螺丝刀的起源与发展历史

原创 朝花夕拾  2020-04-29 21:43  阅读 1,185 次

螺丝刀大概是手动工具里最简单的产品了,一个刀杆加一个手柄.即使在DIY动手能力不算太强的国人家庭,应该每个家庭都有那么一把。然而就是这么简单的产品,不可思议的具有划时代的意义,他比任何手动工具更资格代表世界工业革命的进程.

谈到螺丝刀必然先谈螺丝,什么是螺丝,我们大约可以从雷锋同志的日记略窥一二,

1960年 1月12日,雷锋在日记里写道:“虽然是细小的螺丝钉,是个细微的小齿轮,然而如果缺了它,那整个的机器就无法运转了,慢说是缺了它,即使是一枚小螺丝钉没拧紧,一个小齿轮略有破损,也要使机器的运转发生故障的,尽管如此,但是再好的螺丝钉,再精密的齿轮,它若离开了机器这个整体,也不免要当作废料,扔到废铁料仓库里去的。”

1962年4月7日,雷锋再次写道:“一个人的作用对于革命事业来说,就如一架机器上的一颗螺丝钉。机器由于有许许多多螺丝钉的连结和固定,才成了一个坚实的整体,才能运转自如,发挥它巨大的工作能力,螺丝钉虽小,其作用是不可估量的,我愿永远做一个螺丝钉。螺丝钉要经常保养和清洗才不会生锈。人的思想也是这样,要经常检查才不会出毛病。”

精神层面的东西我们先不提,但螺丝之于工业的意义不言而喻,2000年,美国《纽约时报》曾发起一项“人类纪元以来第二个千年的最佳工具”评选,最终,小小螺丝荣登榜首.

工业上,螺丝被广泛应用到各个工业领域,大到轮船,飞机,小到眼镜,手机都离不开螺丝,人们称他为“工业之米”,拧动这些工业之米的产品就是螺丝刀.

在第一次工业革命之前,螺丝很难生产,Job与William Wyatt兄弟找到了一种在新型机器上生产螺丝的方法,尽管他们的业务最终商用失败了,但他们对螺丝的低成本制造的贡献,最终导致了螺丝的大量增加和螺丝起子的普及。

螺丝的生产通过不断的提高效率和尺寸标准化,螺丝精度的提高也极大地促进了生产的繁荣。随着螺丝在工业应用上的逐渐普及,也同时导致了螺丝刀的改进和多样化。

1879年出生于安大略省的塞内卡镇的加拿大人 P.L 罗伯逊(Robertson),是加拿大费城工具销售公司东部地区的推销员,有一天,他正在使用直槽螺丝刀时,被不小心割伤,当时人们用的螺丝槽基本都是一字槽,一旦扭矩大一点就很容易发生打滑伤人事件,这次受伤事件,直接促使了Roberston产生了在拧螺丝时可以减少滑移,又能增加扭矩的方法,于是方槽螺丝被发明了。罗伯逊(Robertson)创造了罗伯逊螺丝公司(Robertson Screw Company)直到1951年去世。

为福特汽车公司制造车身的费雪公司,是罗伯逊的首批客户之一,使用超过700罗伯逊螺丝在T型汽车上。亨利·福特(HenryFord)发现该螺丝可以为每辆汽车节省了大约2个小时的工作时间后,试图获得在美国使用和制造罗伯逊螺丝的独家许可。罗伯逊拒绝了他,罗伯逊认为这并不符合他的最大利益,因此失去了将他的方槽螺丝发明推销给新兴的汽车工业的机会.

螺丝的真正普及的机会留给菲利普斯(Phillips),也就是我们熟悉的十字螺丝. 十字头螺钉设计的重要性在于其自定心特性,这在使用电动螺丝刀的自动化生产线上普及获得了极大的帮助.

