专利名称：多功能工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有多于一种功能的工具。与本发明的工具相关的一个特别领域是紧固件领域。各实施例中的本发明可应用于多种工业中很宽范围的紧固件。
本发明可应用于传统的紧固件，包括螺母和螺栓。在某些实施例中，本发明还可应用于能够通过远程装置固定或松开的紧固件。参照作为WO99/47819公开的国际专利申请No.PCT/AU99/00185，其内容此处作为参考引入。
当紧固件不能正常看到时-例如由于它藏在一外壳下面-或者难以看到-例如由于缺少光线，则会遇到问题。在这种情况下，很难确定操纵紧固件所需工具的精确类型。
在一个实施例中，本发明的一个目的是提供一种多功能工具，它能够在不能正常看到紧固件的情况下锁住或松开紧固件。在另一个实施例中，本发明的另一个目的是提供一种多功能工具，它能够报告紧固件的属性，如尺寸，类型“手”-如左手或右手，极性，凹凸特性，紧固状态以及损坏。在又一个实施例中，本发明的另一个目的是提供一种工具，即使不能看到紧固件，它也能够检测紧固件的属性，如紧固件的尺寸，并以适当的方式自动调节其自身。其它目的将从下面的公开中表明。
发明内容
因此本发明提供一种用于起动紧固元件的工具，该工具包括第一功能，由此，该工具能够起动紧固元件，及第二功能，由此，该工具能够检测紧固元件的属性。
该工具可包括多于一个部件。
在起动紧固元件时，工具通常固定或松开紧固元件。紧固元件可固定到一基体或一第二紧固元件上或从它们中松开。例如，工具能够将一螺栓固定到一砖体上或从中松开。另一个例子是，工具能够将一螺母固定到一螺栓上或从中松开。又一个例子是，紧固元件可以是国际专利申请No.PCT/AU99/00185中公开的紧固元件的一个元件。
根据紧固元件的属性，紧固元件的起动可通过工具与紧固元件之间的直接物理接触而实现。但在某些实施例中，工具能够没有直接物理接触而通过远程起动来起动紧固元件。作为直接物理接触的一个例子，本发明的工具可以是具有一头部的扳手，该头部具有用于环绕紧固元件，即螺母并与之配合的间隔开的齿。远程起动可通过任何适当的装置完成，例如能量传送和/或数字指令(instruction)。能量传送例如可通过电磁脉冲、感应、超声波、红外线、射频或微波来实现。
至于工具的第二个功能，工具可以任何适当的方式检测紧固元件的属性。例如，可以用红外线、射频、电磁、微波或超声波技术来进行检测。
第二个功能所涉及的属性可从很宽的范围内选择，如紧固元件的位置或定位，紧固元件的状态，紧固元件的标识，影响紧固元件的环境因素，紧固元件的尺寸，紧固元件的起动顺序，紧固元件的历史，与紧固元件相关的授权要求，及紧固元件的起动要求。
当不能通过观察来确定位置时，检测紧固元件的位置或定位可能特别重要。这例如是由于紧固元件位于一外壳的后面，或者被其它一些物体罩住。还可能如国际专利申请No.PCT/AU99/00185中所公开的，由于紧固元件需要藏在如一个板的后面。当本发明的工具定位一紧固元件时，最好提供一个可视标记，如显示器的照明，或可听到的声音，如“蜂鸣”。此外，本发明的工具能够将第一紧固元件定位在需要以一设定的顺序联接或断开的多个紧固元件中。
紧固元件的位置检测可由宏观或微观航行来进行，从而全球地或者相对地建立元件的位置。这个功能可通过任何适当的技术来完成，包括全球定位系统，由声音或其它波检测，等等。
紧固元件的状态可以由下列状态来代表紧固元件的锁住或松开状态，或者紧固元件是否固定到一基体或一第二紧固元件上或从它们上面松开。
