TWI355991B - Torque-angle alarm method and wrench thereof - Google Patents

Description

1355991 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】. 本發明是有關於一種手 手0 工具，且特別是有關於一種扳 【先前技術】 一請參考第la圖及第lb圖’其係繪示習知之精密螺栓 •之安裝方式示意圖。圖中，精密螺栓110與螺孔130之間 會設有一墊片，又稱華司（washer)120，其目的係增加精密 螺栓110與螺扎130周邊接觸面積之磨擦力。在精密加工 之應用領域中，華司120受螺栓110緊迫壓合於螺孔13〇 時，華司120所承受的壓力大小與扭力程度係至關重要。 具體而言，華司120所承受的壓力以磅數為單位，係指螺 栓110向下咬合螺孔130的力量，而華司12〇所承受的扭 力則來自於螺检110與華司120接觸面的壓合旋轉角度， φ 如第lb圖所示之45度。 若螺栓110咬合螺孔130的碎數不足，則栓鎖不牢； 若螺栓110咬合螺孔130的磅數太高，一則華司12〇會被 壓壞’二則栓鎖過度會造成金屬疲勞。而螺栓11〇若未於 華司120表面施加扭力，亦即螺栓11〇未於壓迫華司12〇 於一特定磅數後，再旋入一特定角度，則兩者僅僅抵觸壓 合，便容易產生鬆動，華司120無法發揮其增加摩擦力之 作用；但若螺栓110施加過度扭力於華司120表面，則華 司120易產生表面碎裂等損壞現象。因此，如何兼顧每一 丄乃5991 $華司12G所需之特μ數與特定角度，係深為從業人員 應用一般扳手栓鎖大量螺栓u〇時所苦惱。 【發明内容】 本發月之技術態樣在於提供一種扳手，以解決習知 之扳手無法精確兼顧螺栓施加於螺孔之扭力，及螺栓與華 司表面之壓合旋轉角度的缺陷。 本發明之一實施方式提供一種扳手，包括-扳手本體 ，。：電子裝置。電子裝置設於扳手本體，且其包括一儲 子單兀、一扭力偵測器、一角速度感測晶片及一警示裝 儲存單元係用以儲存—預設扭力值及—慨角^值， 扭力偵測器係用以偵測扳手本體所提供之—扭力。角速度 ^晶片係用以在扭力達到預設扭力值後Μ貞測扳手本^ 轉之角度’而警示裝置則用以在角度達到預設角度 值時’發出一警示訊號。 本發明之另一技術態樣在於提供一種角度扭力警示 L以解決I知之扳手無法精確兼顧螺栓施加於螺孔之 扭力，及螺栓與華司表面之麗合旋轉角度的缺陷。 本發明之-實施方式提供一種角度扭力警示方法，係 =於-電子式扳手，其包括下列步驟：設定一預設扭力 =-預設角度值。利用一扭力偵測器制電子式板手所 =之Γ扭力。騎扭力是否達咖雜力值；並於扭力 扭力值後，啟動—角速度感測晶片。利用角速度 感測曰日片偵測電子式板手所旋轉之一角度。以及，在角度 1355991 達到預設角度值時，發出一警示訊號。 【實施方式】 請參照第2圖，其係為本發明一實施方式之扳手之結 構示意圖。圖中’本實施方式之扳手包括一扳手本體2〇〇 及電子裂置300。電子裝置300設於扳手本體.200，真 ，括一儲存單元400、一扭力偵測器500、一角速度感測 晶片600及一警示裝置700。儲存單元4〇〇係用以儲存〆 ，設扭力值410及一預設角度值42〇 ’預設扭力值41〇係 指扳手本體200所欲施以工作之螺栓與螺孔的適當咬合 扭力，而預設角度值420係指扳手本體2〇〇所欲施以工作 之螺栓與華司的接觸面之適當旋入角度。上述兩者皆規範 於各種廠牌型號之螺栓與華司的使用說明書中。使用者可 於應用本實施方式之扳手栓鎖特定螺栓與華㈣，先行將 此特定螺栓與華司之規格需求輪入儲存單元伽以作為 預設扭力值410與預設角度值42〇。 扭力偵測器500係用以偵測扳手本體2〇〇所提供之一 扭力’亦即扳手本體200栓鎖螺栓於螺孔時所施；^的扭 力。