專利名稱：扳手及其角度扭力警示方法
技術領域：
本發明涉及一種手工具，特別是涉及一種扳手。
背景技術：
請參閱圖IA及圖1B，其是繪示現有習知的精密螺栓的安裝方式示意圖。圖中，精 密螺栓Iio與螺孔130之間會設有一墊片，又稱華司(washer) 120，其目的是增加精密螺栓 110與螺孔130周邊接觸面積的磨擦力。在精密加工的應用領域中，華司120受螺栓110 緊迫壓合于螺孔130時，華司120所承受的壓力大小與扭力程度至關重要。具體而言，華司 120所承受的壓力以磅數為單位，是指螺栓110向下咬合螺孔130的力量，而華司120所承 受的扭力則來自于螺栓110與華司120接觸面的壓合旋轉角度，如圖IB所示的45度。若螺栓110咬合螺孔130的磅數不足，則栓鎖不牢；若螺栓110咬合螺孔130的 磅數太高，一則華司120會被壓壞，二則栓鎖過度會造成金屬疲勞。而螺栓110若未在華司 120表面施加扭力，亦即螺栓110未在壓迫華司120在一特定磅數后，再旋入一特定角度， 則兩者僅僅抵觸壓合，便容易產生松動，華司120無法發揮其增加摩擦力的作用；但若螺栓 110施加過度扭力于華司120表面，則華司120易產生表面碎裂等損壞現象。因此，如何兼 顧每一個華司120所需的特定磅數與特定角度，是深為從業人員應用一般扳手栓鎖大量螺 栓110時所苦惱。因此，許多電子式的扳手皆同時具備偵測扭力及角度的功能，例如美國專 利案 US-4845998 及 US-7082866。由此可見，上述現有的扳手在產品結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟 待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但 長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品及方法又沒有適切的結構及方法能 夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。因此如何能創設一種新的扳手及其 角度扭力警示方法，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前業界極需改進的目標。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種扳手，以解決現有習知的扳手無法精確兼顧螺栓施 加于螺孔的扭力，及螺栓與華司表面的壓合旋轉角度的缺陷。本發明的另一目的在于，提供一種角度扭力警示方法，以解決現有習知的扳手無 法精確兼顧螺栓施加于螺孔的扭力，及螺栓與華司表面的壓合旋轉角度的缺陷。本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提 出的一種扳手，其包括一扳手本體；以及一電子裝置，設置于該扳手本體，包括一儲存單 元，用以儲存一預設扭力值與一預設角度值；一扭力偵測器，用以偵測該扳手本體所提供的 一扭力；一角速度感測晶片，用以在該扭力達到該預設扭力值后被啟動，并偵測該扳手本體 所旋轉的一角度；以及一警示裝置，用以在該角度達到該預設角度值時，發出一警示信號。本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。前述的扳手，其中所述的警示裝置包括一比較單元，用以在該扭力達到該預設扭力值后，輸出一觸發信號，觸發該角速度感測晶片。前述的扳手，其中所述的角速度感測晶片包括一回轉儀，用以偵測該扳手本體所旋轉的一角速度；以及一模擬電壓輸出器，用以在收到該觸發信號后，根據該角速度，輸出 一模擬電壓。前述的扳手，其中所述的警示裝置包括一轉換單元，用以將該模擬電壓，轉換為一角度值。前述的扳手，其中所述的警示裝置還包括一計算單元，用以累加一時間區間內的該角度值以產生該角度。前述的扳手，其中所述的扭力偵測器包括一應變規。前述的扳手，其中所述的電子裝置更包括一使用者介面裝置，用以存取該預設扭力值與該預設角度值。前述的扳手，其中所述的使用者介面裝置包括一顯示熒幕。前述的扳手，其中所述的警示裝置包括一警示燈，用以根據該警示信號，發出一閃爍燈光。前述的扳手，其中所述的警示裝置包括一喇叭，用以根據該警示信號，發出一警示
曰°前述的扳手，其中所述的儲存單元為一電子可抹除可程序化唯讀存儲器。前述的扳手，其中所述的警示裝置包括一微處理器。本發明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現。依據本發明提出的 一種角度扭力警示方法，應用于一電子式扳手，其包括下列步驟設定一預設扭力值及一預 設角度值；利用一扭力偵測器偵測該電子式板手所提供的一扭力；判斷該扭力是否達到該 預設扭力值；在該扭力達到該預設扭力值后，啟動一角速度感測晶片；利用該角速度感測 晶片偵測該電子式板手所旋轉的一角度；以及在該角度達到該預設角度值時，發出一警示 信號。本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。