CN214793575U

CN214793575U - 螺栓锁固作业用的螺栓夹紧力传感器

Info

Publication number: CN214793575U
Application number: CN202120298291.2U
Authority: CN
Inventors: 朱秀锋; 朱育纬
Original assignee: China Pneumatic Corp
Current assignee: China Pneumatic Corp
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2031-02-02

Abstract

本实用新型提供一种螺栓锁固作业用的螺栓夹紧力传感器，在锁紧螺旋紧固件时，利用驱动夹紧力传感器内的扭力转轴，使其一端的螺旋机构产生的轴向力，挤压力感应模块导致的形变感测值与扭力转轴另一端所驱动的套筒锁紧特定规格的螺旋紧固件产生的夹紧力，预先以标准轴力计校验得到两者间的参数关系，作为锁紧过程中计算与控制夹紧力的依据。本实用新型的螺旋紧固件的夹紧力传感器可应用于各产业。套接于各式扭力工具做螺旋紧固件的锁紧作业时，对特定规格的螺旋紧固件，可以有效地感测以作为控制作用在螺旋紧固件的夹紧力(clamping force)的精度，以提高螺旋紧固件(boltedjoint)的品质。

Description

螺栓锁固作业用的螺栓夹紧力传感器

技术领域

本实用新型涉及一种螺栓锁固作业用的螺栓夹紧力传感器，尤其涉及一种应用在锁紧螺旋紧固件的过程中，可直接感测作用在螺旋紧固件上的夹紧力，并可将感测数据传输的装置。

背景技术

以扭力板手紧固螺栓已广泛地应用于各类产品的组装作业，施以扭力是一种手段，然其目的皆是将螺栓紧固。而最好也是最困难的是如何将每颗螺栓锁紧到同样的紧度(tightness)，尤其是高压容器、引擎汽缸或真空设备等。要求控制螺栓的夹紧力的精密锁紧作业等业界关切的重要议题，但却始终难以仅靠控制锁紧扭力来达成。

现有螺栓紧固的过程中，仅有10％的扭矩转化为夹紧力。有一个流行的说法叫“541”规则，即锁紧螺栓的过程中约有50％的扭矩用于克服螺栓头或螺母下与结合面的摩擦力，而约有40％的扭矩需要克服螺纹中的摩擦力，而实际能转化为螺栓夹紧力的扭矩只占约10％。而最终夹紧力的大小更是受到螺旋紧固件相关种种因素的影响，如螺栓与待紧固件的状况(材质软硬、加工精度与表面粗度、油污、锈蚀或碰伤等)及使用垫圈的软硬程度，以致螺栓的预紧力难以控制。学界或工程手册中虽有诸多有关扭力与夹紧力的计算公式与计算参数，但始终难以得到正确的验证。对于需要控制紧固力的产业界，至今仍无经济有效的方法，以确切了解施加在螺旋紧固件上的扭力，会在螺旋紧固件上产生多大的夹紧力，更遑论如何做有效的控制。这对于需要控制均一夹紧力的精密组装作业而言确实潜藏许多质量上的风险与不确定性。

迄至今日，产业界普遍使用各式扭力控制器、数字显示式扭力板手、响声型扭力板手或电动伺服控制等的扭力工具以控制锁紧扭力。然而利用传统的扭力控制方式，例如施加同样的扭力分别紧固同一规格的螺栓，其中不同的只是螺牙的表面状况不同，如正常、沾油、生锈或螺牙碰伤的螺栓，甚至只是改变垫圈的软硬。虽然其显示的扭力控制精度皆在5％以内，但实验证明所测得的实际夹紧力值相差最大却可达近50％。

当下对于螺栓的紧固力的控制，最精确的当属利用超音波感测技术的螺栓张力检测仪。但其制作与施工成本高昂，始终难以普及。另外，以具感测螺栓夹紧力的感应螺栓(在螺栓轴心适当位置粘贴形变感测组件以侦测其夹紧力)，也受限于价格高昂以及仅能使用开口板手进行锁固，以致施工不便与效率不彰而难以普及。对螺栓的紧固力的控制与侦测还可使用螺栓压力传感器 (Bolt Transducer)或通孔式荷重元微型力传感器(Center-hole type Compression Load Cell)或是压电式感测环等轴力感测装置为替代方案。但是在实际应用上，以上几种方案其制作成本与使用的方便性等都是在产业界难以普及的主因。

