TWM492454U

TWM492454U - 扭力控制裝置

Info

Publication number: TWM492454U
Application number: TW103213560U
Authority: TW
Inventors: Hsiu-Feng Chu
Original assignee: China Pneumatic Corp
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2014-12-21

Description

扭力控制裝置

本創作是有關於一種氣動扭力工具的控制裝置，特別是有關於一種在預設的操作與控制條件下，依據預先建立的氣壓與扭矩的對應關係，以進行控制輸出扭矩的一種扭力控制裝置。

在扭力工具的使用上，所有以壓縮空氣驅動的扭力工具，例如氣動衝擊式板手、氣動油壓脈衝式板手、氣動齒輪式倍力板手、氣動離合器式起子等氣動扭力工具，都會因測試或使用的過程中，工作氣壓的不穩定而影響測試或使用的結果。傳統氣動扭力工具通常以調節驅動氣動扭力工具使用的壓縮空氣壓力或氣流量來做扭力的控制。由於驅動氣動扭力工具使用的壓縮空氣會隨著工作場所空壓系統的供氣能力以及工具的扭力驅動機構、工具的耗氣量等因素影響，導致輸出扭力的大小難以控制。

傳統衝擊式扭力工具，大多是藉由調整供氣壓力與氣流量的大小或加上控制鎖固時間的長短以達輸出扭力的控制。然而，由於鎖固過程中的工作氣壓的不穩定，直接影響進入工具氣流量的大小，而導致輸出扭力的誤差極大。即使在工具裝上扭力感測裝置，也因衝擊產生的振頻與震幅，使得訊號難以分析以致無法有效地控制輸出的扭力。

傳統油壓脈衝式扭力工具通常利用調整工作氣壓以及油壓缸內油壓壓力的大小來控制輸出的扭力。雖較前者有較好的扭力控制精度，但也會因為鎖固過程中，工作氣壓的不穩定，直接影響進入工具氣流量的大小或因油壓缸的結構特性與內部液壓油在連續工作時，產生的溫升等因素，都限制了扭力的調整範圍與扭力控制的精度。

靜力式扭力工具係以氣動馬達加上行星齒輪與反作用力臂(Reaction Arm)等的機構做扭力的放大。控制精度較高，但因鎖固時間長，不但速度慢以致工作效率較差，加上工具較重，容易導致作業人員疲勞。

而離合器式扭力工具則是以氣動馬達加上行星齒輪減速機構，再以彈簧頂緊離合器的張力大小做扭力控制的工具，控制精度尚可，只是，當工具停止時，工具的輸出扭力愈大，產生的反作用力愈大，使得工具難以長久握持，甚至作業人員容易疲勞或導致手肘關節症等職業傷害的問題。因此，長久以來，業者無不戳力研發，希望能利用上述各式工具的優點，設法加上各式的扭力感應與控制裝置，以提升輸出扭力的控制精度。

有關扭力工具的扭力控制裝置與方法，不勝枚舉，通常係藉壓力(氣壓、油壓)、流量(工具的耗氣量)、扭轉出力軸產生的形變、角度或電磁感應線圈等的扭力感測裝置或以彈簧張力搭配離合器的扭控裝置，甚至用鎖固時間的長短等，來嘗試各種扭力的控制。但始終難有顯著的效果。

綜上所述，扭力工具大多在工具輸出軸等適當位置加裝的形變感應裝置(如應變規或電磁感應線圈等)感測的形變訊號，或偵測螺栓與被鎖件貼面後起算的角度位移(使用如陀螺儀等裝置)，搭配鎖固的時間或進入工具驅動馬達的氣缸流量或進氣壓力的大小，來達到扭控的目的。其中，衝擊式或油壓脈衝式等氣動扭力工具的衝擊產生的脈波訊號紊亂，加上鎖緊速度快以致鎖固過程時間極短，而使得扭矩難以控制。此外，裝設的各種電子感測裝置所測得的感測訊號，要傳遞到工具內建或外接的控制裝置，做即時切斷氣源動力的動作，都必然會遭遇到微處理器等電子元件與電磁閥等機械控制元件相互之間的訊號傳遞時，機構反應速度上的遲滯等問題而影響到扭力控制的精度；再加上，結合件與被鎖件的條件，諸如，材質、表面粗度、軟硬結合、表面潤滑等條件；甚至操作人員鎖固過程中，工具握持的姿勢等，也都會直接或間接影響扭力控制的精度。

