圆锥)。几何数据可包括(但不限于)直径、曲率半径、渐缩角度、焊缝间隙(可为在正在连结的材料的平面上的间隙或者在平面之外的间隙，或者两者)，以及渐缩结构的一部分与渐缩结构的轴线的距离(可从任何部分的“中心”到轴线测量该距离)的测量值。可使用这些测量值中的任何一个，或者可使用这些测量值的任何其它组合作为控制系统的反馈。

反馈还可包括来自弯曲装置的一个或多个构件的几何数据，包括(但不限于)轧辊、滚子、滚轮排、滚轮、定位器、轮子、驱动系统等等。反馈还可包括来自本文描述的进料系统或外移系统的一个或多个构件的几何数据，或者可根据本公开设想到。这个几何数据还可包括不同构件之间的相关数据，例如，构件之间的距离、构件之间的角度等。

在实施方式中，反馈还可包括或改为包括力数据。力数据可从正在形成的形状获得，正在形成的形状可为渐缩结构(例如，圆锥)。力数据还可包括或改为包括从构建系统的构件获得的力数据。力数据的示例包括(但不限于)可能完成构建系统的用于形成渐缩结构的动作所需的力，诸如封闭焊缝间隙所需的力，使渐缩结构对于相切性变直所需的力，调节轧辊或轧辊的角度所需的力，移动轧辊或轧辊所需的力，将材料驱动到构建系统中或通过构建系统所需的力等。可使用任何一个或所有这些力，或者可使用这些力的任何其它组合作为控制系统的反馈。

在实施方式中，反馈数据由传感器获得。各种各样的传感器可有用地结合到本文描述的控制系统中，如将轻易地对本领域技术人员而言明显的那样。例如，传感器可包括(但不限于)位置传感器(例如，边缘位置传感器)、角度传感器、位移传感器、距离传感器、速度传感器、加速度传感器、光学传感器、光传感器、成像传感器、压力传感器、力传感器、扭矩传感器、水平传感器、重量传感器、接近度传感器、存在性(或缺乏性)传感器、磁性传感器、无线电传感器、声学传感器、振动传感器等。传感器可包括角度传感器或许多传感器。

传感器还可包括成像装置和图像处理电路，以捕捉正在形成的渐缩结构或构建系统的构件的图像，并且分析图像来评价正在形成的渐缩结构或构件构建系统的形状、位置等。传感器还可包括或改为包括至少一个视频摄像头。视频摄像头可大体捕捉构建系统和/或正在形成的渐缩结构的图像。视频摄像头可通过网络接口提供远程视频馈送，操作者可通过用户接口获得视频馈送，用户接口由例如远程硬件(诸如服务器)保持，或者保持在网络服务器提供的网页内。

构建系统可包括检测材料胚件沿着构建路径(从进料系统到弯曲装置，再到外移系统)的位置或系统的任何区域处的位置的传感器。

传感器还可包括更复杂的感测和处理系统或子系统，诸如使用光学技术 (例如，立体成像，或者来自运动成像的形状)、结构化光技术，或者可从构建系统和/或渐缩结构中提取三维信息的任何其它适当的感测和处理硬件的三维扫描仪。另一方面，传感器可包括机器视觉系统，它捕捉图像和分析图像内容，以获得信息，例如，正在形成的渐缩结构的状态。机器视觉系统可支持各种各样的基于成像的自动检查、过程控制和/或用于构建系统的机器引导功能，包括(无限制)通过/失败决策、误差检测(和对应的可听或可视警报)、形状检测、位置检测、方位检测、避免碰撞等等。

在实施例中，传感器提供反馈，反馈包括正在形成的渐缩结构的半径。然后构建系统可由控制系统控制，以对渐缩结构保持基本连续的半径调节，以便形成基本圆锥形物体。换句话说，半径调节可自动地控制，以便产生连续变化的直径，像将对于渐缩形状所做的那样。

实施方式包括用于使渐缩圆锥滚动的可调节的三重轧辊排。实施方式包括基本连续地调节机器，这可包括在滚动过程期间调节三重轧辊排，以便基本连续地调节正在形成的渐缩结构的直径。可通过移动轧辊来改变正在形成的渐缩结构的直径，其中移动轧辊可为对于变化的直径的反应。

