用于流体流动工具的电子计数器的制作方法

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本申请要求在2014年10月6日提交的并且题为“用于气动工具的电子计数器(electroniccounterforpneumatictools)”美国临时申请no.62/060,258的优先权，在此参引所述专利申请的全部内容。

背景技术：

许多工具由诸如经压缩空气或液压流体之类的流体提供动力。这些工具是受欢迎的，因为它们通常比电动工具使用起来更安全。这些工具还可具有较高的功率重量比，以使得它们更小且更轻，由此便于它们的使用。流体流动工具的类型包括但不限于螺丝刀、扳手、棘爪、冲击扳手/驱动器、钻机、打磨器、研磨机以及钉枪。

工具通常构造成针对预定的使用量来操作。这可包括预定次数的操作循环，或者预定量的操作时间。在经过此种使用量的操作之后，工具可需要进行维护以使得确保它们能持续适当地操作。可能需要更换经磨损零件和/或可能需要进行校准以确保工具适当地操作。在一些情况中，工具可能不再可靠地操作并且可能需要更换。

因此，需要监控工具的使用情况。一些现有的工具需要通过手动过程、例如使用穿孔卡来执行使用情况测量。这是一项繁重的工作并且易于产生误差。已使用其它方法和装置，但具有不一致的结果。

技术实现要素：

本申请涉及一种用于监控工具的操作使用的计数器。一个实施例涉及用于流体动力工具的计数器，该流体动力工具包括当工具操作时沿着流体管线移动的流体。计数器包括具有流体通道的主体，该流体通道具有入口和出口并且配置成当工具操作时、使得流体从入口至出口移动通过通道。活塞具有面朝出口的第一端部和面朝入口的第二端部。活塞定位在入口和出口之间的通道内，并且包括比通道小的横截面大小以能沿着通道移动。传感器目标(例如，磁体)附接于活塞并且定位在通道内。传感器目标将尺寸设定为能与活塞一起沿着通道移动。传感器配置成当传感器目标沿着通道处于预定范围内时进行检测。偏置构件将第一力施加于活塞，以将传感器目标偏置远离预定范围。处理电路配置成当传感器检测传感器目标时进行监控。当工具并不操作时，偏置构件的第一力使得传感器目标远离预定范围定位。在传感器目标定位在预定范围中的情形下，当工具操作时，第一力小于由沿着流体管线移动的流体所施加的力。

处理电路可配置成对传感器检测到传感器目标处于预定范围内的次数进行计数，以基于该计数来确定工具的使用情况。

该处理电路可配置成监控传感器目标在传感器的预定范围内的时间量，以基于该时间量来确定工具的使用情况。

偏置构件可定位在通道内。

止挡件可沿着通道定位在入口和传感器的预定范围之间。止挡件可延伸到通道中，以限制活塞从预定范围向上游的移动范围。

偏置构件可沿从传感器的预定范围向上游的方向偏置该活塞。

传感器目标可以是磁体，或者其它近似类型的传感器目标。

传感器目标可以是磁体，且活塞可以是非磁性的并且可包括沿着通道测得的比传感器目标大的长度。

另一个实施例涉及用于流体动力工具的计数器，该流体动力工具包括当工具操作时沿着流体管线移动的流体。计数器包括流体通道，该流体通道具有入口和出口并且配置成当工具操作时、使得流体从入口至出口移动通过通道。活塞和传感器目标定位在入口和出口之间的通道内。该活塞和传感器目标将尺寸设定为能沿着通道移动，其中，该传感器目标能沿着在上游第一位置和下游第二位置之间的通道定位。偏置构件将力施加于活塞和传感器目标，以将活塞和传感器目标朝向第一位置偏置。当传感器目标处于第二位置时，传感器检测传感器目标。处理电路配置成当传感器检测到传感器目标处于第二位置时进行监控以确定工具使用情况。

