JP2024507062A - 管状または裁頭円錐状セグメントを形成する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

管状セグメントを形成するための方法であって、１つまたは一連の金属ストリップを、当該１つまたは一連の金属ストリップの対向する長手方向端部が合わさって少なくとも1つの継ぎ目を形成するように、管状または裁頭円錐状にプレスし、その後、前記継ぎ目を溶接して、前記合わさった端部を接合し、少なくとも溶接後に、前記セグメントの少なくとも一部の断面形状が、少なくとも前記溶接された継ぎ目で、および／または前記溶接された継ぎ目付近で、測定され、前記測定のデータが制御部に供給され、その後、前記データに基づいて前記制御部によってプレス機が操作され、前記セグメントの断面形状が、少なくとも前記継ぎ目で調整される、方法。

Description

本発明は、管状セグメントを形成する方法に関する。本発明はさらに、管状または裁頭円錐状の金属セグメントを形成するためのプレスシステムに関する。

管状セグメントや裁頭円錐状セグメントは当該技術分野で知られており、例えば、一般に大型タンク、サイロ、風車用タワー、および風力発電機などの陸上または海上の建造物の基礎杭を形成するために使用されている。

このような管状セグメントは、直径が数メートルにもなることがあり、一般的には、プレス機、特にローラープレスを用いて、最大数センチメートルの厚さの金属ストリップをこのようなセグメントにプレス成形することによって、あるいは、複数のセグメント部分を形成し、それらを連結することによって、このようなセグメントが形成される。これら１つまたは複数の金属ストリップは、管状または中空の裁頭円錐形状またはその一部分にプレス成形される。その際、１つまたは複数のストリップの対向する長手方向端部が合わさって、１つまたは複数の継ぎ目を形成する。これらの継ぎ目は溶接され、合わさった両端が接合される。

様々な用途において、セグメントの一端、またはセグメントの対向する両端の断面形状が所定の範囲内、例えば予め定義された最小半径と最大半径の範囲内であることが非常に望ましいか、またはそのように規定されていることさえある。セグメントの端部同士を溶接すると、少なくとも継ぎ目の部分とその近傍では、加熱と冷却、材料の添加などのために変形し、セグメントの断面形状にほぼ必然的に影響を与えることが知られている。これにより、断面形状の少なくとも一部が設定された限界から外れることになる。例えば、内側に入りすぎたり、外側に出すぎたりする。よって溶接後に、セグメントの少なくとも一部の断面形状を、少なくとも溶接された継ぎ目および／またはその近傍で測定し、設定された限界に照らして断面形状を評価する。これにより、オペレーターは、プレス機を用いた溶接後に断面形状を調整するために、セグメントを再びプレス機に送り込むことができる。

当技術分野では、セグメントの断面形状を評価するために、所望の断面形状の一部を表すテンプレートが使用される。テンプレートは、オペレーターによってセグメントの外表面または内表面に押し当てられ、オペレーターはテンプレートと押し当てられた表面との間に隙間がないかを目視で検査する。オペレーターは経験に基づいて、セグメントをプレス機に戻し、評価したセグメントの部分をプレス機内で特定し、プレス機を操作することによって、セグメントの断面形状の該当部分を設定された範囲内に収めるために、セグメントの断面形状を再調整する。

この既知の方法は手間がかかり、間違いやすい。オペレーターは、テンプレートの位置を間違えたり、テンプレートと実際の測定面との差を事実と異なって評価したり、プレス機の設定や制御を誤ったりする可能性がある。さらにこの方法の有効性は、オペレーターの経験に大きく依存する。

本開示の目的は、管状または裁頭円錐状セグメントを形成するための代替方法を提供することである。本開示の目的は、成形プロセスをより良く制御できる方法を提供することである。本開示の目的は、より効率的かつ効果的な、管状または裁頭円錐状セグメントを形成する方法を提供することである。本開示の目的は、経時的に能率を向上させることができる、管状または裁頭円錐状セグメントを形成する方法を提供することである。本開示の目的は、管状または裁頭円錐状のセグメントを形成するためのプレスシステムを提供することであり、このようなセグメントをより容易かつ制御性の高い方法で製造することである。

これらの目的の少なくとも１つは、少なくとも部分的には、本開示による方法またはプレスシステムで達することができる。

一態様において、本開示による方法は、管状セグメントを形成するための工程を含み、１つまたは一連の金属ストリップを、当該１つまたは一連の金属ストリップの対向する長手方向端部が合わさって少なくとも１つの継ぎ目を形成するように、管状または裁頭円錐状にプレスし、その後、前記継ぎ目を溶接して、前記合わさった端部を接合する。少なくとも溶接後、セグメントの少なくとも一部の断面形状を、少なくとも溶接された継ぎ目および／またはその近傍で測定する。この測定のデータは制御部に供給され、その後、当該データに基づいて制御部がプレス機を操作することによって、管状セグメントの断面形状が、少なくとも１つまたは複数の継ぎ目の各々で調整される。

