CN104142204A - 集成实时时钟的电子扭矩工具 - Google Patents

Abstract

集成在电子扭矩工具中的实时时钟电路协助对所述电子扭矩工具获取的扭矩数据加盖时间戳。加盖了时间戳的扭矩数据可以显示在集成于所述电子扭矩工具中的显示器上或者可以传送至外部设备。实时时钟电路可以根据从外部设备接收到的信息或者可以通过电子扭矩工具的键盘手工输入进行调节。集成在电子扭矩工具中的校准计时器监控所述工具的校准之间的时间以及在校准间隔到期后通知客户。与所述实时时钟电路连接的次电源为所述实时时钟电路在更换电池期间持续供电。

Description

集成实时时钟的电子扭矩工具

技术领域

本申请涉及一种用于向工件施加扭矩的工具。特别地，本申请涉及一种用于生成加盖了时间戳的扭矩测量值的电子扭矩扳手。

背景技术

精密工具，例如扭矩扳手，常用于汽车和工业应用中，例如，用于向工件如螺纹紧固件施加预定量的扭矩和/或角位移。在作业规范或工作进度表中可以指定详细的施加在作业中的各个工件的扭矩和/或角位移。精密工具通常是可调节的以及可以手动设定施加在作业中的各个工件上的特定的扭矩和/或角位移。一旦设定好规定的扭矩或角度，例如，精细工具就可以防止用户由于工具或工具的手柄与工件或工具的头部之间的引起的机械释放而超出指定的扭矩或角度。可替代地，例如，当施加了规定的扭矩和/或角位移时，可通过提供触觉、听觉或视觉指示，从而令精密工具可以提供一种指示。

精密工具，例如扭矩扳手，通常也用于测量施加在工件上的扭矩和/或角位移。在许多应用中，这种精密工具使用所需的扭矩和/或角位移的测量出于质量保证的目的手工记录在日志中。扭矩数据的记录日志一般不包括与特定扭矩测量相关的准确或精确的测量时间，因此，其不适用于多种质量控制和过程监控的目的。

发明内容

根据本申请的一个方面，电子扭矩工具设有实时时钟电路。该电子工具可以包括通信接口例如无线通信接口，或者通用串行总线（USB）接口，例如，与外部设备如个人计算机（PC）通信。外部设备可以执行客户软件以向电子扭矩工具输入实时时钟设定信息，或者通过通信接口接收电子扭矩工具发出的时间戳扭矩数据。

一种根据本申请的一个方面的装置包括用于向工件施加扭矩的扭矩工具。扭矩工具包括处理器、与所述处理器连接的存储器、与所述处理器连接的扭矩传感电路以及与所述处理器连接的实时时钟电路。第一电源电路和第二电源电路与所述实时时钟电路连接。与所述实时时钟电路连接的第二电源电路用于当第一电源电路断电时维持所述实时时钟电路的供电。扭矩工具还包括与所述处理器连接的键盘以及与所述处理器连接的显示器。所述处理器执行存储在所述存储器中的指令，以接收所述实时时钟电路发出的时间数据，根据所述时间数据生成对应于所述扭矩传感电路输出的扭矩测量的时间戳，并将所述时间戳和所述扭矩测量存储在所述存储器中。进一步可执行存储在所述存储器中的指令以在所述显示器上显示时间设定菜单以及根据用户在键盘上的输入信息在实时时钟电路中设定时间。根据本申请的这一方面，所述扭矩工具可以连接到外部设备。所述外部设备可以包括设置有为便于下载时间戳和扭矩测量的用户接口。

根据本发明另一方面的方法包括用工具测量施加在工件上的扭矩以生成扭矩测量值，所述工具适于向工件施加扭矩。表示扭矩测量值的时间的时间戳是由集成在工具中的实时时钟电路生成的。扭矩测量和时间戳存储在集成于所述工具中的存储器中。

附图说明

为了便于理解本发明，提供了附图中示出的实施例，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。以下附图仅仅用于解释本发明，本发明的其他优点和优势应该被理解。

