在电子扭矩扳手中使用usb用户接口的方法和系统的制作方法
【专利摘要】通信端口协助将扭矩和/或角度日志信息从电子扭矩工具下载至外部装置。可将扭矩和/或角度日志信息输入客户端软件中，并经通信端口接口从外部装置下载至电子扭矩工具中。包括实时时钟信息和扳手系统信息的附加信息可通过通信端口接口下载至电子扭矩工具中。
【专利说明】在电子扭矩扳手中使用USB用户接口的方法和系统
【技术领域】
[0001] 本申请涉及用于向工件施加扭矩的工具。特别地，本申请涉及一种电子扭矩扳手， 其配置为用于与外部设备交换数据和设置。
【背景技术】
[0002] 精密工具，如扭矩扳手，通常用在汽车和工业应用中，其将预定的扭矩和/或角位 移施加到工件上，例如带螺纹的紧固件。在作业时可在要应用到每个工件的作业规格或工 作表中指定具体的扭矩和/或角位移。精密工具通常是可调节的，并且可以手动配置，以在 作业时将指定的扭矩和/或角位移应用在每一个工件上。一旦指定的扭矩或角度设定配置 好了，则精密工具可防止用户通过激活位于力施加器或工具手柄与所述工件或例如工具头 部之间的机械解除，从而超出指定扭矩或角位移。替代性地，当已经施加了规定的扭矩和/ 或角位移时，可通过提供例如触觉、听觉或视觉指示，来简单地指示加精密工具。对于涉及 众多不同的扭矩和/或位移规格的作业，为每个不同规格而重置工具，这一过程可能是缓 慢而费力的，还有可能导致错误。
[0003] 精密工具，如扭矩扳手，也常用来测量所施加的扭矩和/或施加到工件上的角位 移。在许多应用中，用户通过使用这种精密工具获得的扭矩和/或角位移的测量值是手动 地记录在日志中的，以确保质量。将测量结果手动记录在日志的过程也是缓慢而劳动强度 大的，并更有机会导致错误。
【发明内容】
[0004] 根据本发明的一个方面，一种电子扭矩工具被配置为具有通用串行总线 (universal serial bus, USB)接口。客户端软件可在外部设备、如个人计算机（PC)上执 行，以将数据设置输入电子扭矩工具中，或通过USB接口从电子扭矩工具接收的测量数据。 USB接口也可用于提供实时时钟设置、软件更新或从外部设备到电子扭矩工具的其他配置 信息。
[0005] 根据本发明一方面的方法包括，将至少一组预设工作参数输入计算装置、例如PC 中。所述预设工作参数可包括至少一个扭矩设置和/或角位移设置，以及对应于所述转矩 设定和/或角位移设置中的至少一个标识符。所述工作参数可从所述计算装置通过USB接 口传送给电子扭矩扳手。
[0006] 根据本发明另一方面的方法包括，将一组扭矩测量值存储在电子扭矩扳手的存储 器中，并将该组扭矩测量值从电子扭矩扳手通过USB接口传送给外部计算装置。
[0007] 根据本发明另一方面的方法包括：通过USB接口从计算装置接收实时时钟设定， 并基于实时时钟设定配置电子扭矩扳手的时钟。根据本发明另一方面的方法包括：通过 USB接口从计算装置接收预设工作参数、工具标识符、工具系统参数和/或软件更新到电子 扭矩工具。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 为协助理解要保护的主题，参照附图描述了实施例，通过以下描述，将更好地理解 和领悟要保护的主题、其构建和操作以及其许多优点，其中： 图1为展示根据本申请一个实施例的扭矩工具的框图； 图2为展示连接至根据本申请一个实施例的外部装置的扭矩工具的框图； 图3为根据本申请一个实施例的、用于输入设置信息以在电子扭矩扳手上配置预设工 作的图形用户界面的一个例子； 图4为展示根据本申请一个实施例的、用于进入电子扭矩工具用的预设工作参数的方 法的流程图； 图5为展示根据本申请一个实施例的、用于将测量数据从电子扭矩工具传送至外部装 置的方法的流程图； 图6为展示根据本申请一个实施例的、用于将实时时钟设定从外部装置传送至电子扭 矩工具的方法的流程图； 图7为展示根据本发明一个实施例的、用于将预设工作参数从外部装置传送至电子扭 矩工具的方法的流程图。
[0009] 应当理解，标记中的备注以及在此讨论的材料、尺寸和公差都仅是建议性的，本领 域技术人员应当能够在本发明范围内修正这些建议。
【具体实施方式】
