TWI569923B - 螺栓鎖固作業的監控系統及其方法 - Google Patents

Description

螺栓鎖固作業的監控系統及其方法

本發明係揭露一種有關監控螺栓的鎖固作業是否確實的技術領域，特別是關於一種利用具有射頻讀取器的扭力傳感器或中介件（如傳輸套筒），搭配扭力控制裝置及具有射頻標籤的螺栓，以監控螺栓鎖固作業的系統及其方法。

如台灣發明專利公告號I342821（美國專利公告號US7,779,704 B1），其第3、4圖所示，該專利為本發明之扭力傳感器的先前技術，其主要是著重在如何以減震材料與結構使扭力感應傳輸器得以穩定地偵測扭力，同時，搭配一控制裝置於達到目標扭力時及時發出警示並切斷動力源；或者是如台灣發明專利公告號I454346（美國專利公告號US9,026,379）其第6、7圖所示，透過傳輸套筒以連接器接合並驅動一裝設有形變感測元件的螺栓（感應螺栓），以即時偵測螺栓的夾緊力等方法；抑或是如美國發明專利US2015/0041162 A1，透過扭力控制裝置以程式監控螺栓之鎖緊扭力或夾緊力的方法，但未能利用其Claim 4提及的RFID來做為監控鎖固的順序，也未藉著此一射頻標籤的特性以讀取和寫入有關該螺栓的生產履歷、銷售履歷和施工鎖固相關的資訊，以確保使用正確的螺栓與便於做事後施工責任的追蹤查核等。本發明人取得的上述這些專利，雖然對提升螺栓鎖緊扭力的控制有相當大的幫助。但是，在實際應用時，仍有諸多可以加改良而更臻於完善之處。尤其是，對公共安全相關的設備機具，對螺栓的鎖固品質與安全等的要求，除需控制鎖緊扭力外，對於鎖固的順序，甚至事後的追蹤查核等都有著日益嚴苛的趨勢。要求所有重要結合點的鎖緊作業，必需能將有關螺栓鎖固的全部資料做即時的監控、傳輸、記錄與儲存，以備事後的追蹤查核與釐清施工責任之歸屬等。然而，時至今日，業界仍無經濟有效的解決方案。

在國外最先進的技術中，雖可做到遠端監控螺栓的鎖緊狀態，但在施行鎖固作業時，如需要求作業人員遵循一定鎖固順序的情況下，目前仍是採用人工方式，以色筆來標示螺栓鎖固的順序，工序繁瑣又無法做事後的追蹤。

再者，如採用今日已相當普及的射頻應用技術，使用時，則仍經常遭遇到傳輸功率大小、訊號感測距離與傳輸干擾等應用上問題，尤其是要讀取相鄰近且都貼附有射頻標籤的螺栓（標籤螺栓），射頻讀取器與螺栓標籤間訊號的傳輸能力與干擾等問題，更是一大考驗。

綜觀前述問題，本專利之發明人乃設計了一種螺栓鎖固作業的監控系統及其方法，在已取得的多項專利基礎上，結合無線射頻元件的運用且透過扭力傳感器與螺栓套筒以及螺栓的結構加以改良創新設計，徹底排除了射頻元件間受限於訊號的傳輸能力或干擾等問題，以有效增進此一發明在產業上之實施利用。

有鑒於上述問題的技術瓶頸，本發明的目的乃在於提供一種確保螺栓鎖固作業品質的監控系統及其方法，使作業人員在進行鎖固作業時，可自行設定鎖固的順序與鎖固模式的監控程式，以進行鎖固。全部過程皆受到扭力控制裝置的監控，除了監視作業人員是否確實依規定的鎖固順序作業以及控制螺栓鎖緊的扭力或夾緊力，是否達到目標值，更得以依讀取的螺栓標籤上儲存的相關之生產與銷售履歷，在鎖固前，驗證使用螺栓規格的正確性，更能將該螺栓施工相關的資訊，完整記錄儲存在螺栓的射頻標籤內或儲存於周邊伺服器抑或是經物聯網儲存於雲端伺服器，以便事後得以追蹤查核有關該螺栓的全部資訊。