有鑑於此，本創作人依多年來從事此類扭力控制產品的經驗，繼先前已獲得的「以具有抗振作用之工具扭力感應與控制裝置」(美國公告號為US7779704)、「可控制與追蹤測量鎖緊扭矩及鎖緊力的裝置及相關方法」(中國發明專利ZL201210011877.1)、「動力鎖緊工具之扭矩控制裝置及其控制程序」(台灣公告號為I396609)以及「衝擊式氣動扭力扳手之扭矩控制裝置」(台灣公告號為I432293)，更深入了解衝擊式與油壓脈衝式等扭力工具的操作特性，再經多方實驗的數據驗證，本創作之創作人乃進而設計一種扭力控制裝置，針對現有技術之缺失加以改善，以增進產業上之有效利用，從而使長久以來困擾業界，最難克服的氣動衝擊與脈衝式扭力扳手的扭力控制和扭力的檢測，得以更加容易且穩定地控制在理想的精度範圍。

根據本創作之目的，提出一種扭力控制裝置，其主要為連接於一氣壓系統與一氣動扭力工具之間。扭力控制裝置包含氣壓壓力監控模組、氣壓調節模組、電磁閥、第三氣壓壓力感測器、記憶單元、顯示單元、輸出輸入裝置、警示裝置、電源裝置及微處理器。氣壓壓力監控模組控制自氣壓系統進入扭力控制裝置的空氣壓力，或當自氣壓系統進入扭力控制裝置的空氣壓力超出上限時發出警示訊號。氣壓調節模組調節輸出至氣動扭力工具之氣壓值。電磁閥開啟或切斷輸出至氣動扭力工具之氣源。第三氣壓壓力感測器設置於電磁閥與氣動扭力工具之間，於鎖固起訖過程中，感測輸出至氣動扭力工具之氣壓變化。記憶單元儲存氣動扭力工具在穩定的氣壓下進行校驗作業所獲得的氣壓值及扭矩值，其中氣壓值包含最高工作氣壓值與最低工作氣壓值，扭矩值包含對應於最高工作氣壓值的最大扭矩值與對應於最低工作氣壓值的最小扭矩值。微處理器依據最高工作氣壓值與最低工作氣壓值以及對應的最大扭矩值與最小扭矩值，建立一氣壓與扭矩的對應關係曲線，且依據該關係曲線於作業人員輸入一介於最大扭矩值與最小扭矩值之間的目標扭矩值時，獲得一對應於該目標扭矩值的工作氣壓，藉以驅動氣動扭力工具進行可扭控的鎖固作業。輸出輸入裝置係用於系統內各扭矩設定值、形變感測值、目標扭矩值以及與控制有關的訊號等的傳輸。顯示單元，係用於顯示氣壓與扭力單位、目標扭矩值與對應的工作氣壓、鎖固次數以及鎖固作業是否OK或NOK等。警示裝置係依微處理器運算、判定的結果，以燈號或聲響提出警示。電源裝置則以電性連結扭力控制裝置內的各控制元件。

其中，氣壓調節模組如採自動調壓模組時，則更包含一氣壓比例控制閥、一第二氣壓壓力感測器與一氣壓壓力控制閥，第二氣壓壓感測器則介於氣壓比例控制閥與氣壓壓力控制閥之間，依微處理器內建之最高工作氣壓值與最低工作氣壓值和分別校驗得到的最大扭矩值及最小扭矩值，所建立的氣壓與輸出扭矩的對應關係曲線，於作業人員輸入其間之任一目標扭矩值時，微處理器依第二氣壓壓力感測器感測的氣壓值，以指令操控氣壓比例控制閥將氣壓壓力控制閥輸出至電磁閥的氣壓自動調節至該對應的工作氣壓值，以達到自動調壓的功能。其中，氣壓調節模組如採手動調壓閥時，則藉裝設於電磁閥與氣動扭力工具之間的第三氣壓壓力感測器，以偵測工具啟動前後的氣壓壓降，並依顯示單元提示的對應於目標扭矩值的工作氣壓，藉手動調壓閥調至該對應的工作氣壓值。

其中，微處理器更可於扭力工具啟動前後，依各氣壓壓力感測器偵測回饋的氣壓壓差，以及鎖固終了時的氣壓是否穩定在容許的變異範圍等，以及時透過顯示單元或警示裝置提示作業人員。以確保該工具在穩定的工作氣壓下，進行可以正確控制輸出扭矩的鎖緊作業。

其中，微處理器可依據作業人員依扭力校驗後輸入的修訂扭矩值，自動調整原先建立的氣壓與扭矩的對應關係曲線，並依據修正後的氣壓與扭矩的對應關係曲線，再次輸入目標扭矩值，以獲得一新的工作氣壓，再利用此工作氣壓驅動氣動扭力工具進行鎖固作業。