[0010] 虽然本发明容许有许多不同形式的实施例，但其中示出在附图中并将在本文中详 细描述的是本发明的优选实施例；应当理解，本文应被认为是对发明原理的示例，并不意将 本发明的宽泛的方面限制到所示的实施例。
[0011] 本发明涉及将通用串行总线（USB)接口合并到适于对工件施加扭矩的工具中，所 述工件例如是螺纹紧固件、螺栓和螺母，所述工具例如是电子扭矩扳手，以为用户和扳手制 造商提供一种计算机接口。为满足汽车、工业应用或质量控制的需求，电子扭矩扳手可以预 先装载有多组扭矩和/或角度的工作预设值。本发明的一个实施例包括以个人计算机（PC) 为基础的客户端软件工具，其用于与电子扭矩扳手进行通信。基于PC的客户端软件工具 利用通信端口接口来协助设置转矩和/或角度的作业，例如，通用串行总线（USB)、火线、串 口、并口、红外线、无线或雷电（Thunderbolt)端口。
[0012] 根据本发明的一个方面，电子扭矩扳手具有将扭矩和角度日志信息存储在内部存 储器中的性能，所述日志信息表示施加到工件上的扭矩或角位移各自的量，所述内部存储 器例如配置在电子扳手上的闪存。还公开了一种用于将日志下载到计算机系统中，以实现 记录、归档或质量审计目的。
[0013] 参见图1，根据本发明的一个方面，适于对工件施加扭矩的工具，例如电子扭矩扳 手100,包括处理器102和连接至该处理器的存储器104。工具100还包括接口电路106,其 可操作地连接至通信接口端口 108，例如通用串行总线（USB)、火线、串口、并口、红外线、无 线或雷电（Thunderbolt)端口。接口电路106和存储器104可通过一个或多个内部信号路 径110连接至处理器。
[0014] 处理器102协助工具100的各部件之间的通信，并控制工具100的各电器部件的 操作。根据本发明的一个方面，存储器104可存储用于与工具100 -起使用的数据或计算 机程序。例如，存储器104可用于存储预设的扭矩和角度目标值，以在自动设置中使用，或 存储例如临时扭矩和角度目标值。非限制性地，存储器104可包括非暂态计算机可读记录 介质，如硬盘驱动器、DVD、CD、闪存驱动器、易失性或非易失性存储器、RAM或任何其他类型 的数据存储。
[0015] 工具100还可包括连接至处理器102的用户接口电路112。用户接口电路112可 包括显不器114和一个或多个手动输入设备116,如一组按钮。替代性地，显不器114和输 入设备116可集成在单个设备中，例如同时执行显示和手动输入功能的触摸屏。用户接口 电路112还可包括一个或多个指示器117,例如，发光二极管（LED)，其连接至处理器102,以 提供反馈给用户。
[0016] 根据本发明的一个方面，工具100还包括扭矩传感器118,例如应变仪或测力传感 器，例如连接至处理器102,扭矩传感器118适于测量由工具施加到工件上的扭矩的量。转 矩传感器118可包括信号调节电路120,如模数转换器电路，其用于将模拟应变计或测力传 感器的输出信号转换成例如适于输入到或由处理器102使用的数字信号格式。角位移传感 器122可并入扭矩传感器118中，并适于测量工件的角位移量，也可连接至处理器102。角 位移传感器122可包括例如微机电系统(MEMS)陀螺仪。
[0017] 功率源130和时钟电路132也连接至处理器102。功率源130可包括电源或功率 源，例如一个或多个电池、燃料电池或太阳能电池等。时钟电路132可被配置为显示时间、 为转矩和角度测量值提供时间戳、和/或协助对例如预设扭矩或角度工作所涉及的各种处 理进行定时。
[0018] 在一个实施例中，显示器114可显示各种信息，以供用户查看和理解。例如，扭矩 或角位移的储存的实时测量值、预设值或其他文本或图形信息。例如，显示器114可包括液 晶显示器（IXD)、有机发光二极管（0LED)显示器、等离子屏、阴极射线管显示器或任何其他 种类的黑白或彩色显示器，以允许用户查看和理解信息。
[0019] 指示器117可包括以视觉、听觉或通过触觉手段指示当达到预定扭矩或角度时提 示用户的结构。例如，指示器117可包括一个或多个LED和LCD背光，该背光在达到预设扭 矩或角位移时照亮。替代性地，指示器117可包括在达到预设扭矩或角位移时产生振动的 振动机构。
