一家手机制造商遇到了一个问题:尽管公司有四名装配工，但螺丝起子车间成了一个瓶颈。

在手机的后盖上安装8个小螺丝(M1.6，长5毫米)。使用带有真空工具的低扭矩传感器直流电动工具，组装人员将从标准的、现成的螺钉展示器中取出一个紧固件，并将其安装在外壳中。

一方面，手术需要小心。拿起微小的螺丝并在驱动点上定位是很棘手的，而且手机壳不会被刮伤。另一方面，装配工必须跟上大批量装配线的步伐。

Visumatic工业产品公司的应用和业务开发工程师Tim Hochkeppel回忆道:“操作人员试图开得太快，导致吸尘器头的螺丝被打落，或者是把方向盘弄歪，损坏了手机壳。”

为了解决这个问题，Visumatic设计了一个系统来给手持驱动器吹送螺丝。为了保护外壳，Visumatic开发了一种铰链覆盖层，在安装紧固件期间覆盖手机。覆盖层在每个紧固位置都有衬套，以帮助操作人员将螺丝引导到孔中。

“现在，运营商可以想要多快就有多快，想要多硬就有多硬。他们通过衬套插入钻头，然后将螺杆推进到驱动位置。“这加快了生产，降低了劳动力成本，并保护了产品。”

这家手机制造商的案例说明了一种趋势，不仅在消费电子行业，也在医疗设备和国防工业。随着组件越来越小，连接组件的紧固件也越来越小。微型紧固件直径可小至1毫米，长度可短至2毫米。这些微小的紧固件并不仅仅是大型螺丝的缩小版。喂养和驱动它们需要专门的设备。

“我们说的是0号螺丝或更低的螺丝。韦伯螺丝传动系统公司总裁吉姆·格雷厄姆说，“这些都是低质量、高精度的紧固件。它们非常昂贵，而且往往很短。这就给你如何分类，如何喂养它们，以及如何捡起它们带来了问题。如果必须手动安装，就需要放大镜和镊子。”

喂养小螺丝

当给小的或大的紧固件时，封头直径与总长度的比值是重要的。头长比为1比1的螺丝将会给饲料带来问题。理想情况下，螺钉的长度应为头部直径的1.5 - 2倍。

此外，小的螺丝会带来挑战，这在较大的紧固件上不是问题。例如，根据它们是由什么制成的，小螺丝可能会带电。因此，它们经常会粘在碗状给料机或阶梯给料机的表面。正离子放电可以缓解这个问题。

标准的碗式给料机运行在直接交流电源产生120振动每秒60赫兹的电流。这对很小的螺丝钉来说太危险了。

为了解决这个问题，Weber screw - driving, DEPRAG Inc.和其他自动螺丝驱动技术供应商现在提供压电给料器给小螺丝。例如，韦伯公司的新型ZEP090微压电直线馈线每秒能产生140到400次振动。

“这让你对紧固件有更多的控制，而且对它们也更温柔，”格雷厄姆说。“当你触碰碗时，会有一种轻柔的嗡嗡声。”

而且，由于紧固件很小，导向工具和擒纵机构需要更窄的公差和更紧的配合。

“通常情况下，当你从一个振动部件过渡到一个静态部件，比如擒抱机构，我们会有一个气隙，”格雷厄姆解释说。“有了微型紧固件，这种转变就变得更加成问题。这些微小的部件将找到进入这些间隙的方法，所以所有部件都必须在更严格的公差下制造。”

小转矩

毫不奇怪，微螺丝被拧紧到相应的小扭矩。比方说，一个标准的螺丝驱动操作可能需要1到3牛顿米的扭矩。相比之下，微螺丝驱动应用程序可能只需要2.8英寸。

对于小型紧固件应用，直流电动工具优于气动工具。Hochkeppel表示:“对于扭矩超过2in -lb的情况下，气动工具非常适合，尤其是在公差较大的情况下。”但是，如果你需要将一个螺钉紧固到1 in-lb，并且公差是0.1 in-lb，那么你就需要一个变换器直流电动工具。

