摘   要： 介紹了一種用于建筑行業(yè)的手持式全自動(dòng)鋼筋捆扎機(jī)器。其使用方便、快捷、高效，可以替代人工捆扎鋼筋的繁瑣工序，提高工作效率，降低人力成本。
關(guān)鍵詞： 電動(dòng)工具； 鋼筋捆扎機(jī)； 手持式； 建筑用； 鎳氫電池

       電動(dòng)工具的智能化是當(dāng)今世界發(fā)展的必然趨勢(shì)，由于其構(gòu)造輕盈、使用便利、效率高、能耗低等特點(diǎn)，已從產(chǎn)業(yè)上普遍使用發(fā)展到家庭生活中不可缺少的工具之一。近年來，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)全球化，電動(dòng)工具產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。同時(shí)，我國(guó)制造電動(dòng)工具比例不斷擴(kuò)大，已經(jīng)成為世界上主要的電動(dòng)工具產(chǎn)品出口國(guó)和全球電動(dòng)工具消費(fèi)國(guó)。因此，未來電動(dòng)工具行業(yè)發(fā)展的潛力巨大[1]。
　    建筑業(yè)是一個(gè)粗獷型的產(chǎn)業(yè)集群，其手工作業(yè)程度高，機(jī)械化程度不高。隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑工程的成品化、機(jī)械化是一個(gè)必然的趨勢(shì)，施工現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)工具的普及化對(duì)于提高整體施工技術(shù)水平、減輕人工作業(yè)、提高勞動(dòng)效率和提高工程質(zhì)量水平有積極的意義。目前，國(guó)內(nèi)外建筑工地中的鋼筋捆扎依然使用人力的手工捆扎，即使在歐美等發(fā)達(dá)地區(qū)，自動(dòng)鋼筋捆扎技術(shù)也只是一個(gè)新興的領(lǐng)域，遠(yuǎn)沒達(dá)到普及的程度。傳統(tǒng)的手工鋼筋捆扎工效低、勞動(dòng)力成本高、風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)大，而且對(duì)操作工人的熟練程度有一定的要求。手持式全自動(dòng)鋼筋捆扎機(jī)實(shí)現(xiàn)了以機(jī)器替代手工捆扎鋼筋的所有步驟，不僅比手工捆扎速度快、效率高，而且有效提高了勞動(dòng)效率和操作的安全性[2]。
1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
　 鋼筋捆扎機(jī)是一種建筑用電池類智能型鋼筋快速捆扎電動(dòng)工具，又名全自動(dòng)鋼筋捆扎機(jī)（Automatic Rebar Tying Machine）。它是一種智能化工具，內(nèi)置微控制器，能自動(dòng)完成鋼筋捆扎的所有步驟，可廣泛應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域（梁、弧、柱、梯等構(gòu)件鋼筋的綁扎），以代替人工捆扎鋼筋。
    鋼筋捆扎機(jī)最早從日本開始研制，如日本美克司（MAX）公司[3]的鋼筋捆扎機(jī)從20世紀(jì)90年代初就開始研制，1993年發(fā)明第一代產(chǎn)品并開始推廣市場(chǎng)。到2012年，美克司公司已經(jīng)成功研制出第二代鋼筋捆扎機(jī)產(chǎn)品，其性能非常好，市場(chǎng)份額大，但是價(jià)格也很昂貴。近十年來，國(guó)內(nèi)也開始研究鋼筋捆扎機(jī)系統(tǒng)，主要是模仿日本產(chǎn)品，也占領(lǐng)了一部分市場(chǎng)。最近，隨著國(guó)內(nèi)廠家質(zhì)量的逐步改進(jìn)，部分廠家開始研發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，市場(chǎng)占有率也逐步增加，但是離挑戰(zhàn)日本美克司的地位還有很大的差距。