專利名稱：轉(zhuǎn)矩扳手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)矩扳手，其通過(guò)使用變形傳感器來(lái)測(cè)量例如棘輪的緊固工具的緊固轉(zhuǎn)矩。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩扳手中，有這樣一種扭矩扳手，其中例如棘輪的緊固工具固定在扳手主體上，基于安裝在扳手主體柄部上的變形傳感器的輸出來(lái)計(jì)算緊固轉(zhuǎn)矩，其具有當(dāng)計(jì)算結(jié)果達(dá)到預(yù)設(shè)的緊固轉(zhuǎn)矩的設(shè)定值時(shí)產(chǎn)生警報(bào)等的功能，由此可以可靠地獲得正確的緊固轉(zhuǎn)矩(例如，參見(jiàn)專利文件1)。
專利文件1日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_昭No.62-176777發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的問(wèn)題然而，在以上描述的傳統(tǒng)示例的情況下，制造商需要提供多種具有不同緊固轉(zhuǎn)矩量程的轉(zhuǎn)矩扳手，但是如果它們對(duì)應(yīng)于緊固轉(zhuǎn)矩量程的有效長(zhǎng)度不同，則例如扳手主體的主要部件就不能通用地使用。這產(chǎn)生了難以降低生產(chǎn)成本的問(wèn)題。
鑒于上述情況而提出了本發(fā)明。本發(fā)明的主要目的是提供轉(zhuǎn)矩扳手，其中，即便對(duì)應(yīng)于緊固轉(zhuǎn)矩量程的有效長(zhǎng)度不同，除了緊固單元之外的主要部件也能被通用地使用。
解決問(wèn)題的手段本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩扳手包括緊固單元；應(yīng)變體，其中該緊固單元可替換地連接到其頂部上；變形傳感器，用于檢測(cè)該應(yīng)變體由于該緊固單元的緊固力產(chǎn)生的變形量；轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元，其中預(yù)先設(shè)定用來(lái)計(jì)算緊固單元的緊固轉(zhuǎn)矩所需的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值，用于基于該轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值和變形傳感器的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算緊固轉(zhuǎn)矩；以及輸出單元，用于輸出至少該轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元的計(jì)算結(jié)果，作為緊固轉(zhuǎn)矩測(cè)量值。
在一種實(shí)施方式中，該應(yīng)變體容納在殼體中，該殼體具有二分結(jié)構(gòu)，其包括圓筒形的前側(cè)蓋部，用于容納該應(yīng)變體的頂部，其頂面具有用于插入該緊固單元的底端部的孔；以及圓筒形的后側(cè)抓握部，用于容納該應(yīng)變體的底端部，并在其內(nèi)部具有垂直于該緊固單元的緊固力方向延伸的軸。該應(yīng)變體由該軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐，從而該后側(cè)抓握部可相對(duì)于該前側(cè)蓋部稍微傾斜。
在上述實(shí)施方式中，該轉(zhuǎn)矩扳手包括傾斜檢測(cè)器，其設(shè)置在該殼體內(nèi)，用于通過(guò)緊固操作檢測(cè)后側(cè)抓握部是否相對(duì)于前側(cè)蓋部?jī)A斜預(yù)定角度；以及誤差監(jiān)測(cè)單元，用于使輸出單元輸出基于該傾斜檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果的測(cè)量誤差。
此外，期望該轉(zhuǎn)矩扳手包括設(shè)定單元，用于設(shè)定緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值；以及轉(zhuǎn)矩判斷單元，用于判斷由轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元的計(jì)算結(jié)果所顯示的轉(zhuǎn)矩測(cè)量值是否接近或者達(dá)到通過(guò)該設(shè)定單元設(shè)定的緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，并使輸出單元輸出該判斷結(jié)果。
此外，該殼體優(yōu)選設(shè)有用于鎖定的鎖定機(jī)構(gòu)，從而后側(cè)抓握部能夠在相對(duì)于前側(cè)蓋部不傾斜的情況下被解鎖。作為該鎖定機(jī)構(gòu)的一個(gè)示例，該鎖定機(jī)構(gòu)的一種形式可以構(gòu)造成包括鎖定件，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置到后側(cè)抓握部的后端部上，并且該鎖定件具有用于調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)孔，應(yīng)變體的后端部插入在其中。