实施例可包括控制滚轮本身的角度。用于形成渐缩结构的三重轧辊可包括滚轮排，滚轮排包括多个单独的滚子或滚轮。这些滚轮排可代替传统的轧辊弯曲过程中的滚子。在实施方式中可使单独的滚轮的前进角度转向，并且在实施方式中主动且连续地使滚轮转向，因而对胚件运动提供连续控制。在实施方式中，滚轮还用来在材料传送通过三重轧辊时使材料转向。

可出于以下原因控制滚轮角度。三重轧辊(通过滚轮与材料/片材胚件对接)是用于控制进入的供给胚件和形成的渐缩结构的整体运动的手段之一。通过恰当地使滚轮转向(单独，或者与其它模块结合起来)，进入的供给胚件执行用于使渐缩结构滚动的特定运动。

在实施例中，可转向滚轮来控制焊缝间隙。在实施例中，可转向滚轮来使胚件朝三重轧辊的喉部转移或转移远离喉部，以在三重轧辊内保持恰当的片材位置。还可使滚轮转向来补偿侧滑。

可用马达、齿轮、齿条、凸轮、联动机构、螺杆、链条、皮带、液压、气动、磁性、手动的方式、摩擦驱动器、牵引驱动器、热力等单独地使这些滚轮组转向。

成排的滚轮上的所有或一些滚轮可共同转向，但通过独立于各个滚轮的角度。特别地，在实施方式中，对于共同驱动的滚轮，各个单独的滚轮角度对应于对于所有其它滚轮来说特定的但不相同的角度。可用马达、齿轮、齿条、凸轮、联动机构、螺杆、链条、皮带、液压、气动、磁性、手动的方式、摩擦驱动器、牵引驱动器、热力等使这些滚轮组转向。

特定滚轮排上的所有或一些滚轮可一起转向通过相同的角度。可用马达、齿轮、齿条、凸轮、联动机构、螺杆、链条、皮带、液压、气动、磁性、手动的方式、摩擦驱动器、牵引驱动器、热力等使这些滚轮组转向。

在实施方式中，可使用上面描述的凸轮板来使特定滚轮排上的滚轮转向。凸轮板可对于各个凸轮具有不同的轮廓，从而对各个滚轮产生不同的运动，或者对一个或多个凸轮产生相同轮廓，对对应的滚轮产生相同的转向运动。凸轮板中的轮廓可对应于期望滚轮运动(基于模型)，以使特定圆锥滚动。或者，轮廓可对应于凸轮板位置和滚轮角度之间的允许控制系统调节滚轮角度的另一个关系，即，可存在线性关系(凸轮移动某个距离会使滚轮前进角度按比例变化)等

在实施方式中，进料定位系统、弯曲装置定位系统和外移定位系统中的一个或全部可用来控制在边缘连结时，胚件的两个对应的边缘之间的距离和角度。在实施方式中，形成和连结的渐缩结构在外移系统中保持固定，并且弯曲装置以及保持在弯曲装置中的胚件的一部分相对于形成和连结的结构而定位。弯曲装置可相对于形成和连结的结构平移，以便封闭胚件的边缘之间的面内间隙，使得它们可连结。弯曲装置还可相对于形成和连结的结构旋转，例如，以便封闭面外间隙和修正边缘之间的相切性失配。

图17显示根据实施方式的用于调节焊缝间隙的方法的流程图1700。

如步骤1702中显示的那样，方法可包括将材料胚件馈送到弯曲装置中且通过弯曲装置。馈送材料胚件可通过本文描述的任何手段实现，包括(无限制)进料系统，它可包括驱动轧辊和进料调节机构。弯曲装置可包括三重轧辊。

如步骤1704中显示的那样，方法可包括检测材料胚件的位置。这可包括检测材料胚件的至少一个边缘。检测可由传感器作出。另外或备选地，这个步骤可包括检测进料系统或弯曲装置的构件的位置。

如步骤1706中显示的那样，方法可包括确定位置是否表明不合需要的间隙状况。这个步骤可包括将位置发送到间隙误差控制器，其中控制器确定位置是否表明不合需要的间隙状况。还可通过比较感测/检测位置与已知理想位置来实现该确定，其中已知理想位置可为模型的一部分、已知测量值、预定值、来自系统或方法的之前的运行的位置。不合需要的间隙位置可为本文描述的任何误差，例如，焊缝间隙的不一致性、角度对齐误差、平面对齐误差等。