本創作的扭力控制裝置，係利用衝擊式及油壓脈衝式扭力工具，「以同一工具，在一預先設定的操作條件下，諸如；同樣的工具氣流量與同樣的鎖固時間，且在穩定且全程受監控的氣壓條件下，會輸出同樣穩定的扭矩」的特性，於實施鎖固作業前，先利用扭力感測裝置校驗並建立『該工具在已知與預設的操作條件下的工作氣壓與輸出扭矩值的關係曲線』。而於實施鎖固作業後，再次校驗鎖緊扭力是否在預設範圍內，必要時可實施上述的扭力修訂作業，務求達到鎖緊扭力可控制得更精確的鎖固作業，使此類扭力工具的扭力控制，不再需要一昧追求扭力工具本身的扭控相關機構的製造精度或加裝各種感測裝置，而僅需藉本創作的扭力控制裝置，即可輕易將此類衝擊或脈衝式扭力板手的鎖固作業，做到比任何已知的控制技術，更經濟、可靠、有效的控制。

1‧‧‧氣壓系統

2‧‧‧扭力控制裝置

21‧‧‧進氣壓力監控模組

211‧‧‧氣壓限壓閥

212‧‧‧第一氣壓壓力感測器

22‧‧‧氣壓調節模組

221‧‧‧自動調壓模組

2211‧‧‧氣壓比例控制閥

2212‧‧‧第二氣壓壓力感測器

2213‧‧‧氣壓壓力控制閥

222‧‧‧手動調壓閥

23‧‧‧電磁閥

24‧‧‧第三氣壓壓力感測器

25‧‧‧微處理器

26‧‧‧輸出輸入模組

27‧‧‧顯示單元

28‧‧‧記憶單元

29‧‧‧警示模組

20‧‧‧電源模組

3‧‧‧氣動扭力工具

4‧‧‧扭力感測裝置

T_H‧‧‧最大扭矩值

T_L‧‧‧最小扭矩值

T_H’‧‧‧調整後的最大扭矩值

T_L’‧‧‧調整後的最小扭矩值

T_X‧‧‧目標扭矩值

T_XI‧‧‧修訂扭矩值

P_H‧‧‧最高工作氣壓值

P_L‧‧‧最低工作氣壓值

P_X‧‧‧對應目標扭矩值的工作氣壓值

P_XI‧‧‧修訂後對應目標扭矩值的新工作氣壓值

L_S‧‧‧氣壓與扭矩的對應關係曲線

L_M‧‧‧調整後的氣壓與扭矩的對應關係曲線

S11~S14‧‧‧步驟

S41~S45‧‧‧流程

第1圖係為本創作之扭力控制裝置之一實施例之實施步驟圖。

第2圖係為本創作之扭力控制裝置之一實施例之氣壓與感測訊號關係實驗圖。

第3圖係為本創作之扭力控制裝置之一實施例之氣壓與扭矩的對應關係曲線示意圖。

第4圖係為本創作之扭力控制裝置之一實施例之方塊圖。

第5圖係為本創作之扭力控制裝置之一實施例之操作示意圖。

第6圖係為本創作之扭力控制裝置之一實施例之氣壓與扭矩的對應關係曲線調整示意圖。

第7圖係為本創作之扭力控制裝置之另一實施例之方塊圖。

為方便貴審查委員瞭解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖示，其主旨僅為示意及輔助說明之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第1圖，其係為本創作之扭力控制裝置之實施步驟圖。如圖所示，本創作之扭力控制裝置之實施步驟包含下列步驟：(S11)自氣壓系統連接氣壓管路至扭力控制裝置，依據工具與待鎖固的結合件特性及預設操作條件，以輸出穩定的工作氣壓至氣動扭力工具；(S12)依據鎖固過程中，氣動扭力工具在穩定供氣條件下，而可正常操作的最高工作氣壓值及最低工作氣壓值分別驅動氣動扭力工具，於鎖固作業前先進行輸出扭力的校驗作業；(S13)依據校驗所得的最大扭矩值及最小扭矩值與分別對應之最高工作氣壓值與最低工作氣壓值，建立氣壓與扭矩的對應關係曲線；(S14)依據氣壓與扭矩的對應關係曲線，輸入介於最大扭矩值與最小扭矩值之間的目標扭矩值，以得到對應的工作氣壓，並以該工作氣壓驅動氣動扭力工具進行鎖固作業。

