專利名稱：工具設(shè)備、系統(tǒng)和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及一種方法、工具設(shè)備、與設(shè)備相關(guān)的系統(tǒng)，和在附接緊固件和其它工具操作中使用所述設(shè)備和系統(tǒng)的方法。例如，本公開內(nèi)容的一種應(yīng)用為提供一種用于附接帶耳螺母以將車輪固定到車輛上的工具、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
就背景來說，緊固系統(tǒng)可需要緊固部件例如螺紋緊固系統(tǒng)中的螺母和螺栓受到所需力或扭力或在所需扭力范圍內(nèi)。以所需扭力設(shè)定值固定緊固部件考慮到部件和任何與其相關(guān)的結(jié)構(gòu)的牢固附接，而不會對所述部件緊固不足或過度緊固所述部件。對所述部件緊固不足可能會導(dǎo)致部件的脫離。過度緊固所述部件可能會導(dǎo)致拆除部件非常困難或可能會導(dǎo)致部件受到損傷。為防止產(chǎn)生緊固不足或過度緊固，可在上緊所述部件例如將螺母附接到螺栓上的同時(shí)進(jìn)行扭力測量，以達(dá)到目標(biāo)扭力設(shè)定值或在所需扭力范圍內(nèi)。
參照更具體的實(shí)例，所希望的是將帶耳螺母附接到車軸上的螺栓上，從而將車輪附接到車輛上。在該實(shí)例中，車輛例如小汽車具有四個(gè)或五個(gè)將車輪附接到小汽車上的裝配螺栓是普通的。車輪安在裝配螺栓上且?guī)Ф菽副桓浇拥窖b配螺栓上。所希望的是防止產(chǎn)生緊固不足，從而防止帶耳螺母從螺栓上脫落。所希望的是防止產(chǎn)生過度緊固，使得帶耳螺母在未來一定時(shí)間可被拆除，并且防止對螺母和螺栓結(jié)構(gòu)造成損壞，例如防止螺母和螺栓之間的螺紋發(fā)生“滑扣”。

發(fā)明內(nèi)容
本公開內(nèi)容涉及一種方法、工具設(shè)備、系統(tǒng)，和在附接緊固件和使用用于緊固和標(biāo)準(zhǔn)化與緊固件系統(tǒng)相關(guān)的力的和在其它工具系統(tǒng)中所使用的所述設(shè)備和系統(tǒng)的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括車輛結(jié)構(gòu)信息數(shù)據(jù)庫的入口。信息被提供給工具設(shè)備。該工具設(shè)備給出對信息的驗(yàn)證和對信息應(yīng)用的驗(yàn)證。在使用后，所述工具組件將所述信息傳送回所述系統(tǒng)以提供對該事件的歷史記錄。
在另一種結(jié)構(gòu)中，所述工具組件包括耦合裝置和工具。所述耦合裝置接收來自系統(tǒng)的信息并將其傳送給工具。一旦車輛構(gòu)造信息被工具接收到，它就被用以產(chǎn)生在緊固件加扭矩過程中所使用的扭力設(shè)定值。對上緊過程的確認(rèn)被記錄在工具處，并被發(fā)送回耦合器。然后耦合器將該信息傳送給該系統(tǒng)。
在又一種結(jié)構(gòu)中，所述系統(tǒng)包括與控制器進(jìn)行通信的車間管理服務(wù)器?？刂破鞅挥靡允占c來自系統(tǒng)的主題汽車有關(guān)的信息?？刂破鲗⑺鲂畔⑤斔椭淋囬g管理服務(wù)器。然后，車間管理服務(wù)器將相對應(yīng)的車輛構(gòu)造信息輸送給耦合器，用于傳送給工具。所述工具在緊固件加扭矩過程中利用所述信息。對所述信息的確認(rèn)被記錄在工具處，并被傳送返回耦合器。被傳送給耦合器的信息可以被發(fā)送給車間管理服務(wù)器用于確認(rèn)、完成處理和存儲。
通過對以下附圖進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本公開內(nèi)容中的其它特征對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將更加明顯。


以下，結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)描述，其中圖1是用于受控工具操作的工具的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；圖2是圖1所示工具的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖，圖中示出了用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的纜線附接裝置；圖3是圖1所示工具的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖，所述工具被固定在用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的支座中；圖4是用于受控扭力應(yīng)用的工具的氣動從動實(shí)施例的視圖；圖5是處于與控制器相對接構(gòu)形的圖1所示工具的透視圖；圖6是圖5所示工具的頂部平面圖；圖7是圖5所示工具的側(cè)向透視圖；圖8A和8B是分別示出了承載在控制器的另一個(gè)實(shí)施例上的工具的前視圖和后視圖；圖9A和9B是分別示出了支承所述工具的控制器的另一個(gè)實(shí)施例的前視圖和后視圖；圖10是示出了承載在被固定到垂直架臺上的控制器上的工具的氣動驅(qū)動實(shí)施例的前視圖；圖11是示出了在附接到控制器的另一個(gè)實(shí)施例上的支承結(jié)構(gòu)內(nèi)受到支承的工具的氣動驅(qū)動實(shí)施例；圖12是車間管理系統(tǒng)的簡化圖解視圖；圖13是包括車間管理系統(tǒng)和扭力工