直流工具还可以调节速度。你可以开始减速，加速，再减速，这样你就不会超过你的目标。”

但是，即使是直流电动工具也需要专门设计来安装小螺丝。“对于微型紧固件，你需要更多的扭矩控制，”Graham解释道。“要做到这一点，你需要减少传输和比特的质量。在大质量钻头中，由于传动系统的惯性，扭矩很容易超标。”

提示和技巧

“一分钱一分货”对于任何组装操作来说都是很好的建议，但对于涉及小螺丝的应用来说尤其如此。“购买质量好的螺丝，”设计工具公司的工程总监凯文·巴克纳(Kevin Buckner)敦促道，“螺丝质量差——零件、闪光等诸如此类的东西——对于较小的螺丝来说是一个更大的问题，因为出错的余地更小。”

工装末端的真空套将帮助组装人员从螺钉挂钩中取出螺钉，并使紧固件与钻头啮合。它还使工具控制器能够识别何时提起紧固件，何时安装紧固件。

“真空工具还可以去除螺丝上的任何微粒，”Graham补充道。“越来越多的电子制造商要求我们清洗给料机和螺丝驱动过程中的螺丝。研究表明，即使是微小的微粒也能污染电路板，足以缩短产品的寿命。”

由于在一个小洞里插入一个小螺丝已经足够困难了，而且还没有达到固定时间的压力，所以工程师们被建议在他们的部件上设计一些特征，比如沉孔或扇形，以帮助组装者找到每个紧固位置。

Hochkeppel说:“对于很多零件设计师来说，自动化是事后才想到的事情。

如果使用自动螺丝刀，则建议工程师为夹头和桶提供足够的空间，以便访问每个紧固位置。

Buckner说:“我们遇到的第一个问题是没有足够的空间来放置自动化组件。“当你用非常小的螺丝钉工作时，挤东西的诱惑更大。

“如果螺丝要进入一个孔，我们喜欢在一边有0.03英寸，但我们不能总是得到那个。我们至少需要一面0.02到0.025英寸，”他补充道。“如果螺丝是安装在墙壁旁边，我们需要在螺钉头和墙壁之间至少0.03英寸的空间。空间越大越好。”

如果紧固件将被驱动在一个水平位置，模具需要足够接近工件，以便在夹头释放螺丝之前，螺钉可以啮合导向孔。

Buckner说:“如果螺丝是垂直安装的，距离可以稍微长一点，但如果是水平安装，螺丝必须在夹头打开之前啮合，否则就会失去对紧固件的控制。”

操作人员处理工具的方式可能会夸大错误。DEPRAG的项目经理Cecil Morgan说:“由于螺丝太小，如果操作人员用力向下或弯曲，扭矩就会发生很大变化。

事实上，由于在安装小螺丝时，驱动器的对齐非常重要，设备供应商越来越多地推荐机器人来完成这项任务。台式笛卡儿和德尔塔机器人比以往任何时候都更便宜、更容易使用。

Graham补充道:“我们正在为协作机器人做大量的小而轻的螺丝驱动工具，比如UR 3(来自Universal robots)。”

一家安全眼镜制造商最近推出了一款螺旋机器人。厂家用一对小螺丝(M1.6，长6毫米)将两个“太阳穴”固定在车架上。(太阳穴是镜架两侧的长臂，延伸至耳朵上方，使佩戴者的脸上始终戴着眼镜。)制造商雇佣了6名装配工来完成这项任务，目标是每6秒生产一副眼镜。

眼镜制造商联系了Visumatic，看看这项任务能否实现自动化。Hochkeppel说，Visumatic开发了一种半自动细胞，由配备螺旋驱动主轴的笛卡儿机器人组成。现在，只需一个操作人员将框架和棱角加载到一个固定装置中，然后按下开始按钮。驱动器安装每个螺丝的扭矩为0.6 in-lb，只需3秒。