用于调整扭矩测量的工具和方法与流程

本申请涉及用于向工件施加扭矩的工具。更具体来说，本申请涉及能够配设延长部和适配器的电子扭矩扳手。

背景技术：

电子扭矩扳手通常应用于汽车和工业中，用于向工件，例如螺纹紧固件，施加预定量的扭矩。例如，一种紧固系统可以需要紧固部件，例如以所需扭矩量或所需扭矩范围紧固的螺母和螺栓。以所需扭矩设定来固定固紧部件，允许该部件与相关结构牢固地连接，而不会使这些部件拧得不够紧或过紧。部件拧得不够紧，可能导致部件意外脱落。部件拧得过紧，可能导致部件拆离困难，或可能损坏部件或紧固件。为防止拧得不够紧或过紧，可以在固紧所述部件期间，例如将螺母紧固在螺栓上时，进行扭矩测量，以达到目标扭矩设定，或在所需扭矩范围内施加扭矩。

通常，用扭矩臂的特定有效长度来校准扭矩扳手；所述扭矩臂，存在于转动力在扭矩扳手柄上的施力点和通过扭矩扳手头的转动轴之间，绕所述转动轴施加转动力。由此，若延长部或适配器连接在扭矩扳手上，或与扭矩扳手连接使用，则使用扭矩扳手所施加的扭矩量，将与扭矩扳手上所显示的读数不同。目前，要补偿适配器或延长部的长度，扭矩扳手的使用者可以通过执行手算，并将扭矩扳手上所显示的读数转化为实际施加的扭矩值。但是，计算可能耗时长，且执行计算时可能出错。若计算错误，则施加在紧固件上的最终扭矩将不正确，并可能导致对紧固件和相关部件的损坏。

技术实现要素：

本申请公开了一种工具，例如，扭矩扳手，允许用户输入与工具连接使用的适配器或延长部的长度，本文中亦称为偏移长度。该工具可以进一步用于，接收用于辨识延长部或适配器的代码，该工具可以进一步使用检索列表来自动确定适当的长度，由此用户无需知道该适配器或延长部的特定长度。在一个实施例中，该代码可以刻印在所述延长部、适配器上，或包括在所述延长部或工具的文件中。可知晓，也可以采用其他途径来获得该代码，而不会脱离本申请的范围或思路。然后，该工具使用输入的长度来计算校正系数。该校正系数用于调整工具的扭矩测量值，使得工具对延长部或适配器进行补偿，并显示施加于工件的实际扭矩值，而无需重新校准或执行外部计算。

特别地，本申请公开了一种工具，所述工具具有：传动头，用于向工件施加扭矩；柄，所述柄从所述传动头伸出；扭矩传感器，用于测量所述传动头向工件施加中的扭矩量。所述工具还包括用户输入界面，例如，设置在所述柄中，用于接收适配器偏移值。所述工具中还设有处理器，所述处理器与所述用户输入界面和所述扭矩传感器之间进行可操作的通讯。所述处理器用于，根据施加中的扭矩量并应用补偿系数，将扭矩量测定值调整至扭矩校正量。

在一个说明性实施例中，公开了一种工具，所述工具具有：接收头；柄，所述柄从所述接收头伸出；可更换的传动头，所述传动头设于所述接收头中；以及扭矩传感器，用于测量正施加于所述可更换传动头的扭矩量。该工具还包括用户输入界面，例如，设于所述柄中，用于接收所述可更换传动头的当前头长。该工具中还设有处理器，所述处理器与所述用户输入界面和所述扭矩传感器可操作地通讯，所述处理器用于，根据施加在所述传动头的扭矩量和当前头长，将扭矩量测定值调整为扭矩校正量。在又一个实施例中，所述用户输入界面用于，接收可更换传动头的专用代码，所述处理器可以进一步使用检索表格来决定实施例中所用的特定可更换头的补偿系数。在一个实施例中，所述代码可以刻印在所述可更换工具头上，或包括在所述延长部或工具的文件中。然后，该工具可以使用输入长度来计算校正系数。所述处理器用于，根据向传动头施加中的扭矩量调整扭矩量测量值至施加中的扭矩校正量，并根据当前头长应用补偿系数。