具的扭力監(jiān)測系統(tǒng)的簡化圖解視圖；圖14是扭力監(jiān)測系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的簡化圖解視圖；圖15是用于管理多個(gè)扭力工具的扭力監(jiān)測系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的簡化圖解視圖；圖16是用于管理多個(gè)扭力工具和多個(gè)控制裝置的扭力監(jiān)測系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的簡化圖解視圖；圖17是一種使用扭力監(jiān)測系統(tǒng)的方法的簡化圖解視圖；和圖18a-18d是示出了在扭力應(yīng)用過程中可看到的工具顯示屏的進(jìn)展的簡化的圖解視圖。
具體實(shí)施例方式
雖然本公開內(nèi)容允許存在不同形式的實(shí)施例，但是如附圖中所示和在此所描述的實(shí)施例意味著所述說明被認(rèn)為是本公開內(nèi)容原理的例證，不是旨在將本公開內(nèi)容限制為如以下說明所闡明的或如附圖中所示出的部件的結(jié)構(gòu)和布置細(xì)節(jié)。
如圖1所示，圖中示出了以手動或氣動扭力扳手形式存在的用于受控的或換句話說受引導(dǎo)的扭力應(yīng)用的工具20。雖然圖中示出了扭力扳手實(shí)施例，但是本公開內(nèi)容旨在廣義包括用于扭力應(yīng)用的任何工具，包括但不限于，扭力扳手、扭力螺絲刀、可調(diào)節(jié)的卡扣型扭力儀器、扭力讀數(shù)儀器、扭力起子、開口扭力扳手、棘輪、扭力校準(zhǔn)器和扭力測量采集系統(tǒng)。此外，本公開內(nèi)容旨在廣義包括能夠被構(gòu)造為所公開的方法和系統(tǒng)所使用的所有工具。在所示實(shí)施例中，工具20包括如圖中所示以驅(qū)動頭22和包括桿24與握持部26的手柄23的形式存在的螺絲起子。雖然圖1示出握持部26位于手柄23的端部，但是握持部也可被設(shè)置在沿手柄23的其它位置處，或者另一種選擇是，手柄23可裝備有兩個(gè)或更多的用于進(jìn)行握持的握持部。工具20進(jìn)一步包括控制器28，所述控制器28與所述工具操作連接，例如如圖中所示被固定在手柄23上或被固定附接到手柄23上。
優(yōu)選地，控制器28包括用于顯示與如下文更詳細(xì)所述的扭力應(yīng)用相關(guān)的信息的顯示器30?？刂破?8還包括一個(gè)或更多的用于輸入指令或與顯示器30中示出的菜單進(jìn)行互動的控制按扭32?？刂破?8還具有已公知結(jié)構(gòu)的電路，以檢測和記錄在特定的扭力應(yīng)用過程中由工具20所施加的扭力的大小?？刂破?8具有用于儲存扭力大小以便以后檢索和/或傳送給其它裝置的易失存儲器或可重寫存儲器。
參見圖2，在需要工具28與下面所述的外部裝置例如車間管理系統(tǒng)或控制裝置進(jìn)行通訊的應(yīng)用中，控制器28還包括用于通過通信路徑34與這種裝置進(jìn)行通訊的輸入/輸出連接部。如圖所示，通信路徑可以是硬連接線，如絕緣的銅線或光導(dǎo)纖維，然而也應(yīng)該意識到通信路徑34還可以是無線通信路徑，如紅外、聲學(xué)、射頻或其它無線通信技術(shù)。所述工具還可表現(xiàn)為結(jié)合有如圖3所示的支座36，具有支座36和作為通信路徑34被附接的有線或無線技術(shù)。在該實(shí)施例中，控制器28包括一個(gè)具有已公知結(jié)構(gòu)的用于可拆卸地電連接到支座36上的端口或接頭(未示出)。
現(xiàn)在參見圖4，工具20在使用中可以手動提供動力，或者可具有用于氣動、電動、液壓致動或磁力致動而提供動力的附屬裝置。如圖4所示，圖中示出用于通過軟管40和氣體動力源耦合器42將工具20與氣體動力源相連接的氣動管路38?？墒褂糜|發(fā)器43產(chǎn)生氣動壓力。雖然根據(jù)預(yù)期的扭力應(yīng)用可使用多種氣動壓力，但是例如車輛輪胎帶耳螺母的拆卸和/或重新緊固等許多應(yīng)用的適當(dāng)范圍是在最小空氣供給為3.0CFM條件下管路壓力在85psi和120psi之間。
如圖5所示，工具20可被構(gòu)造用以與控制裝置46A緊密配合。圖5還示出了包括以在手柄23上固定四個(gè)燈的形式存在的并由控制器28的電子控制的警報(bào)指示器44的工具20。盡管示出了可視警報(bào)指示器，但是警報(bào)指示器44還可以是用于產(chǎn)生聽覺信號的聽覺裝置，或者可以是用于產(chǎn)生觸感如振動、加熱或冷卻的裝置。警報(bào)指示器44還可以是聽覺、視覺或觸覺裝置的一定組合。盡管示出了警報(bào)指示器46的一種可能的定位，但是其它位置例如手柄33的端部或下側(cè)也是適合的。
控制裝置46A被構(gòu)造用以在工具20對接在其中的時(shí)候與工具20進(jìn)行通訊?？刂蒲b置46A可包括控制裝置顯示器48，用于輸入指令和與顯示器48中的菜單接口的控制裝置按鈕50A和對接部分51。在對接過程中，工具20被插入由直立對接部分壁53的限定出的并且具有略大于手柄23相應(yīng)的長度、寬度和深度的寬度尺寸54、長度尺寸56和深度尺寸58以允許可拆卸地將工具20緊固定位在對接凹座52內(nèi)的對接凹座52。沿對接凹座52的內(nèi)壁還設(shè)置耦合裝置或接續(xù)線(未示出)用于使控制裝置46A與控制器28電連接。圖6和圖7分別示出了對接在控制裝置46A中的工具20的頂部平面圖和側(cè)向透視圖。