前述的角度扭力警示方法，其中所述的扭力偵測器包括一應變規。前述的角度扭力警示方法，其更包括利用一通用串列匯流排以更新該預設扭力值。前述的角度扭力警示方法，其更包括利用一通用串列匯流排以更新該預設角度值。前述的角度扭力警示方法，其更包括根據該警示信號發出一閃爍燈光。前述的角度扭力警示方法，其更包括根據該警示信號發出一警示音。前述的角度扭力警示方法，其中設定該預設扭力值及該預設角度值的步驟包括儲存該預設扭力值及該預設角度值。前述的角度扭力警示方法，其中設定該預設扭力值及該預設角度值的步驟包括將該預設扭力值及該預設角度值儲存于一電子可抹除可程序化唯讀存儲器中。本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。借由上述技術方案，本發明是在該扭力達到該預設扭力值后，才啟動該角速度感測晶片；因此，本發明具有至少下列兩 項優點
1、未啟動的角速度感測晶片可以減少電源電力的浪費。2、扭力偵測器在偵測扭力時，角速度感測晶片未通入電源，不會產生電磁干擾信號，來影響扭力偵測器。綜上所述，本發明以解決現有習知的扳手無法精確兼顧螺栓施加于螺孔的扭力， 及螺栓與華司表面的壓合旋轉角度的缺陷。本發明在技術上有顯著的進步，并具有明顯的 積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設計。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
圖IA與圖IB是為現有習知的精密螺栓的安裝方式示意圖。圖2是為本發明一實施方式的扳手的結構示意圖。圖3是繪示圖2的電子裝置的功能方塊圖。圖4是繪示圖3的電子裝置的詳細功能方塊圖。圖5是為本發明一實施例的扭力偵測器的結構示意圖。圖6是為本發明另一實施例的角速度感測晶片的結構示意圖。圖7是為本發明另一實施例的微處理器的結構示意圖。圖8是為本發明一實施方式的角度扭力警示方法的步驟流程圖。110:螺栓701 輸入端120:華司702:準位電壓點130 螺孔703 輸出針腳200 扳手本體710 微處理器300:電子裝置711:警示信號400:儲存單元720:比較單元410 預設扭力值721 觸發信號420 預設角度值730 轉換單元500 扭力偵測器731 角度值510:扭力740 計算單元600 角速度感測晶片 750 警示燈601 輸出針腳760 喇叭602 開關800 使用者介面裝置610:模擬電壓810 顯示熒幕700 警示裝置910 960 步驟
具體實施例方式為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合 附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的扳手及其角度扭力警示方法其具體實施方式
、結 構、方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
有關本發明的前述及其他技術內容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實 施例的詳細說明中將可清楚呈現。通過具體實施方式
的說明，當可對本發明為達成預定目 的所采取的技術手段及功效得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說 明之用，并非用來對本發明加以限制。請參閱圖2所示，其是為本發明一實施方式的扳手的結構示意圖。圖中，本實施方 式的扳手包括一扳手本體200及一電子裝置300。電子裝置300設于扳手本體200，且包括 一儲存單元400、一扭力偵測器500、一角速度感測晶片600及一警示裝置700。儲存單元 400是用以儲存一預設扭力值410及一預設角度值420，預設扭力值410是指扳手本體200 所欲施以工作的螺栓與螺孔的適當咬合扭力；而預設角度值420是指扳手本體200所欲施 以工作的螺栓與華司的接觸面的適當旋入角度。上述兩者皆規范于各種廠牌型號的螺栓與 華司的使用說明書中。使用者可在應用本實施方式的扳手栓鎖特定螺栓與華司時，先行將 此特定螺栓與華司的規格需求輸入儲存單元400以作為預設扭力值410與預設角度值420。扭力偵測器500是用以偵測扳手本體200所提供的一扭力，亦即扳手本體200栓 鎖螺栓于螺孔時所施加的扭力。扭力偵測器500會將所測得的扭力以電壓的形式傳送到警 示裝置700，當警示裝置700發現扭力達到預設扭力值410時，便啟動角速度感測晶片600 來偵測扳手本體200進一步旋轉的角度。換句話說，角速度感測晶片600是用以在扭力達 到預設扭力值410后，偵測扳手本體200所旋轉的一角度。而警示裝置700則用以在角度 也達到預設角度值420時，發出一警示信號以提醒使用者。其中，警示裝置700更包括一微 處理器710以處理上述的程序。具體而言，請繼續參閱圖3所示，其為本實施方式的電子裝置的功能方塊圖。圖 中，微處理器710包括一比較單元720、一轉換單元730及一計算單元740。