根據本發明的目的，乃在於提供一種螺栓鎖固作業的監控系統及其方法。該系統包含一扭力工具、一內建射頻讀取裝置的扭力傳感器、至少一貼附有射頻標籤的螺栓、一中介件以及一扭力控制裝置。扭力工具為手動、氣動、電動或油壓驅動之扭力工具。扭力傳感器外接或內設於扭力工具，扭力傳感器包含分別設置於其感應軸兩端的一輸出軸（或套筒）及一連接軸孔，輸出軸具有一通孔，且通孔之開口位於輸出軸之端面，連接軸孔連接扭力工具之出力端。扭力傳感器具有射頻讀取器、電路板模組與電源模組，其彼此以電性連接，射頻讀取器連接或內建於電路板模組，且射頻讀取器之傳輸天線穿入通孔而至輸出軸之端面最貼近螺栓上的標籤位置，再予以膠合，藉以讀取螺栓上射頻標籤之內建資料或傳送扭力感應模組感測到的鎖固資料，以寫入射頻標籤；中介件為中空結構之傳統螺栓套筒，中介件之一端可拆卸地連接扭力傳感器之輸出端，中介件之另一端可拆卸地連接螺栓之驅動端，螺栓的驅動端貼附有射頻標籤，以接收並儲存射頻讀取器的傳輸天線所傳送來的有關螺栓之製造廠商代碼、生產批號、螺栓材質、螺栓等級、可承受之最大鎖緊扭力值等生產履歷資料以及銷售歷程資料，且儲存鎖固作業完成後產生的鎖固資料，鎖固資料包含鎖固時間、鎖固人員ID、實際鎖緊的扭力值或其組合，或供射頻讀取器透過傳輸天線來讀取、儲存於射頻標籤內的資料。扭力控制裝置依據扭力傳感器內射頻讀取器讀取螺栓的射頻標籤的生產履歷資料，以判斷使用的螺栓是否正確，以及設定的目標扭力是否在容許的範圍，以即時提出警示，且於鎖固作業完成時，將鎖固資料經由扭力傳感器之射頻讀取器寫入螺栓的射頻標籤內，或是儲存於周邊伺服器，亦透過物聯網儲存於雲端的伺服器。

較佳地，扭力控制裝置包含一可程式（programmable）操作監控模式，其依據扭力傳感器內建之射頻讀取器所依序讀取複數個螺栓的複數個射頻標籤，以編輯、記憶鎖固順序與鎖固作業的模式，再進行鎖固，並在實際鎖固作業中，監控作業人員未依鎖固順序或鎖固模式進行鎖固時，即時發出警訊或切斷動力源，以停止扭力工具作動，甚至予以記錄。

較佳地，扭力傳感器之輸出端為可套接中介件的各種尺寸與型式，如方型驅動頭（如圖4（A））或是不使用中介件而可直接驅動六角或內六角等螺栓頭部的前端內六角（如圖4（B））或前端外六角驅動頭（如圖4（C））。

較佳地，中介件可為一內建有射頻讀取裝置和天線以及無線通訊模組的套筒（傳輸套筒），以讀取並傳輸射頻標籤有關資訊予扭力控制裝置做鎖固順序之程式編輯和監控，並將螺栓之相關資訊寫入射頻標籤。

較佳地，中介件可為連接扭力工具之出力端與各種型式螺栓的驅動端而彈性地變更其設計。然而，無論其為套接扭力傳感器的中空結構傳統螺栓套筒或是內部設有射頻讀取元件和傳輸天線以及無線通訊模組的傳輸套筒，都必需確保射頻讀取器的天線能設於最貼近螺栓的射頻標籤可感測的有效距離內。

較佳地，貼附有射頻標籤的螺栓可配置為內建有射頻標籤與形變感測元件以及無線通訊模組的傳輸功能的「感應螺栓」或僅貼附有射頻標籤的「標籤螺栓」。

較佳地，鎖固作業的模式可採時間、扭力或角度模式或其組合。

較佳地，射頻讀取器與射頻標籤採具有類似功能之射頻感測元件，或為表面聲波（SAW）的讀取器與表面聲波（SAW）的感測元件。

根據本發明之目的，另提供一種螺栓鎖固作業的監控方法，其包含 下列步驟：外接或內設扭力傳感器於扭力工具，扭力傳感器之輸出軸的端面設置射頻讀取器的傳輸天線；連接為中空結構的中介件之一端於輸出軸；利用至少一螺栓進行鎖固作業，螺栓之一驅動端連接中介件之另一端，且驅動端貼附有射頻標籤；藉由扭力傳感器之射頻讀取器，於螺栓預鎖時，依序讀取的射頻標籤的資料，其為螺栓之生產履歷與銷售歷程，以判定使用的螺栓規格是否正確，同時傳輸各射頻標籤識別碼予扭力控制裝置，以建立鎖固順序及鎖固模式並予以編輯與儲存；於鎖固作業進行時，由扭力控制裝置全程監控作業人員是否依鎖固順序或鎖固模式進行鎖固，並即時發出警示或停止扭力工具作動，其中，進行鎖固作業時，藉由扭力傳感器之扭力感應模組產生鎖固資料，再經由其中之微處理器透過射頻讀取器之傳輸天線將鎖固資料寫入該螺栓上之射頻標籤。