發(fā)明效果在根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)矩扳手中，當(dāng)對(duì)應(yīng)于緊固轉(zhuǎn)矩量程的有效長(zhǎng)度不同時(shí)，基本上可以通過(guò)改變對(duì)應(yīng)于該有效值的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值獲得緊固轉(zhuǎn)矩的精確測(cè)量結(jié)果。也就是說(shuō)，可以使用除緊固單元之外的主要部件來(lái)提供具有不同的緊固轉(zhuǎn)矩量程的各種類型的轉(zhuǎn)矩扳手。因此壓縮了生產(chǎn)成本。
在根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2的轉(zhuǎn)矩扳手中，當(dāng)用手握持殼體的后側(cè)抓握部來(lái)執(zhí)行緊固操作時(shí)，只要抓握位置合適，緊固力就會(huì)僅通過(guò)軸直接作用在應(yīng)變體上。也就是說(shuō)，由于相對(duì)于應(yīng)變體的力點(diǎn)是一個(gè)，因此可以通過(guò)變形傳感器高精度地檢測(cè)緊固力，從而提高緊固轉(zhuǎn)矩的測(cè)量精度。
在根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3的轉(zhuǎn)矩扳手中，當(dāng)通過(guò)握持殼體的后側(cè)抓握部來(lái)執(zhí)行緊固操作時(shí)，如果力點(diǎn)位置不合適，而使后側(cè)抓握部相對(duì)于前側(cè)蓋部?jī)A斜較大，并且殼體的內(nèi)面部分地接觸應(yīng)變體，從而相對(duì)于應(yīng)變體存在多個(gè)力點(diǎn)，則會(huì)設(shè)定輸出測(cè)量誤差。因此，即便缺乏經(jīng)驗(yàn)的人執(zhí)行緊固操作，也可以獲得精確的緊固轉(zhuǎn)矩測(cè)量結(jié)果。
在根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求4的轉(zhuǎn)矩扳手中，當(dāng)測(cè)量的緊固轉(zhuǎn)矩接近或者達(dá)到預(yù)先設(shè)定的緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值時(shí)，將輸出該情況。因此，可以順利地執(zhí)行緊固操作。
在根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求5或6的轉(zhuǎn)矩扳手中，設(shè)置用于鎖定的鎖定機(jī)構(gòu)，其使得后側(cè)抓握部能夠在相對(duì)于前側(cè)蓋部不傾斜的情況下解鎖，因此，當(dāng)其不作為轉(zhuǎn)矩扳手使用時(shí)，如果它被鎖定從而后側(cè)抓握部沒(méi)有傾斜，它也可以不作為轉(zhuǎn)矩扳手而執(zhí)行緊固操作。另外，如果后側(cè)抓握部被鎖定，則可以防止當(dāng)后側(cè)抓握部接觸前側(cè)蓋部等時(shí)可能產(chǎn)生的噪音，從而可以獲得良好的使用性能。


圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的圖，其中(a)和(b)是轉(zhuǎn)矩扳手的主視圖和側(cè)視圖。
圖2是沿著圖1中的線A-A剖取的剖視圖。
圖3是顯示從前側(cè)看的轉(zhuǎn)矩扳手內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4是轉(zhuǎn)矩扳手的鎖定機(jī)構(gòu)的分解立體圖。
圖5是構(gòu)成鎖定機(jī)構(gòu)的鎖定單元的后視圖，其中(a)和(b)顯示鎖定狀態(tài)和自由狀態(tài)。
圖6是顯示轉(zhuǎn)矩扳手的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖7是轉(zhuǎn)矩扳手的傳感器單元的電路圖，其中(a)和(b)顯示的是變形傳感器安裝在一側(cè)以及變形傳感器安裝在兩側(cè)時(shí)所使用的電路。
圖8顯示的是傾斜檢測(cè)器的一種變型，其為表示轉(zhuǎn)矩扳手的后側(cè)抓握部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明10 緊固單元20 殼體21 前側(cè)蓋部22 后側(cè)抓握部23 鎖定件231 長(zhǎng)孔α 鎖定機(jī)構(gòu)30 應(yīng)變體40 變形傳感器50 軸60 傾斜檢測(cè)器70 設(shè)定單元80 存儲(chǔ)單元100 微處理器芯片110 轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元120 誤差監(jiān)測(cè)單元130 轉(zhuǎn)矩判斷單元200 傳感器單元300 輸出單元具體實(shí)施方式
以下參照?qǐng)D1至圖8對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。圖1顯示轉(zhuǎn)矩扳手的主視圖和側(cè)視圖，圖2是沿圖1中的線A-A截取的剖視圖，圖3是顯示從前側(cè)看的轉(zhuǎn)矩扳手內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖，圖4是轉(zhuǎn)矩扳手的鎖定機(jī)構(gòu)的分解立體圖，圖5是構(gòu)成鎖定機(jī)構(gòu)的鎖定單元的后視圖，圖6是轉(zhuǎn)矩扳手的電路框圖，圖7是轉(zhuǎn)矩扳手的傳感器單元的電路圖，而圖8顯示的是傾斜檢測(cè)器的一種變型，其為表示轉(zhuǎn)矩扳手的后側(cè)抓握部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。
