CN104133500A - 应用于感应锁固元件的控制扭矩方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，其提供至少一感应锁固元件、以及一动力锁紧工具，当动力锁紧工具将感应锁固元件予以锁固至所需位置，感应锁固元件产生的感测信号会传递至动力锁紧工具的控制器上，通过控制器控制动力锁紧工具的驱动马达的正、反转，以依感测信号来判断并控制驱动马达作正向或反向旋转的可程序连续动作，直到锁固的扭矩或夹紧力达到预设的扭矩目标值为止。本发明的应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，其在以动力锁紧工具进行高效率的锁紧过程中，仍能充分发挥感应锁固元件在精密锁固上的精确特性。

Description

应用于感应锁固元件的控制扭矩方法

技术领域

本发明涉及一种获知如螺设元件于锁设中的扭矩或夹紧力的方法，尤指一种应用于感应锁固元件的控制扭矩方法。

背景技术

按，如螺栓或垫圈等螺设元件已被大量地应用于各式产品之中，且产品体积越大，则螺设元件所需的夹紧力则越大。然而，锁附零组件时，如何得知螺设元件所承受的夹紧力或扭矩已达规范需求？于现有技术中，往往使用锁固工具来锁固，再以数字式扭力扳手或超声波螺栓应力检测装置（Ultrasonic boltstress measurement device），来检测锁固元件是否达到预设的扭矩设定值。然而，锁固工具往往因操作人员过度施力于螺设元件上，导致螺设元件结构损坏、断裂。举例而言，当使用螺设元件锁附于汽车轮胎钢圈时，如施力过度，将使螺设元件所承受的夹紧力超过元件最大夹紧力，而造成螺设元件甚至轮胎钢圈的结构受损。因此，经常于汽车急速行驶时、或汽车受到巨大外力冲击时，发生螺设元件断裂的意外，致使轮胎钢圈脱离，造成重大伤害。故为求安全锁固，世界各国皆有相关法律或规范要求业者，以可控制扭矩大小的扭紧工具来进行锁固、或于锁固后以数字式扭力扳手进行检测。如前述使用超声波螺栓应力测装置来检测，则因费用过于庞大且操作不便，使得超声波的量测方法无法普及使用。

另外，为求锁固结果的精确，目前有些厂商采用螺设元件内建传感器、数据传输器及微处理器等装置的方式，使得螺设元件的制造成本大幅提升。又或者，利用一内建感测元件的感应螺栓以有线的方式连接一控制装置，并将螺帽套入感应螺栓以进行锁紧作业，而控制装置将可通过感应螺栓内建的感测组件实时显示夹紧力值。然而，一般皆采手动扭力板手对感应螺栓进行锁固，施工效率差。而感应螺栓与控制装置以有线的方式连接，仍有作业不便的问题。如以动力扭力锁紧工具对感应螺栓进行锁固，施工效率佳却又因速度过高不易将感应螺栓的锁固扭矩控制在设定的范围内。

因此，目前现有的感应螺栓的夹紧力或扭矩的锁固方法具有不够准确、或不易检测以及施工作业不方便等使用问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，使其能在以动力锁紧工具进行高效率的锁紧过程中，仍能充分发挥感应螺栓或感应垫圈等感应锁固元件在精密锁固上的精确特性。

为了达成上述的目的，本发明提供一种应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，其步骤如下：

a)提供至少一感应锁固元件、以及一动力锁紧工具，该感应锁固元件具有一信号传输单元，该动力锁紧工具具有一控制器以控制其驱动马达的正、反转；

b)利用该动力锁紧工具将该感应锁固元件予以锁固至所需位置，该感应锁固元件因施加扭矩而形变所产生的感测信号传递至该信号传输单元，再由该信号传输单元将所述感测信号传递至该控制器；

c)对该控制器提供一扭矩目标值，且该控制器根据接收自该信号传输单元的感测信号进行运算对比，当所述感测信号小于所述扭矩设定值时，控制该驱动马达正转，当所述感测信号小于所述扭矩设定值时，控制该驱动马达反转；

d)重复上述步骤c)直至所述感测信号落入所述扭矩设定值范围内时，则停止该驱动马达。

其中，所述感应锁固元件为多个，并以同一所述信号传输单元作所述感测信号的传输。

其中，该信号传输单元设有一识别元件。

其中，该识别元件进一步为一无线射频识别元件。

其中，该感应锁固元件设有一加速规。

其中，该感应锁固元件为一感应螺栓或一感应垫圈。

其中，该信号传输单元将所述感测信号传递至控制器上，为通过有线或无线传输方式。

本发明的应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，其在以动力锁紧工具进行高效率的锁紧过程中，仍能充分发挥感应螺栓或感应垫圈等感应锁固元件在精密锁固上的精确特性。

