传统上，组装人员使用半自动或手动工具来驱动螺钉。尽管该技术仍用于某些紧固应用，但更多制造商正在投资进行自动螺丝驱动。
如今，机器人的价格已比过去便宜，并且更易于小型制造商使用。机器人螺丝驱动是需要高扭矩，多个紧固件，快速转换和高混合生产的装配应用的理想选择。
自动化螺丝刀供应商，例如ASG，DEPRAG，Visumatic和Weber，都具有可安装在从SCARA到六轴机械的传统机器人手臂上的工具。这些公司中的一些公司最近还开发了可与协作机器人一起使用的设备。
“与传统的手持式螺丝驱动系统相比，机器人具有更高的一致性，”领先的紧固件制造商Semblex Corp.的首席开发工程师Brandt Ruszkiewicz博士说。“他们将始终移动到相同的位置并以相同的参数驱动螺钉，从而导致重复精度比人类所能提供的更大。
Ruszkiewicz指出：“机器人不会累，也不会休息。” “这允许全天候持续驾驶。此外，机器人具有比固定螺丝驱动更大的灵活性。一个机器人可以移动到多个区域来驱动螺丝。”
Ruszkiewicz说，对于工程师而言，重要的是要记住，机器人螺丝驱动不同于固定或手持式螺丝驱动等更传统的应用。他指出：“由于机器人的强度和可重复性提高，因此与手持驱动器相比，它更加一致并且可以运行得更快。”
Ruszkiewicz警告说：“但是，自动螺丝驱动不能很好地解决零件未对准或紧固件质量差的问题。” “大多数机器人系统都无法适应其所连接零件的变化。”
KUKA技术客户经理Flo Acuna补充说：“在拧螺丝过程中使用机器人的主要优势是人体工程学。” “其他好处包括所有螺钉均已紧固的可重复性和责任感。”
多重利益
直到最近，自动螺丝驱动器通常与用于组装汽车子组件(例如底盘和动力总成)的大型紧固件相关联。但是，该技术现在越来越多地与小螺钉一起用于许多其他类型的组装应用中。
川崎机器人美国公司产品与应用工程总监萨米尔·帕特尔(Samir Patel)表示：“由于不断生产新的和改进的产品，当今的电子行业推动了机器人螺丝驱动的需求。”
“大多数智能手机等大容量便携式电子设备通常都需要一些紧固应用来处理尺寸在1.2到3毫米之间的小螺钉，” Patel解释说。“配备了错误检测设备和数据追溯功能的新工具吸引了这些制造商。”
FANUC America Corp全球客户执行总监克里斯·布兰切特(Chris Blanchette)补充说：“消费产品制造商和合同制造商一直在增加对机器人的使用。这些过程中的许多装配都依靠螺钉来提高可维修性。
Blanchette解释说：“自动化是处理使用较小螺钉和较小组件的产品的理想选择。” “机器人螺丝起子在装配过程中提供了更高的可靠性，使人们摆脱了不安全或具有挑战性的操作。”
Weber Screwdriving Systems Inc.加拿大销售总监斯蒂芬·罗威尔(Stephen Rowell)说：“对机器人螺丝驱动越来越感兴趣的第一大因素是人工成本的增加。如今，证明机器人成本变得越来越容易。机器人比以往任何时候都更安全，更容易编程，更易于集成。
Rowell指出：“人们在一天中的不同时间容易出现生产率波动。” “另一方面，机器人全天以100%的效率运行。它们还具有更一致的循环速率。但是，人类通常更具适应性和灵活性。他们可以轻松地进行调整以适应轻微的产品变化或不完美的零件。”
快速转换是机器人通常比传统的固定自动化更灵活的另一个原因。随着产品生命周期越来越短，这已成为工程师考虑的关键因素。
TM Robotics(Americas)Inc.执行副总裁Ryan Guthrie说：“速度是机器人螺丝驱动的最大优势，而精度紧随其后。通过自动化，使螺丝钉与驱动器对齐的工作变得不费吹灰之力。一切都固定且可重复。