[0020] 参照见图2,根据本发明的一个方面，工具、如电子扭矩扳手202,可连接至外部装 置、如使用标准接口连接器(例如USB电缆206)的个人计算机204。这允许将信息、如预设 的工作参数、校准信息、扳手系统参数和扳手系统软件更新，从个人计算机204输入到电子 扭矩扳手202。电子扭矩扳手202与个人计算机204之间的连接还允许将表示所存储的对 工件的扭矩和/或角应用的扭矩和/或角位移测量值从电子扭矩扳手202下载到个人计算 机的日志中。
[0021] 参见图2和图3,个人计算机204可配置为执行客户端软件，其提供有用于输入设 置信息的图形用户界面，以在所述电子扭矩扳手202上配置预设的作业。客户端软件可配 置为具有一个或多个显示器302,以向用户显示预设的工作设置和/或一个或多个数据输 入屏幕304,以促进新的工作设置条目或修改数据组中现有的工作设置。图3所示的几个预 置工作设置的一个例子包括作业标识符，该标识符可以是作业号，或是如图所示的预设名 称，还包括对应于该作业标识符的一组参数。对于每一作业标识符，该组参数可包括例如模 式选择、最小扭矩设置、最大扭矩设置、单元选择、最小角度设置、最大角度设置、批次计数 和校准系数。模式选择器用于将电子扭矩扳手配置在一个特定的模式，例如仅扭矩模式、仅 角度模式、扭矩随后角度模式、角度随后扭矩模式，以及同时角度及扭矩模式。
[0022] 图4是工序流程图，示出了根据本发明一个方面的工序400。该工序可由例如用 户通过个人计算机来执行。如图所示，该工序400开始，并进入步骤402,其包括将至少一组 预设工作参数键入计算设备、如PC中。预设工作参数可包括至少一个扭矩设置，其表示应 当施加到工件上的扭矩量，以及至少一个对应于所述扭矩设置的标识符。在步骤404中，该 方法包括将预置工作参数的设定从所述计算装置传送至电子扭矩扳手。
[0023] 根据本发明的一个方面，预设工作参数可包括至少一个角位移设置，其表示对应 于所述扭矩设置而应当作用在工件上的角位移量。预设工作参数也可包括对应于所述扭矩 设置的校准系数。可包括在根据本发明各方面的一组预设工作参数中的其他预设工作参数 包括例如对应于每个作业标识符的最小扭矩设置、最大扭矩设置、最小角度设置和最大角 度设置。
[0024] 根据本发明的另一个方面，所述一组预设工作参数包括模式选择器，其中，所述模 式选择器可以选择转矩唯一模式、仅角度模式、扭矩随后角度模式、角度随后扭矩模式、或 者同时扭矩及角度模式。
[0025] 图5是工序流程图，示出了根据本发明一个方面的工序500。该过程可以在适于将 扭矩施加到工件上的工具上执行，该工具例如为电子扭矩扳手，其通过线缆连接至个人计 算机，例如通用串行总线（USB)、火线、串口、并口、无线、红外或雷电（Thunderbolt)电缆。 如图所示，工序500开始，并进入步骤502,其包括将一组扭矩测量值存储在电子扭矩扳手 的存储器中。在步骤504中，该方法包括将该组扭矩测量值从电子扭矩扳手传送至外部计 算装置。
[0026] 根据本发明的一个方面，该组扭矩测量值对应于存储在电子扭矩扳手的存储器中 的一组预设工作参数。根据本发明的另一个方面，将该组扭矩测量值从电子扭矩扳手传送 至外部计算设备，包括将表示扭矩扳手施加到工件上的扭矩量的该组扭矩测量值，从所述 电子扭矩扳手的存储器传送至电子扭矩扳手的一个通信端口，例如USB端口。
[0027] 在步骤506中，该方法包括将一组角位移测量值存储在电子扭矩扳手的存储器 中。该组角位移测量值对应于存储在电子扭矩扳手的存储器中的一组预设工作参数。在步 骤508中，该方法包括将该组角位移测量值从电子扭矩扳手传送至外部计算装置。
[0028] 图6是展示根据本发明一个方面的工序600的流程图。该过程可在适于将扭矩施 加到工件上的工具、例如电子扭矩扳手上进行，该工具包括通信端口如USB端口，并通过通 信电缆、如USB线连接到个人计算机。如图所示，该工序600开始，并进入步骤602,其包括 从计算装置接收实时时钟设置。在一个实施例中，实时时钟可用于对存储在所述工具中的 数据加时间戳，例如，所存储的扭矩测量值或存储的角位移测量值。在框604中，该方法包 括基于实时时钟设定而配置电子扭矩扳手的时钟。