通道可以是平直的。

止挡件可延伸到通道中以接触第一位置处的活塞和传感器目标，并且防止活塞和传感器目标从止挡件向上游移动。

活塞和传感器目标可包括正面，该正面面向上游方向并且当工具操作时由流体接触。

活塞和传感器目标的每个可包括圆形的横截面形状，其中，活塞和传感器目标的横截面形状小于通道。

处理电路可配置成对传感器检测到传感器目标处于第二位置的次数进行计数，以基于该计数来确定工具的使用情况。

处理电路可配置成监控传感器检测到传感器目标处于第二位置的时间量，以基于该时间量来确定工具的使用情况。

传感器目标可以是磁体，或者其它近似类型的传感器目标。

另一实施例涉及一种利用计数器来监控工具的使用情况的方法。该方法包括将偏置力施加于位于工具中的流体管线内的活塞，并且使得活塞与传感器目标定位在第一位置处，其中传感器目标可操作地连接至远离传感器的检测的活塞。该方法包括操作该工具并且使得流体移动通过通道，并且通过流体将力施加于活塞，该力克服偏置力并且使得活塞沿着流体管线向下游移动至第二位置。该方法包括在活塞处于第二位置的同时、利用传感器来检测传感器目标。该方法包括基于传感器检测在第二位置处的传感器目标来确定工具的使用情况。

确定工具的使用情况可包括确定传感器目标由传感器所检测的时间量。

确定工具的使用情况可包括对传感器目标由传感器所检测的次数进行计数。

该方法可包括在流体并不移动通过通道并且工具并不使用的同时、将活塞定位在第一位置中。

传感器目标可以是磁体，或者其它近似类型的传感器目标。

传感器目标可以是磁体，并且该方法可包括在通道内移动传感器目标。

该方法可包括当流体并不移动通过通道时、将活塞偏置到在传感器上游的位点。

例如所期望的那样，各种实施例的各个方面可单独地或以任何的组合来使用。

附图说明

图1是沿着流体管线定位的计数器的侧视图。

图2是计数器的侧视图。

图3是沿着线iii-iii剖切的图2的计数器的剖视图。

图4是图2和图3的计数器的分解视图。

图5是具有计数器的控制器的示意图。

图6a是处于未致动定向的计数器的示意图。

图6b是处于已致动定向的计数器的示意图。

具体实施方式

本申请涉及一种计数器，以监控工具的使用量。该计数器沿着工具的流体管线定位，并且可以是用以改装现有工具的更换零件或者作为出厂安装特征件。计数器包括流体通道，该流体通道包括入口和出口。具有传感器目标(例如，磁体)的活塞沿着通道定位并且由偏置构件朝向第一位置偏置。当工具并不操作时，活塞和传感器目标由于偏置力而位于第一位置处。当工具操作时，流体沿着流体通道移动。通过移动流体而施加在活塞和传感器目标上的力克服由偏置构件施加的力。活塞和传感器目标沿着流体通道移动至第二位置。传感器配置成经由非接触式接近感测来感测第二位置处的传感器目标。处理电路基于由传感器对于传感器目标的检测来确定工具使用情况。

计数器配置成利用各种用于对工具提供动力的不同流体来工作。流体可包括但不限于用于气动动力工具的空气或其它经压缩气体和用于液压动力工具的液体。

图1显示计数器10，该计数器沿着流体管线100定位在工具中。计数器10包括具有通道23的主体20，该通道在入口21和出口22之间延伸。入口21配置成附接于流体管线100的第一部段101，而出口22配置成附接于流体管线100的第二部段102。流体沿由箭头a指示的方向沿着流体管线100并且穿过计数器10移动。

如图2所示，计数器10包括紧凑形状和尺寸以便于定位在工具内。入口21和出口22的一个或两者可带有螺纹，以可拆除地附接于流体管线100。计数器10还可装配成利用机械紧固件、粘合剂以及各种其它已知的方式附接于流体管线100。在用于新工具设计的制造过程期间，计数器10可替代地与流体管线100一体地形成。

图3和图4显示计数器10。计数器10包括主体20，该主体包括具有入口21、出口22以及通道23的基部24。入口21和出口22的一个或两者可包括套筒29。通道23可采用任何合适的长度以及横截面形状和尺寸。在一个实施例中，通道23是平直的。通道23的直径可沿着长度是恒定的，或者可改变。罩盖25可围绕基部24的至少一部分延伸。在一个实施例中，罩盖25具有圆柱形形状，其具有开口内部用以接纳基部24。一个或多个紧固件99可将罩盖25附接于基部24和/或罩盖25可配置成在无需紧固件的情形下附接于基部24。套筒26和o型圈27可将尺寸设定为装配在罩盖25内。在一些实施例中，套筒26可用于提供关于计数器10的信息。

活塞30可移动地位于通道23中。活塞30包括具有第一端部31和第二端部32的细长形状。活塞30还可包括中空内部。在一个实施例中，活塞30包括圆形横截面形状，但活塞30也可包括其它形状。活塞30将尺寸设定为小于通道23，以使得该活塞能沿着通道23移动。在一个实施例中，活塞30由非磁性材料构造。示例包括但不限于塑料、橡胶、诸如铝或镁之类的非磁性金属(包括合金)。

