TWI537107B - 在電子扭矩扳手上使用峰值鎖定量測校準扭矩之方法 - Google Patents

Description

在電子扭矩扳手上使用峰值鎖定量測校準扭矩之方法

本申請案係關於用於將扭矩施加至一工件之工具。更特定而言，本申請案係關於用於校準電子扭矩扳手之系統及方法。

電子扭矩扳手常用於汽車及工業應用中以將一預定扭矩量施加至一工件。舉例而言，一扣接系統可需要將組件(諸如一帶螺紋扣接系統中之一螺帽及螺栓)緊固至一期望力或扭矩或在一期望扭矩範圍內。以一期望扭矩設定固定扣接組件允許組件及與其有關之結構之牢固附接而不欠緊固或過緊固組件。欠緊固組件可導致組件之意外解嚙合。過緊固組件可使解嚙合組件變得困難或可能導致對組件或帶螺紋扣件之損壞。為防止欠緊固或過緊固，在緊固工件時可做出對施加至工件之扭矩量之一量測以滿足一目標扭矩設定或施加一期望扭矩範圍內之一扭矩。

在使用扭矩扳手時，確保正確地校準扭矩扳手及由扳手量測之扭矩量準確係重要的。校準一扭矩扳手以進行準確量測之當前方法通常涉及(舉例而言)使用一手動曲柄或用手旋轉扳手而將一滿標度追蹤扭矩施加至扭矩扳手並維持該扭矩同時調整扭矩扳手上之一所量測讀數以匹配一校準器具之一所施加扭矩讀數。然而，所施加之扭矩量可由於扭矩之手動施加而有偏差。此致使校準器具之所施加扭矩讀數有 偏差，此需要不斷地手動調整所施加扭矩以維持校準器具上之一恆定讀數同時亦調整扭矩扳手上之所量測讀數。

本申請案揭示一種包含一電子扭矩工具及一校準器具之系統及一種用於校準電子扭矩工具之方法。如所揭示，該校準包含扭矩扳手施加一固定扭矩量且該所施加扭矩一旦達到一滿標度校準扭矩便釋放該所施加扭矩。該校準器具鎖定並顯示該所施加扭矩之一峰值，且該扭矩扳手鎖定並顯示該所施加扭矩之一所量測峰值。然後可藉由增大或減小所顯示值而調整該扭矩扳手上之該所量測峰值以匹配該校準器具上所顯示之該峰值，藉此校準該扭矩扳手以確保由該扳手施加之該所量測扭矩係準確的。

該扭矩扳手上之該所量測峰值係基於儲存於該扭矩扳手上之一當前或預設校準因子。當調整該所量測峰值時，可計算一新或經調整校準因子以使該扭矩扳手上之該所量測峰值與該校準器具上所顯示之已知峰值匹配。然後將該新或經調整校準因子儲存於該扭矩扳手上。

特定而言，本申請案揭示一種校準一工具之方法。該方法涉及該工具量測由該工具施加之一扭矩量、回應於該扭矩達到一峰值及被釋放而鎖定對應於一校準因子之一峰值量測扭矩值及顯示該峰值量測扭矩值。然後可產生一經調整校準因子以致使該峰值量測扭矩值匹配一校準器具上所顯示之一已知峰值施加扭矩值。

在一實施例中，工具包含：一驅動頭，其經調適以施加扭矩且嚙合一校準器具；一把柄，其自該驅動頭延伸；及一扭矩感測器，其安置於該工具中且經調適以量測正由該工具施加之該扭矩之一量。一處理器安置於該工具中且經調適以回應於正施加之該扭矩之該量達到一峰值而鎖定並顯示一峰值量測扭矩值。該峰值量測扭矩值係基於儲存於該工具中之一校準因子。一顯示器具備該工具且經調適以顯示該 峰值量測扭矩值。一使用者輸入介面亦具備該把柄且經調適以允許一使用者調整該峰值量測扭矩值以匹配一校準器具上所顯示之一已知峰值施加扭矩值。

在一實施例中，校準器具包含：一扭矩感測器，其經調適以記錄由工具施加之一扭矩量；一處理器，其安置於該校準器具中且經調適以回應於正施加之該扭矩之該量被釋放而顯示並鎖定一峰值施加扭矩值；一顯示器，其與該處理器通信且經調適以顯示由該工具施加之該峰值施加扭矩值；及一使用者輸入介面，其與該處理器通信且經調適以允許一使用者將一校準扭矩值輸入至該校準器具中。