本開示による方法では、制御部は、断面形状を所望の形状に近づけるか、またはその範囲内に収めるために、適切な位置で断面形状を修正するためのプレス機を正確に制御し、したがって動作させることができる。本開示による方法は、所望の構成を有するセグメントをより容易かつ正確に形成することを可能にする。

本開示による方法の一態様において、セグメントの断面形状は測定ツールを使用して測定され、当該測定ツールを使用して得られた前記測定データは、少なくとも、前記ツールに対して測定された断面形状の該当部分の位置データと、断面形状の前記部分と測定ツールとの間の距離とを含む。

このような方法により、正確な位置で断面形状を調整するために、プレス機内でセグメントをさらに簡単かつ正確に位置決めすることができる。例えば、セグメントの測定された部分の位置は、プレス機と相対的に定義され、例えばプレス機のロールを回転させることにより、セグメントの該当部分を正しい位置でプレス機に容易に導入することができる。

本開示による方法の実施形態において、前記金属ストリップは、所望の半径が前記制御部において設定最小半径と設定最大半径との間で設定される円形または半円形の断面を、少なくとも一端において有するセグメントに圧延または成形され、溶接後、実際の半径が少なくとも前記継ぎ目において測定され、当該実際の半径が前記設定された所望の半径と比較され、その後、前記実際の半径と前記所望の半径との間の偏差を低減するために、前記制御部によって前記プレス機が操作される。

このような実施形態では、実質的に円形の断面を有するセグメントが形成され、このセグメントは、少なくとも一端において、例えばセグメントの内面または外面で測定される実質的に一定の所望の半径を有する必要がある。前記所望の半径は、例えば法的要件または顧客要件を満たすため、および長手方向の端部においてこれに接続されるセグメントと適合するために、設定された最小限度および最大限度内になければならない。本開示の方法の実施形態では、前記実際の半径が前記設定最小半径と前記設定最大半径との間になるように、前記制御部によって前記プレス機が操作される。

本開示の実施形態では、１つ以上のローラープレスが使用される。実施形態では、少なくとも２台のプレス機が使用され、１台はストリップを予備プレスするため、または大まかに所望の管状または裁頭形状にするためのものであり、２台目は溶接後に管状セグメントの断面形状を調整するためのものである。第１のプレス機と第２のプレス機は同じプレス機でもよいが、好ましくは第１のプレス機は第２のプレス機とは異なるプレス機である。例えば、第１のプレス機は４ロールプレス、第２のプレス機は３ロールプレスとすることができる。

一態様において、本開示による方法の特徴は、少なくとも溶接後の前記継ぎ目における断面形状を調整するために、少なくとも３つのロールを有するローラープレスが使用され、前記セグメントが、前記継ぎ目の両側で、前記セグメントの外面において２つのロールによって支持され、前記少なくとも３つのロールのうちの少なくとも３つ目のロールが、前記継ぎ目またはその近傍において、前記セグメントの内面に対して、前記外面の２つのロールに向かって押し付けられ、前記押し付けのための力、および／または前記外面の２つのロールに対する前記第３のロールの移動距離が、前記測定データに基づいて前記制御部によって制御されることであってもよい。

少なくとも３つのロールを使用することにより、セグメントをその外面で容易かつ正確に支持することができ、一方、少なくとも１つのさらなるロールを、半径方向に見て前記２つの支持ロールの間で、前記２つのロールに対してセグメントを押圧するために使用することができ、前記測定データは、前記さらなるロールの正確な移動および／または力のために使用することができる。これにより、断面形状を当該断面形状のために設定された仕様内に収めるために、セグメントの該当部分を正確に調整することが可能になる。実施形態では、セグメントの断面形状が外側に向いている場合、当該断面形状の一部が内側に、すなわちセグメントの中心線に向かって押されるプレスを使用できることは明白である。

本開示による方法では、非接触型測定ツールを使用することができる。例えば、レーザー測定システムやデジタルカメラなどの光学的測定システムを使用できる。あるいは、例えばデジタル測定クロックやダイヤルゲージ測定システムなどの機械的測定システム、または非接触型測定システムと接触型測定システムの組み合わせを使用できる。

本開示による方法は、特に、例えば風車または海洋構造物の基礎杭またはタワーのセグメントを形成することに用いてもよい。より一般的には、本開示による方法は、特に断面形状に狭い公差が適用される細長い中空構造物のための比較的大きな直径のセグメント、例えば、肉厚が数センチメートル、例えば１～１０ｃｍの間、例えば３～６ｃｍの間である管状セグメント、断面直径が数メートル、例えば最大断面で直径５ｍ以上、例えば６ｍ以上、あるいは８ｍ以上である管状セグメント、および直径の公差がわずか数ミリメートル、例えば１０ｍｍ未満、例えば７ｍｍ未満、例えば４ｍｍ未満である管状セグメントを形成するために使用することができる。

一態様において、本開示による管状または裁頭円錐状の金属セグメントを形成するためのプレスシステムの特徴は、少なくともプレス機と、当該プレス機を制御するための制御部とを備え、前記システムは、前記管状または裁頭円錐状のセグメントの断面形状の少なくとも一部を測定するための測定ツールをさらに備え、当該測定ツールは、測定データを前記制御部に供給するために前記制御部に接続され、前記制御部は、少なくとも前記測定データに基づいて、前記プレス機を制御するためのアルゴリズムを少なくとも備えることであってもよい。

