預置式扭矩驅動與防錯功能協同工作原理 ——RNTDLS260CN 技術手冊

更新時間：2025-11-24

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1 前言

本手冊旨在系統解析TOHNICHI東日RNTDLS260CN防錯型預置式扭矩驅動器（以下簡稱“驅動器"）的核心工作原理，重點闡述預置式扭矩驅動機制與Pokayoke防錯功能的協同邏輯。手冊內容基于產品設計規范與工業應用實踐編制，適用于設備工程師、技術運維人員及培訓講師，為設備調試、性能驗證及技術培訓提供理論支撐。

RNTDLS260CN作為專為重復性緊固作業設計的預置式設備，扭矩范圍覆蓋100-260cN·m，通過機械結構與電子控制的深度融合，實現“精準扭矩輸出+全流程防錯"的雙重保障，可通過限位開關與PLC或計數管理系統聯動，廣泛應用于電子裝配、汽車零部件等對緊固精度與流程合規性要求的領域。

2 核心技術參數與基礎認知

2.1 關鍵技術參數

參數類別	具體規格	說明
扭矩性能	100-260cN·m（10-26kgf·cm）	預置式設計，單臺設備固定單一扭矩值
扭矩精度	±3%（額定扭矩值）	符合東日原廠校準標準，出廠附帶校準證書
防錯響應	≤100ms	扭矩超差或操作異常時快速觸發響應
限位開關	AC/DC 30V 1A以下	支持接點信號輸出，適配外部控制系統
機械規格	全長167mm，重量0.39kg	1/4"六角輸出，適配標準批頭

2.2 核心組件與功能定位

驅動器采用“機械扭矩執行+電子防錯監控"的模塊化設計，核心組件及功能如下：

預置扭矩調節模塊：含扭矩彈簧、調節螺桿及鎖定機構，通過專用工具校準并固定扭矩值，防止未授權篡改；
動力傳輸組件：由齒輪組、輸出軸構成，實現扭矩的穩定傳遞，到達設定扭矩時觸發空轉機制；
Pokayoke防錯單元：集成限位開關、信號處理芯片及狀態指示燈，實時監測作業狀態并輸出控制信號；
聯鎖接口模塊：通過2m卷線引出信號接口，支持與CNA-4mk3計數系統或PLC聯動。

3 預置式扭矩驅動核心工作原理

RNTDLS260CN的預置式扭矩驅動機制以“機械預緊+扭矩觸發"為核心，通過預設機械閾值實現精準扭矩輸出，全程無需電子扭矩檢測，具備響應迅速、穩定性高的特點，具體流程分為三個階段：

3.1 扭矩預置校準階段

作為預置式設備，RNTDLS260CN需通過專用扭矩測試儀及調節工具完成扭矩值設定，具體原理如下：

操作人員使用專用鑰匙解鎖扭矩調節機構，通過調節螺桿壓縮內部扭矩彈簧，彈簧形變量與目標扭矩值呈線性對應關系；
借助標準扭矩測試儀實時監測輸出扭矩，微調螺桿至目標值后鎖定機構，確保扭矩值固定且無法隨意更改；
校準完成后，彈簧處于預緊狀態，為后續扭矩輸出儲備機械勢能。該階段決定了驅動器的基礎扭矩精度，需符合東日原廠校準規范。

3.2 扭矩傳輸執行階段

緊固作業時，預置扭矩通過機械結構穩定傳遞，具體過程如下：

操作人員將批頭對準緊固件，施加軸向壓力并啟動驅動機構，齒輪組帶動輸出軸旋轉，扭矩通過批頭傳遞至緊固件；
此時扭矩彈簧保持預緊狀態，動力傳輸路徑保持剛性連接，確保扭矩無損耗傳遞；
隨著緊固過程推進，緊固件的反作用力逐漸增大，當反作用力達到預置扭矩對應的彈簧預緊力時，觸發動力傳輸中斷機制。

3.3 扭矩達標觸發階段

當緊固件反作用力達到預置閾值時，驅動器通過機械空轉實現扭矩精準控制，原理如下：

扭矩彈簧的預緊力與緊固件反作用力平衡時，齒輪組中的離合機構發生相對滑動，輸出軸停止向緊固件傳遞扭矩并開始空轉；同時，離合機構的機械位移觸發限位開關動作，輸出“扭矩達標"接點信號，設備發出“嘀"聲提示，綠色指示燈閃爍確認作業完成。該機制確保每次緊固扭矩均穩定控制在預置范圍內，避免過扭或欠扭。

4 Pokayoke防錯功能工作原理

Pokayoke防錯功能圍繞“避免緊固遺漏、防止扭矩異常、實現流程追溯"三大目標設計，通過“狀態監測-信號處理-聯鎖控制"的閉環邏輯，彌補單純機械扭矩控制的局限性，核心機制分為三大模塊：

