管樁自動化設(shè)備改造研究

呂啟發(fā)

（湯始建華建材（上海）有限公司，上海 201620）

0 引言

籠筋是管樁的主體框架，由多個主筋和螺旋筋組成的。主筋籠由數(shù)根周向排列的主筋構(gòu)成，而螺旋筋則滾焊在主筋籠外周?；\筋的兩端分別固定連接有頭板端板組件和尾板端板組件，這些組件上都套設(shè)有套箍。目前，套箍與頭板端板組件中的端板、以及尾板端板組件中的端板的固定方式為旋鉚固定。在旋鉚固定后，端板分布在套箍的下端；之后，人工翻轉(zhuǎn)套箍180°，使端板分布在套箍的上端。這一翻轉(zhuǎn)過程需要人工操作，效率低、勞動強度大，且存在作業(yè)安全隱患。針對這一問題，引入自動化的翻轉(zhuǎn)裝置，從而提高效率、降低勞動強度。該裝置可以安裝在籠筋制造生產(chǎn)線上，輔助生產(chǎn)過程。通過機械傳動，自動將套箍翻轉(zhuǎn)180°，使得端板從套箍的下端移動到上端。該改造方案將為管樁制造行業(yè)帶來新的機遇。

1 管樁翻轉(zhuǎn)裝置的自動化改造

1.1 自動化翻轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計

本改造方案包括固定設(shè)置的翻轉(zhuǎn)支撐框架10、以及安裝于此框架上的接料機構(gòu)20和出料機構(gòu)30。接料機構(gòu)20包括可轉(zhuǎn)動地安裝于翻轉(zhuǎn)支撐框架10的接料板41和接料驅(qū)動源42，接料板41用于承載套箍91，接料驅(qū)動源42驅(qū)動接料板41轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)水平狀態(tài)和豎直狀態(tài)之間的翻轉(zhuǎn)切換。出料機構(gòu)30包括可轉(zhuǎn)動地安裝于翻轉(zhuǎn)支撐框架10的出料板43和出料驅(qū)動源44，出料板43用于承載套箍91，出料驅(qū)動源44驅(qū)動出料板43轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)水平狀態(tài)和豎直狀態(tài)之間的翻轉(zhuǎn)切換。翻轉(zhuǎn)裝置通過精確安裝和傳動連接，確保接料板和出料板能夠穩(wěn)定地進行翻轉(zhuǎn)操作。接料機構(gòu)和出料機構(gòu)的設(shè)計使得套箍91能夠準確地被翻轉(zhuǎn)和移動，為生產(chǎn)線的自動化操作提供了便利。這種翻轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，可以實現(xiàn)高效的料件處理，提高生產(chǎn)效率。

圖1

1.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計

除了翻轉(zhuǎn)支撐框架、接料機構(gòu)和出料機構(gòu)之外，本翻轉(zhuǎn)裝置還包括控制系統(tǒng)。此控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與感應(yīng)器、接料驅(qū)動源42和出料驅(qū)動源44的通訊連接。其中，接料機構(gòu)20包括一種特殊的感應(yīng)器，它可以安裝在翻轉(zhuǎn)支撐框架10或接料板41上，用于檢測接料板41上是否有套箍91。當控制系統(tǒng)根據(jù)感應(yīng)器的反饋判斷接料板41上來料有套箍91時，控制系統(tǒng)即可控制接料驅(qū)動源42動作，驅(qū)使接料板41向上翻轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)。不同類型的感應(yīng)器可以用于檢測接料板41上是否有套箍91。例如，感應(yīng)器可以是安裝在接料板41上的重力傳感器，也可以是安裝在翻轉(zhuǎn)支撐框架10上的光電傳感器，或者是安裝在翻轉(zhuǎn)支撐框架10上的紅外傳感器等等。只要能夠準確地檢測接料板41上是否有套箍91，就可以實現(xiàn)自動化的翻轉(zhuǎn)操作。這種翻轉(zhuǎn)裝置的感應(yīng)器設(shè)計非常靈活，能夠適應(yīng)不同的生產(chǎn)需求和工藝要求。