在又一个实施例中，公开了一种调整工具的扭矩测量值的方法。该方法包括在工具显示器上显示菜单，通过工具界面接收连接在工具上的适配器的偏移，以及，至少部分根据适配器的偏移，向所施加的扭矩量应用补偿系数。该补偿系数用于，调整工具的扭矩测量值至校正扭矩测量值，且在工具的显示器上显示校正扭矩测量值。这允许工具显示施加于工件的实际扭矩值，而无需重新校准或执行外部计算。

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展示了本申请的一个实施例中的工具的俯视平面图。

图2展示了本申请的一个实施例中的工具的控制器的功能方框示意图。

图3展示了本申请的一个实施例中，图1中的工具带有第一示范延长部的侧视图。

图4展示了本申请的一个实施例中，图1中的工具带有第二示范延长部的侧视图。

图5展示了本申请的一个实施例中，图1中的工具带有第三示范延长部的侧视图。

图6展示了本申请的一个实施例中，一种流程的方框图。

图7展示了本申请的一个实施例中，一种工具的示范显示顺序。

图8展示了本申请的一个实施例中，一种带有示范可更换头的工具的侧视图。

图9展示了本申请的一个实施例中，图2中的工具带有可更换头和示范延长部的侧视图。

图10展示了本申请的一个实施例中，一种流程的方框图。

图11展示了本申请的一个实施例中，一种带有可更换头的工具的示范显示顺序。

图12展示了本申请的一个实施例中，一种工具的示范设置流程的方框图。

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。

具体实施方式

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原理的示范，而并不将本发明的广泛方面局限在所示实施例中。

本申请公开了电子扭矩工具，所述工具能允许用户调整加扭长度，该长度在本文中亦称为偏移长度，用于补偿与所述工具相连接的适配器或延长部。在所述工具的工具头可更换时，所述工具还可以包括用于输入头长的输入装置。所述工具还可以包括用于输入适配器、延长部、或可更换工具头的专用代码的输入装置，其中所述工具可以使用搜索列表来自动确定偏移长度。在一个实施例中，所述代码可以刻印在所述延长部、适配器或可更换工具头上，或包括在所述延长部或工具的文件中。可知晓，也可以采用其他途径来获得该代码，而不会脱离本申请的范围或思路。然后，所述工具使用输入长度来计算修正系数。然后，所述工具使用偏移长度来计算修正系数。所述修正系数用于调整工具的扭矩测量，以令工具显示其正在施加的实际扭矩，而无需重新校准或执行外部计算。

如图1中所示，公开了一种工具100。如图所示，所述工具100展示为一种公知的电子扭矩扳手，但可知晓，本申请可以适用于任何用于对工件施加扭矩的工具类型，例如，螺纹紧固件。在一个实施例中，工具100包括柄102和传动头104。所述柄102包括轴106，且可以包括用于给用户抓握的握把108。虽然图中所示的握把108位于柄102的末端，但所述握把可以位于柄102上的其他位置，或可选地，柄102可以设有2个或以上用于抓握的握把。

工具100的驱动工具头104可以包括接收区或传动突缘，用于直接或间接地向工件施加扭矩。例如，传动头104还可以包括换向杆(未显示)和枢轴关节110。所述换向杆可以连接至棘爪(未显示)，选择性地在预定驱动方向上以公知方式操作工具100。所述枢轴关节110可以允许柄102相对于工具头104旋转，以使得，例如，更加容易使用位于难以到达区域的某些紧固件。

工具100进一步包括可操作地关联在所述工具上的控制器112，例如，设置在柄102上或固定连接在柄102上。控制器112可以包括显示器114，用于显示与施加扭矩相关的信息，下文中将对此进行更为详细的叙述。控制器112还可以包括用户输入界面116，用于输入指示和修改工具设定，或与显示器114上的菜单互动。