实用新型内容

经发明人悉心研究，研发出一种螺栓锁固作业用的夹紧力传感器，使其应用在各式扭力工具的紧固作业中，能实时得知施加的扭力在螺旋紧固件上所产生的夹紧力大小，且持续以有线或无线方式，传送至控制装置或显示设备显示结果并予以记录或将数据上传，以迎合工业4.0的产业趋势发展需要。本实用新型的螺旋紧固件的夹紧力传感器不但可有效提升紧固的精度，且具低使用成本的优势与操作便利性，大大增进了产业上的有效利用。

本实用新型的目的，是提供一种可在锁紧螺旋紧固件的过程中，直接测得作用在螺旋紧固件的夹紧力的装置，是一种可附加于传统的各式手动、气动或电动扭力板手(Torque Wrench)或起子(Screwdriver)的夹紧力传感器(Force Transducer)，本实用新型的螺栓紧固作业用的夹紧力传感器让扭力工具变成可直接控制夹紧力的夹紧力板手(Force Wrench)或夹紧力起子(Force Screwdriver)，在锁紧过程中，实时侦测作用在螺旋紧固件的夹紧力。其不但是螺旋紧固件锁固技术的一大变革与突破，更将颠覆传统控制锁紧扭力的技术手段，让螺旋紧固件的紧固更精准地达到需要的夹紧力，而不需再使用昂贵且操作不便的超音波与轴力侦测技术来控制螺旋紧固件的夹紧力。本实用新型的螺栓紧固作业用的夹紧力传感器将螺旋紧固件锁紧的技术推升至最高的境界，可直接控制螺旋紧固件的夹紧力而非传统的扭力控制，给产业界提供了螺旋紧固件锁固的最佳解决方案。

本实用新型提供一种螺栓锁固作业用的夹紧力传感器，其包含：传感器本体，其一端为扭力工具承接部，以搭配扭力工具的出力端的尺寸，另一端车制为具螺旋导槽的螺孔，以锁入扭力转轴的螺旋导槽；扭力转轴，借其一端的螺旋机构扭紧时产生的轴向力，挤压力感应模块，同时，以另一端的出力方头驱动套筒，锁紧特定规格的螺旋紧固件；多个钢珠，其填入在该传感器本体的螺旋导槽与该扭力转轴的螺旋导槽之间；力感应模块，其设置于该传感器本体内的螺孔底部，该力感应模块具有感应环本体及力感测组件，该感应环本体的外缘具有环槽，该力感测组件贴附于该环槽底部，以测量该感应环本体的轴向受力产生的形变感测值；防尘塞，其设置于该力感应模块与该扭力转轴之间，该防尘塞具有止泄环；信号处理模块，其设置于该传感器本体的内部或***的固定座，电性连接该力感测组件，该信号处理模块具有信号放大器、微处理器、电源电路单元、信号传输单元、陀螺仪、记忆单元、输出入模块、传输天线及警示单元。该信号放大器将该力感测组件的形变感测值放大为数字信号；再经该微处理器以预设的参数运算得到对应的夹紧力值；该电源电路单元则用以将外部供给的电源转变为信号处理模块所需的电源；信号传输单元可为无线通信模块如RF、蓝牙、WiFi或ZigBee等或为有线的RS232、RS485或UART等传递信号至控制或显示设备；输出入模块可为USB以供电池充电与韧体更新使用；该陀螺仪用来侦测该传感器本体的旋转角度位移；该记忆单元储存该力感应模块的形变感测值及特定规格的螺旋紧固件以标准轴力计校验得到的夹紧力参数；该输出入模块以有线或无线方式将夹紧力值传输至控制装置或显示设备；该传输天线将感测运算处理过的信息，传至控制装置；该警示单元以灯号或声音提示该传感器的使用状况，如配对、信号传输或电源异常等；该电源模块为可充电电源，电性连接该信号处理模块；该固定座，衬以缓冲垫并紧固于该传感器本体，容置分别以弹性材料包覆的该信号处理模块与该电源模块，***并以保护套包覆；该保护套以不会阻绝无线信号传输的材质制成；以及固定环，其设置于该传感器本体螺孔出口端，以防止该扭力转轴在该传感器本体的螺孔内往复滑动时脱离。