此處所示的轉(zhuǎn)矩扳手基本構(gòu)成為包括例如棘輪的緊固單元10；殼體20，其具有由前側(cè)蓋部21和后側(cè)抓握部22組成的二分結(jié)構(gòu)；設(shè)置在殼體20上的鎖定機(jī)構(gòu)α；容納在殼體20內(nèi)的應(yīng)變體30，其中緊固單元10可替換地連接于其頂部；變形傳感器40，其設(shè)置在應(yīng)變體30上，用于檢測(cè)應(yīng)變體30隨同緊固單元10的緊固力的變形量；傾斜檢測(cè)器60，其容納在殼體20內(nèi)部，用于在緊固操作過(guò)程中檢測(cè)后側(cè)抓握部22是否相對(duì)于前側(cè)蓋部21傾斜±5°；設(shè)定單元70，用于設(shè)定緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值等；微處理器芯片100，其具有基于變形傳感器40的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算緊固轉(zhuǎn)矩的功能；以及輸出單元300，用于輸出緊固轉(zhuǎn)矩T等。首先，將參照?qǐng)D1至圖5說(shuō)明轉(zhuǎn)矩扳手的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
應(yīng)注意，雖然如圖1所示，緊固單元10通過(guò)作用于殼體20的后側(cè)抓握部22上的緊固力F而沿Q方向轉(zhuǎn)動(dòng)，但是緊固力F的作用方向卻顯示為R，垂直于它的緊固單元10的旋轉(zhuǎn)軸向顯示為P。
緊固單元10是軸向件，其頂部沿P方向設(shè)有緊固工具，該緊固工具的類型包括棘輪、扳手和活動(dòng)扳手。在圖中所示的示例中，緊固單元10的緊固工具為棘輪。在緊固單元10安裝在殼體20的前側(cè)蓋部21的頂部的狀態(tài)中，轉(zhuǎn)矩扳手的有效長(zhǎng)度是相同的，而與緊固工具的類型無(wú)關(guān)。
殼體20是樹脂模制件，其具有由前側(cè)蓋部21和后側(cè)抓握部22組成的二分結(jié)構(gòu)。前側(cè)蓋部21是圓筒體，其中容納著應(yīng)變體30的頂部31和中部32以及形成在其頂面中的孔211，緊固單元10的底端部插入孔211中。另一方面，后側(cè)抓握部22是圓筒體，其有余量地容納應(yīng)變體30的底端部33和軸50，軸50在其中沿P方向延伸。
在前側(cè)蓋部21的背面，用于將緊固單元10固定在應(yīng)變體30上的安裝螺釘212朝P方向設(shè)置，而在前側(cè)蓋部21的正面，設(shè)置有輸出單元300和設(shè)定單元70。電池90可拆卸地容納在前側(cè)蓋部21的內(nèi)部。應(yīng)注意，在輸出單元300和設(shè)定單元70的背面布置有例如微處理器芯片100的電子元件。
在后側(cè)抓握部22的頂部沿P方向的一面上，矩形槽口222沿R方向延伸形成。后側(cè)抓握部22的后端部設(shè)有鎖定件23，其為大致盤形的樹脂模制件并被可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝。在鎖定件23內(nèi)部形成有用于限制運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)孔231，應(yīng)變體30的后端部34插入在長(zhǎng)孔231內(nèi)。
在前側(cè)蓋部21的內(nèi)部設(shè)有致動(dòng)器61和傾斜檢測(cè)開關(guān)62和63，它們都是傾斜檢測(cè)器60的部件。在前側(cè)蓋部21內(nèi)對(duì)著槽口222的位置上，設(shè)有可沿R方向運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器61。致動(dòng)器61是樹脂模制件，其具有大致凹形的橫截面并帶有接觸件611，并設(shè)置在應(yīng)變體30的中部32的上方。致動(dòng)器61的接觸件611插入形成在后側(cè)抓握部22中的槽口222中，并能夠接觸槽口222的兩端面。在與前側(cè)蓋部21的內(nèi)壁的應(yīng)變體30的兩側(cè)面相對(duì)的面上，分別通過(guò)副板將傾斜檢測(cè)開關(guān)62和63安裝在能接觸致動(dòng)器61的兩端部的位置上。傾斜致動(dòng)器60將在下面詳細(xì)說(shuō)明。
應(yīng)變體30是圓筒形金屬的長(zhǎng)彈性體，其長(zhǎng)度比殼體20稍短，并容納在殼體20內(nèi)。應(yīng)變體30構(gòu)成為包括位于前側(cè)蓋部21內(nèi)的頂部31和中部32；位于后側(cè)抓握部22內(nèi)的底端部33；以及位于鎖定件23內(nèi)的后端部34。應(yīng)變體30的后端部34是一軸，其直徑小于頂部31、中部32和底端部33的直徑。應(yīng)注意，雖然鑒于加工性能和成本，本實(shí)施例中使用的是圓筒形應(yīng)變體30，但其也可是矩形柱或圓形柱。由于應(yīng)變體30由軸50可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐，并且彈性方向恒定，因此矩形柱是最適宜的。
應(yīng)變體30的頂部31具有沿縱向形成的孔311，緊固單元10的底端部插在該孔中，該頂部31的側(cè)面具有沿P方向形成的螺紋孔312，安裝螺釘212擰在該螺紋孔中。從而，緊固單元10與應(yīng)變體30的頂部31可替換地連接。
