阅读说明：本技术 螺栓分次锁固的扭力控制方法及扭力控制装置 (Torsion control method and torsion control device for locking bolts in multiple times ) 是由 朱秀锋 于 2018-06-07 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种螺栓分轮次锁固的扭力控制方法及扭力控制装置。该方法包含下列步骤：连接扭力控制装置在一空压供气系统与扭力工具之间；依据扭力工具在负载下的最大耗气量,透过扭力控制装置产生多个流量组合；依据各流量组合分别取得的高低工作气压及对应的大小扭矩值建立多个工作气压与扭矩的对应关系线；依据多个工作气压与扭矩的对应关系线,得到扭力工具在此可正常操作的工作气压下,最大的扭矩控制范围；再依分次锁固参数,获得各轮次的目标扭矩值分别对应的关系线与工作气压；以及驱动扭力工具对螺栓进行由小至大的分次锁固,直到完成最终的目标扭力。(The invention provides a torque control method and a torque control device for locking bolts in turns. The method comprises the following steps: connecting the torque control device between an air pressure air supply system and the torque tool; generating a plurality of flow combinations through a torque control device according to the maximum air consumption of the torque tool under load; establishing a plurality of corresponding relation lines of working air pressure and torque according to the high and low working air pressure and the corresponding large and small torque values which are respectively obtained by the flow combinations; obtaining the maximum torque control range of the torque tool under the working air pressure capable of being normally operated according to the corresponding relation lines of the working air pressure and the torque; obtaining a relation line and working air pressure corresponding to the target torque value of each round according to the locking parameters in the grading; and driving the torque tool to lock the bolt from small to large in several times until the final target torque is completed.)

螺栓分次锁固的扭力控制方法及扭力控制装置

技术领域

本发明涉及扭力控制的技术领域，特别是关于一种以气动冲击式扭力工具对螺栓实施分次锁固的扭力控制方法及扭力控制装置。

背景技术

本发明人已取得多个扭力控制相关的专利，如公告号为I509379，以及公告号为I569923等台湾专利。

在实际运用时，由于需切换气动扭力工具上的流量调节钮以调节进气大小来控制输出扭力。因此，在依上述发明(专利公告号：I509379)所述以建立气压与对应扭矩值的关系曲线时，需逐一手动切换工具上的流量调节钮，以建立各流量下的高低工作气压与对应大小扭矩值的关系线。在实施分次锁固时，则需要视各次锁固的目标扭力在哪个流量涵盖的扭力区间，再切换到对应的流量调节钮位置，极为不便。

再者，对锁紧扭力的控制精度要求较高的螺栓，通常需分几个轮次锁到目标扭力。甚至某些工具因冲击机构的设计或磨耗导致建立上述关系曲线的线性度更差时，都会影响控制的精度，有必要提出好的解决方案。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种螺栓分次锁固的扭力控制方法及扭力控制装置，以改善前述的缺失，增进产业上的有效利用。

根据本发明的目的，提供一种螺栓分次锁固的扭力控制方法，以应用于气动扭力工具的锁固作业，其包含下列步骤：连接扭力控制装置在空压供气系统与扭力工具之间，其中扭力控制装置装设有流量控制模块；调节扭力工具的流量调节阀至最大流量，并于扭力控制装置测得扭力工具在负载下的最大耗气量，扭力控制装置依据最大耗气量自动匹配多个流量组合；在扭力校验时，利用流量控制模块在各个流量组合下进行输出扭力的校验，依据各个流量组合下的第一工作气压值及对应的第一扭矩值与第二工作气压值及对应的第二扭矩值，分别建立对应各个流量组合的多个气压值与扭矩值的对应关系线，其中第一工作气压值不等于第二工作气压值；在实际锁固时，设定锁固参数，其包含锁固次数与对应于锁固次数的多个目标扭矩值；依据多个气压值与扭矩的对应关系线，以获得分别对应于各个锁固次数的多个目标扭矩值的多个实际工作气压值；以及扭力控制装置以由小至大的目标扭矩值所对应的实际工作气压值，分别使扭力工具对螺栓进行分次锁固。

较佳地，在每一轮次锁固前，更包含下列步骤：扭力控制装置控制每次起始的工作气压等于扭力工具在可正常操作下的最低工作气压。

较佳地，在扭力校验时，其更包含下列步骤：以扭力工具直接对螺栓进行锁固后，再利用扭力校验工具获得螺栓锁紧或松脱时的扭矩值，并将扭矩值输入至扭力控制装置；在校验过程中，透过扭力控制装置内，气体流量传感器同时撷取的各个流量组合下的耗气量变化以及第一工作气压值与第二工作气压值所对应的扭矩值，一并存储至扭力控制装置的记忆单元，以供建立多个在各流量组合下的工作气压值与扭矩的对应关系线。