根據本發明之目的，再提供一種螺栓鎖固作業的監控方法，其包含下列步驟：以扭力工具驅動內建有射頻讀取元件和天線以及無線通訊模組的中介件（傳輸套筒），以套接貼附有射頻標籤的螺栓進行鎖固作業；藉由中介件之射頻讀取元件與天線，於預鎖時，讀取螺栓內貼附的射頻標籤所儲存有關螺栓的生產資訊，其為螺栓的製造廠商、生產日期、生產批號、螺栓材質、螺栓等級與可承受之最大扭力值的生產履歷以及銷售單位與銷售日期的銷售履歷，以確定使用的螺栓是否正確，同時傳輸各射頻標籤識別碼予扭力控制裝置，以建立鎖固順序及鎖固模式並完成編輯與儲存；於鎖固作業進行時，由扭力控制裝置全程監控作業人員是否依鎖固順序或鎖固模式進行鎖固，並即時發出警示或停止扭力工具作動，其中，進行鎖固作業時，藉由扭力工具產生的鎖固資料，以無線或人工方式輸入扭力控制裝置並經通訊模組傳送至傳輸套筒之通訊單元，再經由其中之微處理器透過射頻讀取器之傳輸天線將鎖固資料寫入該螺栓上之射頻標籤。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之螺栓鎖固作業的監控系統及其方法的實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

如第1圖所示，為本發明人已取得之台灣發明專利公告號I342821（美國專利公告號US7,779,704）中之第3、4圖。該專利係本發明之扭力傳感器的先前技術，其主要是著重在如何以減震材料與結構使扭力傳感器得以穩定地偵測扭力，同時搭配控制裝置於達到目標扭力時，及時發出警示並切斷動力源。為使其能裝置射頻讀取器以實現本發明而必需加以改良。

如第2圖所示，其係本發明人已取得的台灣發明專利公告號I 454346（美國專利公告號US9,026,379）中之第6、7圖。該專利之傳輸裝置與感應螺栓之結構設計除連接器容易損壞外，更未能充分利用射頻元件可讀寫的特性。本發明人亦將其也加以改良，使其能更有效地運用於本發明。

如第3圖所示，係本發明人已取得的另一美國發明專利US2015/0041162 A1之第2圖，其為透過扭力控制裝置，以程式監控螺栓之鎖緊扭力或夾緊力的方法，並未利用其中Claim 4提及的RFID來做為監控鎖固的順序，也未藉著此一射頻標籤的特性以讀取和寫入有關該螺栓的生產履歷、銷售履歷和施工鎖固相關的資訊，以確保使用正確的螺栓與便於做事後施工責任的追蹤查核等。

如第4圖所示，為本發明之扭力傳感器的結構圖。該扭力傳感器1包含分別設置於感應主軸11兩端的一輸出軸112及一連接軸孔1111，輸出軸112具有一通孔113，且通孔113之開口位於輸出軸112之端面，連接軸孔連接扭力工具5之出力端。扭力傳感器1具有電源模組13與電路板模組12（由一第三微處理器121、一扭力感測模組122、一角度感測模組125、一通訊模組123與一第一射頻讀取器124組成），其彼此電性連接。射頻讀取器124可連接或內建於電路板模組12，且射頻讀取器124之傳輸天線1241穿入通孔113而至輸出軸112之端面再予以膠合。藉以讀取感應螺栓2’上的射頻標籤22’（或標籤螺栓2”上的射頻標籤22”）之內建資料或傳送扭力感應模組122感測所產生的鎖固資料，以寫入射頻標籤22’（或22”）。扭力傳感器1的輸出軸112（方頭型式）可以設計如；扭力傳感器1’的輸出軸112’（內六角型），抑或是扭力傳感器1”的輸出軸112”（外六角型）等搭配待鎖固的結合件形狀而加以改變。

如第5圖所示，為本發明之傳輸套筒的結構圖。 其內建有；一第三微處理器32’、一第三射頻讀取器33’、一第三通訊單元34’與一第三電源單元35’。第三微處理器32’內含一放大電路321’（未顯示）；第三通訊單元34’含一通訊天線341’與一通訊天線保護套342’；第三射頻讀取器33’含一第三射頻天線331’。此一具感應與傳輸功能的傳輸套筒3’或具傳輸驅動頭的傳輸套筒3”，其一端311’或311”可拆卸地連接扭力工具5之出力端，另一端312’或312”可拆卸地連接貼附有射頻標籤的螺栓～感應螺栓2’、標籤螺栓2”、感應內六角螺栓2’”或標籤內六角螺栓2””之驅動端21’、21”、21’”或21””。傳輸套筒3’或具傳輸驅動頭的傳輸套筒3”的入力端（311’或311”）或出力端（312’或312”）的型式都可搭配扭力工具5之出力端或螺栓之驅動端（21’、21”、21’”或21””）的型式做彈性變更，以擴大其應用。