測定ツールは、例えばデジタルデータなどの測定データを制御部に電子的に提供し、この測定データは、プレス機の制御部がプレス機を制御するために使用することができる。

測定ツールは、実施形態では、光学測定ツールなどの非接触型測定ツールとすることができる。実施形態では、測定ツールは、少なくともレーザー測定システムを含む。

実施形態において、プレスシステム、特に前記制御部は、形成されるセグメントの予め定義された所望の半径を少なくとも含むメモリを備え、前記制御部及び前記測定ツールは、前記セグメントにおける位置の位置データおよび前記位置における半径データを含む測定データを取得および処理するように設計され、前記制御部は、前記位置における半径を前記所望の半径と比較し、当該比較に基づいて前記プレス機を制御するためのアルゴリズムをさらに備えてもよい。

このようなシステムでは、セグメントの全断面に沿った１カ所、数カ所、または実質的に全部の位置について、例えば測定ツールまたはプレス機に対する該当位置のデータと、当該位置における測定ツールと断面形状との間の距離とからなるデータの組合せセットを保存することができ、このデータは、例えば当該位置におけるセグメントの半径とすることができ、または半径に換算することもできる。

例えば、断面が円形でなければならないセグメントの場合、所望の半径はすべての位置で同じになり、しだかってその位置で実際に測定された半径と比較することができる。このような比較および位置データに基づいて、セグメントをプレス機内で移動させ、該当位置をプレス機内、すなわちローラープレスのローラー間やベンチプレスのテーブルなどに搬入し、その後、制御部によってプレス機を操作して前記位置の半径を変更し、設定された所望の半径に近づけることができる。断面が円形でなく、例えば長円形、楕円形などであれば、位置によって望ましい半径が異なるのは明白である。

実施形態において、本開示のプレスシステムは、セグメントを予備プレスするための第１のプレス機と、前記セグメント内の少なくとも１つの継ぎ目を溶接するための溶接ステーションと、前記溶接ステーションで溶接工程を経た後に、形成されたセグメントを再プレスするための第２のプレス機とを少なくとも備えてもよい。好ましくは、第１のプレス機と第２のプレス機は異なるプレス機であり、例えば、セグメント加工ラインの始端付近と終端付近に配置され、溶接ステーションは２つのプレス機の間に配置されてもよい。

実施形態では、前記制御部は、管状または裁頭円錐状セグメントの断面形状の少なくとも一部を測定する工程と、セグメントのプレス工程中に、少なくとも前記測定データに基づいて、前記プレス機を反復的に制御する工程とを実行ためのアルゴリズムを備える。前記制御部はさらに、プレス工程の前記測定データを、後続のプレス工程中の前記プレス機の制御の評価のために使用するように設計されていてもよい。

このような実施形態では、セグメントの断面形状の少なくとも一部分は、連続する２つ以上の調整工程で調整することができ、これらの調整工程の間に少なくとも測定工程を設け、連続する工程でその位置の該当半径を所望の半径に近づけることができるようにしてもよい。

本開示はさらに、管状または裁頭円錐状の金属セグメントを形成するためのプレス工程を制御するためのコンピュータ読み取り可能なプログラムを含むコンピュータプログラム製品に関連し、前記プログラムは、前記セグメントの少なくとも一部の断面形状に関連する測定データを受信し、当該断面形状を調整するためにプレス機を制御するように設計されている。

以下、本開示をより良く理解するために、本開示による方法、プレスシステムおよびコンピュータプログラム製品の実施形態について、図面を参照しながら例示的に説明する。

プレス機に供給される金属ストリップを模式的に示す端面図である。 プレス機におけるストリップの供給時とプレス中の状態を模式的に示す図である。 図１のストリップをプレス機で管状セグメントに成形し、ストリップの対向する端部を合わせ、継ぎ目を形成している状態を示す模式的な端面図である。 継ぎ目の溶接前の管状セグメントを示す模式的な端面図である。 溶接ステーション内の管状セグメントを示す模式的な端面図である。 溶接後の管状セグメントを示す模式的な端面図である。 溶接後の管状セグメントをプレス機内に示す模式的な端面図である。図において、管状セグメントの断面形状の少なくとも一部を測定している状態である。 溶接部を含む断面形状の一部を示す模式的な端面図である。図において、少なくとも継ぎ目の溶接による変形を示している。 プレス機内で断面形状が変形した部分を有するセグメントを示す模式的な端面図である。 セグメント、特に測定と再プレスを行った後の断面形状を示す模式的な端面図である。 本開示に従って形成された管状セグメントを示す模式的な側面図である。 本開示に従って形成された裁頭円錐状セグメントを示す模式的な側面図である。 本開示に従ってストリップからセグメントを形成するためのプレスシステムを示す模式的な図である。

