在电子扭矩扳手上使用峰值保持测量来校准扭矩的方法

摘要

本发明涉及一种电子扭矩工具、校准装置，以及校准该电子扭矩工具的方法。校准包括向该扭矩扳手施加扭矩，并且一旦施加的扭矩达到满量程校准扭矩时便释放施加的扭矩。该校准装置保存并显示施加的扭矩的峰值，该扭矩扳手保存并显示施加的扭矩的测量峰值。而后，可通过增大或减小显示的值来调节扭矩扳手上的测量峰值，以便与校准装置上显示的峰值匹配。

说明书

技术领域

本发明涉及向工件施加扭矩的工具。具体地，本发明涉及对电子扭矩扳手进行校准的系统和方法。

背景技术

电子扭矩扳手常用于工业和汽车应用中，其向工件施加预定量的扭矩。例如，紧固系统可能需要将组件、如螺纹紧固系统中的螺母和螺钉，拧紧到所需作用力或扭矩或使其位于所需的扭矩范围内。将组件紧固为所需的扭矩设置，允许组件的附件和其相关的结构的牢固连接，而不会未拧紧或过度拧紧该组件。未拧紧该组件可能导致该组件意想不到的脱离。过度拧紧该组件可能使得组件的分离变得困难或者可能造成组件或螺纹紧固件的损坏。为了防止过度拧紧或未拧紧，当固定工件时需要对施加到工件的扭矩量进行测量，以便满足目标扭矩设置或在所需的扭矩范围内施加扭矩。

当使用扭矩扳手时，保证扭矩扳手的正确校准是十分重要的，并且需要确保扳手测得的扭矩量的准确性。校准扭矩扳手以准确测量的当前方法涉及向工件施加满量程的跟踪扭矩，例如，使用手动曲柄或通过手旋转该扳手，以及当从扭矩扳手上读出的值调整到与校准装置读取的所施加的扭矩匹配时保持扭矩。然而，由于扭矩的手动实施，施加的扭矩量可能偏移。这导致校准装置读取的所施加的扭矩发生偏移，这就需要对施加的扭矩不断进行手动调整以保持校准装置的读数不变，同时也调整扭矩扳手上读取的测量值。

发明内容

本发明公开了一种包括电子扭矩工具和校准装置的系统，以及校准该电子扭矩工具的方法。如所公开的，校准包括扭矩扳手施加固定的量的扭矩，并且一旦施加的扭矩达到满量程校准扭矩，释放施加的扭矩。该校准装置保存并显示施加的扭矩的峰值，且该扭矩扳手保存并显示施加的扭矩的测量峰值。而后，可能通过增加或减少显示的值来调整扭矩扳手上的测量峰值，以便与校准装置上显示的峰值匹配，从而校准该扭矩扳手以保证测量的由扳手施加的扭矩是准确的。

扭矩扳手上的测量峰值是基于存储在扭矩扳手上的当前或默认的校准系数。当调整了测量的峰值，可能计算新的或调整的校准系数使得扭矩扳手上的测量峰值与校准装置上显示的已知的峰值相匹配。接着，该新的或调整的校准系数存储在扭矩扳手上。

具体地，本发明公开了一种校准工具的方法。该方法涉及该工具测量由该工具施加的扭矩量，响应达到峰值并被释放的扭矩而保存对应于校准系数的扭测量扭矩峰值，并且显示该测量扭矩峰值。接着，可能生成调整的校准系数以使测量扭矩峰值与校准装置上显示的已知的施加扭矩峰值相匹配。

在一个实施例中，所述工具包括用于施加扭矩并且与校准装置接合的传动头，从该传动头伸出的柄，以及放置在该工具中用于测量由该工具施加的扭矩量的扭矩传感器。该工具中配置有处理器，该处理器用于保存和显示响应于所施加的、达到峰值的扭矩量的测量扭矩峰值。该测量扭矩峰值基于存储在该工具中的校准系数。该工具设有显示屏，用于显示扭矩值的测量峰值。该柄设有用户输入接口，用于允许用户调整该测量扭矩峰值以与校准装置上显示的已知的施加扭矩峰值相匹配。

在一个实施例中，所述校准装置包括用于记录所述工具施加的扭矩量的扭矩传感器，配置在校准装置中、用于显示和保存响应于被释放的施加扭矩量的施加扭矩峰值的处理器，与该处理器连通并用于显示所述工具施加的扭矩峰值的显示屏，以及与该处理器连通并用于允许用户向校准装置输入校准扭矩值的用户输入接口。

所述公开的工件、校准装置和校准方法都使得在没有向扭矩扳手施加扭矩时能够调整该扭矩扳手，并且消除在调整扭矩扳手上读取的测量值的同时不断调整施加的扭矩的需要。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