图1为本申请一实施例的描述扭矩工具的框图；

图2为展示根据本申请一实施例的、与外部设备连接的扭矩工具的框图；

图3为本申请一实施例中用于输入设置信息、以在电子扭矩扳手上配置预设作业的图形用户界面的一个例子；

图4为本申请一实施例中时间戳扭矩信息的例子；

图5为本申请一实施例中在电子扭矩工具上生成并显示时间戳扭矩信息的方法的流程图；

图6为本申请一实施例中将实时时钟设置从外部设备通信传送至电子扭矩工具的方法流程图；

图7本申请一实施例中在电子扭矩工具上指示校准时间间隔到期的方法流程图；

图8为从本申请中从电子扭矩工具中将一组时间戳扭矩数据传送至外部设备的方法流程图。

应当理解的是，此处所提到的材料尺寸，以及公差只是建议，本领域技术人员可以在本申请的保护范围之内做出改进。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

本申请涉及将实时时钟电路集成在适于向工件、例如螺纹紧固件、螺栓和螺母等施加扭矩的电子扭矩扳手中，以提供时间戳扭矩数据的日志。为满足汽车和工业应用或质量控制的需求，可使用电子扭矩扳手记录扭矩工具施加在一个或多个工件上的扭矩和/或旋转角度的日志。根据本申请的一个方面，提供了一种方法或系统以使得电子扭矩扳手收集的数据被自动地加盖时间戳，并将测量扭矩和角度与相应测量值的数据和时间一起归档。

精密测量工具例如电子扭矩工具通常用于定期校正。根据本申请的一个方面，可以采用电子扭矩工具中的实时时钟电路提供一种存储当前校正的数据的方法。扭矩工具可以根据实时时钟电路的输出和预设的校准间隔计算自上次校正所经历的时间。例如，预设的校准间隔可以由用户或电子扭矩工具的生产厂家输入。根据本申请的一个方面，当校准间隔已经过期时，电子扭矩工具可以生成用户通知。在一实施例中，只要当电子工具被接通而不会阻止装置的进一步使用时，电子扭矩工具就可能会生成校准间隔过期的通知。校准可以随时被用户终止。在另一实施例中，过期的校准通知可以阻止电子扭矩工具的进一步使用直到进行重新校准为止。

本申请的一实施例包括采用客户软件与电子扭矩扳手通信连接的个人计算机（PC）。基于客户软件工具的PC简化了实时时钟电路中的初始设置和时间的重置，实时时钟电路与PC使用无线通信接口或通信接口，例如，通用串行总线（USB）、火线、串口、并口、红外、无线，或雷电端口连接。

根据本申请的一个方面，电子扭矩扳手具有生成时间戳扭矩和角度日志信息的功能，其各自代表施加到工件上的扭矩或角位移的量，并将其存储到内部储存器中，例如设置在电子扭矩扳手上的闪速存储器的。也公开了一种将日志下载到计算机系统中，用于记录，归档或质量审核目的的方法。根据本发明的一个方面，在电子扭矩工具中提供了一种次电源并与实时电路线路连接以防止在主电源中断期间，例如在更换电池期间实时时钟的复位。

如图1所示，根据本发明的一个方面，用于向工件施加扭矩的工具，例如电子扭矩扳手100，包括处理器102和与所述处理器连接的存储器104。工具100也包括与通信接口端口108，例如通用串行总线（USB）、火线、串口、并口、红外、无线，或雷电端口连接的接口线路106。接口线路106和存储器104可以通过一个或多个内部信号通道110与所述处理器连接。

处理器102简化了工具100的各种部件与工具100的各种电气元件的控制操作之间的通信。根据本申请的一个方面，存储器104能够存储用于与工具100一起使用的数据或计算机程序。例如，存储器104可以用于存储在自动设置中使用的预设扭矩和角度目标值，或例如，存储临时扭矩和角度目标值。非限制地，存储器104可以包括非临时性的计算机可读记录介质，例如硬盘驱动器、DVD、CD、闪存驱动器、易失性或非易失性存储器、RAM、或其他任何类型的数据存储。

工具100也可以包括与所述处理器102连接的用户接口电路112。该用户接口电路112可以包括显示器114和一个或多个人工输入设备116，例如，一组按钮。可替代地，显示器114和输入设备116可以被集成在一个单独的设备上，例如可以执行显示和手工输入功能的触摸屏。用户接口电路112也可以包括一个或多个指示器117例如，与处理器102连接的用于向用户提供反馈的发光二极管（LEDs）。

根据本申请的一个方面，工具100也包括扭矩传感器118，例如应变计或测力传感器，扭矩传感器118与处理器102连接，用于测量工具施加在工件上的扭矩的大小。扭矩传感器118可以包括信号调节电路120，例如模拟-数字转换器电路，用于将模拟应变计或测力传感器转换为适合于处理器102输入或使用的数字信号格式。角位移传感器122，可以被设置在扭矩传感器118中并用于测量工件的角位移的大小，也可以与处理器102连接。例如，角位移传感器122可以包括微机电系统（MEMS）陀螺仪。