1.3 驅(qū)動源的設(shè)計

在圖2和圖3中展示了接料驅(qū)動源42和出料驅(qū)動源44都采用氣缸的結(jié)構(gòu)。具體來說，接料驅(qū)動源42由兩個氣缸構(gòu)成，分別分布在接料板41的前后兩側(cè)；而出料驅(qū)動源44也是由兩個氣缸組成，分布在出料板43的前后兩側(cè)。在接料板41和出料板43的背面前后兩側(cè)邊緣處都固定有氣缸安裝支架，用于支撐氣缸的安裝。在接料驅(qū)動源42中，氣缸的活塞桿與氣缸安裝支架鉸接，而氣缸的缸體與翻轉(zhuǎn)支撐框架10鉸接，這樣設(shè)計可以有效地實現(xiàn)接料板的翻轉(zhuǎn)操作。同樣地，出料驅(qū)動源44的氣缸也采用類似的鉸接結(jié)構(gòu)，確保出料板43能夠穩(wěn)定地進行翻轉(zhuǎn)動作。除了氣缸外，在實施例中，接料驅(qū)動源42和出料驅(qū)動源44也可以采用電機、液壓缸等不同的驅(qū)動裝置。這種靈活的設(shè)計可以根據(jù)具體的生產(chǎn)需求和工藝要求選擇最適合的驅(qū)動源，確保翻轉(zhuǎn)裝置的高效穩(wěn)定運行。

圖2

圖3

圖4

1.4 接料機構(gòu)的設(shè)計

為了確保套箍在操作過程中的安全性和穩(wěn)定性，接料板采取了多重設(shè)計措施。首先，在接料板的前后邊緣處，固定有防護板。這些防護板延伸到套箍的外周側(cè)，有效地防止套箍從接料板的前側(cè)或后側(cè)滑出，提供了可靠的保護。其次，接料板左端的檔桿起到關(guān)鍵的作用。這兩根檔桿以前后排布的方式固定在接料板上，當套箍向上翻轉(zhuǎn)時，它們與套箍緊密接觸。這種設(shè)計確保套箍能夠牢固地抵接在接料板正面的檔桿上，從而避免了套箍從接料板上脫離的風險。檔桿的存在使得套箍能夠隨著接料板一起向上翻轉(zhuǎn)，保持穩(wěn)定的姿態(tài)。此外，接料板正面的左端還設(shè)置了兩塊緩沖墊。當套箍與檔桿接觸時，緩沖墊起到了緩沖作用，減輕了套箍受力的沖擊，避免套箍發(fā)生變形或損壞。

2 管樁籠筋自動化翻轉(zhuǎn)的實現(xiàn)

初始狀態(tài)下，接料板與水平面之間的夾角約為15°，而出料板與水平面之間的夾角為90°。接料驅(qū)動源的氣缸活塞桿伸出預(yù)設(shè)長度，保持接料板在傾斜狀態(tài)；同時，出料驅(qū)動源的氣缸活塞桿伸出，使出料板保持豎直狀態(tài)，從而實現(xiàn)物料的順利接料和出料。

2.1 物料感知

感應(yīng)來料的過程是一個非常關(guān)鍵的自動化系統(tǒng)中的重要部分。在這個過程中，套箍被放置在接料板上，并通過旋鉚固定在套箍的下側(cè)。然后，感應(yīng)器開始對接料板進行檢測，并將反饋信號傳送給控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)感應(yīng)器的反饋信號，判斷接料板上是否存在套箍。如果感應(yīng)器檢測到套箍的存在，控制系統(tǒng)將作出相應(yīng)的處理和判斷。在這個過程中，控制系統(tǒng)可以執(zhí)行多種操作，如停止或啟動機器、調(diào)整設(shè)備參數(shù)等，以便對來料情況進行準確處理。這個過程可以幫助自動化系統(tǒng)快速、準確地識別并處理來料情況，從而提高生產(chǎn)效率和準確性。此外，感應(yīng)來料的過程也可以避免由于人工檢查造成的誤差和失誤，從而減少生產(chǎn)成本和時間。在現(xiàn)代化的制造業(yè)中，感應(yīng)來料的過程已經(jīng)成為了自動化生產(chǎn)線中一個不可或缺的部分，將其應(yīng)用于生產(chǎn)中，可以大大提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量水平。

