Máquina automática de tornillos para el ensamblaje de MCCB: estándares de torque en terminales y una tabla de referencia

Un máquina automática de atornillado es muy adecuado para su uso en una línea de producción de interruptores automáticos en caja moldeada por una razón crucial: el tornillo del terminal es una unión de seguridad vital, y el par de apriete es el único factor que garantiza su fiabilidad. El tornillo del terminal en un MCCB no solo mantiene el cable en su lugar, sino que también proporciona la fuerza de sujeción mecánica que presiona el conductor contra el terminal. La fuerza de sujeción dicta la resistencia de contacto, la capacidad de conducción de corriente y la durabilidad de la unión frente a vibraciones y calentamiento a lo largo de los años. Un par incorrecto resultará en la falla de la unión, primero silenciosamente y luego de forma destructiva.

El presente artículo está dirigido a ingenieros que entienden la importancia de hacerlo correctamente. El artículo describe qué hace el tornillo terminal del MCCB, las diferentes regulaciones de par y una tabla de referencia con todas las cifras de par publicadas.

Lo que realmente hace el tornillo terminal del MCCB

El papel clave de apretar un MCCB tornillo del terminal es asegurar firmemente el conductor al terminal conductor de corriente mediante presión mecánica, lo que resulta en una baja resistencia de contacto en la conexión, su capacidad para transportar la corriente nominal y su resistencia al aflojamiento durante toda la vida útil. Proporciona los siguientes cuatro requisitos, cada uno siendo un caso en el que un par incorrecto conduce a fallas en el campo.

Asegurar una unión eléctrica confiable. El par del tornillo proporciona la fuerza de sujeción que acerca el conductor al metal del terminal creando un circuito eficiente y de baja impedancia. Un par insuficiente deja una unión de alta resistencia desde el inicio de la operación.
Mantener baja la resistencia de contacto y el aumento de temperatura. Cuando la sujeción es suficiente, los huecos microscópicos en la unión se cierran. Una alta resistencia de contacto conduce a calentamiento I²R y una conexión floja o parcial suele ser una de las fuentes muy comunes de ignición en un tablero de distribución. Ese es el tipo de falla que el control de par fue diseñado para prevenir.
Resistir vibraciones y expansión térmica. Una unión apretada con el par correcto puede resistir el autoaflojamiento causado por vibraciones del equipo y la expansión y contracción cíclica del cobre durante su operación. El par correcto asegura una conexión confiable a lo largo de miles de ciclos térmicos.
Garantizar la seguridad del aislamiento. Un conductor correctamente apretado no se aflojará ni creará un cortocircuito o circuito abierto, mientras que el conjunto instalado seguirá cumpliendo con los requisitos de distancia y trayectoria de fuga para los cuales el interruptor ha sido probado.

Tanto el apriete insuficiente como el exceso de apriete son igualmente peligrosos. Un tornillo con apriete insuficiente deja una conexión suelta y con sobrecalentamiento, mientras que un tornillo con exceso de apriete puede dañar la rosca, o el apriete puede dañarse o el molde puede agrietarse, lo que resulta en que la unión parezca buena en el taller pero falle en operación después de un par de ciclos. Cabe señalar que una zona segura es un valor determinado pero no una dirección, lo que precisamente hace que sea un riesgo confiar en conjeturas manuales cuando se fabrican grandes volúmenes.

Las normas detrás del par de apriete del terminal MCCB

Los MCCB son básicamente las normas IEC 60947-2 que tratan sobre interruptores automáticos de baja tensión, con las reglas básicas tomadas de la IEC 60947-1. El requisito para los terminales en esta situación es absoluto: esos terminales deben cumplir con restricciones en términos de fiabilidad mecánica y eléctrica y deben apretarse usando el par de apriete según la tabla #4 de la IEC 60947-1 que se basa en las dimensiones específicas de la rosca. Específicamente, el par de apriete del terminal es una característica declarada que está estrictamente asociada con el tipo de rosca utilizada y validada durante las pruebas.