如果检测到不合需要的间隙位置，方法可前进到步骤1708，而如果未检测到不合乎需要的间隙位置，则方法可跳到步骤1712。

如步骤1708中显示的那样，方法可包括将调节指令发送到间隙调节机构。调节指令可由控制器发送，例如，间隙误差控制器。调节指令可包括系统的构件的位置(例如，进料系统或弯曲装置)，材料胚件的位置、调节机构的位置或移动等。间隙调节机构可为本文描述的任何调节机构(或者它们的组合)，它可调节本文描述的系统的构件，包括(无限制)进料调节机构、驱动轧辊调节机构、滚轮转向机构、外移调节机构等等。换句话说，调节指令可补偿定位误差。例如，定位误差可包括在材料胚件中的焊缝间隙的不一致性，并且调节指令可包括定位材料胚件使得在焊接材料胚件的期间形成一致的焊缝间隙的指令。定位误差可包括材料胚件的平面对齐误差，并且调节指令可包括定位材料胚件使得材料胚件的边缘在连结时基本邻近材料胚件的相对的边缘的指令。定位误差可包括在材料胚件中检测到的角度对齐误差，并且调节指令可包括定位材料胚件使得在材料胚件连结时，材料胚件的边缘基本平行于材料胚件的相对的边缘的指令。

如步骤1710中显示的那样，方法可包括用间隙调节机构定位材料胚件。这个步骤可包括本文描述的任何定位构件、系统和方法。

如步骤1712中显示的那样，方法可包括使用连结元件来连结材料胚件。这可包括例如使用焊接机将材料胚件的对应的边缘连结在一起。连结可包括在材料胚件滚过弯曲装置时，或者在材料胚件滚过弯曲装置且滚到外移系统中以在外移系统中形成渐缩结构之后，基本连续地连结材料胚件。

图18显示根据实施方式的控制系统1800的框图。特别地，图18显示机器1802、计算机1804和控制器1808，机器1802可为用于形成渐缩结构的机器，计算机1804可包括模型1806。

机器1802可包括弯曲装置1810、调节机构1812、连结元件1814、进料系统1816、外移系统1818和至少一个传感器1820。

弯曲装置1810可为本文描述的任何，例如，三重轧辊。三重轧辊可具有至少三个轧辊，包括至少一个弯曲轧辊和至少两个导引轧辊。导引轧辊可包括滚轮排，滚轮排具有多个滚轮。

调节机构1812可为用于进行本文描述的调节的任何器件，并且其可适于调节机器1802的任何构件，例如，弯曲装置1810的构件(例如，三重轧辊的一个或多个轧辊)。在包括三重轧辊的实施方式中，调节机构1812可构造成定位至少一个轧辊，其中正在形成的渐缩结构的直径由轧辊的相对位置控制。调节机构1812可构造成使三重轧辊中的至少一个轧辊相对于轧辊中的另一个平移，而不改变轧辊的角度，以便基本连续调节正在形成的渐缩结构的直径。调节机构1812还可包括或改为构造成定位至少一个轧辊相对于三重轧辊中的另一个轧辊的角度。调节机构1812可包括许多调节机构，例如，构造成定位三重轧辊中的对应的轧辊的一个调节机构。调节机构1822可构造成定位材料胚件，使得材料胚件围绕渐缩结构的顶峰或渐缩结构的端部旋转。

连结元件1814可为本文描述的任何，例如，焊接机。连结元件1814可为可控制和可移动的。

进料系统1816可包括其本身的调节机构1822(例如，进料调节机构，其构造成在材料胚件馈送到弯曲装置中时定位材料胚件)，或者它可使用上面描述的调节机构1812。进料系统1816可包括本文描述的任何构件，例如，驱动轧辊。进料系统1816还可包括至少一个边缘滚子1824，其构造成约束馈送到弯曲装置1810中或馈送通过弯曲装置1810的材料胚件的边缘的位置，其中调节机构1822构造成定位边缘滚子1824。

外移系统1818可包括其本身的调节机构1826，或者可使用上面描述的调节机构1812。外移系统1818可包括本文描述的任何构件，例如，与机内子系统1828和机外子系统1830相关联的任何构件。