用户输入界面116允许用户对工具100输入信息、数据和/或命令。例如，用户输入界面116可以包括键盘、鼠标、触摸屏、录音机、音频发射机、部件板、或其他允许用户输入信息的装置。如图1中所示，在一个实施例中，用户输入界面116可以包括按钮118，例如，上/下控制按钮，“回车”键、“单位”键和其他按钮。在一个示例中，按钮118允许用户输入偏移长度，或适配器或延长部的长度。

在一个说明性的实施例中，显示器114可以显示各种信息，供用户查看和诠释，例如，文字或图形，或输入用户输入界面116的信息。例如，显示器114可以包括允许用户查看和诠释信息的液晶显示屏(lcd)、有机电致发光二极管(oled)显示器、等离子屏幕、或其他类型的黑白或彩色显示器。

控制器112还可以包括已知结构的电路，以感应和记录一次特定的扭矩应用中，工具100对工件施加的扭矩量。控制器112具有非永久性或可写入的存储器，用于存放所记录的扭矩量，以便后续的提取和/或传输至其他装置。

图2展示了本申请的实施例中，工具100的控制器112的功能框图示意图。在一个说明性的实施例中，控制器112包括：一个或多个处理器120，用于控制控制器112的操作；存储器122，用于储存数据和/或电脑程序；动力源124；扭矩传感器126，用于测量和感应工具100所施加的扭矩；界面128，用于传输和/或接收与工具100相关数据至外源；以及，用户输入界面116和显示器114。控制器112的上述部件可以经由电路连接、无线连接和/或其他已知的连接装置，直接或间接地，可操作地连接在一起。

处理器120促进工具100的各种部件之间的通讯，并控制工具100的电子部件的操作。处理器120可以是特殊用途或通用类型的处理器或多处理器，例如，微处理器、单核或多核处理器。在一个说明性实施例中，处理器120用于根据偏移长度计算修正系数，并调整工具100的扭矩测量，以使得工具100在显示屏114上展示实际扭矩值，或在达到所需扭矩量时，向用户提供其他反馈，例如，通过视觉、听觉或触觉已知途径。

在一个说明性实施例中，存储器122可以存储用于工具100的数据或电脑程序。例如，存储器122可以存储校准系数、扭矩目标值、偏移长度和其他此类数据。存储器122还可以储存控制器112的操作系统或对工具100工作可能具有必要性的其他软件或数据。不带限制性地，存储器122可以包括永久性电脑可读记录介质，例如硬盘、dvd、cd、闪存盘、非永久性或永久性存储器、ram或其他类型的数据储存。

一般来说，动力源124可以是，例如，为控制器112和工具100的操作提供动力的电池。所述动力源124可以是能为控制器112提供动力的电源或机械动力源。在一个说明性的实施例中，动力源124是电池。但是，动力源124可以是其他提供能量的部件，包括电池、燃料电池、引擎、太阳能系统、风力系统、水力发电系统、连接至电源插座的电线，或其他提供动力的装置。

扭矩传感器126测量工具100施加的扭矩的量级。扭矩传感器126可以是能够测量扭矩的已知机构。例如，扭矩传感器126可以是连接在扭杆上的应变仪或测重单元。

界面128可以是能够从工具100传输数据的装置，或能够在工具100中接收外源数据的装置。例如，界面128可以是硬线连接，例如绝缘铜线或光纤，或无线电传播天线、手机天线、红外线、声因、无线电频率(rf)或能够与外部装置进行通讯的其他类型的有线或无线界面。

参考图1，工具100通常经过校准，以根据预设的杠杆臂距离或长度(l)来测量扭矩。所述长度(l)的测量，是从施力点(在此也称为校准反应点)至传动头104中心的转动轴，例如，所述中心是传动头104连接工件的位置。扭矩(τ)定义为杠杆臂距离(d)和力(f)的向量积。

公式1

τ＝d*f

但是，当适配器或延长部连接在传动头104上时，与工件之间的距离(d)发生增加或减少的变化。该距离变化在本文中成为补偿或偏移长度。当使用适配器或延长部时，需要对工具100已校准的扭矩测量进行调整，以获得正确的扭矩读数，因为当工具100校准时，距离(d)被设定为长度(l)，并基于该长度(l)计算了校准系数且储存在了工具100中。