Guthrie指出：“近年来，自动螺丝驱动的成本已大大降低。” “在过去的十年中，大多数机器人的成本下降了20%到30%。”
“因此，我们已经看到较小的制造商承担了五年前不经济的自动化项目，” TM Robotics首席执行官Nigel Smith补充道。他的公司最近与Jergens Inc.的ASG合作，提供了一个完整的交钥匙系统，其中包括SCARA和配备了最新螺丝驱动技术的六轴机器人。
“如今，更先进的螺丝刀变得更容易使用，功能更强大且更具成本效益，” ABB Robotics的组装和测试业务线经理Nicolas De Keijser说。这就是为什么其双臂YuMi协作机在电子行业中的螺丝驱动应用中广受欢迎的原因。
ABB最近还与阿特拉斯·科普柯合作开发了新的自动螺丝驱动系统，该系统将于4月在芝加哥举行的Automate Show上正式推出。易于编程的设备将螺丝刀和软件包集成在一起。它将能够与几种不同类型的机器人一起运行，包括六轴机器人和协作机器人。
众多选择
Visumatic Industrial Products Inc.的市场经理Jarrod Neff说，在过去的几年中，人们对机器人螺丝驱动的兴趣日益增长。他说：“最近，对传统的手动操作单元的需求不大。”
Neff说：“机器人螺丝驱动使您可以更好地控制过程。” “机器人知道将正确的螺丝放在正确的位置，并且可以证明每个螺丝以正确的扭矩和正确的深度安装。与人类操作员不同的是，机器人会自动告诉自己，不会害怕，因为它知道自己不会被大吼大叫。
史陶比尔公司机器人业务开发经理Olivier Cremoux补充说：“机器人可以从各个方向驱动螺钉，有时需要不同的扭矩要求。它们还具有为每种类型的紧固件使用各种供料器来驱动不同尺寸的螺钉的能力。制造商可以在提高质量的同时，使每个螺丝刀主轴的循环次数更高，每个螺丝的循环时间更快。”
许多类型的机器人可用于螺丝驱动应用。每个都有利弊，工程师必须仔细考虑。
SCARA机器人非常精确并且可以承受很大的扭矩，因此被广泛用于螺丝驱动应用。
Neff说：“ SCARA在系统中内置了Z轴。” “这使工程师能够使用可用于具有不同高度的不同零件的工具。更改机器人的坐标很容易。”
笛卡尔机器人是在单个平面上需要多个螺钉的应用的理想选择。与SCARA机器人相比，它们通常可以处理更大的力。
“笛卡尔的足迹很大，适合大型零件使用，” ASG技术服务经理Doug Wright说。“它们也比SCARA机器人便宜。”
由于六轴机器人可提供关节运动，因此是许多螺丝驱动应用的理想选择。与具有直线工作范围的笛卡尔机器人或具有圆柱形工作范围的SCARA不同，六轴机器人具有球形工作范围。
铰接式机器人可以到达自身上方，下方，周围和后面。它的手腕可以旋转紧固工具或将其旋转一定角度。六轴机器人具有敏捷性和长距离作用，并且可以处理复杂的零件几何形状。
当有挑战性的应用场合必须将螺丝以奇数角度或在平面外插入时，六轴机床是理想的选择。但是，铰接式机器人的速度不及笛卡尔和SCARA。它们也更昂贵。
内夫说：“六轴机器人可以处理更高的有效载荷和更高的扭矩应用，例如固定发动机支架或气门室盖。” “他们还可以处理奇怪的角度，伸入车辆，并更好地模仿人类的手臂动作。”
另一种选择是增量机器人。它们在涉及小螺钉的高速螺钉驱动应用中很受欢迎。
“用三角机器人，速度真是太棒了，”赖特解释说。“缺点是有效载荷容量低(通常少于4公斤)。您可以将三角机器人用于拾取和放置应用，但不能用于任何需要螺丝进给的应用。包括驱动器和螺丝进给器在内的臂端工具可能重4磅或更多。”
协同产品
协作机器人越来越受欢迎，因为它们使人和机器可以紧密合作。它们具有灵活性，易于使用且几乎不需要安全屏障，因此吸引了众多制造商。
