用于在電子扭矩扳手中即時(shí)記錄數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開(kāi)了一種電子扭矩扳手，所述扳手從加扭操作中實(shí)時(shí)地即時(shí)記錄數(shù)據(jù)，且隨后可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠垦b置，例如電腦中，用于進(jìn)一步分析。例如，所述電腦可以創(chuàng)建可供分析的圖表，以用于確定加扭配置的相關(guān)參數(shù)。所述圖表中的參數(shù)可以加以分析，以確定特殊工件或任務(wù)中的加扭操作是否恰當(dāng)?shù)貓?zhí)行，或在未來(lái)的加扭操作中協(xié)助用戶。
【專利說(shuō)明】用于在電子扭矩扳手中即時(shí)記錄數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及從電子扭矩扳手記錄數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。更為具體地，本申請(qǐng)涉及用于從電 子扭矩扳手實(shí)時(shí)地即時(shí)記錄數(shù)據(jù)、并在聯(lián)合診斷與分析中使用所述數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 電子扭矩扳手用于向工件施加扭矩，并測(cè)量由扳手向所述工件施加的扭矩。所述 扳手可以在工件已加扭至適宜扭矩值時(shí)，例如100 ft-lb時(shí)，向用戶發(fā)出指示。某些電子扭 矩扳手還測(cè)量工件已轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。
[0003] 某些緊固件需要特定的緊固流程，例如在最終扭矩和/或角度值達(dá)到前，施加特 定量的扭矩和/或角度，以保證適當(dāng)緊固。例如，航天燃料管線螺母需要特定的擰緊循環(huán)角 度、鎖緊扭矩以及最終扭矩和角度，以確定所述接點(diǎn)是否正確固緊。但是，最優(yōu)加扭操作并 非總是已知的，且必須通過(guò)試錯(cuò)過(guò)程來(lái)確定。因此，對(duì)扭矩應(yīng)用工具來(lái)說(shuō)，存在著一種需要， 即能夠監(jiān)控和記錄實(shí)時(shí)施加在工件上的扭矩和/或角度，然后將該數(shù)據(jù)傳輸給外部裝置， 以進(jìn)行進(jìn)一步的檢查和分析來(lái)確定最優(yōu)加扭流程。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本申請(qǐng)公開(kāi)了一種電子扭矩扳手，所述扳手為加扭操作實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)，并將所述 數(shù)據(jù)傳輸至電腦中進(jìn)行進(jìn)一步分析。例如，電腦可以將該數(shù)據(jù)描繪成圖表形式，并分析該圖 表以確定加扭方案的相關(guān)參數(shù)。然后，可以通過(guò)分析所述加扭操作是否得到適當(dāng)執(zhí)行，來(lái)從 圖表參數(shù)中確定最優(yōu)加扭方案，或在未來(lái)的加扭操作中協(xié)助用戶。
[0005] 具體來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)公開(kāi)了一種工具，包括：工具頭，所述工具頭連接在傳感器上，所 述傳感器用于感應(yīng)施加在工件上的加扭操作的加扭參數(shù)；存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器可操作地連 接在所述傳感器上，用于接收信號(hào)，所述信號(hào)包括預(yù)定頻率下的加扭參數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)，以及進(jìn) 一步用于儲(chǔ)存所述數(shù)據(jù)；接口，所述接口用于接收指示所述預(yù)定頻率的采樣間隔；以及收 發(fā)器，所述收發(fā)器用于令所述工具與用于分析數(shù)據(jù)的外部裝置交互，以分析所述數(shù)據(jù)。