也就是說，先依氣動扭力工具與結合件的特性，選定氣動扭力工具的氣流量(衝擊式板手)或油壓缸油壓壓力(油壓脈衝式板手 )，並於扭力控制裝置上設定操作與控制條件，諸如；各氣壓壓力感測器的氣壓壓降容許範圍、鎖固終了時的工作氣壓容許變異範圍、目標扭矩值的判定合格範圍、判定工具實打或空打的壓差範圍以及該鎖固作業起訖所需時間秒數等。接著，在工作氣壓穩定可使工具正常操作的範圍內，分別以最高工作氣壓值與最低工作氣壓值，驅動氣動扭力工具藉由扭力感測裝置，直接鎖固結合件以量測對應之扭矩值，並自動將鎖固起訖過程的氣壓變化數據，同步傳輸至扭力控制裝置，予以儲存；或驅動氣動扭力工具藉由扭力計與鎖固作業前先進行該工具的輸出扭矩能力的校驗作業，以獲得對應之最大扭矩值及最小扭矩值。再於鎖固後，藉由數位式扭力板手等扭力校驗工具將校驗測得的扭矩值，輸入至扭力控制裝置，予以修正調整原先建立的氣壓與扭矩值的關係曲線，並予以儲存。扭力控制裝置的微處理器則可依據最高工作氣壓值與最低工作氣壓值以及分別對應的最大扭矩值及最小扭矩值，建立一氣壓與扭矩的對應關係曲線。接著，可透過扭力控制裝置輸入介於最大扭矩值與最小扭矩值之間的任一目標扭矩值。微處理器即可依該氣壓與扭矩值的對應關係曲線，運算得到對應該目標扭矩值的一工作氣壓值，再利用自動或手動的調壓方式調妥工作氣壓，以驅動氣動扭力工具進行實際的鎖固作業。其中，氣壓與扭矩的對應關係曲線，即如第3圖所示。

下文中，將先就本創作之原理加以說明。

轉動慣量也稱慣性矩(Moment of Inertia)，為物體對旋轉運動的慣性。經比較直線運動與旋轉運動得F=m*a=m*dv/dt (式1)(直線運動)

T=I * α=I *dω/dt (式2)(旋轉運動)其中，T：Torque扭矩(N*m)，I：轉動慣量或慣性矩(Kg * m²)(旋轉機構加輸出軸加套筒)，V：速度(m/s)，α：角加速度(rad/s²)，ω：角速度(rad/s)，比較(式1)與(式2)，可發現兩者很類似。

v=r ω (式3)

I=mr² (式4)

T=rF=r m*dv/dt=mr² dω/dt=I * α

(式2)是由(式3)和(式4)演算得來。就衝擊式氣動板手而言，氣動馬達帶動衝擊機構和錘塊旋轉一圈(或半圈)時，錘塊撞擊輸出軸(Anvil)後停止(角速度=0)，dω=ω-0=ω。旋轉動能扣除碰撞時產生的熱能後，幾乎全數轉換成敲擊動能。衝擊機構撞擊輸出軸(Anvil)的碰撞時間dt，與扭力成反比，換言之，同樣的角速度下，碰撞時間越短，產生的扭力越大。然而碰撞時間端視機構的設計而定，在一定碰撞力量範圍下，碰撞時間dt可以視為常數。

因此(式2)T=I * α=I *dω/dt，扭力正比於角加速度α，對衝擊式板手而言，因為撞擊瞬間角速度變成0，dω=ω-0=ω，因此可以將碰撞時間dt視為常數C，從而(式2)：T=I * α=I *dω/dt可以修改成：T=m * ω(rpm)* C。

換言之，衝擊板手輸出軸的扭力，和衝擊機構與錘塊的質量m以及旋轉速度ω(rpm)成正比。就一支衝擊板手而言，衝擊機構與錘塊的質量m是一個固定量。氣動馬達所帶動衝擊機構與錘塊的旋轉速度ω(rpm)尚未達到最高轉速以前，機構的旋轉速度 ω(rpm)和氣壓，流量成正比(氣動馬達)。對電動馬達而言，機構的旋轉速度ω(rpm)和電壓(V)，電流(I)成正比P=I *V。

由上述可知，氣動扭力板手的輸出扭力皆正比於工作氣壓，只要確保鎖固過程中的工作氣壓能夠穩定控制在一容許的變異範圍內，即可控制輸出的扭力在一目標範圍內。

所謂扭力工具的扭力控制，其實只能控制扭力工具的輸出扭力。由於各式結合件材質與表面狀況不一，施加同樣的扭力，卻有可能得到不同的鎖緊扭力或夾緊力。謹以下述說明：(式5)T=K×D×W，其中，T：扭力，D：螺絲或螺栓的稱呼直徑(mm)，W：螺絲或螺栓的軸向力(N)，K：扭力係數。扭力係數K是關鍵的參數，主要是螺紋與承受面上的摩擦。K=K1+K2+K3，其中，K1代表在螺帽或螺栓承受面上的摩擦扭力係數，大約占總扭力係數K值的50%；K2代表螺紋牙腹間接觸面上的摩擦係數，約占總扭力係數K值的40%；K3代表使螺栓拉伸所產生的扭力係數，約占總扭力係數K值的10%。

