防错螺丝驱动| 2011108 |组件

人是不完美的，但有时，他们可以完美地完成一项复杂的任务。在棒球比赛中，投手可以投出一场完美的比赛。体操运动员在国际比赛中可以获得10.0分。学生可以在考试中得高分。

在装配的世界里，工人依靠专门设计的工具和设备来始终如一地完成无错误的工作。在进行紧固时，可选用手动、气动和电动螺丝刀。

“在20世纪70年代，随着DC工具的出现，防错螺丝钻变得更加普遍，”Dave Cash解释道，他是Mountz公司的营销应用专家，“防错的目标是既防止错误又发现错误。这些错误主要涉及产品或组件中缺少紧固件，以及连接处未正确安装紧固件。”

两年前，Mountz帮助一家全球电子合同制造商记录服务器和路由器上用于安装pcb的每一个螺丝的扭矩水平。有些电路板的组装成本高达每块100万美元。

在此之前，文档遵从是每个汇编人员的职责。问题是，装配工有时会在达到正确的扭矩值之前放弃工具，有时会使用错误的钻头。

为确保各紧固件紧固力矩正确，厂家使用了Mountz md系列DC螺丝刀和MDC控制器进行数据采集。至于后一个问题，Mountz开发了一个Bit Socket Tray，它带有传感器，可以检测到每个Bit周围缠绕着不同的彩色胶带。托盘直接连接控制器。

现在，当PCB到达时，组装人员扫描底部的条形码。这表明他应该从四个位置的托盘的颜色位。当正确的位附加，螺丝刀自动设置到正确的扭矩规格。如果选择了不正确的位或没有附加位，则该工具没有功率，从而防止装配错误。

Mountz的智能插座托盘是一个例子，说明了装配商和工具供应商如何利用技术来防止错误紧固。为了实现一致的无错误紧固，工程师必须处理装配过程的每个方面，包括工具、紧固件和零件。

Tool-Focus时间

工具的选择是最重要的因素，以防止错误的螺丝钉。手动选项包括预置和可调螺丝刀。自1961年里士满公司创始人弗兰克·利弗蒙特(Frank Livermont)为该工具申请专利以来，人们一直在使用限制扭矩的螺丝刀。他的模型采用的是限滑离合器，而今天的大多数扭矩螺丝刀采用的是限力矩离合器，一旦达到适当的扭矩就会脱离离合器。可提供低、中、高扭矩范围的螺丝刀。

Sturtevant Richmont公司总裁John Reynertson说:“手动限力矩螺丝刀的优点是简单、准确和可靠。“操作人员只需将其预设为特定的扭矩，然后安装螺丝。内部机构防止螺丝刀对紧固件的过度扭矩，当达到适当的扭矩时，会向操作者发出灯光或声音信号。”

四种类型的手动预置扭矩螺丝刀最常用的装配:限滑，凸轮，拨号指示和数字。随着紧固数据需求的增加，后者越来越受欢迎。所有这些螺丝刀上的扭矩都预置了扭矩测试仪。

制造商通常在需要一个扭矩设置的应用中使用预置扭矩螺丝刀，工程师需要防止偶然或故意更改设置。然而，如果扭矩规格发生变化，或一个新项目需要不同的扭矩设置，螺丝刀仍然足够灵活，可以使用扭矩分析仪内部设置新的扭矩。

可调扭矩螺丝刀为需要多个扭矩值的应用提供不同的设置选项。它们有一个外部调节刻度，以及一个环或边框装置。操作人员只需将设备向下按压来调整扭矩设置，并将其锁定在适当位置，以防止偶然的扭矩调整。

所有由Sturtevant Richmont制造的螺丝刀都是手工操作的，最适合中低量生产。但Reynertson指出，无论生产水平或产品复杂程度如何，制造商和设计工程师都应该优先考虑每个固定连接处的防错功能。准确的工具是实现这一目标的关键。

2019年，Sturtevant Richmont推出了Exacta 1350-TD扭矩驱动器系列数字扭矩和角度螺丝刀。为了防止错误，这些手动操作的工具必须与公司的Global 400和Global 400万工艺监视器一起使用。该工具通过无线连接到任意一个监控器，然后关闭工具键盘，以防止操作员无意中改变扭矩参数。