图3展示了工具100，其中有一个示范延长部300连接在工具100的传动头104上。可理解，虽然本申请中显示和/或公开了若干示范适配器或延长部，本申请并不限于任何类型的适配器或延长部。在图3所示的示范实施例中，延长部300增加了工件和对工具100施力点之间的距离，其增长量为偏移长度x1(d＝l+x1)，由此，使得施加在工件上的扭矩比基于原始校准系数的工具100进行测量的扭矩更大。

图4展示了工具100，其中又一个示范延长部300连接在工具100的传动头104上。在此示范实施例中，延长部400减少了工件和对工具100施力点之间的距离，其减少量为偏移长度x2，该距离是一个负值(d＝l-x2)，由此使得施加在工件上的扭矩比基于原始校准系数的工具100进行测量的扭矩更小。

图5展示了工具100，其中又一个示范延长部500连接在工具100的传动头104上。但是，在此实施例中，所设置的延长部500与传动头104之间具有夹角α(90°)。因此，沿工具100至工件的距离100不发生改变(d＝l)，且施加于工件并由工具100测量的扭矩量与由工具100测定扭矩量的校准值相等，这是因为，在此情况下，d＝l。

为了对偏移长度x1或x2进行补偿，如示例图3和图4所示，工具100允许用户将偏移长度输入工具100中，且工具100调整工具100的校准，以使得工具100能够测量实际扭矩量。在又一实施例中，工具100允许用户输入代码，该代码用于识别连接在工具100的延长部或适配器，且工具100可以使用检索列表或其他途径，来自动决定将使用的偏移长度。参考图6和图7，图中所示为本发明的一个说明性实施例中，用于输入偏移长度并对工具100的扭矩测量进行校正以计入偏移长度的流程600和显示顺序700。起初，目标屏幕702可以显示在工具100的显示器114上。目标屏幕702可以显示用于达到目标扭矩值的目标扭矩值或转动角度。然后，用户可以按住用户输入界面116的回车键，如704所示。

流程600开始，并前进至步骤602，该步骤中，工具100的显示屏114上显示菜单。所显示的该菜单可以是，例如，如图7所示的菜单706。用户在步骤604中选择“设定偏移长度”，如图7中的706所示。一旦选取了“设定偏移长度”，用户选择回车，例如通过按压用户输入界面116的回车键，如708所示。然后，可以在显示屏114上显示设定偏移长度菜单，如710所示。然后，用户输入偏移长度或所使用的适配器或延长部的长度，如步骤606所示。为输入偏移长度，用户可以按下用户输入界面116上的上下按钮中的一个或多个，如712所示，直至显示值等于所需偏移长度。

如图7中所示，输入菜单710显示了以英寸为单位的偏移长度。但是，若对用户来说更为便利，可以转换该偏移长度的单位，而以任何其他测量单位显示偏移长度。例如，用户可以按下用户输入界面116的单位按钮，如714所示，则所显示的偏移长度的单位可以改变为，例如，公制测量单位。如图所示，在按下单位按钮时，显示屏114正在以毫米显示偏移长度，如716所示。在偏移长度以毫米显示时，用户可以接着按下用户输入界面116上的上下按钮中的一个或多个，如718所示，直至所显示的值等于所需偏移长度。在又一个实施例中，偏移长度的输入，包括用户输入适配器或延长部专用的代码，其方式为通过按下数字按钮，或上下箭头，直至到达所需数字。

参考图6，作为对输入偏移长度的响应，工具100，例如，处理器120，在工具100与具有输入的偏移长度的延长部或适配器联用时，调整工具10的扭矩测量值，以与实际扭矩值相对应，如步骤608所示。用户接着可以使用带有该延长部或适配器的工具100，例如，通过转动工具来拧紧或拧松工件，如610所示。由于工具100可读出实际扭矩值，工具100可以在达到所需或设定扭矩值时作出指示，例如向用户提供视觉、听觉和/或触觉反应

