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数控钢筋弯箍机在高速公路建设中的应用

2014-12-17 14:58:40      点击:

       钢筋作为一种特殊的领导小组材料在钢筋砼结构、预应力钢筋砼结构中广泛采用。2010年我国钢产量超过6亿吨,全国每年用于砼结构的钢筋总量超过9000万吨,其中高速公路用钢筋量超过650万吨,高速公路建设已成为用钢大户。

       目前国内高速公路建设的钢筋加工工艺方法还较为落后,设备和手段普遍陈旧,主要以人工手动操作为主,自动化水平不高,生产效率低下,耗时,制件的质量差,且劳动强度大,成本偏高。采用数控弯箍机将大大提高劳动生产率,相应的占地面积、人工费用、能源消耗都将大幅度降低。同时由于采用人机亲和度高的数控技术,使得操作者的劳动强度大为减轻。
一、数控钢筋弯箍机的特点
1、可加工钢筋的种类多,直径从6mm到16mm不等,因此应用范围较广。
2、具有很高的精度,钢筋加工长度公差控制在+/一1毫米之内,同时加工角度的误差也不超过+/一1度。这种加工精度大大超过了手工操作。
3、工作的范围大。钢筋进给之前,不论是规则摆放(如圆盘)还是不规则摆放,均能顺利进给并校直。
4、能加工热轧和冷拉钢筋,不论它是否是圆盘的形式。
5、确保钢筋的有效利用率。由于它采用计算机控制,进给多少就加工多少,使钢筋得到了最大限度的利用。
6、进给部分采用伺服电机控制,能在一分钟之内更换不同直径的钢筋,很大程度上减少了更换钢筋所消耗的时间。
7、利用计算机对钢筋加工过程进行控制。改变钢筋加工的形状,只需在控制屏上选择所需加工类型。需增加或删除某种加工形状,对软件进行修改即可完成。
8、除了上述的几个优点之外,它还具有一个显著的特点,就是成本较低,与国外同类产品比较,价格仅为它们的四分之一,有利于产品的推广与销售。
二、数控钢筋弯箍机的组成部分
      传统的钢筋加工分为三个部分,首先利用机械对钢筋进行校直,然后扭成所需的形状,最后用锋利的切头将其切断。数控钢筋弯箍机过程与传统的方法很相似,它是由四个部分组成的:第一是钢筋的进给部;二是校直部分,前两部分由一组伺服电机系统驱动,第三是扭头及切断部分由另一组伺服电机系统驱动。最后是计算机控制部分,采用工业控制控制。这四个部分组成了一个有机整体,是高度机电一体化的产品。
三、数控钢筋弯箍机加工原理
1、动力部分
       由于钢筋加工需要很大的作用力,根据数控钢筋弯箍机的高频率,作时间长的特点,该机构由1个气缸、一套伺服电机装置,2个主动轮和2个被动轮组成,其主要作用是提供钢筋的送进功能并控制钢筋的送进量,达到定尺效果。
2、机械部分
       数控钢筋弯箍机的机械部分分为三个部分。首先是钢筋的水平校直部分,这部分的主要功能是使弯曲的钢筋在一组主从动轮之间穿过,利用主从动轮之间的相互压力使钢筋在水平方向得以校直;其次是钢筋的垂直校直部分,其方法与水平校直相同;最后进行钢筋成型及切断部分的设计,这部分的主要功能是将钢筋加工成型及切断。钢筋由两组主从动轮引入加工机,经过水平校直、垂直校直后,在扭头部分加工成型。两组主动轮之间由链轮连接,计量轮与光电编码器相连将钢筋进给的位移信息反馈给控制系统,同时扭头与角度传感器连接将扭转角度信息反馈给控制系统。
2.1钢筋进给部分
       钢筋通常由圆盘的形式存放。在数控钢筋弯箍机中,钢筋的进给和校直是同时完成的。两组动轮将钢筋由外部带入并同时进行水平校直。其中第二组动轮由伺服电动机经过中间传动机构直接带动,第一组动轮与第二组动轮之间由链轮进行连接,第二组动轮转动时同时用链轮带动第一组轮转动,这样就可以实现将钢筋进给的任务。
2.2扭头与切断部分
       扭头是钢筋加工的关键部分,钢筋最终加工成型是由扭头部分完成的。钢筋弯曲的扭头是装在一个可活动盘上的,这个盘由两部分组成:一部分是处在盘一端的扭爪,钢筋的加工成型是通过扭爪对钢筋施加作用力来完成的。另一部分是轴心部分,扭爪在运动时是围绕轴心进行的。通过图所示的需加工的钢筋形状对扭头的运动进行说明。
       如图所示, (a)为设计加工钢筋制品。这种加工形状在钢筋加工中属于比较复杂的,因为它涉及到扭头的反转问题。如图 (b),通过扭爪与钢筋的相互作用力将钢筋扭为图中的形状。为了将钢筋加工为图(a)的形状,扭爪必须转到钢筋的下方对钢筋进行弯曲,这个过程是通过可活动盘的运动来实现的。具体的过程是:a、活动盘朝垂直纸面向里移动,这主要是为了防止活动盘作上下运动时与钢筋发生接触。b、活动盘向上运动直至整个活动盘处于钢筋的上方。c、活动盘朝垂直纸面向外移动,这个过程是第1步的逆过程。d、活动盘转动,此时轴心处于钢筋的上方,而扭爪在钢筋的下方。完成上述四个步骤后,就可以进行钢筋向上弯曲的加工,钢筋就被弯曲为图 (c)中的形状。最后采用同样的方法将扭爪恢复图(b)中的位置,再完成一次图(b)中的加工就可以得到如图(a)钢筋制品。在整个加工过程中,扭爪始终围绕轴心运动。
     切断刀头位于扭头部分之前。当一个产品加工结束时,工控机发出信号使电液阀开启以驱动刀头运动切断钢筋。