在應(yīng)變體30的中部32中，在其兩側(cè)面中沿R方向分別形成凹部321。兩個(gè)變形傳感器40全部固定在一個(gè)(或兩個(gè))凹部321中。
應(yīng)變體30的底端部33具有軸50，該軸50為沿著P方向設(shè)置的凸起部。軸50的兩端部可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在軸向孔221中，每個(gè)軸向孔221都形成在后側(cè)抓握部22的內(nèi)壁中。也就是說(shuō)，應(yīng)變體30由軸50可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐，從而后側(cè)抓握部22可相對(duì)于前側(cè)蓋部21傾斜。在本實(shí)施例中，應(yīng)變部具有一自由結(jié)構(gòu)，其中，后側(cè)抓握部22能相對(duì)于前側(cè)蓋部21傾斜±5°。在執(zhí)行緊固操作時(shí)，當(dāng)后側(cè)抓握部22相對(duì)于前側(cè)蓋部21傾斜±5°時(shí)，應(yīng)變體30的底端部33(或后端部34)與后側(cè)抓握部22的內(nèi)壁(或長(zhǎng)孔231的端面)部分接觸。也就是說(shuō)，當(dāng)后側(cè)抓握部22的傾角小于±5°時(shí)，相對(duì)于應(yīng)變體30的力點(diǎn)僅僅是一個(gè)點(diǎn)或軸50，但是當(dāng)后側(cè)抓握部22的傾角達(dá)到±5°時(shí)，則相對(duì)于應(yīng)變體30存在多個(gè)力點(diǎn)。
鎖定機(jī)構(gòu)α圍繞可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在后側(cè)抓握部22的后端部的鎖定機(jī)構(gòu)23配置，并具有鎖定結(jié)構(gòu)，從而后側(cè)抓握部22能夠在相對(duì)于前側(cè)蓋部21不傾斜的情況下被解鎖。也就是說(shuō)，對(duì)于長(zhǎng)孔231面向P方向時(shí)鎖定機(jī)構(gòu)23的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，應(yīng)變體30的后端部34通過(guò)如圖5(a)所示的長(zhǎng)孔231而處于運(yùn)動(dòng)被限制的狀態(tài)，結(jié)果，后側(cè)抓握部22不能相對(duì)于前側(cè)蓋部21傾斜。通過(guò)這種方式就實(shí)現(xiàn)了鎖定，從而使得前側(cè)蓋部21和后側(cè)抓握部22保持成直線狀態(tài)。
當(dāng)鎖定件23從該狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)，應(yīng)變體30的后端部34可沿示于圖5(b)中的長(zhǎng)孔231所示的箭頭運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，后側(cè)抓握部22可相對(duì)于前側(cè)蓋部21傾斜。這樣，通過(guò)將鎖定件23轉(zhuǎn)動(dòng)90°或者反轉(zhuǎn)90°，其將處于鎖定狀態(tài)或釋放狀態(tài)(自由狀態(tài))。
接著，參照?qǐng)D6和7說(shuō)明轉(zhuǎn)矩扳手的電路結(jié)構(gòu)。
對(duì)于變形傳感器40，本實(shí)施例中使用的變形標(biāo)準(zhǔn)是電阻對(duì)應(yīng)于應(yīng)變體30的變形量呈線性變化，并且應(yīng)變體30的一側(cè)(其中一凹部321)設(shè)有總共兩個(gè)傳感器。因此，傳感器單元200具有圖7(a)所示的電路結(jié)構(gòu)。
傳感器單元200包括變形傳感器40a和40b以及橋接的固定電阻210a和210b；參考單元220，用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓并將其輸出給由變形傳感器40a和40b等構(gòu)成的橋接電路；以及A/D轉(zhuǎn)換器230，用于將從橋接電路輸出的作為電壓的模擬值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，并且傳感器單元200被構(gòu)造成將A/D轉(zhuǎn)換器230的輸出值D輸出到微處理器芯片100。
從參考單元220輸出的基準(zhǔn)電壓由微處理器芯片100在初始設(shè)定時(shí)控制，從而傳感器單元200的輸出電壓D顯示為0。因此，傳感器單元200的輸出電壓D顯示了變形量的大小，并顯示作用在后側(cè)抓握部22上的緊固力F的大小。
應(yīng)當(dāng)注意，在總共兩個(gè)變形傳感器40安裝在應(yīng)變體30的兩側(cè)(兩個(gè)凹部321)上的情況下，優(yōu)選采用圖7(b)所示的電路結(jié)構(gòu)等作為傳感器單元200。
傾斜檢測(cè)器60具有上述的致動(dòng)器61和傾斜檢測(cè)開關(guān)62和63，傾斜檢測(cè)器60構(gòu)造成這樣，即當(dāng)后側(cè)抓握部22的傾角變?yōu)?5°時(shí)，致動(dòng)器61運(yùn)動(dòng)到一個(gè)方向并傾斜，從而使傾斜檢測(cè)開關(guān)63的觸點(diǎn)輸出被接通，而另一方面，當(dāng)后側(cè)抓握部22的傾角變?yōu)?5°時(shí)，致動(dòng)器61沿相反方向運(yùn)動(dòng)，并且使傾斜檢測(cè)開關(guān)62的觸點(diǎn)輸出被接通。傾斜檢測(cè)開關(guān)62和63的檢測(cè)信號(hào)被輸出到微處理器芯片100。
