TWI630073B - 精度連接件及形成精度連接件的方法 - Google Patents

Abstract

提供一種扳手以及使用該扳手適當地構成螺紋連接件的方法。該扳手包含至少一對其連接之一應變計，因此當該扳手用於轉動一螺紋連接件的一個部分時，與構成該連接件之多種不同狀態相關聯的應變便受到監測，以建立一基線情況，在此之後該螺紋連接件之該一個部分係被轉動一額外的角度量、圈數量或一圈的分數。該扳手與該方法可以用於構成流體緊密連接件，其中首先該等螺紋部分係經手指拴緊，接著將其轉動一額外的角度量、圈數量或一圈的分數。

Description

精度連接件及形成精度連接件的方法

本發明與流體輸送中使用的配件連接件有關，流體係包含有毒氣體及液體。更特別的，本發明與具有匹配壓蓋的配件連接件有關，其中該等壓蓋的錯位或是插入其之間之一墊圈的錯位可能導致該連接件之該等匹配螺帽的無意及常是危險的不精確拴緊，造成一種過度的拴緊或未拴緊情況，並因此造成該壓蓋對墊圈或壓蓋對壓蓋介面的壓縮不足或壓縮過度，此可能造成流動通過的流體洩漏。

用於輸送流體及氣體的管線往往包含多數配件，其中該配件的一密封壓蓋係被附接至該流體管線之一部分的一端部，像是以焊接方式對其附接，而一匹配壓蓋亦同樣地附接至該流體管線的一第二部分。該等壓蓋接著以面向關係集合在一起，其流體通道相對齊，而扣件，如環繞該第一壓蓋並相對於該第一壓蓋為可轉動的母螺帽，以及環繞該第二壓蓋並相對於該第二壓蓋為可轉動的公螺帽，便被緊密螺紋連接在一起，以形成一種密封流體連接件，其中該公螺紋部分係接收於該母螺帽中的螺紋凹槽中。在某些應用中，在該等螺帽被連接之前，於該第一與第二壓蓋之間插入一環形墊圈。

關於連接多數壓蓋底座配件的一項議題為確保該連接件係透過像是該等壓蓋與墊圈之匹配密封部件的壓縮進行密封，但該等螺帽並不被過度拴緊，而因此該等密封部件並不被過度壓縮。若該等螺紋螺帽拴緊不足，該連接件可能發生洩漏。若該等螺帽被過度拴緊，則由於在該等螺帽、該壓蓋、該墊圈或在該管線中或是在該壓蓋所附接至該管線的焊接處所引起的應力，使該連接件可能失敗，亦即成為洩漏或開始洩漏，或使得若需要移除該配件以進行其所連接之一元件或設備的維護時，難以在不損壞該等螺帽或壓蓋的情況下開啟該配件。

如同在其他應用中，該等配件係用於將在工業應用中使用的氣體與液體從一氣體或液體來源連接至其使用位置，諸如工業機器。該等流體往往具有腐蝕性、易燃性及/或毒性。若該配件之該等部件或是對其焊接的管線受到因為該等螺帽過度拴緊造成的過度應力或過度壓縮，則該配件便可能洩漏或造成相鄰的焊接受到應力，導致該管線或焊接連接件的應力腐蝕破裂。若該等螺帽被不適當拴緊，則該配件可能洩漏，造成製造工廠的撤離、人員傷亡以對於設備與工廠的損害，包含發生火災的風險。

為了改善螺帽過度拴緊或拴緊不足的發生，運用一種在該等螺帽的「手指拴緊」至一「手指緊鎖」情況後，再將該等螺帽一起以一定數量的轉數或是一轉數的分數拴緊的範例。手指拴緊被視為將一螺帽相對於另一螺帽或將兩者螺帽轉動至使用個人手指所可能轉動的最大量。之後，運用像是手持扳手的手持工具以執行一螺帽相對於另一螺帽的後續轉動數量或一轉動分數。達到「手動緊鎖」情況的轉動數量或轉動分數往往係由該配件的製造商或該連接件的終端使用者所指定。然而，不同人對於什麼是手指緊鎖有不同的想法，且手指用以相對另一螺帽轉動一螺帽所需施加力矩的能力亦不同，且因此該連接件的該等螺帽的過度拴緊或拴緊不足將因為與其有關的該等問題而持續發生。此外，不同的個人可能施加超過或不足以施加在手動緊鎖實現後由該終端使用者所指定該螺帽的所需轉動數量或轉動分數，亦造成該連接件的該等螺帽因為與其有關的該等問題所發生的過度拴緊與拴緊不足。

為了進一步使手指拴緊複雜化，通常在由該等螺帽所一起拉動的壓蓋之間設置墊圈，以形成密封的配件連接件。在此連接件中，每一壓蓋的面或是從該壓蓋面的突出部係壓抵住該墊圈，擠壓及壓縮其之間的墊圈，以形成一種壓蓋對墊圈對壓蓋的密封連接件。然而，墊圈的存在可能增加配件拴緊不足或過度拴緊的發生。當該等壓蓋利用該等螺帽的相對螺紋轉動而被放在一起時，該墊圈將由該等螺帽的一或兩者接觸。若該墊圈或該等壓蓋係在該部分連接螺帽的包跡內略微旋塞，或是於其之中失效，則該等螺帽將因為該等壓蓋之一或兩者與該墊圈接觸，但只有該墊圈的一部分係與該等壓蓋接觸而變得難以轉動，造成在手指拴緊情況中該等螺帽可被感知的結果。在一使用流體產品的製造期間，多數管路部分係被互連，而造成堆疊以及其他可能錯位的公差，該等壓蓋可以有效緊靠以將該等螺帽螺紋拴在一起，但在該等螺帽的包跡內保持相隔空間，或是在該等螺帽的包跡內保持偏移，以至組裝者無法再使用他們的手指旋轉螺帽的點位，從而造成在此點位無法手指拴緊連接件。該偏移可能是徑向的，亦即一壓蓋最初略微偏向該另一壓蓋的側部，或是該偏移可以與該等壓蓋的安裝面非平行，或是具有間隔，亦即在該等壓蓋之間對於其周圍存在有大於該墊圈厚度的間隙，或該偏移可以是以上情況的組合。因此，儘管組裝者相信該連接件係處於手指拴緊情況，但一旦該連接件係被手動拴緊後其後續利用扳手轉動指定的某程度轉動度數將使該連接件鬆脫。另一方面，若該組裝者知道該連接件可能導致不正確的手指拴緊情況，其可以藉由增加該等螺帽的旋轉度數進行補償。若該等螺帽係適宜地構成手指拴緊，當進行後續的手指拴緊轉動時，將使該等配件螺帽過度拴緊。

