TW201440964A - 應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法 - Google Patents

Abstract

一種應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法，其係提供至少一感應鎖固元件、以及一動力鎖緊工具，當動力鎖緊工具將感應鎖固元件予以鎖固至所需位置，感應鎖固元件產生的感測訊號會傳遞至動力鎖緊工具之控制器上，透過控制器控制動力鎖緊工具之驅動馬達的正、反轉，以依感測訊號來判斷並控制驅動馬達作正向或反向旋轉的可程式連續動作，直到鎖固的扭矩或夾緊力達到預設的扭矩目標值為止。

Description

應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法

本發明係與一種獲知如螺設元件於鎖設中的扭矩或夾緊力之方法，尤指一種應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法。

按，如螺栓或墊圈等螺設元件已被大量地應用於各式產品之中，且產品體積越大，則螺設元件所需的夾緊力則越大。然而，鎖附零組件時，如何得知螺設元件所承受的夾緊力或扭矩已達規範需求？於習知技術中，往往使用鎖固工具來鎖固，再以數位式扭力扳手或超音波螺栓應力檢測裝置（Ultrasonic bolt stress measurement device），來檢測鎖固元件是否達到預設的扭矩設定值。然而，鎖固工具往往因操作人員過度施力於螺設元件上，導致螺設元件結構損壞、斷裂。舉例而言，當使用螺設元件鎖附於汽車輪胎鋼圈時，如施力過度，將使螺設元件所承受之夾緊力超過元件最大夾緊力，而造成螺設元件甚至輪胎鋼圈之結構受損。因此，經常於汽車急速行駛時、或汽車受到巨大外力衝擊時，發生螺設元件斷裂的意外，致使輪胎鋼圈脫離，造成重大傷害。故為求安全鎖固，世界各國皆有相關法律或規範要求業者，以可控制扭矩大小的扭緊工具來進行鎖固、或於鎖固後以數位式扭力扳手進行檢測。如前述使用超音波螺栓應力測裝置來檢測，則因費用過於龐大且操作不便，使得超音波的量測方法無法普及使用。

另外，為求鎖固結果的精確，目前有些廠商係採用螺設元件內建感測器、資料傳輸器及微處理器等裝置的方式，使得螺設元件的製造成本大幅提升。又或者，利用一內建感測元件的感應螺栓以有線的方式連接一控制裝置，並將螺帽套入感應螺栓以進行鎖緊作業，而控制裝置將可透過感應螺栓內建的感測元件即時顯示夾緊力值。然而，一般皆採手動扭力板手對感應螺栓進行鎖固，施工效率差。而感應螺栓與控制裝置以有線的方式連接，仍有作業不便的問題。如以動力扭力鎖緊工具對感應螺栓進行鎖固，施工效率佳卻又因速度過高不易將感應螺栓的鎖固扭矩控制在設定的範圍內。

因此，目前習知之感應螺栓的夾緊力或扭矩之鎖固方法具有不夠準確、或不易檢測以及施工作業不方便等使用問題。

有鑑於此，本發明人為改善並解決上述之缺失，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明之主要目的，在於可提供一種應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法，使其能在以動力鎖緊工具進行高效率的鎖緊過程中，仍能充份發揮感應螺栓或感應墊圈等感應鎖固元件在精密鎖固上的精確特性。

本發明之另一目的，在於可提供一種應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法，其又兼具有可事後監控或追蹤而得知感應鎖固元件之鎖緊狀態，是否仍符合或維持在預期、可允許的安全範圍內之效用。

為了達成上述之目的，本發明係提供一種應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法，其步驟如下：

a)提供至少一感應鎖固元件、以及一動力鎖緊工具，該感應鎖固元件具有一訊號傳輸單元，該動力鎖緊工具具有一控制器以控制其驅動馬達之正、反轉；

b)利用該動力鎖緊工具將該感應鎖固元件予以鎖固至所需位置，該感應鎖固元件因施加扭矩而形變所產生的感測訊號傳遞至該訊號傳輸單元，再由該訊號傳輸單元將所述感測訊號傳遞至該控制器；

c)對該控制器提供一扭矩目標值，且該控制器根據接收自該訊號傳輸單元之感測訊號進行運算對比，當所述感測訊號小於所述扭矩設定值時，控制該驅動馬達正轉，當所述感測訊號小於所述扭矩設定值時，控制該驅動馬達反轉；