所揭示工具、校準器具及校準方法各自允許在不將扭矩施加至扭矩扳手時調整扭矩扳手且消除連續地調整所施加扭矩同時亦調整扭矩扳手上之所量測讀數之需要。

100‧‧‧工具

102‧‧‧把柄

104‧‧‧驅動頭/頭部

106‧‧‧軸件

108‧‧‧握把

110‧‧‧反轉槓桿

112‧‧‧樞軸接頭

114‧‧‧控制器

116‧‧‧顯示器

118‧‧‧使用者輸入介面

120‧‧‧按鈕

122‧‧‧扳手處理器/處理器

124‧‧‧扳手記憶體/記憶體

126‧‧‧扳手電源/電源

128‧‧‧扳手扭矩感測器/扭矩感測器

130‧‧‧扳手介面/介面

200‧‧‧校準器具

214‧‧‧控制器

216‧‧‧顯示器

218‧‧‧輸入介面/使用者輸入介面/使用者介面

220‧‧‧按鈕

222‧‧‧器具處理器/處理器

224‧‧‧器具記憶體/記憶體

226‧‧‧器具電源/電源

228‧‧‧器具扭矩感測器/扭矩感測器

230‧‧‧器具介面

出於促進對尋求保護之標的物之一理解之目的，在本發明之附圖實施例中予以圖解說明，依據對該等實施例之一檢查，當連同以下說明一起考量時，應易於理解及瞭解尋求保護之標的物、其構造及操作以及其優點中之諸多優點。

圖1圖解說明根據本申請案之一實施例之一系統。

圖2圖解說明根據本申請案之一實施例之一電子扭矩扳手之一控制器之一示意性功能方塊圖。

圖3圖解說明根據本申請案之一實施例之一校準器具之一示意性功能方塊圖。

圖4圖解說明根據本申請案之一實施例之自校準器具角度展示一程序之一流程圖。

圖5圖解說明根據本申請案之一實施例之自電子扭矩扳手角度展示一程序之一流程圖。

應理解，包含於說明中之註解以及其中所論述之材料、尺寸及容限僅係建議以使得熟習此項技術者將能夠在本申請案之範疇內修改該等建議。

雖然本發明容許呈諸多不同形式之實施例，但在理解本揭示內容應視為本發明之原理之一範例且並非意欲將本發明之寬廣態樣限制於所圖解說明之實施例之情況下，在圖式中圖解說明且本文中詳細闡述本發明之一實施例。

本申請案揭示一電子扭矩工具及一校準器具以及用於校準電子扭矩工具之一方法。校準包含扭矩扳手施加一扭矩量且所施加扭矩一旦達到一滿標度校準扭矩便釋放該所施加扭矩。校準器具鎖定並顯示所施加扭矩之一峰值，且扭矩扳手鎖定並顯示所施加扭矩之一所量測峰值。若校準器具與扭矩扳手展示不同所量測扭矩量，則可藉由增大或減小所顯示值而調整扭矩扳手上之所量測峰值以匹配校準器具上所顯示之已知峰值。

扭矩扳手上之所量測峰值係基於儲存於扭矩扳手上之一當前或預設校準因子。然後在未來使用時將校準因子應用於來自扭矩扳手之所量測扭矩值以確保由扭矩扳手顯示之所量測扭矩值係準確的。當調整所量測峰值時，可計算一新或經調整校準因子以使扭矩扳手上之所量測峰值與校準器具上所顯示之峰值匹配。然後將新或經調整校準因子儲存於扭矩扳手上。

如圖1中所圖解說明，揭示一工具100及一校準器具200。工具100包含一把柄102及一驅動頭104。把柄102包含一軸件106且可包含用於握住把柄102之一握把108。儘管握把108圖解說明為位於把柄102之一端處，但握把可定位於沿著把柄102之其他位置處，或另一選擇為，把柄102可配接有用於握持之兩個或兩個以上握把。