図面に示され、以下に説明される実施形態は、例示としてのみ示され、本開示の範囲を限定するものとみなされるべきではない。

本開示では、金属ストリップを管状または中空の裁頭円錐状セグメントに成形するための方法およびシステムについて説明する。この方法およびシステムを用いて、例えば風車または海上構造物の基礎杭やタワーを形成するために、当該技術分野で知られているように、２つ以上の上記セグメントを上下に取り付けることによって、マルチセグメント中空構造物を構築することができる。本開示における図示および説明では、金属ストリップが圧延されることにより、円形断面を有する管状セグメント、またはセグメントの一方の長手方向端部から他方の長手方向端部に向かって半径が減少する、円形断面を有する裁頭円錐状セグメントに成形される。しかしながら、円形とは異なる断面形状、例えば長円形、楕円形、多角形などの形状を有するセグメントを形成することもできる。

本明細書において、セグメントの断面形状とは、セグメントの長手方向軸に垂直な平面で見たセグメントの形状として理解されるべきである。これは、ストリップをセグメントの形状にプレスすることによって形成される断面形状である。金属ストリップは、ローラープレスやブレーキプレスなどのプレス機によって変形可能な金属で構成されたストリップとして理解されるべきである。ストリップは、例えばスチールやアルミニウム、あるいは適切な金属合金で構成することができる。

図１は、セグメント２を形成するためのストリップ１がプレス機３に供給された状態を示しており、ここでプレス機３は、当該技術分野で知られているように、ローラープレス、特に４ローラープレスとして示されている。ここでは例として、プレス機３が２つの上側ロール４と２つの下側ロール５を備えていることを示している。ストリップ１は、上側ロール４および下側ロール５（内側ロール４および外側ロール５とも称する）の間に配置され、上側ロール４が下側ロール５に対して押し下げられると、ロール４、５の間のストリップの部分が、例えば３ロールプレスについて図１Ａに示すように曲げられる。プレス機３を通過するようにストリップ１を移動させることにより、図２に示すように、ストリップ１の長手方向両端部６、７が合わされて、少なくとも長手方向両端部６、７によって、および／または長手方向両端部６、７の間に継ぎ目８が形成される。こうして、実質的に管状のセグメント２が形成される。

各図面は、単一のストリップ１から形成されたセグメント２を示している。ストリップ１の長手方向の長さＬは、これらの例では、セグメントの円周に等しく、Ｌ＝２πＲ（式中、Ｒは管状セグメント２の断面の平均半径である）の式に従う。しかし、２つ以上のセグメント部分からセグメントを形成することも可能であり、その場合、各セグメント部分はより小さい長さを有するストリップからプレス成形され、各セグメント部分はセグメントの外周の一部、すなわちセグメント２の外壁９の一部を形成する。例えば、２つの半円形のセグメント部分を形成し、溶接してセグメント２を形成し、このセグメント２に２つの継ぎ目８を形成することができる。同様に、セグメント２は、３つ以上のセグメント部分を溶接して形成することにより、セグメント部分と同数の継ぎ目８を形成することができる。

例えば図２および図３に見られるように、１つまたは複数のストリップの長手方向両端部６、７は、例えば継ぎ目を強調する断面形状１０を形成するために機械加工されてもよい。図示の実施形態では、継ぎ目を強調する断面形状１０は、端部６、７を面取りすることによって形成され、成形されたセグメント２において、継ぎ目８に実質的にＶ字形の溝１１が形成されるようになっている。図示の実施形態では、溝１１はセグメント２の長手方向軸１２に向かって開いている。セグメント２、あるいは少なくとも継ぎ目８を形成した後、少なくとも継ぎ目８が適切にシーム溶接されるまで、セグメントをさらに取り扱う間に端部６、７を密着させるために、公知の方法で、端部６、７をタック溶接することができる。これについては後述する。

セグメント成形ステーション３０でセグメント２を成形した後、図３に示すように、セグメントをプレス機３から取り出して、例えば図１１に示すように、溶接ステーション１３に搬送することができる。しかし、溶接は、セグメント２がプレス３によって保持されている間に行うこともできる。

図４では、セグメント２が溶接ステーション１３内にあり、継ぎ目８が下側にある状態を例として示している。溶接ステーション１３では、公知の方法で、溶接ツール１５を使用して、継ぎ目８内に、および／または継ぎ目８上にシーム溶接部１４が形成され、ストリップ１の両端部６、７が溶接される。これは、自動プロセスでも手動プロセスでも、あるいはその両方の組み合わせでもよい。

例として図５と図７に示すように、継ぎ目８とその近傍の断面形状Ｐの部分１６、あるいは少なくともシーム溶接部１４は、例えばセグメント２の当該部分の加熱と冷却によって歪む。図面では、歪み１７をより明確に示すために、歪み１７が誇張されている場合がある。実施形態では、歪み１７は内向きの歪み１７として示されている。これは、セグメント２の長手軸１２の方向の歪みである。好ましくは、少なくとも継ぎ目を強調する断面形状１０の構成は、上記歪みが内側になるように選択される。このような構成は「リンゴ型」とも呼ばれる。これは、外向きの歪み１７よりも容易に修正できることがわかっている。しかし、外向きの歪みが生じることもあり、これは「洋ナシ型」とも呼ばれる。

