预置式扭矩驱动与防错功能协同工作原理 ——RNTDLS260CN 技术手册

更新时间：2025-11-24

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1 前言

本手册旨在系统解析TOHNICHI东日RNTDLS260CN防错型预置式扭矩驱动器（以下简称“驱动器"）的核心工作原理，重点阐述预置式扭矩驱动机制与Pokayoke防错功能的协同逻辑。手册内容基于产品设计规范与工业应用实践编制，适用于设备工程师、技术运维人员及培训讲师，为设备调试、性能验证及技术培训提供理论支撑。

RNTDLS260CN作为专为重复性紧固作业设计的预置式设备，扭矩范围覆盖100-260cN·m，通过机械结构与电子控制的深度融合，实现“精准扭矩输出+全流程防错"的双重保障，可通过限位开关与PLC或计数管理系统联动，广泛应用于电子装配、汽车零部件等对紧固精度与流程合规性要求的领域。

2 核心技术参数与基础认知

2.1 关键技术参数

参数类别	具体规格	说明
扭矩性能	100-260cN·m（10-26kgf·cm）	预置式设计，单台设备固定单一扭矩值
扭矩精度	±3%（额定扭矩值）	符合东日原厂校准标准，出厂附带校准证书
防错响应	≤100ms	扭矩超差或操作异常时快速触发响应
限位开关	AC/DC 30V 1A以下	支持接点信号输出，适配外部控制系统
机械规格	全长167mm，重量0.39kg	1/4"六角输出，适配标准批头

2.2 核心组件与功能定位

驱动器采用“机械扭矩执行+电子防错监控"的模块化设计，核心组件及功能如下：

预置扭矩调节模块：含扭矩弹簧、调节螺杆及锁定机构，通过专用工具校准并固定扭矩值，防止未授权篡改；
动力传输组件：由齿轮组、输出轴构成，实现扭矩的稳定传递，到达设定扭矩时触发空转机制；
Pokayoke防错单元：集成限位开关、信号处理芯片及状态指示灯，实时监测作业状态并输出控制信号；
联锁接口模块：通过2m卷线引出信号接口，支持与CNA-4mk3计数系统或PLC联动。

3 预置式扭矩驱动核心工作原理

RNTDLS260CN的预置式扭矩驱动机制以“机械预紧+扭矩触发"为核心，通过预设机械阈值实现精准扭矩输出，全程无需电子扭矩检测，具备响应迅速、稳定性高的特点，具体流程分为三个阶段：

3.1 扭矩预置校准阶段

作为预置式设备，RNTDLS260CN需通过专用扭矩测试仪及调节工具完成扭矩值设定，具体原理如下：

操作人员使用专用钥匙解锁扭矩调节机构，通过调节螺杆压缩内部扭矩弹簧，弹簧形变量与目标扭矩值呈线性对应关系；
借助标准扭矩测试仪实时监测输出扭矩，微调螺杆至目标值后锁定机构，确保扭矩值固定且无法随意更改；
校准完成后，弹簧处于预紧状态，为后续扭矩输出储备机械势能。该阶段决定了驱动器的基础扭矩精度，需符合东日原厂校准规范。

3.2 扭矩传输执行阶段

紧固作业时，预置扭矩通过机械结构稳定传递，具体过程如下：

操作人员将批头对准紧固件，施加轴向压力并启动驱动机构，齿轮组带动输出轴旋转，扭矩通过批头传递至紧固件；
此时扭矩弹簧保持预紧状态，动力传输路径保持刚性连接，确保扭矩无损耗传递；
随着紧固过程推进，紧固件的反作用力逐渐增大，当反作用力达到预置扭矩对应的弹簧预紧力时，触发动力传输中断机制。

3.3 扭矩达标触发阶段

当紧固件反作用力达到预置阈值时，驱动器通过机械空转实现扭矩精准控制，原理如下：

扭矩弹簧的预紧力与紧固件反作用力平衡时，齿轮组中的离合机构发生相对滑动，输出轴停止向紧固件传递扭矩并开始空转；同时，离合机构的机械位移触发限位开关动作，输出“扭矩达标"接点信号，设备发出“嘀"声提示，绿色指示灯闪烁确认作业完成。该机制确保每次紧固扭矩均稳定控制在预置范围内，避免过扭或欠扭。

4 Pokayoke防错功能工作原理

Pokayoke防错功能围绕“避免紧固遗漏、防止扭矩异常、实现流程追溯"三大目标设计，通过“状态监测-信号处理-联锁控制"的闭环逻辑，弥补单纯机械扭矩控制的局限性，核心机制分为三大模块：