[0006] 同時(shí)，還公開(kāi)了一種分析加扭數(shù)據(jù)的方法，包括：提供一種工具，所述工具具有傳 感器，所述傳感器用于感測(cè)向工件施加加扭操作的加扭參數(shù)；建立一種頻率，在所述頻率 處，所述工具的存儲(chǔ)器對(duì)所述加扭參數(shù)進(jìn)行記錄；在所述工件上執(zhí)行所述扭矩操作；在所 述頻率處，將代表所述加扭參數(shù)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到所述存儲(chǔ)器中；將所述數(shù)據(jù)從所述工具傳輸 至外部裝置；以及，以所述外部裝置分析所述數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007] 為了促進(jìn)對(duì)本申請(qǐng)尋求保護(hù)的主題的理解，附圖中顯示了所述主題的實(shí)施例；通 過(guò)查看附圖，并結(jié)合下文中的描述，本申請(qǐng)尋求保護(hù)的主題，其結(jié)構(gòu)和操作，以及其眾多優(yōu) 點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)能夠更為容易地被理解和領(lǐng)會(huì)。
[0008] 圖1是本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中的工具的側(cè)視圖； 圖2是本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中的控制裝置的示意圖； 圖3是展示本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中的流程的流程圖； 圖4是本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中的不例扭矩/角度圖表的圖解； 圖5是本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中的示例扭矩/角度圖表的又一圖解。
[0009] 應(yīng)當(dāng)理解，注釋中的解釋，以及本文所述的材料、規(guī)格和允許偏差僅為提議，而本 領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在本申請(qǐng)的范圍中對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。
[0010] 本發(fā)明可以具有眾多不同形式的實(shí)施例；在此將以附圖展示并詳細(xì)描述本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本公開(kāi)應(yīng)當(dāng)被看作是本發(fā)明的原理的范例，而并不將本發(fā)明的廣泛 方面局限在所示實(shí)施例中。
[0011] 本申請(qǐng)公開(kāi)了一種用于向工件施加扭矩的工具，例如電子扭矩扳手，用于從加扭 操作中實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)，且隨后將數(shù)據(jù)傳遞至外部裝置，例如電腦，以進(jìn)行進(jìn)一步分析從而創(chuàng) 建最優(yōu)加扭流程。例如，所述電腦可以制作圖表，對(duì)所述圖表進(jìn)行分析以確定相關(guān)參數(shù)，例 如加扭方案的扭矩和/或角度應(yīng)用值，或時(shí)長(zhǎng)。所述圖表中的參數(shù)可以進(jìn)行分析，以確定特 定工件或任務(wù)中的加扭操作是否得到適當(dāng)執(zhí)行。
[0012] 如圖1所示，工具100可以包括位于第一末端的柄105和位于所述第一末端相對(duì) 端的第二末端的工具頭110,所述工具頭110用于將扭矩傳遞給工件。所述柄105可以包 括握把115,所述握把115允許用戶在操作中更好地持握工具100。工具100上還可以設(shè)置 具有至少1個(gè)按鈕125的接口 120,以允許用戶向工具100輸入指令或其他信息。工具100 還可以包括顯示器130,用于向用戶顯示信息。工具頭110可以包括換向桿135,用于切換 工具100的驅(qū)動(dòng)方向，以及包括傳感器140,用于感應(yīng)工具100的扭矩和/或角度參數(shù)。
[0013] 工具100可以用傳感器140感測(cè)參數(shù)，例如，向工件施加加扭應(yīng)用的扭矩量和/或 角度值和時(shí)長(zhǎng)。這些數(shù)值接著可以實(shí)時(shí)記錄或以預(yù)定頻率記錄并儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，例如非 易失性存儲(chǔ)器中，并通過(guò)任何已知裝置傳輸至外部裝置中，例如個(gè)人電腦中，以進(jìn)行進(jìn)一步 的分析和回顧。已記錄數(shù)據(jù)可以接著以外部裝置進(jìn)行圖表繪制和分析，以確定向該特定工 件或任務(wù)進(jìn)行未來(lái)加扭操作的最優(yōu)加扭配置，或在進(jìn)行記錄的操作期間確定所施加的扭矩 方案是正確的。