セグメント２の断面形状Ｐに歪み１７が生じることは、少なくとも、例えばタワーや杭、サイロやタンクを建設する際に、セグメント２を隣接する別のセグメント２に適切に接続するためには望ましくない。例えば、セグメント２は、歪みがあるため、上下に正しく適合しない。さらに、このような歪みは、セグメントの強度や、このようなセグメントを使用した構造物の強度を損なう可能性がある。さらに、このような歪みはセグメントの形状や外観を損なう可能性がある。

したがって、本開示の方法では、図６に示すように、セグメント２は、溶接後、本開示のプレスシステム１８に配置することができ、このプレスシステム１８は、少なくともプレス機３、２０と当該プレス機を制御するための制御部１９とを含む。例えば図６、図８および図１１に示す実施形態では、プレス機はローラープレス、特に３ロールプレス２０であり、これは、例えば図１および図２に示すように、溶接前にストリップ１を実質的に円形の断面を有するセグメント２に予備圧延するために使用されるプレス機３とは異なるプレス機である。しかし、プレスシステム１８のプレス機は、同じプレス機３であってもよい。

例えば図８に示すように、プレスシステム１８は、管状または裁頭円錐状セグメント２の断面形状Ｐの少なくとも一部を測定するための測定ツール２１をさらに備え、この測定ツール２１は、測定データＤを制御部１９に供給するために制御部１９に接続されている。制御部１９は、少なくとも上記測定データＤに基づいて、プレス機３，２０を制御するためのアルゴリズムを少なくとも含む。

測定ツール２１は、好ましくは、例えばレーザー測定システム２２に基づく、またはそれを含む非接触型測定システムである。レーザー測定システム２２により、実際の半径Ｒ_Aは、測定ツール２１の周囲に延びるセグメントの内周に沿って任意の位置で測定することができる。例えば図６に示す実施形態では、測定ツール２１は、セグメント２の長手方向軸１２またはその近傍に、まっすぐ上を向いて配置されており、長手方向軸１２と、長手方向軸１２を通って延びる垂直面Ｐ_vにおける測定ツール２１の真上の測定点または測定位置Ｔとの間で、半径Ｒ_Aを直接測定できるようになっている。上記平面Ｐ_vは図面に対して垂直である。図６では、測定位置Ｔはシーム溶接部１４の最も内側の部分である。上記測定位置または測定点Ｔで実際の半径Ｒ_Aを測定することにより、断面形状Ｐを評価することができる。

例えば図示の実施形態では、セグメントを長手方向軸１２を中心に回転させ、例えば離散的なステップまたは連続的なプロセスで、測定位置Ｔのシーケンスを得ることができ、各測定位置Ｔについて、その位置の相対位置と実際の半径Ｒ_Aがデータとして登録される。こうして、断面の該当部分１６、ここでは継ぎ目８、１４の周辺の領域について、さらに正確な断面形状Ｐを得ることができる。

測定ツール２１は、実際の半径Ｒ_Aが当該測定ツール２１で得られた測定データから計算できるように、例えば長手方向軸１２に対する位置が既知である限り、例えば長手方向軸から間隔をあけて、異なる位置に配置することもできる。測定ツール２１は、代替的にセグメント２の外側に、例えば外面２７に接して、または外面２７から間隔をあけて配置することができる。

ある位置Ｔにおける実際の半径Ｒ_Aは、その位置における所望の半径Ｒ_Dと比較することができる。このような比較に基づいて、断面形状Ｐを変更して所望の形状に近づけるために、プレス機３、２０を使用することができる。管状または円錐状のセグメント２において、所望の半径Ｒ_Dは、断面内のすべての位置Ｔについて実質的に同じであるか、少なくとも同じであるべきであることは明らかであろう。本開示の方法の目的は、Ｒ_Aを所望の半径Ｒ_Dに十分に近づけることである。従って、測定データＤは制御部１９に供給され、その後、当該データに基づいて制御部１９がプレス機３、２０を操作することによって、管状セグメント２の断面形状Ｐが、少なくとも１つまたは複数の継ぎ目８の各々で調整される。

実施形態では、セグメント２の該当部分１６の断面形状Ｐは測定ツール２１を使用して測定され、測定ツールで得られた測定データＤは、少なくとも、ツール２１に対して測定された断面形状の該当部分の位置データＤと、断面形状の上記部分とツール２１との間の距離、すなわち実際の半径Ｒ_Aまたは当該実際の半径Ｒ_Aを代表する測定値とを含む。