值得特別說明的是，當以傳輸套筒3’搭配感應螺栓2’時，前者可不需設置第三射頻讀取器33’與一第三射頻天線331’，後者可不需設置第二射頻辨識元件(射頻標籤)23’，兩者僅分別藉其無線通訊單元34’與24’即可做資料的讀寫儲存等，謹在此加以敘明。

如第6圖所示則為本發明之感應螺栓與標籤螺栓的結構圖。「感應螺栓」2’或2’”內含；一第二微處理器22’、一第二射頻辨識元件（射頻標籤）23’、一第二無線通訊單元24’、一第二電源單元25’與一形變感測元件26’。可供射頻讀取器124透過射頻天線1241來讀取、儲存於射頻標籤內的資料或接收並儲存射頻讀取器124的射頻天線1241所傳送來的有關螺栓之製造廠商代碼、生產批號、螺栓材質、螺栓等級、可承受之最大鎖緊扭力值的生產履歷資料以及銷售歷程資料，且儲存鎖固作業產生的鎖固資料，鎖固資料包含；鎖固時間、作業人員ID、實際鎖緊的扭力值或其組合。「標籤螺栓」2”或2””內含；一第一射頻辨識元件（射頻標籤）23”，只能透過射頻天線1241存取資訊，無法做夾緊力大小的即時偵測。所存入之扭力或夾緊力資訊需來自於扭力傳感器之電路板模組12經射頻讀取器124與射頻天線1241寫入標籤內的記憶體，或是將讀取自數位扭力板手等鎖緊後得到的數據，經由扭力控制裝置透過傳輸套筒的微處理器與射頻讀取器124和射頻天線1241以寫入標籤內的記憶體。

第7圖為本發明之扭力傳感器以及傳輸套筒與感應螺栓/標籤螺栓的操作系統示意圖。前端方頭之扭力傳感器1的連接軸孔1111可拆卸地連接扭力工具5之出力端，扭力傳感器1之輸出端112可拆卸地連接中介件3（傳統的傳輸套筒）之入力端，中介件3之另一端可拆卸地連接感應螺栓2’或標籤螺栓的2”之驅動端（21’、21”、21’”或21””）。扭力控制裝置4依據扭力傳感器1內的射頻讀取器124與射頻天線1241讀取螺栓上的射頻標籤23’或23”的生產履歷資料，以判斷使用的螺栓規格是否正確，以及設定的目標扭力是否在容許的範圍，以即時提出警示，且於鎖固作業完成時，將鎖固資料經由扭力傳感器1之射頻讀取器124和射頻天線1241寫入螺栓的射頻標籤23’或23”內，或透過物聯網儲存於周邊或雲端的伺服器。而，前端內六角的扭力傳感器1’或前端外六角的扭力傳感器1”則不需使用中介件3，直接可拆卸地連接尺寸相符合的感應螺栓2’或標籤螺栓的2”之驅動端（21’、21”、21’”或21””）；而，前端內六角之傳輸套筒3’的連接軸孔311’或前端外六角之傳輸套筒3”的連接軸孔311”可拆卸地連接扭力工具5之出力端，傳輸套筒3’之輸出端312’可拆卸地連接感應螺栓2’或標籤螺栓的2”之驅動端（21’或21”），而傳輸套筒3”之輸出端312”可拆卸地連接感應螺栓2’”或標籤螺栓的2””之驅動端（21”或21””）。扭力控制裝置4依據傳輸套筒內射頻讀取器33’與射頻天線331’讀取螺栓上的射頻標籤（23’或23”）的生產履歷資料，以判斷使用的螺栓規格是否正確，以及設定的目標扭力是否在容許的範圍，以即時提出警示，且於鎖固作業完成時，將鎖固資料經由傳輸套筒之射頻讀取器33’寫入螺栓的射頻標籤（23’或23”）內或透過物聯網儲存於周邊或雲端的伺服器。上述所有相連接的方式與其功能並不受各相關尺寸與型式的影響，在此予以敘明。

