数控钢筋调直切断机长度检测及切断控制

 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，随着钢筋向前运动，在钢筋上带有磁极**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