传感器1820可为本文描述的任何传感器，并且传感器1820可为机器1802的一部分或独立构件。传感器1820可对控制器1808提供反馈，控制器1808可使用反馈将控制信号发送到机器1802的构件。反馈可包括正在形成的渐缩结构的几何数据，其中几何数据包括(无限制)直径、曲率半径、渐缩角度、焊缝间隙、渐缩结构的一部分与渐缩结构的轴线的距离等。反馈还可包括或改为包括力数据，包括(无限制)完成行动所需的力，行动包括下者中的至少一个：封闭焊缝间隙，使渐缩结构伸直以实现相切性，调节三重轧辊中的一个轧辊的角度，移动轧辊，以及将材料胚件驱动到用于形成渐缩结构的机器中或者驱动材料胚件通过用于形成渐缩结构的机器。

模型1806可为本文描述的任何模型，并且模型1806可设置在计算机1804上或者由计算机1804实现。备选地，模型1806可存储在控制器1808或与控制器1808相关联的处理器上或者由它们实现。模型1806可将信息发送到控制器1808，控制器1808可使用信息将控制信号发送到机器1802的构件。模型1806可大体包括用于形成渐缩结构的模型，包括(无限制)，用于实现期望渐缩结构直径的三重轧辊的轧辊的相对位置、在材料胚件馈送到用于形成渐缩结构的机器中或馈送通过用于形成渐缩结构的机器时材料胚件的相对位置等。

控制器1808可基于仅来自传感器1820的反馈、仅来自模型1806的信息、来自不止一个传感器或模型的信息，或者它们的任何组合，将控制信号发送到机器1802的一个或多个构件。控制器1808可构造成接收来自传感器1820的反馈。控制器1808还可构造成将基于反馈的控制信号发送到系统1800的任何构件，例如，用于定位机器1802的构件或正在形成为渐缩结构的材料胚件的调节机构1812、1822、1826。

控制器1808可电联接或以别的方式联接成与系统1800的一个或多个构件成通信关系。控制器1808可包括适合控制本文描述的系统1800的多种构件的软件和/或处理电路的任何组合，包括(无限制)微处理器、微控制器、特定用途集成电路、可编程门阵列和任何其它数字和/或模拟构件以及前述的组合，以及用于收发控制信号、功率信号、传感器信号等的输入和输出。一方面，这可包括直接且在物理上与系统1800的构件相关联的电路，诸如处理器。另一方面，这可为例如可通过有线或无线连接与个人计算机或联接到系统1800的构件上的其它计算装置相关联的处理器。类似地，本文描述的多种功能可分配在控制器、处理器和单独的计算机之间。所有这样的计算装置和环境都意于落在本文使用的用语“控制器”或“处理器”的含义内，除非明确提供了不同的含义，或者根据上下文清楚了解到别的含义。

图19显示用于控制渐缩结构的形成的方法1900。

如步骤1902中显示的那样，方法1900可包括用用于形成渐缩结构的系统上的传感器感测属性。属性可为正在形成的渐缩结构的几何属性，用于形成渐缩结构的系统的几何属性、正在形成的渐缩结构的力属性、用于形成渐缩结构的系统的力属性等，或者它们的任何组合。传感器可包括本文描述的或者本领域技术人员已知的任何传感器。

用于形成渐缩结构的系统可包括弯曲装置，弯曲装置可为三重轧辊，三重轧辊具有至少三个轧辊，包括至少一个弯曲轧辊和至少两个导引轧辊，其中导引轧辊包括滚轮排，滚轮排具有多个滚轮。用于形成渐缩结构的系统可进一步包括调节机构，它构造成定位至少一个轧辊，其中正在形成的渐缩结构的直径由轧辊的相对位置控制。用于形成渐缩结构的系统可进一步包括连结元件，以在材料胚件滚过弯曲装置(例如，三重轧辊)时将材料胚件的边缘连结在一起，以形成渐缩结构。

如步骤1904中显示的那样，方法1900可包括将来自传感器的反馈发送到控制器。反馈可基于上面论述的感测属性。控制器可为本文论述的任何控制器或本领域技术人员已知的其它控制器。控制器可在系统的远处或者与系统成一体。反馈可通过传感器信号发送到控制器，并且可在控制器或另一个位置/装置处处理/分析反馈。