2.2 對接

在對接的過程中，接料驅(qū)動源的氣缸活塞桿繼續(xù)伸出，推動接料板向上轉(zhuǎn)動，使其達到豎直狀態(tài)。同時，接料板和出料板在左右方向上進行對正設(shè)置，確保它們能夠相互對準。在這個過程中，套箍被固定在端板的右側(cè)，并與接料板相接觸。另一端的套箍尚未固定在端板上，但已經(jīng)與出料板接觸。通過這種方式，接料板和出料板能夠與套箍的不同部分接觸，實現(xiàn)準確的對接。這一步驟的目的是確保套箍與接料板和出料板之間有正確的接觸，為后續(xù)的翻轉(zhuǎn)操作提供穩(wěn)定的支撐。通過對接的過程，可以保證套箍與接料板和出料板的位置對準，為下一步的操作提供良好的基礎(chǔ)。這種精確的對接過程不僅可以確保設(shè)備運行的穩(wěn)定性和可靠性，還可以提高生產(chǎn)效率并減少因不良對接而導(dǎo)致的生產(chǎn)問題。

2.3 出料

在出料驅(qū)動源的氣缸活塞桿回縮的作用下，驅(qū)動出料板緩慢地向下轉(zhuǎn)動，直至達到水平狀態(tài)。在這個過程中，接料驅(qū)動源的氣缸活塞桿保持不動，使得接料板仍然處于豎直狀態(tài)。隨著出料板的向下翻轉(zhuǎn)，套箍也會隨之緩慢地向下翻轉(zhuǎn)，直至達到0度的水平位置。同時，套箍旋鉚固定的端板轉(zhuǎn)到了上側(cè)，確保物料能夠順利地從套箍中取出。這個過程需要控制系統(tǒng)對氣缸活塞桿進行準確的控制，以實現(xiàn)準確的翻轉(zhuǎn)和出料操作。通過精確控制氣缸活塞桿的運動，可以確保出料板和套箍的平穩(wěn)翻轉(zhuǎn)，為順利的物料出料操作提供了可靠的保障。整個過程的自動化執(zhí)行，使得物料可以方便地從套箍中取出并進行下一步的處理，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

2.4 取料

經(jīng)過180°的翻轉(zhuǎn)后，套箍被從翻轉(zhuǎn)裝置中移走。一旦套箍完成翻轉(zhuǎn)，操作人員會將其從翻轉(zhuǎn)裝置中取出。在移走套箍之前，需要確保它已經(jīng)達到穩(wěn)定的位置，以免引起任何意外情況。此時，料件已經(jīng)從套箍中脫離，并可以進行后續(xù)的處理或使用。這個步驟標志著整個取料過程的完成，確保了套箍的翻轉(zhuǎn)和取走的準確性和順利性。通過精心設(shè)計的操作流程和嚴格的操作規(guī)范，可以確保套箍在翻轉(zhuǎn)后被安全、準確地移開，為生產(chǎn)流程的順利進行提供了保障。

2.5 復(fù)位

操作接料驅(qū)動源和出料驅(qū)動源的氣缸活塞，使系統(tǒng)回到初始狀態(tài)準備進行下一個循環(huán)。首先，接料驅(qū)動源的氣缸活塞桿會回縮一定長度，導(dǎo)致接料板向下翻轉(zhuǎn)，直至與水平面之間形成約15°的夾角。同時，出料驅(qū)動源的氣缸活塞桿會伸出，使出料板保持豎直狀態(tài)。在接料板和出料板回到初始位置后，系統(tǒng)將等待下一個套箍的翻轉(zhuǎn)作業(yè)。這樣，系統(tǒng)就可以進入下一個循環(huán)，繼續(xù)進行自動化的操作流程，實現(xiàn)連續(xù)高效的生產(chǎn)。通過精確控制氣缸活塞的運動，確保每個步驟都能準確可靠地完成，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

3 結(jié)語

在當前的工程施工中，管樁套箍的180°翻轉(zhuǎn)由人工實現(xiàn)，效率低。為了提高工程施工的效率和安全性，本研究引入自動化設(shè)備來完成套箍的翻轉(zhuǎn)操作，從而減輕操作人員的勞動負擔，避免了人工操作可能帶來的誤差和安全風險，同時能夠提升生產(chǎn)效率，降低成本，為工程的順利進行提供可靠保障。