许承
杭州联和工具制造有限公司 310000
摘要：随着工业经济领域的不断发展，大部分生产车间开始渐渐采用自动化生产设备实现产品的加工与成产，在提供工厂成产效率的同时，减轻了生产环境对工作人员的危害，降低了生产中发生危险事故的概率。在工业产品的生产制造，机械手技术作为一种应用较为广泛的技术，逐渐在各种机械产品生产车间。机械手通过运行软件编写好的程序，利用计算机对各种工业产品实现远程的生产控制，并且可以根据实际的生产条件自动调整生产产品的控制操作，将劳动工人从危险的生产工作中解放出来，并且进一步提高工业生产效率。
关键字：PLC技术；螺丝刀；铁杆机械；手工艺
一、背景技术
1.1 机械手领域的发展
机械手技术经过40年的发展，已经逐渐成为我国工业生态发展的重要组成部分。机械手技术主要通过运用计算机技术、电子信息技术以及传感技术通过计算机控制机械手工作在各种恶劣的工业环境下，目前机械手主要应用于以下几个方面：
（1）热加工
热加工是将工业产品放置在高温下进行加工，该工作具有一定的危险性。为了保证生产效率以及工人的人身安全，一般采用机械手对产品进行加工处理。
（2）冷加工
冷加工方面的机械手主要是对轴类、箱体类、等零件进行加工时上下料和安装刀具时等，主要应用于数控机床等，成为制造设备的一部分。
（3）元器件的拆装
目前，国内的铁路部门通过机械手对钩舌和三通阀进行拆装，对石棉进行清楚和对制动缸进行分解等，极大的减轻了工人的劳动强度，并且提高了工作的效率。
基于PLC螺丝刀铁杆机械手工艺属于冷加工方面，这一整套工艺主要是针人工成型的螺丝刀铁杆工艺存在的各种问题与不足，通过查阅相关资料与实践，采用机械手对螺丝刀铁杆进行机械加工和生产。本套工艺作为实用新型专利是基于PLC技术进行设计实现的，其主要的工作流程是将塑料柄螺丝刀杆铁件放入提前设计好的模具中，通过机械手对螺丝刀铁杆进行加工处理，等到螺丝刀铁杆的模型完全加工成型以后，采用人工的方式将工件从模具中取出，完成对螺丝刀铁杆的生产。经过实验验证，该专利在对螺丝刀加工方面实现自动化工业生产操作的同时，有效解决了人工成型方式存在良品率低、效率不高、技术难度大等问题，有效减少了不安全事故发的发生，提高了螺丝刀铁杆的生产质量并降低了生产成本。
1.2 PLC技术
PLC技术是由继电器控制技术、计算机技术、传感器技术等多种技术逐渐发展而来的，最早主要应用于汽车生产制造行业，目前已经在工业生产的各个领域大规模应用。PLC技术的主要部件为核心处理器，该元件不仅可以执行逻辑运算、定时、计数和顺序控制等指令操作，还可以通过改变输入与输出方法对工业生产的各个环节进行控制，以实现对各类机械产品的生产。PLC技术通过软件开发人员编写的控制程序对产品的生产流程进行设置，并将其控制程序存储在PLC的用户程序存储器中，当程序上电运行时按照存储器中存储的程序内容按照顺序逐条进行执行。
PLC是一种专门用于工业控制的计算机，由CPU、输入输出电路、系统程序存储区、用户程序存储区、电源和编程器组成，主要具有以下四个特点：
（1）高可靠性
PLC的每个输入输出接口相对独立，各个功能模块之间不存在相互干扰的情况，并且所使用的元器件均具有良好的自我诊断能力，当某个功能模块在运行过程中出现异常的状况时,核心处理器会采取自我保护措施，防止故障会出现进一步扩大的情况。
（2）模块化结构
PLC的各项功能均采用不同的模块进行实现，因此在实际的工业生产中可以根据实际产品的各项需求利用各种模块进行自由组合。
（3）编程语言简单
PLC一般采用梯形图的方式进行程序的编写，编程语言相对来说较为简单，不需要额外的学习其他方面软件相关的专业知识，从而大大降低了学习难度，可以在短时间内被工作人员完全掌握。
（4）安装、维修简易
