智能數(shù)控鋼筋設(shè)備在工程施工中的推廣應用

李 顯

(中鐵十六局集團第三工程有限公司,浙江 湖州 313000)

1 概 述

工程建設(shè)要求“質(zhì)量高、進度快、成本低”。智能數(shù)控鋼筋加工設(shè)備，實現(xiàn)了鋼筋加工的全過程自動化，能提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，保證工程質(zhì)量，節(jié)約施工成本。傳統(tǒng)的鋼筋加工方式，占用的勞動力多，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，安全隱患較大，難以管理。隨著市場勞動資源的緊缺，工期和質(zhì)量要求的不斷提高，智能數(shù)控專業(yè)化鋼筋加工，實現(xiàn)了功能集成化、原料輸送、加工組焊、收集的全過程。智能數(shù)控化，高效節(jié)能降耗，節(jié)省勞動力，提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量[1]。

2 鋼筋籠加工制作效益分析

全自動鋼筋籠滾焊機與半自動鋼筋籠滾焊機和人工加工相比，自動化程度高，數(shù)控加工精度高，施工效率高，生產(chǎn)成本低，勞動強度低。鋼筋籠加工制作工效分析見表1。

表1 鋼筋籠加工制作工效分析表

由表1可知，人工加工鋼筋籠，直徑1.2～1.3 m鋼筋籠加工費用，高于半自動滾焊機的3.13倍，比全自動滾焊機高6.3倍；采用人工制造鋼筋籠，加工直徑1.5～1.8 m的鋼筋籠成本，高于半自動滾焊機的2.4倍，比全自動滾焊機高6.0倍；人工制造鋼筋籠，加工直徑2.0～2.5 m的鋼筋籠成本，高于半自動滾焊機的2.0倍，比全自動滾焊機高7.0倍。

3 智能數(shù)控鋼筋調(diào)直機

智能數(shù)控鋼筋調(diào)直機操作系統(tǒng)，采用智能數(shù)控控制軟件，操作簡單可靠，效率高。一次性完成鋼筋盤料調(diào)直、定尺、剪切、對齊、成品收集，節(jié)省人工成本，提高產(chǎn)能，相比使用常規(guī)的、傳統(tǒng)的鋼筋調(diào)直機，提高生產(chǎn)效率2～3倍。

4 智能數(shù)控鋼筋彎箍機

智能數(shù)控彎箍機采用智能數(shù)控全自動生產(chǎn)裝備，一次性彎曲成型鋼筋材料，大大提高了生產(chǎn)效率和加工精度。智能數(shù)控彎箍機操作系統(tǒng)簡單，功能強大，加工流程一體化，生產(chǎn)效率更高、更穩(wěn)定，超長鋼筋加工性能顯著，鋼筋加工精度高、質(zhì)量好、應用范圍廣泛。

5 智能數(shù)控立式雙頭、五機頭鋼筋彎曲機

智能數(shù)控立式二機頭、五機頭鋼筋彎曲機，具有自動化程度高，先進的控制系統(tǒng)和超強的操作性?？蓪摻顝澢刹煌螤?，它具有彎曲精度高，彎曲成型速度快，加工設(shè)置操作十分簡單，可以儲存多達200種圖形，并且可以在一次設(shè)置中重復使用，結(jié)合觸摸屏控制面板，操作簡單易懂。

1)雙頭立式彎曲中心，可同時在一個工作單元內(nèi)實現(xiàn)高精度雙向彎曲。彎曲長度可自由定尺，精度確保。

2)智能數(shù)控立式五機頭鋼筋彎曲機，可在一個工作單元內(nèi)同時進行多向彎曲，五個彎曲主機同時工作，大幅提高效率。系統(tǒng)存儲有多種箍筋形狀，可自行因需使用。彎曲中心采用氣動加緊機構(gòu)，具有更強的設(shè)備運行穩(wěn)定性和耐用性。自動上料機構(gòu)，運行更加方便快捷，專有的夾緊機構(gòu)，走料更加牢固安全。

3)智能數(shù)控立式五機頭采用一鍵式啟動開關(guān)，微電腦智能數(shù)控機制，所有工藝一鍵式一次成型，準確高效，批量完成夾緊和自動彎曲加工，快速高效，且在鋼筋加工過程中不易發(fā)生變形，鋼筋不會損壞，成品鋼材的合格率為100%。鋼筋調(diào)直剪切工效分析見表2，鋼筋箍筋彎曲工效分析見表3。

表2 鋼筋調(diào)直剪切工效分析表

表3 鋼筋箍筋彎曲工效分析表

由表2可知，傳統(tǒng)鋼筋矯直單價高于智能數(shù)控鋼筋矯直單價的7.2倍。由表3可看出，傳統(tǒng)人工箍筋加工比智能數(shù)控彎箍機單價高120倍。彎箍機可在相同的鋼加工能力下替代20～30名鋼筋工人。

6 智能數(shù)控鋼筋四位一體機

智能數(shù)控鋼筋鋸切、鐓粗、套絲、打磨一體機是一種高度自動化鋼筋加工設(shè)備，并集自動物料儲存、進料、尋找倉位和分級儲料為一體。將各種處理步驟形成計算機控制的自動化處理線。其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，用戶界面友好。它采用先進的優(yōu)化和擴大工藝，完成鋼筋的輸送、翻轉(zhuǎn)、定位、傳動等功能，最終自動滾壓成型；6級成品存儲機構(gòu)，方便多品種成品收集，各工序間自動翻料、送進，避免了人工搬運。以Φ25～32 mm，長度9 m/根鋼筋為例，進行人工加工和智能加工效益分析，智能數(shù)控鋼筋四位一體機加工效益分析見表4。