工具100之驅動頭104可包含將扭矩直接或間接施加至一工件之一接收區域或驅動凸耳。舉例而言，驅動頭104可耦合至經調適以與一六角螺栓工件耦合且將扭矩施加至該六角螺栓工件之一插口。如所圖解說明，驅動頭104與校準器具200嚙合。驅動頭104亦可包含一反轉槓桿110及一樞軸接頭112。反轉槓桿110可連接至一棘爪(未展示)以沿一預定旋轉驅動方向選擇性地操作工具100。樞軸接頭112可允許把柄102相對於頭部104樞轉，以允許可較容易地接近某些區域。

工具100進一步包含與該工具操作性地相關聯之一控制器114，舉例而言，該控制器安置於把柄102中或固定地附接至把柄102。控制器114可包含用於顯示下文中較充分地闡述之與一扭矩施加有關之資訊之一顯示器116。控制器114亦包含用於輸入指令及修改工具之設定，或者與顯示器116上所呈現之選單互動之一使用者輸入介面118。使用者輸入介面118允許使用者將資訊、資料及/或命令輸入至工具100中。以實例方式，使用者輸入介面118可包含一鍵盤、滑鼠、觸控螢幕、音訊記錄器、音訊傳輸器、部件墊，或允許自一使用者鍵入資訊之其他裝置。如圖1中所圖解說明，在一實施例中，使用者輸入介面118可包含按鈕120，例如，增大/減小控制按鈕、一「鍵入」鍵及其他按鈕。在一項實例中，按鈕120允許使用者調整顯示器116上所顯示之一所量測扭矩值。

在一實施例中，顯示器116可顯示用於使用者觀看及解釋(舉例而言)文字或圖形之各種資訊，或者鍵入至使用者輸入介面118中之資訊。以實例方式，顯示器116可包含一液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(OLED)顯示器、電漿螢幕或者允許使用者觀看及解釋資訊之其他種類的黑白或彩色顯示器。

控制器114亦可包含已知構造之電路以感測並記錄在一特定扭矩施加期間由工具100施加之扭矩之一量值。控制器114具有用於儲存所 記錄扭矩量值以供稍後擷取及/或傳輸至其他裝置之揮發性或可重新寫入記憶體。

校準器具200包含一控制器(圖3中示意性地所圖解說明)，該控制器包含：一顯示器216，其用於顯示與校準器具200有關之資料；及一輸入介面218，其用於輸入指令及修改校準器具200之設定或者與顯示器216上所呈現之選單(諸如一校準扭矩)互動。

類似於顯示器116，顯示器216可顯示用於使用者觀看及解釋(舉例而言)文字或圖形之各種資訊或者鍵入至輸入介面218中之資訊。以實例方式，顯示器216可包含一液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(OLED)顯示器、電漿螢幕或者允許使用者觀看及解釋資訊之其他種類之黑白或彩色顯示器。在一項實例中，顯示器將一或多個所施加扭矩值呈現給使用者。

輸入介面218允許使用者將資訊、資料及/或命令輸入至校準器具200中。以實例方式，輸入介面218可包含一鍵盤、滑鼠、觸控螢幕、音訊記錄器、音訊傳輸器、部件墊或允許自一使用者鍵入資訊之其他裝置。如圖1中所圖解說明，在一實施例中，輸入介面218可包含按鈕220。在一項實例中，按鈕220允許一使用者將一校準扭矩值輸入至校準器具200中。

圖2係根據本申請案之一實施例之工具100之控制器114之一示意性功能方塊圖。在一說明性實施例中，控制器114包含以下各項中之一或多者：一扳手處理器122，其用於控制控制器114之操作；一扳手記憶體124，其用於儲存資料及/或電腦程式；一扳手電源126；一扳手扭矩感測器128，其用以量測及感測由工具100施加之一扭矩量；一扳手介面130，其用於將與工具100有關之資料傳輸至外部源及/或接收與工具100有關之資料；以及使用者輸入介面118及顯示器116。控制器114之上述組件可藉由硬體連線連接、無線連接及/或其他已知耦 合手段而直接或間接地耦合在一起。

處理器122促進工具100之各種組件之間的通信且控制工具100之電組件之操作。處理器122可係一特殊用途或一般類型之處理器或者多個處理器，舉例而言，一微處理器、一單核心處理器或一多核心處理器。在一實施例中，處理器122經組態以鎖定由工具100施加之一峰值量測扭矩值且在顯示器116上呈現所量測扭矩值。