扭力偵測器500會將所測得之扭力以電壓的形式傳送 到警示裝置700’當警示裝置7〇〇發現扭力達到預設扭力 值410時，便啟動角速度感測晶片6〇〇來偵測扳手本體 200進一步旋轉的角度。換句話說，角速度感測晶片6卯 係用以在扭力達到預設扭力值41〇後，憤測扳手本體2〇〇 所旋轉之一角度。而警示裝置7〇〇則用以在角度也達到預 6 1355991 設角度值420時，發出一警示訊號以提醒使用者。其中， 警示裝置700更包括一微處理器710以處理上述之程序。 具體而言’請繼續參考第3圖，其係為本實施方式之 電子裝置之功能方塊圖。圖中，微處理器710包括一比較 單元720、一轉換單元730及一計算單元740。當比較單 元720發現扭力偵測器500所提供之扭力51〇達到預設扭 力值410時，便發出一觸發訊號710給角速度感測晶片 600 ,以觸發角速度感測晶片6〇〇。而角速度感測晶片6〇〇 鲁則於收到觸發訊號71 〇後，開始感測扳手本體200的角速 度，並將角速度以電壓的形式呈現，進而輸出一類比電壓 610給轉換單元730。換句話說，角速度感測晶片6〇〇内 部包括一迴轉儀與一類比電壓輸出器。迴轉儀用以偵測扳 手本體200所旋轉之角速度，而類比電壓輸出器則用以在 收到觸發訊號後，根據上述角速度，輸出一類比電壓 轉換單元730將類比電壓61〇轉換為一角度值731 並傳輸給計算單元740 ;最後，計算單元74〇再累積計算 籲一時間區間内之角度值731，以取得扳手本體200在栓鎖 螺栓到達一定磅數後，進一步旋入的角度。最後，當警示 裝置700偵測到上述角度已達到預設角度值42〇後，便產 生一警示訊號’來通知使用者停止操作本實施方式之扳 手。藉此’本實施方式之扳手可以精準將螺栓鎖入螺孔於 一定磅數，而且精準控制螺栓與華司接觸面的旋入角度。 請繼續參考第4圖’其係為本實施方式之電子裝置之 詳細功能方塊圖。圖中’電子裝置3〇〇更包括一使用者介 7 1355991 號，且於接收一逆時鐘扭力時輸出一反向電壓訊號。 請參考第6圖，其係為本發明另一實施例之角速度感 測晶片之結構示意圖。圖中，角速度感測晶片600可利用 InvenSense公司型號IDG-1004之迴轉儀角速度债測晶片 來實現之。值得注意的是，迴轉儀角速度偵測晶片係利用 輸出針腳（pin)601來輸出類比電壓610給微處理器710, 而且此型號之迴轉儀角速度偵測晶片的輸出電壓值係為 每4mV對應每秒一度的角度變化量。此外，角速度感測 • 晶片600之啟動係受控於開關602，而開關602之閘極則 連接比較單元720。 請參考第7圖，其係為本發明另一實施例之微處理器 之結構示意圖。圖中，微處理器710可利用Texas Instruments公司型號MSP430-F427之單晶片來實現之。 值得注意的是，前述類比電壓610可經由配套電路輸入端 701饋入微處理器710内部的比較單元720 ;而且微處理 器710係由準位電壓點702取得參考電壓，微處理器710 籲，再以參考電壓跟類比電壓610來產生差動電壓值，微處理 器710内部的轉換單元730與計算單元740便利用差動電 壓值與一時間差值來計算出實際的角位移量，亦即扳手本 體200在將螺栓鎖入螺孔於一定磅數後，進一步將螺栓旋 入華司的角度。上述時間差值係微處理器710在透過輸出 針腳703輸出觸發訊號721給角速度感測晶片600後，啟 動微處理器710内建之計時單元，例如石英震盪器，來取 最後’請參考第8圖，苴係綸_ + 角度扭力警示方法之步驟流程圖會：：發明-實施方式之 警示方法，係應用於一電子式本：施方式之角度杻力 先’如步驟910所示，讯定f其包括下列步驟：首 值。然後，如步驟920所;值及一預設角度 式板手所提供之-扭力。接下^^力_器偵測電子 扭力是否達到預設扭力值.若3 驟930所示’判斷 動一角速度感測日# ^ 則如步驟⑽所示，啟 又4利日日片。然後，如步驟950所干，剎田、±

