专利名称：扳手及其角度扭力警示方法
技术领域：
本发明涉及一种手工具，特别是涉及一种扳手。
背景技术：
请参阅图IA及图1B，其是绘示现有习知的精密螺栓的安装方式示意图。图中，精 密螺栓Iio与螺孔130之间会设有一垫片，又称华司(washer) 120，其目的是增加精密螺栓 110与螺孔130周边接触面积的磨擦力。在精密加工的应用领域中，华司120受螺栓110 紧迫压合于螺孔130时，华司120所承受的压力大小与扭力程度至关重要。具体而言，华司 120所承受的压力以磅数为单位，是指螺栓110向下咬合螺孔130的力量，而华司120所承 受的扭力则来自于螺栓110与华司120接触面的压合旋转角度，如图IB所示的45度。若螺栓110咬合螺孔130的磅数不足，则栓锁不牢；若螺栓110咬合螺孔130的 磅数太高，一则华司120会被压坏，二则栓锁过度会造成金属疲劳。而螺栓110若未在华司 120表面施加扭力，亦即螺栓110未在压迫华司120在一特定磅数后，再旋入一特定角度， 则两者仅仅抵触压合，便容易产生松动，华司120无法发挥其增加摩擦力的作用；但若螺栓 110施加过度扭力于华司120表面，则华司120易产生表面碎裂等损坏现象。因此，如何兼 顾每一个华司120所需的特定磅数与特定角度，是深为从业人员应用一般扳手栓锁大量螺 栓110时所苦恼。因此，许多电子式的扳手皆同时具备侦测扭力及角度的功能，例如美国专 利案 US-4845998 及 US-7082866。由此可见，上述现有的扳手在产品结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟 待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但 长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能 够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的扳手及其 角度扭力警示方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种扳手，以解决现有习知的扳手无法精确兼顾螺栓施 加于螺孔的扭力，及螺栓与华司表面的压合旋转角度的缺陷。本发明的另一目的在于，提供一种角度扭力警示方法，以解决现有习知的扳手无 法精确兼顾螺栓施加于螺孔的扭力，及螺栓与华司表面的压合旋转角度的缺陷。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提 出的一种扳手，其包括一扳手本体；以及一电子装置，设置于该扳手本体，包括一储存单 元，用以储存一预设扭力值与一预设角度值；一扭力侦测器，用以侦测该扳手本体所提供的 一扭力；一角速度感测晶片，用以在该扭力达到该预设扭力值后被启动，并侦测该扳手本体 所旋转的一角度；以及一警示装置，用以在该角度达到该预设角度值时，发出一警示信号。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的扳手，其中所述的警示装置包括一比较单元，用以在该扭力达到该预设扭力值后，输出一触发信号，触发该角速度感测晶片。前述的扳手，其中所述的角速度感测晶片包括一回转仪，用以侦测该扳手本体所旋转的一角速度；以及一模拟电压输出器，用以在收到该触发信号后，根据该角速度，输出 一模拟电压。前述的扳手，其中所述的警示装置包括一转换单元，用以将该模拟电压，转换为一角度值。前述的扳手，其中所述的警示装置还包括一计算单元，用以累加一时间区间内的该角度值以产生该角度。前述的扳手，其中所述的扭力侦测器包括一应变规。前述的扳手，其中所述的电子装置更包括一使用者介面装置，用以存取该预设扭力值与该预设角度值。前述的扳手，其中所述的使用者介面装置包括一显示荧幕。前述的扳手，其中所述的警示装置包括一警示灯，用以根据该警示信号，发出一闪烁灯光。前述的扳手，其中所述的警示装置包括一喇叭，用以根据该警示信号，发出一警示
曰°前述的扳手，其中所述的储存单元为一电子可抹除可程序化唯读存储器。前述的扳手，其中所述的警示装置包括一微处理器。本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的 一种角度扭力警示方法，应用于一电子式扳手，其包括下列步骤设定一预设扭力值及一预 设角度值；利用一扭力侦测器侦测该电子式板手所提供的一扭力；判断该扭力是否达到该 预设扭力值；在该扭力达到该预设扭力值后，启动一角速度感测晶片；利用该角速度感测 晶片侦测该电子式板手所旋转的一角度；以及在该角度达到该预设角度值时，发出一警示 信号。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的角度扭力警示方法，其中所述的扭力侦测器包括一应变规。