借此，当施加扭力在本实用新型的夹紧力传感器时，驱动夹紧力传感器内的扭力转轴，使其一端的螺旋导槽沿着传感器本体的螺孔内的螺旋导槽转动前进产生的轴向力，挤压螺孔底部的力感应模块产生的形变感测值与扭力转轴另一端所驱动的套筒，锁紧特定规格的螺旋紧固件所产生的夹紧力，预先以标准轴力计校验得到两者间的参数关系，作为锁紧过程中计算与控制夹紧力的依据。该特定规格的螺旋紧固件是指待锁紧的螺栓尺寸、螺距大小、表面状况(如加工尺寸精度、粗度或润滑程度)及使用的垫圈的软硬等。借此参数关系，操作者可使用本实用新型的夹紧力传感器与控制装置或显示设备配对后，输入待紧固的螺旋紧固件的规格(螺栓等级、螺距与节径等)与垫圈的软硬以及希望锁紧的目标夹紧力。再施加扭力驱动本实用新型的夹紧力传感器，锁紧过程中，信号处理模块则依据收到的力感应模块的形变感测值以及预先对该螺旋紧固件校验的参数关系，实时运算出对应的夹紧力值，同时以有线或无线方式传送至控制装置或显示设备。待锁紧到目标夹紧力时，控制装置实时切断扭力工具的动力源或显示设备以声响或灯号提示作业人员停止施加扭力，以作为侦测并控制螺旋紧固件的夹紧力的依据。