如步骤1906中显示的那样，方法1900可包括将调节指令发送到调节机构。调节指令可发送自控制器，或者发送自系统的另一个构件。调节指令可基于反馈。调节机构可为本文论述的任何调节机构，即，能够调节材料胚件的位置(包括形成之前、形成期间和形成之后的渐缩结构)，和/或用于形成渐缩结构的系统/机器的构件。

如步骤1908中显示的那样，方法1900可包括调节轧辊的位置。这可包括基于调节指令用调节机构来调节三重轧辊的至少一个轧辊的位置，或者弯曲装置的任何构件。

图20显示用于控制渐缩结构的形成的方法2000。

如步骤2002中显示的那样，方法2000可包括用用于形成渐缩结构的系统上的传感器感测材料胚件的位置。材料胚件可为用于形成渐缩结构或渐缩结构本身的胚件(包括形成之前、形成期间和形成之后的渐缩结构)。

用于形成渐缩结构的系统可类似于本文例如参照图19描述的，而且也可包括或改为包括进料调节机构，其构造成在材料胚件馈送到至少一个轧辊中时定位材料胚件，材料胚件在滚动通过弯曲装置时形成渐缩结构。进料调节机构可包括用于调节进料系统的任何构件(包括材料胚件)或者用于移动系统的另一个构件从而在材料胚件馈送到弯曲装置中时定位材料胚件的任何器件。

如步骤2004中显示的那样，方法2000可包括将来自传感器的反馈发送到控制器。反馈可基于材料胚件的位置。

如步骤2006中显示的那样，方法2000可包括将调节指令发送到进料调节机构。调节指令可发送自控制器，或者发送自系统的另一个构件。调节指令可基于反馈。

如步骤2008中显示的那样，方法2000可包括调节材料胚件的位置。这可包括在材料胚件馈送到系统中或通过系统时调节材料胚件的位置，以基于调节指令来形成渐缩结构。

图21显示用于控制渐缩结构的形成的方法2100。

如步骤2102中显示的那样，方法2100可包括用边缘位置传感器感测材料胚件的边缘的位置。材料胚件可为用于形成渐缩结构的胚件或渐缩结构本身(包括在形成之前、形成期间和形成之后的渐缩结构)。用于形成渐缩结构的系统可包括滚动组件、连结元件、外移系统和调节机构。

如步骤2104中显示的那样，方法2100可包括将来自边缘位置传感器的反馈发送到控制器。反馈可基于材料胚件的边缘的位置。

如步骤2106中显示的那样，方法2100可包括将调节指令发送到调节机构。调节指令可发送自控制器，或者发送自系统的另一个构件。调节指令可基于反馈。

如步骤2108中显示的那样，方法2100可包括调节渐缩结构的位置(例如在形成之前、形成期间或形成之后)。这可包括使用调节机构基于调节指令来调节渐缩结构相对于滚动组件的位置，例如在材料胚件已经通过滚动组件之后。

图22显示用于形成渐缩结构的方法2200。

如步骤2202中显示的那样，方法2200可包括用传感器感测传感器数据。传感器数据可包括下者中的至少一个：正在形成的渐缩结构的几何属性、机器构件的几何属性、正在形成的渐缩结构的力属性、机器构件的力属性、材料胚件的位置、机器构件位置、材料胚件中的焊缝间隙的不一致性、材料胚件中的平面对齐误差，以及材料胚件的角度对齐误差。感测可在显示的方法2200期间的任何步骤进行，并且都可基于传感器数据在任何步骤作出调节。

如步骤2204中显示的那样，方法2200可包括将来自传感器的反馈发送到控制器。反馈可基于传感器数据。

如步骤2206中显示的那样，方法2200可包括将调节指令发送到调节机构。调节指令可发送自控制器，或者发送自系统的另一个构件。调节指令可基于反馈。

如步骤2208中显示那样，方法2200可包括使用调节机构基于调节指令来调节材料胚件的位置。调节材料胚件的位置可包括调节机构定位下者中的至少一个：进料系统、至少三个轧辊、外移系统和正在形成的渐缩结构。

如步骤2210中显示的那样，方法2200可包括用进料系统驱动材料胚件。进料系统可为本文描述的任何进料系统。

如步骤2212中显示的那样，方法2200可包括馈送材料胚件通过滚动组件。滚动组件可为本文描述的任一个，例如，三重轧辊，其包括至少三个轧辊，其具有至少一个弯曲轧辊和至少两个导引轧辊。导引轧辊可包括具有多个滚轮的滚轮排。