主电源130和实时时钟电路132也与处理器102连接。主电源130可以包括电气或动力源，例如一个或多个电池、燃料电池、或太阳能电池。可以设置实时时钟电路显示时间，提供扭矩和角度测量的时间戳，和/或节约预设扭矩或角度作业中的各种流程的时间。为了在主电源130断电期间，例如更换电池期间维持实时时钟电路132的电能，工具100也可以包括与处理器102和/或实时时钟电路132连接的次电源134。次电源134可以包括储能元件例如一个或多个电池、燃料电池、太阳能电池或电容器。在一实时例中，显示器114能够显示各种信息以便用户查看和理解，例如，储存或扭矩或角度位移的实时测量、预设、或其它文本或图形信息。通过举例的方式，显示器114可以包括液晶显示器（LCD），有机发光二极管（OLED）显示器，等离子屏，阴极射线管显示器，或其它任何类型的黑白或彩色显示屏以使用户查看和理解信息。

指示器117可以包括视觉地、听觉地或通过触觉方式的结构，当扭矩或角度的目标值达到预设值时向用户提供指示。例如，指示器117可以包括一个或多个LED和LCD背光灯，当预先设定的扭矩或角位移达到时背光灯发光。可替代地，指示器117可以包括振动机构，当预先设定的扭矩或角位移达到时，振动机构振动。

如图2所示，根据本申请的一个方面，一种工具，例如电子扭矩扳手202，可以连接于外部设备例如采用标准接口连接器如USB连接线206连接于个人计算机204。工具和外部设备之间的连接可替代地采用无线通信计算例如WiFi来实现。这使得从PC204向电子扭矩扳手202输入例如预设的工作参数、校准信息、扳手系统参数和扳手系统的软件更新的信息。电子扭矩扳手202和PC204之间的连接也使得扭矩和/或角位移的测量，代表存储的向工件施加的扭矩和/或角位移，从电子扭矩工具202下载到PC的日志上。

如图2和图3所示，PC 204可以设置执行客户软件，提供了用于进入时钟设置信息以在电子扭矩扳手202上设置实时时钟电路的图像用户界面，以及/或在电子扭矩扳手202和个人计算机204之间显示数据传输状态。可以设置客户软件以向客户呈现一个或多个用于显示时钟设定按钮304和/或上传数据按钮306的显示屏302。例如，用户可以根据个人计算机204上的实时时钟设定信息重置电子扭矩扳手的实时时钟电路。用户可以选择上传数据按钮306从电子扭矩扳手202向个人计算机204上传数据。上传数据可以包括一个或多个随着时间戳存储在扭矩扳手中的扭矩测量，该时间戳对应于由扭矩扳手202上的实时时钟电路生成的扭矩测量。应当理解的是，实时时钟电路可以生成日期信息和时间信息，并且本文中所描述的设置和输出可以包括一天 的时间信息和/或日期信息。也应当理解的是，例如，本文中所使用的术语例如“时间”和“时间戳”是包含日期信息和日期戳记。

显示屏302也可以包括接口端口选择字段308和删除所有按钮310，接口端口选择字段308允许用户指定使用个人计算机 204的哪个接口以与电子扭矩扳手202进行通信，删除所有按钮310允许用户手动清除存储在电子扭矩扳手202的存储器中的数据。也可以在显示屏302上设置自动擦除字段310，以便在数据传输至PC 204后选择性地触发自动擦除存储在电子扭矩扳手存储器中的数据。显示屏302可以包括状态窗口314和/或用于显示实时时钟设置状态的进度条316和/或根据本发明各方面的扭矩传输数据。

图4所示的为包括时间戳扭矩信息的数据记录400的实施例，根据本发明的一个方面该时间戳扭矩信息可以从电子扭矩扳手上传至例如PC的外部设备。该记录包括多个测量参数，该测量参数包括例如时间戳402、目标扭矩404、峰值扭矩406、目标角度408、峰值角度410、扭矩单元414、扭矩状态414、角度状态416以及操作顺序/模式计数418。