在一實施例中，扳手記憶體124可儲存供在工具100中使用之資料或電腦程式。舉例而言，記憶體124可儲存校準因子、扭矩目標值及其他此類資料。記憶體124亦可儲存用於控制器114之一作業系統或者工具100起作用可能必需之其他軟體或資料。不加限制地，記憶體124可包含非暫時性電腦可讀記錄媒體，諸如一硬碟機、DVD、CD、快閃磁碟機、揮發性或非揮發性記憶體、RAM或其他類型之資料儲存裝置。

一般而言，扳手電源126可係(舉例而言)用於給控制器114及工具100之操作提供電力之一蓄電池。電源126可係可給控制器114提供電力之一電或機械電源。在一實施例中，電源126係一蓄電池。然而，電源126可係提供電力之其他組件，包含一蓄電池、燃料電池、引擎、太陽能發電系統、風力發電系統、水電發電系統、用於附接至一電插座之一電力線或提供電力之其他構件。

扳手扭矩感測器128量測由工具100施加之扭矩之一量值。扳手扭矩感測器128可係能夠量測扭矩之一已知機構。舉例而言，扳手扭矩感測器128可係附接至一扭桿之一應變計量器或測力器，以量測由工具100施加之扭矩量。

扳手介面130可係能夠自工具100傳輸資料或能夠將資料自一外部資料源接收於工具100內之一裝置。以實例方式，扳手介面130可係一硬體連線連接(諸如一絕緣銅線或光纖)或一無線電傳輸天線、蜂巢 天線、紅外線、聲、射頻(RF)或者能夠與一外部裝置通信之其他類型的有線或無線介面。

圖3圖解說明根據本申請案之一實施例之校準器具200之一控制器214之一示意性功能方塊圖。在一說明性實施例中，控制器214包含以下各項中之一或多者：一器具處理器222，用於控制控制器214之操作；一器具記憶體224，用於儲存資料及/或電腦程式；一器具電源226；一器具扭矩感測器228，用以量測及感測一所施加扭矩；一器具介面230，用於將與校準器具200有關之資料傳輸至外部源及/或接收與校準器具200有關之資料；以及使用者輸入介面218及顯示器216。控制器214之上述組件可藉由硬體連線連接、無線連接及/或其他已知耦合手段而直接或間接地耦合在一起。

處理器222促進校準器具200之各種組件之間的通信且控制校準器具200之電組件之操作。處理器222可係一特殊用途或一般類型之處理器或者多個處理器，舉例而言，一微處理器、一單核心處理器或一多核心處理器。在一實施例中，處理器222經組態以鎖定施加至校準器具200之一峰值扭矩值且在顯示器216上呈現峰值扭矩值。

器具記憶體224可儲存供在校準器具200中使用之資料或電腦程式。舉例而言，記憶體224可儲存校準扭矩值、施加至校準器具200之峰值扭矩值及其他此類資料。記憶體224亦可儲存用於控制器214之一作業系統或者校準器具200起作用可能必需之其他軟體或資料。不加限制地，記憶體224可包含非暫時性電腦可讀記錄媒體，諸如一硬碟機、DVD、CD、快閃磁碟機、揮發性或非揮發性記憶體、RAM或其他類型之資料儲存裝置。

一般而言，器具電源226可係(舉例而言)用於給控制器214及校準器具200之操作提供電力之一蓄電池。電源226可係可給控制器214提供電力之一電或機械電源。在一實施例中，電源226係一蓄電池。然 而，電源226可係提供電力之其他組件，包含一蓄電池、燃料電池、引擎、太陽能發電系統、風力發電系統、水電發電系統、用於附接至一電插座之一電力線或提供電力之其他構件。

器具扭矩感測器228量測所施加之扭矩之一量值。器具扭矩感測器228可係能夠量測扭矩之一已知機構。

器具介面230可係能夠自校準器具200傳輸資料或能夠將資料自一外部資料源接收於校準器具200內之一裝置。以實例方式，器具介面230可係一硬體連線連接(諸如一絕緣銅線或光纖)或一無線電傳輸天線、蜂巢天線、紅外線、聲、射頻(RF)或者能夠與一外部裝置通信之其他類型之有線或無線介面。