表4 智能數(shù)控鋼筋四位一體機加工效益分析表

7 自動焊接機器人

7.1 焊接機器人的結(jié)構(gòu)

機器人系統(tǒng)使用數(shù)控技術(shù)，通過數(shù)字總線連接系統(tǒng)的各個部分，以確保它不受周圍磁場的干擾。機器人控制系統(tǒng)采用多處理器的中央處理系統(tǒng)，具有足夠的擴展空間和穩(wěn)定性，并具有良好的靈活性，可確保高精度和高質(zhì)量的焊接[2]。

7.2 焊接機器人的優(yōu)點

焊接機器人具有高度的靈活性和數(shù)字化，焊接質(zhì)量穩(wěn)定，焊接精度高。它實現(xiàn)了效率、質(zhì)量的顯著提高和勞動力成本的大幅度降低。自動化焊接機器人的使用，大大提高了生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，降低了工人的工作強度，實現(xiàn)了24 h連續(xù)穩(wěn)定的工作，極大程度地代替了人工勞動。自動化焊接設(shè)備不僅效率高、成本低，還有效降低了傳統(tǒng)手工焊接作業(yè)對工人健康的危害。手動焊接作業(yè)容易暴露在電弧和高溫輻射之下，勞動強度大，不適合長時間連續(xù)工作[3]。

7.3 焊接機器人精度高、質(zhì)量高、效率高

焊接機器人和焊接操作機行走機構(gòu)的定位精度在0.1 mm以內(nèi)，焊接機器人的位置重量精度可在±0.08 mm以內(nèi)，全位置焊接時的電流穩(wěn)定性非常好。新的四輪驅(qū)動帶碼盤反饋控制的送絲裝置，使送絲更精準更穩(wěn)定。提高了焊接工作性能，提高了機器人對焊接信號的反應速度，減少了電弧放電，實現(xiàn)高質(zhì)量的焊縫外觀，大大減少了殘余振動，簡化了焊接對準位置的校正。焊炬在焊接部分的位置，前進角度和焊槍角度以及對準角度可以同時改變。穩(wěn)定的焊接，可靠性提高。焊接機器人的生產(chǎn)效率通常是手工焊接的三倍。焊接機器人焊接的焊縫無破裂，焊接熔深較深，從而改善了焊縫的力學性能。焊接機器人適合大規(guī)模生產(chǎn)。不僅焊接效率高，而且速度快。以雙向六車道單幅三墩柱蓋梁骨架為例，進行傳統(tǒng)人工焊接加工和自動焊接機器人焊接進行工效分析。從表5分析對比，人工焊接單幅三墩柱蓋梁骨架是自動焊接機器人焊接費用的3倍，自動焊接機器人焊接合格率100%。

表5 自動焊接機器人鋼筋焊接效益分析表

8 智能數(shù)控自動化鋼筋加工應用工程實例

甬臺溫高速公路復線溫州南塘至黃華段工程第四合同段，起止樁號K265+317.5～K270+777.35，線路全長為5.46 km，翁垟高架橋全長為4.50 km。翁垟高架橋墩柱采用花瓶式橋墩的形式，尺寸為2.2 m×2.3 m、3.0 m×3.0 m，高度范圍6.9～11.7 m，共計292個，樁基鋼筋9 008 t，承臺鋼筋4 868 t，墩身鋼筋4 737 t，蓋梁鋼筋2 489 t，其他及橋面附屬鋼筋1 384 t，橋梁工程鋼筋合計數(shù)量23 000 t。

翁垟高架橋鋼筋加工全部采用智能數(shù)控自動化鋼筋加工設(shè)備，扣除建廠及智能數(shù)控自動化鋼筋加工設(shè)備全部的投入資金成本，鋼筋加工單價190元/t，而目前人工加工鋼筋單價在590～600元/t左右。智能數(shù)控鋼筋加工效益分析見表6。

表6 智能數(shù)控鋼筋加工效益分析表

由表6可知，此項目橋梁工程采用智能數(shù)控自動化設(shè)備加工鋼筋，生產(chǎn)成本為558.4萬元，若采用人工加工鋼筋，生產(chǎn)成本約1 684萬元。人工加工鋼筋生產(chǎn)成本是智能數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)成本的3倍。采用智能數(shù)控自動化設(shè)備加工鋼筋，降低生產(chǎn)成本約1 126萬元[4]。

9 結(jié) 語

甬臺溫高速公路復線溫州南塘至黃華段工程第四合同段，采用智能數(shù)控設(shè)備加工鋼筋，提高了勞動生產(chǎn)率，節(jié)省了鋼筋加工費用，大幅度降低了原材料和能源消耗，同時大大減輕了工人的勞動強度。智能數(shù)控自動化鋼筋加工設(shè)備具有明顯的優(yōu)勢，使鋼筋的加工基本實現(xiàn)機械化和自動化。縮短了人工加工各部分的加工時間和協(xié)調(diào)偏差，提高了鋼筋成型的質(zhì)量和效率，智能數(shù)控自動化加工鋼筋，加工質(zhì)量優(yōu)良，經(jīng)濟安全，施工方便。它可以加快施工進度，改善施工環(huán)境，為項目創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。基于這些優(yōu)點，鋼筋智能數(shù)控自動化加工設(shè)備逐漸受諸多施工企業(yè)的信賴。智能數(shù)控全自動鋼筋設(shè)備的進一步推廣和普及將成為社會發(fā)展的一種趨勢。