有鑑於此，本創作的扭力控制裝置，除了精確控制扭力工具的輸出的扭力，更容許使用者，依使用的結合件的不同情況，在扭力校驗時，進行微調，以符合實際的需要。

請參閱第2圖，其係為本創作之扭力控制之一實施例之氣壓與感測訊號關係實驗圖。本創作人亦利用NI脈衝分析儀(使用軟體為NI LABVIEW Signal Express，使用硬體為NI cDAQ-9172)測得的脈衝式扭力板手，在一固定的工具耗氣量下、以同樣的鎖固時間以及在穩定且全程受監控的氣壓條件下，如85磅每平方吋(psi)，打出的脈衝圖形觀察得知，其顯示的震幅(magnitude)有一穩定的高度(1.3m)，且可藉以判定該氣壓下的震幅高度，相當於多大的扭力。而再以另一穩定的較低氣壓條件下，如35psi，打出的脈衝圖形觀察得知，也顯示一樣穩定的結果(650μm)，或者是，在85至35磅每平方吋(psi)的氣壓範圍內，如施以55及65磅每平方吋(psi)氣壓也顯示具有穩定的震幅高度(900μm及1.05m)。其中，Y軸在NI的脈衝分析儀上測得的是應變值(Strain Value)，可轉換為扭矩值。X軸是打擊時間(工具係以不同氣壓但同樣的打擊時間鎖固結合件)。簡而言之，在固定的工具耗氣量以及穩定的工作氣壓壓力下，只要施予工具的最高、最低工作氣壓值能穩定控制在預設的容許變異範圍內，所得到對應的高、低震幅的高度有著極接近線性的氣壓與扭矩關係，如第2圖所揭示的L_S。

根據上述的理論與實驗數據，證明了以氣動扭力工具施加扭矩於一結合件(軟結合件或硬結合件)時皆具一特性；即，以同一支氣動扭力板手，在一選定的工具氣流量下、以同樣的鎖固時間以及同樣穩定的工作氣壓條件下，對軟硬結合件，都會得到同樣接近的輸出扭矩值。亦即是，氣動扭力板手，只要結合前述的扭力控制裝置，在鎖固的全部過程中，監控工作氣壓的壓降(%)，使其維持在一穩定的變異範圍，即可將輸出扭力控制在一定的目標範圍內。從而，本創作人認為只要在一選定的工具氣流量下、以同樣的鎖固時間，且在鎖固的全部過程中，進行工作氣壓的監控，以可維持穩定的最高、最低工作氣壓值進行鎖固後，經分別量測最高與最低工作氣壓值下，所對應的最大與最小輸出扭矩值，即可建立一極接近線性的氣壓與扭矩的對應關係。在最大與最小的扭矩範圍內，可任意輸入一目標扭矩值，本創作之扭力控制裝置的微處理器，立即依內建的氣壓與扭矩的對應關係，運算出所對應的工作氣壓，以驅動工具進行鎖固作業，並於達到預設的時間切斷氣源，使氣動扭力工具停止。如此，即可使輸出的扭力，控制在預設的容許範圍內，而不需再顧慮控制或感測元件間，因訊號傳遞遲滯造成反應不及而影響控制精度等的問題。然而，因諸多因素的影響，如使用的套筒與螺栓等結合件的間隙、工具握持的方式以及結合見的狀況等，以致校驗所得到的扭矩值與氣壓值並非呈現完全線性的關係。在實際應用上，則可將線性上下之偏移量，視為控制之誤差值，最終仍然可以得到滿意的扭力控制精度。

請參閱第4圖，其係為本創作之扭力控制裝置之一實施例之方塊圖。如圖所示，本創作之扭力控制裝置2主要為裝設於一氣壓系統1與氣動扭力工具3之間。扭力控制裝置2包含了一進氣壓力監控模組21、一氣壓調節模組22、一電磁閥23、一第三氣壓壓力感應器24、一記憶單元28、一微處理器25、一輸入輸出模組26、一顯示單元27、一警示模組29及一電源模組20。

