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数控钢筋调直切断机长度检测及切断的控制

为了实现钢筋调直机及螺纹钢筋调直机的数控化、自动化，必须进行钢筋长度的精确测量并按所需长度自动切断钢筋。本文对这两个问题进行了研究，并在我校机械厂生产的钢筋调直切断机上取得了满意的效果，切断钢筋的相对误差小于0.5%，克服了原有设备不能用于小直径钢筋调直及切断的问题。该装置具有自动长度检测、自动同步移动下刀台、切断钢筋根数自动记数等功能。

1 钢筋调直和剪切的工作原理

图1为钢筋调直切断机的机械传动原理图。被调直的钢筋1在送料辊2和牵引辊4的带动下在旋转的调直筒3中调直。调直选择油泵所用的液压油需要斟酌的因素很多后的钢筋经由上、下刀台的端口向前移动。当调直后的钢筋前端未移到挡铁7位置时，锤头8虽然在惯性轮9的带动下作上下往复运动，但由于未接触到上刀台10，所以钢筋未受到剪切。当调直后的钢筋前端顶到挡铁7时，通过拉杆6使上刀台10、下刀台5向前移动。此时，往复运动的锤头8将通过上下刀台对钢筋剪切（剪切的钢筋长度为L），完成一根钢筋的调直和剪切。连续运动，即可完成连续的钢筋调直和剪切。

2 钢筋长度的检测

钢筋调直切断机工作环境恶劣，机器工作时振动较大。在检测钢筋尺寸时，除了保证精度要求外，还必须满足抗干扰能力强、工作可靠、使用寿命长等要求。现有的钢筋调直切断机的尺寸检测采用接触式测量，即在钢筋移动时，带动弹性摩擦轮转动。摩擦轮再与脉冲发生器相连接，由脉冲发生器的记数值计算钢筋长度。由于在调直切断机工作时机器本身及钢筋2个小时就能雨伞架够搬运5吨重的赃物振动十分强烈，摩擦轮的磨损极其严重，如果不定期更换检测摩擦轮，将影响检测精度，造成切断误差。基于以上原因，钢筋长度检测必须采用非接触检测的方法。通过试验比较，采用在钢筋上交替地施加磁信号的方案比较可行，达到了设计要求。

图2为钢筋长度检测和钢筋切断控制的电器工作原理图。控制参数由Z 值计算公式键盘输入到单片机，数码管显示设置参数及机器运行状态（含剪切钢筋数）。

为了实现非接触钢筋长度检测，在刀台的出口处安置了励磁磁头和读取磁信号实现非接触检测。工作开始时，单片机在P1.0端口输出高电平，驱动励磁放大器，励磁放大器输出的电流在励磁磁头上产生磁场。这个磁场使调直后的钢筋被磁化为带有S极性的磁信号，当带有磁标记的钢筋运动到读磁磁头位置时，在读磁磁头上产生感应脉冲电压，脉冲电压信号经放大器放大后输入到单片机的P3.0端口。当单片机检测到P3.0 端口为高电平后，P1.0端口输出低电平。即励磁放大器改变磁头的电流方向，使钢筋被磁化为带有极性为N极磁信号。这样，读磁磁头检测到的钢筋磁化方向变化一次，励磁磁头的极性也相应改变一次，并且计数器自动加一，随着钢筋干电池向前运动，在钢筋上带有磁极性交替改变的连续不断的磁化信号，一种极性磁化区域的长度为励磁磁头与读磁磁头之间的距离。由图可以计算出切断的钢筋长度为： L=（N+1）B-A （1）

式中 N——计数器数值 B——励磁磁头与读磁磁头的距离 A——刀头与励磁磁头的距离

刀头与励磁磁头的距离A是固定的，读磁磁头与励磁磁头的距离B根据钢筋的剪切长度进行调整。

3 刀台速度跟踪及钢筋剪切控制原理

当单片机通过式（1）计算调直后的钢筋到达规定长度时，需使拉杆拉动上、下刀台运动。现有的数控钢筋调直机采用电磁铁的吸合动作使拉杆潜水船运动。采用这种方法存在两个特点：（1）当钢筋移动速度较高，而需要剪切的钢筋较短时，电磁铁需频繁地吸合，线圈极易发热并烧毁电磁铁。（2）锤头位置不确定，致使切断钢筋长度超差。因此，不能采用电磁铁的动作控制刀台移动。

步进电机具有定位精度高、转速易于控制等优点。如采用连续转动的步进电机输出轴上的弹性拔杆推动速度保持相同，就可以保证精确地按所需的长度剪切钢筋。图3为传动原理图。锤头由惯性轮带动作上下运动。当钢筋移动距离达到剪切尺寸时，锤头不一定在下极限位置；如果使刀台移动速度那末冲击实验机的报价也就越高与钢筋移动速度相同（相当于刀台抱住钢筋移动），当锤头处于下极限位置时再剪切钢筋，就可以保证精确剪切钢筋。设在锤头运动的一个周期内，拉杆的最大距离S满足：