第8圖為本發明使用扭力傳感器與感應螺栓/標籤螺栓之監控方法與施行步驟圖。請參考第7圖以佐說明。以扭力工具5套接扭力傳感器1再接合一傳統中空的傳輸套筒3以驅動一感應螺栓2’或標籤螺栓2”；或是以扭力工具5驅動一扭力傳感器1’直接套接一感應螺栓2’或標籤螺栓2”；抑或是以扭力工具5驅動一扭力傳感器1”直接套接一感應內六角螺栓2’”或標籤內六角螺栓2””。於螺栓預鎖時，藉扭力傳感器4內建之射頻讀取器124透過射頻天線1241掃瞄作業人員ID。依預定的鎖固順序讀取螺栓上之標籤識別碼，依標籤內儲存之螺栓生產履歷所載資訊，判定螺栓規格正確與否。如規格有誤，扭力控制裝置4發出警示訊號，控制扭力工具5無法啟動；如規格正確，將標籤識別碼透過扭力傳感器的電路板模組12內之通訊模組123，傳遞予扭力控制裝置4之通訊模組43與控制模組41，依掃瞄順序予以編輯，同時，設定分段鎖緊的段數、每一階段的扭力或每一螺栓之鎖固模式，以及選擇同軸鎖固的方向～採正或逆時針。接著，進行鎖固作業，扭力控制裝置4全程監控鎖固的順序、每段的鎖固模式以及各階段的目標扭力是否正確，即時提出警訊。未排除問題前，動力扭力工具無法啟動，手動扭力工具則由扭力控制裝置4提出警訊。鎖固作業完成，扭力控制裝置4將鎖固有關資訊經通訊模組43傳遞至扭力傳感器之通訊模組123，再透過微處理器121經射頻讀取器124之射頻天線1241寫入感應螺栓2’或標籤螺栓2”內，或由扭力控制裝置4之輸出入模組44傳遞儲存於周邊伺服器或經物聯網存於雲端伺服器，以供事後之追蹤查核。

第9圖為本發明使用傳輸套筒與感應螺栓/標籤螺栓之監控方法與施行步驟圖。請參考第7圖以佐說明。以扭力工具5套接一傳輸套筒3’再驅動一感應螺栓2’或標籤螺栓2”抑或是以一具傳輸驅動頭的傳輸套筒3”驅動一感應內六角螺栓2’”或標籤內六角螺栓2””。於螺栓預鎖時，藉傳輸套筒3’或傳輸套筒3”之射頻讀取器33’透過射頻天線331’掃瞄作業人員ID，再依預定的鎖固順序讀取螺栓上之標籤識別碼，依標籤內儲存之螺栓生產履歷所載資訊判定螺栓規格正確與否。如規格有誤，扭力控制裝置4發出警示訊號，控制扭力工具5無法啟動；如規格正確，則將識別碼透過傳輸套筒3’或傳輸套筒3”之通訊單元34’，經扭力控制裝置4之通訊模組43傳遞至控制模組41，依掃瞄的順序予以編輯，同時，設定分段鎖緊的段數、每一階段的扭力大小或每一螺栓之鎖固模式，以及選擇同軸鎖固的方向～採正或逆時針，以進行鎖固作業，扭力控制裝置4全程監控鎖固的順序、每段鎖固模式以及各階段的目標扭力是否正確，即時提出警訊。未排除問題前，動力工具無法啟動，手動工具則由扭力控制裝置4提出警訊。鎖固作業完成時，扭力控制裝置4將鎖固有關資訊經通訊模組43傳遞至傳輸套筒3’或傳輸套筒3”之通訊單元34’，再透過微處理器32’經射頻讀取器33’之射頻天線331’寫入螺栓的標籤內，或由扭力控制裝置4之輸出入模組44傳遞儲存於周邊伺服器或經物聯網存於雲端伺服器，以供事後之追蹤查核。

第10圖為本發明之鎖固順序監控方法。主要是利用本發明之結構設計，將射頻讀取器124裝設於扭力傳感器或傳輸套筒內。使射頻讀取器124的射頻天線1241導至最接近貼附有射頻標籤23’的螺栓的驅動端（21’、21”、21’”或21””）；或內建有微處理器32’、射頻讀取器33’、通訊單元34’ 與電源單元35’的傳輸套筒3’或傳輸套筒3”使射頻天線331” 貼在最接近貼附有射頻標籤23’的螺栓的驅動端（21’、21”、21’”或21””）以便資訊的正確讀寫而不受干擾。（射頻標籤亦可採用表面聲波～SAW的感測元件而不需使用供電單元）再藉螺栓預鎖時：

1、透過射頻讀取器的射頻天線讀取螺栓的標籤資訊以判斷使用的螺栓正確與否?

2、以「學習模式」，依預定的鎖固順序讀取螺栓標籤的ID序號，透過通訊單元將鎖固順序傳輸、記憶、儲存於扭力控制裝置4之控制模組41，於掃瞄順序的同時，亦可針對特定的螺栓設定鎖固模式（時間、扭力或角度等或其組合），由控制模組41同步完成鎖固順序的編輯。順序的編輯邏輯，可進一步定義為；採取同軸順時針或同軸逆時針方向進行鎖緊作業。接著，

3、以「鎖固模式」進行鎖緊作業。作業人員可隨意自任一螺栓開始鎖固。以圖示說明如下。

如下圖A所示，如採同軸順時針方向，且預鎖順序為3→4→1→2，則作業人員可隨意自任一螺栓開始鎖固；如2→1→3→4或 4→3→2→1或3→4→1→2或1→2→4→3。

如下圖B所示，如採同軸逆時針方向，且預鎖順序為2→1→4→3，則作業人員可隨意自任一螺栓開始鎖固；如4→3→1→2或 3→4→2→1或2→1→4→3或1→2→3→4。