其中，進氣壓力監控模組21可為一氣壓限壓閥211，其係將氣壓系統1輸入的氣壓限制於一預設氣壓範圍內(如100psi以內，視控制裝置內各氣壓元件的耐壓條件而選擇)，以保護各相關氣壓元件；抑或是，一第一氣壓壓力感應器212，當其於偵測壓力過大時，可使電磁閥23關閉以停止供氣，而可以保護各相關氣壓元件，或是利用警示模組29發出警示訊號。

其中，氣壓調節模組22可為一自動調壓模組221，其中包含了氣壓比例控制閥2211、第二氣壓壓力感應器2212以及氣壓壓力控制閥2213。自動調壓模組221係依微處理器25透過內建的工作氣壓與對應扭矩值的關係曲線，於作業人員輸入一介於最大與最小扭矩值之間的任一目標扭矩值T_X時，自動將工作氣壓調節至對應於該目標扭矩值T_X的工作氣壓P_X；抑或是一手動調壓閥222，由作業人員依顯示單元提示的氣壓，以手動方式調節至對應於該目標扭矩值T_X的工作氣壓P_X。

詳細來說，氣壓比例控制閥2211的功能就是依微處理器25的指令與第二氣壓壓力感測器2212感測的壓力，將輸入的電壓(或電流)，依成比例(Proportional)的方式，將來自氣壓系統1的進氣壓力，以增壓或洩壓方式調節氣壓壓力控制閥2213輸出至電磁閥23的壓力，而達到自動調壓的目的。

第三氣壓壓力感應器24設置於電磁閥23與氣動扭力工具3之間，以偵測輸出至氣動扭力工具3的氣壓是否維持在一穩定的氣壓變異範圍內，以確保氣動扭力工具3的工作氣壓，在鎖固全程中都控制在一個預設的容許範圍內。藉由上述元件的運作，因此可有穩定、可控制的氣壓輸入氣動扭力工具3，從而氣動扭力工具3才得以輸出穩定且可控制的扭力。

請配合參閱第5圖，其係為本創作之扭力控制裝置之一實施例之操作示意圖。相關流程如下所示：

(S41)依據工具及結合的套筒與待鎖固的結合件的特性，預先設定相關的操作條件。其中，預設的操作條件，例如選擇氣流量大小、鎖固起訖的時間、最高工作氣壓較系統氣壓的壓降比率、實際工作氣壓與空打時的壓差比率、鎖固終了時，實際工作氣壓的容許變異範圍及目標扭矩值的合格與否的判定範圍等，其皆可於正式進行鎖固作業前，依工具、結合件與被鎖固件的條件而彈性設定。

(S42)以最高工作氣壓驅動氣動扭力工具3於扭力感測裝置上測得最大扭矩值。舉例來說，按下輸入輸出模組26的「TH設定鈕」(未繪示於圖中)。此時，微處理器25控制氣壓調節模組22自動調壓至可穩定維持的最高氣壓，待警示模組29提示調妥後，啟動氣動扭力工具3驅動套筒進行扭力校驗，此時微處理器25會以最高工作氣壓值P_H來驅動氣動扭力工具3。同時將工具起訖的氣壓值連同感測的扭矩值一併儲存至記憶單元28以作為最大扭矩值T_H。

(S43)以最低工作氣壓驅動氣動扭力工具3於扭力感測裝置上測得最小扭矩值。舉例來說，按下輸入輸出模組26的「TL設定鈕」(未繪示於圖中)。此時，微處理器25控制氣壓調節模組22自動調壓至預設的最低氣壓，待警示模組29提示調妥後，啟動氣動扭力工具3驅動套筒進行扭力校驗，此時微處理器25會以最低工作氣壓值P_L來驅動氣動扭力工具3。同時將工具起訖的氣壓值連同感測的扭矩值一併儲存至記憶單元28以作為最小扭矩值T_L。

(S44)建立氣壓與扭矩的對應關係曲線。由於記憶單元28已儲存前述的最高工作氣壓值P_H、最低工作氣壓值P_L以及對應於最高工作氣壓值P_H的最大扭矩值T_H及對應於最低工作氣壓值P_L的最小扭矩值T_L，因此微處理器25可據以建立一極接近線性的氣壓與扭矩的對應關係曲線。