提供一種可重複將連接件拴緊至一需要緊度的方法，亦提供實行此方法的裝置。在一具體實施例中，該裝置包含一扳手，該扳手能夠監測於該扳手主體上用於將該配件之該（等）螺帽拴緊的應變，以決定該等壓蓋何時彼此完全接觸，或是與插入於其之間的一墊圈完全接觸，做為其一種手指拴緊的指示，並在之後將該（等）螺帽係轉動為該連接件所具體指定之額外需要的角度量。在該扳手上的應變係與該等配件連接件部分的不同對齊情況相關聯。因此，在該扳手上一位置處的應變係與該完全壓蓋接觸情況相關聯，以讓一使用者能決定需要繼續轉動的點位，因此消除了手動、使用者特定的手指拴緊標準，並提供一種完全接觸的機械標準。

在另一態樣中，該扳手能經由其上的電子封裝讀取該應變，以指示是否已經達到手指拴緊情況，並在之後使用一內部陀螺儀，指示該使用者在何時已經達到所需要的進一步轉數（或轉動分數）或已經達到該（等）螺帽的相對轉動度數。在一進一步態樣中，該扳手可以包含一手指拴緊程度指示器，像是一種視覺、實體或聽覺訊號，並在之後該使用者可以利用該扳手或一不同的扳手，手動轉動該（等）螺帽額外的角度量。替代的，該視覺或聽覺訊號可在完全壓蓋接觸（手指拴緊）時以及最終拴緊狀態下提供，或是一旦達到手指拴緊並繼續轉動直到達到最終拴緊情況為止，致動一種改變訊號，像是一視覺指示器的不同顏色、不同閃爍率，或是一聽覺音調或節拍的增減頻率。透過無線鏈結的兩個扳手，且每一個都具有決定其上應變與相關轉動情形的能力，可以同時使用，每一個都轉動要被拴緊在一起之一對螺帽的其中一者。

在兩個不同管線部分或一管線部分與一插塞之端部處的配件連接方法中，該等壓蓋係被帶的足夠接近在一起，其之間具有該墊圈，因此該公螺帽（外部直徑螺紋）的螺紋便容納於該母螺帽的螺紋內，並轉動大約一或小於一轉的相對轉動，於其之間建立一種螺紋連接，以確保在該等螺帽上的螺紋係彼此咬合。之後，一單一扳手或用於該公與母螺帽之每一者的兩個扳手係被安裝在該等螺帽上，該等扳手可用以至少在一螺帽被轉動時緊固另一螺帽以防止其轉動，或同時轉動兩者螺帽，而在該（等）扳手主體上的應變可在該等扳手而因此該等螺帽被轉動時受到監測，以決定該連接件在何時為一種手部拴緊狀態，之後在該扳手電子元件中的一陀螺儀監測進一步的轉動並輸出已經發生手指拴緊之後所需要的轉數或部分轉動數量的訊號指示。在同時運用兩個扳手拴緊一配件連接件的情況下，此兩個扳手可能彼此為硬接連，或可以與彼此無線互動或具有一分離的控制裝置，其保持該等電子封裝係不同於該應變及陀螺儀感測器，並輸出指示該等配件至少正確拴緊的訊號。

於此提供的扳手係用於將多數配件的螺紋連接件拴緊，其用於確保在不利用任意標準下可以精確並重複地獲得一配件的該等螺帽所需要的拴緊程度，諸如在以手指拴緊後進行某些轉數或轉動分數。於此提供的敘述係針對特定配件，其具有相對的壓蓋以及在該等壓蓋之間的插入墊圈，但在此敘述之該扳手以及進行流體接管拴緊連接的方法並不受限為所述的連接件配件。可以使用單一扳手拴緊該配件，儘管在許多情況中是需要兩個扳手。在該兩扳手配置中兩個扳手都可以轉動該等螺帽，或是扳手可以保持螺帽固定而另一扳手轉動該另一螺帽。

首先參考第1圖至第3圖，配件10係包括可從Swagelok®取得的VCR連接件，該配件10包含公部分12與母部分14，該兩部分在螺栓連接件16處連接。該公部分12包含環形螺帽20，其具有延伸過第一內部壓蓋24之公螺紋延伸部22，接管第一部分26從該公部分12延伸穿過該公部分12的內孔並由其後方側朝外延伸。該母部分14包含母環形螺帽28，其具有朝內突出孔30，該朝內突出孔30具有螺紋32以與該公螺紋延伸部22上的螺紋匹配，而第二壓蓋34係容納於該突出孔30內，接管第二部分36係從該母部分14於該母部分14後方側朝外延伸。該等接管部分26、36通常係焊至該等壓蓋24、34。墊圈38具有延伸穿過其中的中心孔，在該連接件已經被「構成」或正在被「構成」時，係容納於該螺紋孔30內，並設置於該相對的第一壓蓋24與第二壓蓋34之間。該第一壓蓋24與第二壓蓋34的每一者都包含一咬合面40，一圓形，通常為半圓形橫斷面的突出部42便從該咬合面40延伸。一旦該等螺帽22、28被適宜的螺紋連接在一起時，可透過該等突出部42與該墊圈38相對側的壓縮接觸達成一種金屬對金屬的密封。經由該配件10的流體連通，便經由該接管26、36、該等壓蓋24、34的內孔以及該墊圈38的中心通孔74發生。