[0014] 接口 120允許用戶向工具100輸入信息或命令。例如，接口 120可以包括鍵盤、鼠 標(biāo)、觸摸屏、錄音機(jī)、音頻發(fā)射機(jī)、部件板，或允許用戶輸入信息的任何其他裝置。如圖1中 所示，在一個(gè)實(shí)施例中，接口 120可以包括按鈕125,例如，上/下控制按鈕和"回車"鍵。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施例中，顯示器130可以顯示各種信息，供用戶查看和詮釋，例如，文字 或圖形，或顯示輸入至接口 120的信息。例如，顯示器130可以包括液晶顯示器（IXD)，有機(jī) 電致發(fā)光二極管（0LED)顯示器、等離子屏幕，或任何類型的黑白或彩色顯示器，只要其能允 許用戶查看和詮釋信息。
[0016] 圖2是本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，控制裝置145的示意圖。在一些實(shí)施例中，控制裝 置145包括用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和/或電腦程序的存儲(chǔ)器150,用于控制控制器145操作的處理 器155,以及用于在工具100和外源之間發(fā)射和接收工具100相關(guān)數(shù)據(jù)的收發(fā)器160,所述 外源例如個(gè)人電腦?？刂破?45還可以具有動(dòng)力源165,例如電池，用于為控制器145和工 具100整體的操作提供動(dòng)力。上述控制器145的部件可以通過(guò)任何已知途徑，直接或間接 連接在一起。
[0017] 在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器150可以儲(chǔ)存用于工具100的數(shù)據(jù)和/或電腦程序。例 如，存儲(chǔ)器150可以儲(chǔ)存記錄加扭參數(shù)的程序，例如在稱為"采樣間隔"的預(yù)定采樣頻率下， 記錄角度和/或扭矩值和施加時(shí)長(zhǎng)。存儲(chǔ)器150還可以儲(chǔ)存用于控制裝置145的操作系統(tǒng) 或任何其他可能對(duì)工具100的運(yùn)作具有必要性的軟件或數(shù)據(jù)。非限制性地，存儲(chǔ)器150可 以包括任何永久電腦可讀媒介，例如硬盤、DVD、CD、閃存盤、易失性或非易失性存儲(chǔ)器、RAM、 或任何其他類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
[0018] 處理器155促進(jìn)工具100的各種部件之間的通訊，并控制工具100的電子部件操 作。處理器155可以是任何形式的處理器或處理器組，例如，桌面或移動(dòng)處理器、嵌入式處 理器、微處理器、單核或多核處理器。
[0019] 收發(fā)器160可以是任何能夠從工具100傳輸數(shù)據(jù)，或在工具100內(nèi)從外部數(shù)據(jù)源 接收數(shù)據(jù)的裝置。例如，收發(fā)器160可以是能夠與外部裝置進(jìn)行通訊的任何類型的無(wú)線電 傳輸天線、手機(jī)天線、硬線收發(fā)器或任何其他類型的有線或無(wú)線收發(fā)器。在一個(gè)實(shí)施例中， 收發(fā)器160是能夠與USB連接線或USB閃存盤連接的USB接口，連接至或可連接至個(gè)人電 腦或其他外部裝置。
[0020] 動(dòng)力源165可以使任何能夠?yàn)榭刂破?45提供動(dòng)力的電力或機(jī)械力。在一個(gè)實(shí)施 例中，動(dòng)力源165為電池。但是，動(dòng)力源165可以是任何提供動(dòng)力的部件，包括電池、能源電 池、引擎、太陽(yáng)能系統(tǒng)、風(fēng)力系統(tǒng)、水力發(fā)電系統(tǒng)、連接電源插座的電線，或任何其他提供動(dòng) 力的裝置。
[0021] 圖3是本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，流程300的流程圖。如圖所示，流程300開(kāi)始并前 進(jìn)至步驟305,該步驟中，用戶可以選擇加扭數(shù)據(jù)的測(cè)量間隔，例如，扭矩和/或角度值被傳 感器140感應(yīng)并記錄在存儲(chǔ)器中的間隔。所述采樣間隔一般是固定的，但同一加扭操作中 所述采樣間隔也可以變化，或從一個(gè)加扭操作到另一個(gè)加扭操作時(shí)，所述采樣間隔可以變 化。在一個(gè)實(shí)施例中，所述采樣間隔是每4毫秒1個(gè)樣本（250赫茲)，但使用任何采樣間隔 都包含在本申請(qǐng)的思路和范圍中。為選擇采樣間隔，用戶可以手動(dòng)輸入選擇，或從預(yù)定選項(xiàng) 中選擇。
