TWI495800B - A screw with a locking force - Google Patents

Description

具有檢測鎖緊力之螺固件

本發明係為一種檢測鎖緊力的螺固件，特別是一種可提升螺固件應變變形的靈敏性，以精準、確實檢測出鎖緊程度之螺固件。

螺固件係利用在於鎖固物件之用途。工程上，為了將兩件(或以上)物件作固定或連接，往往都利用螺固件來鎖固。在一般簡易應用上，只要將螺固件鎖緊即可，一般多不會去注意到其鎖緊時的扭力程度高低，惟，倘若施加的鎖緊扭力過大，螺固件可能產生破壞、扭斷或崩裂；反之，倘若施加的鎖緊力不足，也會發生螺固件鬆動或脫離被鎖件的現象。

然而，當螺固件運用在現今大型建物、精密建築、精密設備、高承受壓力等場所下，若螺固件在鎖緊程度上發生過度或不足的情況，將往往影響建物本身的結構強度、機械設備的運作效果，甚至關係到使用者的生命財產安全。因此，鎖螺於鎖固時，其本身的鎖緊程度必須被監控與量測記錄，此關乎到各項應用領域(如：建築、機械、高科技等各類應用領域)於建構與使用時的品質優劣。

為了解決上述之問題，發明人係提出一解決方案，請參閱第一圖與第二圖所示，為第1310810『顯示扭力工程螺固件』發明專利前案，包括：一螺固件A10與一扭力量測裝置A20，該螺固件A10具有一頭部A11及一螺紋柄部A12，扭力量測裝置 A20具有設置於頭部A11之一處理顯示單元A21與一感應件A22，利用該頭部A11之受力變形，用以感測並顯示施加於螺固件A10之鎖緊扭力值，該扭力量測裝置A20係設於頭部A11上，可感測該頭部A11之變形量。當螺固件A10旋緊鎖固時，感應件A22便發送訊號至處理顯示單元A21，由處理顯示單元A21顯示螺固件A10之鎖緊力。

上揭專利前案雖可判讀螺固件之鎖緊程度，然而，卻有不夠靈敏之缺失。蓋，當該螺固件A10鎖緊被鎖物時，如第二圖，其頭部A11係與被鎖物接觸，惟，由於螺固件之頭部A11係一密實的實體，所產生的變形量小，須達到一定變形程度，該感應件A22始能感應出其變形量，進而得知其鎖緊扭力。是以，習知螺固件A10在變形量的程度上，無法達到靈敏、精密性反應，以致無法精確地反應與檢測其鎖緊程度。

有鑑於習用技術並不足以靈敏、精確地反應鎖緊的缺點，發明人進一步研發一種具有檢測鎖緊力之螺固件，可提升螺固件應變變形的靈敏性，以更精確地提供螺固件之鎖緊扭力，提升鎖固時安全防護的精準性。

本發明之主要目的在於提供一種具有檢測鎖緊力之螺固件，係於螺固件的頭部與螺桿部之間設有一凹陷部位，當該頭部受應力與螺桿部之間產生相對應變變形下，該凹陷部位可使該頭部靈敏地反應出變形量，藉以即時、精確地呈現螺固件的應變程度，以利於應變感測器(如：應變規、張力規)即時感測出精確、確實的應變扭力值，提升鎖固時的精準性。

本發明所提供之具有檢測鎖緊力之螺固件，其包括：一頭部、一螺桿部及一應變感測器。該頭部具有一底面及一由該頭部底面突起之凸緣；一容置空間，形成於該頭部底面與該 凸緣之間；該螺桿部設於該頭部之該底面，該螺桿部與該頭部之間形成一凹陷部位；該應變感測器(如：應變規、張力規)設置於該頭部之底面，並位於該容置空間中。

藉此，當該螺固件之頭部受到鎖緊力而變形時，利用該凹陷部位增加螺固件的變形量反應，有效提升其變形的靈敏性，使該應變感測器可精確地感測該頭部的鎖緊程度，提高檢測螺固件之鎖緊力的精準性。