但十字螺丝的真正发明者其实是约翰·P·汤普森(John P. Thompson),他在1932年获得了十字形凹头螺钉的专利,并在1933年为其获得了螺丝刀的专利. 但是初期的十字螺丝并未能引起制造商的兴趣,汤普森(Thompson)于1935年将自己的自定心设计设计卖给了菲利普斯(Phillips)。

菲利普斯(Phillips)于1934年成立了菲利普斯螺丝公司(Phillips Screw Company)。在对该设计进行了改进之后。菲利普斯(Phillips)将他的螺丝钉提供给了美国螺丝钉公司(American Screw Company),并在1936年凯迪拉克(Cadillac)上成功进行了试产之后,很快就席卷了美国汽车工业。随着大萧条结束和第二次世界大战剧变的工业复兴,PH螺丝很快成为并且仍然是世界上最受欢迎的螺丝。螺丝的主要吸引力在于,也可以在其上兼容使用传统的一字螺丝刀以及能更好的传达扭矩,而罗伯逊螺丝无法做到。

随着工业革命的历史进程,螺丝刀的手柄和刀杆已发生了很大变化。设计受用途和制造要求的影响。最初的螺丝刀模样都是如图这样由木柄铆接而成,即使是现在也还有部分工厂还在生产这种螺丝刀,我们叫夹柄螺丝刀. 同时,螺丝刀头也衍生无数的样式。

螺丝刀头样式

后期人们发现如果螺丝刀手柄的形状和材料的设计如果能舒适地贴合用户的手部,以使用户感到舒适并有助于最大程度地控制和扭矩。于是设计出了包括用于用户手指的凹痕以及诸如热塑性弹性体之类的柔软材料的表面,以增加舒适度和抓地力。

早在上个世纪60年代,著名螺丝刀品牌WERA维拉就与国际知名的弗劳恩霍夫研究所合作开发了与人手形状相匹配的螺丝刀手柄。经过很长的发展阶段后,维拉于1968年推出了Kraftform手柄,设计上加大了与手部的接触面积,特别是软质区可以产生特别大的摩擦力,使得高扭矩得到更好地传递,且手掌不会被手柄边缘损伤,这一优势在高强度的使用情况下效果尤为明显。

一个设计完美的螺丝刀手柄,能使手柄完美地融入手中,防止水泡和老茧,缓解手部劳损。硬质的材料则使手部皮肤在握持时不会黏着手柄,从而操作螺丝刀像轮子一般,可在手上快速滑动。这就是真正的人体工程学.

产品做到最后,就是做细节, 螺丝刀发展到如今,常规螺丝刀品质上大家都能做的差不多情况下,一些品牌已经把螺丝刀的手柄作为一个主要的项目,一个漂亮的手柄,是螺丝刀能不能卖得好的关键因素. 其实远不止螺丝刀,工具类的产品大约在30年前其实已经定型了,但是随着行业的细分,仍然诞生了非常多细分领域使用的螺丝刀产品.

精修螺丝刀

精修螺丝刀

我们也可以理解为刀头较小号的螺丝刀,早期多用于钟表,眼镜等精密维修拆卸场合,所以有“钟表螺丝刀”的别称,现在也大量应用于小型产品中,如闹钟、影音设备等。高品质的精密螺丝刀的制造要求远高于普通中型螺丝刀,螺丝刀在拧螺丝的时候,螺丝刀的刀头与螺丝之间产生的主要作用力为侧面推力,刀头与螺丝贴合的越好就越难打滑,越不会引起螺丝与螺丝刀之间的互损. 所以精密螺丝批微小的刀头更加需要确保加工精度,同时细小的刀杆和小刀头依然要求保持相当的硬度和强度,这都对材料、加工、热处理提出了极高的要求。

在精密螺丝领域,除了极致的耐磨程度以及完美的头部贴合度,还有很多元素都在被我们忽略,

防滚能力的设计

这个细节在中国广大螺丝刀工厂的老板与工程师都不一定能想到,目前市场上,螺丝刀手柄主流形态为了迎合手掌的舒适度,一般都被设计成圆形,然而圆形的螺丝刀放置在工作台上则会极易引起滚动滑落,掉在地上,螺丝刀的防滚设计细节,就变得非常重要,比如WERA在手柄设计的六角型,其他一些品牌在尾巴处设计的各种带角度的形状都是为了防滚的出现.

