專利名稱：無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從對螺栓、螺母、螺絲等進(jìn)行緊固的緊固機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上配置的扭矩傳 感器和/或旋轉(zhuǎn)角度傳感器中檢測出扭矩和/或旋轉(zhuǎn)角度，并通過無線發(fā)送到數(shù)據(jù)接收單 元的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
進(jìn)行基于扭矩法的緊固的緊固機(jī)，檢測出動力機(jī)的負(fù)載，即動力機(jī)的電流值后，將 該電流值作為指標(biāo)對緊固扭矩進(jìn)行控制。在檢測出該電流值來控制緊固扭矩的方法中，在 電流值根據(jù)電壓等的變化而變化的情況下，不能得到準(zhǔn)確的緊固扭矩。而且，由于力從動力 機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)傳遞到旋轉(zhuǎn)軸，所以緊固扭矩受減速機(jī)構(gòu)的傳遞效率影響。即，由于持續(xù)使用 作為新緊固機(jī)的與相對電流值的緊固扭矩相同的緊固機(jī)，其結(jié)果是呈現(xiàn)出與減速機(jī)構(gòu)相適 應(yīng)，從而若減速機(jī)構(gòu)的傳遞效率變好，則相對同一電流值的緊固扭矩會提高。因此，為了確 認(rèn)實(shí)際的緊固扭矩，需要在緊固后用扳手增加緊固而測量扭矩等的追加操作。為了解決該問題，提出了使螺栓、螺母、螺絲等緊固機(jī)中具有檢測緊固扭矩并加以 顯示的緊固扭矩測量單元(例如，參考專利文獻(xiàn)1 (特開2006-21272號公報(bào)))。在專利文獻(xiàn)1的緊固機(jī)中，緊固扭矩測量單元具有傾斜儀等的扭矩傳感器和與該 扭矩傳感器電連接的顯示裝置，將緊固扭矩測量單元直接安裝在緊固機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上，可檢 測、顯示緊固扭矩。在專利文獻(xiàn)1的緊固機(jī)中，安裝有緊固扭矩測量單元的旋轉(zhuǎn)軸由可彼此反向旋轉(zhuǎn) 的內(nèi)軸和外軸構(gòu)成，外軸前端具有反力承受部。緊固扭矩測量單元被配置在安裝了反力承 受部的外軸上。即，由于緊固扭矩測量單元與外軸一體旋轉(zhuǎn)，所以有時(shí)因外軸在旋轉(zhuǎn)中或在 旋轉(zhuǎn)停止位置，而不能很好地看到顯示裝置。另外，在安裝凹部的螺栓等時(shí)將旋轉(zhuǎn)軸插入凹部的情況下等，有時(shí)緊固扭矩測量 單元也會進(jìn)入到凹部中，而不能看到緊固扭矩。S卩，專利文獻(xiàn)1的緊固機(jī)在旋轉(zhuǎn)軸的外側(cè)部安裝有緊固扭矩測量單元，并在緊固 扭矩測量單元上設(shè)置有顯示裝置，所以有時(shí)因在緊固時(shí)移動到看不到的位置，或在外軸的 旋轉(zhuǎn)停止位置，而看不到顯示裝置。另外，雖然將緊固扭矩測量單元安裝在外軸側(cè)，但是在 內(nèi)軸中進(jìn)行實(shí)際的緊固，并在外軸承受反力的情況下，有時(shí)作用于外軸的扭矩與作用于實(shí) 際進(jìn)行緊固的內(nèi)軸之間存在差異。而且，在專利文獻(xiàn)1的緊固機(jī)中，為了將由緊固測量單元檢測出的緊固值顯示到 在緊固機(jī)主體側(cè)設(shè)置的顯示器上，需要通過信號線(有線)來連接緊固扭矩測量單元和顯 示器。但是，由于緊固扭矩測量單元與旋轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，所以有信號線被繞在緊固扭矩測量 單元或在操作中被鉤住而斷了的危險(xiǎn)。另外，由于信號線中容易帶有電噪聲，所以還認(rèn)為不 能傳送準(zhǔn)確的扭矩值。另外，雖也可考慮基于滑動環(huán)(lip ring)等的電信號傳遞機(jī)構(gòu)，但 緊固扭矩測量單元本身會大型化，引起了操作性的惡化。另外，在進(jìn)行基于旋轉(zhuǎn)角法的緊固的緊固機(jī)中，通過在動力機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上安裝編碼器或在旋轉(zhuǎn)軸上安裝狹縫(slit)板和光電斷續(xù)器(photointerrupter)，檢測出動力機(jī) 的轉(zhuǎn)速，并以該轉(zhuǎn)速的計(jì)數(shù)值為指標(biāo)來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度的控制。在該情況下，由于旋 轉(zhuǎn)也是從動力機(jī)經(jīng)減速設(shè)備傳遞到旋轉(zhuǎn)軸，所以受到減速設(shè)備的彈性變形等的影響。因此，在實(shí)際緊固后的螺母的旋轉(zhuǎn)角度可通過目測來粗略確認(rèn)，但是為了確認(rèn)準(zhǔn) 確的緊固角度，需要在緊固后進(jìn)行基于角度儀等的追加作業(yè)。