実施形態において、制御部１９は、少なくとも、形成されるセグメント２の予め定義された所望の半径Ｒ_Dを含むメモリ２３を備えることができ、制御部１９および測定ツール２１は、前記セグメント２における位置Ｔの位置データおよび当該位置における半径データＲ_Aを含む測定データＤを取得および処理するように設計される。制御部１９はさらに、上記位置Ｔにおける半径Ｒ_Aと所望の半径Ｒ_Dとを比較し、当該比較に基づいてプレス機３，２０を制御するためのアルゴリズムを備える。円形断面を有するセグメント２、または半円形断面もしくは部分円形断面を有するセグメント部分については、制御部１９において、設定された最小半径Ｒ_minと設定された最大半径Ｒ_maxとの間で、単一の所望の半径Ｒ_Dを設定することができる。溶接後、実際の半径Ｒ_Aが少なくとも継ぎ目８、１４で測定され、この実際の半径Ｒ_Aが設定された所望の半径Ｒ_Dと比較され、その後、実際の半径Ｒ_Aと所望の半径Ｒ_Dとの間の偏差を低減するために、制御部１９によってプレス機３または２０が操作される。実施形態では、プレス機３または２０は、例えば図７および図８に模式的に示すように、実際の半径を設定された最小半径Ｒ_minと設定された最大半径Ｒ_maxの間に強制的に収めるように、断面形状の該当部分を押圧する。

前述のように、金属ストリップはローラープレス３を使用して管状または裁頭円錐状に圧延することができるが、このローラープレス３は、プレス機２０とは異なるプレス機、例えば、継ぎ目８、１４の溶接後に断面形状Ｐを調整するために使用される別のローラープレス２０またはブレーキプレスとすることができる。溶接の前後に異なるプレス機３、２０を使用することにより、管状または裁頭円錐状セグメント２を形成する工程を実質的に連続または半連続工程として行うことができるという利点が得られ、セグメント２は、第１のプレス機３から第２のプレス機２０まで製造ライン２４に沿って移動することができ、少なくとも成形ステーション３０から溶接ステーション１３を経て再プレスステーション３１まで通過することができ、セグメント２をライン２４を遡って第１のプレス機３に戻す必要がない。これは例えば図１１に示されている。さらにこれにより、第１のプレス機３および第２のプレス機２０として最適なプレス機を選択することができる。あるいは、金属ストリップ１はローラープレス３を使用して管状または裁頭円錐状に圧延することができるが、このローラープレス３は、例えば溶接後に継ぎ目８、１４で断面形状Ｐを調整するために使用されるものと同じプレス機３である。

実施形態では、制御部１９は、測定ツール２１から受信したデータＤに基づいて、断面形状Ｐを調整するためにプレス機３、２０を制御するように設計されたコンピュータシステム２５内のアルゴリズムを含む。

有利な実施形態では、少なくとも溶接後の継ぎ目８、１４における断面形状Ｐを調整するために、少なくとも３つのロール４、５を有するローラープレス２０が使用され、セグメント２は、セグメント２の外面２６において２つのロール５によって支持され、上記ロール４、５のうちの少なくとも第３のロール４は、外面２６における２つのロール５に向かって、セグメント２の内面２７に押し付けられる。上記押し付けのための力Ｆおよび／または外面２６における２つのロール５に対する第３のロール４の移動距離Ｄ_tは、前述の測定データＤに基づいて制御部１９によって制御される。例えば、継ぎ目８、１４の断面形状Ｐを調整するために、外面２６の２つのロールを継ぎ目８、１４の両側に配置し、第３のロール４を継ぎ目またはその近くの内面２７に配置することができる。

同一または類似の方法およびシステムにより、例えば、セグメントの全断面形状の評価、例えば、この断面が、設定された外側の最大半径Ｒ_maxによって定義される円と設定された最小半径Ｒ_minによって定義される円との中に完全に収まるかどうか、すなわちこのような断面の円形度の評価のために、継ぎ目以外の位置における断面形状Ｐも測定および評価できることは明らかであろう。

説明したように、測定ツール２１は、レーザー測定システム、より具体的には距離測定に適したレーザー測定システムなどの非接触型測定システムまたはその一部とすることができる。あるいは、測定ツールはカメラで構成することができ、位置Ｔにおける実際の半径Ｒ_Aを評価するために、断面形状Ｐの該当部分を撮影した画像を評価するアルゴリズムを用いることができる。代替的または追加的に、例えばデジタル測定クロックやダイヤルゲージ測定システムのような、接触型の測定ツールを使用することができ、これは例えばセグメントの内面２７に接触して走行することができる。

制御部１９は、好ましくは、図２および図９に模式的に示されるような、成形されるセグメント２の少なくとも予め定義された所望の半径Ｒ_Dを含むメモリ２３を備え、制御部１９および測定ツール２１は、上記セグメント２における位置Ｔの位置データおよび上記位置Ｔにおける半径データを含む測定データＤを取得および処理するように設計され、制御部１９は、上記位置Ｔにおける実際の半径Ｒ_Aを所望の半径Ｒ_Dと比較し、当該比較に基づいてプレス機２０を制御するためのアルゴリズムをさらに備える。位置データは、セグメント２、特に上記断面形状Ｐにおける既知の位置に対する、特定の半径Ｒ_A（α）が測定された位置Ｔαの回転角度αを含むことができる。上記既知の位置とは、例えば、継ぎ目８、１４、またはセグメント２の例えば内面２６に設けられたマーカである。例えば図６では、継ぎ目８、１４を通る垂直線Ｚに対して角度αとなる位置Ｔ（α）が示されている。したがって、半径Ｒ_A（α）がＴ（α）で測定された時点から、図６で測定ツール２１が距離ｃｑ半径Ｒ_A（α）を真上方向に測定した状態で、セグメントは長手方向軸１２を中心に時計回りに角度αにわたって回転している。したがって、３６０度または任意の角度にわたって位置を測定することができる。

