[發明專利]扭力控制方法及其扭力控制裝置

有效

• 申請號: 201410371437.6
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN105320168B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 朱秀鋒
• 申請（專利權）人: 中國氣動工業股份有限公司
• 主分類號: G05D17/02
• 分類號: G05D17/02
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙)31249
• 代理人: 張靜潔,徐雯瓊

技術領域

本發明是有關于一種氣動扭力工具的扭力控制方法及其控制裝置，特別是有關于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系，以進行控制輸出扭矩的一種扭力控制方法及其控制裝置。

背景技術

在扭力工具的使用上，所有以壓縮空氣驅動的扭力工具，例如氣動沖擊式板手、氣動油壓脈沖式板手、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。由于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。

傳統沖擊式扭力工具，大多是通過調整供氣壓力與氣流量的大小或加上控制鎖緊時間的長短以達輸出扭力的控制。然而，由于鎖緊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檢測裝置，也因沖擊產生的振頻與震幅，使得信號難以分析以致無法有效地控制輸出的扭力。

傳統油壓脈沖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，但也會因為鎖緊過程中，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范圍與扭力控制的精度。

靜力式扭力工具系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?？刂凭容^高，但因鎖緊時間長，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，工具的輸出扭力越大，產生的反作用力越大，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癥等職業傷害的問題。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，通常是通過壓力(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檢測裝置或以彈簧張力搭配離合器的扭控裝置，甚至用鎖緊時間的長短等，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)檢測的形變信號，或偵測螺栓與被鎖件貼面后起算的角度位移(使用如陀螺儀等裝置)，搭配鎖緊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，沖擊式或油壓脈沖式等氣動扭力工具的沖擊產生的脈波信號紊亂，加上鎖緊速度快以致鎖緊過程時間極短，而使得扭矩難以控制。此外，裝設的各種電子檢測裝置所測得的檢測信號，要傳遞到工具內建或外接的控制裝置，做實時切斷氣源動力的動作，都必然會遭遇到微處理器等電子組件與電磁閥等機械控制組件相互之間的信號傳遞時，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；甚至操作人員鎖緊過程中，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。

有鑒于此，本發明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「以具有抗振作用的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ZL 201210011877.1)、「動力鎖緊工具的扭矩控制裝置及其控制程序」(臺灣公告號為I396609)以及「沖擊式氣動扭力扳手的扭矩控制裝置」(臺灣公告號為I432293)，更深入了解沖擊式與油壓脈沖式等扭力工具的操作特性，再經多方實驗的數據驗證，本發明的發明人進而設計一種扭力控制方法及其控制裝置，針對現有技術的缺失加以改善，以增進產業上的有效利用，從而使長久以來困擾業界，最難克服的氣動沖擊與脈沖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范圍。

發明內容