圖8A和圖8B示出了控制裝置46B的另一可選實(shí)施例。在該實(shí)施例中，工具29通過懸掛在支架或吊架60上而實(shí)現(xiàn)對接?？赏ㄟ^吊架60或在控制裝置46B和工具20相靠近時(shí)通過無線通信而實(shí)現(xiàn)在控制裝置46B和工具20之間的連接。圖9示出了控制裝置46C的另一個(gè)實(shí)施例，其中驅(qū)動頭22被插入或被卡搭按入懸掛的對接凹座65中?？刂蒲b置46通過滑桿或支柱66從地板或其它支承平臺處被抬高。
圖10示出了帶有對接于其中的工具20的控制裝置46B的前視圖。該實(shí)施例還示出了氣動管路38、軟管40和氣體動力源耦合器42的定位。支柱66可被連接到或容納用于向工具20供給氣動壓力的氣動壓力系統(tǒng)。為緊固或平衡支柱66，底板70可被固定附接到地板或其它支承平臺上。
控制裝置還可以為通?？蓮娜鏟alm公司買到的便攜式數(shù)字助理或PDA或其它移動計(jì)算裝置。配置用以與工具20進(jìn)行通信的軟件可被加載到PDA上，所述PDA可使用例如Palm OS，微軟Windows CE等操作系統(tǒng)，或當(dāng)前可買到的或下面設(shè)計(jì)的其它一些移動計(jì)算裝置操作系統(tǒng)。該工具所使用的通信和操作協(xié)議還可使用HTML或XML編程語言進(jìn)行編寫，或者是當(dāng)前可買到的或下面設(shè)計(jì)的用于與廣泛軟件和硬件平臺協(xié)同操作的其它合適的系統(tǒng)。
如圖所示的控制裝置46可為與絕大多數(shù)手持式裝置捆扎在一起的支座相似的以太網(wǎng)支架的形式。然而，這種以太網(wǎng)支座可被設(shè)計(jì)包括以太網(wǎng)卡和RJ-45連接器。該連接器允許該裝置通過附接到網(wǎng)絡(luò)集線器或開關(guān)上的CAT5纜線連接至局域網(wǎng)。這樣就允許在工具20和車間管理系統(tǒng)100之間進(jìn)行快速通信(10兆比特每秒，100兆比特每秒，或千兆)。
圖11示出了帶有對接于其中的工具20的控制裝置46D的另一個(gè)實(shí)施例。如圖11所示的工具20的實(shí)施例包括第二握持部72和附接到驅(qū)動頭22上的延伸構(gòu)件76。與前述控制裝置相比，控制裝置46D相對較大并且在使用中旨在保持固定。所示電源按鈕78用于對控制裝置46D的開和關(guān)進(jìn)行撥動控制?？刂蒲b置46D中示出的這種對接結(jié)構(gòu)為包括兩個(gè)被側(cè)面86連接的U形部分84的支承平臺80。工具22水平布置在U形端部部分84內(nèi)部中的支承平臺80上。支承平臺80通過水平延伸構(gòu)件88被連接至支柱68。
圖12是車間管理系統(tǒng)100的簡化的圖解視圖。車間管理系統(tǒng)100可被配置在普通用途的計(jì)算機(jī)上，所述車間管理系統(tǒng)100包括處理器102，可訪問的或被加載到系統(tǒng)100上的技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)庫模塊104，可訪問的或被加載到系統(tǒng)100上的工作指令數(shù)據(jù)庫模塊106，和通信端口108。模塊104，106可被處理器通過通信網(wǎng)絡(luò)例如局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，通過內(nèi)部網(wǎng)，或通過互聯(lián)網(wǎng)或以下設(shè)計(jì)和用于該系統(tǒng)的其它合適的通信方式進(jìn)行局部或遠(yuǎn)程訪問。在本公開內(nèi)容中所使用的術(shù)語“模塊”廣義包括各種類型的軟件代碼，包括但不限于，例程、函數(shù)、對象、庫、類、項(xiàng)、包、程序、方法、或共同執(zhí)行這些種類編碼的相似函數(shù)操作的代碼行，因此一個(gè)程序可運(yùn)行以提供函數(shù)性，或者所述函數(shù)性可分成多個(gè)或者局部或者遠(yuǎn)程可訪問的程序。系統(tǒng)100還可與一個(gè)或多個(gè)輸出裝置110如監(jiān)視器或打印機(jī)進(jìn)行通信。為了本實(shí)例的目的且如圖所示，數(shù)據(jù)庫模塊104，106將被加載到車間管理系統(tǒng)100上。
如圖13-16所示，車間管理系統(tǒng)100可與工具20直接進(jìn)行通信。系統(tǒng)100和工具20構(gòu)成扭力管理系統(tǒng)112A。可通過硬布線或使用前述任何一種通信協(xié)議的無線方式進(jìn)行連接。在另一種可選方式中，如圖13所示，控制裝置46或它的其它可選實(shí)施例464、46B、46C、46d還可被用作車間管理系統(tǒng)100和工具20之間的中間界面，這三個(gè)部件限定出另一個(gè)扭力管理系統(tǒng)112B。如圖14所示，控制裝置46還可被用以控制多于一個(gè)工具20，所述工具組限定出扭力管理系統(tǒng)1122?；叵氲焦ぞ?0可拆卸地與控制裝置46對接，以使一個(gè)工具可被拆除，而另一個(gè)工具被連接，使得能夠使用一個(gè)控制裝置46與多于一個(gè)工具20進(jìn)行通信。如圖15所示，車間管理系統(tǒng)100可被用以與多于一個(gè)控制裝置46進(jìn)行通信，而所述控制裝置46又可被用以與多于一個(gè)工具20進(jìn)行通信。控制裝置可位于與車間管理系統(tǒng)100相同的位置或不同的位置。車間管理系統(tǒng)100、多個(gè)控制裝置46和多個(gè)工具20的相互組合構(gòu)成了扭力管理系統(tǒng)100。
