实现有限的成功往往是在关键时刻做出糟糕决定的结果。北美制造史上的少数人比P.L Robertson,Covertson Square-Drive螺丝刀和螺丝刀的加拿大发明人更好地了解这一点。

1908年,也就是罗伯逊介绍他的发明的那一年,福特汽车公司(Ford Motor Co.)推出了t型车。最初,汽车是用开槽头螺钉组装的。然而,几年后,亨利·福特(Henry Ford)尝试了罗伯逊螺丝,并意识到它们为每辆车节省了近2个小时的组装时间,因为方形驱动器防止了螺丝刀在安装过程中滑出。

福特开始在底特律生产的t型车中使用这种螺丝钉。为福特生产汽车车身的Fisher Body公司在加拿大生产的T型车上使用了700多个螺丝。

在很短的时间内,福特试图获得在美国使用和制造罗伯逊方驱动螺丝的独家许可证。当罗伯逊拒绝后,福特意识到螺丝的供应无法得到保证。他决定在该公司的美国工厂停止使用这种螺钉,重新使用槽头螺钉。然而,在20世纪30年代早期,他允许加拿大制造的t型车和a型车使用方形驱动螺丝。

“1933年,菲利普斯十字螺丝刀问世,通用汽车用它组装了1937年的凯迪拉克,”菲利普斯螺丝公司全球授权总裁迈克尔·l·莫文斯解释说,“从那以后,菲利普斯驱动风格就被整个汽车行业所接受,包括福特。罗伯逊拒绝给他的驾驶执照,阻止了它在美国的广泛应用,尽管它在加拿大仍然是一个非常受欢迎的驾驶,特别是在家具组装和造船。

有趣的是,自20世纪80年代末以来,菲利普斯驱动紧固件在美国汽车行业的受欢迎程度显著下降。如今,oem和Tier供应商更青睐TORX驱动风格的紧固件,因为它的设计能更好地防止凸轮脱落(当驱动钻头在扭转载荷下被迫脱离螺槽时)。

出于许多原因(主要是满足规格要求),工程师通常需要花费数月或数年的研究和测试,才能为特定装配应用中使用的紧固件选择驱动器。随着越来越多的内部和外部驱动类型可供选择,今天的工程师都有能力选择最好的驱动:最有效地将扭矩从驱动工具转移到紧固件,以实现所需的夹具负载。

它从一个插槽开始

驾驶风格已经存在了几个世纪。根据Mowins的说法,具有驱动器的第一颗螺钉是由1400岁的欧洲金属制成的。它们在头部全宽的锯齿状槽中,用来固定撒马克拉斯和腿部铁杆。在16世纪,欧洲时钟制造商和其他工匠开始使用开槽螺丝。

大约250年来,从英国米德兰兹的斯塔福德郡的工作和威廉Wyatt专利了一种批量生产嵌入式螺钉的方法。槽的研磨而不是用锯形成。

螺丝制造的进一步进展包括使用冲床在螺丝头上形成槽的自动化过程。尽管开槽驱动螺钉是最简单、最便宜的制造方法,但由于电动工具或钻头可能滑出,损坏螺丝头或正在组装的产品,因此它们从未用于自动化装配。制造商更喜欢在非常小批量的手工组装应用中使用这些螺钉,如木工。

开槽驱动器的变形是交叉驱动器,其具有形成为宽,厚的坚固螺旋头的彼此垂直的两个槽。该驱动器接受任何标准开槽螺丝刀,比单个插槽产生更高的扭矩,并为汇编器提供冗余。如果在安装期间,一个槽的顶部,底部或全部变形,仍然可以使用顶部,底部或所有其他槽。

至关重要的十字形

意识到十字架产生的高扭矩,工程师John Thompson在20世纪30年代寻找这种设计,所以螺丝刀不会在插槽的末端出现。他的设计特色了一个完美的四角星,逐渐变细到中间的一个非常尖锐的点。同样重要的是,四个翼部分(而不是完全)穿过螺钉头,每个翼特征在于使螺丝刀啮合。

汤普森喜欢他的设计,但没有运气卖给螺丝制造商。相反,他把它卖给了工程师亨利菲利普斯,然后将设计调整到现在着名的菲利普斯驱动器中。菲利普斯的主要变化使休息较浅,以加强螺丝头。他的倾斜凹槽壁重新设计确保螺丝刀的自动定心,使其仅在螺钉完全坐下后才能从驱动凹槽中振动。

与罗伯逊不同的是,菲利普斯成功地将他的螺丝的制造许可给了许多螺丝公司。根据莫文的说法,到1940年,85%的美国螺丝公司都获得了设计许可证。

希望模仿飞利浦设计的成功,各种发明者和公司将其他十字架类型的驱动器带到市场上。20世纪30年代后期,马·伍斯特的芦苇和王子制造有限公司开始制作弗雷森 - 驱动螺丝,由英国发明家约翰·弗雷森开发了几十年之前。