紧固元件的标识可能涉及它的类型。例如，如果紧固元件是螺丝，则标识可以涉及它是否有一槽或“十字槽”。标识的检测还显示紧固元件是否具有“北”或“南”极，螺丝是右手还是左手，紧固件是凹型还中凸型，等等。本发明的工具可以识别标志，如条形码。本发明的工具可编程而仅对带有特定识别标志如条形码的紧固件进行操作。条形码可以用任何方式读取，包括电子方式。因此只有授权的工具才能够与特定类型的紧固件相互作用。如果需要，工具固定或松开的能力可取决于紧固件的标识能够被工具接受。因此如果紧固件不是被工具认可而制造的，则可对工具编程而不能致动紧固件。
影响紧固元件的环境因素可包括紧固元件是否已经损坏(如通过干扰或机械应力)，起动紧固元件所需的力的大小(如力矩或压力)，或者紧固元件的温度。如果需要，本发明的工具能够检测紧固件是否已经被焊接，或者类似的默认(default)信息。
紧固元件的尺寸检测是有用的，特别是在工具与紧固元件之间有直接物理接触的情况下。例如，工具可检测作为紧固元件的螺母的尺寸，并自动调节到该尺寸，使工具能够上紧或松开螺母。
关于起动顺序，在不论是为了易于建造还是为了安全的目的，在必须以选定的顺序起动时，最好有多个紧固元件。这样本发明的工具可检测所需的起动顺序，使工具的操作者知道各紧固元件必须起动的顺序。
紧固元件的历史可包括紧固元件是否已经提前锁住或松开，以及如果是这样，这种情况发生的次数。这种属性的另一个例子涉及需要修理与紧固元件相关的一些物件，如是这样，所需要维护的型式。例如，紧固元件将一调色剂容器紧固到一复印机中。工具能够检测从紧固元件最后松开以来的时间以及调色剂最后更换以来的时间。
关于授权要求，对于在安全情况下检测的工具，例如维修飞机的工具是有用的，其中很重要的是知道只有授权的人员才能有已起动的紧固元件。授权要求在其它情况下也可能有用，例如制造商能够确保修理是由完全培训和授权的人员来完成的。
至于起动要求，可包括例如所需起动的类型，起动是通过能量传送还是物理接触完成，在能量传送的情况下，是电磁，还是红外线，等等。
在工具检测紧固元件的属性并以适当方式进行调节的该方面工具的情况下，将给出一些非限定性例子。第一种情况是，工具是一种螺丝刀，并检测将取出的螺丝上的头部类型。该例子中，工具可检测螺丝是普通槽型还是所谓的“十字槽”型。还可检测槽或十字槽的相关尺寸。检测后，用一适当的自动装置将与螺丝头配合的适当的锥装入螺丝刀的操作头上，使螺丝刀能够用于上紧和松开螺丝。当螺丝刀由一个不熟练的人使用时，或者例如由于缺少光线或者由于难以清楚地看到螺丝头而很难通过视觉检查来检测螺丝头的类型和尺寸时，本发明的这个方面在节省时间上有特别的用途。
另一个例子是，工具是带有可调节爪的扳手。当扳手合理地靠近作为将使用扳手的紧固元件的螺母时，扳手(由一适当装置)检测螺母的尺寸，并自动调节爪跨距，使爪正确地环绕螺母配合。可替换地，扳手可提供螺母尺寸的显示，从而能够用扳手上校正过的导向件将爪手动调节到精确尺寸。
工具可检测多个属性。这种检测可以是同时或者是顺序的。
作为另一种选择，工具可以例如在工具自身上或者在紧固元件上或者通过转播到远程控制中心而记录相关信息。信息的记录可以用任何适当方式完成。工具可以能够将更新数据写入其自身存储器，写入设置于紧固元件上的存储器，或者写入远程中心中的存储器中。可使用任何适当的记录介质。
工具可以能够用任何适当装置将信息报告或传送到紧固元件或一远程中心，包括使用红外线，射频、电磁、微波或超声波技术。例如，传送可以用一移动电话传送来完成。紧固元件属性的功能可用任何适当技术来完成。报告本身可以以适当方式显示在工具上，例如液晶显示器或其它类型屏幕上，或者以某些其它方式获得，如打印出来。