图1为根据本发明的一个实施例的系统示意图；

图2为根据本发明的一个实施例的控制器的功能框图；

图3为根据本发明的一个实施例的校准装置的功能框图；

图4为根据本发明的一个实施例的校准装置的流程图；

图5为根据本发明的一个实施例的电子扭矩扳手的流程图。

应了解的是这里讨论的注释中的注解，如材料、尺寸和容差，仅仅是建议，本领域技术人员能够在不脱离本发明范围的情况下改变这些建议。

具体实施方式

尽管本发明能有许多不同形式的实施例，但是以下将结合附图对本发明的优选实施例进行详细的描述，可以理解的是，以下公开的实施方式被认作是根据本发明原理的示范例，所举例说明的实施例不限制本发明的范围。

本发明公开了一种电子扭矩工具和校准装置，以及校准该电子扭矩工具的方法。校准包括该扭矩扳手施加固定的量的扭矩，并且一旦施加的扭矩达到满量程校准扭矩，释放施加的扭矩。该校准装置保存并显示施加的扭矩的峰值，该扭矩扳手保存并显示施加的扭矩的测量峰值。如果该校准装置和扭矩扳手显示不同的扭矩测量值，那么接着可以通过增加或减少显示的值来调整扳手上的测量峰值，以便与校准装置上显示的已知峰值匹配。

扭矩扳手上的测量峰值是基于存储在扭矩扳手上的当前或默认的校准系数。接着该校准系数被应用到未来的扭矩扳手的测量扭矩值使用确保扭矩扳手显示的测量扭矩值是正确的。当测量峰值被调整了，可能计算新的或调整的校准系数使得扭矩扳手上的测量峰值与校准装置上显示的峰值相匹配。接着，该新的或调整的校准系数存储在扭矩扳手上。

如图1所示，公开了工具100和校准装置200。工具100包括柄102和传动头104。所述柄102包括轴106，并且可以包括用于握住柄102的把手108。虽然所示的把手108位于柄102的一端，但是该把手可能位于沿着该柄10的其他位置，或者，该柄102可能装有两个或更多把手，用于握紧。

工具100的传动头104可以包括接收区或传动突缘，向工件直接或间接地施加扭矩。例如，传动头104可以连接到用于连接六角螺栓工件并向该六角螺栓工件施加扭矩的托座。如图所示，传动头104与校准装置200接合。转动头104还可以包括换向杆110和枢轴关节112。该换向杆110可能连接到棘爪（未显示）以选择性地在预定的旋转驱动方向上操作工具100。该枢轴关节112可能允许该柄102相对于传动头104转动以便更易接近某些区域。

工具100还包括处理器114，该处理器被可操作地与该工具关联，例如，固定在柄102中，或固定连接于柄102.处理器144可能包括显示以下将更全面描述的扭矩应用相关信息的显示屏116。处理器144还包括用户输入接口118，用于输入指令和改变工具的设置或与显示屏116上给出的菜单交互。用户输入接口118允许用户向工具100输入信息、数据和/或命令。举例说明，用户输入接口118可以包括键盘、鼠标、触摸屏、录音工具、音频发射器、机构平板，或允许用户输入信息的其他装置。如图1所示，在一个实施例中，该用户输入接口118可以包括按钮120，例如，上/下控制按钮、“输入”键和其他按钮。在一个实施例中，按钮120允许用户调整显示在显示屏116上的测量扭矩值。

在一个实施例中，显示屏116可以显示用户观察和了解的各种信息，例如，文本或图形，或者输入进用户输入接口118的信息。举例说明，显示屏116可以包括液晶显示屏（LCD）、有机发光二极管（OLED）显示屏、等离子屏，或允许用户观察和了解信息的其他类型的黑白或彩色显示屏。

控制器114可能还包括已知结构的电流，以便感测和记录在特定扭矩应用的过程中通过工具100施加的扭矩的大小。控制器114具有易失的或可重写的存储器，用于存储记录的扭矩大小以便其他设备稍后取回或传输。

校准装置200包括控制器（如图3所示），该控制器包括用于显示校准装置200相关数据的显示屏216，以及用于输入指令和改变校准装置200设置或者与显示屏216给出的菜单（如校准扭矩）交互的输入接口218。

与显示屏116类似，显示屏216可以显示用户观察和了解的各种信息，例如，文本或图形，或者输入进输入接口218的信息。举例说明，显示屏216可以包括液晶显示屏（LCD）、有机发光二极管（OLED）显示屏、等离子屏，或允许用户观察和了解信息的其他类型的黑白或彩色显示屏。在一个实施例中，该显示屏向用户呈现一个或多个施加力矩值。