Frearson驱动具有完美的尖锐交叉,这比Phillips提供了更高的扭矩。它也有一个更尖锐的尖端和更大的角度(75度)在v形凹槽。此外,一个螺丝刀钻头适合所有尺寸的螺丝。弗雷森传动螺钉最常用于组装船用五金。

在20世纪50年代,Phillips螺丝公司引进了Torq-Set,这是一个偏移的十字架驱动系统,仍然是世界上许多商业和军用飞机的螺钉上的标准驱动器。TORQ设置驱动器具有四个交叉臂,彼此偏移,不会在头顶上形成交叉的槽。它需要一个特殊的螺丝刀或位安装。自20世纪90年代以来,罗纹版本的螺丝件称为ACR(防凸轮输出凹槽)Torq-Set。

三翼驱动也是在20世纪50年代开发的,是Torq-Set的防篡改版本,其特点是三个缝翼和中心的一个小三角形孔。近几十年来,消费设备制造商已经开始使用三翼驱动螺丝来保护敏感的电子产品或防止消费者因篡改而受到冲击伤害。

Phillips(与持牌人合作)开发了它的第二个十字架,称为Pozidriv,于1966年。Mowins说,这次驱动器专门设计用于确保更积极的刀具接合,导致更少的凸轮出和更高扭矩的应用。

驱动器的独特设计特征包括在凹槽和螺丝刀翼上的带负面的驱动壁,以及凹槽中心的凹口,以更好地定位螺丝刀。因为Pozidriv和Phillips看起来如此相似,汇编器可以在组装期间无意地使用不正确的螺钉。Phillips螺丝刀可以安装Pozidriv螺丝,但不反之亦然。为了帮助汇编者快速区分驱动器,Pozidriv有一个爆炸头标记。

Mowins说,Pozidriv在欧洲迅速获得了普及,成为大多数攻丝螺钉的标准。它作为公制坩埚驱动系统的接受,其中汽车和电气行业仍然将其用作识别哪种螺丝具有英寸或公制线的简便方法。

20世纪70年代后期,菲利普斯的菲利普斯的英国被普通葡萄酒的英国持牌人的菲利普斯的英国被许可人开发了Supadriv。尽管类似于Pozidriv,但是新驱动器在驾驶员的外壁角和凹槽的内壁角之间具有角度2.5度不匹配。这种设计允许驾驶员在凹槽中摇滚。它还允许在安装期间螺钉和螺丝刀之间的小角度偏移。

Phillips下一个驱动器设计专注于CAM OUT的问题。在20世纪80年代初推出,ACR Phillips在凹槽中具有肋骨,在配合驱动器钻头上与凸起的肋互锁。它首先用于航空航天应用,以获得更高的扭矩水平。

这一驱动器的成功导致了2002年的ACR Phillips II驱动程序的开发。而不是肋骨,而不是肋骨,菲利普斯II采用凹陷墙壁的防凸轮出垫,与更高强度,倾斜和锥形肋骨互锁在交配位。

其他内部类型

非十字形驱动器已经出现在制造自从罗伯逊方头首次出现在20世纪初。在美国装配应用中最常用的是六角(外部和内部),TORX和Mortorq。

外六角驱动器是指具有六边形,六面形状的任何紧固件头。自19世纪末以来,这种螺钉和螺栓已经存在。它们的主要好处是六角形,允许瓶子在周围障碍物限制接口时将紧固件旋转,用小扳手 - 摆动弧旋转。

内六角驱动器在1909年被W.G.艾伦申请了专利。带有这种驱动装置的螺钉称为内六角螺钉,并与内六角键(小批量应用)或六角螺丝刀或钻头(中到大批量)一起安装。

十六进制驱动器中滑动的问题提示Camcar Textron(现在是纪念全球技术)于1966年开发TORX驱动器。它有一个带有六个圆形裂片的星形凹槽。戴夫高斯,纪念碑的主要工程师表示,设计提供了高扭矩传递,耐受凸轮和钻头磨损寿命。它还通过最小化组装期间在驱动器上的硬度上压低时,减少了操作员疲劳。

Torx在汽车行业中非常受欢迎几十年,并在许多其他行业中广泛使用,包括消费电子产品。1990年推出的Torx Plus提供较大的横截面,以及真正的零度驱动角度,以消除径向力。

2002年,Agument开发了TORX PLUS用于螺柱的MAXX驱动系统。外部驱动器上的凸起延伸到紧固件的螺纹部分中并完全接合驱动插座。这允许更高的安装扭矩能力。Jim Wayman,Ladensing营销和纪念区域经理称,该公司将在2016年推出一个名为Torx Paralobe的新驱动器。