Basándose en el hecho de que el valor correcto es específico para cada dispositivo, los fabricantes los publican. En el caso de algunas marcas de MCCB, los valores están indicados con láser en los terminales. En cuanto a las marcas reputadas, incluyen los valores en términos de instalación y hojas de datos de los terminales. Por lo tanto, la recomendación general para los técnicos puede formularse de manera sencilla: el par oficial para cada dispositivo es el valor escrito en el dispositivo en cuestión, ya que cambia dependiendo del tipo de terminal y la sección transversal del cable, el material del conductor, etc. La tabla a continuación es simplemente una referencia para algún propósito.

Es necesario tener claro por qué las pruebas reales pasan las conexiones, porque ayuda a entender que el par prescrito no es negociable. El proceso de verificación se describe en el tratado que detalla el proceso de verificación. Durante el proceso de verificación del par, los cables se utilizan de manera especificada para asegurar que la conexión no se queme ni se afloje. El terminal que solo resistiría por situaciones de suerte nunca cumpliría con el requisito de este proceso de verificación.

Tabla de referencia del par de apriete del terminal MCCB

La tabla presenta los pares de conexión publicados para dos tipos comúnmente usados de MCCB: ABB Tmax y Siemens 3VA, ofreciendo una visión general de los valores y permitiendo buscar un valor para una serie/marco específico. Las cifras se extraen de las guías de instalación de los fabricantes. En situaciones donde el mismo par es aplicable para varios tamaños de conductor, el par varía según la sección transversal como se indica en la última columna.

Tómelos solo como valores de referencia. Es muy importante verificar cada conexión respecto a las lecturas de torque en su interruptor específico y documento de instalación antes de ensamblar y poner en marcha, y mantener un registro del torque junto con la identidad de la herramienta y el valor registrado de cada conexión, ya que ese registro servirá como un activo durante las auditorías y también podrá demostrar su diligencia en caso de que se cuestione alguna conexión.

Por qué la consistencia del torque es un problema de fabricación

El torque, que será aplicado por un técnico en campo, se muestra en la tabla, mientras que la confiabilidad que promete se establece mucho antes en la planta de fabricación donde se produce el dispositivo del interruptor. Cada MCCB incluye un grupo de tornillos en terminales y tornillos del mecanismo que deben ser apretados con un torque determinado aplicado en el proceso de producción. Una vez fabricada, esta unión interna debe funcionar de acuerdo con las leyes de la física. Si el tornillo no está lo suficientemente apretado, ocurre sobrecalentamiento; al mismo tiempo, si está demasiado apretado, entonces el recinto se daña.

Aquí es donde un máquina automática de atornillado cambia la ecuación. En lugar de que un trabajador juzgue el torque por sensación, el dispositivo impulsa cada tornillo a un valor programado en control de bucle cerrado, lo aplica de la misma manera a la primera unidad del turno y a la unidad número 10,000, y almacena el valor en consecuencia. Lo que no puede determinarse o medirse durante el ensamblaje manual se convierte en un proceso fijo que se monitorea. Para los productores de MCCB en mercados exigentes, hay una diferencia entre reclamar calidad y demostrarla.

El aspecto económico respalda el buen argumento. Una célula regulada elimina la deriva que puede ocurrir en un proceso de ensamblaje manual en la última hora de un turno, reduce la cantidad de trabajo de inspección necesario en la revisión de conexiones y disminuye la cantidad de desperdicio y riesgo de garantía asociado con un terminal suelto que puede desarrollarse una vez que el interruptor se pone en uso. En comparación con los argumentos anteriores, también es importante mencionar la producción de la célula dedicada que puede trabajar uno o incluso dos turnos sin fatigarse. El retorno de inversión en una máquina automática de tornillos para MCCB generalmente se mide en meses, y la trazabilidad que produce sigue dando beneficios cada vez que una auditoría de cliente o una queja en campo debe ser respondida con datos en lugar de garantías.