本发明的应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，其又兼具有可事后监控或追踪而得知感应锁固元件的锁紧状态，是否仍符合或维持在预期、可允许的安全范围内的效用。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明动力锁紧工具对感应锁固元件进行锁固动作的示意图。

图2为本发明感应锁固元件应用于车辆轮毂上的实施方式示意图。

图3为本发明的控制器可程序方法的第一实施例方块流程图。

图4为本发明的控制器可程序方法的第二实施例方块流程图。

其中，附图标记：

1：感应锁固元件

10：螺头

100：信号传输单元

11：螺杆

110：感应元件

12：传输线

2：动力锁紧工具

20：控制器

21：驱动马达

3：车辆轮毂

具体实施方式

为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

请参阅图1及图2，分别为本发明动力锁紧工具对感应锁固元件进行锁固动作的示意图、以及本发明感应锁固元件应用于车辆轮毂上的实施方式示意图。本发明提供一种应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，其可通过如感应螺栓或感应垫圈等感应锁固元件1在精密锁固上具有可精确得知扭矩或夹紧力的特性，来达到锁固过程中快速完成锁设作业的目的，同时能于事后对于其锁紧状态进行监控，以得知是否仍符合或维持在预期、可允许的安全范围内。

承上所述，该感应锁固元件1通过一动力锁紧工具2完成锁固作业。而在本发明所举的实施例中，以应用于一车辆轮毂3上为例，且该感应锁固元件1可为一感应螺栓，其具有一螺头10、以及一由该螺头10一轴向延伸的螺杆11所构成，于螺杆11或螺头10中心轴在线埋上设有一如应变规（Strain gauge）等感应元件110，以侦测感应锁固元件1于锁紧的过程中，因施加扭矩而形变所产生的感测信号（如一应变值，通常以电压表示），如此即可以对应的锁紧扭矩或夹紧力与应变值的线性关系，来控制锁紧扭矩或夹紧力的大小；而感应元件110则以如传输线12等电连接方式连接至一信号传输单元100，以供感应元件110所产生的感测信号可通过传输线12而传递至信号传输单元100上。且如图2所示，可由多个感应锁固元件1分别连接至同一信号传输单元100上。

如图1所示，该动力锁紧工具2可为各式冲击式或油压脉冲式等，以电动或气动来提供其动力源的锁紧工具，其目的仅用以将一如上所述的感应锁固元件1锁固至预期的夹紧力状态，而扭矩的实施即是产生夹紧力的一种手段。而本发明主要为于该动力锁紧工具2上设有一控制器20，该控制器20利用可程序方法来控制该动力锁紧工具2的驱动马达21的正、反转，并能对该控制器20设定一扭矩目标值，且该控制器20能接收来自感应元件110传递至信号传输单元100的感测信号，从而将所述感测信号数值化后再与所述扭矩目标值作运算比对；当感测信号的数值未达扭矩目标值前，该控制器20能控制动力锁紧工具2的驱动马达21正转，以将感应锁固元件1继续予以锁紧，直至感测信号的数值到达扭矩目标值为止，控制器20即控制该驱动马达21停止，并将感应元件110所传递的感测信号重置（reset）归零，以完成锁固动作。

然而，若于上述锁固的动作中，发生驱动马达21因正转量超过默认值时，亦即感测信号的数值超过扭矩目标值时，该控制器20即控制该驱动马达21进行反转，以令动力锁紧工具2对感应锁固元件1进行反转松脱的动作；因此，控制器20可依此持续回馈的感测信号，来判断并控制驱动马达21作正向或反向旋转的可程序连续动作，直到锁固的扭矩或夹紧力达到预设的扭矩目标值为止，该控制器20控制该驱动马达21停止或切断动力源。

