Cải tiến máy duỗi thép bán thủ công thành máy cắt duỗi thép tự động

KHOA HỌC - ỨNG DỤNG

CẢI TIẾN MÁY DUỖI THÉP BÁN THỦ CÔNG
THÀNH MÁY CẮT DUỖI THÉP TỰ ĐỘNG
 TS. LÊ ĐÌNH KỲ (Chủ nhiệm) (*)
TĨM TẮT
Thực tế cơng tác thi công xây dựng trên thị trường Việt Nam hiện nay vẫn cịn
chủ yếu là thủ cơng và sử dụng các loại máy đơn giản năng suất thấp, do đó dẫn đến
chi phí sản xuất cao khơng tăng được năng suất lao động. Xuất phát từ nhu cầu thực tế
đó, nhóm nghiên cứu nhận thấy cần cải tiến các thiết bị có sẵn từ sản xuất thủ cơng
sang sản xuất tự động để nâng cao năng suất. Đề tài nhóm chọn là cải tiến máy cắt
duỗi thép thủ công thành máy cắt duỗi thép tự động, nhằm tối ưu hóa việc thi công cắt
duỗi thép, nâng cao năng suất và tiết kiệm lao động.
Máy cắt duỗi thép trên thị trường hiện nay chỉ có tính năng duỗi thép cịn các
hoạt động khác như đo độ dài, cắt thép… đều dựa vào lực lượng lao động thủ công là
con người, các thao tác để thực hiện các cơng việc này cần ít nhất là 02 người làm
liên tục và thời gian dừng máy rất nhiều để thực hiện các thao tác; do đó dẫn đến
năng suất thấp. Nhóm nghiên cứu đã kết hợp máy cắt duỗi và các bộ phận phụ trợ như
bộ đếm, cảm biến, dao cắt để tự động hóa các thao tác thủ cơng.
Từ khóa: xây dựng, cắt duỗi thép, năng suất, lao động, tự động hóa,…
SUMMARY
Actual construction work in the Vietnamese market today is still mostly
handmade with simple machines with low productivity, thus resulting in high
production costs without increasing the labor productivity. From that fact, the
research team has found that it is necessary to improve available devices from
handicraft production into automatic one to improve productivity. The theme select ed
is to improve handicraft steel stretching cutting machine into automatic one to
optimize cutting and stretching the iron, improving productivity and saving labor.
The iron stretching cutting machine in the market today only has the feature to
stretch iron and other activities such as measuring length, cutting iron ... are based
on manual human labor force, to perform these tasks should need at least 02 people

working continuously and a lot of time for manipulation; thus leading to low
productivity. The research team has combined the stretching cutter and accessories
such as counters, sensors, cutting knives to automatic manual manipulation.
Key words: building, steel stretching cutting, productivity, labor, automatic, ...
dựng lên để phục vụ cho nhu cầu của con
người. Để xây được một căn nhà, một
cơng trình, chúng ta cần rất nhiều thứ,
nhưng có lẽ quan trọng nhất là thép. Nó

1. Đặt vấn đề
Ngày nay, ngành xây dựng được coi là
một ngành phát triển với tốc độ nhanh.
Hằng ngày, có rất nhiều cơng trình được

TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP
Nhóm tác giả Trường ĐH KTCN LA: TS. Lê Đình Kỳ (chủ nhiệm); KS. Trần Thanh Tuấn ;
KS. Nguyễn Minh An; KS. Lê Thái Thuận; KS. Võ Quốc Trung.

62


KHOA HỌC - ỨNG DỤNG

Để khắc phục nhược điểm của máy
duỗi thép truyền thống hiện tại, nhóm
nghiên cứu chúng tơi đã đưa ra những cải
tiến cho máy cắt duỗi truyền thống nhằm
mang lại năng suất và hiệu quả cao nhất
cho nhà thầu thi cơng xây dựng.
Các tiêu chí cho máy duỗi thép sau

khi cải tiến là:
 Tự động hóa duỗi và cắt thép, tiết kiệm
thời gian.
 Đẩy nhanh tiến độ ở khâu ra thép.

là vật liệu không thể thiếu của ngành xây
dựng, nhờ có nó mà ta có thể xây được
một ngơi nhà, một cây cầu cho tới nhiều
cơng trình tầm cỡ khác. Sau một thời
gian dài tìm hiểu và đi khảo sát thực tế,
nhóm chúng tơi đã quyết định chọn chế
tạo máy cắt duỗi thép tự động.
Hầu như ở các cơng trình xây dựng
thường thì người ta kéo thẳng thép bằng
các máy cắt thơ sơ, sau đó cắt thép bằng

Những bộ phận máy phù hợp với điều kiện thực tế
 Năng suất cao hơn cắt thủ công 5-10
lần.
 Giảm bớt sử dụng lao động con
người.
 Giá thành sản phẩm thấp.
 Dễ sử dụng và đảm bảo về an toàn
lao động.
2.3 Đối tượng
Dựa trên máy duỗi thép truyền thống,
máy duỗi cắt thép tự động sẽ được bố trí
thêm các bộ phận phụ trợ như: bộ đếm,
cảm biến, dao cắt…
3. Cấu tạo và phương pháp thực hiện