為了構成連接件，該墊圈38一般是放置在該母部分14的孔30之中，推壓該第二壓蓋34的咬合面40上的圓形突出部42，而接著具有該第一壓蓋24之該公部分12容納於其中，因此該第一接管26延伸出其後方側而與該母部分14接觸，因此在該公螺紋延伸部22上的螺紋便與該孔30中的螺紋32咬合，而該等螺帽20、28便對於彼此轉動以拴緊該連接件，因此該等螺帽20、28之一後方側凸緣44、46便抵住該等壓蓋24、34之每一者的非突出部42側。通常該母螺帽28係被拴緊而該公螺帽20係保持靜止，但兩者螺帽20、28亦可以被同時轉動。從該公部分12延伸之接管26與從該母部分14延伸之接管36兩者都可被剛性連接至欲被組裝之設備的另一元件、只有該接管的一部分係被剛性連接至欲被組裝之設備的另一元件，或是該接管沒有任何一部分被預先組裝至該設備之中。舉例而言，在一設備項目製造期間，個別的管線「管」係根據於設備設計而具有一預定的長度，而包含該等壓蓋與螺帽的配件係被焊至該接管的相對端部。為了將該接管安裝至該設備之中，該接管可以包含許多彎曲部於其中，將其繞著該設備的部件或其他接管等等接通管路。

在過去，於該配件連接件的組裝期間，該連接件組裝者將利用其手指轉動該等螺帽20、28之至少一者，直到其無法再利用其手指轉動該螺帽為止，此被稱為手指拴緊或手指拴牢，之後該組裝者對欲被轉動的螺帽應用一扳手，並轉動該螺帽額外特定量，舉例而言1/4圈，亦即90度，同時該另一螺帽係藉由諸如以一扳手保持的方式維持靜止，或是亦在該第一螺帽利用該扳手轉動時，於該相反方向轉動該兩螺帽的一總相對轉數，舉例而言1/4圈的總相對轉數。然而，如第4圖所示，該公部分12與母部分14、該等壓蓋24、34與對其連接之接管，及/或該墊圈38可能在將該第一壓蓋24與第二壓蓋34最初帶往一起的期間錯位，此可能造成該壓蓋38並不完全對著該第一壓蓋24與第二壓蓋34之該等相對咬合面40上的相對圓形突出部42兩者設置，及/或該墊圈38及/或該等壓蓋可能在該孔30內變得錯位，或成為尚未被構成的配件10。舉例而言，由於該接管長度或彎曲角度以及該配件焊至該接管的微小變化，該等壓蓋可能彼此徑向偏移，該兩壓蓋之該等突出部的上表面可能對於彼此為非平行狀態，且其可能與彼此縱向偏移，亦即在該接管的深度方向中彼此相間隔。該等組裝挑戰之一者或全部在該組裝者每次建立一連接件時都可能出現。舉例而言，在第4圖中，該墊圈38係完全抵住該第一壓蓋24上該圓形突出部42而設置，但只部分抵住該第二壓蓋34上該圓形突出部42設置，而一小間隙50在該墊圈38一部分與該第二壓蓋34上該圓形突出部42一部分之間延伸。若該兩壓蓋之該等突出部的上表面對於彼此為非平行狀態時，此便可能發生。當此情況發生時，隨著該組裝者利用其手指將該連接件拴緊，該連接件將使手指呈現出緊的感覺，亦即因為在該墊圈38係如第2圖中所繪示完全抵住設置在該第一壓蓋24與第二壓蓋34之該等相對咬合面42上的相對圓形突出部42之前，由該墊圈對於該第一壓蓋24以及對於該第二壓蓋34一部分進行固體連接所造成的對於進一步拴緊的抵抗，以及附接至該等壓蓋之該接管的移動抵抗，將使得該組裝者偵測到一種假手指拴緊條件。因此，藉由將一螺帽轉動某些轉數或轉動分數以將該連接件進一步拴緊的方式，可能造成該墊圈38係無法適當設置在該第一壓蓋24與第二壓蓋34之該等相對咬合面40上相對圓形突出部42之間，或該墊圈38與該等突出部42在繞著該兩者突出部42與該墊圈38之等相對匹配區域周圍並不處於需要的壓縮狀態。因此，將無法達成在該突出部42－墊圈38－突出部42介接區域的適當壓縮。

在此，利用一扳手60解決此議題，該扳手60具有一應變計、陀螺儀與控制電路，用以在組裝期間轉動該等螺帽20、28之一。在此佈置中，該等螺帽20、28被帶往一起，在該相對第一壓蓋24與第二壓蓋34之間具有該墊圈38，此用該扳手60或最初轉動該等螺帽20、28之一一整圈（完全轉動）的一部分或更多，以確保該等螺紋係被適當咬合，隨後使用扳手60來轉動螺帽20或28。當該（等）螺帽被轉動時，若該墊圈38或該等壓蓋24、34之該等面向突出部42係為錯位，則當該墊圈38的一部分與兩者壓蓋24、34之部分接觸時，在該扳手60上的應變將增加。若在該連接件內產生增加該墊圈38抵抗在該母部分孔30中移動之摩擦力的介面或是該等壓蓋係受到移動的限制時，諸如因為對其連接的接管，妨害該第一壓蓋24與第二壓蓋34之突出部42與該墊圈38的適當對齊時，該墊圈38將只接觸該等壓蓋24、34上的該等突出部42之一或多者的一部分，而該扳手上的應變將增加，向一使用者指示該連接件並非為手指拴緊的情況。若該第一壓蓋24與第二壓蓋34為適當對齊，在該扳手上的應變將隨著該等螺帽20、28被螺紋結合在一起時該等螺紋的接觸表面區域增加，而以緩慢穩定速率增加，而隨後該增加率將在一反曲點處改變，指示該第一壓蓋與第二壓蓋為對齊，且該等突出部42係與該墊圈於其上的完整周圍接觸。之後，該應變將隨著該等螺帽繼續於拴緊方向中轉動而漸近上升。此增加說明該墊圈38係完全抵住該等圓形突出部42設置，且因此該等壓蓋24、34係完全設置在該連接件的個別公部分12與母部分14內。完全設置情況的較佳決定方式係使用該應變訊號與該等螺帽20、28之（相對）轉數的導數或二次導數進行估計。在此時，使用該扳手60轉動該等螺帽20、28之一額外的手指拴緊後的所需轉數或所需轉動分數。在此方法中，每一配件連接件都可被可靠地拴緊至所需要的緊度，而一配件連接件與另一配件連接件之間緊度變化亦可被顯著降低。