圖16示出了工具操作或扭力管理系統(tǒng)112A-112D采用的一般性步驟。在第一步驟200中，可識別出如圖所示目的的特定的工具操作，扭力應(yīng)用。扭力應(yīng)用可以是需要使用扭力工具的任何作業(yè)或過程，其中需要監(jiān)測所施加的扭力的精確公差、所需范圍或其大小的極限。一般來說，將緊固件緊固到構(gòu)件上或從構(gòu)件上拆下來可以是一種扭力應(yīng)用。扭力應(yīng)用的一個(gè)具體實(shí)例涉及更換車輛的輪胎。在該實(shí)例中，需要拆掉大量帶耳螺母，然后更換輪胎，接著重新緊固帶耳螺母，從而固定更換的輪胎。已公知在汽車工業(yè)中，每一家車輛制造商提供了用于牢固地緊固車輛的帶耳螺母所使用的扭力的建議量和最大安全量的技術(shù)規(guī)范。盡管可手工拆除帶耳螺母，但是所述工具被用以至少將帶耳螺母附接達(dá)到所需的扭力范圍。
在步驟200中，可對系統(tǒng)100、工具20或控制裝置46實(shí)施扭力應(yīng)用例如更換帶耳螺母?？梢远喾N不同的方式進(jìn)行識別。例如，可輸入車輛標(biāo)準(zhǔn)或識別信息例如特定的車輛標(biāo)志、型號、型號年度、以及VIN或序號、條形碼掃描裝置、或其它識別裝置。系統(tǒng)100參考技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)庫模塊106以找到與已識別的扭力應(yīng)用的相應(yīng)的制造商技術(shù)規(guī)范。另一種選擇是，可識別出輪胎類型。在另一個(gè)實(shí)施例中，可輸入扭力應(yīng)用代碼。在另外一個(gè)實(shí)施例中，所述車輛可裝備有自身識別至系統(tǒng)100的裝置。通過任何輸入方法或裝置包括使用鍵盤，與具有菜單或其它選擇規(guī)程的圖形用戶界面互動，掃描來自打印好的工作指令，或來自進(jìn)口/出口或與工作指令或作業(yè)數(shù)據(jù)庫例如車輛修理廠所使用的工作指令數(shù)據(jù)庫其它通信裝置的條形碼，可對工具20、系統(tǒng)100或控制裝置46進(jìn)行識別。
在第二步驟210中，已識別出的扭力應(yīng)用的制造商的技術(shù)規(guī)范被檢索出并被傳送至工具。若在步驟200中系統(tǒng)100參考技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)庫，那么該技術(shù)規(guī)范將從系統(tǒng)100經(jīng)過在其間的通信路徑34被傳送至工具20。另一種選擇是，系統(tǒng)100將技術(shù)規(guī)范發(fā)送至控制裝置46，而所述控制裝置46在工具20對接于其中時(shí)又將技術(shù)規(guī)范發(fā)送給工具20。若技術(shù)規(guī)范已在工具20處，例如由于在進(jìn)行當(dāng)前的扭力應(yīng)用之前進(jìn)行了同一扭力應(yīng)用，那么技術(shù)規(guī)范可從工具20的存儲器中再調(diào)用出來。相似地，若技術(shù)規(guī)范已常駐在控制裝置46上，那么技術(shù)規(guī)范可被再調(diào)用出來并加載到工具20上。
在第三步驟220中，用戶或操作者，例如機(jī)械工或技術(shù)人員，使用加載有扭力應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的工具以執(zhí)行扭力應(yīng)用。工具20和工具20-控制裝置46的組合被構(gòu)造用以在扭力應(yīng)用中引導(dǎo)用戶。這種指導(dǎo)可為詳細(xì)說明所述應(yīng)用的特定部分并顯示最大可允許的外加應(yīng)力的形式。所顯示出的扭力大小或是以美國常用單位(1bs-ft)，或是以S.I.單位(N-m)顯示出來。
這種指導(dǎo)還可為在扭力應(yīng)用中發(fā)出警報(bào)以通知用戶接近或已超出技術(shù)規(guī)范的形式。例如，若所述應(yīng)用為在更換輪胎后重新緊固帶耳螺母，在警報(bào)指示器44為第一個(gè)燈為黃、第二個(gè)燈為綠、且第三個(gè)燈為紅的一組三個(gè)燈的實(shí)施例中，控制器28可使在接近所需一定扭力時(shí)黃燈發(fā)光；在達(dá)到所需一定扭力時(shí)綠燈發(fā)光；和紅燈發(fā)光以顯示超出扭力條件。
相似地，可聽的警報(bào)指示器44實(shí)施例可使用不同的音調(diào)用以表示接近極限值，處于極限值，或超過極限值。在另一個(gè)實(shí)施例中，警報(bào)指示器44可以是振動裝置或其它觸覺裝置的形式，以不同速度進(jìn)行振動或不然不定地發(fā)送信號以表示不同的扭力條件。用戶在收到警報(bào)指示器表示已達(dá)到所需扭力的報(bào)警時(shí)，中斷扭力應(yīng)用，例如不再手動致動工具20或通過松開工具20被供給動力型式的觸發(fā)器43，例如氣動、液壓、電動或磁力觸發(fā)器。
這種指導(dǎo)還可為把用戶指向特定部件，例如車輛上的特定輪胎的形式。然后，用戶可以使用控制器32表示用戶已開始在特定部件上實(shí)施扭力應(yīng)用。如圖17A-17D所示，工具上的顯示器30可顯示輪胎的位置，如左前輪胎例如使用縮寫代碼如LF，后面為緊固該輪胎的帶耳螺母所加的扭力量，在該實(shí)例中為871b-ft。用戶可使用在圖中所示為向上-向下按鈕形式的控制器32在輪胎之間輪轉(zhuǎn)和/或確認(rèn)選擇輪胎扭力的任務(wù)已完成。圖17B-17D分別示出了右前、左后和右后輪胎。根據(jù)預(yù)期的扭力應(yīng)用的種類，也可以使用其它縮寫和其它類型的顯示約定。以這種方式，用戶單步調(diào)試扭力應(yīng)用過程的每一部件。