Máy duỗi cắt thép tự động phải giải
quyết được các yêu cầu về độ bền cơ học
cao để chịu được môi trường hoạt động

tay. Một số nơi cắt thép bằng máy chỉ cắt
được một sợi. Từ những lần đi tìm hiểu
thực tế nhóm chúng tơi đã quyết định cải
tiến mơ hình máy duỗi thẳng và cắt thép
trong xây dựng. Đây là máy có cơng
dụng rất khả thi, khơng những giá thành
hợp lý mà máy cịn có thể cắt được một
lúc hai thanh thép.
2. Tổng quan nghiên cứu
2.1 Thực trạng của máy duỗi thép hiện
nay:
+ Đo và cắt thủ công sau khi duỗi
(thường sử dụng thép cuộn ϕ 6 –ϕ8)
+ Năng suất thấp.
+ Tốn nhiều thời gian và cơng lao động.
+ Chiếm diện tích mặt bằng thi cơng.
2.2 Mục tiêu nghiên cứu

TẠP CHÍ KINH TẾ - CÔNG NGHIỆP

63


KHOA HỌC - ỨNG DỤNG

khắc nghiệt trong xây dựng và sử dụng

được trong thời gian dài mà ít phải bảo
trì bảo dưỡng, yêu cầu về kỹ thuật tự
động duỗi thép, tự động đo thép và tự
động cắt thép. Để giải quyết được các
yêu cầu trên ta phải vận dụng các
phương pháp thiết kế, tính tốn và quan
trọng hơn hết là phải kiểm tra thực
nghiệm.
Vậy máy duỗi cắt thép tự động phải
thực hiện 3 việc cơ bản là: Duỗi thép, đo
chiều dài thép và cắt thép.
3.1 Duỗi thép: Duỗi thẳng thép có 2
phương pháp để giải quyết.
3.1.1 Phương pháp uốn cố định theo 2
trục X,Y: là dựa vào các bánh ép cố định
để ép thẳng thép ta sử dụng hai bộ bánh
ép theo 2 trục X,Y để ép.
+ Ưu điểm: là thép duỗi ra thẳng, ít
tiếng ồn, có thể đạt tốc độ cao, năng suất
lớn.
+ Khuyết điểm: giá thành cao, cần động
cơ lớn để đạt lực yêu cầu, bộ máy cồng
kềnh.
3.1.2 Phương pháp uốn duỗi xoắn tròn:
là các bánh xoắn sẽ chạy trịn theo thép
với một góc nghiên tạo lực đẩy thép tới.
Đây là phương pháp được dùng phổ biến
trên thị trường ngày nay.
+ Ưu điểm: Đơn giản dễ chế tạo, giá
thành thấp, gọn nhẹ.

+ Khuyết điểm: tốc độ duỗi không cao,
phải bảo trì thay thế các bánh uốn do dễ
mài mịn.
3.2 Đo chiều dài thép: Để đo thép ta
có nhiều phương pháp đo với ưu và
nhược điểm khác nhau.
3.2.1 Phương pháp gần đúng: là dựa vào
vận tốc thép được duỗi do bộ phận duỗi.
Ví dụ: thép được duỗi với vận tốc
1cm/giây thì khi cần chiều dài 1m ta cần

thời gian duỗi là 100 giây. Vậy ta chỉ cần
đếm thời gian để suy ra chiều dài.
+ Ưu điểm: Đơn giản chỉ dùng một bộ
timer để đo, giá thành thấp.
+ Khuyết điểm: sai số lớn khi tải thay
đổi (trọng lượng cuộn thép thay đổi), do
dùng động cơ điện nên khi điện áp không
ổn định sẽ gây ra sai số rất lớn.
3.2.2 Phương pháp đo chính xác: sử
dụng các bộ đo chính xác như bộ encoder
với mỗi vịng có thể lên đến vài ngàn
xung.
+ Ưu điểm: Đo chính xác với sai số bé
hơn một milimet.

+ Khuyết điểm: giá thành cao, cần bộ
điều khiển trung tâm phải mạnh, tốc độ
xử lý cao, khó thiết kế và lắp đặt.

3.2.3 Phương pháp đo tương đối chính
xác: là sử dụng các cảm biến có sẵn trên
thị trường như cảm biến tiệm cận, bộ
đếm điện tử hay cảm biến quang...

TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP

64


KHOA HỌC - ỨNG DỤNG

Cảm biến quang và cảm biến tiệm cận.

3.3.2 Phương pháp cơ khí: sử dụng trực
tiếp động cơ qua các bộ giảm tốc để đạt
được môment yêu cầu để tạo lực cắt.
+ Ưu điểm: đơn giản, dễ vận hành và
điều khiển.
+ Khuyết điểm: tiếng ồn cao, hao mịn
lớn.