在一个说明性实施例中，例如，工具100的处理器120，通过计算校正系数(cf)来调整工具100的扭矩测量值；该计算基于用来校准工具100的长度(l)和偏移长度，所述校准长度(l)例如是从施力点至传动头中心的距离，所述偏移长度例如是从传动头中心至工件的距离。

公式2

cf＝(l+偏移长度)/(l)

在计算校正系数(cf)时，例如，工具100的处理器120调整扭矩测量值(τ)以对应于校正的实际扭矩值(τcor)，使用以下公式：

公式3

τcor＝τ*cf

参照图8，在一个说明性的实施例中，工具可以是带有可更换传动头804的工具800。工具800包括众多与上述的工具100相同的特征。例如，工具800包括传动头804、柄802和控制器812，其中所述柄802具有轴806和握把808。控制器812还可以包括处理器、存储器、动力源、扭矩传感器、界面、用户输入界面和显示器中的一个或多个，与上述控制器112相似。

但是，与如图1所示工具100不同，工具800不具有固定传动头，而是包括设在接收头832上的头锁销830。可更换的传动头804插入接收头832中，且锁销830将传动头804固定或连接在接收头832中。可理解，可更换传动头804可以是通过其他途径可释放地连接在工具800上，而不会偏离本申请的思路和范围。

如图8中所示，工具800具有施力点或校准反应点至头锁销830之间的固定距离(l2)。但是，由于传动头804是可更换的，可以具有不同长度，传动头804的长度可能变化。因此，在工具800的校准中，向工具800输入校准头长(h1)，下文中将引用图12对此进行更为详细的叙述。在又一个实施例中，可以输入可更换传动头804专用代码，则工具800可以根据该专用代码，使用检索列表或其他途径来确定校准头长(h1)

当传动头804长度变化或传动头804被又一个具有不同长度的传动头804所替换时，与工件之间的距离(d)(参见公式1)发生减少或增加的变化。该距离变化使得工具800的校准扭矩测量值变得不正确，而需要校正。例如，图9展示了带有传动头804的工具800，且所述传动头804的长度(h2)大于图8中所述的长度(h1)，而连接在该传动头804上的延长部900具有长度(x3)。在此实施例中，传动头804和延长部900增加了工件和向工具800施力点之间的距离，其增加量为头长(h2-h1)和偏移长度(x3)。因此，d＝l2+x3+(h2-h1)，由此，使得向工具施加的扭矩大于工具800根据原始校准测出的扭矩。

为了补偿长度差异，工具800允许用户向输入当前头长和偏移长度，则工具800调整工具800的校准，使得工具800所测量和显示的是实际扭矩值。

在一个说明性的实施例中，工具800，例如，工具800的处理器，通过计算校正系数(cf)，调整工具800的扭矩测量值，该测量基于用于校准工具800的长度(l2)、校准头长(h1)、新头长(h2)和偏移长度(x3)。

公式4

cf＝(l2+h2+偏移长度)/(l2+h1)

在计算校正系数(cf)时，工具800的处理器使用上述公式3调整扭矩测量值(τ)，使其对应于校正后的实际扭矩值(τcor)。

参考图10和11，描述了用于输入当前头长和可选地输入偏移长度的流程1000和显示顺序1100，以及根据本申请的一个说明性的实施例校正了工具800的扭矩。起初，可以在工具800的显示屏上显示目标屏幕1102。目标屏幕1102可以显示目标扭矩值或达到目标扭矩值的所需转动角度。用户接着可以按住用户输入界面的回车键，如1107所示。

流程1000开始并前进至步骤1002，该步骤中，工具800的显示器上显示菜单。所显示的菜单可以是，例如，图11中所示的菜单1106。步骤1004中，用户选取“设定头长”，如图11中的1106所示。一旦选取了“设定头长”，用户选择回车，例如，通过按下用户输入界面的回车键，如1108所示。然后，可以在显示器上显示设定头长菜单，如1110所示。然后，用户输入当前头长，当前头长与所用适配器或延长部偏移长度之和，或专用代码，如步骤1006所示。为输入偏移长度，用户可以按下用户输入界面中的上下按钮中的一个或多个，如1112所示，直至所显示的值与所需头长或代码相等。