本發明除了將原US2015/0041162 A1 美國發明專利Claim 4 的貼附有RFID射頻元件與應變感測元件的感應螺栓，利用螺栓上的射頻元件ID識別碼，搭配本發明的結構設計，以內建有射頻讀取器與射頻天線的扭力傳感器或傳輸套筒，可以在有限的空間且傳輸功率受限的情況下，不會受到干擾地讀取射頻標籤內儲存的螺栓有關的生產與銷售履歷資料，於鎖固前確認使用的螺栓規格是否正確，再於鎖固作業完成時，即時將有關鎖固的資訊，如施工人員的ID、施工的時間/日期、施加的扭力或夾緊力大小透過射頻讀取器與射頻天線寫入標籤的記憶體或經由無線通訊模組儲存於周邊伺服器或經物聯網儲存於雲端伺服器，以供螺栓的品質控管、鎖固過程中鎖固順序與扭力或夾緊力的監控，以及事後的追蹤查核，以釐清施工責任。

本發明之監控系統和方法除監控鎖固的順序外, 更可設定每顆螺栓分幾個階段鎖固以及每一階段應鎖至目標扭力的百分比或扭力大小。例如：規定分3段鎖至目標扭力100NM，第一段應鎖至目標扭力的50%或50NM，第二段應鎖至目標扭力的75%或75NM，第三段才鎖至目標的扭力值100NM。且全程由扭力控制裝置監控每段每顆螺栓皆要鎖到目標值才能進入下一段，直到全部達到目標值。過程中，如作業人員不按規定操作，可由扭力控制裝置提出警示與記錄以供管理者參考。亦可統計鎖固螺栓合格與不合格的總數。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、1’、1”、1’”‧‧‧扭力傳感器 11‧‧‧傳動軸本體 12‧‧‧電路板模組 111‧‧‧連接軸 1111‧‧‧連接軸孔 112、112’、112”‧‧‧輸出端 113、113’、113”‧‧‧通孔 124‧‧‧射頻讀取器 1241‧‧‧傳輸天線 2’、2’”‧‧‧感應螺栓 2”、2””‧‧‧標籤螺栓 22’‧‧‧第二微處理器 23”、23”‧‧‧射頻標籤 24’‧‧‧第二無線通訊單元 25’‧‧‧第二電源單元 26’‧‧‧形變感測元件 3‧‧‧傳統的傳輸套筒 3’‧‧‧傳輸套筒 3”‧‧‧具傳輸驅動頭的傳輸套筒 32’、32”‧‧‧第三微處理器 33’、33’‧‧‧第三射頻讀取器 331’、331’‧‧‧第三射頻天線 34’‧‧‧第三通訊單元 341’‧‧‧通訊天線 342’‧‧‧通訊天線保護罩 4‧‧‧扭力控制裝置 41‧‧‧控制模組 411‧‧‧微處理器 42‧‧‧作動模組 43‧‧‧通訊模組 44‧‧‧輸出入模組 45‧‧‧電源模組 5‧‧‧扭力工具

第1圖為本發明扭力傳感器之先前技術中之第3、4圖。

第2圖為本發明傳輸套筒與感應螺栓之先前技術中之第6、7圖。

第3圖為本發明之螺栓鎖固監控方法之先前技術中之第2圖。

第4圖為本發明之扭力傳感器的結構圖。

第5圖為本發明之傳輸套筒的結構圖。

第6圖為本發明之感應螺栓與標籤螺栓的結構圖。

第7圖為本發明之螺栓鎖固作業的監控系統的系統示意圖。

第8圖為本發明使用傳輸套筒與感應螺栓/標籤螺栓之監控方法與施行步驟圖。

第9圖為本發明使用扭力傳感器與感應螺栓/標籤螺栓之監控方法與施行步驟圖。

第10圖為本發明之鎖固順序的監控方法。

1、1’、1”‧‧‧扭力傳感器

2’、2'''‧‧‧感應螺栓

2”、2''''‧‧‧標籤螺栓

23’‧‧‧射頻標籤

3‧‧‧中介件

3’‧‧‧傳輸套筒

3”‧‧‧具傳輸驅動頭的傳輸套筒

4‧‧‧扭力控制裝置

5‧‧‧扭力工具

Claims (10)