d)重覆上述步驟c)直至所述感測訊號落入所述扭矩設定值範圍內時，則停止該驅動馬達。

1．．．感應鎖固元件

10．．．螺頭

100．．．訊號傳輸單元

11．．．螺桿

110．．．感應元件

12．．．傳輸線

2．．．鎖緊工具

20．．．控制器

21．．．驅動馬達

3．．．車輛輪轂

第一圖係本發明動力鎖緊工具對感應鎖固元件進行鎖固動作之示意圖。

第二圖係本發明感應鎖固元件應用於車輛輪轂上之實施方式示意圖。

第三圖係本發明之控制器可程式方法的第一實施例方塊流程圖。

第四圖係本發明之控制器可程式方法的第二實施例方塊流程圖。

為了使　貴審查委員能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱第一圖及第二圖，係分別為本發明動力鎖緊工具對感應鎖固元件進行鎖固動作之示意圖、以及本發明感應鎖固元件應用於車輛輪轂上之實施方式示意圖。本發明係提供一種應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法，其係可透過如感應螺栓或感應墊圈等感應鎖固元件1在精密鎖固上具有可精確得知扭矩或夾緊力之特性，來達到鎖固過程中快速完成鎖設作業之目的，同時能於事後對於其鎖緊狀態進行監控，以得知是否仍符合或維持在預期、可允許的安全範圍內。

承上所述，該感應鎖固元件1係透過一動力鎖緊工具2完成鎖固作業。而在本發明所舉之實施例中，係以應用於一車輛輪轂3上為例，且該感應鎖固元件1可為一感應螺栓，其具有一螺頭10、以及一由該螺頭10一軸向延伸的螺桿11所構成，於螺桿11或螺頭10中心軸線上埋上設有一如應變規（Strain gauge）等感應元件110，以偵測感應鎖固元件1於鎖緊的過程中，因施加扭矩而形變所產生的感測訊號（如一應變值，通常以電壓表示），如此即可以對應之鎖緊扭矩或夾緊力與應變值的線性關係，來控制鎖緊扭矩或夾緊力之大小者；而感應元件110則以如傳輸線12等電連接方式連接至一訊號傳輸單元100，以供感應元件110所產生的感測訊號可透過傳輸線12而傳遞至訊號傳輸單元100上。且如第二圖所示，可由複數個感應鎖固元件1分別連接至同一訊號傳輸單元100上。

如第一圖所示，該動力鎖緊工具2可為各式衝擊式或油壓脈衝式等，以電動或氣動來提供其動力源的鎖緊工具，其目的僅係用以將一如上所述的感應鎖固元件1鎖固至預期的夾緊力狀態，而扭矩的實施即是產生夾緊力的一種手段。而本發明主要係於該動力鎖緊工具2上設有一控制器20，該控制器20係利用可程式方法來控制該動力鎖緊工具2之驅動馬達21的正、反轉，並能對該控制器20設定一扭矩目標值，且該控制器20能接收來自感應元件110傳遞至訊號傳輸單元100的感測訊號，從而將所述感測訊號數值化後再與所述扭矩目標值作運算比對；當感測訊號之數值未達扭矩目前值前，該控制器20係能控制動力鎖緊工具2之驅動馬達21正轉，以將感應鎖固元件1繼續予以鎖緊，直至感測訊號之數值到達扭矩目標值為止，控制器20即控制該驅動馬達21停止，並將感應元件110所傳遞之感測訊號重置（reset）歸零，以完成鎖固動作。

然而，若於上述鎖固的動作中，發生驅動馬達21因正轉量超過預設值時，亦即感測訊號之數值超過扭矩目標值時，該控制器20即控制該驅動馬達21進行反轉，以令動力鎖緊工具2對感應鎖固元件1進行反轉鬆脫的動作；因此，控制器2可依此持續回饋的感測訊號，來判斷並控制驅動馬達21作正向或反向旋轉的可程式連續動作，直到鎖固的扭矩或夾緊力達到預設的扭矩目標值為止，該控制器20始得控制該驅動馬達21停止或切斷動力源。

如第三圖所示，即為本發明之控制器可程式方法的第一實施例方塊流程圖。首先，對上述控制器20設定一扭矩目標值(S10)，控制器20再接收來自感應元件110傳遞至訊號傳輸單元100的感測訊號，以讀取一扭力感測值(S11)，此時，會先判斷該扭力感測值是否等於該扭力目標值(S12)；若為「是」（即扭力感測值已達扭矩目標值），則代表欲鎖固的扭矩或夾緊力已達預設的扭矩目標值，此時控制器20會控制動力鎖緊工具2之驅動馬達21停止或切斷動力源，以完成鎖固動作。反之，若為「否」（即扭力感測值未達或超過扭矩目標值），則代表欲鎖固的扭矩或夾緊力與預設的扭矩目標值不符，可能未達或已超過目標值，故控制器20會再判斷該扭力感測值是否小於該扭力目標值(S13)；若為「是」則繼續控制驅動馬達21進行「正轉」，而若為「否」則控制驅動馬達21改為「反轉」，並皆會重新回到上述S11步驟，直至S12步驟之判斷為「是」的情況下，才會令驅動馬達21停止或切斷動力源。