[0022] 然后，該流程前進(jìn)至步驟310,該步驟中，向工件施加加扭操作。例如，用戶可以向 工件施加l〇〇ft-lb的扭矩，而在步驟315中，工件的扭矩和/或角度值可以記錄在存儲(chǔ)器 150中，以備后續(xù)提取。在一個(gè)實(shí)施例中個(gè)，所述扭矩值和角度值以相同采樣間隔記錄，例 如，每4毫秒采1個(gè)樣本（250赫茲)，如上所述。但是，該扭矩和角度值可以在不同的間隔 值下進(jìn)行測(cè)量和記錄，例如，每4毫秒記錄1個(gè)扭矩值（250赫茲)，但每16毫秒記錄1個(gè)角 度值（62. 5赫茲)。在此示例中，用戶仍可通過(guò)接口 120選擇4毫秒采樣間隔（250赫茲）， 但扭矩和角度參數(shù)可以根據(jù)所選定的采樣間隔，以特定比例進(jìn)行記錄。
[0023] 一旦參數(shù)作為數(shù)據(jù)記錄在存儲(chǔ)器150中，則可在步驟320中通過(guò)任何已知形式的 收發(fā)器160輸出該數(shù)據(jù)。例如，該數(shù)據(jù)可以通過(guò)收發(fā)器160無(wú)線地傳輸給，例如，個(gè)人電腦， 以進(jìn)行分析。可知曉，該數(shù)據(jù)可以通過(guò)無(wú)線傳輸，或通過(guò)任何有線裝置傳輸，例如，USB接口。
[0024] 然后，在步驟325中以所述參數(shù)繪制圖表并進(jìn)行分析。例如，對(duì)所述參數(shù)的圖表繪 制，可以是以角度作為X軸而將扭矩值作為Y軸，如圖4和圖5所示。雖然所示單位是度和 英尺-磅（ft-lb )，但可以采用任何數(shù)據(jù)單位。而且，如圖4和圖5中所示的數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出 至Excel數(shù)據(jù)表格中，或以其他方式提供給外部裝置的用戶。
[0025] 步驟330中，可以從步驟325的圖表中確定各種圖形數(shù)值，且從這些數(shù)值中可以在 步驟335中確定正確加扭方案。例如，在圖5中，扭矩/角度圖表中的斜率可計(jì)算為扭矩差 與角度差之比（dT/dA)。圖5中顯示，該斜率在預(yù)加扭矩截距后變平，且在所述加扭操作步 入尾聲時(shí)變得"不平"，此處可找到更高的均方根（RMS)。
[0026] 在流程300中，可以計(jì)算線性回歸（如圖5中"Calc Lin Reg"線中所示）來(lái)確定 dT/dA斜率。例如，本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，圖5中的平直線一般開(kāi)始于約4°左右，并延伸直 至記錄到約90%的數(shù)值。在4°標(biāo)記之前，扭矩和角度值一般是散亂的，與確定正確加扭方 案無(wú)統(tǒng)計(jì)相關(guān)性。圖表的該部分的術(shù)語(yǔ)為"預(yù)加扭矩區(qū)"。還可以用任何已知計(jì)算方法來(lái)確 定扭矩角度線和所計(jì)算的Calc Lin Reg線之間的均方根誤差。然后，該數(shù)據(jù)可以用于確定 向以后的工件施加的正確加扭方案，或用于確定當(dāng)前工件是否已適當(dāng)加扭。可以用任何視 覺(jué)(例如，LED或LCD)、觸覺(jué)(例如，振動(dòng)）或聽(tīng)覺(jué)信號(hào)向操作人員發(fā)出提醒，指示緊固件已適 當(dāng)或不適當(dāng)?shù)丶优ぁ?br> [0027] 上述描述和附圖中所陳述的主題僅作為解釋說(shuō)明，而非限定。雖然展示并說(shuō)明了 特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)明白，可以在不脫離 申請(qǐng)人:的發(fā)明更廣泛方面的 前提下，做出變化和改進(jìn)。實(shí)際保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由以下權(quán)利要求所限定，且這些權(quán)利要求應(yīng)當(dāng) 基于現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行正確理解。
【權(quán)利要求】
