CN102126194A

CN102126194A - 具有重力感测器的扭力扳手及其旋转角度精确计算方法

Info

Publication number: CN102126194A
Application number: CN2010100006438A
Authority: CN
Inventors: 谢智庆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2030-01-13
Also published as: CN102126194B

Abstract

本发明是有关于一种具有重力感测器的扭力扳手及其旋转角度精确计算方法。该具有重力感测器的扭力扳手，包括一扳手本体、一扭力感测器、一角度感测器、一重力感测器及一处理单元，其中：该扳手本体是用以施加一扭力于一工作件；该扭力感测器是用以感测扭力是否大于一预设扭力值；该角度感测器是用以在扭力大于预设扭力值时，感测扳手本体的一旋转角度，以产生一角度值；该重力感测器是用以感测扳手本体的一倾斜角度；该处理单元是用以根据倾斜角度修正角度值以产生一精确角度值。本发明还提供了一种具有重力感测器的扭力扳手的旋转角度精确计算方法。藉此通过使用本发明可以弥补人为操作的误差，进而精准测量工作件被旋转的角度。

Description

具有重力感测器的扭力扳手及其旋转角度精确计算方法

技术领域

本发明涉及一种扭力扳手，特别是涉及一种具有重力感测器的扭力扳手及其旋转角度精确计算方法。

背景技术

请参阅图1所示，是现有习知的扭力扳手的操作示意图。其中，使用者在利用扭力扳手100旋紧一螺帽200时，会将扭力扳手100与螺帽200卡合；其中，扭力扳手100会计算螺帽200所被施加的扭力及旋转角度。然而，在实际操作上，使用者经常发现螺帽200的旋转角度并未被扭力扳手100精准的测量出来，却不知其缘由。

本发明人基于多年实务经验及长期努力，找出了现有习知的扭力扳手测量旋转角度时难以精确的原因如下：

请参阅图2A与图2B所示，其是现有习知的扭力扳手的操作示意图。其中，一般人在卡合扭力扳手100与螺帽200时，不会特意顾虑到以水平角度进行卡合；因而使扭力扳手100的侧面平面与螺帽200顶部平面在x-z平面上出现偏移。换句话说，扭力扳手100会朝上或朝下偏离螺帽200顶部平面的水平线。而此一偏移的状态，会使得螺帽200中心点到扭力扳手100上角度感测器的距离发生改变；因此，当使用者旋转扭力扳手100时，半径上的误差会造成圆周距离上的误差，而使角度感测器所量测的数值产生误差。

请一并参阅图2C与图2D所示，其是现有习知的扭力扳手的操作示意图。另外两种实际人为操作的型态，如图2C与图2D所示，扭力扳手100的侧面平面与螺帽200顶部平面并非仅在x-z平面上出现偏移，在y-z平面上也出现偏移。

请继续参阅图3A与图3B所示，其是现有习知的扭力扳手的操作示意图。承上所述，在实际操作上，人的手无法如机器一般稳定而准确。因此，如图3A所示，若使用者欲以扭力扳手100旋转螺帽200一角度α，使用者通常无法维持扭力扳手100与螺帽200在一特定的卡合角度；换句话说，使用者在旋转第一角度α1时，是以一卡合角度操作，而使用者在旋转第二角度α2时，却是以另一卡合角度操作，其中α＝α1+α2。

具体而言，如图3B所示，当使用者在旋转第一角度α1时，扭力扳手100的侧面平面与螺帽200顶部平面可能夹角为θ1，而当使用者在旋转第二角度α2时，扭力扳手100的侧面平面与螺帽200顶部平面可能夹角为θ2。这种情况特别容易发生在使用者随着旋转角度变化，而轻微扭动手腕时。因此，目前市面上各种扭力扳手都无法弥补人为误差所造成的量测不精准问题。

相同的问题，也会发生在套筒式扭力扳手上。请一并参阅图4A、图4B及图4C所示，其是现有习知的套筒式扭力扳手的操作示意图。虽然扭力扳手100的工作部101水平卡合于螺帽200，但扭力扳手100的握柄102可能倾斜一不特定角度β。倘若角度感测器被装设在工作部101，则这一倾斜不会造成测量上的误差；但若角度感测器被装设在握柄102，则这一倾斜便会造成测量上的误差。可惜的是，将角度感测器装设在工作部101需要考虑应力及电路体积等因素，设计自由度极小，因而衍生出额外的费用。

由此可见，上述现有的扭力扳手及其旋转角度计算方法在产品结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的具有重力感测器的扭力扳手及其旋转角度精确计算方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的扭力扳手存在的缺陷，而提供一种新的具有重力感测器的扭力扳手，所要解决的技术问题是使其利用重力感测器修正扭力扳手对于角度的测量，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，克服现有的扭力扳手的旋转角度计算方法存在的缺陷，而提供一种新的旋转角度精确计算方法，所要解决的技术问题是使其可以弥补人为操作的误差，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的1、一种具有重力感测器的扭力扳手，其包括：一扳手本体，是用以施加一扭力于一工作件；一扭力感测器，是用以感测该扭力是否大于一预设扭力值；一角度感测器，是用以在该扭力大于该预设扭力值时，感测该扳手本体的一旋转角度，以产生一角度值；一重力感测器，是用以感测该扳手本体的一倾斜角度；以及一处理单元，是用以根据该倾斜角度修正该角度值以产生一精确角度值。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的具有重力感测器的扭力扳手，更包括一显示单元，以显示该精确角度值。