在設(shè)定單元70中，緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值和電源的開/關(guān)都能被設(shè)定并輸入。這些數(shù)據(jù)被設(shè)定為輸出到微處理器芯片100。在本實(shí)施例中，使用了四個(gè)按鈕開關(guān)。
在本實(shí)施例中，輸出單元300包括LCD 310，其為液晶板，用于顯示和輸出測(cè)量的緊固轉(zhuǎn)矩T、測(cè)量誤差等；以及蜂鳴器320和LED 330，用于通知使用者相應(yīng)的狀態(tài)，例如電源打開或閉合的時(shí)刻、測(cè)量可以開始時(shí)的狀態(tài)、緊固轉(zhuǎn)矩T達(dá)到轉(zhuǎn)矩設(shè)定值90％的時(shí)刻以及緊固轉(zhuǎn)矩T超過(guò)緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值的時(shí)刻。
在存儲(chǔ)單元80中，計(jì)算緊固轉(zhuǎn)矩T所需的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值R(＝T0/D0，T0在基準(zhǔn)負(fù)載下的緊固轉(zhuǎn)矩，D0在基準(zhǔn)負(fù)載下的傳感器單元200的輸出值)在本實(shí)施例中被預(yù)先記錄下來(lái)，且存儲(chǔ)單元80與微處理器芯片100的總線互連。在本實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元80采用非易失性存儲(chǔ)單元EEPROM。
具體地，關(guān)于轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值R，實(shí)際上是通過(guò)假設(shè)基準(zhǔn)負(fù)載例如為500[N·m]來(lái)進(jìn)行測(cè)量的，并且將此時(shí)獲得的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值R預(yù)先記錄在存儲(chǔ)單元80中。雖然緊固單元10可更換為不同類型，但變形傳感器40中產(chǎn)生的輸出僅僅取決于施加在軸50上的力，因此只需預(yù)設(shè)一個(gè)類型的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值R。
電池90不僅向微處理器芯片100提供電源電壓，而且還向傳感器單元200、輸出單元300等提供電源電壓。在本實(shí)施例中，使用的是二氧化錳鋰電池。
在本實(shí)施例中，微處理器芯片100的輸入端口與傳感器單元200、傾斜檢測(cè)開關(guān)62和63、設(shè)定單元70等連接，其輸出端口與輸出單元300等連接。微處理器芯片100構(gòu)造成通過(guò)順序處理內(nèi)存單元中的軟件，而執(zhí)行作為下面所述的轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元110、誤差監(jiān)測(cè)單元120和轉(zhuǎn)矩判斷單元130等的功能。
轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元110基于存儲(chǔ)單元80中的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值R和傳感器單元200的輸出值D計(jì)算緊固轉(zhuǎn)矩T(＝R×D)，并將計(jì)算結(jié)果作為轉(zhuǎn)矩測(cè)量值輸出到輸出單元300。這是微處理器芯片100作為轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元110的基本功能。在本實(shí)施例中，上述計(jì)算的緊固轉(zhuǎn)矩T的瞬時(shí)值被輸出到LCD310。對(duì)于輸出到LCD 310的瞬時(shí)值，保持值可由通過(guò)設(shè)定單元70進(jìn)行的開關(guān)操作而被釋放。當(dāng)通過(guò)設(shè)定單元70設(shè)定除了N·m之外的轉(zhuǎn)矩單位時(shí)，可以將換算成設(shè)定轉(zhuǎn)矩單位的緊固轉(zhuǎn)矩T的值和指定的單位一起輸出到LCD 310。
誤差監(jiān)測(cè)單元120構(gòu)造成當(dāng)傾斜檢測(cè)器60的檢測(cè)結(jié)果表明后側(cè)抓握部22的傾角達(dá)到±5°時(shí)，其將測(cè)量誤差輸出到輸出單元300。在本實(shí)施例中，如果在轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元110工作期間傾斜檢測(cè)開關(guān)62和63的觸點(diǎn)輸出接通，則作為轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元110的功能停止，而代之以將LCD310設(shè)定為顯示和輸出預(yù)設(shè)時(shí)間ERROR等。這是微處理器芯片100作為誤差監(jiān)測(cè)單元120的功能。