附图说明

图1为本实用新型螺栓夹紧力传感器的组合剖面示意图；

图2为本实用新型螺栓夹紧力传感器的***示意图；

图3为本实用新型螺栓夹紧力传感器的组合外观示意图；

图4A为本实用新型螺栓夹紧力传感器的应用示意图一；

图4B为本实用新型螺栓夹紧力传感器的应用示意图二；

图5为图4B的***示意图；

图6A为本实用新型螺栓夹紧力传感器的导程角示意图一；

图6B为本实用新型螺栓夹紧力传感器的导程角示意图二；

图7A为本实用新型螺栓夹紧力传感器锁紧螺旋紧固件的组合剖面示意图；

图7B为本实用新型螺栓夹紧力传感器锁紧螺旋紧固件的组合外观示意图；

图8A为本实用新型螺栓夹紧力传感器的参数校验结构的局部示意图；

图8B为本实用新型螺栓夹紧力传感器的参数校验结构的整体示意图；

图9为本实用新型螺栓夹紧力传感器可应用的各式扭力工具的示意图；

图10为本实用新型螺栓夹紧力传感器的应用操作***示意图。

【符号说明】

1 夹紧力传感器

11 传感器本体

111 扭力工具承接部

112 螺孔

1121 螺旋导槽

113 缓冲垫承座

12 缓冲垫

13 扭力转轴

131 出力端

132 螺旋导槽

14 钢珠

15 防尘塞

151 止泄环

16 力感应模块

161 感应环本体

162 力感测组件

163 环槽

17 固定环

181 固定座

182 固定座

191 保护套

192 保护套

20 信号处理模块

21 电源模块

22 轴承

23 转向齿轮

24 转向齿轮

25 出力轴

26 轴承

27 固定环

8 螺旋紧固件

81 螺栓

82 垫圈

83 螺帽

84 被锁固件

9 标准轴力计

10 套筒

90 测试座

M 马达减速机构

W1 弯头脉冲扳手

W2 扭力扳手

W3 静力式扳手

W4 脉冲式扳手

W5 冲击式扳手

W6 电动冲击式扳手

具体实施方式

为充分了解本实用新型的目的、特征及功效，兹通过下述具体的实施例，并配合附图，对本实用新型做一详细说明，说明如后：

请参考图1至图3、图6A及图6B、图7A及图7B及图8A及图8B，如图所示，本实用新型的夹紧力传感器1包含传感器本体11、力感应模块16、防尘塞15、扭力转轴13、钢珠14、信号处理模块20、电源模块21、缓冲垫 12、固定座181，182、保护套191，192及固定环17。传感器本体11的一端为扭力工具承接部111，用以搭配扭力工具出力端的尺寸，传感器本体11的另一端车制为具螺旋导槽1121的螺孔112以供锁入扭力转轴13的螺旋导槽 132。力感应模块16设置于传感器本体11的螺孔112底部，力感应模块16 具有感应环本体161及力感测组件162，感应环本体161的外缘具有环槽163，力感测组件162贴附于环槽163的底部以测量感应环本体161因轴向受力产生的形变感测值并产生形变感测信号，力感测组件162与信号处理模块20电性连接，感应环本体161以机构固定以防止感应环本体161转动或脱落。另外，力感应模块16可为应变规或压电等各式可感测轴向力的感测组件制成。防尘塞15设置于力感应模块16与扭力转轴13之间且具有止泄环151以防止异物进入力感应模块16。扭力转轴13的一端沿其轴径制成的螺旋导槽132，其与传感器本体11的螺旋导槽1121之间，填以多个钢珠14，使扭力转轴13 受扭时，可以沿着传感器本体11的螺孔112内的螺旋导槽1121做轴向滑动过程中，有效降低转动时的摩擦阻力。产生的轴向推力作用在防尘塞15的端面与力感应模块16的端面。扭力转轴13另一端的出力方头131则制成与套筒10(如图8B所示)的入力端相符的尺寸，扭力转轴13与传感器本体11组合后，以固定环17固定于传感器本体11的螺孔112出口端的环槽内，用以支撑扭力转轴13滑动在传感器本体11的螺孔112内而不脱落。固定座181，182 使用缓冲垫12且锁固于传感器本体11的缓冲垫承座113，以容置信号处理模块20与电源模块21。信号处理模块20具有微处理器、信号放大器、配对按键开关、电源电路单元、信号传输单元、陀螺仪、记忆单元、输出入模块、传输天线及警示单元，且电性连接力感测组件162。信号处理模块20的信号放大器将接收自力感测组件162传来的感测信号放大并转变为数字信号，再经微处理器以预先校验的参数，运算得到对应的夹紧力值，经输出入模块与传输天线传至控制装置或显示设备。信号处理模块20以弹性材料包覆，置于固定座181上。电源电路单元用以将外部供给的电源转变为电源模块21所需的电源；陀螺仪侦测传感器本体11的旋转角度位移，记忆单元记忆校验取得针对待锁紧的螺旋紧固件8与力感应模块16的形变感测值以标准轴力计9(如图8所示)校验得到的夹紧力参数。另外，该校验的参数也可储存于控制装置或显示设备的记忆单元，以方便操作人员做开机配对后输入待锁紧的螺旋紧固件的规格以取得对应的参数。再者，如实测的数据因使用的螺旋紧固件的规格及垫圈与校验使用的不同而有差异时可以程序予以修正。电源模块21为可充电电池并以弹性材料包覆，置于固定座182，且电性连接信号处理模块 20。保护套191，192以不会阻绝无线信号传输的材质制成，将信号处理模块 20与电源模块21包覆于固定座，以保护信号处理模块20与电源模块21。信号传输单元可为无线通信模块，如RF、蓝牙、WiFi或ZigBee等，或为有线的RS232、RS485或UART等，输出入模块可为USB以供电池充电与韧体更新使用，警示单元可为蜂鸣器或LED灯号以提示信号强弱、电源状态、使用状态等，连接线可电性连接力感应模块16的力感测组件162及信号处理模块 20。

使用本实用新型的夹紧力传感器1前，操作者需要预先将夹紧力传感器1 与待锁紧的螺旋紧固件8锁紧于标准轴力计9做校验，以建立力感应模块16 的形变感测值与该特定规格的螺旋紧固件之间的夹紧力的参数关系。另外，夹紧力的产生与力感应模块16的形变感测值可为线性关系，借此可让夹紧力的控制更容易也更精准。再者，如果没有标准轴力计对所要锁紧的螺旋紧固件做校验或如以往习惯以目标扭力来锁固时，也可通过锁紧到目标扭力时所显示的夹紧力值，作为控制后续同样规格的螺旋紧固件的夹紧力的参考目标值，如此，仍可达到控制均一夹紧力的目的。