输入接口218允许用户向校准装置200输入信息、数据和/或命令。举例说明，输入接口218可以包括键盘、鼠标、触摸屏、录音工具、音频发射器、机构平板，或允许用户输入信息的其他装置。如图1所示，在一个实施例中，该用户输入接口218可以包括按钮220。在一个实施例中，按钮220允许用户向校准装置200输入校准力矩值。

图2为根据本发明的一个实施例的工具100的控制器114的功能框图。在一个示范性的实施例中，控制器114包括控制控制器114工作的扳手处理器122，存储数据和/或计算机程序的扳手存储器124，扳手能量源126，测量和感应通过工具100施加的扭矩量的扳手扭矩传感器128，相对工具100向外部源传输和/或接收数据的扳手接口130，以及用户输入接口118和显示屏116，中的一个或多个。上述控制器114的组件可以通过硬件连接、无线连接和/或其他已知的连接方式直接或间接地连接在一起。

处理器122促进了工具100的各组件间的通信，并且控制工具100的电子组件的工作。处理器122可以为专用或通用处理器或多处理器，例如，微处理器、单核或多核处理器。在一个实施例中，处理器122用于保存通过工具100施加的测量扭矩峰值，并在显示屏116上显示该测量的扭矩值。

在一个实施例中，扳手存储器124可以存储用在工具100中的数据或计算机程序。例如，存储器124可以存储校准系数、扭矩目标值和其他这类数据。存储器124还可以存储控制器114的操作系统或其他工具100实现功能可能必需的软件或数据。没有限制地，存储器124可以包括永久的计算机可读存储介质，如硬盘、DVD、CD、闪存盘、易失或非易失存储器、RAM或其他类型的数据存储器。

扳手能量源126可能为，例如，通常为处理器114和工具100的工作供能的电池。能量源126可以是为控制器114供能的电源或机械动力。在一个实施例中，该能量源126为电池。然而，该能量源126可以为提供能量的其他组件，包括电池、燃料电池、引擎、太阳能系统、风能系统、水电能系统、与电源插座相连的电源线，或者其他能提供能量的装置。

扳手扭矩传感器128测量通过工具100施加的扭矩的大小。该扳手扭矩传感器128可能是能够测量扭矩的已知结构。例如，该扳手扭矩传感器128可能是连接到扭杆的应变仪或称重传感器，用于测量通过工具100施加的扭矩的大小。

扳手接口130可以是能够从工具100传输数据或者能够从外部源在工具100内接收数据的装置。举例说明，该扳手接口130可以为硬线连接，如绝缘铜线或光纤，或者为无线电传输天线、蜂窝天线、红外线、声学性、射频（RF）或能够与外部设备通信的其他类型的有线或无线接口。

图3为根据本发明的一个实施例的校准装置200的控制器214的功能框图。在一个示范性的实施例中，控制器214包括控制控制器214工作的装置处理器222，存储数据和/或计算机程序的装置存储器224，装置能量源126，测量和感应施加的扭矩量的装置扭矩传感器228，相对校准装置200向外部源传输和/或接收数据的装置接口230，以及用户输入接口218和显示屏216，中的一个或多个。上述控制器214的组件可以通过硬件连接、无线连接和/或其他已知的连接方式直接或间接地连接在一起。

处理器222促进了校准装置200的各组件间的通信，并且控制校准装置200的电子组件的工作。处理器222可以为专用或通用处理器或多处理器，例如，微处理器、单核或多核处理器。在一个实施例中，处理器222用于保存施加到校准装置200的扭矩峰值，并在显示屏216上显示该扭矩峰值。

装置存储器224可以存储用在校准装置200中的数据或计算机程序。例如，存储器224可以存储校准扭矩值、施加到校准装置200的扭矩峰值和其他这类数据。存储器224还可以存储控制器214的操作系统或其他校准装置200实现功能可能必需的软件或数据。没有限制地，存储器224可以包括永久的计算机可读存储介质，如硬盘、DVD、CD、闪存盘、易失或非易失存储器、RAM或其他类型的数据存储器。

装置能量源226可能为，例如，通常为处理器214和校准装置200的工作供能的电池。能量源226可以是为控制器214供能的电源或机械动力。在一个实施例中，该能量源226为电池。然而，该能量源226可以为提供能量的其他组件，包括电池、燃料电池、引擎、太阳能系统、风能系统、水电能系统、与电源插座相连的电源线，或者其他能提供能量的装置。

装置扭矩传感器228测量施加的扭矩的大小。该装置扭矩传感器228可能是能够测量扭矩的已知结构。

装置接口230可以是能够从校准装置200传输数据或者能够从外部源在校准工具200内接收数据的装置。举例说明，该装置接口230可以为硬线连接，如绝缘铜线或光纤，或者为无线电传输天线、蜂窝天线、红外线、声学、射频（RF）或能够与外部设备通信的其他类型的有线或无线接口。