如步骤2214中显示的那样，方法2200可包括在材料胚件滚动通过滚动组件时将材料胚件的边缘连结在一起而形成渐缩结构。连结可利用本文描述的连结元件。

如步骤2216中显示的那样，方法2200可包括用外移系统将材料胚件导引出滚动组件。外移系统可为本文描述的任何外移系统。

本文描述的控制系统包括涉及整个构建系统或其一部分的控制系统，包括(无限制)进料系统、弯曲装置、连结元件和外移系统。如本公开中使用，“控制系统”应表示用于任何和所有前面提到的系统或其组合的控制系统，除非明确需要特定构件/机器，或者根据上下文清楚地了解到其它情况。

在前述中，用语“机器”和“构件”指的是上面描述的构建系统的元件或元件组合，除非本文另有陈述，或者根据上下文清楚地了解到其它情况。这些用语在总体上也可表示构建系统。

以上控制系统、装置、方法、过程等可在适合如本文描述的那样控制、获取数据和处理数据的硬件、软件或这些的任何组合中实现。这包括在一个或多个微处理器、微控制器、嵌入式微控制器、可编程数字信号处理器或其它可编程装置或处理电路，以及内部和/或外部存储器中实现。这还可包括或改为包括一个或多个特定用途集成电路、可编程门阵列、可编程阵列逻辑构件，或者可配置成处理电子信号的任何其它装置或装置。将进一步理解的是，上面描述的过程或装置的实现可包括使用结构化编程语言(诸如C)、面向对象的编程语言(诸如C++)，或者任何其它高级或低级编程语言(包括汇编语言、硬件描述语言和数据库编程语言和技术)建立的计算机可执行代码，高级或低级编程语言可存储、编译或解释，以在以上装置之一以及处理器的不同组合、处理器架构或者不同的硬件和软件的组合上运行。同时，处理可分布在装置上，诸如上面描述的多种系统，或者所有功能性都可结合到专用的独立装置中。所有这样的排列和组合都意于落在本公开的范围内。

本文公开的实施例可包括计算机程序产品，其包括计算机可执行代码或计算机可用代码，当在一个或多个计算装置上执行时，代码执行上面描述的控制系统的任何和/或所有步骤。代码可按非暂时性的方式存储在计算机存储器中，计算机存储器可为程序从其执行的存储器(诸如与处理器相关联的随机存取存储器)，或者存储装置，诸如磁盘驱动器、闪存或任何其它光学、电磁、磁性、红外或其它装置或者装置的组合。在另一方面，上面描述的任何控制系统都可在携带计算机可执行代码的任何适当的传输或传播介质和/或它们的任何输入或输出中体现。

将理解的是，以示例而非限制的方式阐述上面描述的方法和系统。许多变型、添加、省略和其它修改对本领域普通技术人员将是明显的。另外，方法步骤在以上描述和图中的顺序或介绍不意于要求方法按这个顺序执行所叙述的步骤，除非清楚地要求特定顺序，或者根据上下文，明确了解到特定顺序。

本文描述的本发明(一个或多个)的方法步骤的含义意于包括使得一个或多个其它团体或实体与所附权利要求的可专利性一致地执行步骤的任何适当的方法，除非清楚地提供了不同的含义，或者根据上下文，明确了解到有不同的含义。这样的团体或实体不必受任何其它团体或实体的指导或控制，而且不必受特定管辖。

本文描述了用于构建渐缩结构的系统、方法和装置及其控制系统和方法。将理解的是，虽然本文的示例性实施例强调渐缩结构的构建及其控制，但本发明的原理可适合其它制造过程。可适合使用本文描述的系统、方法和装置的所有这样的变型都意于落在本公开的范围内。

还可包括控制系统的其它构件，诸如输入装置，包括键盘、触摸垫、鼠标、开关、号盘、按键等，以及输出装置，诸如显示器、喇叭或其它音频变频器、发光二极管等。其它硬件还可包括或改为包括多种各样的电缆连接和/或硬件适配器，以连接到例如外部计算机、外部硬件、外部仪器或数据获取系统等。