大體上與上述指導(dǎo)方法和扭力應(yīng)用的不同步驟同時(shí)的是，控制器28內(nèi)的扭力檢測裝置測量或采集了對應(yīng)于該應(yīng)用所施加的實(shí)際扭力的數(shù)據(jù)。該信息或數(shù)據(jù)被儲存在工具20中或者在第四步驟230中被立即傳送回控制裝置46或直接被傳送至車間管理系統(tǒng)100。該數(shù)據(jù)被用以產(chǎn)生表示在扭力應(yīng)用的不同階段準(zhǔn)確地施加了多少扭力的記錄。在數(shù)據(jù)沒有從工具20處立即傳送的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)可被檢索出并在對接過程中發(fā)送至控制裝置46和系統(tǒng)100。
在技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)庫模塊104中的所述技術(shù)規(guī)范和其它與扭力相關(guān)的信息可由頒布的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或由最初的設(shè)備制造商發(fā)布的技術(shù)規(guī)范編制而成。例如，由汽車生產(chǎn)商開發(fā)的涉及用于將帶耳螺母緊固到車輪螺栓上的適當(dāng)扭力的工廠扭力技術(shù)規(guī)范可被保留在數(shù)據(jù)庫104中。該信息在必要時(shí)可被改動、更新和修正。若該系統(tǒng)100被連接到可訪問更新的技術(shù)規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)上，那么可在每一天的幾乎任何時(shí)刻進(jìn)行該信息的更新。
為了保持系統(tǒng)的完整性和安全性，以上所述的不同步驟可包括密碼系統(tǒng)執(zhí)行過程或用戶身份驗(yàn)證，以增加安全性和用戶的責(zé)任性。例如，實(shí)施扭力應(yīng)用的技術(shù)人員或機(jī)械工不得不輸入員工身份ID。如另一個(gè)實(shí)例，管理員級才可能將技術(shù)規(guī)范更新到技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)庫模塊104中。
實(shí)例1車輛修理中心系統(tǒng)112的一個(gè)實(shí)施例為在輪胎和車輪行業(yè)中用于汽車車輪帶耳螺母的安裝。該扭力管理系統(tǒng)112給用戶提供了帶有受扭力限制的氣動驅(qū)動動力棘輪的手動操作的電子扭力測量工具20。用戶被提供一種從扭力值數(shù)據(jù)庫(技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)庫模塊104的一個(gè)實(shí)施例)中檢索出和保持發(fā)展成為初始設(shè)備制造商技術(shù)規(guī)范的所需的帶耳螺母扭力值的能力。
輪胎和車輪行業(yè)工具設(shè)備的服務(wù)代表輸入編好程序的來自數(shù)據(jù)庫的扭力設(shè)定值。這些設(shè)定值對于初始設(shè)備制造廠家(OEM)來說是可編程序的或者是由用戶定義的扭力設(shè)定值。在該實(shí)施例中，初始設(shè)備制造廠家(OEM)的扭力技術(shù)規(guī)范是那些由Mitchell(一家工具及汽車維修設(shè)備公司(snap-on company))出版的技術(shù)規(guī)范。由于扭力應(yīng)用的最少的技術(shù)應(yīng)用知識為技術(shù)人員成功地施加所需扭力和記錄扭力數(shù)據(jù)所需要，因此所述系統(tǒng)對于這種用途來說是有利的。
該系統(tǒng)通過要求技術(shù)人員僅執(zhí)行順序步驟以上緊車輪帶耳螺母，檢測加到每一個(gè)帶耳螺母上的扭力，引導(dǎo)技術(shù)人員至最終施加的扭力，并注意是否發(fā)生超過或低于扭力值的情況，將減小技術(shù)人員施加與扭力設(shè)定值不一致的扭力級的可能性。
在扭力應(yīng)用過程中，在達(dá)到已編好程序的扭力值時(shí)，技術(shù)人員收到可視、可聽、觸覺指示器信號。技術(shù)人員使用的監(jiān)測扭力以確保所定義的規(guī)定扭力的系統(tǒng)112已被用于每一個(gè)帶耳螺母。所定義的扭力設(shè)定值必須在系統(tǒng)112接受來自下一個(gè)螺母或車輪組件的數(shù)據(jù)之前適當(dāng)施加。OEM技術(shù)規(guī)范被限定作為數(shù)據(jù)庫104并被接口，或被包括在服務(wù)中心主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(車間管理系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例)內(nèi)。
由用戶定義的扭力設(shè)定值可被有資格的或被授權(quán)的個(gè)人輸入。加到每一個(gè)帶耳螺母上的扭力值被記錄下來。所記錄的扭力值數(shù)據(jù)被發(fā)送至用于記錄保持力和客戶銷售定單文件的主計(jì)算機(jī)。此外，該系統(tǒng)可被構(gòu)造用以防止當(dāng)工具進(jìn)行對接或者若儲存在工具上的扭力值在所需扭力范圍之外時(shí)車輛脫扣。
在該實(shí)施例中，在工具頭部界面和車輪插口處施加的實(shí)際扭力的準(zhǔn)確度為所施加的扭力的+/-3％。
扭力工具20具有空氣動力的輔助棘輪，用于在手動應(yīng)用最終扭力完成上緊帶耳螺母之前車輪帶耳螺母的拆除和固定。該空氣動力棘輪基于具有已公知結(jié)構(gòu)的當(dāng)前可購買到的空氣動力棘輪組件。該空氣動力棘輪被用以將帶耳螺母上到車輪雙頭螺栓上或從其上拆下來。該空氣動力棘輪設(shè)計(jì)用以有目的地不具有為拆除而使帶耳螺母脫離的足夠的動力。在帶耳螺母安裝中所使用的空氣動力棘輪僅具有足夠的動力以施加扭力固定帶耳螺母，但是不具有足夠的動力以達(dá)到用于帶耳螺母的最終所需扭力技術(shù)規(guī)范。