图4为根据本发明的一个实施例的处理器400的流程图。如图所示，处理器400开始并进入步骤402，在该步骤中，用户通过校准装置200相应的接合部与工具100的传动头104接合。接着，在步骤404，工具100旋转以施加扭矩。工具100可能通过，例如，手，手动旋转，或者通过，例如，机械设备或曲柄，机械地旋转。

在步骤406中，当工具100旋转，校准装置200记录通过工具100施加的扭矩的大小。通过工具100施加的扭矩的大小可能持续地显示在校准装置200的显示屏216上。可能连续施加扭矩直到实现扭矩峰值。扭矩峰值可能是通过用户输入进校准装置的校准值或由用户通过用户接口218选择的校准值。

在步骤408，根据峰值扭矩应用，可能通过，例如，停止旋转工具100，释放施加的扭矩。校准装置200在步骤410保存已经施加的扭矩峰值到校准装置200的存储器224中，并在步骤412在显示屏216上显示该扭矩峰值。

在一个实施例中，扭矩传感器228可能连续测量施加的扭矩并将扭矩值传给处理器222。处理器222也可能保存扭矩峰值，将该扭矩峰值存储在存储器224中，并使得该扭矩峰值显示在显示屏216上。

结合校准装置对扭矩峰值的读取、保存和显示，工具100也测量施加的扭矩的量。图5为根据本发明的一个实施例的工具的操作过程500的流程图。如上所述，用户将工具100的传动头104和校准装置200接合，如步骤402。转动工具100施加扭矩，如步骤404。当工具100旋转，工具100测量通过工具100施加的扭矩的大小，如步骤506。施加的扭矩的大小可能持续显示在工具100的显示屏116上。根据扭矩峰值的应用，可能通过，例如，停止旋转工具100，释放施加的扭矩，如步骤408。工具100保存已经施加的测量扭矩峰值到，例如，存储器124中，如步骤510，并在显示屏116上显示该测量扭矩峰值，如步骤512。

在一个实施例中，扭矩传感器128可能连续测量施加的扭矩并将测量的扭矩值传给处理器122。处理器122可能保存该测量扭矩峰值，在存储器124中存储该测量扭矩峰值，并使得该测量扭矩峰值显示在显示屏116上。

因此，校准装置200保存和显示施加的扭矩峰值，工具100保存和显示通过工具施加的测量扭矩峰值。如果在校准装置200和工具100上显示的值相匹配，那么工具100很可能是正确校准的，无需采取进一步行动。另一方面，如果在校准装置200和工具100上显示的值不匹配，那么工具100很可能没有准确校准，并因此指示工具100施加的扭矩的错误量。

测量扭矩峰值基于存储在工具100（例如，存储器124）上的当前或默认的校准系数。为了校准工具100，用户可以调整工具100上显示的测量扭矩峰值以匹配显示在校准装置200上的施加的扭矩峰值，如步骤514。可能通过调整，例如，使用用户输入接口118的按钮120增加或减速测量扭矩峰值，或者通过由接口130与工具100通信的计算机接口，调整测量扭矩峰值，以与校准装置200测量的值相匹配。

一旦调整测量扭矩峰值以匹配显示在校准装置200上的施加的扭矩的峰值，处理器122可能使用工具100上调整的值生成或计算新的或调整的校准系数，以便将工具100上的测量扭矩峰值与校准装置200上显示的峰值相匹配，如步骤516。新的或调整的校准系数通过使得工具100上读取的测量扭矩与校准装置200上读取的扭矩相匹配的量来调整。接着，新的或调整的校准系数将存储在工具100，例如，存储器124中，如步骤518。

该校准方法允许使得在没有向工具100施加扭矩时能够调整该工具100，并且消除在调整工具100上读取的测量值的同时不断调整施加的扭矩的需要。

如上所述，工具100是电子扭矩扳手。然后，该工具100可以是其他向工具施加扭矩的装置，不脱离本发明的精神和范围。例如，不受限制地，工具100可以是棘轮扳手、开口扳手、活动扳手、扭矩起子、可调点击类型扭矩工具、扭矩读取工具、扭矩驱动器、开头式扭矩扳手、棘轮或其他能够向工件施加扭矩的工具。

类似的，当校准装置200如上所述包括各种部分、特性和元件，可以通过其他校准力矩的机构实现保持和显示特性，而不脱离本发明的精神和范围。例如，该校准装置可能是在旋转校准传感器时将扳手保持在固定水平位置的装置，或者传感器固定而扳手在水平或垂直面旋转的校准装置。

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。