圖4圖解說明根據本申請案之一實施例之圖解說明一程序400之一流程圖。如所圖解說明，程序400開始並繼續進行至步驟402，其中一使用者使工具100之驅動頭104與校準器具200之一對應嚙合部嚙合。然後旋轉工具100以施加一扭矩，圖解說明為步驟404。工具100可係手動旋轉的(舉例而言，用手)或機械旋轉的(舉例而言，藉由一機械裝置或曲柄)。

當旋轉工具100時，校準器具200記錄由工具100施加之扭矩之量值，圖解說明為步驟406。正由工具100施加之扭矩之量值可連續地顯示於校準器具200之顯示器216上。可繼續施加扭矩直至達到一峰值扭矩值為止。峰值扭矩值可係由使用者輸入至校準器具中之一校準值或由使用者經由使用者介面218選擇之一選定校準值。

在施加峰值扭矩後，可旋即(舉例而言)藉由中斷旋轉工具100而釋放所施加之扭矩，圖解說明為步驟408。校準器具200將所施加之峰值扭矩值鎖定(舉例而言)於校準器具200之記憶體224中，圖解說明為步驟410，且在顯示器216上顯示峰值扭矩值，圖解說明為步驟412。

在一實施例中，扭矩感測器228可連續地量測正施加之扭矩且將 該(等)扭矩值傳遞至處理器222。處理器222亦可鎖定峰值扭矩值、將峰值扭矩值儲存於記憶體224中及致使峰值扭矩值顯示於顯示器216上。

連同校準器具讀取、鎖定及顯示峰值扭矩值一起，工具100亦量測所施加之扭矩量。圖5圖解說明根據本申請案之一實施例之圖解說明一程序500之一流程圖。如上文所闡述，使用者使工具100之驅動頭104與校準器具200嚙合，圖解說明為步驟402，且旋轉工具100以施加一扭矩，圖解說明為步驟404。當旋轉工具100時，工具100量測由工具100施加之扭矩之量值，圖解說明為步驟506。正施加之扭矩之量值可連續地顯示於工具100之顯示器116上。在施加峰值扭矩後，旋即(舉例而言)藉由中斷旋轉工具100而釋放所施加之扭矩，圖解說明為步驟408。工具100將所施加之峰值量測扭矩值鎖定(舉例而言)於記憶體124中，圖解說明為步驟510，且在顯示器116上顯示峰值量測扭矩值，圖解說明為步驟512。

在一實施例中，扭矩感測器128可連續地量測正施加之扭矩且將該(等)所量測扭矩值傳遞至處理器122。處理器122亦可鎖定峰值量測扭矩值、將峰值量測扭矩值儲存於記憶體124中及致使峰值量測扭矩值顯示於顯示器116上。

因此，校準器具200鎖定並顯示所施加之扭矩之峰值，且工具100鎖定並顯示由工具100施加之峰值量測扭矩值。若校準器具200上所顯示之值與工具100匹配，則工具100可能被正確地校準且不需要進一步動作。另一方面，若校準器具200上所顯示之值與工具100不匹配，則工具100可能未被正確地校準且因此指示工具100正施加不正確扭矩量。

峰值量測扭矩值係基於儲存於工具100上(舉例而言，儲存於記憶體124中)之一當前或預設校準因子。為校準工具100，使用者可調整 工具100上所顯示之峰值量測扭矩值以匹配校準器具200上所顯示之所施加之扭矩之峰值，圖解說明為步驟514。可(舉例而言)藉由使用使用者輸入介面118之按鈕120來增大或減小峰值量測扭矩值或藉由透過介面130與工具100通信之一電腦介面而調整峰值量測扭矩值以匹配由校準器具200量測之值。

一旦調整峰值量測扭矩值以匹配校準器具200上所顯示之所施加之扭矩之峰值，處理器122便可使用工具100上之經調整值來產生或計算一新或經調整校準因子以匹配工具100上之峰值量測扭矩值與校準器具200上所顯示之峰值，圖解說明為步驟516。將新或經調整校準因子調整使工具100上之所量測扭矩讀數匹配至校準器具200上之讀數所需之一量。然後，將新或經調整校準因子儲存於工具100上(舉例而言，儲存於記憶體124中)，圖解說明為步驟518。