4.1 作業狀態監測機制

防錯單元通過雙重監測實現作業狀態識別：

扭矩達標監測：通過限位開關與離合機構的機械聯動，實時檢測扭矩是否達標——達標時觸發常開接點閉合，輸出持續200ms的確認信號；未達標時保持接點斷開狀態；
操作流程監測：內置延時邏輯，若啟動驅動后3秒內未檢測到扭矩達標信號（如批頭未貼合緊固件、空轉），判定為“無效操作"，觸發黃色指示燈閃爍提示。

4.2 異常報警與聯鎖控制

當監測到異常狀態時，防錯單元通過“本地提示+外部聯鎖"實現雙重控制：

本地報警：扭矩超差（如機械故障導致過扭）或無效操作時，紅色指示燈常亮并伴隨蜂鳴報警，提示操作人員及時處理；
外部聯鎖：通過限位開關信號接口將異常狀態傳輸至PLC或裝配線控制系統，觸發后續工序暫停——例如，某工位未輸出“扭矩達標"信號時，傳送帶無法啟動，避免未緊固工件流入下一道工序；
復位機制：異常排除后，需按下防錯功能鍵手動復位，清除報警狀態，防止故障狀態下繼續作業。

4.3 計數與追溯功能實現

防錯單元的信號輸出可與東日CNA-4mk3計數管理系統或第三方數據采集設備聯動，原理如下：

每次扭矩達標后，限位開關輸出的接點信號被計數系統捕獲并記錄，形成“時間-工位-扭矩狀態"的關聯數據；若出現連續3次無效操作，系統自動記錄異常日志并觸發管理員提醒。該機制實現緊固作業的全程追溯，滿足ISO質量體系對過程可追溯性的要求。

5 預置式驅動與防錯功能協同邏輯

RNTDLS260CN的核心競爭力在于預置式扭矩驅動與Pokayoke防錯功能的深度協同，形成“精準執行-實時監控-異常干預-數據追溯"的全流程管控體系，協同邏輯分為四個關鍵環節，具體如下：

5.1 協同啟動環節

操作人員啟動驅動機構時，預置扭矩模塊與防錯單元同步激活：扭矩彈簧釋放勢能驅動輸出軸旋轉，防錯單元開始計時并監測限位開關狀態，確保作業從啟動階段即處于雙重監控下。

5.2 扭矩傳遞協同環節

緊固過程中，扭矩驅動模塊傳遞扭矩的同時，防錯單元通過實時監測限位開關狀態判斷作業有效性：若批頭未貼合導致空轉，防錯單元在3秒內觸發無效操作報警，避免“假緊固"；若扭矩正常傳遞，防錯單元保持待機狀態，不干預機械驅動過程。

5.3 達標響應協同環節

當扭矩達到預置值時，兩大模塊實現同步響應：

扭矩驅動模塊：離合機構滑動實現空轉，停止扭矩傳遞；
防錯單元：限位開關動作輸出達標信號，觸發本地提示（聲光）與外部聯鎖（信號輸出），同時將達標信息上傳至計數系統。

該協同響應確保“扭矩精準控制"與“作業合規確認"同步完成，響應延遲≤100ms，無信號傳輸滯后風險。

5.4 異常處理協同環節

當出現機械故障導致扭矩異常時，協同機制啟動應急控制：防錯單元監測到扭矩持續超過預置值但未觸發空轉時，判定為“過扭故障"，立即輸出報警信號并切斷驅動動力；同時，扭矩驅動模塊的機械安全結構限制最大扭矩不超過額定值的120%，防止設備損壞或工件報廢。

6 典型應用場景與協同價值體現

以汽車電子模塊裝配場景為例，RNTDLS260CN的協同機制實現以下價值：

精準緊固保障：預置150cN·m扭矩值用于固定電路板螺絲，機械驅動模塊確保每次扭矩誤差≤±4.5cN·m，避免螺絲過扭導致板卡損壞；
防漏裝控制：通過與PLC聯鎖，若某顆螺絲未輸出達標信號，裝配線無法進入下一道工序，漏裝率從傳統工具的0.5%降至0；
過程追溯：計數系統記錄每臺產品的緊固次數與時間，出現質量問題時可快速定位具體作業工位與時間，追溯效率提升80%。

7 維護與校準對工作原理的影響

為確保兩大核心機制的協同穩定性，需關注以下維護要點：

扭矩校準：每6個月使用標準扭矩測試儀校準預置扭矩值，若彈簧疲勞導致扭矩漂移超過±5%，需更換原廠彈簧，否則將導致驅動與防錯的閾值不匹配；
限位開關檢查：每月清潔開關觸點并測試信號輸出，若觸點氧化導致信號延遲，將造成防錯響應滯后；
離合機構潤滑：每3個月涂抹東日專用潤滑脂，確保扭矩達標時離合機構順暢滑動，避免機械卡滯導致的扭矩異常。