而且，在通過扭矩梯度法進(jìn)行緊固的緊固機(jī)中檢測出扭矩相對螺母的旋轉(zhuǎn)角度的 梯度，并將該值的變化作為指標(biāo)進(jìn)行控制。但是，在通過現(xiàn)有的扭矩梯度法進(jìn)行緊固的緊固機(jī)，如上所述，由于對于扭矩以動 力機(jī)的電流作為指標(biāo)，對于旋轉(zhuǎn)角度以緊固時(shí)間作為指標(biāo)，所以檢測出動力機(jī)的電流值相 對于緊固時(shí)間的梯度，而不是扭矩相對于螺母的旋轉(zhuǎn)角度的梯度，并以該值的變化作為指 標(biāo)來對動力機(jī)的電流值進(jìn)行控制，從而在精度上產(chǎn)生了偏差。另外，緊固確認(rèn)是通過實(shí)際緊 固幾個(gè)螺栓，并曲線化動力機(jī)的電流值相對于此時(shí)的緊固時(shí)間來進(jìn)行的，但需要每次都將 檢測緊固時(shí)間和電流值的裝置與緊固機(jī)相連。而且，在當(dāng)前的緊固機(jī)中，若將緊固設(shè)備設(shè)定為規(guī)定的扭矩，并進(jìn)行已經(jīng)緊固后的 螺栓的緊固，則在該螺栓為規(guī)定扭矩以下的情況下，旋轉(zhuǎn)螺栓，以規(guī)定的扭矩進(jìn)行緊固。但 是，即使在已經(jīng)以規(guī)定的扭矩以上的扭矩進(jìn)行了緊固的情況下，若緊固機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸達(dá)到了 規(guī)定的扭矩，則即使螺栓不旋轉(zhuǎn)緊固也會結(jié)束，而判斷為以規(guī)定的扭矩進(jìn)行了緊固。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可從旋轉(zhuǎn)軸上配置的數(shù)據(jù)發(fā)送單元將與 作用于旋轉(zhuǎn)軸的扭矩和/或旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號通過無線發(fā)送到數(shù)據(jù)接收單元 的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)。為了解決上述問題，本發(fā)明的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)發(fā)送單元，設(shè)置在緊 固機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上，具有檢測扭矩的功能；以及數(shù)據(jù)接收單元。所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元具有扭矩 傳感器，配置為可檢測作用于旋轉(zhuǎn)軸的扭矩；和發(fā)送裝置，與該扭矩傳感器電連接，且無線 發(fā)送由扭矩傳感器檢測出的與扭矩有關(guān)的信號；所述數(shù)據(jù)接收單元具有接收裝置，接收 從所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元的發(fā)送裝置發(fā)送的與扭矩有關(guān)的信號；和顯示裝置，顯示該接收裝置 接收到的與扭矩有關(guān)的信號。本發(fā)明的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，包括設(shè)置在緊固機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上，具有檢測旋轉(zhuǎn)角度 的功能的數(shù)據(jù)發(fā)送單元；以及數(shù)據(jù)接收單元。所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元具有旋轉(zhuǎn)角度傳感器， 配置為可檢測作用于旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度；和發(fā)送裝置，與該旋轉(zhuǎn)角度傳感器電連接，且無線 發(fā)送由旋轉(zhuǎn)角度傳感器檢測出的與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號；所述數(shù)據(jù)接收單元具有接收裝 置，接收從所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元的發(fā)送裝置發(fā)送的與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號；和顯示裝置，顯示 該接收單元接收的與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號。