图5为描述根据本发明一方面的方法500的流程图。该方法可以用于在例如电子扭矩扳手的工具上向工件施加扭矩。可选择地，电子扭矩扳手可以与外部设备如个人计算机通过无线连接或有线，例如通用串行总线（USB）、火线、串口、并口、红外、无线，或雷电端口连接。如图所示，方法500开始并进入步骤502，步骤502包括测量工具施加到工件上的扭矩。在步骤504中，该方法包括由集成在工具中的实时时钟电路生成时间戳。在步骤506中，该方法包括存储扭矩测量值和时间戳于工具的存储器中。在步骤508中，该方法包括在集成在工具中的显示器上显示扭矩测量和时间戳。

图6是描述根据本发明一个方面的方法600的流程图。该方法可以用于在例如电子扭矩扳手的工具上向工件施加扭矩。该工具可以包括通信端口，例如USB端口，通过通信电缆，例如USB连接线，或无线通信接口与个人计算机连接。如图所示，方法600开始并进入步骤602，步骤602包括接收实时时钟设定信息。该实时时钟设定信息可以由工具从外部设备接收或者通过集成在工具内键盘人工输入。在一实施例中，可以使用实时时钟作为存储在工具中的时间戳数据，例如，储存的扭矩测量或者存储的角位移测量。在模块604中，该方法包括根据接收到的实时时钟设定信息将配置集成在电子扭矩工具中的实时时钟。

图7是描述根据本发明一个方面的方法700的流程图。该方法可以用于在例如电子扭矩扳手的工具上向工件施加扭矩。该工具可以包括无线通信接口和/或通信端口，例如USB端口，与个人计算机通过通信电缆，例如USB连接线连接。如图所示，方法700开始并进入步骤702，步骤702包括进行工具校准。在步骤704中，该方法包括在进行工具校准后启动校准时间计数器。在步骤706中，该方法包括由集成在工具中的实时时钟电路递增计数器。在步骤708中，该方法包括当计数器达到校准时间限制时触发校准时间超时指示器。

图8描述根据本发明一个方面的方法800的流程图。该方法用于采用工具例如通过无线连接或有线，如通用串行总线（USB）、火线、串口、并口、红外、无线，或雷电端口与外部设备例如个人计算机连接的电子扭矩扳手向工件施加扭矩。如图所示，该方法800开始并进入步骤802，步骤802包括测量一组工具施加到一个或多个工件上的扭矩。在步骤804中，该方法包括由集成在工具中的实时时钟电路为扭矩测量组中的各个扭矩测量生成时间戳。在步骤806中，该方法包括存储扭矩测量组和对应的时间戳于工具的存储器中。在步骤808中，该方法包括扭矩测量组和对应的时间戳与外部设备的通信。

如上所述，工具100可以为电子扭矩扳手。然而，应当理解的是，在不脱离本发明保护范围的前提下，工具100可以是任一用于向工件施加扭矩的装置。例如，并不作为本发明的限制，精密工具100可以是棘轮扳手、开口扳手、活动扳手，或者任意一种可以向工件施加扭矩的工具。

本文所使用的，术语“连接”或“通信连接”可以是两个部件之间的物理、电学的、磁性的或者其它连接，直接或间接中的任一方式。术语“连接”并不限于两个实体之间的一个固定的直接连接。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (21)

