CN104143010A - 用于在电子扭矩扳手中即时记录数据的方法和系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种电子扭矩扳手，所述扳手从加扭操作中实时地即时记录数据，且随后可以将数据传输到外部装置，例如电脑中，用于进一步分析。例如，所述电脑可以创建可供分析的图表，以用于确定加扭配置的相关参数。所述图表中的参数可以加以分析，以确定特殊工件或任务中的加扭操作是否恰当地执行，或在未来的加扭操作中协助用户。

Description

用于在电子扭矩扳手中即时记录数据的方法和系统

技术领域

本申请涉及从电子扭矩扳手记录数据的系统。更为具体地，本申请涉及用于从电子扭矩扳手实时地即时记录数据、并在联合诊断与分析中使用所述数据的系统。

背景技术

电子扭矩扳手用于向工件施加扭矩，并测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适宜扭矩值时，例如100 ft-lb时，向用户发出指示。某些电子扭矩扳手还测量工件已转动的角度。

某些紧固件需要特定的紧固流程，例如在最终扭矩和/或角度值达到前，施加特定量的扭矩和/或角度，以保证适当紧固。例如，航天燃料管线螺母需要特定的拧紧循环角度、锁紧扭矩以及最终扭矩和角度，以确定所述接点是否正确固紧。但是，最优加扭操作并非总是已知的，且必须通过试错过程来确定。因此，对扭矩应用工具来说，存在着一种需要，即能够监控和记录实时施加在工件上的扭矩和/或角度，然后将该数据传输给外部装置，以进行进一步的检查和分析来确定最优加扭流程。

发明内容

本申请公开了一种电子扭矩扳手，所述扳手为加扭操作实时记录数据，并将所述数据传输至电脑中进行进一步分析。例如，电脑可以将该数据描绘成图表形式，并分析该图表以确定加扭方案的相关参数。然后，可以通过分析所述加扭操作是否得到适当执行，来从图表参数中确定最优加扭方案，或在未来的加扭操作中协助用户。

 具体来说，本申请公开了一种工具，包括：工具头，所述工具头连接在传感器上，所述传感器用于感应施加在工件上的加扭操作的加扭参数；存储器，所述存储器可操作地连接在所述传感器上，用于接收信号，所述信号包括预定频率下的加扭参数相关数据，以及进一步用于储存所述数据；接口，所述接口用于接收指示所述预定频率的采样间隔；以及收发器，所述收发器用于令所述工具与用于分析数据的外部装置交互，以分析所述数据。

同时，还公开了一种分析加扭数据的方法，包括：提供一种工具，所述工具具有传感器，所述传感器用于感测向工件施加加扭操作的加扭参数；建立一种频率，在所述频率处，所述工具的存储器对所述加扭参数进行记录；在所述工件上执行所述扭矩操作；在所述频率处，将代表所述加扭参数的数据储存到所述存储器中；将所述数据从所述工具传输至外部装置；以及，以所述外部装置分析所述数据。

附图说明

为了促进对本申请寻求保护的主题的理解，附图中显示了所述主题的实施例；通过查看附图，并结合下文中的描述，本申请寻求保护的主题，其结构和操作，以及其众多优点，应当能够更为容易地被理解和领会。

图1是本申请的一个实施例中的工具的侧视图；

图2是本申请的一个实施例中的控制装置的示意图；

图3是展示本申请的一个实施例中的流程的流程图；

图4是本申请的一个实施例中的示例扭矩/角度图表的图解；

图5是本申请的一个实施例中的示例扭矩/角度图表的又一图解。

应当理解，注释中的解释，以及本文所述的材料、规格和允许偏差仅为提议，而本领域技术人员能够在本申请的范围中对其进行改进。

 

本发明可以具有众多不同形式的实施例；在此将以附图展示并详细描述本发明的一个实施例。应当理解，本公开应当被看作是本发明的原理的范例，而并不将本发明的广泛方面局限在所示实施例中。

本申请公开了一种用于向工件施加扭矩的工具，例如电子扭矩扳手，用于从加扭操作中实时记录数据，且随后将数据传递至外部装置，例如电脑，以进行进一步分析从而创建最优加扭流程。例如，所述电脑可以制作图表，对所述图表进行分析以确定相关参数，例如加扭方案的扭矩和/或角度应用值，或时长。所述图表中的参数可以进行分析，以确定特定工件或任务中的加扭操作是否得到适当执行。

如图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对端的第二末端的工具头110，所述工具头110用于将扭矩传递给工件。所述柄105可以包括握把115，所述握把115允许用户在操作中更好地持握工具100。工具100上还可以设置具有至少1个按钮125的接口120，以允许用户向工具100输入指令或其他信息。工具100还可以包括显示器130，用于向用户显示信息。工具头110可以包括换向杆135，用于切换工具100的驱动方向，以及包括传感器140，用于感应工具100的扭矩和/或角度参数。