制御部１９は、好ましくは、管状または裁頭円錐状セグメント２の断面形状Ｐの少なくとも一部を測定する工程と、セグメントのプレス工程中に、少なくとも上記測定データＤに基づいて、該当プレス機２０を反復的に制御する工程とを実行するように設計されている。例えば、継ぎ目の溶接の直後に、測定ツールによって、例えば、上記継ぎ目８、１４の位置Ｔ１４において最初の測定を行うことができ、その測定の間、またはその測定の後に、制御部１９によってプレス機２０が前述のように操作され、測定された実際の半径Ｒ_Aを、その位置の所望の設定された半径Ｒ_Dに近づける。その後、半径Ｒ_Aが上記位置Ｔ１４で再び測定される。半径Ｒ_Aが所望の半径Ｒ_Dにまだ十分に近づいていない場合、位置Ｔ１４の半径Ｒ_Aを上記所望の半径Ｒ_Dに近づけるために、プレス機２０が再び操作される。Ｒ_AとＲ_Dの偏差がまだ大き過ぎる限り、これらの工程を繰り返すことができる。

好ましくは、プレス機２０は、管状または裁頭円錐状の金属セグメント２を形成するためのプレス工程を制御するためのコンピュータ読み取り可能なプログラムを含むコンピュータプログラム製品を使用して操作され、このプログラムは、上記セグメント２の少なくとも一部の断面形状Ｐに関連する測定データＤを受信し、当該断面形状Ｐを調整するためにプレス機２０を制御するように設計されている。

本開示において、管状セグメント２は、例えば図１０Ａに示すように、その長手方向の長さＬ_sにわたって実質的に一定の断面を有する管状の要素を少なくとも意味すると理解すべきである。本開示において、裁頭円錐状セグメント２は、例えば図１０Ｂに示すように、その長手方向の長さＬ_sにわたって実質的に均一で、同様の形状であるが増加または減少する断面を有する中空の要素を少なくとも意味すると理解すべきである。しかしながら、本開示によるセグメントは異なる形状を有することもできる。例えば、断面すなわち長手方向軸１２に垂直な平面において多角形であってもよく、または例えば樽形、すなわち第１の端部から始まる長手方向において、最初に断面の大きさが増加し、その後反対側の端部へ向かって断面の大きさが減少する形状であってもよい。

本開示によるプレスシステムおよび方法により、特に大きなセグメントを、風車または海洋構造物の基礎杭もしくはタワーのセグメントとして使用するために形成することができる。このようなセグメント２は、例えば３～２０ｍの最大直径Ｄ（２＊Ｒ）と、例えば２～６ｍの長さＬ_sを有する円筒形または裁頭円錐形とすることができる。例えば、このようなセグメントは、１～１０ｃｍ、例えば１～６ｃｍの厚さＳを有するスチールストリップ１から形成することができる。本開示によるセグメントの場合、設定半径Ｒ_Dに対する半径Ｒ_Aの偏差は、例えば数ミリメートル、例えば４ｍｍ以下まで許容され得る。同様に、隣接するセグメントの半径間の偏差は、例えば１０ｍｍ以下、例えば４ｍｍ以下とする。

本開示に従った方法またはプレスシステムにおいて、例えば、イタリアのＤａｖｉ社製またはドイツのＨａｅｕｓｌｅｒ社製などの公知のプレス機３、２０を使用することができる。例えば発電機タワーに使用されるセグメント２は、缶と呼ばれることもある。

本開示は、例示のためにのみここに示され説明された実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲によって定義される本開示の範囲内で、多くの変形が可能である。

例えば、測定ツールは、カメラであるか、またはカメラで構成することができ、このカメラで、セグメントの長手方向端部から、例えば継ぎ目８またはその近傍のセグメント断面形状の部分１６の光学画像などの画像を撮影することができ、この画像を、所望のセグメントの保存画像と比較することができる。これらの画像間の偏差は、断面形状を許容範囲内に収めるために、プレス機３、２０の制御に使用することができる。本発明では、セグメントを成形および／または変形させるために、ローラープレスの代わりに他の種類のプレス機を使用することができる。

これらおよび他の変形は、本開示の範囲内であり、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内であると考えられる。

Claims (19)