防滚能力的设计

尾部旋转盖帽的阻尼

精修螺丝刀由于其握持姿势很多时候都是手心顶着尾部拧螺丝,一个优秀的旋转盖帽设计是可以让顶在手心的螺丝刀增加更多的舒适度,降低疲劳。所以大部分的精修螺丝刀都会在尾部设计一个可以转动的盖帽,盖帽的阻尼越小,螺丝刀在手心的感觉就越顺滑,在拆机等微操的场景就感觉到舒适一些. 盖帽的阻尼设计,是精修螺丝刀这个产品除了头部的贴合精度外第二个灵魂细节.

说到精密螺丝刀,就不能不说到小米,以设计著称的小米于于去年推出了一款号称与Wiha合作的米家螺丝刀组套,以超现代的设计,超高的性价比,加上小米的品牌与口碑虏获了很多销量,并掀起了行业内的一股模仿风.

小米于于去年推出了一款号称与Wiha合作的米家螺丝刀组套

然而即使是小米收获了如此多的销量的情况,也是存在很多的天然缺陷的,这款螺丝刀号称与德国Wiha合作的,虽然头顶Wiha的光环,但其螺丝批还是在广东某工厂代工的,就批头的专业性功能而言,其精度,耐用度与德国Wiha,Wera ,瑞士PB等有着天差地别.

这款产品上,还存在着过度的外观设计,小米为了迎合外观看起来更加舒服,放弃了很多应有的工业设计,特别是在尾部的盖帽部分放弃了使用上的舒适度,多拧几次就手掌硌的疼,大体上专业的IT机修还是会宁愿花100多买一支PB螺丝刀,也不会用99一整盒的螺丝刀.

专业角度上看,这款产品手柄太细,手柄不防滑,使不上力,批头精度低,强度低,多拧几次就花了,批头容易生锈,如果正儿八经当专业工具用,真的会降低效率,影响心情.

当然,也可能是小米为了迎合大众市场做的这款产品.在爆款上这点上还是做的非常成功的,确实帅到爆表的颜值,还算不错的全功能性,99的亲民价格,但从专业工具的维度上说,但还远远算不上一把趁手的好产品.

在掀起的模仿热中,不得不提到SATA世达开发的世达PEN,虽然在产品样式上看起来与小米还是有区别,但无论怎么看都有一股浓浓的小米味道. 原以为世达作为大陆地区手工具销量龙头,美国APEX更算得上是全球工具行业领头羊集团,而小米供应链之前没有涉及过工具产业,只是以设计出名的公司,世达应该会比小米更加懂工具,如果要做也会是超越,而不是模仿。

世达PEN

结果真的是一声叹息,如果说小米有过度设计的嫌疑的话,那么世达的这款螺丝根本就是有设计缺陷. 首先世达放弃了自己一贯的世达绿的风格,全面模仿小米,包装盒,颜色,样式全面模式,关键的是很多的地方还没有抄好.

质量上,小米的供应链至少来自广东大陆地区的某国内一流水平供应商,世达的供应商则是在批头质量上略差的宁波某工厂,这点上就要略差了一筹,

关键点来了,世达这支精密螺丝刀在手柄处竟然没有设计可以转动的盖帽,世达的产品经理跟设计可以说是完全不懂产品了.难道不知道一个好的转轴盖帽是一把精密螺丝的第二灵魂吗?

当然,就这么一个杆子也能拧螺丝,仅仅这样也就算了,设计师还很突兀的 在刀杆的尾部加上了批头仓的按压开关,而且这个开关比较的突出,让原本握在手心就非常不舒服的刀杆,这下变得更加硌手. 是在使用的时候,稍微用力就非常容易触发批头仓的按压开关,一不小心就能触发所有批头全部弹出.

虽然世达是美国APEX的品牌,但是世达本土的运营团队经过这么多年的折腾,除了品牌是APEX的,所有的东西基本都是中国化了,APEX集团也事实上对世达的掌控能力也很差,都是中国人在操作,所以世达其实代表了中国自己的手工具行业较为高端的团队与水平,这波世达PEN大跌眼镜的骚操作也代表了目前中国工具对专业领域的高度匮乏.