[0029] 图7是展示根据本发明一个方面的工序700的流程图。该过程可在适于将扭矩施 加到工件上的工具、例如电子扭矩扳手上进行，该工具包括通信端口如USB端口，并通过通 信电缆、如USB线连接到个人计算机。如图所示，该工序700开始，并进入步骤702,其包括 从计算装置接收至少一组预设工作参数。所述预设工作参数可包括例如至少一个扭矩设置 和对应于该至少一个扭矩设置的至少一个标识符。在步骤704中，所述方法包括将该组预 设的工作参数存储在电子扭矩扳手的存储器中。根据本发明的一方面，该组预设工作参数 可包括对应于该扭矩设置的至少一个角位移设置。
[0030] 在步骤706中，所述方法包括：在所述电子扭矩扳手的显示器上显示识别符，在步 骤708中，该方法包括：接收到电子扭矩扳手的用户输入。所述用户输入例如可指示标识符 的选择。在步骤710中，所述方法包括使用对应于所选择的标识符的扭矩设置来配置电子 扭矩扳手。在步骤712中，所述方法进一步包括使用对应于所选择的标识符的至少一个角 位移设置来配置电子扭矩扳手。
[0031] 根据本发明的一个方面，可通过电子扭矩扳手上配置的通信端口、如USB端口，从 计算装置接收工具特定标识符、例如序列号和/或型号。所述工具特定标识符可存储在电 子扭矩扳手的存储器中。根据本发明的另一方面，可通过电子扭矩扳手上配置的通信端口、 如USB端口，将工具软件更新接收到电子扭矩扳手中。所述软件更新可存储在电子扭矩扳 手的存储器中。根据本发明的另一方面，可通过电子扭矩扳手上配置的通信端口、如USB端 口，将一组扳手系统参数接收到电子扭矩扳手中。所述扳手系统参数可存储在电子扭矩扳 手的存储器中。根据本发明的这一方面，可使用存储在电子扭矩扳手的存储器中的扳手系 统参数来配置电子扭矩扳手。
[0032] 根据本发明的另一方面，电子扭矩工具包括处理器、与处理器相连的存储器、连接 至处理器和接口电路的扭矩传感器，例如连接至处理器的通用串行总线（USB)接口电路。指 令存储在存储器中，并由所述处理器执行，以经过接口电路从计算装置接收至少一组预设 工作参数，并将该组预设工作参数存储在存储器中。根据本发明的一些方面，所述预设工作 参数可包括至少一个扭矩设置和对应于该扭矩设置的至少一个标识符。所述指令进一步可 包括可由处理器执行的指令，用于将一组扭矩测量值存储在存储器中，并经接口电路将该 组扭矩测量值从电子扭矩工具传送至外部计算装置。
[0033] 如上所述，工具100可以是电子扭矩扳手。然而，应当理解，工具100也可以是在 不脱离本发明范围的任何适于将扭矩施加到工件上的机构。例如，非限制地，精密工具100 可以是棘轮扳手、开口扳手、活动扳手或能够将扭矩施加到工件上的任何其他工具。
[0034] 如本文所用，术语"连接"或"可通信地连接"可表示两方之间的任何物理、电、磁 或其他连接，无论是直接的还是间接的。"连接" 一词并不限于两个实体之间的固定的直接 连接。
[0035] 前述说明书和附图中列出的主题是通过举例说明的方式提供的，而不作为限制。 尽管已展示了描述了特定的实施例，但本领域技术人员显然能够作出改变和修改，而在不 脱离 申请人:贡献的更宽方面。当根据现有技术从适当的角度观察时，寻求保护的实际范围 由权利要求来限定。
【权利要求】
1. 一种方法，包括： 将一组预设工作参数输入计算装置中，所述预设工作参数包括扭矩设置和对应于该扭 矩设置的标识符；并且 将该一组预设工作参数从所述计算装置传送至适于对工件施加扭矩的工具。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一组预设工作参数包括对应于所述 扭矩设置的角位移设置。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一组预设工作参数包括对应于所述 扭矩设置的校准系数。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一组预设工作参数包括最小扭矩设 置、最大扭矩设置、最小角度设置和最大角度设置。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设工作参数包括模式选择器，其 中所述模式选择器从下组中进行选择：仅扭矩模式、仅角度模式、扭矩随后角度模式、角度 随后扭矩模式和同时扭矩及角度模式。