1. 管状セグメントを形成するための方法であって、１つまたは一連の金属ストリップを、当該１つまたは一連の金属ストリップの対向する長手方向端部が合わさって少なくとも１つの継ぎ目を形成するように、管状または裁頭円錐状にプレスし、その後、前記継ぎ目を溶接して、前記合わさった端部を接合し、少なくとも溶接後に、前記セグメントの少なくとも一部の断面形状が、少なくとも前記溶接された継ぎ目で、および／または前記溶接された継ぎ目付近で、測定され、前記測定のデータが制御部に供給され、その後、前記データに基づいて前記制御部によってプレス機が操作され、前記セグメントの断面形状が、少なくとも前記継ぎ目で調整される、方法。
2. 前記セグメントの該当部分の断面形状は測定ツールを使用して測定され、当該測定ツールを使用して得られた前記測定データは、少なくとも、前記ツールに対して測定された断面形状の該当部分の位置データと、前記断面形状の前記部分と前記ツールとの間の距離とを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記金属ストリップは、所望の半径が前記制御部において設定最小半径と設定最大半径との間で設定される円形または半円形の断面を、少なくとも一端において有するセグメントに圧延または成形され、溶接後、実際の半径が少なくとも前記継ぎ目において測定され、当該実際の半径が前記設定された所望の半径と比較され、その後、前記実際の半径と前記所望の半径との間の偏差を低減するために、前記制御部によって前記プレス機が操作される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記実際の半径が前記設定最小半径と前記設定最大半径との間になるように、前記制御部によって前記プレス機が操作される、請求項３に記載の方法。
5. ローラープレスが使用される、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
6. 前記金属ストリップを、ローラープレスを用いて管状または裁頭円錐状に圧延し、当該ローラープレスは、溶接後に前記断面形状を調整するために使用されるローラープレスとは異なるプレス機である、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記金属ストリップを、ローラープレスを用いて管状または裁頭円錐状に圧延し、当該ローラープレスは、溶接後に前記継ぎ目において断面形状を調整するために使用されるものと同じプレス機である、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
8. 前記制御部は、少なくとも前記継ぎ目において前記断面形状を調整するために前記プレス機を制御するアルゴリズムを備える、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
9. 少なくとも溶接後の前記継ぎ目における断面形状を調整するために、少なくとも３つのロールを有するローラープレスが使用され、前記セグメントが、前記継ぎ目の両側で、前記セグメントの外面において２つのロールによって支持され、前記少なくとも３つのロールのうちの少なくとも３つ目のロールが、前記継ぎ目またはその近傍において、前記セグメントの内面に対して、前記外面の２つのロールに向かって押し付けられ、前記押し付けのための力、および／または前記外面の２つのロールに対する前記第３のロールの移動距離が、前記測定データに基づいて前記制御部によって制御される、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
10. 前記断面形状が、少なくともレーザーシステムを用いて測定される、請求項１から９の何れか一項に記載の方法。
11. 前記セグメントが、風車または海洋構造物の基礎杭もしくはタワーのセグメントとして形成される、請求項１から１０の何れか一項に記載の方法。
12. 管状または裁頭円錐状の金属セグメントを形成するためのプレスシステムであって、少なくともプレス機と、当該プレス機を制御するための制御部とを備え、前記システムは、前記管状または裁頭円錐状のセグメントの断面形状の少なくとも一部を測定するための測定ツールをさらに備え、当該測定ツールは、測定データを前記制御部に供給するために前記制御部に接続され、前記制御部は、少なくとも前記測定データに基づいて、前記プレス機を制御するためのアルゴリズムを少なくとも備える、プレスシステム。
13. 前記測定ツールは、非接触型測定システムを含む、請求項１２に記載のプレスシステム。
14. 前記測定ツールは、レーザー測定システムを含む、請求項１２または１３に記載のプレスシステム。
15. 前記制御部は、形成されるセグメントの予め定義された所望の半径を少なくとも含むメモリを備え、前記制御部及び前記測定ツールは、前記セグメントにおける位置の位置データおよび前記位置における半径データを含む測定データを取得および処理するように設計され、前記制御部は、前記位置における半径を前記所望の半径と比較し、当該比較に基づいて前記プレス機を制御するためのアルゴリズムをさらに備える、請求項１２から１４の何れか一項に記載のプレスシステム。
16. 前記プレスシステムは、セグメントを予備プレスするための第１のプレス機と、前記セグメント内の少なくとも１つの継ぎ目を溶接するための溶接ステーションと、前記溶接ステーションで溶接工程を経た後に、形成されたセグメントを再プレスするための第２のプレス機とを少なくとも備える、請求項１２から１５の何れか一項に記載のプレスシステム。
17. 前記制御部は、前記管状または裁頭円錐状セグメントの断面形状の少なくとも一部を測定する工程と、セグメントのプレス工程中に、少なくとも前記測定データに基づいて、前記プレス機を反復的に制御する工程とを実行ためのアルゴリズムを備える、請求項１２から１６の何れか一項に記載のプレスシステム。
18. 前記制御部は、プレス工程の前記測定データを、後続のプレス工程中の前記プレス機の制御の評価のために使用するように設計されている、請求項１７に記載のプレスシステム。
19. 管状または裁頭円錐状の金属セグメントを形成するためのプレス工程を制御するためのコンピュータ読み取り可能なプログラムを含むコンピュータプログラム製品であって、前記プログラムは、前記セグメントの少なくとも一部の断面形状に関連する測定データを受信し、当該断面形状を調整するためにプレス機を制御するように設計されている、コンピュータプログラム製品。

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