當比較單元720 發現扭力偵測器500所提供的扭力510達到預設扭力值410時，便發出一觸發信號710給 角速度感測晶片600，以觸發角速度感測晶片600。而角速度感測晶片600則在收到觸發信 號710后，開始感測扳手本體200的角速度，并將角速度以電壓的形式呈現，進而輸出一模 擬電壓610給轉換單元730。換句話說，角速度感測晶片600內部包括一回轉儀與一模擬電 壓輸出器。回轉儀用以偵測扳手本體200所旋轉的角速度，而模擬電壓輸出器則用以在收 到觸發信號后，根據上述角速度，輸出一模擬電壓610。轉換單元730將模擬電壓610轉換為一角度值731并傳輸給計算單元740 ；最后， 計算單元740再累積計算一時間區間內的角度值731，以取得扳手本體200在栓鎖螺栓到達 一定磅數后，進一步旋入的角度。最后，當警示裝置700偵測到上述角度已達到預設角度值 420后，便產生一警示信號，來通知使用者停止操作本實施方式的扳手。藉此，本實施方式的 扳手可以精準將螺栓鎖入螺孔于一定磅數，而且精準控制螺栓與華司接觸面的旋入角度。請繼續參閱圖4，其為本實施方式的電子裝置的詳細功能方塊圖。圖中，電子裝置300更包括一使用者介面裝置800，以供使用者進行信息操作。具體而言，使用者介面裝 置800包括一通用串列匯流排(universal serialbus, USB)、一顯示熒幕810及一輸入裝 置。使用者可通過輸入裝置來存取預設扭力值410及預設角度值420，更可利用通用串列匯 流排來讓電子裝置300與外部的電子設備相連結，進而更新預設扭力值410及預設角度值 420。同理，使用者亦可利用顯示熒幕810來進一步了解扳手本體200工作當下的扭力、角 度、預設扭力值410及預設角度值420等信息。更進一步的說，警示裝置710更包括一警示燈750及一喇叭760。警示燈750與喇叭760則根據警示裝置710所提供的警示信號711 來發出閃爍燈光及警示音。最后，儲存單元400則可為一電子可抹除可程序化唯讀存儲器 (electrically erasable programmable read only memory, EEPROM),當然亦可米用隨機存取存儲器(random access memory, RAM)等相應替代的設備來實現。請參閱圖5所示，其為本發明一實施例的扭力偵測器的結構示意圖。圖中，扭力偵測器500可為一應變規，其具體實做方式可采用DaJing公司型號BKF350-1EB的應變規 (strain gauge)來實現。此應變規是在橋式結構的兩端，各輸出一順向電壓信號及一反向電壓信號，以代表扳手本體200的旋轉方向；并以順向電壓信號與反向電壓信號的電壓差， 亦即扭力電壓值，來代表扭力的大小。舉例而言，應變規是在接收一順時針扭力時輸出一順 向電壓信號，且在接收一逆時針扭力時輸出一反向電壓信號。請參閱圖6所示，其為本發明另一實施例的角速度感測晶片的結構示意圖。圖中，角速度感測晶片600可利用InvenSense公司型號IDG-1004的回轉儀角速度偵測晶片來實 現。值得注意的是，回轉儀角速度偵測晶片是利用輸出針腳(pin)603來輸出模擬電壓610 給微處理器710，而且此型號的回轉儀角速度偵測晶片的輸出電壓值為每4mV對應每秒一 度的角度變化量。此外，角速度感測晶片600的啟動是受控于開關604，而開關604的柵極則連接比較單元720。值得一提的是，開關604的輸出端連接到角速度感測晶片600的電源端VDD ；換句 話說，在扭力來到達預設扭力值410的前，角速度感測晶片600是未被供給電源的。因此， 當扭力偵測器500在偵測扭力值時，不會受到其他信號的干擾，亦即角速度感測晶片600不 會同時工作。此舉一則可以節省整體的電力，二則有助于提升扭力偵測器500的精確度。請參閱圖7所示，其為本發明另一實施例的微處理器的結構示意圖。圖中，微處理 器710可利用Texas Instruments公司型號MSP430-F427的單晶片來實現的。值得注意的 是，前述模擬電壓610可經由配套電路輸入端701饋入微處理器710內部的比較單元720 ； 而且微處理器710是由準位電壓點702取得參考電壓，微處理器710再以參考電壓跟模擬 電壓610來產生差動電壓值，微處理器710內部的轉換單元730與計算單元740便利用差 動電壓值與一時間差值來計算出實際的角位移量，亦即扳手本體200在將螺栓鎖入螺孔于 一定磅數后，進一步將螺栓旋入華司的角度。上述時間差值是微處理器710在通過輸出針 腳703輸出觸發信號721給角速度感測晶片600后，啟動微處理器710內建的計時單元，例 如石英震蕩器，來取得。最后，請參閱圖8，其繪示本發明一實施方式的角度扭力警示方法的步驟流程圖。 本實施方式的角度扭力警示方法，是應用于一電子式扳手，其包括下列步驟首先，如步驟 910所示，設定一預設扭力值及一預設角度值。然后，如步驟920所示，利用一扭力偵測器偵 測電子式板手所提供的一扭力。接下來，如步驟930所示，判斷扭力是否達到預設扭力值； 若是，則如步驟940所示，啟動一角速度感測晶片。然后，如步驟950所示，利用角速度感測 晶片偵測電子式板手所旋轉的一角度。最后，如步驟960所示，在角度達到預設角度值時， 發出一警示信號。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖 然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人 員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案 的范圍內。
