ASSEMBLY杂志今年迎来了50周年纪念。为了纪念这一时刻,我们将发表一系列文章,探讨各种组装技术的过去、现在和未来。



如今,从微型医疗设备到巨型客机,一切都是由各种不同的材料制成的,从热塑性塑料到陶瓷、复合材料到镁。工程师可以选择多种方法将所有部件连接在一起。

但是,50年前,情况完全不同。大多数零件为金属,螺纹紧固件是最常见的装配方法。ASSEMBLY杂志的前几页充斥着兜售最新螺丝和螺丝驱动设备的商家的广告。今天,许多紧固件看起来还是老样子,但安装它们的设备已经发生了巨大的变化。

自亮相以来,ASSEMBLY一直走在螺丝驱动技术的前沿。例如,在20世纪60年代和70年代一场关于英寸和公制的争论中,该杂志散布了有关紧固件标准的关键信息。1977年10月号的一篇文章报道说:“(最近)在所有主要分歧都圆满解决后,公制机械紧固件建立了一个单一的国际标准体系。”

该消息作为救济,到处都是一个努力解决问题超过十年的优缺点。来自Deere&Co.(Moline,IL)的工程师在1977年底写了一系列三部分系列文章,并在他的公司将公制转换视为“从头开始时的一生机机会,简化,选择最好的硬件和技术,并给予他们广泛的应用。“

大会还支持开发新合金,涂料和材料。1958年11月问题的一个特色文章宣称“许多旧的紧固方法已经过时,随着空气和空间时代的出现。今天市场上的许多传统设计紧固件从未旨在承受太空龄车辆的温度,压力和振动需求。“

制造商一直担心减少装配成本,并随着固定和手持式螺丝螺纹提高生产力。例如,1959年2月的新闻项目议题汇编解释了新炉具有限公司(纽瓦克,哦)安装了自动螺丝刀设备,平均每电网节省8分钟。最先进的自动螺杆技术消除了手动处理51个螺钉,以便组装Kenmore范围为Sears,Roebuck&Co.(芝加哥)。

“任何工具制造商的目标总是更轻,更快,更准确,”博世生产工具北美北美威廉斯塔格,营销和产品开发经理表示,北美北美(登山店,IL)表示。“由于高速离合器工具,脉冲工具和高速直流电工具,螺丝刀工艺变得更快[自20世纪50年代]。它变得更加清洁和更安静;由于工具,离合器和电机设计的进步,今天的工具需要更少维护和运行更安静。螺丝刀也对准确性需求变得更加敏感。“

在20世纪50年代末和60年代,大多数紧固都是用气动设备完成的。重型工具、压缩机和长长的蛇形水管在工厂里是常见的景象。ASSEMBLY定期发表关于空气管理系统的文章,例如1964年题为“用于装配的压缩空气”的六部分系列文章。

如今,气动螺丝刀仍然用于生产线,但工具更轻,更容易操纵。汇编程序还配有许多其他选项,例如直流电动和无绳工具。此外,许多螺丝螺纹应用现在使用机器人。

根据Deprag Inc.的总经理Jan Aijkens介绍(Lewisville,TX),螺丝刀比以往任何时候都更受欢迎。“在汽车组装中,由于电源窗口,防抱死制动系统,空气袋和全球定位卫星系统等所有附加功能,螺钉的数量在过去30年中翻了一番。

由于广泛的回收措施,今天也很受欢迎。“可以打开螺钉接头,用于拆卸零件,例如PC板,”Aijkens说。“[和,因为螺丝使其易于修复产品],而不是单一的手机生产商是剪切,胶合或焊接手机。”

在1971年OSHA成立后,制造商更加关注工厂的安全和健康问题。由于重复运动损伤导致工人索赔不断增加,这一普遍担忧迫使螺丝起子设备供应商开发更易于抓取和使用的人体工程学工具。他们还转向塑料房屋,比他们的金属外壳祖先轻得多。

“人体工程学开始在20世纪70年代和20世纪80年代开始变得更加普遍,”CP北美(诺维,MI)的营销经理Andrew Bardsley说。“这看到了手动握把的工具设计,以适合手;低重量;噪音,排放和振动;和控制更容易使用,例如推动到启动,可调的夹具和杠杆。“

aico (Portland, OR)培训经理Alan Hirschmugl补充说:“对工人健康和安全的关注增加了,操作人员使用的工具更符合人体工程学。”“例如,为了减少传递给操作人员的扭矩反作用,离合器机构的设计已经得到了改进。这一领域还包括增加扭矩反作用臂的使用,以支持工具并吸收系统中的扭矩反作用。”

Cooper Power Tools(Lexington,SC)营销管理主任David Scharf表示,人体工程学现已成为工具选择和使用的主要因素。“随着强调生产力的强调,运营商在延长时间延长时间快速有效地执行任务至关重要,”他指出。“另外,在医疗保健费用上升,工人的健康是生产率数量的真实因素。”