1. 一種螺栓鎖固作業的監控系統，其包含： 一扭力工具，係為手動、氣動、電動或油壓驅動之扭力工具； 一射頻讀取器，係設置於一扭力傳感器或一中介件內，藉以讀取一螺栓上之射頻標籤內建之資料或傳送該扭力感測模組感測所產生的一鎖固資料，以寫入該射頻標籤；該扭力傳感器，係外接或內設於該扭力工具，該扭力傳感器包含分別設置於兩端的一輸出軸及一連接軸孔，該輸出軸係具有一通孔，且該通孔之一開口係位於該輸出軸之端面，該連接軸孔係連接該扭力工具之出力端，該扭力傳感器具有一電路板模組與一電源模組，其彼此電性連接，該射頻讀取器連接或內建於該電路板模組，且該射頻讀取器之該傳輸天線係穿入該通孔而至該輸出軸之端面再予以膠合；該中介件之一端係可拆卸地連接該扭力傳感器之該輸出端，該中介件之另一端係可拆卸地連接該螺栓之該驅動端，當該射頻讀取器設置於該中介件時，該中介件之一端係可拆卸地連接該扭力工具之出力端，該中介件具有一微處理器、一射頻讀取器、一通訊單元與一電源單元，其彼此電性連接，且該射頻讀取器之該傳輸天線係膠合於該中介件最貼近該螺栓之該驅動端；其中，射頻天線必需延伸膠合於最貼近螺栓貼附的射頻標籤位置，以利資訊有效的讀取或寫入； 至少一該螺栓，為驅動端設有射頻標籤的標籤螺栓，以接收並儲存該射頻讀取器的該傳輸天線所傳送來的有關該螺栓之製造廠商代碼、生產批號、螺栓材質、螺栓等級、可承受之最大鎖緊扭力值的生產履歷資料以及銷售歷程資料，且儲存鎖固作業完成所產生的鎖固資料，鎖固資料包含鎖固時間、鎖固人員ID、實際鎖緊的扭力值或其組合，或供該射頻讀取器透過該傳輸天線來讀取、儲存於該射頻標籤內的資料；以及 一扭力控制裝置，依據該射頻讀取器與該射頻天線讀取該螺栓上的該射頻標籤的生產履歷資料，以判斷使用的該螺栓是否正確，以及設定的目標扭力是否在容許的範圍，以即時提出警示，且於鎖固作業完成時，將鎖固資料透過物聯網儲存於周邊或雲端的伺服器，或是經由該射頻讀取器的該射頻天線寫入該螺栓的該射頻標籤內。
2. 如申請專利範圍第1項所述的螺栓鎖固作業的監控系統，其中該扭力控制裝置包含一可程式（programmable）操作監控模式，係依據該射頻讀取器所依序讀取並傳送來的複數個螺栓的複數個射頻標籤識別碼，以記錄並編輯鎖固順序與鎖固作業的模式，再進行鎖固，並在實際鎖固作業中，監控作業人員未依該鎖固順序或該鎖固模式進行鎖固時，即時發出警訊或切斷動力源，以停止該扭力工具作動。
3. 如申請專利範圍第2項所述的螺栓鎖固作業的監控系統，其中該射頻讀取器所依序讀取並傳送予扭力控制裝置的複數個螺栓的複數個射頻標籤識別碼，以記錄並編輯的鎖固順序，以程式設定為採取同軸順時針或逆時針方向進行鎖緊作業，而作業人員可隨意自任一螺栓開始鎖固。
4. 如申請專利範圍第2項所述的螺栓鎖固作業的監控系統，其中當該射頻讀取器設置於該中介件時，該中介件配置為內建有射頻讀取器和射頻天線以及微處理器、電源單元、通訊單元和通訊天線的傳輸套筒，以讀取並傳輸射頻標籤予該扭力控制裝置，做鎖固順序之程式編輯和監控，並將該螺栓之資訊寫入該射頻標籤；該中介件之入力端連接軸孔與出力端型式，係搭配扭力工具的出力端與待驅動的螺栓頭部型式而彈性變化。
5. 如申請專利範圍第1項所述的螺栓鎖固作業的監控系統，其中當該射頻讀取器設置於該扭力傳感器時，該扭力傳感器之輸出軸為內六角套筒型式，其套筒孔底具有一通孔，以導引出射頻天線至最貼近螺栓驅動端的位置，再予以固定膠合，藉以讀取螺栓上射頻標籤之內建資料或傳送該扭力感測模組感測所產生的鎖固資料，以寫入該射頻標籤；或者是，該扭力傳感器之輸出軸為外六角或其他型式的驅動軸以驅動各種相對應型式的螺栓頭。
6. 如申請專利範圍第1項所述的螺栓鎖固作業的監控系統，其中貼附有射頻標籤的該標籤螺栓亦為一內建有微處理器、形變感測元件、無線通訊模組與電源單元的感應螺栓；標籤螺栓與感應螺栓的射頻標籤必需貼附於對應的射頻天線可有效通訊的位置。