6. -种方法，包括： 将扭矩测量值存储在适于对工件施加扭矩的工具的存储器中，其中，所述扭矩测量值 分别表示由所述工具施加到各工件上的扭矩的量； 将所述扭矩测量值从所述工具传送至外部计算装置。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述扭矩测量值对应于存储在所述存储 器中的一组预设工作参数。
8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述传送扭矩测量值包括通过设在所述 工具上的通信端口传送来自所述存储器的扭矩测量值，所述端口与所述存储器是可操作通 信的。
9. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括： 将角位移测量值存储在所述存储器中，其中所述角位移测量值对应于存储在存储器中 的所述一组预设工作参数；并且 将所述角位移测量值从所述工具传送至所述外部计算装置。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用实时时钟对每个角位移测量值加 盖时间戮。
11. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使用实时时钟对每个扭矩测量值加盖 时间戳。
12. -种方法，包括： 从计算装置接收实时时钟设置； 基于所述实时时钟设置，配置适于对工件施加扭矩的工具的时钟。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过设在所述工具上的 通信端口接收实时时钟设置。
14. 一种方法，包括： 从计算装置接收一组预设工作参数，所述预设工具参数包括扭矩设置和对应于该扭矩 设置的标识符； 将所述一组预设工作参数存储在适于对工件施加扭矩的工具的存储器中。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述一组预设工作参数包括对应于所 述扭矩设置的角位移设置。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括： 在可操作连接至所述工具的显示器上显示所述标识符； 将指示着标识符选择的用户输入接收到工具中； 利用对应于所选择的标识符的扭矩设置来配置所述工具。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：配置所述工具， 利用对应于所选择的标识符的角位移设置来配置所述工具。
18. -种方法，包括： 从计算装置接收工具特定标识符； 将所述工具特定标识符存储在适于对工件施加扭矩的工具的存储器中。
19. 一种方法，包括(执行于电子扭矩扳手上的）： 从外部计算装置接收工具软件更新； 将所述工具软件更新存储在所述电子扭矩扳手的存储器中。
20. -种方法，包括： 从外部计算装置接收一组扳手系统参数； 将所述扳手系统参数存储在电子扭矩扳手的存储器中； 用所述扳手系统参数配置所述电子扭矩扳手。
21. 适于对工件施加扭矩的扭矩工具，包括： 处理器； 连接至所述处理器的存储器； 连接至所述处理器的扭矩传感器； 连接至所述处理器的通用串行总线（USB)接口电路；以及 存储在所述存储器中的指令，所述指令可由所述处理器执行，以便： 通过USB电路从计算装置接收一组预设工作参数，所述预设工作参数包括扭矩设置和 对应于所述扭矩设置的标识符；并且 将所述一组预设工作参数存储在所述存储器中。
22. 根据权利要求21所述的扭矩工具，其特征在于，所述指令进一步包括可由所述处 理器执行的指令，以便： 将扭矩测量值存储在存储器中，其中，所述扭矩测量值分别表示施加到各工件上的扭 矩的量；并且 通过所述USB电路将所述扭矩测量值从扭矩工具传送至外部计算装置。
【文档编号】B25B23/147GK104142903SQ201410185700
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2013年5月7日
【发明者】黎杰, 杰里·A.·金, 吴廷文, 内森·J.·李 申请人:施耐宝公司