如今,随着供应商不断开发具有强大、轻便电池和坚固、可靠离合器的紧固设备,无绳工具在装配线上越来越受欢迎。电池驱动的螺丝刀和冲击扳手是在20世纪60年代早期为美国太空计划开发的。例如,1964年2月和1965年9月《汇编》杂志上的文章解释了双子座的宇航员在早期太空行走时如何使用零反应扭矩工具进行实验。

“在太空中工作的工具技术的要求使工具行业推动了地球上无刷电机的工具行业,机器人技术的进步,计算机程序的稳定性以及其他无数的进展,否则不会发生,”斯塔格说。

产品责任、质量和保修趋势也促使螺丝驱动设备供应商开发直流电动工具。根据AIMCO公司的Hirschmugl的说法,第一批工具“早在20世纪30年代就被开发出来了,但后来被气动叶片电机所抛弃和取代。一些例子在20世纪60年代和70年代浮出水面,但(兴趣)在80年代中期复苏。”

《ASSEMBLY》1972年6月号的一篇文章审查了制造商可以采取的措施,以防止昂贵的索赔,因为“法律概念的全面修订和最近颁布的法律,都说明了消费主义的上升趋势。”

本文指出,“自1960年以来,根据产品缺陷持续的伤害的诉讼的数量从1963年的较少超过50,000岁的少于50,000次上升至1970年以上的50多万。[预计到1975年将超过100万。“作者警告说,缺陷的紧固通常是罪魁祸首,他敦促读者采取预防措施。

甚至50年前,工程师正在努力,扭曲太少或太多的扭矩。在大会早期的日期,该杂志发表了几篇关于这个主题的文章。例如,“紧紧有多紧?”在1958年12月,问题描述了如何使用扭矩测试夹具来测试螺钉的最终扭转强度。这篇文章随访了一个名为“什么是适当的扭矩?”。

20世纪60年代,通用汽车公司(General Motors Corp., Detroit)的工程师们开始试验气动工具控制。《ASSEMBLY》杂志1971年11月刊的一篇文章解释了该系统是如何在通用汽车费尔法克斯装配厂(堪萨斯城,KS)首次实施的。

根据通用汽车工程师的说法,这个基于计算机的系统“可以更好地控制关键的装配操作,而不是用传统的手动扭矩扳手进行100%的检查。”它执行两个独立的功能,以确保别克、奥兹莫比尔和庞蒂亚克轿车上的30个关键紧固连接处施加正确的扭矩值。

“今天的扭矩是一种更精确的科学,”阿特拉斯科普柯工具和装配系统LLC(Auburn Hills,MI)的机动车行业部门营销经理Phillip Bua表示。“扭矩规格非常低,公差更紧密,紧固件较小。直流电动工具功能完全反馈闭环功能,[给出最终用户]不仅能够测量所施加的扭矩,而且报告结果,检测交叉线和剥离线程,并计算每个组件的正确紧固件的数量。“

通过在紧固过程中更好的精度和可追溯性验证,满足了提高产品质量的需要。斯坦利装配技术公司(克利夫兰)的全球产品经理Doug Versele指出:“在ISO-5393开发之前,业界还没有公认的扭矩测量方法。“关键部件是用于扭矩测量的电子传感器的开发。

“虽然气动紧固系统可以配备传感器来给出扭矩结果,但它们需要不太可靠的机械开关来控制工具,”Versele补充说。计算机信息系统和直流电气紧固系统的发展使数字扭矩结果易于用于产品追溯。”

Bosch的Staiger预测未来的螺丝刀套装将采用额外的传感器,使其能够测量夹紧载荷,而不仅仅是扭矩。“当我们看扭矩时,它是一个终端的手段,但只是一个引用紧固件的紧张,”他解释道。“真正的紧绷确定是夹紧载荷,测量有点棘手。”

劳动力成本上升和近海竞争正在强迫一些工程师放弃手动螺丝刀和半自动紧固设备,以满足全自动系统。“手持系统可能不会像过去那样广泛使用,但它们仍然是经济实惠和实用的,”Visumatic Industrial产品公司总裁Jeff Cunningham(Lexington,Ky)。

新的工具,如六轴机器人,允许制造商实现更高的周期每螺丝刀主轴和更快的周期时间,同时提高质量。机器人螺丝驱动提供了巨大的灵活性。工程师可以快速进行转换,并运行相关组件的小批量、不同尺寸的批次。机器人还可以从各个方向驱动螺丝,有时需要不同的扭矩。坎宁安说:“在不久的将来,我看到了与机器人技术和螺丝刀供应商的更多合作。”

在路上,人形机器人可以进行各种螺丝刀。事实上,本田汽车公司(东京)的工程师,丰田汽车公司(名古屋,日本)和美国宇航局的约翰逊航天中心(休斯顿)已经开发出人型,可以用手枪握把螺丝刀进行基本装配任务。