轉(zhuǎn)矩判斷單元130分別判斷由轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元110的計(jì)算結(jié)果顯示的緊固轉(zhuǎn)矩T是否達(dá)到通過(guò)設(shè)定單元70設(shè)定的緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值的90％，以及其是否超過(guò)緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，并通過(guò)蜂鳴器320和LED330輸出判斷結(jié)果。這是微處理器芯片100作為轉(zhuǎn)矩判斷單元130的功能。
除以上描述的功能外，微處理器芯片100包括存儲(chǔ)單元功能，用于將通過(guò)設(shè)定單元70設(shè)定的緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值保存在內(nèi)存單元中，以及休眠模式，當(dāng)傳感器單元200的輸出值D沒(méi)有出現(xiàn)預(yù)定的時(shí)間變化時(shí)，其通過(guò)該休眠模式處于低功耗狀態(tài)。
下面將對(duì)上述結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩扳手的使用方法及其操作進(jìn)行說(shuō)明。
首先，當(dāng)電源通過(guò)設(shè)定單元70接通時(shí)，電源電壓被供應(yīng)給微處理器芯片100等，以處于操作狀態(tài)。微處理器芯片100讀入用于在存儲(chǔ)單元80上設(shè)定所需的特征值，從而對(duì)傳感器單元200進(jìn)行包括零點(diǎn)控制的初始設(shè)定的處理。
在這種狀態(tài)中，當(dāng)緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值或轉(zhuǎn)矩單元等通過(guò)設(shè)定單元70設(shè)定和輸入時(shí)，微處理器芯片100將其存入內(nèi)存單元，并且當(dāng)傳感器單元200的輸出值D沒(méi)有出現(xiàn)預(yù)定的時(shí)間變化時(shí)，其轉(zhuǎn)入休眠模式，也就是處于低功耗狀態(tài)。
在實(shí)際過(guò)程中，當(dāng)通過(guò)使用轉(zhuǎn)矩扳手?jǐn)Q緊螺栓等時(shí)，后側(cè)抓握部22由手握持，以沿Q方向轉(zhuǎn)動(dòng)緊固單元10。此時(shí)的抓握位置位于后側(cè)抓握部22的中心周圍，從而緊固力F的相對(duì)于應(yīng)變體30的力點(diǎn)與軸50重合。換句話說(shuō)，轉(zhuǎn)矩扳手被設(shè)定為只有在該正確的抓握位置執(zhí)行緊固操作時(shí)，才執(zhí)行正常的轉(zhuǎn)矩測(cè)量。
也就是說(shuō)，當(dāng)在正確的抓握位置執(zhí)行緊固操作時(shí)，整個(gè)應(yīng)變體30如所述的那樣對(duì)應(yīng)于緊固力F變形。接著，微處理器芯片100對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)單元80中的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值R和傳感器單元200的輸出值D等計(jì)算緊固轉(zhuǎn)矩T，并將計(jì)算值等輸出到LCD 310。在LCD 310上，緊固轉(zhuǎn)矩T被顯示并被輸出給內(nèi)存單元的轉(zhuǎn)矩單元。
當(dāng)緊固轉(zhuǎn)矩T達(dá)到內(nèi)存單元中的緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值的90％時(shí)，該情況將通過(guò)蜂鳴器320和LED 330輸出。接著，當(dāng)緊固轉(zhuǎn)矩T超過(guò)內(nèi)存單元的緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值時(shí)，該情況將通過(guò)蜂鳴器320和LED 330輸出。隨著蜂鳴器320響起和LED 330亮起，警報(bào)被發(fā)出。由于使用者在檢驗(yàn)警報(bào)的同時(shí)執(zhí)行螺釘?shù)鹊木o固操作，因而可順利地進(jìn)行緊固操作。
另一方面，當(dāng)執(zhí)行緊固操作時(shí)，手握住的不是后側(cè)抓握部22的后端部的正確抓握位置，緊固力F相對(duì)于應(yīng)變體30的作用點(diǎn)與軸50不重合，并且當(dāng)后側(cè)抓握部22相對(duì)于前側(cè)蓋部21的傾角達(dá)到±5°時(shí)，相對(duì)于應(yīng)變體30存在多個(gè)力點(diǎn)，因此應(yīng)變體30的變形狀態(tài)并不是所需要的那種。然而，當(dāng)后側(cè)抓握部22相對(duì)于前側(cè)蓋部21的傾角達(dá)到±5°時(shí)，傾斜檢測(cè)開關(guān)62和63的觸點(diǎn)輸出變成接通，從而使緊固轉(zhuǎn)矩T的計(jì)算中斷，并且ERROR等通過(guò)微處理器芯片100顯示和輸出在LCD 310上。
這樣，只有在正確抓握位置執(zhí)行緊固操作時(shí)，緊固轉(zhuǎn)矩T才會(huì)顯示和輸出到LCD 310上。從而可以精確測(cè)量緊固轉(zhuǎn)矩T，這使得缺乏經(jīng)驗(yàn)的人都可以進(jìn)行正確的緊固操作。
如果必須改換其它的緊固工具，可以通過(guò)拆卸安裝螺釘212并替換緊固單元10來(lái)進(jìn)行。由于在替換后有效長(zhǎng)度沒(méi)有變化，因此可采用與前面所述相同的方法來(lái)測(cè)量緊固轉(zhuǎn)矩T?？梢允褂贸喼獾钠渌ぞ撸缁顒?dòng)扳手或扳手來(lái)執(zhí)行緊固操作，因此其應(yīng)用范圍很廣泛。