工具100可以用传感器140感测参数，例如，向工件施加加扭应用的扭矩量和/或角度值和时长。这些数值接着可以实时记录或以预定频率记录并储存在存储器中，例如非易失性存储器中，并通过任何已知装置传输至外部装置中，例如个人电脑中，以进行进一步的分析和回顾。已记录数据可以接着以外部装置进行图表绘制和分析，以确定向该特定工件或任务进行未来加扭操作的最优加扭配置，或在进行记录的操作期间确定所施加的扭矩方案是正确的。

接口120允许用户向工具100输入信息或命令。例如，接口120可以包括键盘、鼠标、触摸屏、录音机、音频发射机、部件板，或允许用户输入信息的任何其他装置。如图1中所示，在一个实施例中，接口120可以包括按钮125，例如，上/下控制按钮和“回车”键。

在一个实施例中，显示器130可以显示各种信息，供用户查看和诠释，例如，文字或图形，或显示输入至接口120的信息。例如，显示器130可以包括液晶显示器（LCD），有机电致发光二极管（OLED）显示器、等离子屏幕，或任何类型的黑白或彩色显示器，只要其能允许用户查看和诠释信息。

图2是本申请的一个实施例中，控制装置145的示意图。在一些实施例中，控制装置145包括用于储存数据和/或电脑程序的存储器150，用于控制控制器145操作的处理器155，以及用于在工具100和外源之间发射和接收工具100相关数据的收发器160，所述外源例如个人电脑。控制器145还可以具有动力源165，例如电池，用于为控制器145和工具100整体的操作提供动力。上述控制器145的部件可以通过任何已知途径，直接或间接连接在一起。

在一个实施例中，存储器150可以储存用于工具100的数据和/或电脑程序。例如，存储器150可以储存记录加扭参数的程序，例如在称为“采样间隔”的预定采样频率下，记录角度和/或扭矩值和施加时长。存储器150还可以储存用于控制装置145的操作系统或任何其他可能对工具100的运作具有必要性的软件或数据。非限制性地，存储器150可以包括任何永久电脑可读媒介，例如硬盘、DVD、CD、闪存盘、易失性或非易失性存储器、RAM、或任何其他类型的数据存储器。

处理器155促进工具100的各种部件之间的通讯，并控制工具100的电子部件操作。处理器155可以是任何形式的处理器或处理器组，例如，桌面或移动处理器、嵌入式处理器、微处理器、单核或多核处理器。

收发器160可以是任何能够从工具100传输数据，或在工具100内从外部数据源接收数据的装置。例如，收发器160可以是能够与外部装置进行通讯的任何类型的无线电传输天线、手机天线、硬线收发器或任何其他类型的有线或无线收发器。在一个实施例中，收发器160是能够与USB连接线或USB闪存盘连接的USB接口，连接至或可连接至个人电脑或其他外部装置。

动力源165可以使任何能够为控制器145提供动力的电力或机械力。在一个实施例中，动力源165为电池。但是，动力源165可以是任何提供动力的部件，包括电池、能源电池、引擎、太阳能系统、风力系统、水力发电系统、连接电源插座的电线，或任何其他提供动力的装置。

图3是本申请的一个实施例中，流程300的流程图。如图所示，流程300开始并前进至步骤305，该步骤中，用户可以选择加扭数据的测量间隔，例如，扭矩和/或角度值被传感器140感应并记录在存储器中的间隔。所述采样间隔一般是固定的，但同一加扭操作中所述采样间隔也可以变化，或从一个加扭操作到另一个加扭操作时，所述采样间隔可以变化。在一个实施例中，所述采样间隔是每4毫秒1个样本（250赫兹），但使用任何采样间隔都包含在本申请的思路和范围中。为选择采样间隔，用户可以手动输入选择，或从预定选项中选择。

然后，该流程前进至步骤310，该步骤中，向工件施加加扭操作。例如，用户可以向工件施加100ft-lb的扭矩，而在步骤315中，工件的扭矩和/或角度值可以记录在存储器150中，以备后续提取。在一个实施例中个，所述扭矩值和角度值以相同采样间隔记录，例如，每4毫秒采1个样本（250赫兹），如上所述。但是，该扭矩和角度值可以在不同的间隔值下进行测量和记录，例如，每4毫秒记录1个扭矩值（250赫兹），但每16毫秒记录1个角度值（62.5赫兹）。在此示例中，用户仍可通过接口120选择4毫秒采样间隔(250赫兹)，但扭矩和角度参数可以根据所选定的采样间隔，以特定比例进行记录。