(S45)輸入一目標扭矩值，以進行實際鎖固作業。亦即，輸入一介於最大扭矩值T_H及最小扭矩值T_L之間的一目標扭矩值T_X，本創作之扭力控制裝置2的微處理器25，立即依此內建的氣壓與扭矩的對應關係曲線，運算出所對應的工作氣壓，並於顯示單元27與警示模組29提示對應的工作氣壓，由作業人員以手動調壓閥222或由微處理器25指令自動調壓模組221，將氣壓調至對應目標扭矩值T_X的工作氣壓值P_X。如第3圖所示。因此，可啟動氣動扭力工具3進行鎖固作業，微處理器25可在達到預設的時間時，控制電磁閥23切斷氣源，使工具停止，完成結合件的鎖固作業。

值得一提的是，流程(S42)、(S43)中，最大扭矩值T_H與最小扭矩值T_L的扭矩值係可利用扭力感測裝置4而獲得。舉例來說，扭力感測裝置4可為一般常用的扭力校驗工具，例如數位顯示扭力板手或扭力計；亦可為內建或外掛於氣動扭力工具3出力端的一扭力傳感器，以有線或無線的方式，將感測訊號傳輸至扭力控制裝置2。上述中的流程(S42)、(S43)係可重覆的進行多次，以獲得多個最大扭矩值T_H與最小扭矩值T_L及其分別所對應的最高工作氣壓值P_H與最低工作氣壓值P_L，此時微處理器25分別將各數值進行累加及平均，以利用平均後的最大扭矩值T_H、最小扭矩值T_L、最高工作氣壓值P_H與最低工作氣壓值P_L，來建立氣壓與扭矩的對應關係曲線，從而可獲得更準確的氣壓與扭矩的對應關係曲線。

請配合參閱第6圖，其係為本創作之扭力控制裝置之一實施例之氣壓與扭矩的對應關係曲線調整示意圖。作業人員可利用其慣用的或較信任的扭力校驗工具來校驗鎖固後的扭力，經其校驗得到的扭矩值，如與目標扭矩值T_X有較大差異，可按輸入輸出模組26的「修正鍵」(未繪示於圖中)，輸入其校驗的扭矩值並予儲存於記憶單元28內，則微處理器25將依修訂扭矩值T_XI，自動調整氣壓與扭矩的對應關係曲線L_S(調整後的氣壓與扭矩的對應關係曲線為L_M)，同時顯示新設的可控制的扭矩範圍(調整後的最大與最小扭矩值T_H’，T_L’之間的扭矩範圍)。簡單來說，當輸入的修訂扭矩值T_XI小於目標扭矩值T_X時，氣壓與扭矩的對應關係曲線會向下偏移修正(如第6圖(a)所示)，而當修訂扭矩值T_XI大於目標扭矩值T_X時，氣壓與扭矩的對應關係曲線會向上偏移修正(如第6圖(b)所示)。待重新輸入目標扭矩值後，於新修訂的關係曲線L_M上，會得到一新的對應工作氣壓P_XI。以此新的工作氣壓值P_XI驅動氣動扭力工具3進行鎖固後，得視需要再行校驗，以確定是否得到正確的目標扭矩值。

值得一提的是，鎖固過程中，如偵測到氣壓超出預設的容許變異範圍，扭力控制裝置2即時利用警示模組29提出警示或控制電磁閥23切斷氣源供應，待氣壓恢復至穩定的氣壓範圍時，方可再進行鎖固作業。另外，容許變異範圍的設定，其係關係著實際鎖固作業時扭矩值的精準度。簡單來說，容許變異範圍愈大，則扭力控制的精準度愈差。

請參閱第7圖，其係為本創作之扭力控制裝置之另一實施例之方塊圖。如圖所示，為實際運用或成本之考量，本創作之扭力控制裝置2，可省卻前述之進氣壓力監控模組21，且將氣壓調節模組 22設置為手動調壓閥222，並僅於電磁閥23與氣動扭力工具3之間設置第三氣壓壓力感測器24。舉例來說，微處理器25依輸入的目標扭矩值與內建的氣壓與扭矩的關係曲線，運算得到對應的工作氣壓。透過顯示單元27提示後，作業人員採手動方式，以手動調壓閥222進行調壓，直到調妥後，警示模組29則以燈號或聲響提示作業人員可進行鎖固。

另由實測驗證，工具空打或實際進行鎖固結合件，各氣壓壓力感測器測得工具啟動與終止時，感測到的氣壓壓降，依各式工具耗氣量的不同皆有著明顯的差距。亦即，空打時的壓降幅度較實打大一定的比率。據此，微處理器25即可於進行最大或最小扭力校驗前，依啟動氣動扭力工具3(此時，暫不驅動套筒進行鎖固作業)至到自動停止時，所感測到啟動前後的氣壓與校驗最大或最小扭力時測得的鎖固起訖前後的壓降，分別予以記憶、儲存，即可依此數據，判定鎖固過程中，工具是空打或實際進行鎖固，以供正確的判定與統計之用。