本发明的工具可以能够从紧固元件或从远程中心接收信息或报告。通过这种方式，紧固元件可以直接或通过远程中心将关于紧固件的加密或任何其它属性的信息传送给工具。
可以理解，工具检测紧固元件属性的第二功能可通过远程中心来完成，而不是在紧固元件与工具之间直接进行。远程中心可直接与工具交流这些信息，如说明手册、授权的程序、客户文档、授权、付帐、紧固件的加密、服务信息、诊断、历史、包括已更换部件的历史、以及紧固元件的各属性。工具与远程中心之间的通信最好是双向的。这对于控制库存特别有用，因为工具能够提供关于已更换且需要订货来维持供应的部件的报告。远程中心可包括一数据库，或者可包括人的相互作用。
除选择从远程中心接收信息之外，本发明的工具可具有用于例如通过将一存储卡插入工具中而插入信息的设施。该卡可包括例如包含服务手册的信息，工具可在工具自身或者在相关的硬件，如工具的底座上向用户显示说明。可以对卡上的信息加密，或者对工具加密，使得只有一个授权的卡能够插入工具中，或者用工具读取。通过这种方式，可确保授权修理等的保持。在解释紧固件的状态时，本发明的工具可向用户说明固定或松开紧固件所需的动作类型。通过这种方式，本发明的工具可以由相对不熟练的人员使用。
现在参照附图，结合某些非限定性例子对本发明进行描述，其中
图1是本发明工具的第一实施例的示意性纵向剖视图。该实施例中，工具用于定位紧固元件然后起动它；图2是本发明工具的第二实施例的前视图，是一两部分工具，表示工具靠近紧固件的部分。该实施例中，工具的部件定位紧固件。以适当的方式操纵工具的另一部分，从而松开或者固定紧固件。
图3是本发明工具第三实施例的部分剖开的透视图，而图4表示作为一部分流程图的图3中工具的侧视图。该实施例中，工具能够检测紧固件的几个属性，起动紧固件并记录相关信息；图5表示本发明工具的第四实施例，是一个扳手，能够检测紧固件作为螺母的尺寸，并自动调节扳手的爪跨距。
当菜单选择按钮变为“检测”模式时，工具10可检测一适当的紧固元件的位置，并通过适当输出到显示器14而进行指示。对紧固元件定位后，用户然后可以将菜单选择按钮切换到“起动”模式，从而固定或松开紧固元件(未图示)。工具10使用电磁能用于检测和起动。
现在转向图2，工具30为两部分，具有检测盖32和永磁体托架34。如国际专利申请No.PCT/AU99/00185中所公开的，检测盖32用于检测构成紧固装置38一部分的紧固元件40的位置。紧固装置38可由磁性装置起动，紧固元件40可起动而向混凝土墙42移动，从而松开紧固装置38，向木板44移动，从而锁住紧固装置38。紧固元件40锁住与第二部件41配合的部件36。
检测盖32包括一可在腔室48中自由移动的小检测磁体46。检测盖32在箭头50方向沿木板44移动，直到小检测磁体46位于腔室48上方一透明目标(未图示)的中心。当检测盖32位于紧固装置38上方中心时，小检测磁体46将位于目标的中部。
在此阶段，托架34可插入检测盖32，而南极大磁体52或北极大磁体54插入盖32中。如果需要将紧固元件40(朝混凝土墙42)移动到一松开位置，则将南极大磁体52插入盖32中。相反，为了通过移动紧固元件40离开混凝土墙32而靠近木板44来锁住紧固装置38，则将北极大磁体54插入盖32中。可以理解，紧固元件40的位置一旦建立，可将适当的大磁体52或54直接应用于木板44上，而不是插入盖32中。