工具操作简单。组装人员只需将工具(有一个1/4英寸的公方或内六角驱动器)安装在螺钉头上，并按照显示器上显示的分步组装方向进行安装。工具上没有按钮可按。

当紧固件接近最小扭矩时，显示器上的光带变为黄色。绿灯和短哔哔声表示防错安装。超过最大扭矩，灯变为红色，可听到的哔哔声变为一个长音。

每个紧固周期的详细扭矩结果可以立即显示在监视器上。这些是扭矩对角度，扭矩与角度监测，峰值扭矩和剩余扭矩。一个AA电池供电的工具键盘显示，光带和无线电数据接收。

虽然手动工具也有自己的小众市场，但电动工具是高容量作业的防错装配的更好选择。

DEPRAG公司技术副总裁鲍里斯•鲍姆勒指出:“使用手动螺丝刀比使用大功率螺丝刀更难实现防错的螺丝起子。这有几个原因。首先，每个工具操作人员都会带来一些变量，如疲劳、疏忽和粗心。有时，零件安装不当或根本没有安装好。

“最后，完全防错的手动螺丝拧紧过程非常昂贵。因此，一些公司只能承担部分费用，比如，只关注扭矩和角度。其他公司则采取额外的步骤，并在技术上进行投资，以确保夹紧力的控制、合适的零件位置和螺钉深度的验证。这是一个代价高昂的过程。”

从统计学上讲，电动螺丝刀不太可能出错，更适合中、高产量的产品。然而，制造商可能会出于其他原因选择使用气动或电动工具。

如果该公司是OEM的供应商，其客户可以指定产品装配半自动或全自动设备。自动螺丝刀也可能是必要的，因为这些紧固件太小，无法用手操作，比如用于手机和助听器的小螺丝。工具的选择也可能受到劳动力成本或设计问题的影响，如产品复杂性或有限的关节空间。

许多气动和电动螺丝刀都有内置的“智能”，可以测量紧固的各个方面，并增强防错能力。压力传感器、传感器和编码器非常常见，用于验证紧固件的存在、扭矩、角度、夹紧力、运行时间窗口和每个产品的批次数量。无绳电动工具通常有一个车载控制器来确定紧固验收。

一些制造商在选择防错工具时更强调可重复性，而不是准确性。在这种情况下，供应商说，一个很好的经验法则是，气动工具的参数为±5%，电动工具的参数为±2%，直流工具的参数为±0.1%。

DEPRAG的Minimat-EC-Servo螺丝刀和AST40螺丝刀顺序控制器提供了小于1%的标准偏差的扭矩精度，可以保持超过数百万次循环。它的扭矩范围为0.01 ~ 500牛米，并配备无刷电机，确保免维护操作，集成扭矩和角度测量传感器。司机可以作为一个手引导或固定单位。

DEPRAG Plus (DP)螺丝刀和控制器可以作为一个单独的单元操作，或与公司的PKS支架或工具箱集成。在使用过程中，支架始终如一地监控螺丝刀的X-Y位置。它有一个内置的控制器和一个外部的LED面板在其踏板上显示运行状态。

手持和主轴螺丝刀可与DP系统一起使用。它带有许多功能应用程序，并允许通过座舱基本软件界面在工具和PC或PLC之间进行无线连接。

最近，一家电动汽车电池控制器制造商实现了一个DEPRAG手动工作站，以简化控制器的组装。以前的方法需要多个部件的堆叠，并在不同的扭矩水平从不同的侧面安装螺钉、螺栓和螺母。

Baeumler指出:“该工作站包括一个灵活的夹具，可以在多个方向上保持零件，并提供连续的零件存在性验证。”“Minimat-EC还包括一个工具箱，其中包含各种钻头和插座，一个PKS支架和座舱软件，以收集所有扭矩数据。”

操作人员将零件装入夹具后，零件传感器向PKS发送信号，PKS要求操作人员扫描零件的条形码。控制器的图片上显示一个蓝色的圆圈，表示操作员将在哪里驱动一个螺丝，以及该任务使用哪个位。