A10‧‧‧螺固件

A11‧‧‧頭部

A12‧‧‧螺紋柄部

A20‧‧‧扭力量測裝置

A21‧‧‧處理顯示單元

A22‧‧‧感應件

100‧‧‧螺固件

1‧‧‧頭部

11‧‧‧底面

12‧‧‧凸緣

13‧‧‧容置空間

T‧‧‧厚度

2‧‧‧螺桿部

3‧‧‧凹陷部位

31‧‧‧凹入

h‧‧‧深度

4‧‧‧應變感測器

5‧‧‧保護片

200‧‧‧被鎖物

為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之目的、特徵以及所達成之功效，以下茲舉本發明若干較佳實施例，並配合圖示詳細說明於后：第一圖係為習用一種螺固件之立體圖。

第二圖係第一圖之螺固件與被鎖物在鎖固狀態之示意圖。

第三圖係為本發明第一較佳實施例之正視局部剖面圖。

第四圖係為第三圖之仰視圖。

第五圖係為本發明第一較佳實施例之螺固件與被鎖物在鎖固狀態之示意圖。

第六圖係本發明第二較佳實例之仰視圖。

第七圖係為本發明第三較佳實施例之仰視圖。

第八圖係為本發明第四較佳實施例之正視局部剖面圖。

第九圖係為本發明第五較佳實施例之仰視圖。

請參閱第三圖及第四圖，係為本發明所提供之螺固件之第一較佳實施例。如圖所示，該螺固件100具有一頭部1、一螺桿部2及一應變感測器4；該頭部1具有一底面11及一由該底面11周緣向下突起的凸緣12，該凸緣12係沿著該底面11之 周緣所形成；一容置空間13，位於該頭部1之底部，形成於該凸緣12與該底面11之間；該螺桿部2係設於該頭部1之底面11中央，其外周面具有螺紋供鎖螺配合。

該頭部1之底面11於鄰近該螺桿部2邊緣處凹設一凹陷部位3。本發明之較佳實施例中，該凹陷部位3係為一圈的凹環，例如，但不以此為限，於該頭部1的底面11凹設形成一環形凹錐，如第四圖所示。較佳地，該凹陷部位3之深度h為該頭部1之厚度T之10~35%，使螺固件100具有足夠的結構強度外，亦容易受力應變。請參閱第六圖，該凹陷部位3除了呈環形凹錐或一整圈的凹環外，也可由凹設於該頭部1底面11之多個凹入31所形成，所述之凹入31可為弧形、條形等幾何形狀，凹入之斷面可呈半圓形、三角形、方形或矩形等，該等凹入並於頭部之底面11以排列成一圈之方式環繞該螺桿部2，以增進該頭部1受力變形之應變效果，例如以二至四個凹入31等間隔地排列成一圈之狀態設於該底面11，並緊臨螺桿部2。如此，當該頭部1受緊鎖力而變形時，該凹陷部位3可使該頭部1應變量加大而精確地反應其變形量的大小，可以提昇應變變形的靈敏性。

該應變感測器4可為：應變規、張力規、或設有晶片的感測元件等，用以檢測該凹陷部位3的應變變形量，以得出一精確的鎖緊扭力值。該應變感測器4係固定設置於該頭部1之底面11而容設於該容置空間13中，該底面11係為供應變感測器4設置之平面。該應變感測器4並可具有無線傳輸功能，將感測出應變扭力值傳送至一外部裝置(圖未示)來接收；其中，該應變感測器4可為具有無線射頻辨識(RFID)功能之應變感測器、紅外線式應變感測器、藍芽式應變感測器、或NFC(Near Field Communication，近距離無線通訊)式應變感測器，可提供短距離 的高頻無線通訊技術。該應變感測器4亦可連接電線，以有線的方式傳輸訊號或資訊；該頭部係設有穿孔供電線穿設。

此外，該頭部1之凸緣12的高度大於應變感測器4厚度。當螺固件100與被鎖物200鎖固時(如第五圖)，該應變感測器4不會接觸到被鎖物200，避免該應變感測器4於鎖固時接觸而造成損壞情況。

請復參閱第五圖所示，本發明使用時，係用以將被鎖物200螺固於特定位置，當該螺固件100被旋轉鎖緊，該頭部1的凸緣12接觸到被鎖物200，使該頭部1受應力產生應變變形，藉由該凹陷部位3之設置，使頭部1的變形量加大，較習知螺固件更容易受力變形；設於該底面11之該應變感測器4係臨近該凹陷部位3，可即時、敏感地檢測頭部1之受力及變形量的變化，進而更靈敏及精確地感測出螺固件的應變值，並可透過無線傳輸方式，將檢測的數據資料傳送至一外部裝置(圖未示)，供使用者即時判讀螺固件100的鎖緊力(鎖緊扭力)，並作為鎖緊後之安全防護、監控等相關作業之所需。