绝缘螺丝刀

绝缘螺丝刀

绝缘螺丝刀是为了在带电及高压操作场合特别设计的螺丝刀。通常,绝缘螺丝刀除了一小部分刀头为外露金属外,整个螺丝的刀杆和刀柄都被绝缘材料所包裹,这样可以有效防止带电金属与外界接触和高压电弧,提高带电操作的安全性。一般高压绝缘螺丝刀耐压标称为1,000伏。

必须强制性通过VDE IEC 60900的标准,绝缘螺丝刀出厂前都必须通过100%的10,000伏的高强度水浴测试,以验证其重要的绝缘特性,不仅如此,还会在-40°C下进行冲击韧性测试,确保使用者在带电、甚至极端环境下也能安全工作。

防静电螺丝刀

防静电螺丝刀

ESD(Electro-Static discharge)的意思是“静电释放”,例如对手机或平板电脑等电子部件进行螺丝装卸时,静电电荷很可能会造成设备故障或失灵,甚至导致更严重的不可逆损毁,这就使得防静电螺丝刀的存在必不可少了

敲击螺丝刀

敲击螺丝刀

作业时经常面临的问题:懒得更换工具,螺丝刀就经常会被误用作凿子。但普通螺丝刀的刀杆没有贯穿手柄,尾部也没有设计敲击面,用力的敲击,手柄有可能开裂,这会很危险。因此就诞生了敲击螺丝刀,不仅可用于拆装螺丝,还可适用于紧固、敲凿和松动卡死的螺丝。

有的螺丝刀刀杆上还配备了六角螺栓,可以通过拧动开口扳手或套筒扳手来传输更大扭力。好的敲击螺丝刀使用优质钢材制成的六角形刀杆贯穿整个手柄,使得用手锤击打的力量能安全无损地传递,整体回火的加工工艺则确保了刀杆不会碎裂或者折断

扭力螺丝刀

扭力螺丝刀

因为一般用于工业生产,扭力螺丝刀一般分可调和力矩固定两大类,可调的就叫可调式扭矩螺丝刀,力矩固定的又分为预制式扭矩螺丝刀和定扭螺丝刀,没有优劣之分,只是适用场景不同。有些品牌的小型电动螺丝刀也能提供力矩设定功能,以防螺丝过度旋紧,但精确程度远没有手动扭力螺丝刀高.

扭力螺丝刀的原理是通过特殊的结构使螺丝刀具有特定的扭力,超过预定扭力,螺丝刀的内部离合器就会松脱,自动形成空转,以便控制旋上的螺丝具有适当的松紧程度。因此如何防止螺丝或工件的损坏、保证螺纹连接的可靠性,都是扭力螺丝刀的重点。

这样子做的主要目标在于避免工作密集造成的螺丝穿凿和非生产性停机,还有确保无论何时都能具备同样的精度,当达到设定的扭矩数值时就会发出清晰的响声信号。由于扭力螺丝刀刀身属于高精密工具,而螺丝刀批头是易损部件,所以扭力螺丝刀都是可换批头的设计。

当然在除了如上介绍的,还有诸如棘轮螺丝刀,Z型螺丝刀等各种应用场景, 但基本功能不会有变化,就不再一一赘述. 随着这俩年随着锂电工具的兴起,很多领域, 电动螺丝刀在逐渐的替代手动螺丝刀,虽然电动螺丝刀,给使用者提供了更加省力,更快的工作效率,但是完全替代螺丝刀也是不大可能,除了比较高昂的成本外,电动螺丝目前的技术水平,对使用环境下扭力的调教还是很难,很容易导致螺丝的过紧,滑丝,滑牙等问题. 拧的过紧的螺丝甚至会导致工件的破损。

特别是在工业维修领域,每拧一颗螺丝,都是和机器的一次对话,因你拧下去的同时,螺丝是否拧错,大小是否合适,螺丝刀长短是否合适,手心的力度都会及时的反馈给你。

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