應(yīng)注意，如果不作為轉(zhuǎn)矩扳手使用的話，應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)并鎖定鎖定件23，以使后側(cè)抓握部22不會(huì)相對(duì)于前側(cè)蓋部21傾斜。不用作轉(zhuǎn)矩扳手也可順利進(jìn)行緊固操作。此外，無(wú)論是在不使用轉(zhuǎn)矩扳手時(shí)，還是在保管它時(shí)都鎖定后側(cè)抓握部22，則可以避免當(dāng)后側(cè)抓握部22與前側(cè)蓋部21等接觸時(shí)產(chǎn)生噪音，從而提高了其使用性能。
在如上所述的轉(zhuǎn)矩扳手的情況下，當(dāng)有效長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于緊固轉(zhuǎn)矩T量程而變化時(shí)，僅通過(guò)在存儲(chǔ)單元部分80中重新寫入轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值R的數(shù)據(jù)即可獲得緊固轉(zhuǎn)矩T的精確測(cè)量結(jié)果。也就是說(shuō)，生產(chǎn)商可以通用地使用緊固單元之外的部件來(lái)提供具有不同緊固轉(zhuǎn)矩T量程的各種類型的轉(zhuǎn)矩扳手。從而可以顯著壓縮生產(chǎn)成本。此外，當(dāng)通過(guò)用手握持后側(cè)抓握部22執(zhí)行緊固操作時(shí)，緊固力F僅通過(guò)軸50作用于應(yīng)變體30，因此應(yīng)變體30可按照需要大幅度變形。因此，可通過(guò)變形傳感器40高精度地檢測(cè)緊固力F，從而提高了緊固轉(zhuǎn)矩T的測(cè)量精度。
根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩扳手并不限于上述實(shí)施例，而是可如下所述進(jìn)行設(shè)計(jì)更改。對(duì)于緊固單元10，任何形式、種類的工具、連接到應(yīng)變體30上的方法等都是可接受的，并且其可以是通過(guò)前側(cè)蓋部21與應(yīng)變體30的頂部31相連的模式。對(duì)于應(yīng)變體30，任何材料、形式等都是可接受的，并且可以是其頂部31暴露的模式。對(duì)于變形傳感器40，任何安裝位置、類型等都是可接受的，并且可以是設(shè)置在殼體20的內(nèi)壁上的模式。
轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元110，誤差監(jiān)測(cè)單元120以及轉(zhuǎn)矩判斷單元130可以是通過(guò)模擬電路等實(shí)現(xiàn)相同或類似功能的模式。具體地，轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元110可以采用的一種形式是，將對(duì)應(yīng)于各有效長(zhǎng)度的多個(gè)轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值R預(yù)先記錄在存儲(chǔ)單元80中，同時(shí)緊固單元10的類型可以通過(guò)設(shè)定單元70選擇性地輸入，并將對(duì)應(yīng)于選擇性輸入的緊固單元10的類型的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值R從存儲(chǔ)單元80中讀出，從而通過(guò)使用讀出的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值R來(lái)進(jìn)行緊固轉(zhuǎn)矩T的計(jì)算。
對(duì)于輸出單元300，任何轉(zhuǎn)矩測(cè)量值、測(cè)量誤差以及判斷結(jié)果的輸出格式都是可接受的，并且可以簡(jiǎn)單地通過(guò)光、聲音、振動(dòng)等通知判斷結(jié)果是否為轉(zhuǎn)矩測(cè)量值接近或者達(dá)到轉(zhuǎn)矩設(shè)定值。殼體20可以采用能夠承受預(yù)期震動(dòng)的材料來(lái)形成，并且任何形式都是可接受的。應(yīng)變體30的底端部33可以是簡(jiǎn)單地保持在后側(cè)抓握部22內(nèi)的模式。
對(duì)于傾斜檢測(cè)器60，任何安裝位置、檢測(cè)到的傾角和類型都是可接受的，并且可使用如圖8所示的模式。也就是說(shuō)，突出件331和331沿R方向成一直線設(shè)置在應(yīng)變體30的底端部33的一面上，另一方面，用于近似地檢測(cè)突出件331和331的位置檢測(cè)開關(guān)65通過(guò)副板64安裝在后側(cè)抓握部22的內(nèi)壁上。在圖8所示的實(shí)施例中，設(shè)定后側(cè)抓握部22的內(nèi)壁接觸應(yīng)變體30，并且在相對(duì)于應(yīng)變體30產(chǎn)生多個(gè)力點(diǎn)位置之前的前面階段，位置檢測(cè)開關(guān)65的觸點(diǎn)狀態(tài)為接通。具體地，當(dāng)后側(cè)抓握部22的傾角達(dá)到±4.5°時(shí)，位置檢測(cè)開關(guān)65的觸點(diǎn)狀態(tài)設(shè)定為接通。
