[发明专利]制造拱形层顶、垂直壁及自承重金属建筑构件的装置和方法

说明书

本发明涉及改进用于生产金属建筑件结构和建筑件形状的装置和方法，具有涉及有拱形屋顶和垂直壁的自承重金属建筑构件，由相邻的互相封缝接合的板组成，以及制造这种板材的方法和设备。

在现有技术中，用金属建筑板相邻接制成金属的建筑是公知的。这些板是拱形的即弯曲的，并排安装和缝接合的。例如，Knudson的专利3902288(1975)，公开一种层顶板是全部拱形即弯曲的，延伸架到基础上。从一端观察，在这种建筑中，层顶板作为建筑的侧壁和基本的建筑结构是一种连续的曲线形或半圆形伏。在Knudson 3842647号专利(1974)中，公开了制造用于建造上述建筑的金属板的机器，其中制成的板不仅在单元件的侧边上打折，而且在其底部打折，为了产生弯曲。用邻近相互接缝的板建造建筑的方法公开于Knudson的3967430号专利(1976)上，一个用于将Knudson早先专利中的板的缝接合的封缝机公开在Knudson3875642专利(1975)这些以Knudson专利为代表的已有技术属于弗吉尼亚的M.I.C工业，Reston公司，已经能在其可移的K跨(K-span)机器里大批生产。

一个拱形建筑结构，如建筑的壁屋顶全部是拱形的结构有优点，但有许多局限性。一个局限是因没有垂直的壁，限制了竖向空间的利用。一般金属建筑的使用者要求垂直壁即能达到美观的目的，又能允许多利用接近建筑边上的空间。另外，已有技术的机器制金属板时，对钢板的厚度因机器本身原因有限制。随着遍布国家和世界的建筑法规的建立，这种建筑的基本尺寸和强度也受到地区的风和活荷载(live load)限制。随着这些建筑法规变得更保守，建造者实际上被限制到仅仅是确定建筑的尺寸。为了防止过载，如可能发生由飓风造成的大量的风荷载，全拱形建筑必须在尺寸上加以限制。但是，当屋顶总高减少到接近建筑总宽度的五分之一时，飓风力不会对建筑产生很多影响，因为建筑正面面积减少了。因此，需要有用连续的板建造建筑的技术，这些连续的板不是全拱形的，具有直的垂直测壁，同时采用已有技术的节约的板接缝结构。这种垂直壁能在技术上满足空间的、节约的、有用性和强度的需要。

作为上述已有技术的补充，Knudson4039063号专利(1977)公开了一种伸出的装置和方法，用于处理用于建造金属建筑的板。如该专利所示，伸出工作台可以位于收集已弯曲板的位置。附加的专利有用于拱形金属建筑相对宽板的成形和装配技术，见Knudson 4364，2663号(1982)、4,505,143号(1985)、4,505,084号(1985)专利，和封缝机(seamer)在Knudson 4470 183(1984)的专利。这些专利由M.I.C的SuperSpan可动金属成形机拥有，能大批量生产。在已有技术中，拱形的半径只能用人工的方法调整。还有，只有在机器无料时将拱形半径调到所希望的弯度。调整半径的工序包括建立刻度，为了用一个参考数字形成预定的金属长度并加工，然后与半径量器比较，半径量器必须用胶合板样板或类似的半径测量装置构成。假如在机器中插入一金属片，弯曲该金属中，其半径不对，操作者必须依靠他的经验和手指的动作规律(rules ofthumb)的帮助拨动上述盘，找到合适的半径。为了找到拱形板的合适的曲率，多到500磅或更多的金属固被弯成不正确的曲率，而被浪费了，这取决于机器操作者的熟练程度。因此，在技术上需要提供自动地和可控制地调整曲率半径，能够让原料在机器上完成调整曲率，所以在达到所需的曲率时没有浪费原料。

在已有技术上的另一个缺陷是调整板半径的刻度盘是独立的在板的上顶边或下底边上操作的，不适当的调整两个刻度盘将会使拱形板扭曲，生产出建筑使用上不能要的板，只得废弃。扭曲在技术有时称“螺旋形”。固而在技术上需要靠半熟练操作者进行的自动地和连续地调整板的曲率。

已有技术的拱形板成形机还有一个不足是在同一个板上不能生产直的部分和拱形的部分。还有，分开制成的直板用作垂直壁时是弱的，因为直板没有卷边。换句话说，用现有技术，只卷测壁的板的边，不能达到(尽管在技术上需要提供)用作垂直的建筑壁的直板的侧壁的折边。