紧固装置38制成当紧固元件40从锁住位置转变到松开位置或者反过来，则发出可听到的“咔嗒”声。因此在应用托架34之前不需要知道紧固装置38是否处于锁住或松开位置。如果没有发出“咔嗒”声，则紧固装置38的状态还没有改变，托架34应当反过来，使具有相反极性的大磁体呈现给紧固装置38。
图3和4中的下一个实施例略微复杂一些。工具60具有一致动器62和一检测器64，以及一读取屏66和用户界面/菜单选择按钮68。工具60还包括一模块式头部70(使包括致动器62和检测器64的模块可用与起动和/或检测的不同过程相联系的不同模块来替换)。
工具60还包括一用于收发的天线70，通信模块74，处理模块76，存储模块78和切换模块79。工具60具有电源80和可插入外存卡82。在所示实施例中，工具60还具有生物测量授权装置84，从而，例如可通过检测一可接受的拇指纹而授权工具60的使用。
通过使用按钮68，可将工具60置于几种不同模式中的任一种。在一个模式中，检测器64可检测一紧固元件(未图示)的位置。在相同或一不同模式中，检测器64可读取紧固元件信息(例如紧固件的类型)并将其显示在屏幕66上。在另一模式中，检测器64可判断紧固元件的状态-例如紧固元件是否处于固定或松开状态，或者是否已经损坏。工具60然后可以说明关于特定紧固元件所需的动作，并将其显示在屏幕66上。在另一模式中，工具60可起动紧固元件，适当地将其联接或释放。工具60还能够通过将相关信息传送到紧固元件，或者通过将其记录在工具60自身中，或者通过将其传送到远程数据中心而记录相关信息。
为了进一步了解工具60的功能类型，可用其定位紧固元件，对其进行询问，确定其类型和状态，确定其必须起动的顺序，与其它紧固元件比较，传感其环境(如扭矩、压力、温度等)，或者确定安全事项，如是否已授权使用工具60的人或工具60自身起动紧固元件。工具60还可以在屏幕66上显示一服务手册(服务手册可存储在外存卡82上)。工具60可记录紧固元件的服务历史。最后，工具60可起动紧固元件。
现在转向图4，以流程图示出工具60与远程中心86以及墙装置92中的紧固元件88和90之间的关系。如图所示，工具60可检测紧固元件88并从中接收信息。工具60可通过施加力或传送一信息而起动紧固元件88。工具60可向紧固元件88报告并从紧固元件88接收一报告。
尽管工具60能够重复与紧固元件90相关的这些功能，它还能够在紧固元件88和90本身之间进行通信。
总之，工具60与紧固元件88之间的联系可以检测和报告位置、类型、状态、顺序、历史、环境因素、授权要求以及起动要求。这可用红外线、射频、电磁、微波或超声波能等完成。工具60还能够用任何上述形式的能量起动紧固元件88，单独用数字仪表或者与能量传送以及电磁脉冲和感应的变化相结合。
工具60与远程中心86之间的联系能够下载手册、说明、程序和客户文档、授权的给出、付帐、紧固件的加密控制、上传服务信息、诊断、关于被更换的部件的信息、库存简化、以及紧固元件的位置和历史。
同样示出的还有远程中心86与紧固元件88之间的联接。该联接能够提供关于状态、转播(relay)历史的报告，提供诊断和控制加密联接。
虽然上面给出了实现由工具60完成的功能的方式的例子，可以理解，这些功能可以以任何适当的方式完成，如本领域技术人员知道的，已经存在用于这种目的的相关技术。
参照图5，工具100是一扳手，具有可根据箭头106调节的爪102和104。扳手100包括检测单元108，LCD屏110和致动单元112。
当工具100靠近一紧固件，在这种情况下是螺母114时，致动单元112被致动，由检测单元108检测螺母114的尺寸，并显示在LCD屏110上。当螺母114的尺寸检测后，爪102和104移动而相互远离或靠近，从而自动调节，使工具100精确地环绕螺母114配合，并可用于环绕螺栓116上紧或松开螺母114。