參考第5圖，以圖形繪示在該扳手60手柄上的應變相比於該等螺帽20、28之相對轉數或轉動分數。在此實例中，一螺帽相對於另一螺帽的總轉（轉動）數係大於三，在大約三轉時該連接件便為手指拴緊。在第5圖中，實線90表示在該扳手60手柄上發生應變明顯增加之前，該壓蓋24、34上該等突出部42係完全與該墊圈38接觸的情況。最初，因為該等螺帽20、28之該等螺紋之間的接觸區域隨著該公螺帽20逐漸進入該母螺帽28增加，因此該扳手60手柄上的應變以一相對穩定速率增加。接著，剛好在該等螺帽20、28已經相對於彼此轉動超過三轉一點點之後，亦即在3+A轉處，該應變開始以不同速率增加，指示已經關於該墊圈38的周圍發生一種突出部42對墊圈38對突出部42的適宜接觸。之後，根據一終端使用者或消費者定義連接件規格或一製造商定義連接件規格，該等螺帽之一將被轉動一額外的特定轉動分數，於此期間在該扳手60手柄上的應變將隨著該等突出部42及/或該墊圈38被壓縮在一起而增加。然而，該連接件被適當構成的決定則單獨由該應變曲線反曲點發生的位置或使用該應變曲線之導數或二次導數相比於該曲線的點而決定，該點發生在遇到假「手指拴緊」條件時，此被認為是先前組裝範例的手指拴緊情況，並從該應變開始繼續增加的點相對於另一螺帽轉動該等螺帽20、28之至少一者特定轉數或轉動分數。注意，在此點到達之後，該扳手的邏輯電路將常常決定以特定轉數或轉動分數進行進一步轉動的點，但其以小於一秒的數量級以非常快的方式決定。因此，該邏輯電路在需要進一步轉動的點之後，比較該（等）螺帽轉動與所需要的轉數，並且在即使該扳手邏輯電路決定已經到達進一步需要的點之前已經進行一部分轉動時，當到達該點時通知已經完成。

第5圖的虛線92繪示當該扳手60遇到假手指拴緊情況時該扳手手柄上的應力。在此情況中，該應變開始進一步增加，但在遇到一初始增加之後並不繼續增加，直到該等螺帽20、28係對於彼此以3+A轉轉動為止，在此之後隨著該等螺帽20、28對於彼此轉動該應力繼續漸近增加，指示該墊圈38完全設置於兩者壓蓋24、34之該等突出部42的表面。在此點時，從應變開始繼續增加的點，該扳手60相對於另一螺帽轉動該等螺帽24、34之一所需要的轉數或轉動分數。因此，除非遇到在該連接件拴緊期間出現假手指拴緊情況的情況，否則該連接件仍是被適當構成。

第6圖為一額外配件10配置的分解圖。在第6圖中，該墊圈38係保持在一保持器70中。與該墊圈38通常為平坦相對面相比之下，該保持器70在斷面上具有一彎曲表面，複數個徑向朝內突出片72便自該彎曲表面突出。該保持器70關於一通常為圓形的中心開口（未繪示）環形延伸，具有一內周圍係大該墊圈38的通孔74的內周圍76。該墊圈38係容納抵住於該保持器70之該等突片72自其突出的面，而該等突片72的側部可以與該墊圈38的側部咬合，以在一連接件組裝期間將該墊圈38保持定位。該第一與第二壓蓋24、34的每一者都經配置以包含從該壓蓋端部面所延伸的圓形突出部42，而該保持器70係被設置於該連接件之中，因此該等壓蓋24、34之一的突出部42便容納抵住保持在該保持器70中的墊圈38，而該等突片72沿著該壓蓋24或34相鄰於該壓蓋24或34之端部表面40的外圓周表面80延伸，而該等突片72以摩擦力方式抓握該壓蓋24或34之外圓周表面80，以將維持在該保持器70與該壓蓋（24或34）之間的墊圈38保持定位。該墊圈38因此保持抵住該公部分12或母部分14之一的突出部42，而當該公螺帽20係轉動至該母螺帽28的螺紋孔30之中時，該保持器70係因此確保該墊圈38相對於該突出部42與該開口的徑向位置，穿過該元件12或14。在該墊圈38不與該保持器70一起使用時，若該墊圈38開始與兩者壓蓋24、34接觸，但只有與該等壓蓋24、34之一或兩者部分接觸時，可以偵測到一假手指拴緊情況。舉例而言，刺可能在該保持器並不穩固設置抵住該第一壓蓋24與第二壓蓋34之一之突出部42時發生。藉由使用該扳手60的方式，當確認該墊圈38係被適當設置時，於之後可施加所需要的轉數或轉動分數，以確保該連接件的正確拴緊及構成。

參考第7圖，繪示一額外的連接件。在此配件連接件中，該第一壓蓋24與該公螺帽22係以一具有兩者特徵的公插塞88所取代。公插塞88包含經配置以與該母部分14的孔30中之該等螺紋匹配的螺紋82。插塞88包含一六角頭螺帽部分84以及一柄部86，在該柄部86上則有該等螺紋82。在該柄部86遠離該螺帽部分84的端部處，一大致平坦的圓形表面包含該圓形突出部42，該圓形突出部42從該圓形表面延伸。墊圈38，其可以包含一保持器70，係設置在該母部分14上的突出部42與該插塞88上的突出部42之間。如同先前兩種構造，當該插塞88與該母部分14被拴緊在一起時，假手指拴緊情況可被偵測。使用該扳手60，藉由利用該應變訊號的導數或二次導數偵測在該扳手手柄上的應變何時開始繼續增加的方式，可以建立在「手指拴緊」情況後，將該螺帽進一步轉動的開始點，並完成適宜的後續轉動以及拴緊。