前述的具有重力感测器的扭力扳手，其中所述的显示单元更包括一警示灯。

前述的具有重力感测器的扭力扳手，其中所述的显示单元更包括一蜂鸣器。

前述的具有重力感测器的扭力扳手，更包括一资料传输介面。

前述的具有重力感测器的扭力扳手，更包括一储存单元。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种旋转角度精确计算方法，其是应用于一扭力扳手，该方法包括以下步骤：利用一角度感测器计算该扭力扳手在一起始时间后的旋转角度，以产生一角度值；利用一重力感测器感测该扭力扳手旋转时的一倾斜角度；以及利用该倾斜角度修正该角度值。

前述的旋转角度精确计算方法，其中所述的起始时间为该扭力扳手所施加的一扭力达到一预设扭力值时。

前述的旋转角度精确计算方法，更包括利用一扭力感测器感测该扭力。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明具有重力感测器的扭力扳手及其旋转角度精确计算方法至少具有下列优点及有益效果：本发明的具有重力感测器的扭力扳手及其旋转角度精确计算方法可以弥补人为操作的误差，进而精准测量工作件被旋转的角度。

综上所述，本发明是有关于一种具有重力感测器的扭力扳手及其旋转角度精确计算方法。该具有重力感测器的扭力扳手，包括一扳手本体、一扭力感测器、一角度感测器、一重力感测器及一处理单元，其中：该扳手本体是用以施加一扭力于一工作件；该扭力感测器是用以感测扭力是否大于一预设扭力值；该角度感测器是用以在扭力大于预设扭力值时，感测扳手本体的一旋转角度，以产生一角度值；该重力感测器是用以感测扳手本体的一倾斜角度；该处理单元是用以根据倾斜角度修正角度值以产生一精确角度值。本发明还提供了一种具有重力感测器的扭力扳手的旋转角度精确计算方法。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1～图3B是现有习知的扭力扳手的操作示意图。

图4A～图4C是现有习知的套筒式扭力扳手的操作示意图。

图5是本发明一较佳实施方式的具有重力感测器的扭力扳手的功能方框图。

图6是图5的详细功能方框图。

图7A是本发明一较佳实施例的陀螺仪芯片的电路图。

图7B是本发明一较佳实施例的重力感测器的电路图。

图7C是本发明一较佳实施例的处理单元的电路图。

图8是本发明一较佳实施方式的旋转角度精确计算方法的步骤流程图。

图9是图8的详细步骤流程图。

100：扭力扳手 101：工作部

102：握柄 200：螺帽

300：具有重力感测器的扭力扳手 310：扳手本体

321：扭力感测器 320：电路装置

323：重力感测器 322：角度感测器

325：荧幕 324：处理单元

327：蜂鸣器 326：警示灯

329：资料传输介面 328：储存单元

401～406：接点 330：操作介面

510～670：步骤

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的具有重力感测器的扭力扳手及其旋转角度精确计算方法其具体实施方式、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效获得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

请参阅图5所示，是本发明一较佳实施方式的具有重力感测器的扭力扳手的功能方框图。其中，本较佳实施方式提出的一种具有重力感测器的扭力扳手300，包括一扳手本体310及一电路装置320。其中，电路装置320至少包括一扭力感测器321、一角度感测器322、一重力感测器323及一处理单元324。扳手本体310是用以施加一扭力于一工作件(例如螺帽)，扭力感测器321是用以感测扭力是否大于一预设扭力值；角度感测器322是用以在扭力大于预设扭力值时，感测扳手本体310的一旋转角度，以产生一角度值。重力感测器323是用以感测扳手本体310的一倾斜角度，处理单元324是用以根据倾斜角度修正角度值以产生一精确角度值。藉此，本实施方式可以弥补人为操作的误差，进而精准测量工作件被旋转的角度。

具体而言，以图3B为例，使用者可能在转完第一角度α1后，放松施力，此时因扭力感测器321察觉扭力低于一预设扭力值，则通知角度感测器322不累计角度值。待使用者继续施加大于预设扭力值的扭力时，角度感测器322开始继续累计扳手本体310的转动角度，亦即等同于螺帽200被旋转的角度。值得注意的是，重力感测器323会侦测出夹角θ1与夹角θ2的变化量，并藉以修正第二角度α2的实测值，进而弥补人为操作误差。