如图11所示，输入菜单1110以英寸显示了头长。但是，如上所示，可以将显示头长的单位更换为其他测量单位。例如，用户可以按下用户输入界面的单位按钮，如1114所示，则所显示的头长的单位改变。如图所示，在按下单位按钮时，显示器以毫米显示头长，如1116所示。头长以毫米显示时，用户可以按下用户输入界面中的上下按钮中的一个或多个，如1118所示，直至所显示的值与所需头长或头长与偏移值之和相等。

再次参考图10，在一个说明性的实施例中，工具800还可以用于接收偏移长度的输入，例如，如上所示。在此实施例中，用户还可以输入偏移长度或专用代码，通过在步骤1008中回到工具800的菜单并选取“设定偏移长度”。一旦选定了“设定偏移长度”，则显示器上接着便显示设定偏移长度菜单。然后，用户输入偏移长度，或所用适配器或延长部的长度或专用代码，如步骤1010所示。

在使用工具800时，作为对输入了头长，以及可选地，对输入了偏移长度或头长和偏移长度之和的响应，工具800，例如，工具800的处理器，调整工具800的扭矩测量值，以与实际扭矩值相对应，例如，使用上述公式，如步骤1012所示。然后，用户可以使用具有正确头长及带有延长部或适配器的工具800，例如，通过转动工具来拧紧或拧松工件，如1014所示。在以工具800读取实际扭矩值的时候，工具800可以在达到所需或设定扭矩值时作出指示，如步骤1016所示。

在一个说明性的实施例中，工具100和800可以配置为固定头工具或可更换头工具，以允许工具正常工作和显示，并操作正确的菜单。图12展示了与本申请的一个实施例设定流程1200。流程1200开始于步骤1202，该步骤中，工具上显示设定菜单。该设定菜单允许工具配置为固定头工具或可更换头工具，如步骤1204所示。

若工具为固定头工具，选取固定头选项，则工具设置为固定头工具，如步骤1206所示。然后，该工具接收校准长度，例如，如图1的步骤1208所示的长度(l)。在一个说明性的实施例中，可以激活校准长度屏幕，并利用用户输入界面来输入校准长度。在又一个说明性实施例中，工具可以连接在外部数据库上，并基于工具的模型来检索校准长度，如步骤1210所示。在接收校准长度时，工具储存校准长度，例如储存在工具存储器中，如1212所示。然后，可以基于校准长度来校准工具，如步骤1214所示。

若工具是可更换头工具，选取可更换头选项，则工具设置为可更换头工具，如步骤1216所示。然后，该工具接收校准长度，例如，如图8的步骤1218所示的长度(h1)。在一个说明性的实施例中，可以激活校准长度屏幕，并利用用户输入界面来输入校准长度。在又一个说明性实施例中，工具可以连接在外部数据库上，并基于工具的模型来检索校准长度，如步骤1210所示。工具还可以接收校准长度，例如，图8中所示的长度(l2)，如步骤1220所示。与上述相似，可以激活校准长度屏幕，并利用用户输入界面来输入校准长度，或工具可以基于工具的模型来检索校准长度，如步骤1210所示。

在接收校准头长以及可选地，接收校准长度时，工具储存校准长度，例如，在工具的存储器中，如1222所示。然后，可以基于校准长度来校准工具，如步骤1224所示。

如上所述，工具为电子扭矩扳手。但是，工具还可以是其他用于向工件分配扭矩的机构，而不会脱离本申请的思路和范围。例如，非限制性地，工具可以是棘轮扳手、开口扳手、活动扳手、扭矩螺丝刀、可调节点击式扭矩工具、扭矩读数工具、扭矩驱动器、开口头扭矩扳手、棘轮或其他能够向工件分配扭矩的工具。

上述描述和附图中所陈述的主题仅作为解释说明，不具有限制性。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。