現在參考第8圖至第11圖，繪示該扳手60的特徵。儘管將該扳手60繪示並參考具有一六角頭工具部分的兩部件扳手加以敘述，但單個其他多部件扳手以及不同工具的頭配置亦是被特別考慮。扳手60一般而言包含一工具部分100，其以可釋放方式容納於一手柄102的槽縫110（第10圖）內。工具部分100包含一大致平面的細長軸112，具有與其整合形成的一第一、圓形端部分113與一相對工具端114。在第8圖至第11圖繪示的具體實施例中，該工具端114係經配置為一種開放端部箱型扳手開口，具有佈置為一正六邊形相鄰側部的四個平坦部116a-116d，並在該工具部分100的遠端處遺留一開口118。該開口118的特定尺寸以及該等相鄰平坦部116a-116d的長度係經配置以特別適合沿著準備被利用該扳手60所轉動之一螺帽上六角頭的相鄰平坦部的該等側部安裝。此外，可以提供具有不同開口尺寸以及該等相鄰平坦部116a-116d長度的多數工具部分100，其中每一此類工具部分100的軸部112都可被插入至該手柄102的槽縫110之中。舉例而言，單一扳手手柄102可與具有不同開口118尺寸與平坦部116a-116d長度的多數工具部分100結合使用，因此該扳手可以適應具有不同尺寸頭部之螺帽，亦即具有在一部分正六角形形狀中設置有較短或較長相鄰平坦部之螺帽的轉動。此外，一種封閉端的六腳結構，其中在相鄰該軸部112遠端處該正六角形的所有六個平坦部，或是其他的緊固件或螺帽型態，不管是開口是或封閉式配置，都能夠被特別考量做為該工具部分。

該工具部分的軸部112進一步包含在其中或穿過其延伸的一掣止開口128，當該工具部分100被完全朝內推向該槽縫110時，於該手柄102主體內的區域中一彈簧負載球（未繪示）係於該槽縫110朝內延伸至該掣止開口128之中，以在該扳手60的正常使用期間將該工具部分100保持於該手柄102內，但允許一使用者從該槽縫110將該工具部分100拉出以允許利用一不同工具部分100將其置換。

為了可以偵測在第1圖配件10連接件構成期間該配件10連接件的情形，並避免在該連接件已經形成「手指拴緊」時對假感知進行動作，係於該軸部112一側上提供應變偵測器與轉動感測器封裝106，其一般係與該軸部112之中心線120平行對齊，該中心線則一般與延伸該工具部分開口118的相對平坦部116a及116d平行對齊。因此，當該扳手60係用於轉動一螺帽時（或轉動一緊固件之頭部或其他項目時），該工具部分100的軸部以及因此該電子封裝106便以該六角形中心124處或該工具部分的其他頭部形態處為中心，於一弧形122中揮動。因為該工具部分係經由該槽縫110被朝內插入該手柄102，因此當一組裝者抓握該手柄102並於該方向126中施加力量時，該工具部分100將輕微地彎曲並在該工具部分100的軸部112的中心線120的第一側130遇到一壓縮應變，而張力應變將發生在該工具部分100的軸部120的中心線120的第二側132上。此應變與利用該扳手轉動該螺帽的抵抗力成比例，舉例而言，與該等具體實施例中，該等螺帽22、28及84的抵抗力成比例。首先，當一螺帽之該等螺紋與該第二螺帽螺紋咬合時，沿著該等螺紋表面的摩擦力提供小量的轉動抵抗，因此在該軸部112中建立小量的壓縮與張力應力，並可由該應變偵測器與該轉動感測器封裝106所偵測。特別地，在一具體實施例中，該應變偵測器與該轉動感測器封裝106包含橫跨至該工具部分100的軸部112的該中心線120之任一側132、134的應變偵測器140，而陀螺儀感測器142係被整體形成在固定至該軸部112側部的一基板144上，該基板144一般而言平行對齊於該軸部112的中心線120。在一具體實施例中，應變偵測器係經配置為一對應變計146、148，其每一個都設置在該工具部分100的軸部112的中心線120的相對側上。因此，當該組裝者於該方向126移動該手柄102時，便在應變計148處偵測到壓縮應變，以及在應變計146處偵測到張力應變。該等應變於該等應變計146、148中產生電子訊號，該電子訊號與在該中心線120相對側上該軸部112的應變成比例，該電子訊號經由一搭接片155通訊至兩對拾波器150、152，該搭接片155中具有複數個導線，每一對拾波器150、152都專屬於該等應變計146、148之一。每一對拾波器150、152都於該扳手60的手柄102內連接至一接點（未繪示），該接點係以一內部處理接線156連接至該手柄102內的一控制器154（以虛線繪示）。在此具體實施例中，該邏輯晶片154係為一種可編程邏輯控制器，諸如可從Xylinx或Altera購得的那些種類，透過匯流排158由一電池104供給電力。來自該等應變計146、148的輸入被輸入至該控制器154中，而當該應變指示該墊圈38被適宜設置在一連接件10中時，該控制器154輸出一訊號，使一訊號產生器108向一使用者發射指示該連接件已經抵達被視做為是手指拴緊點的訊號。該控制器154亦接收來自於該陀螺儀的訊號，在此具體實施例中，該陀螺儀為一種微機電系統（MEMS）裝置，其可以輸出指示關於一軸所轉動角度的訊號，在此具體實施例中，該軸係為相對於該工具主體100的點124。陀螺儀的輸出係由該控制器154所監測直到已經達到該「手指拴緊」後該螺帽的所需轉動或該墊圈38完全設置抵住突出部42的情況為止，亦即在一手指拴緊或是該墊圈38完全設置抵觸突出部42情況已經達到之後，該螺帽的進一步轉動係為1/4轉的情況，該控制器154監測該陀螺儀142輸出以決定該扳手於何時已經將該螺帽從該手指拴緊或是該墊圈38完全設置抵觸突出部42情況已經達成的點轉動90度，於此點處該控制器利用例如光線、聲音或兩者的方式，傳送一額外訊號至訊號產生器108，以指示該使用者（組裝者）該連接件10之該等螺帽係被適宜拴緊。替代的，該控制器154可以設置在該工具的軸部112上，因此當該工具部分100連接至該手柄102時，該控制器105則容納於該槽縫110之中，且其輸出透過接觸插梢或其他連接範例，包含無線連接而連接至該手柄102內的接線，以用於電池104與該訊號產生器108。