前述的角度扭力警示方法，其更包括利用一通用串列汇流排以更新该预设扭力值。前述的角度扭力警示方法，其更包括利用一通用串列汇流排以更新该预设角度值。前述的角度扭力警示方法，其更包括根据该警示信号发出一闪烁灯光。前述的角度扭力警示方法，其更包括根据该警示信号发出一警示音。前述的角度扭力警示方法，其中设定该预设扭力值及该预设角度值的步骤包括储存该预设扭力值及该预设角度值。前述的角度扭力警示方法，其中设定该预设扭力值及该预设角度值的步骤包括将该预设扭力值及该预设角度值储存于一电子可抹除可程序化唯读存储器中。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明是在该扭力达到该预设扭力值后，才启动该角速度感测晶片；因此，本发明具有至少下列两 项优点
1、未启动的角速度感测晶片可以减少电源电力的浪费。2、扭力侦测器在侦测扭力时，角速度感测晶片未通入电源，不会产生电磁干扰信号，来影响扭力侦测器。综上所述，本发明以解决现有习知的扳手无法精确兼顾螺栓施加于螺孔的扭力， 及螺栓与华司表面的压合旋转角度的缺陷。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的 积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够 更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图IA与图IB是为现有习知的精密螺栓的安装方式示意图。图2是为本发明一实施方式的扳手的结构示意图。图3是绘示图2的电子装置的功能方块图。图4是绘示图3的电子装置的详细功能方块图。图5是为本发明一实施例的扭力侦测器的结构示意图。图6是为本发明另一实施例的角速度感测晶片的结构示意图。图7是为本发明另一实施例的微处理器的结构示意图。图8是为本发明一实施方式的角度扭力警示方法的步骤流程图。110:螺栓701 输入端120:华司702:准位电压点130 螺孔703 输出针脚200 扳手本体710 微处理器300:电子装置711:警示信号400:储存单元720:比较单元410 预设扭力值721 触发信号420 预设角度值730 转换单元500 扭力侦测器731 角度值510:扭力740 计算单元600 角速度感测晶片 750 警示灯601 输出针脚760 喇叭602 开关800 使用者介面装置610:模拟电压810 显示荧幕700 警示装置910 960 步骤
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对依据本发明提出的扳手及其角度扭力警示方法其具体实施方式
、结 构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实 施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式
的说明，当可对本发明为达成预定目 的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说 明之用，并非用来对本发明加以限制。请参阅图2所示，其是为本发明一实施方式的扳手的结构示意图。图中，本实施方 式的扳手包括一扳手本体200及一电子装置300。电子装置300设于扳手本体200，且包括 一储存单元400、一扭力侦测器500、一角速度感测晶片600及一警示装置700。储存单元 400是用以储存一预设扭力值410及一预设角度值420，预设扭力值410是指扳手本体200 所欲施以工作的螺栓与螺孔的适当咬合扭力；而预设角度值420是指扳手本体200所欲施 以工作的螺栓与华司的接触面的适当旋入角度。上述两者皆规范于各种厂牌型号的螺栓与 华司的使用说明书中。使用者可在应用本实施方式的扳手栓锁特定螺栓与华司时，先行将 此特定螺栓与华司的规格需求输入储存单元400以作为预设扭力值410与预设角度值420。扭力侦测器500是用以侦测扳手本体200所提供的一扭力，亦即扳手本体200栓 锁螺栓于螺孔时所施加的扭力。扭力侦测器500会将所测得的扭力以电压的形式传送到警 示装置700，当警示装置700发现扭力达到预设扭力值410时，便启动角速度感测晶片600 来侦测扳手本体200进一步旋转的角度。换句话说，角速度感测晶片600是用以在扭力达 到预设扭力值410后，侦测扳手本体200所旋转的一角度。而警示装置700则用以在角度 也达到预设角度值420时，发出一警示信号以提醒使用者。其中，警示装置700更包括一微 处理器710以处理上述的程序。具体而言，请继续参阅图3所示，其为本实施方式的电子装置的功能方块图。图 中，微处理器710包括一比较单元720、一转换单元730及一计算单元740。当比较单元720 发现扭力侦测器500所提供的扭力510达到预设扭力值410时，便发出一触发信号710给 角速度感测晶片600，以触发角速度感测晶片600。