4.1 作业状态监测机制

防错单元通过双重监测实现作业状态识别：

扭矩达标监测：通过限位开关与离合机构的机械联动，实时检测扭矩是否达标——达标时触发常开接点闭合，输出持续200ms的确认信号；未达标时保持接点断开状态；
操作流程监测：内置延时逻辑，若启动驱动后3秒内未检测到扭矩达标信号（如批头未贴合紧固件、空转），判定为“无效操作"，触发黄色指示灯闪烁提示。

4.2 异常报警与联锁控制

当监测到异常状态时，防错单元通过“本地提示+外部联锁"实现双重控制：

本地报警：扭矩超差（如机械故障导致过扭）或无效操作时，红色指示灯常亮并伴随蜂鸣报警，提示操作人员及时处理；
外部联锁：通过限位开关信号接口将异常状态传输至PLC或装配线控制系统，触发后续工序暂停——例如，某工位未输出“扭矩达标"信号时，传送带无法启动，避免未紧固工件流入下一道工序；
复位机制：异常排除后，需按下防错功能键手动复位，清除报警状态，防止故障状态下继续作业。

4.3 计数与追溯功能实现

防错单元的信号输出可与东日CNA-4mk3计数管理系统或第三方数据采集设备联动，原理如下：

每次扭矩达标后，限位开关输出的接点信号被计数系统捕获并记录，形成“时间-工位-扭矩状态"的关联数据；若出现连续3次无效操作，系统自动记录异常日志并触发管理员提醒。该机制实现紧固作业的全程追溯，满足ISO质量体系对过程可追溯性的要求。

5 预置式驱动与防错功能协同逻辑

RNTDLS260CN的核心竞争力在于预置式扭矩驱动与Pokayoke防错功能的深度协同，形成“精准执行-实时监控-异常干预-数据追溯"的全流程管控体系，协同逻辑分为四个关键环节，具体如下：

5.1 协同启动环节

操作人员启动驱动机构时，预置扭矩模块与防错单元同步激活：扭矩弹簧释放势能驱动输出轴旋转，防错单元开始计时并监测限位开关状态，确保作业从启动阶段即处于双重监控下。

5.2 扭矩传递协同环节

紧固过程中，扭矩驱动模块传递扭矩的同时，防错单元通过实时监测限位开关状态判断作业有效性：若批头未贴合导致空转，防错单元在3秒内触发无效操作报警，避免“假紧固"；若扭矩正常传递，防错单元保持待机状态，不干预机械驱动过程。

5.3 达标响应协同环节

当扭矩达到预置值时，两大模块实现同步响应：

扭矩驱动模块：离合机构滑动实现空转，停止扭矩传递；
防错单元：限位开关动作输出达标信号，触发本地提示（声光）与外部联锁（信号输出），同时将达标信息上传至计数系统。

该协同响应确保“扭矩精准控制"与“作业合规确认"同步完成，响应延迟≤100ms，无信号传输滞后风险。

5.4 异常处理协同环节

当出现机械故障导致扭矩异常时，协同机制启动应急控制：防错单元监测到扭矩持续超过预置值但未触发空转时，判定为“过扭故障"，立即输出报警信号并切断驱动动力；同时，扭矩驱动模块的机械安全结构限制最大扭矩不超过额定值的120%，防止设备损坏或工件报废。

6 典型应用场景与协同价值体现

以汽车电子模块装配场景为例，RNTDLS260CN的协同机制实现以下价值：

精准紧固保障：预置150cN·m扭矩值用于固定电路板螺丝，机械驱动模块确保每次扭矩误差≤±4.5cN·m，避免螺丝过扭导致板卡损坏；
防漏装控制：通过与PLC联锁，若某颗螺丝未输出达标信号，装配线无法进入下一道工序，漏装率从传统工具的0.5%降至0；
过程追溯：计数系统记录每台产品的紧固次数与时间，出现质量问题时可快速定位具体作业工位与时间，追溯效率提升80%。

7 维护与校准对工作原理的影响

为确保两大核心机制的协同稳定性，需关注以下维护要点：

扭矩校准：每6个月使用标准扭矩测试仪校准预置扭矩值，若弹簧疲劳导致扭矩漂移超过±5%，需更换原厂弹簧，否则将导致驱动与防错的阈值不匹配；
限位开关检查：每月清洁开关触点并测试信号输出，若触点氧化导致信号延迟，将造成防错响应滞后；
离合机构润滑：每3个月涂抹东日专用润滑脂，确保扭矩达标时离合机构顺畅滑动，避免机械卡滞导致的扭矩异常。