數(shù)據(jù)接收單元最好配置在緊固機(jī)的主體側(cè)或向主體供給電源的電源線上的框體 內(nèi)，且在緊固機(jī)或框體內(nèi)具有控制使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的動力機(jī)的控制電路；控制電路與接收裝 置電連接，并根據(jù)接收裝置接收到的與扭矩和/或旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號，來控制動力機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，可通過在旋轉(zhuǎn)軸上直接配置的數(shù)據(jù)發(fā)送單元， 來直接檢測出作用于旋轉(zhuǎn)軸的緊固扭矩和旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度，并通過發(fā)送裝置將所檢測出的緊固扭矩和旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度發(fā)送到外部。所發(fā)送的與扭矩和旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號通過 可在與旋轉(zhuǎn)軸一體且不旋轉(zhuǎn)的位置上配置的數(shù)據(jù)接收單元的接收裝置來接收，并顯示在顯 示裝置上。由于可直接檢測出作用于旋轉(zhuǎn)軸的緊固扭矩來加以顯示，所以改為不需要實(shí)際測 出實(shí)際的緊固扭矩來進(jìn)行確認(rèn)。另外，由于對于旋轉(zhuǎn)角度也可直接檢測出旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角 度來加以顯示，所以在緊固后不需要實(shí)際測量旋轉(zhuǎn)角度。由于數(shù)據(jù)接收單元與數(shù)據(jù)發(fā)送單元分立構(gòu)成，所以在凹處插入旋轉(zhuǎn)軸來進(jìn)行緊固 的情況下，即使在數(shù)據(jù)發(fā)送單元插入到凹處而不能觀察到的位置上，也可在數(shù)據(jù)接收單元 上設(shè)置的顯示裝置上顯示緊固扭矩和/或旋轉(zhuǎn)角度，而能夠觀察到。顯示裝置與接收裝置相連，由于顯示裝置不與旋轉(zhuǎn)軸一體旋轉(zhuǎn)，所以以消除因旋 轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)或停止位置等，顯示裝置不能觀察到的問題，可邊確認(rèn)顯示裝置，邊進(jìn)行準(zhǔn)確的 緊固。另外，通過將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)發(fā)送單元發(fā)送到數(shù)據(jù)接收單元，在數(shù)據(jù)發(fā)送單元和數(shù)據(jù) 接收單元之間不會有信號線等的連接物。因此，對操作性不會有不良影響。另外，與有線的 情形相比，電噪聲造成的影響小。而且，由于數(shù)據(jù)發(fā)送單元上不需要顯示裝置，所以能夠使數(shù)據(jù)發(fā)送單元小型化、質(zhì) 量輕，進(jìn)而，由于也不需要使顯示裝置操作的電源，所以能夠使作為電源的電池小型化、壽 命長。由于在進(jìn)行基于扭矩法的緊固的緊固機(jī)中可從旋轉(zhuǎn)軸直接檢測出緊固扭矩，所以 與通過將該緊固扭矩用于控制而進(jìn)行基于動力機(jī)的電流值的控制相比，能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的基 于扭矩法的緊固。由于在進(jìn)行基于旋轉(zhuǎn)角法的緊固的緊固機(jī)中可直接檢測出旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角度，所 以與通過將該旋轉(zhuǎn)角度用于控制而進(jìn)行基于動力機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速的控制相比，可以進(jìn)行 準(zhǔn)確的基于旋轉(zhuǎn)角法的緊固。由于在進(jìn)行基于扭矩梯度法的緊固的緊固機(jī)中可從旋轉(zhuǎn)軸直接檢測出緊固扭矩 和旋轉(zhuǎn)角度，所以通過檢測出相對該旋轉(zhuǎn)角度的扭矩，并將該值的變化用于控制，而能夠進(jìn) 行基于原本的扭矩梯度法的緊固，并檢測出動力機(jī)的電流值相對緊固時(shí)間的梯度，與基于 該值的變化的控制相比，從而能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的基于扭矩梯度法的緊固。另外，由于從1個(gè)數(shù) 據(jù)發(fā)送單元發(fā)送扭矩和旋轉(zhuǎn)角度的信號，所以可進(jìn)行扭矩和旋轉(zhuǎn)角度的同步。而且，由于可 檢測出旋轉(zhuǎn)角度，所以還可以從緊固時(shí)間和旋轉(zhuǎn)角度檢測出旋轉(zhuǎn)速度。