舉例而言，訊號產生器108可為一種光發射裝置，其中光的顏色或強度為可改變以指示一使用者何時已經建立該連接件該等螺帽的「手指拴緊」及「完全拴緊」連接。該訊號產生器108可以選擇性只在達到完全拴緊情況時發射訊號。然而，藉由在達到該手指拴緊情況時發送訊號的方式，係因此能警告該使用者將很快地達到該完全拴緊情況，而該使用者可以較佳地監測該訊號產生器108的訊號，即使從該訊號產生器108傳送完全拴緊訊號，可避免該等螺帽的過度拴緊。該訊號產生器亦可以以音調、變化音調、重複節拍、變化節拍的方式，於達到該手指拴緊與達到該完全拴緊等等之間，發射聽覺訊號。亦可以使該手柄102振動，而不同的振動頻率或強度可以指示該手指拴緊與完全拴緊情況。

一連接件的該等螺帽可以利用兩扳手拴緊。在一種情況中，一第一扳手並不設置有一應變偵測器與一轉動感測器封裝106，而一第二扳手則有設置。在此情況中，該第一扳手係用於保持一螺帽固定不轉動，舉例而言公螺帽20，而該第二扳手60則用於轉動該第二螺帽，舉例而言母螺帽28。然而，有時候存在需要轉動該公與母螺帽（20、28）兩者的需求，特別是在達到「手指拴緊」之後需要相對於彼此轉動該等螺帽20、28，且其難以保持該等螺帽之一不動且同時轉動該另一螺帽。

如在第11圖中所繪示，可以使用兩個扳手60、60a同時轉動並拴緊該公與母螺帽20、28。在此具體實施例中，該兩個扳手60、60a都經配置具有所有相同功能，舉例而言，如同對於第8圖至第10圖所繪示與敘述的扳手60，係具有該應變偵測器與轉動感測器封裝106，包含該等應變計、陀螺儀、邏輯晶片154與無線通訊功能。使用上，該等扳手60、60a以無線或透過將其該等邏輯晶片154（第8圖與第9圖）互連的電纜170彼此通訊，以追蹤並加總在該等扳手手柄102上的應變以及一旦在建立該連接件期間達到該反曲點後的手柄轉動。在此具體實施例中，當在一螺帽保持固定而使用一單一扳手60時，隨著該兩者扳手60、60a於方向122、122a中轉動該等螺帽20、28而在該兩者扳手60、60a上的應變加總以及在該應變反曲點之後該轉動加總係可被決定，其可被用來決定該連接件何時被適當構成而應該停止轉動。因此，該最終轉動為在「手指拴緊」相對位置被決定之後，利用特定轉動分數、轉數或是度數所建立該等螺帽20、28相對轉動的函數。可以藉由將來自於例如該扳手60的應變及轉動訊號穿過電纜170至該扳手60中邏輯晶片154的方式，在該兩個邏輯晶片之一上完成加總動作。對於硬接線訊號傳輸使用電纜170的方式可以利用使用藍芽或其他無線訊號傳輸方式所取代。此外，當使用兩個扳手時，該等扳手最好係以配對方式使用，因此其一起用於拴緊一連接件之該等螺帽的效果與操作係為已知。藉由在該等扳手之間具備一實體電纜的方式，以配對方式使用該等扳手是最可能的進行方式。然而，每一扳手亦都可以具有一電子識別，其保存在該邏輯晶片或一記憶體之中，可以以無線方式與另一扳手通訊。此外，該等扳手可與一分離的控制器通訊，該控制器以硬接線或無線通訊協定接收及監測扳手手柄應變與轉動，並發射訊號或傳輸訊號至至少該等扳手之一，以造成該扳手建立指示該組裝者該連接件係被適當拴緊的訊號。藉由提供多數可與一手柄102交換的工具部分100，一工具部分100可被校準至一正在構成的特定連接件。舉例而言，在一正被製造之單一裝置中所正在構成的VCR連接件，諸如氣體分配板，係可以包含多數不同直徑的接管。一較大直徑的接管可以供應氣體或液體至一分配點，該氣體或液體便從此分配點從較小直徑的接管發出。在該較大直徑接管上的該等螺帽尺寸，以及因此用於轉動該等螺帽需要的力量126，便因此與該較小直徑接管不同。此外，不同的連接件配置或是終端使用者對於相同尺寸接管的特定需求可能對於在達到「手指拴緊」之後所要施加的轉數或轉動分數有不同需求。因此，不同的工具部分100，包含那些具有不同尺寸的開口118與平坦部116a-116d長度，便因此可為一特定終端使用者或客戶所指定之設備中的一特定配件連接件所校準。

第1表列出在使用於此所述之具體實施例的扳手60進行不同終端使用者或客戶所指定之設備的流體連接件組裝期間，具有相同手柄102的不同工具部分100的使用。 第1表

如在上述第1表所示，對於相同的連接件尺寸而言，亦即，使用相同連接件部件、具有相同直徑的連接件接管，不同的終端使用者，舉例而言，購買該設備的不同客戶將具有在達到該「手指拴緊」情況後該等螺帽不同轉數（或轉動分數）需求。為了解決此問題，每一個工具部分100都可被校準，而其對於一特定連接件的校準識別可由該控制器154讀取以與將該工具部分100與一特定使用者及接管（連接件尺寸）建立關聯，或藉由將該邏輯控制器154直接設置在該工具部分的軸部112上並將該工具部分100與一特定使用者及接管（連接件尺寸）直接在該控制器154中建立關聯。