菲利普斯在2008年创造了六瓣HexStix驱动器,以与TORX竞争。即使在安装前旋转360度,HexStix螺杆也能与钻头保持啮合。螺杆完全固定后,钻头很容易脱离。

Mortorq传动系列包括Mortorq螺旋传动(2002),Mortorq超级增强螺旋传动(2007)和外部Mortorq超级螺栓(2013)。Mortorq和Mortorq超级驱动器的特点是四个弯曲的三角形机翼从中心点展开。这种形状提供了驱动钻头的充分接触。外部Mortorq超级驱动器的特点是六弯星。

Mortorq的开发是为了给航空航天制造商提供一种驱动头,以确保在飞机维修和大修期间拆除所有螺钉(完好无损和受损)。Mowins说,没有一个螺丝制造商使用的驱动头足够强大,可以处理额外的扭矩,以移除损坏的螺丝或因磨损而卡住的螺丝。

工业紧固件研究所工程技术主任乔·格林斯莱德指出:“由于Mortorq驱动无法产生雷达模式,它已经用于隐形轰炸机(B-2 Spirit)好几年了。”“所有带有TORX、三翼和标准菲利普斯驱动器的紧固件都被雷达发现了。”

选择限制

Fastener供应商和Drive Design公司承认,美国制造商在某种程度上使用了20多个驱动风格。然而,实际上,由于四个因素,设计工程师通常对任何一个应用程序都有很少的驱动器选项:规范,传统,自动化和公共化。

驱动规范可以从非常特定于一般通用,部分原则上部分地在标准组织和部分应用于应用程序上。例如,一个标准只能允许Pozidriv(型号1A)螺钉,而另一个标准可能允许任何类型的1A坩埚螺钉。后一项标准接受来自菲利普斯许可的供应商的Pozidriv螺钉,以及来自无牌供应商的螺钉可能与Pozidriv完全相同,但仍然符合驱动器设计参数。

许多行业的制造商通常指定通用类别的六瓣(六瓣)驱动螺钉,而不是专门要求任何TORX或HexStix驱动。当使用大量紧固件时,通用方法可以节省大量成本,但随之而来的风险是不一致或质量较差。

在以下两种情况下,传统往往是决定因素:当前的驾驶风格表现出色,或者没有时间或金钱可用来研究和测试所有可用的驾驶选项。Semblex Corp.负责质量和工程的副总裁吉恩•辛普森(Gene Simpson)指出,在这些情况下,工程师只是默认使用公司过去几个月或几年使用过的驱动风格。他说,这种做法在汽车和白色家电制造商中非常普遍。

辛普森解释说:“因为白色家电制造商要处理如此大的数量,而且如此受成本驱动,他们喜欢只使用几种传统驱动风格的紧固件。”最常见的是标准的十字凹槽设计,基本的方形和外部的六边形。

但是,当项目截止日期和预算允许一些灵活性时,供应商表示,工程师彻底研究所有规范驱动器的最新功能以及应用程序中使用的不同材料,这是明智的。有时,改变驱动器并对一个或多个材料进行微小的改动可以提高装配速度和产品质量。

戈斯回忆起一件事,当生产线经理来上班时,一位客户工厂的装配工站起来鼓掌。他们鼓掌感谢经理说服公司从十字形驱动螺丝改为TORX。这种变化提高了生产率,减少了噪音,改善了工人的人体工程学。

在自动化方面,一些供应商表示,在非常高扭矩的应用中,直壁凹槽驱动器(如TORX)比六角驱动器更好,因为六角驱动器可能会楔入插座或钻头。还有人说,任何自定心驱动在这些应用程序中都可以很好地工作。

对于使用适中的扭矩安装的标准螺钉,推荐使用标准十字形(Phillips)驱动器推荐十六进制和方形(罗伯逊)驱动器,因为它们需要较少的轴向努力来维护位接合。然而,供应商说标准的十字形最适合小螺钉,并且互锁的十字形(如ACR Phillips)最适合具有非常低的扭矩的微小螺钉。

最终选择因素是Shamrock International Teacteners工程主任Mike Herdman,通用通用。这是仅选择公共驱动器或接受汇编程序使用的多种常见螺丝刀或比特的实践。除了简化驱动程序和比特监控外,这种方法还限制了时间汇编程序的数量,使用错误的工具来花费开关工具和它们的可能性。

“这种方法真的有益于我们的汽车,白品和草坪和花园客户,”赫尔德曼说。“有些人经常使用只有两三个常见的驱动器,如外部十六进制和六瓣。其他人只需要一个组合驱动器,例如带正方形凹槽的十字形。“