通过这种方式，单台龙门机器就能处理所有长钢材产品，从平板形到管形甚至 类似I型梁的截面。
[0023] 本实施例与类似Python-X的机器的进一步的不同之处在于，本梁根本无需移动， 并且从一端到另一端处理梁时梁可以仍然停留在机床身上。事实上，根据本实施例的梁在 处理中任意阶段都不需要物理处理，并且可以在所有时间保持静止，支撑在标准切割台上。 在一个实施例中，为了测量或建立长材的重要尺寸，可能期望利用割炬以有时被称为"欧姆 接触"的方式在多个地方轻微物理接触梁。
[0024] 在一个实施例中，也可能期望将激光精确距离测量设备与本文所示的斜角头部共 同使用。激光测量设备的使用有利地允许在从不接触梁的情况下对梁进行处理。
[0025] 本文示出的龙门方法有利地允许根据本实施例的机器与传统梁生产线和锯子相 比重量非常轻，传统梁生产线和锯子使用大的反作用力，并且因此具有数吨的重量且需要 昂贵的基底和安装，然而根据本实施例，相同的处理设备可以向用于处理板一样用于处理 梁，因此处理中具有很少或者没有附加费用，并且无需附加的梁辊系统。在一个实施例中， 在梁下方的简单的木块将允许至少从梁的顶部和侧面进行完全处理。触碰式欧姆接触系统 有时可能有用，但原则上，本实施例可允许不触碰长材的处理，因此无需夹持或者可能甚至 与机器轴的手工对准，因为其能够将长材主轴与NC轴线对准。
[0026] 本固定长材的实施例因此进一步有利消除了对附加液压器、辊、探头、夹具以及用 于梁的下方具有辊的梁的推动或拉动系统的传统需求。Python-X机器尤其需要辊，如果割 炬需要在靠近法兰的底部进行切割，则辊必须在工作区域自动向下折叠，因此增加了这种 机器的移动部件的复杂度以及成本。然而本实施例可有利地消除对这种附加移动部件的需 要。
[0027] 事实上，龙门式梁处理方法的发明消除了工业机器人的延伸范围的限制，同时能 够享有使用单等离子割炬取代大量强力接触式工具的相同优点。
[0028] 此外，Python-X及其他传统梁生产线机器需要"工作单元（work cell)"，所有处 理都在"工作单元"中完成，也就是说，"工作单元"是机械臂所的靠近机器中心的区域。在 这个中心工作单元区域中，梁不受支撑，因此也限制了能在这一无支撑区域被处理的梁的 最小长度。然而根据本实施例，长材可通过诸如角铁这样简单的装置固定地或永久地支撑 在固定点162。在根据一个实施例的视图中，NC控制也能指示操作者放置支撑件的位置，因 此进一步消除了对昂贵自动化的需要。同时，NC控制还可能能够在需要时激活任何气动或 液压系统，将梁支撑在不会干扰处理的位置。
[0029] 在如图1所示的一个实施例中，传统龙门150、斜角头部127和NC控制135都可用 于板材处理以及所有长材的处理而无需附加的机械变化。根据本实施例，例如图1所示的 附加的3轴斜角头部使机器不仅能执行三道精确焊接坡口，还可以有利地作为5轴机器，其 在X方向实质上具有不受限行程，且可适用于处理包括梁和管在内的所有长材。
[0030] 如上所述，工厂设置的房地产非常昂贵，通常还必须保持其清洁、被遮蔽和被加 热，同时还需要重的混凝土地板。然而根据本实施例，龙门床身142的总长度只需要等于梁 的自身长度。相反，在Python-X实例中，传统的梁生产线及工作单元方法要求机器长度是 梁或长材长度的两倍。因此，不管Python-X与其他传统系统相比节省的空间量，根据本实 施例的方法和系统与Python-X相比将仍然能耐将所需要的空间量减少至少一半。
[0031] 此外，本实施例还能处理很短的材料部分，从而进一步允许来自单个长梁的多个 部分的嵌套和处理，同时还实现任何传统机器或系统无法实现的对材料和生产的实质性节 约。推动或拉动长材的机器通常无法处理小的部分或短的末端件，在传统梁生产线上嵌套 也是罕见并且困难的。