当操作者正确操作时，螺丝刀被激活，并准备驱动螺丝。扣件正确驱动后，显示屏上的圆圈变为绿色。

操作员重复这一过程，包括旋转部件以访问所需的所有螺丝驱动位置，直到所有紧固件都被驱动，PKS识别部件已完全正确组装。

“直流螺丝刀可以让最终用户完全监控紧固过程的每个步骤;从操作人员扣动扳机的那一刻起，直到螺丝完全安装到位。”Cash说。“这些先进的工具能够轻松、准确地设置扭矩参数，当参数不满足时，它们会提醒工人，并提供更多有关紧固件安装过程中的数据和细节。此外，直流工具还可以与工厂的制造执行系统(MES)完全通信，因此操作员和管理人员可以快速检查和跟踪扭矩数据。”

紧固件的因素

制造商通常认为任何紧固过程的错误都与工具有关。但有时，误差更多的是与紧固件或材料有关。Cash说，例如，木连接很少需要防错功能，因为装配人员倾向于使用气动工具，一旦连接牢固，就可以快速关闭。高端实木家具是个例外。

在装配过程中，一个常见的与紧固件相关的错误是凸轮出，即当驱动器钻头在扭转载荷下被迫从螺钉凹槽中退出时。大多数时候，这个事件减少了用来拧紧螺钉的扭矩。

使用太多和太多类型的螺钉也是有问题的。尽量减少这两个数量总是最好的，即使，有时，更多或更大的螺钉必须用于获得所需的夹紧力。装配人员还需要确保工具在与紧固件长度成正比的时间范围内达到扭矩。

制造商可以防止紧固件安装错误的另一种方法是，只购买完全符合所有设计规范的紧固件。公司需要告诉他们的工具供应商，当有变化的紧固件供应商，或零件材料或公差。Cash建议制造商要求他们的工具供应商对修正后的接头进行扭矩研究，以防止紧固过程中的错误。

螺钉过紧和过紧就是其中两个错误，这两个错误都可能导致安装过程中和安装后出现问题。不需要或过量的润滑剂，例如装配工手上的一点润滑油，会导致紧固过度，导致紧固件断裂和螺纹剥离。

当螺钉嵌入柔软的材料，不能完全压缩关节时，嵌件松弛就会导致紧度不足。不幸的是，其结果是紧固件承受了比正常情况下更多的外部载荷。

当压力和摩擦导致紧固件和组装部件的接触面卡住时，就会发生磨损，妨碍了紧固件的正确拧紧。Reynertson说这个问题往往发生在轻质的连接材料上，但是可以通过正确使用垫圈来弥补。

交叉螺纹是一种常见的错误，当螺纹与配合材料的螺纹孔没有正确对齐时发生。有时，问题可以通过从不同角度重新接合零件来解决。但是，如果不固定，紧固件可能不能正确的坐好，其螺纹将无法承受夹紧载荷。

Mountz公司的手枪握把、直角和内联EC和ect系列智能螺丝刀内置传感器，持续实时测量扭矩，并提供数据反馈。这两个系列都是绳状工具，但后者也换能器。它们分别与ECD和ECD- t控制器一起工作，加速自动化过程的各个方面，并可与多达15个固定型材预设一起使用。

Cash表示，制造商越来越多地将这些螺丝刀与该公司的DPC-Touch - po -control系统结合使用，该系统由一个触控装置和一个位置控制转矩臂组成。臂上的内置编码器将定位数据发送到设备，在设备中，定位数据与完成螺丝拆卸所需的时间一起保存。在后续的紧固操作中，只有在序列在预设参数内完成时，设备才会清除序列。

Cash总结道:“使用这些智能螺丝刀和控制器，操作人员可以快速确定紧固过程中是否发生了跨线程或脱线问题。”“要达到适当的预设扭矩值，需要一颗螺丝钉旋转特定的角度，比如4000度(即360度乘以11度)。过低的数字通常表示跨线程，而过高的数字表示剥孔螺纹，防止与紧固螺纹互锁。”