手动工具主要包括棘轮扳手、开口扳手、快速棘轮扳手、螺丝刀、内六角扳手、定值力矩扳手、开口定扭扳手、表盘/指针式力矩扳手等。气动工具以压缩空气为动力源,主要包括气动螺丝刀(枪式、直柄式、弯角式)、气动扳手(也称“风炮”)等。电动工具则通过电缆/无线实现工具与控制器连接,主要包括电动螺丝刀、电动弯角、电动拧紧机(定扭矩拧紧机/轴,分单轴和多轴组合拧紧机)等。
按照扭矩产生方式来分,可把拧紧工具分为直驱式工具、冲击式工具和脉冲式工具。其中,直驱式工具的原理是通过机械行星齿轮组把扭矩力作用于连续的螺栓直到达到目标扭矩,并通过断气机械机构及时切断气源,达到***控制扭矩目的,优点是精度高,对工位的适用性较好,缺点是有反作用力,如果目标扭矩值过大,需要安装反作用力臂以抵消反作用力,一般用于精度要求较高、连接的适应性要求较高的场合。
冲击式工具原理相当于用锤子击打力臂把扭力传递到螺栓头,类似于刚性材料对刚性材料的敲击,其优点是工具的扭矩重量比较高,无反作用力,价格低;缺点则是易磨损,噪音及震动大,只能用静态力矩扳手进行静态值测量,一般用于精度要求低的场合,常用于拧松螺栓工位。
脉冲式工具原理是通过油压脉冲单元对敲打力进行传递,马达的扭矩在液压体系中靠脉冲进行传递,大大减少了噪声和震动,其优点是工具小巧、人机工程学好,无反作用力;缺点是需要定期补充油压脉冲单元油量,极限节拍差,易过热停机,且连接的适合性有一定限制,主要适用于有一定精度要求,无反作用力的工位。
(二)自动拧紧系统近年来,由于装配环节精密化、自动化、智能化的需求驱动,对拧紧操作的自动化、智能化、规范化以及拧紧数据的可追溯要求也越来越高,因此自动化的拧紧技术也得到了广泛应用。
自动拧紧技术需要自动控制的拧紧工具,目前比较常见的是伺服拧紧系统。伺服拧紧系统一般由上位工控机、专用轴控制模块、驱动执行单元和检测单元等部分组成。驱动执行单元直接对螺栓进行拧紧等各种操作,并通过检测单元把拧紧的过程变化量和状态变化量反馈给控制单元;控制单元又与驱动执行单元相连接,按照接受到的参数直接对其操作,并实时将拧紧轴的特性数据和采集到的实时数据传递给上位工控机,以便实现显示、设定、存储等,既能保证拧紧达到螺栓的***大状态,也能保证螺栓不会因超出屈服强度而发生变形、断裂等失效。
此外,工业机器人搭载拧紧模组的机器人自动拧紧装配解决方案也逐渐被应用。比如,马头动力工具开发的零部件螺栓在线全自动拧紧系统,由工业机器人、拧紧机构、行程机构和送钉机构组成,可以实现拧紧点定位、轴间变距,兼容不同种机型,多种规格螺栓装配的柔性化装配,可用于动力总成、汽车零部件、新能源电池PACK组装、家电装配等工业领域。
(三)拧紧工具选型市面上拧紧工具种类繁多,拧紧控制方法也不一。对于拧紧工具的具体选型,一般在明确自身对拧紧工具的具体需求后,可从拧紧工具本身以及拧紧工具厂商两个维度进行综合选型。一方面,企业应根据自身需求,如对转速(工具***高转速决定了装配效率)、动力源(手动、气动或电动,以及洁净度要求等)、精度/追溯(对精度的要求以及拧紧数据是否可追溯)、拧紧策略(如扭矩控制法、扭矩-转角控制法、屈服点控制法等)、应用成本等方面的要求进行工具的具体选型;另一方面也应对拧紧工具厂商的非标/项目管理能力、工艺优化支持能力以及售后服务能力等进行综合评估和考量。
(三)拧紧工具选型市面上拧紧工具种类繁多,拧紧控制方法也不一。对于拧紧工具的具体选型,一般在明确自身对拧紧工具的具体需求后,可从拧紧工具本身以及拧紧工具厂商两个维度进行综合选型。一方面,企业应根据自身需求,如对转速(工具***高转速决定了装配效率)、动力源(手动、气动或电动,以及洁净度要求等)、精度/追溯(对精度的要求以及拧紧数据是否可追溯)、拧紧策略(如扭矩控制法、扭矩-转角控制法、屈服点控制法等)、应用成本等方面的要求进行工具的具体选型;另一方面也应对拧紧工具厂商的非标/项目管理能力、工艺优化支持能力以及售后服务能力等进行综合评估和考量。