綜上所述，本創作之創作人突破傳統扭力工具業者對扭力控制的迷思。工具的結構與製造組裝的精度，對扭力的控制而言，並無絕對的影響。一般以調節通過工具的氣流量大小以及控制打擊的時間，或簡易的壓力控制，都無法達到滿意的結果。尤其是衝擊或脈衝式的扭力工具，即使裝設了扭力感測器，由於脈衝產生的訊號不穩定而難以偵測，更困難的是，各種類型的結合件與被鎖固件，無論是材質、硬度、表面粗度、螺旋結合面的處理條件以及結合件與被鎖固件之間，因使用的墊圈材質、結合面的結構與螺栓鎖固的順序等軟硬結合的問題等，對最終的鎖緊扭力或夾緊力(Clamping Force)的控制精度而言，其影響都遠大於對工具本身製造品質或精度的訴求。

本創作最大的特點乃在於充分瞭解衝擊或脈衝式扭力工具的脈衝訊號與扭矩間的關係特性，掌握脈衝訊號擷取的技術，排除電訊傳遞時的干擾，確實在鎖固作業前，針對各鎖固作業使用的結合件與被鎖固件的特性，利用一扭力控制裝置，先行校驗並建立該工具可正常操作的最高與最低工作氣壓與分別相對應的最大和最小輸出扭矩值的關係曲線。然後，在最大和最小扭矩值範圍內，輸入任一目標扭矩值，微處理器則提示對應該目標扭矩值的工作氣壓於顯示單元，由作業人員用手動調壓閥或由微處理器指令自動調壓模組自動將氣壓調妥後，可進行鎖固的燈號亮起，即能進行可扭控的鎖固作業。即使使用的工具裝置了扭力傳感器(Torque Transducer)，微處理器也僅將傳遞來的感測訊號做為一扭力校驗的參數。在扭控作業上，仍係在預先建立的工作氣壓與對應的輸出扭矩值的關係曲線上，藉已知的該目標扭矩值需要多大的工作氣壓來驅動工具，並於鎖固作業起訖全程，依預設的操作與控制條件來監控氣壓的壓降與鎖固終止時的氣壓是否在容許的變異範圍，即可達到扭控的目的。實務上，扭力傳感器(Torque Transducer)僅於正式鎖固作業前做為校驗用。並不建議於鎖固作業進行中，外掛或內建於工具，不但可以有效延長扭力傳感器的使用壽命，更大大降低了電控元件昂貴的維修成本。此外，也不再需要使用昂貴的附加扭力傳感器的工具，更徹底解決了衝擊或脈衝式扭力工具無法有效控制輸出扭力的問題。

本創作提出的一種扭力控制裝置，在利用其所界定的技術特徵的條件下，任何的氣動扭力工具都可達到精確的扭力控制。本創作之扭力控制裝置強調：於鎖固持續的時間內，除了保持穩定的工作氣壓條件下，經預先校驗得到該工具可正常操作的最高與最低工作氣壓與對應的最大與最小輸出扭矩值的關係範圍內，得以任意輸入需要的目標扭矩值，由微處理器提示對應的工作氣壓，再以手動或自動調壓方式調至正確氣壓後，以驅動工具進行鎖固。而輸出扭力的控制精度，則可以依需要的精度去調整『可容許的工作氣壓變動範圍』，也容許使用者，依校驗所測得的實際扭矩值，自行修正前述的氣壓與扭矩的關係曲線，以進行扭控的鎖固作業。

本創作之扭力控制裝置，如應用於扭力檢測設備，亦大大解決了測試結果的爭議。傳統的扭力測試設備，測試時，氣動扭力工具的供氣管路與扭力計之間並無任何的連結，亦即；扭力計如為傳統油壓式，於油壓表顯示油壓大小，再由檢測人員依油壓與扭力的對照表來讀取扭矩值；如為數位式裝設有扭力感測元件的扭力計，亦僅與一顯示器做電性連結來顯示測得的扭矩值。然而，往往測試中的工具，因氣壓系統供氣的不穩定，直接影響到工具輸出扭力的測試結果。本創作之扭力控制系統即可輕易解決此一問題。係將待測試的工具氣源通過本創作的扭力控制裝置，而於測試起訖過程，全程監控氣壓的變化，是否在同一預設的測試條件範圍。透過此一裝置可同時擷取氣壓壓力感測器的起訖氣壓的訊號以及扭力感測元件形變的扭矩訊號。使測試結果得以正確地呈現，避免爭議。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本創作之精神與範疇，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。