FANUC的Blanchette说：“如今，协作机器人正在看到更多的应用程序。” “它们非常适合需要对电缆或其他零件进行协商或定位的拧螺丝作业。协作机器人使操作员可以协助组装
操作，例如将母板电缆移开。”
Weber的Rowell补充说：“关于什么是协作式机器人组装存在很多误解。” “例如，协作和合作过程之间存在很大差异。
Rowell说：“真正的协作环境是操作员在与机器人同时进行装配工作的地方。” “人类可能握住部件或像固定装置一样工作。或者，当机器人驱动螺丝时，人可能正在插入别针。
“大多数认为流程是协作的人都是不正确的，” Rowell说。“通常是顺序过程或并行过程，在此过程中，人类没有在同一组件上对机器人进行任何操作。
“协作机器人末尾的许多工具都不是协作的，” Rowell解释道。“机器人本身是协作的;它装有感应装置，当机器受到一定的力时，机器可以停止运转。但是，如果机器人携带的东西有锋利的边缘，而没有光滑的圆形表面，则它不再协作。”
Weber的传统SER驱动程序可用于各种笛卡尔，六轴和SCARA机器人。但是，其最新产品HRC螺丝驱动系统专为协作机器人而设计。它由一个丝杠主轴，自动进给和一个智能控制单元组成。
SEV-C具有光滑的保护罩，没有锋利的边缘，可能会伤害到自己刷过的人。此外，螺丝起子的尖端还带有保护套。如果机头检测到障碍物(例如手或固定装置)，则其在机头中的内置传感器会使机器人停下来。
“它是为人与机器人之间无懈可击的协作而设计的，” Rowell解释道。“拧紧过程在同一时间和同一空间内完成。”
所有软管，进料系统和传感器均在封闭的电缆包中布线。保护罩的侧面安装了清晰可见的LED灯条，用于指示系统的状态并提供视觉警告功能。
“协作机器人比传统机器更易于部署，维护和支持，” Visumatic的Neff说。“这消除了过去威胁较小的制造商的许多障碍。例如，所需的硬件要少得多，例如安全防护。
“但是，除了速度较慢以外，还有其他限制。”内夫解释道。“例如，由于有效载荷是一个限制因素，我们倾向于在协作机器人上看到较小的扭矩应用。
内夫指出：“您不仅要考虑螺丝驱动工具的重量，还要考虑将要施加在各关节上的力的大小。” “否则，每隔一段时间，您就会使关节过载，这会使内置的安全传感器跳闸。”
Visumatic最近推出了VCM-3X.2协作机器人模块。它包括一个自动螺丝进给器，驱动系统，骨架机器人程序以及一个末端执行器，该末端执行器可直接安装在协作机器人的手腕上，例如通用机器人公司流行的UR5和UR10手臂。
轻巧的工具可使机器人以最大速度运动，而无需牺牲协作保障。它结合了Visumatic经过现场验证的钻头推进组件和双动力运动，可进行精确，受控的紧固件安装。
滑动位置传感器确认钻头的进退，并向机器人控制器报告钻头到达原始位置时可以移动。这确保了可重复的连接操作。
Neff表示：“与传统的SCARA或六轴机器人相比，该系统通常可以在不到四小时的时间内完成设置，而通常要花四天或更长时间。” “到目前为止，该系统已受到我们的客户的好评，并且大小型制造商都在使用它。
“我们构建的最新模块之一是针对一家大型家电制造商的，该制造商正在使用该机器组装洗碗机的电子控件，” Neff说。“我们还将螺丝驱动系统运送给了生产内部装饰板的污水泵制造商和一家小型汽车供应商。”
“协作机器人的两个主要优点是安全和易于编程，” ASG的赖特补充说，“但是，它们的准确性和速度要比通常用于螺丝驱动应用的其他类型的机器人(例如SCARA或六轴机床)低。”
在2018大会上，ASG推出了X-PAQ SD2500精密紧固系统。它具有内置的螺旋送料器，易于编程。该产品可实现快速转换，是高混合量，小批量装配应用的理想选择。
赖特说：“电子工业对诸如将印刷电路板固定到外壳上的应用最感兴趣。” “它可以与头直径小至4毫米的螺钉一起使用。”