1. 一種工具，包括： 工具頭，所述工具頭連接在傳感器上，所述傳感器用于感測(cè)施加在工件上的加扭操作 的加扭參數(shù)； 存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器可操作地連接在所述傳感器上，用于接收信號(hào)，所述信號(hào)包括預(yù)定 頻率下的加扭參數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)，所述存儲(chǔ)器進(jìn)一步用于儲(chǔ)存所述數(shù)據(jù)； 接口，所述接口用于接收指示所述預(yù)定頻率的采樣間隔；以及 收發(fā)器，所述收發(fā)器用于令所述工具與外部裝置交互，以分析數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工具，其特征在于，所述加扭參數(shù)包括扭矩量和工件的轉(zhuǎn)動(dòng) 角度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工具，其特征在于，所述采樣間隔作為第一數(shù)值輸入，在對(duì) 應(yīng)于所述第一數(shù)值的扭矩頻率處記錄扭矩量，且在對(duì)應(yīng)于第二數(shù)值的角頻率處記錄所述角 度，所述第二數(shù)值是所述第一數(shù)值的倍數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工具，其特征在于，所述收發(fā)器用于無(wú)線發(fā)送所述數(shù)據(jù)。
5. -種分析加扭數(shù)據(jù)的方法，包括： 提供一種工具，所述工具具有傳感器，所述傳感器用于感測(cè)向工件施加的加扭操作的 加扭參數(shù)； 建立一種頻率，在所述頻率處，所述加扭參數(shù)存儲(chǔ)在所述工具的存儲(chǔ)器中； 在所述工件上執(zhí)行所述扭矩操作； 在所述頻率處，將代表所述加扭參數(shù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中； 將所述數(shù)據(jù)從所述工具傳輸至外部裝置；以及 以所述外部裝置分析所述數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述加扭參數(shù)包括扭矩量和工件轉(zhuǎn)動(dòng)角 度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述頻率作為第一數(shù)值輸入，在對(duì)應(yīng)于所 述第一數(shù)值的扭矩頻率處記錄扭矩量，且在對(duì)應(yīng)于第二數(shù)值的角頻率處記錄所述角度，所 述第二數(shù)值是所述第一數(shù)值的倍數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，以所述外部裝置分析所述數(shù)據(jù)的步驟包 括將所述數(shù)據(jù)繪制成圖表。
9. 據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述圖表包括位于所述圖表的第一軸上的 角度值和位于所述圖表的第二軸上的扭矩值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括確定至少部分所述圖表的斜 率。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括建立第一數(shù)值和第二數(shù)值； 在所述第一數(shù)值處開(kāi)始所述確定斜率的步驟，在所述第二數(shù)值處結(jié)束所述確定斜率的步 驟。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一數(shù)值是約為4°的角度值。
13. 據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二數(shù)值是在所述加扭操作大致完 成90%時(shí)測(cè)量的角度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，從所述工具向所述外部裝置傳輸數(shù)據(jù)的 步驟是無(wú)線地進(jìn)行的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，從所述工具向所述外部裝置傳輸數(shù)據(jù)的 步驟是通過(guò)有線連接進(jìn)行的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述加扭操作之前選擇所述頻率。
【文檔編號(hào)】G06F17/40GK104143010SQ201410185678
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月7日
【發(fā)明者】杰里·A.·金, 內(nèi)森·J.·李, 蒂莫西·D.·湯姆林森 申請(qǐng)人:施耐寶公司