[0032] 在一个实施例中，利用龙门机器上的斜角头部进行长材处理还可包括机械上更简 单并且由此更廉价的2轴（AZ)头部，其只能在YZ平面中旋转（见图4,其中C = 90度）。 这个实施例能执行本实施例中其他实施例可实现的许多功能，但是费用比大部分梁处理的 费用更低。
[0033] 使用三轴斜角头部（ACZ)能实现的附加功能包括：
[0034] 1.在不必用于结构制造的板材上添加精密三道焊接坡口的能力；
[0035] 2.在用于结构应用的附接板和长材上添加焊接坡口的能力。这种周线需要在切割 诸如圆形等任意形状时，使割炬的C轴保持与周线垂直；而且
[0036] 3.增加斜切的能力。斜切是以与腹板和法兰成一定角度的锯切（如图5a，元件 503)。2轴头也可实现一些斜切，但是割炬倾斜面C不能对准切割方向使得在必须从腹面向 法兰进行切割的点（例如，图5d，元件580)处受到严重限制。不能将炬身与斜切角对准将 实际上不能实现610处的斜角以及与斜切面603的平滑接合（如图6)。
[0037] 与板材切割应用类似，高度控制也是长材处理的重要问题。而在长材处理中，必须 处理在所有热乳长材中存在的严重的以及实质性的制造变化对于NC控制也是一个问题。 由于板材处理中这种变化不是顾虑，传统的板材处理机器不能解决长材的这些实质性变 化。板材和梁的处理通常被认为属于两个不同领域，且通常两个过程在两个不同的工厂中。 例如，虽然拖拉机、锅炉、船只和卡车的钢材制造与钢制建筑、桥梁、塔和结构的钢材制造是 非常不同的，尽管事实上两个领域通常利用和处理相同的基础材料。如图2所示的形状变 化通常确定材料作为板材还是长材来处理。
[0038] 在长材中，复杂并且变化的形状通常是由热钢乳制。热钢乳制过程基本上是并不 精确的过程。乳钢厂必须符合AISC的钢结构手册第13版规定的ASTM A6规范，其中规定 了产品的构件长度、平直度、弯曲度（camber)、卷曲度（sweep)、及横截面的可接受变化。图 7示出了这些术语的示出。横截面属性进一步包括总体深度和宽度，法兰和腹板的厚度以及 法兰偏心。
[0039] 已知受到处理的梁在处理之前与期望的理想尺寸具有实质性尺寸变化。这种变化 包括弯曲度、全部面的厚度、法兰相对腹板的扭曲和侧倾等。对于管形长材，这种变化可表 现为弯曲、横截面非圆以及厚度变化。梁形长材可以以甚至更多方式变化。虽然理想的是 假设待被机器处理的长材是在标准范围之内的直的，但在实践中实际并且通常见到的变化 太严重，使得不能严格固定用于操作机器的编程来同等地处理所有产品。由于所有孔的位 置都必须相对于待处理的部分的边缘或中心，非弹性的编程无法补偿即便略微偏离位置的 孔。不仅要考虑一个孔相对于另一个孔的定位精度虑，而且也要考虑孔与材料的选定形状 的某些限定特征的距离。
[0040] 在这方面，本实施例表示具有NC控制功能的传统龙门系统的又一改进。虽然传统 的龙门平板处理器理论上能利用等离子体割炬实现〇. 1mm的公差而利用激光割炬能实现 0· 01mm公差，但已知即将得到的产品的变化高达5mm。因此，当考虑到产品变化的时候，使 用传统NC控制的固定NC程序将无法处理在商业可接受公差之内的长材。对于制造商给定 的以及设计者使用的标准轮廓，必须指定螺孔的每个位置，但是每个位置也必须容许该几 何形相对于给出待处理的实际产品上的具体测量点的增量和实质性变化。传统的NC龙门 系统不能实现这种处理热乳长材所需的动态调整。同样，传统梁生产线系统使用一系列探 头和/或欧姆接触（如上所述）对材料进行测量，之后必须根据测量的实际位置对处理进 行调整。
[0041] 由于在实践中没有两个梁会符合相同的尺寸公差，所以NC控制必须通过测量处 理这种梁变化。本实施例因此表示相对传统板材处理NC控制的进一步的改进，其中，厚度 变化不影响NC程序几何。相应地，传统的2轴NC控制也不足以进行梁处理。然而根据本实 施方式，2轴控制系统可有利地用于以之前未实现的多种方式处理长材，而根据本实施例， 利用3轴斜角头部还可实现更多优点。