7. 一種螺栓鎖固作業的監控系統，其包含： 一扭力工具，係為手動、氣動、電動或油壓驅動之扭力工具； 至少一螺栓，係為一僅內建有微處理器與形變感測元件以及無線通訊模組與電源單元的感應螺栓； 一中介件，係為一僅內建有微處理器、電源單元、通訊單元和無線通訊天線的一傳輸套筒，藉該中介件讀取並傳輸該螺栓的感應訊號； 一扭力控制裝置，係接收該中介件所傳送的感應訊號，以記錄並編輯鎖固順序與鎖固作業的模式，再進行鎖固，並在實際鎖固作業中，監控作業人員未依該鎖固順序或該鎖固模式進行鎖固時，即時發出警訊或切斷動力源，以停止該扭力工具作動，且於鎖固作業完成時，將鎖固資料透過物聯網儲存於周邊或雲端的伺服器，鎖固資料包含鎖固時間、鎖固人員ID、實際鎖緊的扭力值或其組合； 其中，該中介件亦將該螺栓之資訊寫入該螺栓之微處理器的記憶體，該中介件的入力端連接軸孔與出力端型式，係搭配該扭力工具的出力端與待驅動的螺栓的頭部型式而彈性變化。
8. 如申請專利範圍第7項所述的螺栓鎖固作業的監控系統，其中該中介件所依序讀取並傳送予該扭力控制裝置的複數個該螺栓的複數個感應訊號，以記錄並編輯的鎖固順序，以程式設定為採取同軸順時針或逆時針方向進行鎖緊作業，而作業人員隨意自任一螺栓開始鎖固。
9. 一種螺栓鎖固作業的監控方法，其應用於一扭力傳感器搭配感應螺栓或標籤螺栓，其包含下列步驟： 以扭力工具套接扭力傳感器再接合一傳統中空螺栓套筒以驅動感應螺栓或標籤螺栓，或是以扭力工具驅動扭力傳感器直接套接驅動感應螺栓或標籤螺栓； 於螺栓預鎖時，藉扭力傳感器內建之射頻讀取器透過射頻天線掃瞄作業人員ID； 依預定的鎖固順序讀取螺栓上之標籤識別碼，依標籤內儲存之螺栓生產履歷所載資訊，判定螺栓規格正確與否； 如規格有誤，扭力控制裝置發出警示訊號，控制扭力工具無法啟動； 如規格正確，將標籤識別碼透過扭力傳感器的電路板模組內之通訊模組，傳遞予扭力控制裝置之通訊模組與控制模組，依掃瞄順序予以編輯，同時，設定分段鎖緊的段數、每一階段的扭力或每一螺栓之鎖固模式，以及選擇同軸鎖固的方向採正或逆時針； 進行鎖固作業，扭力控制裝置全程監控鎖固的順序、每段的鎖固模式以及各階段的目標扭力是否正確，即時提出警訊；未排除問題前，動力扭力工具無法啟動，手動扭力工具則由扭力控制裝置提出警訊； 鎖固作業完成，扭力控制裝置將鎖固有關資訊經通訊模組傳遞至扭力傳感器之通訊模組，再透過微處理器經射頻讀取器之射頻天線寫入感應螺栓或標籤螺栓內，或由扭力控制裝置之輸出入模組傳遞儲存於周邊伺服器或經物聯網存於雲端伺服器，以供事後之追蹤查核。
10. 一種螺栓鎖固作業的監控方法，其應用於一傳輸套筒搭配感應螺栓或標籤螺栓，其包含下列步驟： 以扭力工具套接傳輸套筒再驅動感應螺栓或標籤螺栓抑或是以該傳輸套筒直接驅動內六角規格的感應螺栓或標籤螺栓； 於螺栓預鎖時，藉傳輸套筒或傳輸驅動頭之射頻讀取器透過射頻天線掃瞄作業人員ID，再依預定的鎖固順序讀取螺栓上之標籤識別碼，依標籤內儲存之螺栓生產履歷所載資訊判定螺栓規格正確與否； 如規格有誤，扭力控制裝置發出警示訊號，控制扭力工具無法啟動； 如規格正確，將識別碼透過傳輸套筒或傳輸驅動頭之通訊單元，經扭力控制裝置之通訊模組傳遞至控制模組，依掃瞄順序予以編輯，同時，設定分段鎖緊的段數、每一階段的扭力或每一螺栓之鎖固模式，以及選擇同軸鎖固的方向～採正或逆時針； 進行鎖固作業，扭力控制裝置全程監控鎖固的順序、每段鎖固模式以及各階段的目標扭力是否正確，即時提出警訊； 未排除問題前，動力工具無法啟動，手動工具由扭力控制裝置提出警訊； 鎖固作業完成，扭力控制裝置將鎖固有關資訊經通訊模組傳遞至傳輸套筒或傳輸驅動頭之通訊單元，再透過微處理器經射頻讀取器之射頻天線寫入螺栓標籤內，或由扭力控制裝置之輸出入模組傳遞儲存於周邊伺服器或經物聯網存於雲端伺服器，以供事後之追蹤查核。