此校準方法允許在不將扭矩施加至工具100時調整工具100且消除連續地調整所施加扭矩同時調整工具100上之所量測讀數之需要。

如上文所論述，工具100係一電子扭矩扳手。然而，在不背離本申請案之精神及範疇之情況下，工具100可係用於將扭矩傳遞至一工件之其他機構。舉例而言且不加限制地，工具100可係一棘輪扳手、開口扳手、活動扳手、扭矩螺絲起子、可調整掣子型扭矩儀器、扭矩讀取儀器、扭矩起子、開尾式扭矩扳手、棘輪或能夠將扭矩傳遞至一工件之其他工具。

類似地，上文將校準器具200闡述為包含各種零件、特徵及元件，但在不背離本申請案之精神及範疇之情況下可在用於校準扭矩之其他機構中實施鎖定及顯示特徵。舉例而言，校準器具可係將扳手鎖定處於一固定水平位置而旋轉校準感測器之一器具或其中感測器係固定的且在一水平或垂直平面中旋轉扳手之一校準器具。

僅以圖解方式且不作為一限制而提供前述說明及附圖中所陳述 之內容。雖然已圖解說明及闡述了特定實施例，但熟習此項技術者應明瞭，可在不背離申請人之貢獻之較寬廣態樣之情況下做出改變及修改。當基於先前技術以其適當角度觀察時，所尋求之保護之實際範疇意欲定義於以下申請專利範圍中。

100‧‧‧工具

102‧‧‧把柄

104‧‧‧驅動頭/頭部

106‧‧‧軸件

108‧‧‧握把

110‧‧‧反轉槓桿

112‧‧‧樞軸接頭

114‧‧‧控制器

116‧‧‧顯示器

118‧‧‧使用者輸入介面

120‧‧‧按鈕

200‧‧‧校準器具

216‧‧‧顯示器

218‧‧‧輸入介面/使用者輸入介面/使用者介面

220‧‧‧按鈕

Claims (11)

1. 一種校準一工具之方法，其包括：將該工具耦合至一校準器具；藉由該工具，將一扭矩量施加至該校準器具；藉由該工具來量測該扭矩量，藉此形成一峰值工具量測值；藉由該校準器具來量測該扭矩量，藉此形成一峰值校準量測值；在釋放該扭矩量之後，藉由該工具來將一校準因子施加至該峰值工具量測值，藉此形成一校準量測；及藉由該工具來產生經調適以致使該校準量測匹配該峰值校準量測值之一經調整校準因子。
2. 如請求項1之方法，進一步包括藉由該校準器具來記錄由該工具施加之該扭矩量。
3. 如請求項2之方法，進一步包括藉由該校準器具來鎖定該峰值校準量測值。
4. 如請求項3之方法，進一步包括藉由該校準器具來顯示該峰值校準量測值。
5. 如請求項1之方法，進一步包括調整該校準量測以匹配該峰值校準量測值。
6. 如請求項5之方法，其中該調整步驟包含增大該校準量測以匹配該峰值校準量測值。
7. 如請求項5之方法，其中該調整步驟包含減小該校準量測以匹配該峰值校準量測值。
8. 如請求項5之方法，其中該產生步驟包含基於該經調整校準量測來藉由該工具計算該經調整校準因子。
9. 一種工具，其具有一顯示器，一驅動頭，該驅動頭經調適以施加扭矩，一把柄，該把柄自該驅動頭延伸，及一感測器，該感測器可操作地耦接至該驅動頭及經調適以量測由該驅動頭施加之該扭矩之一量，該工具包括：一處理器，其包含指令以：回應於由該驅動頭施加於該校準器具之該扭矩之該量達到一峰值而維持一峰值量測扭矩值，該峰值量測扭矩值係基於一校準因子；顯示該峰值量測扭矩值於該顯示器；調整該峰值量測扭矩值，以匹配一校準器具所量測之一峰值施加扭矩值；及調整校準因子，使該峰值量測扭矩值匹配該校準器具所量測之該峰值施加扭矩值，進而產生一更新之校準因子。
10. 如請求項9之工具，進一步包括經調適以儲存該更新之校準因子之一記憶體。
11. 如請求項9之工具，進一步包括經調適以將資料傳輸至一外部源及自一外部源接收資料之一介面。