在可從旋轉(zhuǎn)軸直接檢測出緊固扭矩和旋轉(zhuǎn)角度的緊固機(jī)中，若將緊固機(jī)設(shè)定為規(guī) 定的扭矩，并進(jìn)行已經(jīng)緊固后的扭矩的緊固，則在該螺栓是規(guī)定扭矩以下的情況下，螺栓旋 轉(zhuǎn)而以規(guī)定的扭矩進(jìn)行緊固。但是，在已經(jīng)以規(guī)定扭矩以上的扭矩進(jìn)行了緊固的情況下，即 使達(dá)到了規(guī)定的扭矩，緊固機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸也不旋轉(zhuǎn)。因此，通過檢測從緊固開始到規(guī)定的扭矩 緊固機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸是否旋轉(zhuǎn)，可判斷出是否緊固合格該螺栓在規(guī)定扭矩的范圍內(nèi)進(jìn)行了緊 固、或以規(guī)定扭矩以上的扭矩進(jìn)行了緊固。并通過蜂鳴器和燈等作為通知裝置與接收單元 相連，從而在以規(guī)定扭矩以上的扭矩進(jìn)行了緊固的情況下，可通過聲音和光使操作者知道 不合格，能夠使操作者容易識別出達(dá)到了規(guī)定扭矩以上的扭矩。另外，在達(dá)到了規(guī)定扭矩以 上的扭矩的情況下，一旦使緊固機(jī)反轉(zhuǎn)而使螺栓松動，并再次正向旋轉(zhuǎn)，從而還能夠?qū)⒕o固修改到規(guī)定的扭矩。另外，通過在接收裝置上具有或連接個(gè)人計(jì)算機(jī)和外部存儲器等的存儲裝置，可 以存儲、管理、輸出與扭矩和/或旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號。由此，可進(jìn)行遠(yuǎn)程存儲、管理和輸出 螺栓等的緊固狀態(tài)。尤其在進(jìn)行基于扭矩梯度法的緊固的情況下，不需要為進(jìn)行緊固確認(rèn)， 而將檢測電流值等的裝置與緊固機(jī)相連。而且，若在緊固機(jī)上配置接收裝置，將設(shè)定開關(guān)與接收裝置相連，并通過設(shè)定開關(guān) 預(yù)先輸入希望的緊固扭矩，則通過將所接收到的與扭矩有關(guān)的信號反饋給緊固機(jī)的動力機(jī) 的功率控制，能夠通過希望的緊固扭矩進(jìn)行螺栓等的緊固。由此，與基于動力機(jī)等的負(fù)載檢 測的扭矩檢測相比，能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的緊固。


圖1是本發(fā)明的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是數(shù)據(jù)發(fā)送單元的框圖；圖3是將顯示裝置適用于數(shù)據(jù)接收單元的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖4是表示將本發(fā)明適用于手動式扳手的實(shí)施例的平面圖；圖5是適用了顯示裝置的數(shù)據(jù)接收單元的框圖；圖6是將個(gè)人計(jì)算機(jī)適用于數(shù)據(jù)接收單元的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖7是適用了個(gè)人計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)接收單元的框圖；圖8是使用了多個(gè)無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)的情況下的示意圖；圖9是適用于裝載了數(shù)據(jù)接收單元的緊固機(jī)的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖10是裝載了數(shù)據(jù)接收單元的緊固機(jī)的框圖；圖11是表示將本發(fā)明適用于具有薄型扳手的緊固機(jī)的實(shí)施例的局部截面圖；圖12是表示將本發(fā)明適用于手動式扳手的實(shí)施例的局部截面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)(10)如圖1所示，由在緊固機(jī)(50)的旋轉(zhuǎn)軸(52)上 配置的數(shù)據(jù)收發(fā)單元(20)和接收來自該數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)的與扭矩有關(guān)的無線信號、并 進(jìn)行各種動作的數(shù)據(jù)接收單元(30)構(gòu)成。另外，本說明書中，所謂緊固機(jī)(50)的“旋轉(zhuǎn)軸(52) ”包括單軸的情況下的旋轉(zhuǎn)軸 或伴隨其旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的各種軸，在如背景技術(shù)所示的這種由內(nèi)軸和外軸構(gòu)成的雙軸的緊固 機(jī)(50)的情況下，包括這些軸和伴隨其旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的各種軸。