手持式空氣動力棘輪/扭力扳手工具的結(jié)構(gòu)與空氣動力工具的工業(yè)實(shí)踐相一致，并被設(shè)計(jì)用于指定用途和環(huán)境，如以輪胎服務(wù)中心為典型代表。在該實(shí)施例中，工具20的技術(shù)規(guī)范如下。通過空氣動力棘輪所施加的最大扭力能力在120psi供應(yīng)管路壓力條件下將被限制為輸出值50ft.1bs.。該扭力輸出級與所供應(yīng)的空氣壓力成比例。在所定義的管路壓力條件下可實(shí)現(xiàn)的最大扭力為在選定方向上沒有進(jìn)一步轉(zhuǎn)動的棘輪失速點(diǎn)。對棘輪的壓縮空氣要求需要在3.0CFM最小空氣供應(yīng)的條件下在85-120psi管路壓力的條件下進(jìn)行操作。
在使用中，用戶有能力使用所示以扳手的形式存在的工具施加準(zhǔn)確的扭力。最終的上緊僅通過手動施加力并電子檢測和表示給用戶而實(shí)現(xiàn)。所施加的力通過工具20中的液晶顯示器或表示目標(biāo)扭力設(shè)定值和在施加扭力時(shí)增大的扭力值的控制裝置46顯示給用戶。該顯示信息表示在外加扭力被用戶撤掉之后所實(shí)現(xiàn)的最大扭力值。
該工具可提供一個(gè)或更多的以下警報(bào)指示器。當(dāng)用戶用扳手施加的力達(dá)到預(yù)設(shè)的扭力設(shè)定值時(shí)，所述扳手提供一個(gè)可視指示。該指示為LCD顯示燈的形式，由1-3個(gè)黃色扭力接近指示器，一個(gè)綠色的達(dá)到目標(biāo)扭力值的指示燈，和一個(gè)紅色的表示超過扭力條件的指示燈。
第二種類型的指示器為觸覺指示器。以振動形式存在的觸覺指示器被用以表示預(yù)設(shè)的扭力設(shè)定值已被達(dá)到并且向用戶發(fā)出信號釋放施加到扳手上的力。
第三種類型的指示器為聽覺扭力設(shè)定點(diǎn)指示器。設(shè)置該聽覺指示器以表示預(yù)設(shè)的扭力值已被達(dá)到并且向用戶發(fā)出信號釋放施加到扳手上的力。
在出現(xiàn)錯(cuò)誤的條件下，該工具提供可聽-可視反饋。
在該實(shí)施例中，動力棘輪頭部為標(biāo)準(zhǔn)的1/2”轉(zhuǎn)接器。所述棘輪組件在動力條件下在順時(shí)針方向和反時(shí)針方向上進(jìn)行操作。該受動力驅(qū)動的棘輪有能力保持反復(fù)作用的扭力載荷達(dá)到250ft.1bs.并且達(dá)到關(guān)于循環(huán)加載的ASME技術(shù)規(guī)范B107.10-1996。在工具從自車間地板之上不超過3英尺高度掉落下來時(shí)，所述空氣動力棘輪/扭力扳手可免于受到嚴(yán)重?fù)p壞。
所述工具被罩在保護(hù)性合成橡膠套中，以有助于在工具掉落或受到?jīng)_擊時(shí)吸收對工具的沖擊力。若在棘輪頭部處所需的扭力不超過250ft.1bs，該工具將抵抗無損地松脫帶耳螺母所需的力。該工具在45-120°F的溫度條件下和在低于95％的濕度條件下正常工作。
手握持部被設(shè)計(jì)以舒適地用右手抓緊工具。該尺寸將支承手掌用于施加力以實(shí)現(xiàn)所需扭力。握持部的組成為合成橡膠，從而提供耐觸摸滑移的握持。用以控制對棘輪的空氣供應(yīng)的開/關(guān)的觸發(fā)器或按鈕位于手握持部上的手容易達(dá)到的地方。定位觸發(fā)器，以使其不妨礙手動施加力，從而在帶耳螺母上達(dá)到所需的扭力。
在該實(shí)施例中，扳手設(shè)有用以平衡工具并且有助于將扳手定位在帶耳螺母處的第二手握持部。所述第二握持部緊靠在扳手的棘輪頭部下面一點(diǎn)。設(shè)置扳手的長度，以提供足夠的杠桿作用施加手動向下的力，從而達(dá)到由ASME技術(shù)規(guī)范B107.14-1994規(guī)定的必要的預(yù)設(shè)扭力值。
本實(shí)施例的控制裝置46提供了與工具20的接口。能夠以每秒鐘高達(dá)1兆比特的速度將數(shù)據(jù)傳輸至直至數(shù)百英尺遠(yuǎn)的RS-485接口被用于通信目的。使用帶有結(jié)合了手動工具空氣供應(yīng)管路的RS-485連接纜線的控制管纜組件。主計(jì)算機(jī)可通過雙路通信鏈路對控制裝置進(jìn)行完全控制。
主計(jì)算機(jī)格式化工作指令數(shù)據(jù)，搜索扭力極限值數(shù)據(jù)庫，并在控制裝置請求后，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至現(xiàn)有控制裝置。然后，控制裝置通過點(diǎn)亮發(fā)光二極管并在液晶顯示器上顯示出信息以表示已進(jìn)行工作。在數(shù)據(jù)庫中沒有可用信息的情況下，提供最優(yōu)先模式。服務(wù)代表還可手動選擇最優(yōu)先模式。該最優(yōu)先模式允許服務(wù)代表向控制裝置內(nèi)輸入或確認(rèn)扭力設(shè)定值和其它重要參數(shù)。為了安全和保密，服務(wù)代表在輸入數(shù)據(jù)確認(rèn)后被請求確定的ID。
然后，該控制裝置將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至扳手并要求操作員進(jìn)行肯定確認(rèn)(例如汽車牌照號/車輛標(biāo)識號碼(VIN)，條形碼掃描)。該控制裝置還清楚地顯示在服務(wù)進(jìn)行中裝配段中有關(guān)進(jìn)行維修的車輛的所有相關(guān)信息。