為了將每一工具部分100對一特定配件連接件尺寸及內部元件配置進行校準，該組裝者或扳手60使用者可以拴緊一些配件10連接件，並且在如此做時記錄對於該連接件的一些應變計輸出。從該等輸出，該組裝者可以決定在將該等螺帽拴在一起的期間，亦即在到達該手指拴緊情況之前的應變，指示一假「手指拴緊」情況的應變改變（導數或二次導數），以及指示在該螺帽被拴緊後，亦即在該墊圈係完全設置抵住該兩者壓蓋24、34的突出部42之後的應變改變（導數或二次導數）。該等應變數值接著被編程至該可編程控制器154中並與該特定工具部分100的識別相關聯。此外，該工具部分100可為一特定終端使用者或客戶建立之連接件所專用。在此情況中，在達到該「手指拴緊」或墊圈38完全設置情況之後該等螺帽的轉數（或轉動分數）亦被編程至該可編程控制器中並與該特定工具部分100的識別相關聯。在該可編程控制器154係經配置於該扳手60手柄中的情況中，對於該終端使用者（客戶）與連接件尺寸的標記係被嵌入於該工具部分100中。因此，舉例而言，可以使用提供在該手柄102中與該控制器154相關聯之一無線射頻辨識（RFID）讀取器所能讀取的無線射頻辨識（RFID）標籤，其中該應變校準及「手指拴緊」或墊圈完全設置後的轉數條件係被儲存在該可編程控制器154中並與該工具部分100之RFID標籤相關聯。以此方式，多數工具部分100可以與一單一手柄102結合使用，其中該等工具部分每一個都可以與該製造設備之一特定終端使用者為一特定連接件的需求相關聯。

儘管前述之具體實施例評估在該工具手柄上的應變改變，但在另一具體實施例中，可以使用該工具手柄102中的應力作為構成正確連接件的指示器。在此具體實施例中，不需要監測應變與應變改變，取而代之的是，在該手柄上的應力係作為適宜構成連接件的指示，用以宣稱一適宜構成連接件的完成。在將複數個壓蓋24、34與墊圈38適宜設置連接並以需要的完全轉數或部分轉數將其轉動之後，並量測在該（等）額外轉動結束時於手柄中的應力以及指示建立一適宜構成連接件的平均應力。隨著多數配件尺寸、螺帽尺寸等將具有不同的特徵，對於每一種配件尺寸與被使用的組合方式，或是當運用一新的配件時，需要重複此動作。之後，便不需要察看在「手指拴緊」情況之後所跟隨所需轉數，因為該最終應力係高於當發生假手指拴緊情況時，使用舊的手指拴緊標準而使該等壓蓋變為對齊時所需要的應力，指示該連接件與該等壓蓋24、34與該等墊圈38表面的相對壓縮係被適宜構成。

此外，吾人可以對於許多相同尺寸之連接件與配置，量測當該連接件被拴緊時在該墊圈上的應變，並在該連接件達到完全構成以及「手指拴緊」情況時校準該應變的特徵，並使用該應變輸出以正確地構成該配件。在此具體實施例中，一應變計與無線通訊裝置係位於與該墊圈區域接觸之一非突出部42上或之中。在該墊圈上的應變係隨著該等螺帽20、28正被拴緊時而量測，而一預先決定的指示應變曲線導數或二次導數則用於決定該連接件已經在該等壓蓋24、34上的該等突出部42與該墊圈之間達到完全接觸的點。

在此處的每一具體實施例中，建立與每一配件連接件相關聯的資料，包含應變曲線、應力曲線、總轉數以及在該墊圈與壓蓋適宜咬合之後的轉數，像是時間、日期與組裝者的額外資訊亦被建立。該資料可以直接從該扳手取至一系統控制器，並可以直接從該系統控制器上傳至一內部組件製造商、客戶或最終終端使用者、資料庫。

儘管前述內容係針對本發明具體實施例所敘述，但在不背離本發明基本範疇下可以設計本發明其它與進一步的具體實施例，而本發明的範疇係由以下之發明申請專利範圍請求項所確定。

10‧‧‧配件
12‧‧‧公部分
14‧‧‧母部分
16‧‧‧螺栓連接件
20‧‧‧環形螺帽
22‧‧‧公螺紋延伸部
24‧‧‧第一內部壓蓋
26‧‧‧接管第一部分
28‧‧‧母環形螺帽
30‧‧‧朝內突出孔
32‧‧‧螺紋
34‧‧‧一第二壓蓋
36‧‧‧接管第二部分
38‧‧‧墊圈
40‧‧‧咬合面
42‧‧‧突出部
44‧‧‧凸緣
46‧‧‧凸緣
50‧‧‧間隙
60‧‧‧扳手
70‧‧‧保持器
72‧‧‧突片
74‧‧‧通孔
76‧‧‧內周圍
80‧‧‧外圓周表面
82‧‧‧螺紋
84‧‧‧六角頭螺帽部分
86‧‧‧柄部
88‧‧‧插塞
100‧‧‧工具部分
102‧‧‧手柄
104‧‧‧電池
106‧‧‧應變偵測器與轉動感測器封裝
108‧‧‧訊號產生器
110‧‧‧槽縫
112‧‧‧細長軸
113‧‧‧圓形端部分
114‧‧‧工具端
116a‧‧‧平坦部
116b‧‧‧平坦部
116c‧‧‧平坦部
116d‧‧‧平坦部
118‧‧‧開口
120‧‧‧中心線
122‧‧‧弧形方向
122a‧‧‧方向
124‧‧‧六角形中心
126‧‧‧方向
128‧‧‧掣止開口
130‧‧‧中心線第一側
132‧‧‧中心線第二側
134‧‧‧側部
140‧‧‧應變偵測器
142‧‧‧陀螺儀感測器
144‧‧‧基板
146‧‧‧應變計
148‧‧‧應變計
150‧‧‧拾波器
152‧‧‧拾波器
154‧‧‧控制器
155‧‧‧搭接片
156‧‧‧內部處理接線
158‧‧‧匯流排
170‧‧‧電纜