较佳地，在扭力校验时，其更包含下列步骤：以扭力工具驱动扭力感测装置；透过扭力控制装置在校验过程中，同时撷取气体流量传感器所感测的耗气量变化与扭力感测装置感测的扭矩信号，一并存储至扭力控制装置的一记忆单元，以供建立多个气压值与扭矩的对应关系线。

较佳地，在扭力校验时，其中各个流量组合包含由低至高的多个气压区间，更包含下列步骤：分别依据各个气压区间的第一工作气压值及对应的第一扭矩值与第二工作气压值及对应的第二扭矩值，以建立对应于各个气压区间的子气压值与扭矩的对应关系线；依据多个子气压值与扭矩的对应关系线，以建立流量组合下，气压值与扭矩的对应关系线。

根据本发明的目的，另提供一种螺栓分次锁固的扭力控制装置，连接于空压供气系统与扭力工具之间，且扭力工具的流量调节阀为调节至最大流量。扭力控制装置包含：一进气压力监控模块，其监控自空压供气系统进入扭力控制装置的气体压力，且在超出设定之上限时提出警示；一气压控制调节模块，包含气压比例控制阀，以控制并稳定输出至流量控制模块的气压大小；该流量控制模块，依据扭力工具在负载下的最大耗气量，产生多个流量组合，以供驱动扭力工具运作；一出气气压传感器，设于流量控制模块与扭力工具之间，以供在锁固过程中感测输出的工作气压；一控制电路板模块，包含处理单元及记忆单元，记忆单元存储校验时依据各个流量组合下，校验取得的第一工作气压值、第二工作气压值与分别对应的第一扭矩值及第二扭矩值，处理单元依据第一工作气压值、第二工作气压值、第一扭矩值与第二扭矩值建立多个气压值与扭矩的对应关系线；其中，处理单元依据包含锁固次数与对应于锁固次数的多个目标扭矩值的一锁固参数，由小到大自动调节流量与工作气压值，进行各轮次输出扭力的控制，直到完成最终的目标扭矩值。