另，如第四圖所示，係為本發明之控制器可程式方法的第二實施例方塊流程圖。首先，同樣對上述控制器20設定一扭矩目標值(S20)，控制器20再接收來自感應元件110傳遞至訊號傳輸單元100的感測訊號，以讀取一扭力感測值(S21)，此時，會先判斷該扭力感測值是否小於該扭力目標值(S22)；若為「是」（即扭力感測值未達扭矩目標值），則代表欲鎖固的扭矩或夾緊力未達預設的扭矩目標值，故控制器20會控制動力鎖緊工具2之驅動馬達21持續「正轉」，直至該扭力感測值大於（即不小於）該扭力目標值後，再判斷該扭力感測值是否等於該扭力目標值(S23)；若為「否」（即扭力感測值超過扭矩目標值），則代表欲鎖固的扭矩或夾緊力已超過預設的扭矩目標值，故控制器20會控制動力鎖緊工具2之驅動馬達21改以「反轉」，並重新執行上述S21等步驟，直至S23步驟之判斷為「是」的情況下，才會令驅動馬達21停止或切斷動力源。

此外，該控制器20亦可連接一顯示器（圖略），以將上述感測訊號之數值予以顯示，如此操作人員即可得知該感應鎖固元件1所處的夾緊狀態是否符合預期的安全範圍內。而訊號傳輸單元100將感測訊號傳遞至控制器20上的途徑，可以透過有線或無線傳輸等方式。在本發明所舉之實施例中，以無線傳輸方式為之；而若是透過有線傳輸方式，可令控制器20利用如連接器等可拆卸的方式，插接於訊號傳輸單元100上以讀取其感測訊號。

再如第一圖所示，該感應鎖固元件1可設置一具識別其身份之功能的識別元件（Identity,ID），該識別元件更可進一步為一無線射頻識別元件（Radio Frequency Identification,RFID）。同時，該該感應鎖固元件1亦可進一步增設一加速規，故當鎖緊工具2接觸感應鎖固元件1之際，會因相接觸而產生震動以令加速規作出反應，如此即可驅動該訊號傳輸單元100，進而令該訊號傳輸單元100將感應訊號提供至控制器20。

是以，藉由上述之步驟流程，即可得到本發明應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法。

綜上所述，本發明確可達到預期之使用目的，而解決習知之缺失，又因極具新穎性及進步性，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳查並賜准本案專利，以保障發明人之權利。

惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即拘限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術、手段等變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。

1．．．感應鎖固元件

10．．．螺頭

100．．．訊號傳輸單元

11．．．螺桿

110．．．感應元件

12．．．傳輸線

2．．．動力鎖緊工具

20．．．控制器

21．．．驅動馬達

3．．．車輛輪轂

Claims (7)

1. 一種應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法，其步驟包括：
   a)提供至少一感應鎖固元件、以及一動力鎖緊工具，該感應鎖固元件具有一訊號傳輸單元，該動力鎖緊工具具有一控制器以控制其驅動馬達之正、反轉；
   b)利用該動力鎖緊工具將該感應鎖固元件予以鎖固至所需位置，該感應鎖固元件因施加扭矩而形變所產生的感測訊號傳遞至該訊號傳輸單元，再由該訊號傳輸單元將所述感測訊號傳遞至該控制器；
   c)對該控制器提供一扭矩目標值，且該控制器根據接收自該訊號傳輸單元之感測訊號進行運算對比，當所述感測訊號小於所述扭矩設定值時，控制該驅動馬達正轉，當所述感測訊號小於所述扭矩設定值時，控制該驅動馬達反轉；
   d)重覆上述步驟c)直至所述感測訊號落入所述扭矩設定值範圍內時，則停止該驅動馬達。
2. 如申請專利範圍第１項所述之應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法，其中所述感應鎖固元件係為複數者，並以同一所述訊號傳輸單元作所述感測訊號之傳輸。
3. 如申請專利範圍第２項所述之應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法，其中該訊號傳輸單元係設有一識別元件。
4. 如申請專利範圍第３項所述之應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法，其中該識別元件係進一步為一無線射頻識別元件。
5. 如申請專利範圍第１至４任一項所述之應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法，其中該感應鎖固元件係設有一加速規。
6. 如申請專利範圍第５項所述之應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法，其中該感應鎖固元件係為一感應螺栓或一感應墊圈。
7. 如申請專利範圍第１項所述之應用於感應鎖固元件之可程式控制扭矩方法，其中該訊號傳輸單元將所述感測訊號傳遞至控制器上，係透過有線或無線傳輸方式者。