使用本实用新型的夹紧力传感器1进行锁固作业时，操作人员只要将夹紧力传感器1与控制装置或显示设备配对后，输入待紧固的螺旋紧固件8的规格、目标的夹紧力及控制的精度等，再以扭力工具施加扭力在夹紧力传感器1以锁紧螺旋紧固件8。在锁紧过程中，夹紧力传感器1的扭力转轴13的一端透过其螺旋导槽132与传感器本体11的螺孔112的螺旋导槽1121所形成的螺旋机构，对防尘塞15产生轴向推力以挤压力感应模块16的端面，使力感应模块16产生形变，同时，扭力转轴13的另一端则锁紧螺旋紧固件8 而产生夹紧力。因夹紧力与力感应模块16产生的形变感测值与锁紧的螺旋紧固件8有一定的参数关系。信号处理模块20则会依预先校验取得的力感应模块16的形变感测值与该特定规格的螺旋紧固件8所对应的夹紧力的参数关系，持续计算出作用在螺旋紧固件8的夹紧力。当达到目标的夹紧力时，扭力工具的控制装置会切断动力源或显示设备以声响或灯号提示操作人员停止操作并判定合格与否。而在施加的扭力消失时，扭力转轴13可通过感应环本体161 与防尘塞15的刚性回弹力，及扭力转轴13的多螺旋设计形成的大螺距与大导程角将回弹阻力减至最小，使扭力转轴13回复至其未施力时的状态，使力感应模块16的形变感测值归零。

再者，本实用新型的夹紧力传感器1使用于气动或电动或油压等动力扭紧工具时，在即将锁紧到目标夹紧力前，利用工具的控制机制，让工具锁紧的速度慢下来，改以间歇式敲击以逐步锁紧到目标夹紧力，从而可有效提升夹紧力的控制精度。

请参考图4A及图4B、图5、图6A及图6B及图8A及图8B，如图所示，本实用新型的夹紧力传感器1可采内建方式应用于具有转向齿轮23，24传动的扭力工具。扭力工具的马达减速机构M的出力端可***夹紧力传感器1的传感器本体11的扭力工具承接部111。当施加扭力在夹紧力传感器1时，夹紧力传感器1的扭力转轴13的出力端131穿过轴承22以***转向齿轮23以带动另一啮合的转向齿轮24，转向齿轮24的出力轴25再穿过另一轴承26并以固定环27固定，进而使出力轴25***套筒10以锁紧螺旋紧固件8，螺旋紧固件8可包括螺栓81、垫圈82、被锁固件84及螺帽83。图4A及图4B及图5的原理与图1至图3的原理相同，其皆于施加扭力在夹紧力传感器1时，同时驱动转轴13两端不同螺距的螺旋机构～即透过螺旋导槽132沿传感器本体11的螺旋导槽1121对力感应模块16产生的轴向推力FSW所产生的形变感测值，以及另一端对锁紧的螺旋紧固件8(如图6A及图6B所示)所产生的夹紧力FB&W，以标准轴力计9(如图8A及图8B所示)预先校验建立形变感测值对应的轴向推力FSW与夹紧力FB&W的参数关系，接着通过该参数关系作为侦测并控制螺旋紧固件8的夹紧力的依据。