较佳地，流量控制模块为多个电磁阀的组合或自动流量比例调节阀与电磁阀的组合，或是电动调节阀与电磁阀的组合。

较佳地，处理单元藉由控制开启至少一电磁阀、开启多个电磁阀中的部分电磁阀或开启全部的电磁阀，以形成多个流量组合。

附图说明

图1为本发明的螺栓分次锁固的扭力控制方法的步骤流程图。

图2为本发明的螺栓分次锁固的扭力控制装置的一实施例的方块图。

图3为本发明的螺栓分次锁固的扭力控制方法的任一流量组合下的气压与扭矩的对应关系线建立方法的示意图。

图4为本发明的螺栓分次锁固的扭力控制方法的各大小流量组合下，校验取得高低气压与对应扭矩的关系线与运用示意图。

附图中，各标号所代表的名称如下：

100、扭力控制装置

10、进气压力监控模块

20、流量控制模块

21、流量组合

22、电磁阀

30、气压控制调节模块

40、出气气压传感器

60、控制电路板模块

61、处理单元

62、记忆单元

91、空压供气系统

92、扭力工具

PL1～PL5、各气压区间的第一工作气压值

PH1～PH5、各气压区间的第二工作气压值

TL1～TL5、各气压区间的第一扭矩值

TH1～TH5、各气压区间的第二扭矩值

L1-1～L1-5、子气压值与扭矩的对应关系线

L1～L3、不同大小流量组合下的气压值与扭矩的对应关系线

S11～S16、控制方法的步骤

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

在下述各个实施例，例如建立输出(气压)值与扭矩的对应关系线等技术手段，其例如在专利公告号I509379中所描述，谨将其全文引入为本案说明书的一部分。

请参阅图1。本发明的螺栓分次锁固的扭力控制方法，将以气动式扭力工具配合本发明的扭力控制装置进行说明，其包含下列步骤：(S11)连接扭力控制装置在空压供气系统与扭力工具之间，其中扭力控制装置装设有流量控制模块；(S12)调节扭力工具的流量调节阀至最大流量，并在扭力控制装置测得扭力工具在负载下的最大耗气量，扭力控制装置依据最大耗气量自动匹配出多个不同流量的流量组合；(S13)在扭力校验时，利用流量控制模块在各流量组合下进行高低工作气压下输出扭力的校验，依据各个流量组合的第一工作气压值及对应的第一扭矩值与第二工作气压值及对应的第二扭矩值，建立分别对应各个流量组合的多个气压值与扭矩的对应关系线，其中第一工作气压值不等于第二工作气压值；(S14)在实际锁固时，设定锁固参数，其包含锁固次数与对应于锁固次数的多个目标扭矩值；(S15)依据多个气压值与扭矩的对应关系线，以获得分别对应于各锁固次数的多个目标扭矩值的多个实际工作气压值；以及(S16)扭力控制装置以由小至大的目标扭矩值所对应的实际工作气压值分别使扭力工具对螺栓进行分次锁固。

另外，若扭力工具为油压式扭力工具时，第一工作气压值、第二工作气压值及实际工作气压值则分别为油压压力值。

本发明的螺栓分次锁固的扭力控制方法将配合本发明的扭力控制装置进行说明。

请参阅图2。本发明的螺栓分次锁固的扭力控制装置100，其连接于空压供气系统91与扭力工具92之间，以驱使扭力工具92分次且由小渐大地对螺栓进行锁固。

扭力控制装置100包含：进气压力监控模块10，其控制从空压供气系统91进入扭力控制装置100的气体压力，且在进气压力超出扭力控制装置100的默认的上限时提出警示；气压控制调节模块30，其藉由气压比例控制阀控制或调节输出至流量控制模块20的气压；流量控制模块20，其由处理单元61依据扭力工具92在负载下的最大耗气量，产生多个大小的流量组合21，并选择性地依据锁固的轮次与各轮次的目标扭矩值，选择对应的流量组合；出气气压传感器40，其设于流量控制模块20与扭力工具92之间，使在锁固过程中，感测输出至扭力工具92的气压；控制电路板模块60，包含处理单元61及记忆单元62；记忆单元62存储校验时依据各流量组合21下校验取得的第一工作气压值、第二工作气压值与分别对应的第一扭矩值及第二扭矩值；且处理单元61，依输出输入模块接收的锁固参数，以记忆单元62所存储的多个工作气压值及多个扭矩值建立多个气压与扭矩的对应关系线，例如在校验时，依据各个流量组合21取得的高低工作气压与对应的大小扭矩值，处理单元61依据这些气压与扭矩的对应关系线与预定的锁固轮次、螺栓个数以及由小到大每一轮次的目标扭矩值，逐次锁固直到最终的目标扭力。

详细来说，在作业前，作业人员先将扭力工具92的流量调节钮调至最大的位置，再启动扭力工具，透过扭力控制装置100的流量控制模块20测得扭力工具92在负载状况下的最大耗气量。同时，控制电路板模块60的处理单元61，依据该最大耗气量与设定参数，自动匹配产生多个流量组合21A，21B，21C…等，藉此，流量控制模块20可取代扭力工具92的流量调节钮的功能，且能依默认的轮次与各轮的目标扭力自动切换调整至对应的流量组合与工作气压，从而，作业人员可不须以手动方式调节流量，以调整输出的扭矩，进而能大大提升工作效率与操作的便利性。

接着，进行各个流量组合21A，21B，21C…下的输出扭矩校验。在校验时，驱动扭力工具92的出力端装设的扭力传感器对一测试座或直接对螺栓进行锁固，以校验扭力工具92在各个流量组合21A，21B，21C下，可操作的第一工作气压值与第二工作气压值，以获得对应的第一扭矩值与第二扭矩值，例如，最高、最低工作气压值下所对应的最大、最小扭矩值。

请参阅图3所示，为本发明的螺栓分次锁固的扭力控制方法的流量组合中，建立一组流量的高低气压与对应大小扭矩值的关系线示意图。

举例来说，流量组合21A可包含由低至高的多个气压区间，而将扭力工具92可正常操作的最低工作气压PL1至最高工作气压PH5分为五个气压级距，由低到高形成PL1-PH1、PL2-PH2、PL3-PH3、PL4-PH4、PL5-PH5，其中，PH1＝PL2、PH2＝PL3、PH3＝PL4、PH4＝PL5。而TL1为对应PL1时校验而得的扭矩值，而TH1为对应PH1时校验而得的扭矩值，其构成了扭力工具92在该气压区间的高低两点气压PL1-PH1与对应大小扭矩值TL1-TH1的子气压值与扭矩的对应关系线L1-1(以下简称子关系线)。接着相临较高一级距的PL2时经校验可得TL2，而PH2时经校验可得TH2，其构成了扭力工具92在这气压区间高低两点气压PL2-PH2与对应大小扭矩值TL2-TH2的子关系线L1-2。其中，TL2会等于TH1，因此对于TL2的校验步骤是可省略的。