一旦参数作为数据记录在存储器150中，则可在步骤320中通过任何已知形式的收发器160输出该数据。例如，该数据可以通过收发器160无线地传输给，例如，个人电脑，以进行分析。可知晓，该数据可以通过无线传输，或通过任何有线装置传输，例如，USB接口。

然后，在步骤325中以所述参数绘制图表并进行分析。例如，对所述参数的图表绘制，可以是以角度作为X轴而将扭矩值作为Y轴，如图4和图5所示。虽然所示单位是度和英尺-磅（ft-lb），但可以采用任何数据单位。而且，如图4和图5中所示的数据可以导出至Excel数据表格中，或以其他方式提供给外部装置的用户。

步骤330中，可以从步骤325的图表中确定各种图形数值，且从这些数值中可以在步骤335中确定正确加扭方案。例如，在图5中，扭矩/角度图表中的斜率可计算为扭矩差与角度差之比(dT/dA)。图5中显示，该斜率在预加扭矩截距后变平，且在所述加扭操作步入尾声时变得“不平”，此处可找到更高的均方根（RMS）。

在流程300中，可以计算线性回归（如图5中“Calc Lin Reg”线中所示）来确定dT/dA斜率。例如，本申请的发明人发现，图5中的平直线一般开始于约4°左右，并延伸直至记录到约90%的数值。在4°标记之前，扭矩和角度值一般是散乱的，与确定正确加扭方案无统计相关性。图表的该部分的术语为“预加扭矩区”。还可以用任何已知计算方法来确定扭矩角度线和所计算的Calc Lin Reg线之间的均方根误差。然后，该数据可以用于确定向以后的工件施加的正确加扭方案，或用于确定当前工件是否已适当加扭。可以用任何视觉（例如，LED或LCD）、触觉（例如，振动）或听觉信号向操作人员发出提醒，指示紧固件已适当或不适当地加扭。

上述描述和附图中所陈述的主题仅作为解释说明，而非限定。虽然展示并说明了特定实施例，对本领域技术人员来说，应当明白，可以在不脱离申请人的发明更广泛方面的前提下，做出变化和改进。实际保护范围应当由以下权利要求所限定，且这些权利要求应当基于现有技术进行正确理解。

Claims (16)

1.一种工具，包括：

    工具头，所述工具头连接在传感器上，所述传感器用于感测施加在工件上的加扭操作的加扭参数；

    存储器，所述存储器可操作地连接在所述传感器上，用于接收信号，所述信号包括预定频率下的加扭参数相关数据，所述存储器进一步用于储存所述数据；

    接口，所述接口用于接收指示所述预定频率的采样间隔；以及

    收发器，所述收发器用于令所述工具与外部装置交互，以分析数据。

2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述加扭参数包括扭矩量和工件的转动角度。

3.根据权利要求2所述的工具，其特征在于，所述采样间隔作为第一数值输入，在对应于所述第一数值的扭矩频率处记录扭矩量，且在对应于第二数值的角频率处记录所述角度，所述第二数值是所述第一数值的倍数。

4.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述收发器用于无线发送所述数据。

5.一种分析加扭数据的方法，包括:

    提供一种工具，所述工具具有传感器，所述传感器用于感测向工件施加的加扭操作的加扭参数；

    建立一种频率，在所述频率处，所述加扭参数存储在所述工具的存储器中；

    在所述工件上执行所述扭矩操作；

    在所述频率处，将代表所述加扭参数的数据存储在所述存储器中；

    将所述数据从所述工具传输至外部装置；以及

    以所述外部装置分析所述数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述加扭参数包括扭矩量和工件转动角度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述频率作为第一数值输入，在对应于所述第一数值的扭矩频率处记录扭矩量，且在对应于第二数值的角频率处记录所述角度，所述第二数值是所述第一数值的倍数。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，以所述外部装置分析所述数据的步骤包括将所述数据绘制成图表。

9.据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述图表包括位于所述图表的第一轴上的角度值和位于所述图表的第二轴上的扭矩值。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括确定至少部分所述图表的斜率。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括建立第一数值和第二数值；在所述第一数值处开始所述确定斜率的步骤，在所述第二数值处结束所述确定斜率的步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一数值是约为4°的角度值。

13.据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二数值是在所述加扭操作大致完成90%时测量的角度。

14.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，从所述工具向所述外部装置传输数据的步骤是无线地进行的。

15.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，从所述工具向所述外部装置传输数据的步骤是通过有线连接进行的。

16. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述加扭操作之前选择所述频率。