螺栓夹紧力传感器相关的夹紧力与推力的计算。施加扭力时，螺旋机构产生的推力可采用下述计算式：

Fa＝2*π*η*T/(R×10^-3)；

其中，Fa：产生的推力F_SW或夹紧力F_B&W(N)，T：施加的扭力 (N.m)，R：螺旋的导程(mm)，η：机械效率。

例如：A为施加500Nm扭力于夹紧力传感器锁紧-M20，P-2.0的螺栓+垫圈时，扭力转轴对产生的力感应模组推力F_SW计算式如下：

F_SW＝2*3.1416*0.95*500/(250*10^-3)＝11,938(N)；

力感应模组承受11,938N的推力。

例如：B为施加500Nm扭力于夹紧力传感器锁紧-M20，P-2.0的螺栓+垫圈产生的夹紧力F_B&W计算式如下：

F_B&W＝2*3.1416*0.1*500/(2*10^-3)＝188,496(N)；

螺旋紧固件(M20，P-2.0螺栓+垫圈)承受188,496N的夹紧力。

请参考图6A及图6B及图7A及图7B及以上的计算，如图6A及图6B 所示，扭力转轴13的螺旋导槽132与传感器本体11的螺孔112内的螺旋导槽1121制成螺纹节径46mm，螺距50mm，螺旋数5，并计算出导程角是59.97 °，而扭力转轴13的另一端所紧固的螺旋紧固件8以M20，螺距2mm，单一螺旋的导程角是2.03°，传感器本体11的螺旋导槽1121及扭力转轴13的螺旋导槽132分别具有相同多个圈数的螺旋且与待锁紧的螺旋紧固件8的螺旋方向相同。如图7A及图7B及以上的计算所示，以500Nm扭力作用于夹紧力传感器1使扭力转轴13紧固M20的螺旋紧固件8以产生188,496N的夹紧力FB&W的同时，另一端的螺旋数5的螺旋导槽132沿传感器本体11的螺孔112内的螺旋导槽1121对防尘塞15及力感应模块16产生的轴向推力FSW 为11,938N。且扭力转轴13作用在防尘塞15及感应环本体161的628.32N的轴向推力FSW挤压防尘塞15及感应环本体161产生的形变，皆设计在扭力转轴13、防尘塞15及感应环本体161的降服强度范围内，以上以扭力计算推力所采用的效率η皆为估计值，不影响实际校验力感应模块的形变值与透过标准轴力计9测得的作用在螺旋紧固件8上的夹紧力两者的换算参数。加上，如图6A及图6B所示，扭力转轴13的螺旋导槽132的导程角设计为59.97°，大于其摩擦角(以本实用新型为例，传感器本体11的螺旋导槽1121及扭力转轴13的螺旋导槽132制成5个螺旋数，以增加螺距，加大导程角，有效降低作用在力感应模块16的轴向力。螺旋导槽内填以多个钢珠14与润滑油脂，如同滚珠导螺杆的设计，让螺旋机构的摩擦阻力减至最低。如摩擦系数f以 0.1计，令f＝0.1＝tan(θ)，求得θ＝5.7度，即该螺旋的当量摩擦角等于5.7度，也就是自锁角等于5.7度)，由于，扭力转轴13的导程角远大于摩擦角5.7度，当扭力解除时，借着防尘塞15及力感应模块16两者的刚性回弹能力，即可轻易地让扭力转轴13沿螺旋导槽132反转复位，使力感应模块16的感测值归零。

请参考图8A及图8B，如图所示，有关参数校验的结构设置，以扭力工具施加扭力在本实用新型的夹紧力传感器1，加上套筒10，将特定规格的螺栓81与垫圈82(螺旋紧固件8)穿过标准轴力计9的轴孔，锁入测试座90，之后再以螺帽83锁固。进行校验时，夹紧力传感器1的力感测模块16受螺旋机构所产生的轴向推力而产生的形变感测值，经信号处理模块20放大处理为数字感测信号后，以信号传输单元传输至控制装置或显示设备。而被锁紧的螺旋紧固件8透过标准轴力计9测得的夹紧力，也同步传输至控制装置或显示设备，以建立夹紧力与形变感测值的参数关系。另外，只要是螺旋紧固件8 的螺栓81、垫圈82、螺帽83等的规格改变时，皆需重新做参数的校验。

请参考图9，如图所示，本实用新型的夹紧力传感器1可应用于传统的各式的扭力工具(如弯头脉冲扳手W1、扭力扳手W2、静力式扳手W3、脉冲式扳手W4、冲击式扳手W5、电动冲击式扳手W6)，夹紧力传感器1外挂于扭力工具的出力端或内建在扭力工具(如图4A、图4B及图5)内，以转变成可直接侦测作用在螺旋紧固件上的夹紧力的夹紧力板手或夹紧力起子，该扭力工具为传统扭力板手或扭力起子。只要对待锁固的螺旋紧固件预先做参数的校验，再搭配适当的控制或显示设备，经配对连通后，在夹紧力传感器1驱动套筒锁紧该螺旋紧固件的过程中，便可实时测得作用于该螺旋紧固件的夹紧力，让所有的扭力工具皆可做到精确的夹紧力的控制。

请参考图10，如图所示，本实用新型的夹紧力传感器1以图9或任一种扭力工具驱动以锁紧螺旋紧固件时，在与控制装置或显示设备配对后，输入螺旋紧固件的规格与目标夹紧力。在锁紧过程中，信号处理模块会持续将形变感测值运算得到的夹紧力，实时以有线或无线方式传输至扭力工具的控制装置或显示设备。在达到目标的夹紧力时，判定合格与否，并提出警示声响或灯号或切断动力源，再视需要将相关数据上传至周边服务器或云端数据库。另外，形变感测值或夹紧力超过默认值时，扭力工具的控制装置或显示设备也可发出警讯并记录。