工业实用性本领域技术人员将理解，本发明的工具在非常广的领域范围内具有广泛的用途，并能够革新固定和松开紧固件的技术。
权利要求
1.一种用于起动紧固元件的工具，该工具包括第一功能，由此，该工具能够起动紧固元件，及第二功能，由此，该工具能够检测紧固元件的属性。
2.如权利要求1所述的工具，包括不止一个部件。
3.如权利要求1或2所述的工具，其特征在于，该工具能够检测紧固元件的多个属性。
4.如权利要求1至3中任一项所述的工具，其特征在于，所述的或每个属性从包含下列各项的组中选择紧固元件的位置，紧固元件的状态，紧固元件的标识，影响紧固元件的一个或多个环境因素，紧固元件的尺寸，与其它紧固元件相比，该紧固元件的起动顺序，紧固元件的历史，紧固元件的授权要求，及紧固元件的起动要求。
5.如权利要求1至4中任一项所述的工具，其特征在于，该工具还能够显示与紧固元件相关的信息。
6.如权利要求1至5中任一项所述的工具，其特征在于，该工具还能够记录与紧固元件相关的信息。
7.如权利要求1至6中任一项所述的工具，其特征在于，该工具还能够传送与紧固元件相关的信息。
8.如权利要求1至7中任一项所述的工具，其特征在于，该工具还能够接收来自紧固元件的报告。
9.如权利要求8所述的工具，其特征在于，该工具还能够传送所接收的报告。
10.如权利要求1至9中任一项所述的工具，其特征在于，该工具还能够接受来自除紧固元件之外的信息源的信息。
11.如权利要求10所述的工具，其特征在于，该工具能够通过下载或插入一个存储卡而从其它信息源接收信息。
12.如权利要求1至11中任一项所述的工具，其特征在于，该工具能够使用红外、射频、电磁、微波或超声波技术来检测所述的或每个属性。
13.如权利要求1至12中任一项所述的工具，其特征在于，该工具在起动紧固元件时能够使用能量传送和/或数字指令。
14.如权利要求13所述的工具，其特征在于，能量传送是从包括下列各项的组中选择的电磁脉冲、感应、超声波、红外线、射频、电磁、微波或超声波能量。
15.如权利要求1至14中任一项所述的工具，其特征在于，所述的或每个属性通过一远程中心来检测。
16.如权利要求1至15中任一项所述的工具，其特征在于，该工具能够远程起动紧固元件。
17.如权利要求1至12中任一项所述的工具，其特征在于，该工具能够通过与紧固元件直接物理接触而起动紧固元件。
18.一种如权利要求1所述的基本上如此处参照附图中的图1所描述的工具。
19.一种如权利要求1所述的且基本上如此处参照附图中的图2所描述的工具。
20.一种如权利要求1所述的且基本上如此处参照附图中的图3和4所描述的工具。
21.一种如权利要求1所述的且基本上如此处参照附图中的图5所描述的工具。
全文摘要
本发明涉及一种具有多于一个功能的工具(30)。第一个功能是，工具(30)能够通过直接物理接触或通过远程起动来起动一紧固元件(40)。第二个功能是，该工具(30)能够检测紧固元件(40)的属性。属性可包括紧固元件的位置或定位、紧固元件的状态、紧固元件的标识、影响紧固元件的环境因素、紧固元件的尺寸、紧固元件的起动顺序、紧固元件的历史、与紧固元件相关的授权要求、及紧固元件的起动要求。
文档编号B25B13/10GK1440323SQ01812374
公开日2003年9月3日 申请日期2001年7月6日 优先权日2000年7月6日
发明者迪克里·拉德克 申请人:远程接合技术公司