Cómo una máquina automática de tornillos mantiene el torque en una línea MCCB

Las operaciones de la célula pueden clasificarse como un circuito cerrado, y la mayor dimensión de los tornillos MCCB junto con su mayor peso en comparación con los sujetadores de un interruptor automático en miniatura requiere que los mecanismos de alimentación y accionamiento sean apropiados para el peso que se maneja. Como un alimentador automático de tornillos y accionador en un solo marco, maneja la entrega y el apriete controlado juntos, lo que es lo que diferencia una célula de producción de un accionador en un soporte.

1. Alimentación de tornillos. Un sistema vibratorio o de alimentación por soplado singula los tornillos del volumen y los presenta, correctamente orientados, al husillo. La presentación confiable de los tornillos MCCB más pesados es lo que hace posible un ciclo sin supervisión.
2. Posicionamiento de la pieza de trabajo. El cuerpo del interruptor o el subconjunto del terminal se ubica y sujeta para que el orificio quede precisamente debajo del husillo, lo que previene el roscado cruzado y los aprietes incorrectos en las roscas más grandes.
3. Accionamiento controlado por torque. Un accionador servo o de corriente continua baja el tornillo y se detiene en el torque programado, a menudo con el ángulo monitoreado junto con el torque para que un hilo pelado o un roscado cruzado se detecte en lugar de registrarse como aprobado.
4. Verificación en línea. El torque y el ángulo se verifican en cada ciclo, y cualquier tornillo que flote, se pele o se asiente corto se marca en la estación, por lo que una unión sospechosa nunca sale sin marcar.
5. Registro de datos. Cada resultado se registra contra la unidad, proporcionando la trazabilidad que las auditorías de calidad y las calificaciones de clientes exigen cada vez más.

Vale la pena mantener los dos contextos de torque distintos. Los valores en la tabla de referencia son los torques de conexión de campo que un instalador aplica, tomados de los datos de instalación del fabricante. El valor que un máquina automática de atornillado se establece en la línea de ensamblaje proviene de la especificación del proceso del fabricante del interruptor para la unión interna, que se deriva de los mismos estándares. Ambos importan, y ambos dependen del mismo principio: un torque definido, aplicado consistentemente y verificado, es lo que hace que la conexión sea segura.

Elección de una máquina automática de tornillos para el ensamblaje de MCCB

No todas las células de apriete son adecuadas para el trabajo con MCCB. Se deben considerar varios factores clave para determinar el tiempo de actividad y la calidad al seleccionar un máquina automática de atornillado para esta tarea:

Un rango de salida de torque y capacidad de trabajo del accionador debe ser suficiente para sus tamaños de tornillo, ya que los sujetadores MCCB suelen ser más grandes que los sujetadores usados para interruptores pequeños y un accionador diseñado para tornillos pequeños puede no mantener la tolerancia.
La necesidad de control de torque en circuito cerrado que mida el torque por ciclo.
El requisito de un sistema de alimentación de alta resistencia, ya que un alimentador bloqueado, en lugar de un husillo lento, es a menudo responsable de la parada de la línea.
La necesidad de registro y capacidad para rastrear datos, ya que cada unión tiene un registro del valor para control interno y verificaciones de auditoría.
La necesidad de fijaciones y cambios según el tipo de producto para permitir cambiar rápidamente entre tipos de marcos de interruptores en lugar de esperar medio turno de trabajo.
La importancia de un proveedor que tenga conocimiento sobre los sujetadores MCCB.

Conclusión

Aunque el tornillo terminal en un MCCB es pequeño, es crucial para la seguridad y la certificación. De hecho, la fuerza de sujeción que proviene de este tornillo es lo que determina la resistencia de contacto, el aumento de temperatura, la resistencia a las vibraciones y la seguridad del aislamiento, fluctuaciones que difieren no solo entre sí, sino también en mantener un cierto torque. En otras palabras, las tablas de la IEC 60947-2 y la marcación del terminal proporcionan valores de torque obligatorios adecuados en forma de tabla de referencia, indicando la discordancia en los valores del torque aplicado en varios modelos de MCCB. Esto implica que la aplicación de tales valores de torque en volumen solo puede lograrse manualmente. Si desea saber más sobre su grupo de productos y rendimiento, contacte al equipo de Benlong Automation.

Huang Xiaolei | Benlong Automatización