[0042] 梁处理器与3轴斜角头部的合并不是显而易见和简单的。与焊接坡口类似，用于 板材处理的传统NC控制仅限于两个轴。而且，斜角头部的使用在本领域也很少见，全世界 等离子体仿形铣床中大约只有不到1 %装有斜角头部。此外，传统的斜角头部受机械结构 限制，最大倾角只能达到45度，且被组装能够根据本实施例来运作的NC控制。只有最近在 由本发明人申请的美国专利申请序列号为13/427,513的未决专利中公开的斜角头部没有 受到传统斜角头部的限制，其使割炬在YZ平面中自由旋转的倾斜角度可达到并超过+/-90 度。
[0043] 如文本所公开，本实施例不仅限于使用未决专利申请所公开的特定动臂斜角头 部。本实施方式能利用这样一种改进的斜角头部以实现传统梁处理器或NC龙门系统所无 法实现的有利结果。如上所述，本实施例中的一些实施例能在YZ平面内以-90度到+90范 围的角度进行倾斜，而且由此仍可对于标准梁上钻孔及穿透切割的功能比传统系统实现显 著改进。在这种应用中，可按诸如90、0或者-90度的固定倾角进行处理。此外或可替换 地，梁的许多部分的处理可看做一系列2D应用，至少乃至孔的切割和产品直角的切割和服 务。然而对于在腹板上创建斜角，割炬在方位角C中旋转的能力可能相当重要，如同对于在 梁和/或附接物增加焊接坡口一样。
[0044] 如同利用板材切割，从割炬尖端到长材的距离的高度控制对于切割质量也是非常 重要的考虑。估计全部现有的钢材等离子体切割中超过99%使用的都是垂直割炬。相应 地，与这种机器相关联的所有逻辑、探究、NC控制及高度控制（Z)都基于这样一种假设，即 割炬是垂直的，或者最多在极少情况下，与垂直方向成45度角。
[0045] 虽然上文讨论的Python-X机器能利用靠近水平位置的等离子体割炬，但 Python-X系统不利用标准龙门或使用标准NC控制/标准割炬高度控制进行工作，由此割 炬可能在水平面中进行切割。在常规的龙门式系统中，高度控制Z轴不是实际可编程NC控 制器轴，而相反是基于电弧电压的分离并且独立的闭环反馈系统，其可由NC控制打开或关 闭，但是否则是独立的高度控制。相应地，这种斜角头部也不适用于长材处理。
[0046] 然而根据实施例，根据未决专利申请的动臂斜角头部可以是具有A、C轴和自身集 成的Z轴的自包含式3轴斜角头部（如图4)。在一个实施方式中，Z轴还或者可替换地可物 理上位于设备之外，但应仍可作为类似X及Y轴和/或A及C轴的真实切割轴进行编程，而 不是仅用于垂直或倾斜割炬的高度控制的伪轴。为了在法兰垂直（如图1)时切割螺孔，需 要在垂直面上创建在YZ平面中的圆形。为了处理实践中不相等的角度（如图2,元件230)， 切割面可既非垂直面也非水平面。在一些这种情况下，割炬可保持与切割面成直角。
[0047] 如上所述的动臂斜角头部对于焊接坡口工作还具有有利的恒定焦点，以避免方位 角和倾斜值时的改变涉及主机器轴。由于割炬倾角（A)和方位角（C)可以平滑地改变而无 需在（X，Y)中移动机器轴，因此动臂斜角头部可用于平面或近似平面板材中的高精度焊接 坡口。因此当改变Α和C时炬身也不需旋转。
[0048] 根据实施例，本发明人发现了使用如上所述的动臂斜角头部的改进，该改进有利 地使这种等离子体割炬保持器对长材处理来说特别有用。在一个实施例中，当等离子体割 炬处于水平以在法兰上切割孔时，为了间隔支撑控制箱（如图5c，元素565)，可向远处推动 等离子体割炬超出焦点。结果，如果A或C改变，则应当引入补偿XY移动。但是，由于大部 分切割在水平的XY平面或垂直的XZ平面中且可只需要具有固定割炬倾角的两个轴，越过 焦点的移动可能已经足以用于长材处理。之后割炬可回到正确的焦点位置（如图3,元件 310)进行包括精密焊接坡口的一般板材处理。根据这种改进的方