比如：寧波九威實(shí)業(yè)有限公司[4]、臺(tái)州市新大陸電子科技有限公司[5]、深圳市西鄉(xiāng)冠榮電子廠、廈門美益達(dá)機(jī)械有限公司、桐鄉(xiāng)市嘉程電子機(jī)械有限公司等。該產(chǎn)品目前來說還沒有達(dá)到普及的水平，市場(chǎng)價(jià)格比其他同類電動(dòng)工具高，還沒有被大規(guī)模接受和使用。所以，當(dāng)前主要市場(chǎng)還位于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，因?yàn)槠漭^高的勞動(dòng)力成本以及個(gè)人多不愿意從事勞累辛苦的工作，該產(chǎn)品在歐美發(fā)達(dá)市場(chǎng)有著比較大的市場(chǎng)。而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還在開發(fā)之中，但相信國(guó)內(nèi)市場(chǎng)前景更大。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    鋼筋捆扎機(jī)主要由機(jī)體、專用線盤、電池盒、充電器四部分組成，具有重量輕、操作靈活、效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)。它具有自動(dòng)完成鋼筋捆扎的功能，主要應(yīng)用于建筑、橋梁、礦山等施工現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)物中性圖如圖1所示。

    機(jī)體包括單片機(jī)控制電路板、捆扎機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和殼體。其中單片機(jī)電路板負(fù)責(zé)控制整個(gè)系統(tǒng)工作狀態(tài)及過程；而捆扎機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)目前國(guó)內(nèi)外都申請(qǐng)了很多專利，比如：鋼筋捆扎機(jī)的鋼絲卷筒制動(dòng)單元[6]，鋼筋捆束機(jī)[7],鋼絲卷筒、鋼筋捆扎機(jī)及鋼筋捆扎機(jī)的操作方法[8]等。線盤為專門定制，一般采用0.8 mm的鍍鋅鐵絲，硬度適中。鐵絲被繞在一個(gè)特制的線盤里面，線盤裝入機(jī)器里即可操作使用。每盤鐵絲大概長(zhǎng)95 m~100 m之間，根據(jù)機(jī)器型號(hào)或者設(shè)定的不同，可以捆扎2圈或者3圈,這樣每卷線盤可以捆扎鋼筋的結(jié)數(shù)大約為180~270。
    系統(tǒng)電源使用反復(fù)可充式鎳氫電池供電，其攜帶操作方便，能滿足施工現(xiàn)場(chǎng)的苛刻環(huán)境， 實(shí)物中性圖如圖2所示。第一代鋼筋捆扎機(jī)的供電電壓為DC9.6 V，目前國(guó)內(nèi)還處于第一代產(chǎn)品的生產(chǎn)研發(fā)中，而以日本美克司為代表的公司已經(jīng)推出了第二代產(chǎn)品，供電電壓為DC14.4 V[3]。

3 系統(tǒng)原理和性能
   鋼筋捆扎機(jī)能完成人工鋼筋捆扎的送絲、繞絲、割斷鋼絲及扭絲等所有步驟。上電后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化檢測(cè)，該過程包括送絲裝置檢測(cè)及異常報(bào)警、繞絲裝置檢測(cè)及異常報(bào)警、扎緊裝置檢測(cè)及異常報(bào)警、工作溫度檢測(cè)及異常報(bào)警和其他初始狀態(tài)量檢測(cè)及異常報(bào)警。系統(tǒng)檢測(cè)正常后，工作過程如下：(1)送絲裝置根據(jù)系統(tǒng)規(guī)定參數(shù)送一定長(zhǎng)度鋼絲（2圈或者3圈的總長(zhǎng)度），誤差在一定范圍內(nèi)；(2)送絲的同時(shí)，繞絲裝置根據(jù)系統(tǒng)規(guī)定參數(shù)繞鋼筋結(jié)點(diǎn)，達(dá)到預(yù)設(shè)長(zhǎng)度后機(jī)械切斷；(3)扎緊裝置根據(jù)系統(tǒng)規(guī)定的扭矩?cái)Q緊鋼絲； (4)整個(gè)捆扎鋼筋結(jié)點(diǎn)過程完成， 準(zhǔn)備下次任務(wù)觸發(fā)。程序流程圖如圖3所示。