依上述说明类推，可依序获得为更高一级距的PL3-PH3对应TL3-TH3的子关系线L1-3，再高一级距的PL4-PH4对应TL4-TH4的子关系线L1-4，及最高级距的PL5-PH5对应TL5-TH5的子关系线L1-5。

接着依据这些子关系线建立输出值与扭矩的对应关系线L1，而以此方式校验得到的输出值与扭矩的对应关系线L1(以下简称关系线)，其相较于专利公告号I509379所建立的关系线S更为接近实际的状况，藉由此方式建立的各线段气压与对应扭矩的关系线，因更接近线性，故可以更精准地控制锁紧扭力。

须特别说明的是，在每次锁固前，扭力控制装置100控制每次起始的工作气压使之等于扭力工具92可正常操作的最低工作气压，以避免启动瞬间，残留于管路内的较高气体压力会影响锁固的精度。并且，从进气至扭力控制装置100以至于链接到扭力工具92，无论管线的大小、进/出气接头尺寸与长短规格等，在做完高低工作气压与对应大小扭力相关曲线的校验后，不能变动且需注意防止任何泄漏，若有任何的变动皆需重新做校验，以确保控制的精度。

请参阅图4。如前述步骤，进行第二个流量组合21B(较高一阶流量组合)下的校验，取得第二个流量组合21B的关系线L2。如此，陆续由小到大建立各个流量组合21A、21B、21C的多个关系线，在本实施例中，系以三个大小不同的流量组合作为示范，但并不以此为限。

在此实施例中，流量控制模块20可为自动流量比例调节阀与电磁阀的组合，或可为电动调节阀与电磁阀的组合。其中，自动流量比例调节阀或电动调节阀可设置于电磁阀的前端或后端。

请再参阅图4。由图可知，其中关系线L1、L2、L3为扭力工具92在可操作的最低50PSI与最高80PSI气压下，以三种流量组合由小到大，获得第一段的小流量组合(230L/min)校验得到的关系线L1的高低扭矩值范围为15.01-24.4NM，以第二段的流量组合(500L/min)校验得到的关系线L2的高低扭矩值范围26.11-39.59NM，以第三段的最大流量组合(730L/min)校验得到的关系线L3的高低扭矩值范围30.1-43.86NM。

若以扭力工具92分3次锁5颗螺栓至目标扭矩值40NM，且设定第一轮次锁至目标扭矩值的40％(即第一次的目标扭矩值为16NM)，第二轮次锁至目标扭力的70％(即第二目标扭矩值为28NM)，第三轮次锁至目标扭力40NM为例。

开始锁固作业，控制电路板模块60的处理单元61依据第一次的目标扭矩值，而选择将关系线L1的流量组合21A开启，且在此关系在线找到第一轮次目标扭力16NM所对应的工作气压52PSI，依序锁完5颗后，接着打开对应第二轮次目标扭力28NM的流量组合L2，同时，在此关系线段上找到对应的工作气压54.3PSI，依序锁完5颗后，接着打开对应第三轮次最终目标扭力40NM的流量组合L3，同时，在此关系线段上找到对应的工作气压72.4PSI；如此，每一轮次的每一颗螺栓锁至各轮次的目标扭力后，皆实时显示合格与否，并以音声警示。且自动切换至次一流量的组合，直到最终目标扭力。

藉此，如采用本发明图3所示的方法所建立的关系线，更可在任一目标扭矩对应线段的气压与扭矩的对应关系线，找到与其对应的工作气压，相较于前案粗略地采最高气压与最大扭矩值、最低气压与最小扭值两点间的非线性控制曲线，更能精确找到实际对应的工作气压，使控制精度再提升。

综上所述，本发明的螺栓分次锁固的扭力控制方法及扭力控制装置，将前案提出的最大与最小气压值所对应的最大与最小扭力两点间的关系曲线优化为在较小的气压级距，分别取得各级距高低气压与对应的大小扭矩值的关系线，其可在每个流量组合的各段关系线联结后的关系在线，找到各轮次目标扭矩所对应的气压来进行扭力控制，实验证明可大幅提升扭力的控制精度。且，本发明扭力控制装置增设的流量控制模块，更可取代扭力工具的流量调节钮的功能，从而作业人员可不须以手动方式调节流量，而能自动地调整输出的扭矩，从而能提升工作效率与操作的便利性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。