本实用新型在上文中已以较佳实施例揭露，然而本领域技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本实用新型，而不应解读为限制本实用新型的范围。应注意的是，凡是与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本实用新型的范畴内。因此，本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种螺栓锁固作业用的螺栓夹紧力传感器，其特征在于，包含：

传感器本体，其一端为扭力工具承接部，以搭配扭力工具出力端的尺寸，另一端制成具螺旋导槽的螺孔，螺孔底部容置力感应模块，且可锁入扭力转轴的相对应的螺旋导槽；

力感应模块，包括感应环本体及力感测组件，感应环本体外缘具有环槽，力感测组件贴附于环槽底部，以感测感应环本体轴向的形变感测值，且电性链接信号处理模块；

防尘塞，其置于力感应模块与扭力转轴之间，防尘塞设有止泄环以防止异物进入力感应模块；

扭力转轴，其轴径一端具有与传感器本体螺孔内相对应的多个螺旋的螺旋导槽，另一端则制成与套筒入力端尺寸相符的驱动头以锁紧特定规格的螺旋紧固件；

钢珠，其以多个填入在传感器本体的螺旋导槽与扭力转轴的螺旋导槽之间，以降低转动时的摩擦阻力；

信号处理模块，其置于传感器本体内部或***，且具有信号放大器、微处理器、电源电路单元、信号传输单元、输出入模块、陀螺仪、记忆单元、传输天线及警示单元；信号放大器将力感应模块经连接线传到信号处理模块的感测信号予以放大，再经微处理器以预设参数运算得到对应的夹紧力值；电源电路单元用以将外部供给的电源转变为电源模块所需的电源；信号传输单元为无线的射频、蓝牙、无线网络或紫蜂，或信号传输单元为有线的异步传输标准接口或通用异步收发传输器以传递至控制或显示设备；输出入模块为通用串行总线以供电池充电与韧体更新使用；陀螺仪用以侦测螺栓夹紧力传感器旋转的角度位移；记忆单元记忆校验取得的各待锁固的螺旋紧固件以及力感应模块形变感测值以标准轴力计校验得到的参数关系；警示单元为蜂鸣器或发光二极管灯号以提示信号强弱、电源状态或使用状态；

电源模块，为可充电电池，且电性连接信号处理模块；

固定座，其锁固于传感器本体，且以保护套将信号处理模块与电源模块予以包覆；

保护套，以不会阻绝无线信号传输的材质制成，用以保护信号处理模块与电源模块；

连接线，电性连接力感应模块的力感测组件及信号处理模块；以及

固定环，其用以支撑扭力转轴使其滑动在传感器本体螺孔内而不脱落。

2.如权利要求1所述的螺栓夹紧力传感器，其特征在于，该传感器本体的螺旋导槽及该扭力转轴的螺旋导槽分别具有相同多个圈数的螺旋且与待锁紧的螺旋紧固件的螺旋方向相同。

3.如权利要求1所述的螺栓夹紧力传感器，其特征在于，该扭力转轴的螺旋导槽的导程角大于摩擦角，且该扭力转轴作用在该防尘塞及该感应环本体的轴向推力皆在该扭力转轴、该防尘塞及该感应环本体的降服强度范围内，使其借着两者的刚性回弹能力，可让扭力转轴沿螺旋导槽反转复位，使力感应模块的感测值归零。

4.如权利要求1所述的螺栓夹紧力传感器，其特征在于，该信号处理模块将该形变感测值运算得到的夹紧力，以有线或无线方式传输至扭力工具的控制装置或显示设备，以控制螺旋紧固件的夹紧力，该形变感测值或该夹紧力超过默认值时，该扭力工具的控制装置或显示设备发出警讯并记录。

5.如权利要求1所述的螺栓夹紧力传感器，其特征在于，该力感应模块为可感测轴向力的感测组件。

6.如权利要求1所述的螺栓夹紧力传感器，其特征在于，该信号处理模块将该形变感测值运算得到的夹紧力以有线或无线方式传输至扭力工具的控制或显示设备，以控制该螺栓的夹紧力；该形变感测值或夹紧力超过默认值时，该等装置发出警讯并予以记录。

7.如权利要求1所述的螺栓夹紧力传感器，其特征在于，该螺栓夹紧力传感器外挂或内建于扭力工具，以转变成可直接侦测作用在螺旋紧固件上的夹紧力的夹紧力板手或夹紧力起子，该扭力工具为传统扭力板手或扭力起子。