下面，操作員被扭力扳手上液晶顯示器顯示出的信息指導(dǎo)開始在給定限值內(nèi)(即+/-允許公差)進(jìn)行扭力測量/記錄。允許在施加扭力時(shí)進(jìn)行二次嘗試，帶有誤差/報(bào)警條件。警報(bào)將觸發(fā)復(fù)原序列，其中單個(gè)或多個(gè)帶耳螺母數(shù)據(jù)點(diǎn)，或者整個(gè)車輪結(jié)構(gòu)可被空出?？赏暾A(yù)演每個(gè)輪胎位置和帶耳螺母的檢測圖案。
在完成所有扭力測量后，操作員控制扳手將數(shù)據(jù)發(fā)送回控制裝置?？刂蒲b置顯示出目標(biāo)扭力設(shè)定值和來自扭力扳手的實(shí)際扭力測量值。任何超過或低于扭力條件的情況以閃光信息的方式顯示在液晶顯示器上。
然后，操作員控制控制裝置將全部數(shù)據(jù)在結(jié)束工作指令之前發(fā)送至主計(jì)算機(jī)。為了更大的責(zé)任性，可能需要雇員識別碼或個(gè)人代碼。
由控制裝置發(fā)送至主計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)包括與維修狀態(tài)下的每一部車輛的每一個(gè)輪子相關(guān)的每個(gè)帶耳螺母的單個(gè)扭力測量結(jié)果。然后，主計(jì)算機(jī)將對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，存儲并將其打印到客戶的發(fā)票上。
實(shí)例2紅外通信路徑所述手持式裝置30與車間管理系統(tǒng)22相互進(jìn)行通信。技術(shù)人員從存在于控制器28處的挑選列表中選擇要進(jìn)行作業(yè)的車輛。在從挑選列表中進(jìn)行選擇后，控制器46查詢其內(nèi)部數(shù)據(jù)庫中的與修理任務(wù)單相關(guān)的車輛，或者向系統(tǒng)100發(fā)出請求以查詢技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)庫模塊104并檢索出并傳送給每一個(gè)車輪的帶耳螺母扭力技術(shù)規(guī)范。一旦該數(shù)據(jù)被顯示出來，技術(shù)人員就可通過紅外通信路徑34將該技術(shù)規(guī)范定向發(fā)至工具20上的紅外端口。在完成帶耳螺母扭力作業(yè)后，技術(shù)人員可將該作業(yè)結(jié)果定向發(fā)回控制裝置28，這樣可隨后將確認(rèn)信息和修理任務(wù)單數(shù)據(jù)發(fā)回車間管理系統(tǒng)100進(jìn)行儲存。
盡管已示出并已對本公開內(nèi)容的實(shí)施例進(jìn)行了說明，可以設(shè)想本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在不偏離由以下權(quán)利要求所限定的本公開內(nèi)容的精神和范圍的條件下設(shè)計(jì)出多種變型和等價(jià)方式。
權(quán)利要求
1.一種用于受控工具操作的設(shè)備，所述設(shè)備包括工具；與所述工具操作相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動裝置；與所述工具操作相關(guān)聯(lián)的控制器；和具有用于接收和保留用于至少一個(gè)工具操作的信息的存儲器的控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括與所述工具操作相關(guān)聯(lián)并與控制器相通信的顯示器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制器包括輸入/輸出接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括傳感響應(yīng)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述傳感響應(yīng)裝置產(chǎn)生視覺指示、聽覺指示、和觸覺指示中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述工具包括與驅(qū)動器相耦合的用于提供驅(qū)動器動力驅(qū)動的可控驅(qū)動裝置。
7.一種扭力受控應(yīng)用的方法，所述方法包括以下步驟提供工具；提供與所述工具操作相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動器；提供與所述工具操作相關(guān)聯(lián)的控制器；接收和保留用于至少一個(gè)工具操作的信息；識別工具操作；檢索出用于工具操作的信息；將信息提供給控制器；記錄關(guān)于工具操作的信息；和將所述信息儲存在控制器上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述工具操作為扭力應(yīng)用操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括指導(dǎo)用戶完成工具操作的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括提供指導(dǎo)用戶完成工具操作的顯示的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述使設(shè)備引導(dǎo)用戶的步驟進(jìn)一步包括的在接近技術(shù)規(guī)范時(shí)啟動警報(bào)裝置的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括所述警報(bào)裝置產(chǎn)生視覺指示、聽覺指示、和觸覺指示中的至少一種的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟，即所述控制裝置具有輸入/輸出接口，并且使用所述輸入/輸出接口識別扭力應(yīng)用以及向控制裝置中輸入一個(gè)或多個(gè)工具操作特征。