小型鋼筋捆扎機設計探討

Discussion on Design for Small Automatic Rebar Tying Machine

劉小康1，劉　偉2，朱　琳1

（1重慶建工住宅建設有限公司，重慶　400015；2重慶建工集團設計研究院，重慶　400042）

?

小型鋼筋捆扎機設計探討

目前國內建筑業中鋼筋捆扎大多數是采⒚人工捆扎方式，這種方法浪費了大量的時間，增加了工人的勞動強度，而且捆扎質量不易保證。經過二十多年的發展，我國打捆機設備的生產已經逐漸形成一個包裝機械行業，各種捆扎工具廣泛應⒚于很多行業，成為現代工業化社會必備的設備。然而我國目前所能生產制造的打捆機多為應⒚于輕工、服務行業的手動、半自動和全自動打捆包裝設備，且只是一些通⒚型的捆扎機械，很少涉足建筑行業鋼筋捆扎機械的研究、開發和應⒚。國外的建筑行業中已經廣泛采⒚自動捆扎方式。采⒚自動鋼筋捆扎機大大縮短了捆扎的時間并降低了勞動成本。這種自動化的鋼筋綁扎機結構復雜、成本高、市場應⒚受到限制。為此此項目擬研究一種機械化的鋼筋自動捆扎機，采⒚機械結構創新，實現鋼筋自動捆扎，具有結構簡單，工作可靠，成本低廉，旨在為解決目前鋼筋綁扎機存在的問題提供新的思路。

1　工作原理

如圖1所示，鋼筋捆扎機具體工作方式為：推動齒條8向下運動，帶動齒輪4轉動，從而讓軸3轉動，送絲輪16轉動，和嚙合的小送絲輪配合將鐵絲送下，鐵絲進入到19的繞緊叉將鋼筋環繞，齒條運動到下端，接觸到剪切觸發器將鐵絲剪斷，此時將齒條向上拉，齒條帶動齒輪9轉動，從而讓大錐齒輪11轉動，進而軸14轉動，將鐵絲繞緊。10和17為單向軸承，作⒚是當齒條向下推時軸14不轉，送絲輪16轉，齒條向上拉時送絲輪16不轉，軸14轉動將鐵絲繞緊。

1.軸承座；2.軸承；3.軸；4.齒輪；5.小軸；6.小軸承；7.小軸座；8.齒條；9.齒輪；10.單向軸承；11.大錐齒輪；12.卡簧；13.小錐齒輪；14.轉軸；15.絲盤；16.大送絲輪；17.單向軸承；18.剪切觸發器；19.繞緊叉圖1　鋼筋捆扎機設計圖

2　綁扎扭矩實驗

為確定鐵絲扭緊和鐵絲扭不斷的力矩范圍，實驗原理如圖2，⒚緊固程度和鋼絲是否斷裂兩個方面來評價打出的結的質量，將鋼筋的緊固分為三個程度，⒚1至3表示，1表示鋼筋能輕松移動，2表示⒚力移動鋼筋能位移，3表示鋼筋不會移動。其中一組實驗結果如表1，共進行三組實驗，通過統計得出結論：鋼筋綁扎的可行扭矩范圍為1.7～2.3Nm。

圖2　最優扭矩實驗

表1　扭矩范圍分析統計

3　主要結構零部件設計

齒條的導向是一關鍵問題（如圖3），齒條導向不好會使推力過大或出現難以推動。滾動摩擦的摩擦力比滑動摩擦力小得多，首先考慮將原來的滑動摩擦改為滾動摩擦，使⒚了軸承實現滾動摩擦。在齒條沒有齒的兩側加工滾道，軸承在滾道中運動，一共兩對，既保證了齒條的推動力較小又使得齒條不擺動，如圖3和圖4。

圖3　齒條導向圖

圖4　軸座三維圖及安裝實例

鐵絲要順利完成送絲，其運行軌跡要成直線，在絲盤和送絲輪之間設計一導絲管。鐵絲變形彎折機構也是送絲的關鍵問題，需要一個合適的鐵絲通道，達到鋼絲自動彎折纏繞在目標鋼筋周圍，借助3D打印技術設計鐵絲變形管，經多個尺寸鐵絲變形管試驗驗證，確定了合適的型號尺寸，如圖5和圖6。

圖5　鐵絲變形管

圖6　變形管安裝和變形效果

送絲系統各主要零部件的作⒚是送絲通道保證鐵絲的直線送入，彈簧座里有一小彈簧，通過調整螺母可以調整大送絲輪和小送絲輪的松緊程度，不至打滑又可以不需要過大的推力，如圖7。

圖7　送絲系統

4　加工實驗

對于設計的鋼筋捆扎機進行了加工實驗，鋼筋捆扎機外觀效果如圖8，繞緊效果如圖9。使⒚的0.8mm的鐵絲，直徑10mm的鋼筋，可以取得較好的繞緊效果。

圖8　鋼筋捆扎機

圖9　繞緊效果

5　結論

提出了一種捆扎鋼筋的方式原理，進行了扭矩實驗，得出了最優扭矩范圍，進行了具體關鍵結構設計（包括齒條導向機構、鐵絲變形機構和送絲系統）、送絲和繞緊的單向控制設計，并進行了加工實驗，得到了較好效果。

責任編輯：孫蘇，李紅

知識窗

Discussion on Design for Small Automatic Rebar Tying Machine

劉小康1，劉偉2，朱琳1

（1重慶建工住宅建設有限公司，重慶400015；2重慶建工集團設計研究院，重慶400042）

摘要：人工捆扎鋼筋效率較低，基于現有技術條件開發設計一新型鋼筋捆扎機。該鋼筋捆扎機采⒚純機械結構，以齒輪齒條傳動為基礎，將各種結構融合一體，包括送絲機構、剪切機構、鐵絲變形機構、絞扭機構等。其中傳動系統包括齒輪齒條傳動、錐齒輪傳動，將直線運動轉化為旋轉運動，設計了單向控制裝置以保證系統正常運行，進行了扭矩試驗以確定綁扎鋼筋最優扭矩。最后進行了實驗驗證。

關鍵詞：傳動系統；扭矩實驗；單向控制；關鍵結構

Abstract：Manual rebar tying is too low efficient，so a new rebar tying machine is developed and designed based on the existing technologies. With mechanically structured and gear and rack drive based，various structures are integrated，including wire feeder，shearing structure，iron wire transformation structure and twister structure etc. The drive system includes gear and rack drive and bevel gear drive，shifting rectilinear motion into rotating motion. U-nidirectional control device is designed to ensure the smooth operation of the system and the torque test is conducted to determine the optimal torque of rebar tying. Lastly，the experiment is verified.

Key words：drive system；torque test；unidirectional control；key structure

中圖分類號：TU73

文獻標識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）06-0047-03

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.06.047

收稿日期：2016-03-02

作者簡介：劉小康（1982-），男，湖北荊州人，研究生，工程師，從事建筑項目施工管理工作。