權利要求
一種扳手，其特征在于其包括一扳手本體；以及一電子裝置，設置于該扳手本體，包括一儲存單元，用以儲存一預設扭力值與一預設角度值；一扭力偵測器，用以偵測該扳手本體所提供的一扭力；一角速度感測晶片，用以在該扭力達到該預設扭力值后被啟動，并偵測該扳手本體所旋轉的一角度；以及一警示裝置，用以在該角度達到該預設角度值時，發出一警示信號。
2.根據權利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的警示裝置包括一比較單元，用 以在該扭力達到該預設扭力值后，輸出一觸發信號，觸發該角速度感測晶片。
3.根據權利要求2所述的扳手，其特征在于其中所述的角速度感測晶片包括 一回轉儀，用以偵測該扳手本體所旋轉的一角速度；以及一模擬電壓輸出器，用以在收到該觸發信號后，根據該角速度，輸出一模擬電壓。
4.根據權利要求3所述的扳手，其特征在于其中所述的警示裝置包括一轉換單元，用 以將該模擬電壓，轉換為一角度值。
5.根據權利要求4所述的扳手，其特征在于其中所述的警示裝置還包括一計算單元， 用以累加一時間區間內的該角度值以產生該角度。
6.根據權利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的扭力偵測器包括一應變規。
7.根據權利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的電子裝置更包括一使用者介面 裝置，用以存取該預設扭力值與該預設角度值。
8.根據權利要求7所述的扳手，其特征在于其中所述的使用者介面裝置包括一顯示熒眷ο
9.根據權利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的警示裝置包括一警示燈，用以 根據該警示信號，發出一閃爍燈光。
10.根據權利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的警示裝置包括一喇叭，用以根 據該警示信號，發出一警示音。
11.根據權利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的儲存單元為一電子可抹除可 程序化唯讀存儲器。
12.根據權利要求1所述的扳手，其特征在于其中所述的警示裝置包括一微處理器。
13.一種角度扭力警示方法，應用于一電子式扳手，其特征在于其包括下列步驟 設定一預設扭力值及一預設角度值；利用一扭力偵測器偵測該電子式板手所提供的一扭力； 判斷該扭力是否達到該預設扭力值； 在該扭力達到該預設扭力值后，啟動一角速度感測晶片； 利用該角速度感測晶片偵測該電子式板手所旋轉的一角度；以及 在該角度達到該預設角度值時，發出一警示信號。
14.根據權利要求13所述的角度扭力警示方法，其特征在于其中所述的扭力偵測器包括一應變規。
15.根據權利要求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匯流排以更新該預設扭力值。
16.根據權利要求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 列匯流排以更新該預設角度值。
17.根據權利要求13所述的角度扭力警示方法，其特征在于其更包括根據該警示信 號發出一閃爍燈光。
18.根據權利要求13所述的角度扭力警示方法，其特征在于其更包括根據該警示信號發出一警示音。
19.根據權利要求13所述的角度扭力警示方法，其特征在于其中設定該預設扭力值及 該預設角度值的步驟包括儲存該預設扭力值及該預設角度值。
20.根據權利要求13所述的角度扭力警示方法，其特征在于其中設定該預設扭力值及 該預設角度值的步驟包括將該預設扭力值及該預設角度值儲存于一電子可抹除可程序化唯讀存儲器中。
全文摘要
本發明是有關于一種扳手及其角度扭力警示方法，該扳手包括一扳手本體及一電子裝置。電子裝置設置于扳手本體，且包括一儲存單元、一扭力偵測器、一角速度感測晶片及一警示裝置。儲存單元是用以儲存一預設扭力值及一預設角度值，扭力偵測器是用以偵測扳手本體所提供的一扭力。角速度感測晶片是用以在扭力達到預設扭力值后被啟動，并偵測扳手本體所旋轉的一角度；而警示裝置則用以在角度達到預設角度值時，發出一警示信號。
文檔編號B25B23/14GK101797736SQ20091020661
公開日2010年8月11日 申請日期2009年10月21日 優先權日2009年2月6日
發明者謝智慶 申請人:謝智慶