控制系统可包括网络接口，或者连接成与网络接口成通信关系。网络接口可包括适合通过数据网络按通信关系将控制系统和构建系统联接到远程计算机内的硬件和软件的任何组合。以示例而非限制的方式，这可包括用于根据IEEE 802.11标准(或者它们的任何变型)运行的有线或无线以太网连接的电子器件，或者任何其它小范围或大范围无线网络构件等。这个可包括用于小范围数据通信的硬件，诸如蓝牙或红外发收器，其可用来联接到局域网等，局域网又联接到诸如互联网的数据网络。这也可包括或改为包括用于WiMax连接或蜂窝网络连接(使用例如CDMA、GSM、LTE或任何其它适当的协议或协议组合)的硬件/软件。一贯地，控制系统可构造成控制构建系统在与网络接口连接的任何网络中的参与。

在前述内容中，已经描述了涉及多种构件的相对运动的多种任务。但认识到，不同的设计约束或其它实际考量可要求某些构件保持固定(相对于地面)或者仅经历最小运动。例如，构建系统可设计成使得以下构件中的任何一个或多个相对于地面保持固定：胚件材料源、进给系统的任何期望构件、弯曲装置的任何期望构件、焊接机的任何期望构件、外移系统的任何期望构件、正在构建的渐缩结构的顶峰/顶部/端部等。类似地，系统可设计成使得以上构件相对于地面(或者，除以上提到的之外，相对于彼此)不保持固定。在一些实施方式中，最重且最难移动的构件相对于地面保持固定。在一些实施方式中，选择构件的相对运动，以最佳地减小损伤系统附近的东西的风险。在一些实施方式中，选择构件的相对运动，以在总体上最大程度地增加系统的预期寿命或者一个或多个构件的预期寿命。

虽然已经显示和描述了特定实施例，但对本领域技术人员明显的将是，可对形式和细节作出多种改变和修改，而不偏离本公开的精神和范围，并且意于形成由权利要求限定的本发明的一部分，在法律允许的最宽泛意义上释放权利要求。

Claims (15)

1.一种用于形成渐缩结构的系统，包括：

至少三个轧辊，其包括至少一个弯曲轧辊和至少两个导引轧辊，所述至少两个导引轧辊包括滚轮排，所述滚轮排包括多个滚轮；

调节机构，其构造成定位所述至少三个轧辊中的至少一个，其中，正在形成的渐缩结构的直径由所述至少三个轧辊的相对位置控制；

滚轮转向机构，其构造成调节所述多个滚轮的角度，其中，材料胚件的运动方向能够通过设置所述多个滚轮的角度来控制；

连结元件，其构造成在所述材料胚件滚过所述至少三个轧辊时，将所述材料胚件的边缘连结在一起，以形成所述渐缩结构；

用于形成渐缩结构的模型，所述模型包括所述至少三个轧辊的用于期望渐缩结构直径的相对位置，以及所述多个滚轮的用于所述材料胚件的运动方向的角度；以及

控制器，其构造成将至少基于所述模型的控制信号发送到所述调节机构，以定位所述至少三个轧辊中的所述至少一个，并且发送到所述滚轮转向机构来设置所述多个滚轮的角度，以调节所述胚件材料的运动方向。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调节机构构造成使所述至少三个轧辊中的所述至少一个相对于所述至少三个轧辊中的另一个平移，而不改变所述至少三个轧辊中的所述至少一个的角度，以便基本连续地调节正在形成的渐缩结构的直径。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调节机构构造成定位所述至少三个轧辊中的所述至少一个相对于所述至少三个轧辊中的另一个的角度。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括传感器，其对所述控制器提供关于正在形成的渐缩结构的反馈，其中，所述滚轮转向机构构造成基于来自所述传感器的反馈和所述模型的组合，来自动地定位所述多个滚轮的角度。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调节机构构造成沿着斜路径或弯曲路径中的至少一个来定位所述至少三个轧辊中的所述至少一个。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制系统进一步包括多个调节机构，其各自构造成定位所述至少三个轧辊中的对应的一个。