有時(shí)在旋轉(zhuǎn)軸(52)上安裝 了反力承受部(53)。在下面的說明中，說明了在數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)中，可檢測出作用于旋轉(zhuǎn)軸(52)的 扭矩和旋轉(zhuǎn)軸(52)的旋轉(zhuǎn)角度兩者，但是當(dāng)然也可僅檢測出其中一個(gè)。數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)如圖1所示，容納在可裝卸或固定安裝在緊固機(jī)(50)的旋轉(zhuǎn) 軸(52)上的筒狀外殼(20a)。通過使數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)可裝卸，從而有在數(shù)據(jù)發(fā)送單元 (20)出現(xiàn)問題的情況下，可僅用備用的數(shù)據(jù)發(fā)送單元(圖中未示)替換數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20) 的優(yōu)點(diǎn)。另外，不需要將數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)和緊固機(jī)(50)作為一組而具有相同數(shù)目，較為 經(jīng)濟(jì)。
數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)如圖2所示，將扭矩傳感器(21)、旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)、發(fā)送 從扭矩傳感器(21)和旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)輸出的與扭矩和/或旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號的發(fā) 送裝置(22)作為主體而構(gòu)成。扭矩傳感器(21)電檢測作用于旋轉(zhuǎn)軸(52)的扭矩，例如，可示例在旋轉(zhuǎn)軸(52) 上裝載的傾斜儀(未圖示)。將旋轉(zhuǎn)軸(52)上產(chǎn)生的扭矩的變化作為與扭矩有關(guān)的信號從扭矩傳感器(21)輸 出。例如，在傾斜儀的情況下，將旋轉(zhuǎn)軸(52)中產(chǎn)生的扭矩的變化作為阻抗變化來加以檢 測，并作為電壓變化被輸出。在旋轉(zhuǎn)軸(52)由外軸和內(nèi)軸構(gòu)成的情況下，將扭矩傳感器(21)裝在外軸或內(nèi)軸 中的任一個(gè)上。另外，在外軸上具有反力承受部(53)的情況下，安裝了反力承受部(53) — 側(cè)的軸與實(shí)際進(jìn)行緊固的軸相比，有時(shí)所作用的扭矩會產(chǎn)生差異。因此，在該情況下，最好 在實(shí)際進(jìn)行緊固的內(nèi)軸一側(cè)安裝數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)，由此，與安裝在外軸一側(cè)的情形相比， 可檢測出更準(zhǔn)確的緊固扭矩。旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)對旋轉(zhuǎn)軸(52)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行電檢測，例如，可示例在旋轉(zhuǎn) 軸(52)或在旋轉(zhuǎn)軸(52)和不旋轉(zhuǎn)部分安裝的編碼器、陀螺傳感器、光電斷續(xù)器或磁傳感 器。在任何一種情況下都將旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)安裝在實(shí)際進(jìn)行緊固的軸上。將旋轉(zhuǎn)軸(52)的旋轉(zhuǎn)角度作為與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號從旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)輸 出。例如，在編碼器的情況下，作為與旋轉(zhuǎn)軸(52)的旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號，輸出編碼脈沖。 另外，在陀螺傳感器的情況下，將絕對角速度輸出作為與旋轉(zhuǎn)軸(52)的旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信 號而輸出。在光電斷續(xù)器的情況下，通過受光部檢測發(fā)光部發(fā)出的光，從而將旋轉(zhuǎn)軸(52) 的旋轉(zhuǎn)作為數(shù)字信號而輸出。將從扭矩傳感器(21)和旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)輸出的信號發(fā)送到發(fā)送裝置(22)。 