而角速度感测晶片600则在收到触发信 号710后，开始感测扳手本体200的角速度，并将角速度以电压的形式呈现，进而输出一模 拟电压610给转换单元730。换句话说，角速度感测晶片600内部包括一回转仪与一模拟电 压输出器。回转仪用以侦测扳手本体200所旋转的角速度，而模拟电压输出器则用以在收 到触发信号后，根据上述角速度，输出一模拟电压610。转换单元730将模拟电压610转换为一角度值731并传输给计算单元740 ；最后， 计算单元740再累积计算一时间区间内的角度值731，以取得扳手本体200在栓锁螺栓到达 一定磅数后，进一步旋入的角度。最后，当警示装置700侦测到上述角度已达到预设角度值 420后，便产生一警示信号，来通知使用者停止操作本实施方式的扳手。藉此，本实施方式的 扳手可以精准将螺栓锁入螺孔于一定磅数，而且精准控制螺栓与华司接触面的旋入角度。请继续参阅图4，其为本实施方式的电子装置的详细功能方块图。图中，电子装置300更包括一使用者介面装置800，以供使用者进行信息操作。具体而言，使用者介面装 置800包括一通用串列汇流排(universal serialbus, USB)、一显示荧幕810及一输入装 置。使用者可通过输入装置来存取预设扭力值410及预设角度值420，更可利用通用串列汇 流排来让电子装置300与外部的电子设备相连结，进而更新预设扭力值410及预设角度值 420。同理，使用者亦可利用显示荧幕810来进一步了解扳手本体200工作当下的扭力、角 度、预设扭力值410及预设角度值420等信息。更进一步的说，警示装置710更包括一警示灯750及一喇叭760。警示灯750与喇叭760则根据警示装置710所提供的警示信号711 来发出闪烁灯光及警示音。最后，储存单元400则可为一电子可抹除可程序化唯读存储器 (electrically erasable programmable read only memory, EEPROM),当然亦可米用随机存取存储器(random access memory, RAM)等相应替代的设备来实现。请参阅图5所示，其为本发明一实施例的扭力侦测器的结构示意图。图中，扭力侦测器500可为一应变规，其具体实做方式可采用DaJing公司型号BKF350-1EB的应变规 (strain gauge)来实现。此应变规是在桥式结构的两端，各输出一顺向电压信号及一反向电压信号，以代表扳手本体200的旋转方向；并以顺向电压信号与反向电压信号的电压差， 亦即扭力电压值，来代表扭力的大小。举例而言，应变规是在接收一顺时针扭力时输出一顺 向电压信号，且在接收一逆时针扭力时输出一反向电压信号。请参阅图6所示，其为本发明另一实施例的角速度感测晶片的结构示意图。图中，角速度感测晶片600可利用InvenSense公司型号IDG-1004的回转仪角速度侦测晶片来实 现。值得注意的是，回转仪角速度侦测晶片是利用输出针脚(pin)603来输出模拟电压610 给微处理器710，而且此型号的回转仪角速度侦测晶片的输出电压值为每4mV对应每秒一 度的角度变化量。此外，角速度感测晶片600的启动是受控于开关604，而开关604的栅极则连接比较单元720。值得一提的是，开关604的输出端连接到角速度感测晶片600的电源端VDD ；换句 话说，在扭力来到达预设扭力值410的前，角速度感测晶片600是未被供给电源的。因此， 当扭力侦测器500在侦测扭力值时，不会受到其他信号的干扰，亦即角速度感测晶片600不 会同时工作。此举一则可以节省整体的电力，二则有助于提升扭力侦测器500的精确度。请参阅图7所示，其为本发明另一实施例的微处理器的结构示意图。图中，微处理 器710可利用Texas Instruments公司型号MSP430-F427的单晶片来实现的。值得注意的 是，前述模拟电压610可经由配套电路输入端701馈入微处理器710内部的比较单元720 ； 而且微处理器710是由准位电压点702取得参考电压，微处理器710再以参考电压跟模拟 电压610来产生差动电压值，微处理器710内部的转换单元730与计算单元740便利用差 动电压值与一时间差值来计算出实际的角位移量，亦即扳手本体200在将螺栓锁入螺孔于 一定磅数后，进一步将螺栓旋入华司的角度。上述时间差值是微处理器710在通过输出针 脚703输出触发信号721给角速度感测晶片600后，启动微处理器710内建的计时单元，例 如石英震荡器，来取得。最后，请参阅图8，其绘示本发明一实施方式的角度扭力警示方法的步骤流程图。 本实施方式的角度扭力警示方法，是应用于一电子式扳手，其包括下列步骤首先，如步骤 910所示，设定一预设扭力值及一预设角度值。然后，如步骤920所示，利用一扭力侦测器侦 测电子式板手所提供的一扭力。接下来，如步骤930所示，判断扭力是否达到预设扭力值； 若是，则如步骤940所示，启动一角速度感测晶片。然后，如步骤950所示，利用角速度感测 晶片侦测电子式板手所旋转的一角度。最后，如步骤960所示，在角度达到预设角度值时， 发出一警示信号。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案 的范围内。