度感測晶片偵測電子式板手所旋轉之一角度。、最後，如J 在角度相職角度值時，發出一警示訊號。 本發Ϊ ί發明已以實施方式揭露如上，财並非用以限定 n a何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍 田:各種之更動與潤飾，因此本發明之 後附之中請專利範_界定者鱗。 圓田視 【圖式簡單說明】 第】a圖與第lb圖係為習知之精密螺栓之安裝方式示 第2圖係為本發明一實施方式之扳手之結構示意圖。 第3圖係繪示第2圖之電子裝置之功能方塊圖。 第4圖係緣示第3圖之電子裝置之詳細功能方塊圖。 九第5圖係為本發明一實施例之扭力偵測器之結構示 意圖。 第6圖係為本發明另一實施例之角速度感測晶片之 1355991 結構示意圖。 第7圖係為本發明另一實施例之微處理器之結構示 意圖。 第8圖係為本發明一實施方式之角度扭力警示方法 之步驟流程圖。 【主要元件符號說明】 110 :螺栓 120 :華司 130 :螺孔 200 :扳手本體 300 :電子裝置 4〇〇 :儲存單元 410 :預設扭力值 420 :預設角度值 500 :扭力偵測器 510 :扭力 600 :角速度感測晶片 601 :輸出針腳 602 :開關 610 :類比電壓 700 :警示裝置 701 :輸入端 702 :準位電壓點 703 :輸出針腳 710 :微處理器 711 ··警示訊號 720 :比較單元 721 :觸發訊號 730 :轉換單元 731 :角度值 740 :計算單元 750 :警示燈 760 :制队 800 :使用者介面裝置 810 :顯示螢幕 910〜960 :步驟 11

Claims (1)

1355991 100年8月19曰修正替換頁 七、申請專利範園： i 一種扳手，包括： 一扳手本體；以及 一電子裝置’設於該扳手本體，包括： 儲存單元，用以儲存一預設扭力值與一預設角 度值； 扭力偵測器’用以偵測該扳手本體所提供之一 扭力； 一角速度感測晶片，用以在該扭力達到該預設扭 力值後，偵測該扳手本體所旋轉之一角度，其中該角 速度感測晶片包括： 一迴轉儀，用以偵測該扳手本體所旋轉之一 角速度；以及 一類比電壓輸出器，用以在收到該觸發訊號 後，根據該角速度’輸出一類比電壓；以及 一警示裝置’用以在該角度達到該預設角度值 時’發出一警示訊號，該警示裝置包括： 一微處理器，用以於該扭力達到該預設扭力 值後’觸發5玄角速度感測晶片，並在該角度也達到預 設角度值時’發出一警示訊號，其中該微處理器包含： 一比較單元，用以提供一觸發訊號給該 角速度感測晶片； 一轉換單元，將該類比電壓轉換為—角 度值；以及 12 1355991 100年8月19日修正替換頁 —计异單元，用以累積計算一時間區間 内之該角度。 —應變規如Μ求項1所述之扳手’其中該扭力㈣器包括 3*如明求項1所述之扳手，更包括： •角度值，用者面裝置’用以存取該預設扭力值與該預設 包括I顯項3所述之扳手’其中談使用者介面裝置 如叫求項1所述之扳手，更包括： s 燈用以根據該警示訊號，發出一閃燦燈光 6. 如請求項1所述之扳手，更包括： 喇叭’用以根據該警示訊號’發出一警示音 微處理 η如清求㉟1所述之扳手，纟中該警示裝置包括 13