發(fā)送裝置(22)包括CPU(23)、發(fā)送用的RF(射頻)電路(24)和發(fā)送用的天線(25)。另外， 在外殼(20a)上裝載了作為電源的電池(未圖示)，對各設(shè)備供給電源。在扭矩傳感器(21)與發(fā)送裝置(22)的CPU(23)之間，配置放大電路(27)和A/D 轉(zhuǎn)換器(28)，通過放大電路(27)放大從扭矩傳感器(21)輸出的與扭矩有關(guān)的信號，通過 A/D轉(zhuǎn)換器(28)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到CPU (23)。旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)在如編碼器這樣，是輸出數(shù)字信號的設(shè)備的情況下，可連接 為將信號直接發(fā)送到CPU(23)。在是輸出模擬信號的設(shè)備的情況下，通過A/D轉(zhuǎn)換器(未圖 示)和根據(jù)需要通過放大電路(未圖示)進(jìn)行放大，并對放大后的模擬信號，使用A/D轉(zhuǎn)換 器(未圖示)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到CPU (23)。CPU(23)從RF電路(24)經(jīng)天線(25)無線發(fā)送與扭矩和旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號。并 且，在天線(25)因數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)的旋轉(zhuǎn)而位于與數(shù)據(jù)接收單元(30)相反一側(cè)的情況 下，有時(shí)載波(電波、紅外線等)會被截?cái)?。在這種情況下，由于通過在數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20) 上每隔規(guī)定角度配置多個(gè)天線(25)，從而其中一個(gè)天線(25)可位于數(shù)據(jù)接收單元(30) — 側(cè)，所以能進(jìn)行可靠的發(fā)送，而載波不會被截?cái)?。并且，由于通過將數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)直接配置在旋轉(zhuǎn)軸(52)上，從而可直接檢測 出作用于旋轉(zhuǎn)軸(52)的緊固扭矩或旋轉(zhuǎn)軸(52)的旋轉(zhuǎn)角度，所以即使在旋轉(zhuǎn)軸(52)和動 力機(jī)(電動機(jī)(54))之間配置了減速機(jī)構(gòu)(未圖示)的緊固機(jī)(50)中，也能夠檢測出準(zhǔn)確的緊固扭矩和旋轉(zhuǎn)軸(52)的旋轉(zhuǎn)角度，而不受減速機(jī)構(gòu)的效率變化或彈性變形等的影響?？梢詮臄?shù)據(jù)發(fā)送單元(20)通過電波、紅外線以無線方式發(fā)送信號。另外，還可以 組成使用了無線LAN和個(gè)人用無線網(wǎng)絡(luò)(WPAN)的結(jié)構(gòu)。通過圖1所示的數(shù)據(jù)接收單元(30)接收所發(fā)送的與扭矩有關(guān)的信號和與旋轉(zhuǎn)角 度有關(guān)的信號。數(shù)據(jù)接收單元(30)如后所述，可與緊固機(jī)(50)分開設(shè)置，或可通過螺絲等 固定在緊固機(jī)(50)上的狀態(tài)來加以安裝。另外，也可以與緊固機(jī)(50) —體設(shè)置。數(shù)據(jù)接收單元(30)如圖5所示，作為接收裝置(32)，具有接收用的天線(35)、接 收用的RF電路(34)和CPU(33)。所接收的與扭矩有關(guān)的信號可經(jīng)天線(35)和RF電路 (34)發(fā)送到CPU (33)，并將與扭矩有關(guān)的信號轉(zhuǎn)換為扭矩值，或進(jìn)行基于扭矩的各種控制、 存儲、管理、輸出等。同樣，所接收的與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號也可經(jīng)天線(35)和RF電路(34)發(fā)送到 CPU(33)，并將與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)角度值，或進(jìn)行基于旋轉(zhuǎn)角度的各種控 制、存儲、管理和輸出等。所接收的與扭矩和旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號可顯示在與接收裝置(32)電連接的顯示 裝置(40)上。由此，能夠?qū)⑺邮盏降呐c扭矩有關(guān)的信號和與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號作為扭 矩值和角度值而看到。對數(shù)據(jù)接收單元(30)的電源供給可使用電池，也可使用工業(yè)電源。附圖表示了數(shù)據(jù)接收單元(30)的各種實(shí)施例。