焊接封閉箍筋自動焊接技術的研究

趙紅學，侯愛山，紀恩龍

（(中國建筑科學研究院 建筑機械化研究分院，河北 廊坊 065000)）

焊接封閉箍筋自動焊接技術的研究

趙紅學，侯愛山，紀恩龍

（(中國建筑科學研究院 建筑機械化研究分院，河北 廊坊 065000)）

[摘 要]為了解決焊接封閉箍筋加工難的問題，現開發一種焊接封閉箍筋自動焊接生產線，通過對焊接封閉箍筋自動焊接生產線工藝結構的介紹，詳細闡述了焊接封閉箍筋自動化加工設備各個機構的研究內容。

[關鍵詞]鋼筋箍筋；焊接封閉箍筋；自動焊接技術

1 概 述

目前，建筑用鋼筋箍筋大多采用開式，接口處有兩個135°拉鉤式的箍筋，拉鉤長度為10倍鋼筋直徑，這樣的箍筋無論是自身性能、制作加工還是安裝都存在不利之處：①該形式箍筋未完全形成封閉式，在強大的外力作用下未斷母材之前勢必會開口，未完全發揮緊固的作用；②兩個拉鉤的存在對鋼筋的使用是一種浪費；③拉鉤的存在影響安裝效率，且影響了混凝土灌注進度，可能造成振搗不均，降低鋼筋混凝土強度。在重慶、西安、貴州等地部分建筑施工工地采用焊接式箍筋，但其加工工藝繁瑣，加工工序分散，都是采用人工掌控焊接，生產出的箍筋合格率低，且占用場地大，生產效率低，制約了焊接箍筋的發展與推廣。

為解決上述問題，中國建筑科學研究院建筑機械化研究分院與廊坊凱博建設機械科技有限公司聯合研制開發一種生產焊接封閉箍筋生產線，該生產線解決了焊接封閉箍筋加工難的問題，代替傳統的箍筋加工模式，為焊接封閉箍筋工廠化加工提供保障，同時該生產線采用全自動流水線作業，減少人員操作，大大提高了生產效率和成品質量，降低了勞動成本和廢品率。

焊接封閉箍筋自動焊接設備技術參數如下

加工鋼筋級別 HPB300、HRB400、HRB500

加工鋼筋直徑（mm) ?6～?12

最大焊接速度（個/min） 6

最大焊接尺寸（mm） 1200×800

2 工藝結構

焊接封閉箍筋自動焊接設備按照生產線模式設計，集放線、矯直、切斷、彎曲、定位夾持、焊接為一體，設備工藝流程如圖1所示。設備由程序自動控制，焊接箍筋尺寸、數量可以設定。原料放置在原料架上，通過導線器進入主機調直并切斷，落入彎曲主機上進行彎曲，整形后進入焊接主機進行焊接。

圖1 設備工藝流程

2.1 矯直切斷機構

鑒于現在已有的矯直切斷技術，我們設計矯直切斷機構的外矯直機構和內矯直機構均由導線口、矯直輪、安裝板構成，外矯直機構與內矯直機構安裝呈90°夾角。牽引機構由牽引輪、計數輪、牽引箱體、牽引減速機、牽引伺服電機構成，牽引伺服電機通過減速機帶動牽引輪旋轉，為鋼筋前進提供動力。剪切機構由固定刀座、固定刀片、切刀刀片、動刀臂、連接臂、減速機、電機、固定座構成，在所述的動刀臂上安裝有切刀刀片，動刀臂與固定刀座鉸接，電機通過減速機帶動動刀臂擺臂，為剪切提供動力。這種矯直切斷機構的優點是在保證鋼筋直線度的前提下，不僅節約動力，而且不會對鋼筋表面產生劃傷，是一種理想的矯直切斷機構。

2.2 彎曲機構

為了提高整機的生產效率，我們設計彎曲機構由4個彎曲主機組成，每個彎曲主機都是由彎曲軸、彎曲伸縮機構、彎曲減速機、伺服電機構成，伺服電機通過彎曲減速機帶動彎曲軸，為鋼筋的彎曲提供動力，彎曲主機移動機構由鏈條鏈輪或齒輪齒條、張緊機構、減速機、電機構成，電機通過減速機帶動鏈輪鏈條或齒輪齒條旋轉，為4個彎曲主機移動提供動力，實現彎曲主機的自動調整間距，在更換加工箍筋邊長尺寸時，達到了自動調整效果，降低了操作難度。

2.3 定位夾持機構

定位夾持機構由對開式滾珠絲杠滑臺、氣動滑座、整形氣缸、定位氣缸、定位滑塊、定位滑座構成，在對開式滾珠絲杠滑臺上安裝有氣動滑座，其中兩個氣動滑座上安裝有整形氣缸，一個氣動滑座上安裝定位滑座，定位滑座上安裝定位氣缸，定位氣缸帶動定位滑塊，實現鋼筋的整形定位。所述的送料機構由同步滑臺、滑塊連接座、滑臺固定座構成。同步滑臺通過滑塊連接座帶動整形定位機構快速移動，將整形定位后的鋼筋送入焊接機構中進行焊接。

2.4 焊接機構

焊接機構由焊接機架、電極塊、焊接夾鉗、銅電纜、變壓器、直線滑軌、升降氣缸、夾持氣缸、頂推氣缸構成。電極塊安裝在焊接夾鉗上，夾持氣缸作為夾鉗夾持鋼筋的動力，電極塊通過銅電纜與變壓器連接，頂推氣缸通過直線滑軌帶動焊接夾鉗橫向頂推，安裝在機架上的升降氣缸通過直線滑軌為電極塊的升降提供動力。安裝有帶槽電極塊的同步力臂定位焊接夾鉗，實現了箍筋端頭夾持的對中，確保箍筋焊接質量。焊接機構焊件夾鉗可升降，保證焊接箍筋入料、出料的穩定性，實現了流水線作業。

3 設備特點

1）克服現有技術局限，該生產線所加工出的焊接封閉箍筋代替傳統箍筋，節約了鋼材的使用率，同時焊接封閉箍筋便于施工安裝，增加了承力柱的強度，為焊接封閉箍筋的推廣提供支持。

2）該生產線采用PLC控制，動力采用伺服電機，實現全自動作業，能夠大大提高生產效率，降低人工作業量，該生產線可實現6個/min的加工能力。

3）該生產線所生產出的封閉箍筋成品率高，質量可靠，精度高。

4）該生產線滿足多種鋼筋規格和不同箍筋尺寸大小的加工，調整實現全自動無需人工參與，大大降低了調整時間和人工調整的誤差。

5）滿足焊接封閉箍筋工廠化加工的要求，為鋼筋商品化加工配送提供支持。

4 結 語

人工制作和人機結合制作封閉箍筋已經越來越難適應當今的工程建設進度和質量，焊接封閉箍筋自動焊接生產線因具有高速高效、操作簡單、快速切換規格等特點，已經得到廣大施工方的認可。目前，焊接封閉箍筋自動焊接生產線還屬于起步階段，還需要廠家用戶不斷的探索與研究，才能使我們的生產線取得更大進步。

（編輯 張磊慶）

Research of welding closed stirrup automatic welding technology

ZHAO Hong-xue, HOU Ai-shan, JI En-long

［基金項目］國家“十二五”科技支撐計劃項目(2012BAJ03B0604)

［中圖分類號］TU64+9

［文獻標識碼］B

［文章編號］1001-1366(2015)06-0051-02

［收稿日期］2015-04-25