    鋼筋捆扎機(jī)產(chǎn)品的型號(hào)各異，根據(jù)捆扎最大范圍主要分為20 mm、40 mm、60 mm 等幾個(gè)型號(hào)，其中以捆扎范圍約40 mm的型號(hào)最受市場(chǎng)歡迎。在國(guó)內(nèi)，60 mm型號(hào)生產(chǎn)企業(yè)很少，大部分企業(yè)以生產(chǎn)中小型號(hào)的產(chǎn)品為主。產(chǎn)品技術(shù)性能如下：(1)操作方便簡(jiǎn)單，提高工人操作的安全系數(shù)。(2)捆扎速度快(約為人力操作的3~4倍)，捆扎時(shí)間短(一個(gè)結(jié)捆扎只需0.8 s~1.2 s)。(3)重量輕(只有2.5 kg左右)，外觀精巧。(4)電池容量高(可連續(xù)捆扎1 000個(gè)結(jié)以上)，充電時(shí)間短(約1 h)。(5)兼容大小鉗口產(chǎn)品。(6)自動(dòng)安全保護(hù)。包括鉗口異常、送絲齒輪卡死、送絲長(zhǎng)度不夠、送絲馬達(dá)卡死、送絲線盤轉(zhuǎn)動(dòng)異常、主軸卡死或過載、電池電壓過低、系統(tǒng)工作溫度過高等。(7)扎緊力度自動(dòng)控制,也可手動(dòng)調(diào)節(jié)控制。(8)送絲長(zhǎng)度可控。(9)能耐高溫、高強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間工作。
    鋼筋捆扎機(jī)由外殼、拉桿、控制絲杠、傳動(dòng)系統(tǒng)、送絲系統(tǒng)、切絲系統(tǒng)、擰絲系統(tǒng)和復(fù)位系統(tǒng)等組成。該系統(tǒng)是一種供鋼筋捆扎用的手持電動(dòng)工具，它把簡(jiǎn)單的手工推拉運(yùn)動(dòng)自動(dòng)連貫地轉(zhuǎn)化為鋼筋捆扎所需的一系列動(dòng)作，具有捆扎效率高、捆扎質(zhì)量好、節(jié)省材料、體積小、成本低、使用靈活高效、適應(yīng)場(chǎng)合廣泛等特點(diǎn)，市場(chǎng)前景很好。
參考文獻(xiàn)
[1] 智研咨詢集團(tuán).2012-2016年中國(guó)電動(dòng)工具市場(chǎng)研究及未來發(fā)展趨勢(shì)報(bào)告[R].北京:慧典市場(chǎng)研究報(bào)告網(wǎng)，2012.
[2] 慧典市場(chǎng)研究報(bào)告. 2010-2015年中國(guó)鋼筋捆扎機(jī)市場(chǎng)調(diào)查研究及投資前景分析預(yù)測(cè)報(bào)告[R]. 北京:慧典市場(chǎng)研究報(bào)告網(wǎng), 2012.
[3] MAX Co.Ltd. 鋼筋捆扎機(jī)[EB/OL](2012-xx-xx)[2013--02-25]. http://www.max-ltd.co.jp.
[4] 寧波九威實(shí)業(yè)有限公司.產(chǎn)品展示[EB/OL].(2012-xx-xx)[2013-02-25].http://www.kowytools.com.
[5] 臺(tái)州市新大陸電子科技有限公司.產(chǎn)品展示[EB/OL].(2012-xx-xx)[2013-02-25].http://www.xdldz.com.
[6] 板垣修. 鋼筋捆扎機(jī)的鋼絲卷筒的制動(dòng)單元:日本,CN102556393A[P]. 2012-07.
[7] 草刈一郎,笠原章. 鋼筋捆束機(jī):日本,CN102322150A[P]. 2012-07.
[8] 中川康. 鋼絲卷筒、鋼筋捆扎機(jī)及鋼筋捆扎機(jī)的操作方法:日本,CN102133933A[P]. 2011-07.