為了能夠詳細瞭解以上說明之本發明特徵的方法，本發明之一更特定敘述，以上的簡短總結係可透過參考具體實施例的方式獲得，其某些則描述於該等附圖中。然而，要說明的是，該等附圖只描述本發明的典型具體實施例，因此並不被視做為限制本發明的範圍，因為本發明可以允許相同效果的具體實施例。

第1圖為一組裝配件的立體圖；

第2圖為第1圖配件的分解圖，描繪該配件的該等螺帽、墊圈以及壓蓋；

第3圖為第1圖配件的分解圖，描繪該墊圈係抵住該公側壓蓋放置，而該母與公壓蓋則分別容納於該公與母螺帽內；

第4圖為第1圖配件在其組裝期間的斷面圖式，描繪該等壓蓋之間的錯位狀態；

第5圖為在建構該連接件時於該扳手上的應變圖形；

第6圖為一額外配件的分解圖，該配件與第3圖相同，但進一步包含一墊圈保持器於其中，以在該等螺帽拴緊以關閉該配件期間，協助該墊圈於該等面對壓蓋之間的定位；

第7圖為一插塞連接至一母側連接件的斷面平面圖；

第8圖為該扳手之一具體實施例的平面圖，該扳手用於將與其關聯的連接件拴緊；

第9圖為第8圖之該扳手一部分的平面圖；

第10圖為該扳手的分解圖，描繪從該手柄分離的工具部分；及

第11圖為兩個互連扳手的立體圖，用以將該配件連接件拴緊。

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Claims (23)

1. 一種構成流體拴緊螺紋連接而不使該連接的元件過度拴緊的方法，該方法包括以下步驟：將一公螺紋部分插入至一母螺紋部分之中，該公螺紋部分具有與其相關聯之一第一密封壓蓋，該母螺紋部分具有與其相關聯之一第二密封壓蓋；利用一扳手，對於彼此轉動該公螺紋及母螺紋部分之至少一者；監測在該扳手主體上的應變，並決定該第一與第二密封壓蓋何時已經成為完全彼此接觸；及利用該扳手，繼續對於彼此將該公螺紋及母螺紋部分之至少一者轉動由一使用者指定之轉數或轉動分數。
2. 如請求項1所述之方法，其中該使用者指定之轉數係以轉動度數特別指明。
3. 如請求項1所述之方法，進一步包括監測該公螺紋及母螺紋部分之至少一者利用該扳手對於彼此的轉動量。
4. 如請求項3所述之方法，其中該轉動量係藉由處理來自於與該扳手整合提供之一陀螺儀的訊號所監測。
5. 如請求項1所述之方法，其中該扳手包含一 手柄與一第一工具部分，並可以一第二工具部分置換該扳手的該第一工具部分。
6. 如請求項5所述之方法，其中該第一工具部分與該第二工具部分係利用一特定配件尺寸校準。
7. 如請求項5所述之方法，其中該第一工具部分與該第二工具部分係與一特定終端使用者構成一螺紋連接件相關聯。
8. 如請求項1所述之方法，其中該第一與第二密封壓蓋之一包含一墊圈於其中，且當該第一與第二密封壓蓋已經成為彼此接觸時，該墊圈係完全與在該第一與第二密封壓蓋另一者上的一密封特徵接觸。
9. 如請求項1所述之方法，進一步包括以下步驟：使用對於該公螺紋部分及該母螺紋部分之至少一者的該轉數的該應變的導數或二次導數，來決定該第一密封壓蓋及該第二密封壓蓋何時與一匹配表面完全接觸。
10. 一種構成一連接的扳手，該扳手包括：一手柄；自該手柄延伸的一工具部分；與該工具部分相關聯的至少一應變計；一訊號裝置；及可與該應變計操作連接之一控制器，該控制器亦經 配置以將該工具部分與一特定連接件尺寸建立關聯，該控制器進一步經配置以在由該扳手構成連接完成之前，造成該訊號裝置輸出一訊號，該訊號指示需要進一步將該扳手旋轉一使用者所期望的轉數或轉動分數。
11. 如請求項10所述之扳手，其中該控制器係經進一步配置以將該工具部分與該連接之一特定終端使用者建立關聯。
12. 如請求項10所述之扳手，進一步包括操作連接至該控制器的一陀螺儀。
13. 如請求項10所述之扳手，其中該工具部分係以可釋放方式固定於該手柄內。
14. 如請求項13所述之扳手，其中該控制器係位於該手柄內。
15. 如請求項10所述之扳手，其中該應變計以無線通訊方式與該控制器通訊。
16. 如請求項10所述之扳手，進一步包括操作連接至該控制器的一訊號產生器。
17. 如請求項10所述之扳手，其中該連接包括公螺紋部分及母螺紋部分，該公螺紋部分及該母螺紋部分分別包括第一密封壓蓋及第二密封壓蓋，且該控制器進一步經配置以使用對於該公螺紋部分及該母螺 紋部分之至少一者的該轉數的應變的導數或二次導數，來決定該第一密封壓蓋及該第二密封壓蓋何時與一匹配表面完全接觸。
18. 一種構成一連接的扳手，該扳手包括：一手柄；自該手柄延伸的一工具部分；與該工具部分相關聯的至少一應變計；及可與該應變計操作連接之一控制器，該控制器亦經配置以將該工具部分與一特定連接件尺寸建立關聯；其中該應變計以無線通訊方式與該控制器通訊。
19. 如請求項18所述之扳手，其中該控制器係經進一步配置以將該工具部分與該連接之一特定終端使用者建立關聯。
20. 如請求項18所述之扳手，進一步包括操作連接至該控制器的一陀螺儀。
21. 如請求項18所述之扳手，其中該工具部分係以可釋放方式固定於該手柄內。
22. 如請求項21所述之扳手，其中該控制器係位於該手柄內。
23. 如請求項18所述之扳手，進一步包括操作連接至該控制器的一訊號產生器。