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟，即所述控制裝置進(jìn)一步包括輸入/輸出接口，并且使用所述輸入/輸出接口識別扭力應(yīng)用以及向控制裝置中輸入一個(gè)或多個(gè)車輛特征。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述車輛特征至少包括型號、制造商和年型。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中技術(shù)規(guī)范至少包括制造商的有關(guān)最大可允許扭力的技術(shù)規(guī)范。
17.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述工具進(jìn)一步包括用于操作驅(qū)動器的動力驅(qū)動裝置，其中所述動力驅(qū)動裝置提供控制力以操作所述工具。
18.一種提供一種或更多的工具操作的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)用于扭力的受控應(yīng)用的設(shè)備，所述設(shè)備包括手柄、固定附接到手柄的一個(gè)端部上的驅(qū)動頭、固定在所述手柄中的可編程控制裝置、具有用于儲存實(shí)施至少一種扭力應(yīng)用的指導(dǎo)指令的存儲器的控制裝置、和警報(bào)裝置；通信路徑被連接到至少一個(gè)設(shè)備上；和被計(jì)算機(jī)啟用的車間管理系統(tǒng)被連接到通信路徑上，且通過通信路徑可拆卸地聯(lián)接到設(shè)備上，其中所述被計(jì)算機(jī)啟用的車間管理系統(tǒng)至少包括用于檢索出并保留多個(gè)工具操作的技術(shù)規(guī)范的技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)庫模塊。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述通信路徑為耦合器。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)設(shè)備中的每一個(gè)進(jìn)一步包括顯示器。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，所述傳感裝置進(jìn)一步包括用于產(chǎn)生視覺指示、聽覺指示、和觸覺指示中的至少一種的警報(bào)裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述工具包括用于可控地為驅(qū)動器提供動力的動力驅(qū)動裝置。
23.一種使用用于管理至少一種扭力應(yīng)用的系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)扭力指導(dǎo)應(yīng)用設(shè)備，所述設(shè)備包括手柄、固定附接到手柄的一個(gè)端部上的驅(qū)動頭、固定在所述手柄中的可編程控制裝置、具有用于至少儲存實(shí)施至少一種扭力應(yīng)用的指導(dǎo)指令的存儲器的控制裝置、和警報(bào)裝置；至少一個(gè)耦合器被構(gòu)造用以可拆卸地與至少一個(gè)設(shè)備緊密配合；通信路徑被連接到每一個(gè)耦合器上；和被計(jì)算機(jī)啟用的車間管理系統(tǒng)被連接到每一條通信路徑上，且通過通信路徑聯(lián)接到每一個(gè)設(shè)備上，其中所述被計(jì)算機(jī)啟用的車間管理系統(tǒng)包括用于儲存和檢索出用于多種扭力應(yīng)用的技術(shù)規(guī)范的技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)庫模塊，和用于儲存與多個(gè)執(zhí)行的扭力操作有關(guān)的信息的維修歷史數(shù)據(jù)庫模塊，所述方法包括識別扭力應(yīng)用至車間管理系統(tǒng)；在車間管理系統(tǒng)上檢索出至少一個(gè)用于扭力應(yīng)用的技術(shù)規(guī)范；將所述技術(shù)規(guī)范通過通信路徑發(fā)送至所述設(shè)備；使所述設(shè)備指導(dǎo)用戶完成扭力應(yīng)用，而基本上同時(shí)記錄與扭力應(yīng)用是如何進(jìn)行的相關(guān)信息；以及將所述信息通過通信路徑從所述設(shè)備發(fā)送至車間管理系統(tǒng)。
全文摘要
本公開內(nèi)容涉及一種方法、工具設(shè)備(20)、與設(shè)備相關(guān)的系統(tǒng)，和在附接緊固件和其它操作中使用所述設(shè)備和系統(tǒng)的方法。本公開內(nèi)容的一種應(yīng)用為提供一種用于附接帶耳螺母以將車輪固定到車輛上的工具(20)、系統(tǒng)和方法。
文檔編號E21B7/00GK1678812SQ03820386
公開日2005年10月5日 申請日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月27日
發(fā)明者B·J·庫特勒, D·杜文, G·基夫, D·阿特金森 申請人:快速公司