请再参阅图6所示，是图5的详细功能方框图。其中，具有重力感测器的扭力扳手300更包括一显示单元，以显示包括精确角度值在内的各种信息。具体而言，显示单元可包括荧幕325(如液晶显示器LCD)、警示灯326与蜂鸣器327。另外，具有重力感测器的扭力扳手300也可包括一储存单元328以储存各种资料，例如预设扭力值及精确角度值等。此外，具有重力感测器的扭力扳手300也可包括一资料传输介面329以有线或无线传输上述各资料。最后，具有重力感测器的扭力扳手300更可提供一简易的操作介面330，以供使用者输入指令或数据。

请参阅图7A所示，是本发明一较佳实施例的陀螺仪芯片的电路图。具体而言，角度感测器通常为一陀螺仪(Gyro)，可利用的芯片型号有ST系列的LY503ALH、LY510ALH、LPR510AL、LPY510AL、LY5150ALH及LPY5150AL等，以及ADI系列的ADXRS610与ADXRS613芯片。其中，陀螺仪芯片的输出信号是由接点401传递到前述处理单元324。

请参阅图7B所示，是本发明一较佳实施例的重力感测器的电路图。具体而言，重力感测器(G-sensor)可选用的芯片型号有ST系列的LIS202DL、LIS244AL、LIS331AL、LIS344AL、LIS344ALH及LIS3V02DL等，以及ADI系列的ADXL325、ADXL326、ADXL335、ADXL345、ADXL103及ADXL203等。其中，重力感测器的输出信号是由接点402传递到前述处理单元324。

请参阅图7C所示，是本发明一较佳实施例的处理单元的电路图。以芯片型号MSP430-F427的微处理芯片为例，MSP430-F427芯片是以接点403接收陀螺仪的信号，亦即信号连接接点401；以接点404接收重力感测器的信号，亦即信号连接接点402；再以接点405及接点406接收扭力感测器的信号。

接下来，请参阅图8所示，是发明一较佳实施方式的旋转角度精确计算方法的步骤流程图。其中，本较佳实施方式的旋转角度精确计算方法，是应用于一扭力扳手。旋转角度精确计算方法包括下列步骤：首先，如步骤510所示，利用一角度感测器计算扭力扳手在一起始时间后的旋转角度，以产生一角度值。然后，如步骤520所示，利用一重力感测器感测扭力扳手旋转时的一倾斜角度。接下来，如步骤530所示，利用倾斜角度修正角度值。

最后，请参阅图9所示，是图8的详细步骤流程图。其中，本较佳实施方式的旋转角度精确计算方法更可具体分为七个步骤：首先，如步骤610所示，先执行扭力量测功能，量测扭力扳手施加于一工作件的扭力值。然后，如步骤620所示，利用一处理单元或一比较器确认扭力值是否大于一预设扭力值。接下来，如步骤630所示，当扭力值大于预设扭力值时，执行角度量测功能，以计算扭力扳手本体旋转的角度来代表工作件被旋转的角度。与此同时，如步骤640所示，利用重力感测器侦测扭力扳手本体是否在旋转过程中，发生倾斜及倾斜角度为多少。然后，如步骤650所示，计算发生倾斜时，倾斜角度对旋转角度所造成的误差。接下来，如步骤660所示，根据重力感测器所提供的数值修正旋转角度值，以产生精确角度值。最后，如步骤670所示，提供精确角度值予使用者。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种具有重力感测器的扭力扳手，其特征在于其包括：

一扳手本体，是用以施加一扭力于一工作件；

一扭力感测器，是用以感测该扭力是否大于一预设扭力值；

一角度感测器，是用以在该扭力大于该预设扭力值时，感测该扳手本体的一旋转角度，以产生一角度值；

一重力感测器，是用以感测该扳手本体的一倾斜角度；以及

一处理单元，是用以根据该倾斜角度修正该角度值以产生一精确角度值。

2.根据权利要求1所述的具有重力感测器的扭力扳手，其特征在于更包括一显示单元，以显示该精确角度值。

3.根据权利要求2所述的具有重力感测器的扭力扳手，其特征在于其中所述的显示单元更包括一警示灯。

4.根据权利要求2所述的具有重力感测器的扭力扳手，其特征在于其中所述的显示单元更包括一蜂鸣器。

5.根据权利要求1所述的具有重力感测器的扭力扳手，其特征在于更包括一资料传输介面。

6.根据权利要求1所述的具有重力感测器的扭力扳手，其特征在于更包括一储存单元。

7.一种旋转角度精确计算方法，其特征在于其是应用于一扭力扳手，该方法包括以下步骤：

利用一角度感测器计算该扭力扳手在一起始时间后的旋转角度，以产生一角度值；

利用一重力感测器感测该扭力扳手旋转时的一倾斜角度；以及

利用该倾斜角度修正该角度值。

8.根据权利要求7所述的旋转角度精确计算方法，其特征在于其中所述的起始时间为该扭力扳手所施加的一扭力达到一预设扭力值时。

9.根据权利要求8所述的旋转角度精确计算方法，其特征在于更包括利用一扭力感测器感测该扭力。