+ Ưu điểm: Đo tương đối chính xác
với sai số một centimet, dễ sử dụng và
lắp đặt.
3.3 Cắt thép: Để cắt được thép ϕ6, ϕ8
vậy ta chỉ cần cắt được thép ϕ8 thì sẽ cắt
được cả hai. Theo bảng tiêu chuẩn thép
Việt Nam thì yêu cầu lực cần để cắt thép
là 1,13 (tấn). Ta có nhiều phương pháp

để đạt được lực cắt 1,13 (tấn).
3.3.1 Phương pháp cắt bằng thủy lực: sử
dụng thủy lực để tạo lực cắt thép.
+ Ưu điểm: dễ thi cơng, lực lớn, máy
chạy êm ít tiếng ồn, bền về cơ học.
+ Khuyết điểm: giá thành cao, cần bộ
điều khiển phức tạp, với yêu cầu về duỗi
và cắt thép thì sử dụng thủy lực là khơng
cần thiết.

4. Kết quả
Với yêu cầu là máy duỗi và cắt thép tự
động ở trên qua thời gian nghiên cứu chế
tạo và thử nghiệm nhóm nghiên cứu đã
chọn kết hợp phương pháp duỗi truyền
thống kết hợp với máy đo dùng cảm biến
tiệm cận, bộ đếm điện tử và phương pháp
cắt cơ khí để tạo ra máy duỗi cắt thép tự
động.
+ Bộ phận duỗi:
+ Bộ phận đo:
TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP

65


KHOA HỌC - ỨNG DỤNG

Cảm biến tiệm cận
Bộ phận

duỗi thép

Bánh răng
tạo bước đếm
Thép đã duỗi
thẳng

Cảm biến
tiệm cận
Hình 1: Bộ phận đo
Bộ phận cắt:

Bộ giảm tốc

Đế dao cắt
Trục lệch tâm
tạo lực cắt

Dao cắt bằng
thép cứng

Động cơ điện

Lỗ dẫn
hướng thép

Hình 2: Bộ phận cắt

TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP

66


KHOA HỌC - ỨNG DỤNG

Vậy với thiết kế trên máy đạt năng
suất 10m/phút chỉ cần cài đặt lần đầu
không cần cơng giám sát, vận hành.
Máy cắt duỗi thép của nhóm nghiên
cứu được ứng dụng trong các cơng trình
do cơng ty CP XD-GT-DV-TM Miền
Nam thi cơng cụ thể như:
- Cơng trình Khu Du Lịch Đại Nam – Bình
Dương
- Cơng trình Pháp Viện Minh Đăng Quang
- Cơng trình Trường Đại học Kinh tế Cơng
nghiệp Long An.
Và một số cơng trình khác của công ty.
5. Kết luận
Qua thực tế áp dụng tại các cơng trình
(từ năm 2007 đến nay) máy cắt duỗi thép
tự động có các ưu điểm sau :
 Làm tăng năng suất của việc duỗi
cắt thép lên hơn gấp 30 – 50 lần so với
khi chưa áp dụng máy.
 Việc áp dụng máy sẽ giảm bớt
công lao động thủ công không cần phải
túc trực thường xuyên mà có thể chuyển
sang các cơng tác khác làm giảm bớt
cơng lao động do đó sẽ giảm giá thành

thi công một cách đáng kể.
+ Rút ngắn thời gian thi công công
tác cắt duỗi thép, do đó sẽ làm tiến độ thi
cơng sẽ được đẩy nhanh so với yêu cầu.
 Kinh phí đầu tư ban đầu cho các
công tác cải tiến máy khoảng 20 triệu,
giá thành này tương đối phù hợp với các
nhà thầu vừa và nhỏ của Việt Nam hiện
nay.
 Khảo sát thực tế nếu đầu tư cải
tiến chỉ sau khi áp dụng cho một cơng
trình thi cơng thì nhà thầu sẽ hồn vốn
và nếu cơng trình quy mơ lớn thì lợi ích
sẽ tăng lên đáng kể.
Qua nghiên cứu và áp dụng vào thực
tiễn thi cơng xây dựng, máy cắt duỗi
thép tự động đã góp phần đáng kể trong
công việc cải tạo và nâng cao năng suất
lao động trong công tác thi công xây
dựng. Chứng tỏ sự hữu ích thật sự trong
cơng việc áp dụng cơng nghiệp hóa trong
ngành xây dựng. Nhóm nghiên cứu kiến
nghị đưa máy cắt thép tự động phổ biến
rộng rãi trên thị trường.

Tài liệu tham khảo
[1]. Đặng Văn Thành (chủ biên) (2010), Giáo trình kỹ thuật điện, NXB Đại học
Quốc gia Tp. HCM.
[2]. Lê Ngọc Bích (2011), Ứng dụng điện trong cơng nghiệp, NXB Thời Đại.

[3]. Lê Thị Thanh Hồng (2008), Giáo trình Kỹ thuật điện, NXB Đại học Quốc
gia Tp. HCM.
[4]. Nguyễn Đinh Tuấn, Vũ Xuân Hoàng (2009), Sổ tay kiểm toán- động cơ điện,
NXB Khoa học và Kỹ thuật.
Ngày nhận: 16/3/2014
Ngày duyệt đăng: 29/4/2014

TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP

67