[发明专利]用于使用龙门式板材切割机来处理包括通用梁的所有长钢材的等离子体机器的方法和系统

说明书

一种在包括龙门、切割床身和保持切割炬的龙门的数控机器上处理长材的方法，包括在利用切割炬切割在切割床身上静止的长材的同时，在长材上方移动龙门以对长材进行处理的步骤。切割炬能相对于定义所述长材尺寸的任意坐标系统在至少X方向、Y方向及Z方向中移动。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年2月15日提交的美国专利申请号61/765,553的优先权，其公开内容通过参考方式并入本文。

技术领域

本申请涉及板材切割领域，更具体地，涉及处理用于钢材构造的长钢材领域。

背景技术

长材的实例以剖面形式显示在图2中，并且，其包括多种形状，从传统的I型梁(210)到槽型(215)、等角型(220)、不等角型(230)、轧制空心截面型(RHS，240)、扁平型(250)、T型等。每种长材也可包括其许多变形。长材的处理通常包括锯切和钻孔。管材260和轧制空心截面型240可利用等离子体机器处理。为了便于说明，以下对本系统和方法的描述将主要关于梁的处理，但本领域的普通技术人员在阅读并理解本申请后，可理解本系统和方法也适用于其他长材。

在梁的处理中，可在钻孔的之前或之后使用圆锯或带锯对梁进行切割。还可使用大型转孔机钻出螺孔，稍后可能需要其用于结构的组装。通常，在处理过的梁中钻孔是便宜的，因此许多传统系统对钻孔机使用手动定位。在这种传统过程中，根据印刷图纸进行工作的熟练布局技工首先要花费约一个多小时的技工时间对所有的钻孔位置进行标记。之后再进行钻孔和切割。多种专用钻孔机和锯子可用于钻孔和切割。专用钻孔机的变形包括但不限于，“梁生产线(beam line)”钻孔机，“角生产线(angle line)”、具有钻头的“板生产线(plate line)”，“扁平条烧制器(flat bar burner)”。这种机器的附加处理流程可包括：氧气割炬(torch)“模切(coper)”成形末端，标记机指示沿梁的点，以及使用“硬盖戳机(hardstamper)”将刻字深深地冲压进钢材中以对梁进行识别。传统的锯子的尺寸、价格及能力可以变化。有些锯子只能直角地切割，但其他锯子能以一定角度切割，称为“斜切(mitre)”，其对以角度切换的木材、塑料或其他材料具有相同的含义。该锯子通常只能从直角切割的一个方向中斜切，因此需要谨慎地定位梁。在下文的讨论中，本发明的系统和方法能通过消除标记梁及长材所需的时间和资源、在钻孔机和锯子之间切换所需要的过量处理时间及纠正人工误差所花费的巨大成本，有利地实现显著的生产力提高。在错误位置的一个钻孔或上下颠倒的斜切会使昂贵的梁变成废品。

用于切割及钻孔的最大最昂贵的传统自动机器是梁生产线。这种机器一般以生产线方式，在升高的辊式传送带上围绕工厂移动梁，并且随后馈送梁到钻孔机，并且随后到锯子中。这种工厂覆盖很大面积，且通常仅用于为大型钢结构进行大体积的重复切割。

如图2所示的长材的可能的截面数量导致存在来自相对有限数量的国际制造商如Peddinghaus、Wagner、Fichep、Daito等的一系列不同且通常互不兼容的专用自动机器。较便宜的机器通常只能处理一种截面类型，如角生产线220、230或用于部分250的扁平条烧制器。而对梁进行处理所需要的机器的成本可能还会受到梁的尺寸的影响，因此以上所述的机器还可能具有不同的尺寸及不同的价格和能力。

除了1970年代初数控(NC)技术的出现以外，本领域技术在20世纪只有很小的变化。而通常并没有普遍接受的或标准的NC编程语言，并且每个机器与另一个机器不同，即使当这种机器来自一个制造时。例如已知独立的梁生产线具有多达12个独立的可编程轴，并且钻孔机、止动件、夹具、探头的物理布局的变化无穷，这使NC编程尤其繁杂。

与此同时，对于更多功能的需求在增长，并且更多的处理功能被加入机器，其实质上变成为强大的多轴钻孔机。等离子体或氧气割炬被加入钻孔机以用于模切、穿透、梁分割及其他应用。然而，每个增加的功能会带来其各自的实际问题，且每个功能从一个机器到另一个机器通常以不同的方式实现，这增加了原本已十分困难的编程的复杂度，并且超出了本领域内一般技术人员的能力范围。