7.一种用于形成渐缩结构的控制系统，包括：

边缘位置传感器，其构造成提供反馈，所述反馈包括待在用于形成渐缩结构的机器中形成为渐缩结构的胚件材料的边缘的位置，所述用于形成渐缩结构的机器包括：

滚动组件，其包括多个轧辊；

连结元件，其构造成在所述材料胚件滚过所述滚动组件时，将所述材料胚件的边缘连结在一起，以形成所述渐缩结构；

外移系统，其构造成在所述边缘连结之后，支承所述渐缩结构；以及

调节机构，其构造成相对于所述滚动组件来定位所述渐缩结构；以及

控制器，其构造成接收来自所述边缘位置传感器的反馈，所述控制器进一步构造成将基于所述反馈的控制信号发送到所述调节机构，以在所述渐缩结构的部分之间实现期望相对移动。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述外移系统包括子系统，所述子系统通过接合所述渐缩结构的一部分来对所述渐缩结构提供支承，所述子系统包括构造成定位所述渐缩结构的至少一个促动器。

9.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述滚动组件可相对于所述用于形成渐缩结构的机器的其它构件移动，其中，所述渐缩结构由所述外移系统保持，以及其中，所述滚动组件构造成相对于所述外移系统移动，以在所述渐缩结构的部分之间实现所述期望相对移动。

10.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述反馈包括在所述材料胚件中包括的焊缝间隙的不一致性，以及其中，所述控制信号构造成调节所述滚动组件和所述渐缩结构中的至少一个的位置，使得在将所述材料胚件的边缘连结在一起时形成一致的焊缝间隙。

11.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述反馈包括所述材料胚件中的平面对齐误差，以及其中，所述控制信号构造成调节所述滚动组件和所述渐缩结构中的至少一个的位置，使得所述材料胚件的边缘与所述材料胚件的相对的边缘在它们连结时基本邻近。

12.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述反馈包括在所述材料胚件中检测到的角度对齐误差，以及其中，所述控制信号构造成调节所述滚动组件和所述渐缩结构中的至少一个的位置，使得所述材料胚件的边缘与所述材料胚件的相对的边缘在它们连结时基本平行。

13.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统进一步包括用于理想边缘位置的模型，所述模型包括所述滚动组件和所述渐缩结构的基于所述边缘位置传感器所提供的反馈的位置，其中，所述控制信号至少部分地基于所述模型。

14.一种用于形成渐缩结构的控制系统，包括：

在用于形成渐缩结构的机器中使用的模型，所述用于形成渐缩结构的机器包括：

至少三个轧辊，其包括至少一个弯曲轧辊和至少两个导引轧辊，所述至少两个导引轧辊包括滚轮排，所述滚轮排包括多个滚轮；

调节机构，其构造成定位所述至少三个轧辊中的至少一个，其中，正在形成的渐缩结构的直径由所述至少三个轧辊的相对位置控制；

滚轮转向机构，其构造成调节所述多个滚轮的角度，其中，材料胚件的运动方向能够通过设置所述多个滚轮的角度来控制；以及

连结元件，其构造成在所述材料胚件滚过所述至少三个轧辊时，将所述材料胚件的边缘连结在一起，以形成所述渐缩结构，其中，所述模型包括所述至少三个轧辊的用于期望渐缩结构直径的相对位置，以及所述多个滚轮的用于所述胚件材料的运动方向的角度；

构造成实现所述模型的计算机；以及

构造成接收基于所述模型的指令的控制器，所述控制器进一步构造成将至少基于所述指令的控制信号发送到所述调节机构，以定位所述至少三个轧辊中的所述至少一个，并发送到所述滚轮转向机构来设置所述多个滚轮的角度，以调节所述胚件材料的运动方向。

15.一种用于控制渐缩结构的形成的方法，包括：

用在用于形成渐缩结构的系统上的边缘位置传感器感测待形成为所述渐缩结构的材料胚件的边缘的位置，所述用于形成渐缩结构的系统包括：

滚动组件，其包括多个轧辊；

连结元件，其构造成在所述材料胚件滚过所述滚动组件时，将所述材料胚件的边缘连结在一起，以形成所述渐缩结构；

外移系统，其构造成在所述边缘连结之后支承所述渐缩结构；以及

调节机构，其构造成相对于所述滚动组件来定位所述渐缩结构；

将反馈从所述边缘位置传感器发送到控制器，所述反馈基于所述材料胚件的边缘的位置；

将调节指令从所述控制器发送到所述调节机构，所述调节指令基于所述反馈；以及

使用所述调节机构，基于所述调节指令来调节所述渐缩结构相对于所述滚动组件的位置。

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