請參閱第七圖，係為本發明所提供之螺固件之第三較佳實施例之仰視圖。本實施例中，該螺固件100同樣包括：一頭部1、一螺桿部2、一形成於該頭部1與該螺桿部2之間的凹陷部位3；該頭部1也具有一底面11、一凸緣12與一容置空間13。本實施例與第一實施例之差異在於：具有多數個應變感測器4，例如四個，該等應變感測器4係間隔地環設於該頭部1之底面11，每一個應變感測器4係坐落於不同的方位位置，分別感測出該頭部1在各方位位置的應變變形程度，即時地提供不同角度位置的鎖緊狀態，以提供更精確的檢測結果。

請參閱第八圖，係為本發明所提供之螺固件之第四 較佳實施例之正視圖，與前述實施例相同之元件及結構容不贅述。本實施例與第一實施例之差異在於：更包括一保護片5，容置於該凸緣12與該底面11之間的容置空間13，作為防塵、防污、防潮濕等防護作用，以及提保保護應變感測器4之效果。該保護片5裝入該容置空間13後，保護片5的底面不會突出於凸緣12的底面。

請參閱第九圖，係為本發明所提供之螺固件之第五較佳實施例之仰視圖，與前述實施例相同之處容不贅述。如圖所示，本實施例與第一實施例的差異在於：該應變感測器4的數量配置為四個，間隔地設置於該頭部1之底面11，每一個應變感測器4坐落於不同的方位位置，分別感測出該頭部1在各方位位置的應變變形情況，提供不同角位置的鎖緊程度之數值，可獲得更精確的檢測結果。同時，一保護片5設於容置空間13中，作為防塵、防污、防潮濕及保護應變感測器4等防護效果。

綜合以上實施、說明，本發明所提供之螺固件，藉由其頭部與螺桿部之間的凹陷部位，搭配至少一應變感測器之配置，能靈敏、精確地偵測螺固件之鎖緊扭力，並將鎖緊扭力等數值無線傳傳輸，傳輸予使用者，提升螺固件鎖固時的安全保障、監控的準確性。

上揭諸實施例僅係說明本發明而非限制。綜上所陳，本發明為同類物品首創之結構，並具實用功效之增進。

100‧‧‧螺固件

1‧‧‧頭部

11‧‧‧底面

12‧‧‧凸緣

13‧‧‧容置空間

T‧‧‧厚度

2‧‧‧螺桿部

3‧‧‧凹陷部位

h‧‧‧深度

4‧‧‧應變感測器

Claims (9)

1. 一種具有檢測鎖緊力之螺固件，包含有：一頭部，具有一底面及一由該底面周緣向下突起之凸緣；一容置空間，形成於該凸緣及該頭部底面之間；一螺桿部，設於該頭部的底面，該螺桿部與該頭部的底面間係凹設一凹陷部位；以及至少一應變感測器，設置於該頭部底面而位於該容置空間中；藉以當該頭部受到應力變形時，利用該凹陷部位，該應變感測器可靈敏地感測該頭部的應變量。
2. 如請求項1所述之螺固件，其中：該凹陷部位係一圈的凹環，臨近該螺桿部。
3. 如請求項2所述之螺固件，其中：該凹陷部位係一環形凹錐。
4. 如請求項1所述之螺固件，其中：該凹陷部位由多數凹入所形成，該等凹入係設於該頭部之底面並以排列成一圈之方式環繞該螺桿部。
5. 如請求項1所述之螺固件，其中：該凹陷部位之深度為該頭部之厚度的10至35%。
6. 如請求項1至5任一項所述之螺固件，更包括有：一保護片，該保護片容置於該容置空間中。
7. 如請求項1至5任一項所述之螺固件，其中：該應變感測器為多數個，該等應變感測器係間隔地設置於該頭部的底面。
8. 如請求項1所述之螺固件，其中：該應變感測器以無線傳輸方式作資料傳送。
9. 如請求項1或8所述之螺固件，其中：該應變感測器係為無線 射頻辨識式應變感測器、紅外線式應變感測器、藍芽式應變感測器或近距離無線通訊式應變感測器之其中一種型式。