對(duì)于鎖定機(jī)構(gòu)α，任何安裝位置和類型等都是可接受的，并且可以是鎖定銷插入后側(cè)抓握部22內(nèi)部以鎖定應(yīng)變體30使其不動(dòng)的模式。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)矩扳手，包括緊固單元；應(yīng)變體，其包括頂部，用于將該緊固單元可替換地連接到該頂部上；變形傳感器，用于檢測(cè)該應(yīng)變體對(duì)應(yīng)于該緊固單元的緊固力的變形量；轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元，其中預(yù)先設(shè)定用來(lái)計(jì)算緊固單元的緊固轉(zhuǎn)矩所需的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值，用于基于該轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值和變形傳感器的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算緊固轉(zhuǎn)矩；以及輸出單元，用于輸出至少該轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元的計(jì)算結(jié)果，作為緊固轉(zhuǎn)矩測(cè)量值。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩扳手，其特征在于，所述應(yīng)變體容納在一殼體中，其中該殼體具有二分結(jié)構(gòu)，其包括圓筒形的前側(cè)蓋部，用于容納所述應(yīng)變體的頂部，其頂面具有用于插入所述緊固單元的底端部的孔；以及圓筒形的后側(cè)抓握部，用于容納所述應(yīng)變體的底端部，并在其內(nèi)部具有垂直于所述緊固單元的緊固力方向延伸的軸，所述應(yīng)變體由該軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐，從而該后側(cè)抓握部能夠相對(duì)于該前側(cè)蓋部稍微傾斜。
3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)矩扳手，其特征在于，包括傾斜檢測(cè)器，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)，用于檢測(cè)在緊固操作中后側(cè)抓握部是否相對(duì)于前側(cè)蓋部?jī)A斜預(yù)定角度；以及誤差監(jiān)測(cè)單元，用于使輸出單元輸出基于該傾斜檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果的測(cè)量誤差。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的轉(zhuǎn)矩扳手，其特征在于，包括設(shè)定單元，用于設(shè)定緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值；以及轉(zhuǎn)矩判斷單元，用于判斷由轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元的計(jì)算結(jié)果所顯示的轉(zhuǎn)矩測(cè)量值是否接近/已經(jīng)達(dá)到由該設(shè)定單元設(shè)定的緊固轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，并使輸出單元輸出判斷結(jié)果。
5.如權(quán)利要求2、3或4所述的轉(zhuǎn)矩扳手，其特征在于，所述殼體設(shè)有鎖定機(jī)構(gòu)，用于可釋放地鎖定后側(cè)抓握部，以防止該抓握部相對(duì)于前側(cè)蓋部?jī)A斜。
6.如權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)矩扳手，其特征在于，該鎖定機(jī)構(gòu)構(gòu)造成包括鎖定件，該鎖定件可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到所述后側(cè)抓握部的后端部，該鎖定件具有運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)長(zhǎng)孔，用于將應(yīng)變體的后端部插入其中。
全文摘要
目的即便在使用中對(duì)應(yīng)于緊固轉(zhuǎn)矩量程的有效長(zhǎng)度不同，除了緊固單元之外的主要部件也能被通用地使用。結(jié)構(gòu)本發(fā)明提供例如棘輪的緊固單元(10)；具有二分結(jié)構(gòu)的殼體(20)，其包括前側(cè)蓋部(21)和后側(cè)抓握部(22)；應(yīng)變體(30)，其設(shè)置在殼體(20)內(nèi)部，緊固單元(10)可替換地連接到其上；變形傳感器(40)，其設(shè)置在應(yīng)變體(30)上，用于檢測(cè)由于緊固單元(10)的緊固力而引起的應(yīng)變體(30)的變形量；微處理器芯片(100)，具有例如基于預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值和變形傳感器(40)的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算緊固單元(10)的緊固轉(zhuǎn)矩的功能；以及輸出單元(300)，用于輸出緊固轉(zhuǎn)矩等。
文檔編號(hào)B25B23/142GK1843705SQ20061000333
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月7日
發(fā)明者仲川孝道, 中田祥吾, 梅川雅彥, 花井禎, 藤田浩司 申請(qǐng)人:京都機(jī)械工具株式會(huì)社, 星電株式會(huì)社