如图3所示，即为本发明的控制器可程序方法的第一实施例方块流程图。首先，对上述控制器20设定一扭矩（扭力）目标值(S10)，控制器20再接收来自感应元件110传递至信号传输单元100的感测信号，以读取一扭力感测值(S11)，此时，会先判断该扭力感测值是否等于该扭力目标值(S12)；若为“是”（即扭力感测值已达扭矩目标值），则代表欲锁固的扭矩或夹紧力已达预设的扭矩目标值，此时控制器20会控制动力锁紧工具2的驱动马达21停止或切断动力源，以完成锁固动作。反之，若为“否”（即扭力感测值未达或超过扭矩目标值），则代表欲锁固的扭矩或夹紧力与预设的扭矩目标值不符，可能未达或已超过目标值，故控制器20会再判断该扭力感测值是否小于该扭力目标值(S13)；若为“是”则继续控制驱动马达21进行“正转”，而若为“否”则控制驱动马达21改为“反转”，并皆会重新回到上述S11步骤，直至S12步骤的判断为“是”的情况下，才会令驱动马达21停止或切断动力源。

另，如图4所示，为本发明的控制器可程序方法的第二实施例方块流程图。首先，同样对上述控制器20设定一扭矩目标值(S20)，控制器20再接收来自感应元件110传递至信号传输单元100的感测信号，以读取一扭力感测值(S21)，此时，会先判断该扭力感测值是否小于该扭力目标值(S22)；若为“是”（即扭力感测值未达扭矩目标值），则代表欲锁固的扭矩或夹紧力未达预设的扭矩目标值，故控制器20会控制动力锁紧工具2的驱动马达21持续“正转”，直至该扭力感测值大于（即不小于）该扭力目标值后，再判断该扭力感测值是否等于该扭力目标值(S23)；若为“否”（即扭力感测值超过扭矩目标值），则代表欲锁固的扭矩或夹紧力已超过预设的扭矩目标值，故控制器20会控制动力锁紧工具2的驱动马达21改以“反转”，并重新执行上述S21等步骤，直至S23步骤的判断为“是”的情况下，才会令驱动马达21停止或切断动力源。

此外，该控制器20亦可连接一显示器（图略），以将上述感测信号的数值予以显示，如此操作人员即可得知该感应锁固元件1所处的夹紧状态是否符合预期的安全范围内。而信号传输单元100将感测信号传递至控制器20上的途径，可以通过有线或无线传输等方式。在本发明所举的实施例中，为无线传输方式；而若是通过有线传输方式，可令控制器20利用如连接器等可拆卸的方式，插接于信号传输单元100上以读取其感测信号。

再如图1所示，该感应锁固元件1可设置一具识别其身份的功能的识别元件（Identity,ID），该识别元件更可进一步为一无线射频识别元件（RadioFrequency Identification,RFID）。同时，该该感应锁固元件1亦可进一步增设一加速规，故当锁紧工具2接触感应锁固元件1之际，会因相接触而产生震动以令加速规作出反应，如此即可驱动该信号传输单元100，进而令该信号传输单元100将感应信号提供至控制器20。

是以，借由上述的步骤流程，即可得到本发明应用于感应锁固元件的控制扭矩方法。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，其特征在于，其步骤包括：

a)提供至少一感应锁固元件、以及一动力锁紧工具，该感应锁固元件具有一信号传输单元，该动力锁紧工具具有一控制器以控制其驱动马达的正、反转；

b)利用该动力锁紧工具将该感应锁固元件予以锁固至所需位置，该感应锁固元件因施加扭矩而形变所产生的感测信号传递至该信号传输单元，再由该信号传输单元将所述感测信号传递至该控制器；

c)对该控制器提供一扭矩目标值，且该控制器根据接收自该信号传输单元的感测信号进行运算对比，当所述感测信号小于所述扭矩设定值时，控制该驱动马达正转，当所述感测信号小于所述扭矩设定值时，控制该驱动马达反转；

d)重复上述步骤c)直至所述感测信号落入所述扭矩设定值范围内时，则停止该驱动马达。

2.根据权利要求1所述的应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，其特征在于，所述感应锁固元件为多个，并以同一所述信号传输单元作所述感测信号的传输。

3.根据权利要求2所述的应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，其特征在于，该信号传输单元设有一识别元件。

4.根据权利要求3所述的应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，其特征在于，该识别元件进一步为一无线射频识别元件。

5.根据权利要求1至4任一项所述的应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，其特征在于，该感应锁固元件设有一加速规。

6.根据权利要求5所述的应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，其特征在于，该感应锁固元件为一感应螺栓或一感应垫圈。

7.根据权利要求1所述的应用于感应锁固元件的控制扭矩方法，其特征在于，该信号传输单元将所述感测信号传递至控制器上，为通过有线或无线传输方式。