偏置构件40接触抵靠于活塞30，并且使得该活塞沿着通道23朝向入口21偏置。偏置构件40可包括各种结构，包括但不限于弹簧和泡沫材料。在一个实施例中，偏置构件40接触抵靠于活塞30的第二端部32，以沿着通道23偏置弹簧30。通道23可定形以防止活塞30脱出，和/或控制沿着通道23的移动范围。在一个实施例中，保持环98安装于主体20并且延伸到通道23中，以用作止挡件来控制活塞30的上游移动范围。

传感器目标50设置在活塞30上并且随着活塞30沿着通道23移动。传感器目标50可有利地是磁体，但也可采取适合于非接触式接近感测的其它形式。传感器目标50小于活塞30并且沿着活塞30的有限长度延伸。在一个实施例中，传感器目标50在第一端部31处附接于活塞30。在一个特定实施例中，传感器目标50装配在形成于第一端部31中的空腔内。传感器目标50也可沿着活塞30、例如沿着端部31、32之间的中心部分定位在不同的位置处。

控制器60监督计数器10的操作。控制器60安装在电路板61上，该电路板由夹具97附接于主体20。电路板61装配在形成于主体20和罩盖25之间的空间内。此种定位保护电路板61以及所附接的部件。此种定位还有利地有助于确保在电路板61和操作工具的流体之间不存在物理接触。

如图5中所示，控制器60包括处理电路62，该处理电路可包括一个或多个微处理器、微控制器、asics或配置有合适的软件和/或固件的其它可编程装置，以根据存储在存储器电路63中的程序指令来控制计数器10的总体操作。存储器电路63存储用于供处理电路62使用的处理逻辑、编程代码以及操作信息。存储器电路63可例如包括易失性和非易失性存储器两者。传感器64配置成确定传感器目标50沿着通道23的移动。通信接口65可包括诸如蓝牙接口、usb、rfid、zigbee或wifi接口之类的短程无线接口、长距离蜂窝电话或卫星通信接口或者诸如串行、usb、微型usb、firewire、快速或迅雷接口之类的有线接口。可存在一个以上通信接口65。天线(未显示)可配置成用于将无线信号发送至远程源以及从远程源接收无线信号。通信接口65可进一步包括i/o端口66，用于与远程控制器进行有线通信连接。在一个实施例中，端口66是微型usb端口。

时钟69可配置成测量计数器10和/或工具的操作时间，以及各种其它时间段。控制器60可进一步包括一个或多个指示器67，例如发光二极管(led)或lcd显示器，用于向用户指示各种数据项目。例如，指示器67可用于指示工具剩余的操作寿命、由工具所执行的操作周期的次数等等。可包括诸如键盘、触摸板、开关、拨号盘、按钮、跟踪球之类的输入装置68，以接收来自工具操作者的输入。控制器60可包括诸如电池(未显示)的单独电源，用以为各种部件的一个或多个供电。替代地，控制器60可接收来自工具的电力。

在一个实施例中，传感器64是接近传感器，其相对于活塞30处于隔开的关系并且有利地位于通道23的外部。在一个实施例中，传感器64是磁性的和/或电磁传感器，例如簧片开关、霍耳效应开关等等。在一些实施例中，传感器64可具有用于电容式接近感测和/或感应式接近感测的类型。此种传感器64的细节在接近感测的领域是众所周知的，因而这里考虑到简洁起见并不对它们进行详细地讨论。当计数器10处于其未致动定向中时，传感器64从传感器目标50纵向地向前偏移。

图6a和图6b示意地显示计数器10的操作。传感器64定位在用以感测传感器目标50的位置处。在一个实施例中，传感器64定位在通道23附近，但并不定位在通道23内。活塞30和传感器目标50定位在通道23内，并且由偏置构件40朝向入口21偏置。如图6a中所示，当传感器目标50定位在远离传感器64一定距离处时，计数器10处于未致动定向中。该未致动定向在工具未操作时发生；因此，在该未致动定向中，无流体沿着流体管线移动。