PLC可以工作在各种恶劣的环境下，因此不需要建设独立的工作机房。PLC的每个功能模块均有正常工作和故障报警的指示装置，可以使得工组人员对故障进行排查，并且在短时间内对发生故障的模块进行准确的定位。
1.3现有制作螺丝刀铁杆技术的缺点
目前市面上的塑料柄类型螺丝刀，一般采用1出2、1出4或者更多类型的模具对螺丝刀铁杆进行加工。但是这种类型的螺丝刀在生产过程中必须在专业工作人员的指导下进行生产操作，其相关的操作具有一点的难度，具体操作步骤如下：将一支螺丝刀刀杆放入选取好的模具中，通过专业的工作人员对螺丝刀刀杆进行加工生产，一旦模具加成成型后便将可以将工件取出，然后再进行塑料柄的制作，最终完成螺丝刀的制作。人工加工螺丝刀铁杆的方式需要专业的加工技术，并且由于采用手工取出螺丝刀铁杆的方式比较危险，当工作人员不小心出现工作上疏忽时特别容易发生受伤等不安全事故，所以在实际生产过程中，采用人工方式对螺丝刀刀杆进行加工存在生产难度大、专业人员少、安全性低并且生产效率较低的问题。
二、发明创造内容
2.1 螺丝刀铁杆机械手工艺解决的技术问题
目前传统的人工加工方式仅仅只能对一个螺丝刀杆进行加工，本实用新型专利通过PLC技术对机械手进行远程控制，并且制作螺丝刀铁杆的设备可以一次放置多支刀杆，通过机械手一次性对多支刀杆进行生产加工操作，加工完成后工作人员可以直接将螺丝刀刀杆取下。这种新型的生产工艺在确保产品生产质量的同时提高了螺丝刀刀杆的生产效率。机械手在磁吸盘处利用专业的工具开多个定位槽来对螺丝刀刀杆进行有效的固定，保证螺丝刀刀杆在生产过程中不会因为工作人员的操作失误或者其他不安全情况的出现，发生刀杆脱落造成磨损的状况；并且在机械手的定位板上可以通过调节定位实现对不同类型的螺丝刀产品的生产，解决了一种螺丝刀生产工艺仅仅只能生产一种螺丝刀的问题，大大降低了生产螺丝刀的生产制作成本。
2.2 螺丝刀铁杆机械手工艺的技术方案
基于PLC螺丝刀铁杆机械手设备主要由吸盘、电磁铁、基盘、机械手等四部分组成。机械手通过吸盘上制备的电磁铁实现对螺丝刀铁杆的吸附，在通电时利用电磁铁将工件吸附在吸盘上，确保在生产加工中不会出现脱落的情况，生产完成后断电以后电磁铁消磁即可释放生产的工件。机械手与注塑机之间进行相互连接，通过PLC远程控制电磁铁通断电，当螺丝刀刀杆制作完成后，通过注塑机对螺丝刀手柄部分进行加工，加工完成以后实现了螺丝刀的整体制作加工。在工具定位基盘上根据一次性加工螺丝刀刀杆产品的个数选择安装合适的磁铁对螺丝刀刀杆进行放置,有效的提高了生产加工效率。
2.3 螺丝刀铁杆机械手工艺的优势
本实用新型螺丝刀铁杆机械手工艺在一批工件彻底成型后，可以通过人工的方式将刀杆放置于定位基盘上，从而进一步缩短了机器在螺丝刀铁杆在成型制作过程中等待的时间，相比于传统的螺丝刀制作工艺可以在相同的时间内生产更多的螺丝刀。并且该种制作工艺可以一次性对多件刀杆进行生产加工，与此同时可以同一批次制作不同的刀杆，与传统的人工方式相比而言其生产效率足足提高了3倍以上；并且利用机械手生产螺丝刀杆可以避免工作人员直接触有危险性机械工具，有效的减小了工伤事故的发生机率；并且本套装置的制造成本与其它制作螺丝刀的装置相比成本较低，能够有效的降低生产成本，以实现对螺丝刀的大规模的生产。
三、实施案例
如图2.1所示为实际生产中塑料螺丝刀成型中的生产设备。左图1号为电磁铁，2号为螺丝刀刀杆，右图3为置于基盘上的螺丝刀刀杆，4号为基盘。电磁贴负责在工作时吸附螺丝刀刀杆，基盘的主要作用在于固定螺丝刀刀杆。
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图2.1 机械手实物图
参考文献：
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