权利要求
一种扳手，其特征在于其包括一扳手本体；以及一电子装置，设置于该扳手本体，包括一储存单元，用以储存一预设扭力值与一预设角度值；一扭力侦测器，用以侦测该扳手本体所提供的一扭力；一角速度感测晶片，用以在该扭力达到该预设扭力值后被启动，并侦测该扳手本体所旋转的一角度；以及一警示装置，用以在该角度达到该预设角度值时，发出一警示信号。
2.根据权利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的警示装置包括一比较单元，用 以在该扭力达到该预设扭力值后，输出一触发信号，触发该角速度感测晶片。
3.根据权利要求2所述的扳手，其特征在于其中所述的角速度感测晶片包括 一回转仪，用以侦测该扳手本体所旋转的一角速度；以及一模拟电压输出器，用以在收到该触发信号后，根据该角速度，输出一模拟电压。
4.根据权利要求3所述的扳手，其特征在于其中所述的警示装置包括一转换单元，用 以将该模拟电压，转换为一角度值。
5.根据权利要求4所述的扳手，其特征在于其中所述的警示装置还包括一计算单元， 用以累加一时间区间内的该角度值以产生该角度。
6.根据权利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的扭力侦测器包括一应变规。
7.根据权利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的电子装置更包括一使用者介面 装置，用以存取该预设扭力值与该预设角度值。
8.根据权利要求7所述的扳手，其特征在于其中所述的使用者介面装置包括一显示荧眷ο
9.根据权利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的警示装置包括一警示灯，用以 根据该警示信号，发出一闪烁灯光。
10.根据权利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的警示装置包括一喇叭，用以根 据该警示信号，发出一警示音。
11.根据权利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的储存单元为一电子可抹除可 程序化唯读存储器。
12.根据权利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的警示装置包括一微处理器。
13.一种角度扭力警示方法，应用于一电子式扳手，其特征在于其包括下列步骤 设定一预设扭力值及一预设角度值；利用一扭力侦测器侦测该电子式板手所提供的一扭力； 判断该扭力是否达到该预设扭力值； 在该扭力达到该预设扭力值后，启动一角速度感测晶片； 利用该角速度感测晶片侦测该电子式板手所旋转的一角度；以及 在该角度达到该预设角度值时，发出一警示信号。
14.根据权利要求13所述的角度扭力警示方法，其特征在于其中所述的扭力侦测器包括一应变规。
15.根据权利要求13所述的角度扭力警示方法，其特征在于其更包括利用一通用串列汇流排以更新该预设扭力值。
16.根据权利要求13所述的角度扭力警示方法，其特征在于其更包括利用一通用串 列汇流排以更新该预设角度值。
17.根据权利要求13所述的角度扭力警示方法，其特征在于其更包括根据该警示信 号发出一闪烁灯光。
18.根据权利要求13所述的角度扭力警示方法，其特征在于其更包括根据该警示信号发出一警示音。
19.根据权利要求13所述的角度扭力警示方法，其特征在于其中设定该预设扭力值及 该预设角度值的步骤包括储存该预设扭力值及该预设角度值。
20.根据权利要求13所述的角度扭力警示方法，其特征在于其中设定该预设扭力值及 该预设角度值的步骤包括将该预设扭力值及该预设角度值储存于一电子可抹除可程序化唯读存储器中。
全文摘要
本发明是有关于一种扳手及其角度扭力警示方法，该扳手包括一扳手本体及一电子装置。电子装置设置于扳手本体，且包括一储存单元、一扭力侦测器、一角速度感测晶片及一警示装置。储存单元是用以储存一预设扭力值及一预设角度值，扭力侦测器是用以侦测扳手本体所提供的一扭力。角速度感测晶片是用以在扭力达到预设扭力值后被启动，并侦测扳手本体所旋转的一角度；而警示装置则用以在角度达到预设角度值时，发出一警示信号。
文档编号B25B23/14GK101797736SQ20091020661
公开日2010年8月11日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年2月6日
发明者谢智庆 申请人:谢智庆