在工具使用期间，流体如图6b中所示沿箭头a的方向移动通过通道23。在流体沿着通道23移动时，来自流体的力推到承载传感器目标50的活塞30,以使得活塞30沿着通道23并且朝向出口22移动。此种移动致使传感器目标50能变得与传感器64纵向地充分对准，以使得传感器64“跳闸”。为了便于参考，此种配置称为已致动定向。传感器64的激活唤醒处理电路62，该处理电路执行计数例程和/或定时例程，并且将相关数值/参数存储在存储器电路63中。流体的量和/或流率足以使得活塞30和传感器目标50移动至已致动定向。注意到处理电路62和/或其它合适的电子器件可有利地配置成进入睡眠(例如，进入低电力状态)以响应于计数器10在未致动定向中的持续预定时间段，以保存电力。

在流体流将活塞30和传感器目标50保持在传感器64附近时，传感器64将在工具使用期间保持跳闸。一旦完成工具操作，沿着通道23的流体流就停止，从而致使活塞30和传感器目标50远离传感器64移动至未致动定向。工具的使用量可基于通过传感器64确定的各种方面。这可包括传感器64跳闸的次数和/或计数器10处于已致动定向的总时间量。通过处理电路62来监控工具使用情况。然后，根据需要将此种使用情况数据发送至远程源。发送可在一种或多种根据在从远程源接收工具使用情况请求下、以及在满足一个或多个阈值的工具使用情况的定期基础上发生。

传感器64配置成当传感器目标处于沿着通道23的第二位置中时、感测传感器目标50。传感器64可配置成当处于第一位置时并不检测传感器目标50，或者区分传感器目标50在第一和第二位置之间的位置。

基于存储在存储器电路63中的程序，用户可输入指示他们所认为是工具的真正周期的时间数值。例如，用户xyz具有气动工具，其具有5秒的周期时间。用户将连同指示工具的使用率的其它数据一起将略小于5秒的时间编程到软件程序中。例如，用户会输入x周期和y周期的“警报”阈值来用于“停止”阈值。用户会将x的期望数值编程为“警报”阈值并且将y编程为“停止”阈值。一旦计数器10已达到x的真实周期计数，控制器60就会提供第一指示，并且当计数器10已达到y的真实周期计数，控制器10就会提供第二指示。通常，这会指示工具准备好校准或者一些其它类型的预防性维护，但也可取决于用户而用于各种其它的动作。然后，用户能够清除计数以再次开始该过程。当然，计数可用于其它目的，例如生产率报告等等。

在一个实施例中，将控制器60进一步编程为使用指示器67来指示工具的状态。指示器67的不同颜色/数量/顺序可用于指示工具的各种操作阶段。例如，诸如绿色、黄色以及红色led的不同颜色指示器67可操作地连接于处理电路62，并且设置成从壳体外部可见，以使得用户能观察它们。x周期的“警报”阈值会产生黄色led灯的激活，而y周期导致红色led等或“停止”阈值的激活。一旦计数器10已达到x的真实周期计数，led灯就从绿色变成黄色，并且当计数器已达到y的真实周期计数时，led灯从黄色变成红色。

应注意的是，各种电子器件、且尤其是处理电路可有利地具有睡眠模式以保存电力。电子器件可通过传感器64由于如上所述传感器目标50的移动而“跳闸”从睡眠模式中唤醒。

此外，应注意的是，上文已经大体描述的计数器10作为设置在相关工具的入口侧上的附加模具。然而，这并非是必须的。实际上，计数器10可设置在工具的排出侧上和/或可根据需要集成到工具中。

图5包括一实施例，其中，各种部件作为单个单元安装在电路板61上。其它实施例可包括根据需要分散成各种零件的各种部件。

诸如“之下”、“下方”、“下面”、“之上”、“上面”之类的空间相对术语用于便于描述，以解释一个元件相对于第二元件的定位。这些术语意图包含除了附图中所示出的那些不同定向以外的装置不同定向。此外，诸如“第一”、“第二”之类的术语也用于描述各种元件、区域、部段等等，并且同样并不意图作为限制。类似的术语指代说明书中的类似元件。

如这里所使用的，术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等等是开放性术语，其指示所述元件或特征的存在，但并不排除附加的元件或特征。冠词“一(a)”、“一(an)”以及“该(the)”意图包括复数以及单数，除非上下文明确说明。

本发明能以除了这里所阐述方式以外的其它特定方式来执行，而不会偏离本发明的范围和基本特征。因此，本实施例在所有方面都被认为是说明性的并且并非限制性的，且落在所附权利要求的含义和等同范围内的所有改变意图包含在本发明内。