1.一种用于向工件施加扭矩的扭矩工具，包括：

处理器；

存储器，该存储器与所述处理器连接；

扭矩传感电路，该扭矩传感电路与所述处理器连接；

实时时钟电路，该实时时钟电路与所述传感器连接；以及

指令，该指令存储在所述存储器中，所述处理器可执行所述指令以接收所述实时时钟电路发出的时间数据。

2.根据权利要求1所述的扭矩工具，其特征在于，还包括：

第一电源电路，所述第一电源电路与所述实时时钟电路连接；以及

第二电源电路，所述第二电源电路与所述实时时钟电路连接，所述第二电源电路设置为用于当第一电源电路断电时向所述实时时钟电路提供电能。

3.根据权利要求1所述的扭矩工具，其特征在于，还包括：

键盘，所述键盘与所述处理器连接；以及

显示器，所述显示器与所述处理器连接，其中，所述处理器可执行存储在所述存储器中的指令以：在所述显示器上显示时间设定菜单；以及

根据用户在所述键盘上的输入在实时时钟电路中设定时间。

4.根据权利要求1所述的扭矩工具，其特征在于，所述处理器可执行存储在所述存储器中的指令以：

根据所述时间数据生成时间戳，该时间戳对应于扭矩传感电路的输出；以及

将所述时间戳存储于所述存储器中。

5.根据权利要求4所述的扭矩工具，其特征在于，还包括：

显示器，所述显示器与所述处理器连接，其中所述处理器可执行存储在所述存储器中的指令以使所述时间戳和对应的扭矩数据显示在所述显示器上。

6.根据权利要求4所述的扭矩工具，其特征在于，所述处理器执行存储在所述存储器中的指令以使多个扭矩数据和对应的时间戳数据存储在所述存储器中。

7.根据权利要求1所述的扭矩工具，还包括：

接口电路，所述接口电路与所述处理器连接，其特征在于，所述处理器可执行存储在所述存储器中的指令，以根据通过所述接口电路从外部设备的输入信息设定所述时钟电路的时间。

8.根据权利要求1所述的扭矩工具，还包括：

接口电路，所述接口电路与所述处理器连接，其特征在于，所述处理器可执行存储在所述存储器中的指令，以将所述时间戳和对应的扭矩数据通过所述接口电路传递至外部设备。

9.根据权利要求8所述的扭矩工具，其特征在于，所述接口电路包括收发器电路，该收发器电路和所述外部设备采用无线通信连接。

10.根据权利要求1所述的扭矩工具，其特征在于，还包括：

校准复位开关，所述校准复位开关与所述处理器连接；以及

校准超时指示器，所述校准超时指示器与所述处理器连接，其中，所述处理器可执行存储在所述存储器中的指令以：

根据从所述校准复位开关接收到的复位信号启动时间计数器，

根据所述时间数据递增所述时间计数器，以及

当所述时间计数器达到预定的时间计数时触发所述校准超时指示器。

11. 一种方法，其特征在于，包括：

测量由工具向工件施加的扭矩的量，以生成扭矩测量值，所述工具适于向工件施加扭矩；

通过集成在所述工具中的实时时钟电路生成时间戳，所述时间戳代表所述扭矩测量的时间；以及

将所述扭矩测量值和所述时间戳存储在集成于所述扭矩工具上的存储器中。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述扭矩测量值和所述时间戳显示在集成在所述工具中的显示器上。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

将多个扭矩数据和对应的时间戳存储于所述工具中的存储器中。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

在集成于所述工具中的显示器上显示时间设定菜单；以及

根据用户输入到集成在工具中的键盘上的信息，在所述实时时钟电路中设置时间。

15. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

从外部设备接收时钟设定信号至所述工具；以及

根据所述时钟设定在所述实时时钟电路中设定时间。

16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

将外部设备连接至所述工具的接口；以及

通过所述端口通信将所述扭矩测量值和所述时间戳传送至所述外部设备。

17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述工具的校准完成之后启动时间计数器；

所述实时时钟电路递增所述时间计数器；以及

当所述时间计数器达到校准时间限制时触发校准超时指示器。

18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：

在集成于所述工具中的显示器上的校准菜单中显示校准时间限制；

根据用户在集成于所述工具中的键盘上的输入，设定所述校准时间限制。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：

从外部设备接收校准时间限制设定到工具中；以及

根据所述校准时间限制设定调整所述校准时间限制。

20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：

将已执行了校准的时间存储于所述存储器中；以及

将所述已执行了校准的时间显示在集成于所述工具中的显示器上。

21.一种扭矩测量系统，包括：

用于向工件施加扭矩的扭矩工具，所述扭矩工具包括：

处理器；

存储器，所述存储器与所述处理器连接；

扭矩传感电路，所述扭矩传感电路与所述处理器连接；

实时时钟电路，所述实时时钟电路与所述处理器连接；

第一电源电路，所述第一电源电路与所述实时时钟电路连接；

第二电源电路，所述第二电源电路与所述实时时钟电路连接，所述第二电源电路设置为用于当所述第一电源电路断电时为所述实时时钟电路提供电能；

键盘，所述键盘与所述处理器连接；

显示器，所述显示器与所述处理器连接；以及

存储在所述处理器中的指令，所述指令可由所述处理器执行以：

接收所述实时时钟电路发出的时间数据；

根据所述时间数据，生成对应于所述扭矩感应电路输出的扭矩测量值的时间戳；

将所述时间戳和所述扭矩测量值存储于所述存储器中；

在所述显示器上显示时间设定菜单；以及

根据用户在所述键盘上的输入信息在所述时钟电路中设定时间；以及

外部设备，其连接至所述扭矩工具，所述外部设备包括用户界面，所述用户界面方便所述时间戳和扭矩测量值的下载。