如圖1所示，數(shù)據(jù)接收單元(30)可與緊固機(jī)(50) —體設(shè)置。并且，在該情況下， 數(shù)據(jù)接收單元(30)優(yōu)選設(shè)置在向使緊固機(jī)(50)的旋轉(zhuǎn)軸(52)旋轉(zhuǎn)的動力機(jī)(例如電動 機(jī)(54))供給電源的電源線上，且電連接對動力機(jī)進(jìn)行控制的控制電路和接收裝置(32)。 由此，可根據(jù)接收裝置(32)所接收到的與扭矩有關(guān)的信號和/或與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號， 來對動力機(jī)(電動機(jī)(54))進(jìn)行反饋控制等。如圖3所示，數(shù)據(jù)接收單元(30)可與緊固機(jī)(50)分開地設(shè)置。在該情況下，作為 顯示裝置(40)，如圖3所示，可示例液晶顯示器(LCD)，能夠使液晶顯示器顯示所測量出的 扭矩值和/或旋轉(zhuǎn)角度。具有顯示裝置(40)的數(shù)據(jù)接收單元(30)可制作希望的文字大小和形狀，還可適 當(dāng)設(shè)定所顯示的扭矩值和/或旋轉(zhuǎn)角度的大小、顏色、顯示時(shí)間等。另外，還可以為手表這 樣的形狀。顯示裝置(40)可通過在操作者容易看到的位置上進(jìn)行固定、立放和懸掛等，從而 使操作者可邊看顯示裝置(40)，邊將螺栓等固定至希望的扭矩值和/或旋轉(zhuǎn)角度。由于顯示裝置(40)的電源可以與數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)分開配置，所以可以使數(shù)據(jù) 發(fā)送單元(20)上配置的電池等小型化、延長壽命。如圖4所示，緊固機(jī)并不局限于電動，也可適用于手動的緊固機(jī)(50)。在該情況 下，通過將顯示裝置(40)安裝在操作者容易看到的位置、例如根據(jù)操作者握手柄的部分而 固定在緊固側(cè)的手柄部(57)，操作者可邊看顯示裝置(40)邊調(diào)節(jié)輸入，同時(shí)將螺栓等緊固 至希望的扭矩值和/或旋轉(zhuǎn)角度。數(shù)據(jù)接收單元(30)如圖6和圖7所示，可以為與個(gè)人計(jì)算機(jī)(42)相連，或?qū)⒁徊?分或全部內(nèi)置在個(gè)人計(jì)算機(jī)(42)中的結(jié)構(gòu)。圖示的例子是通過有線通信(37)將數(shù)據(jù)接收
9單元(30)與個(gè)人計(jì)算機(jī)(42)相連的實(shí)施例?？赏ㄟ^由個(gè)人計(jì)算機(jī)(42)處理所接收到的與扭矩有關(guān)的信號，而轉(zhuǎn)換為扭矩值， 并將螺栓等的緊固扭矩存儲在個(gè)人計(jì)算機(jī)(42)中內(nèi)置的或與其連接的存儲裝置中，來加 以管理或輸出。另外，還可將個(gè)人計(jì)算機(jī)(42)的監(jiān)視器作為顯示裝置(40)加以使用。而 且，可將與扭矩有關(guān)的信號和/或與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號反饋給緊固機(jī)(50)，來控制緊固 機(jī)(50)。另外，通過在從各緊固機(jī)(50)的數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)發(fā)送的與扭矩有關(guān)的信號和/ 或與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號中插入數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)的識別信號，如圖8所示，在使用多個(gè) 緊固機(jī)(50)的情況下，可使用多個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)和多個(gè)數(shù)據(jù)接收單元(30)，來分別識 別扭矩值和/或旋轉(zhuǎn)角度，從而加以顯示、存儲。還可通過在數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)上裝置GPS (全球定位系統(tǒng))功能，例如在橋梁等 的螺栓緊固時(shí)，還可記錄、管理各螺栓以規(guī)定的扭矩值和/或旋轉(zhuǎn)角度加以緊固的情形。另 外，也可同時(shí)記錄日期時(shí)間。而且，也可通過個(gè)人計(jì)算機(jī)(42)曲線化所接收到的扭矩值和/或旋轉(zhuǎn)角度，監(jiān)視 緊固過程，并判斷在緊固時(shí)有無發(fā)生異常。也可如圖9和圖10所示，將數(shù)據(jù)接收單元(30)直接安裝在緊固機(jī)(50)的夾子部 (56)等上，并觀察緊固扭矩值和/或旋轉(zhuǎn)角度，或根據(jù)所接收到的扭矩值和/或旋轉(zhuǎn)角度來 控制作為緊固機(jī)(50)的動力機(jī)的電動機(jī)(54)。作為一例，還可舉出如圖9所示，在緊固機(jī)(50)上配置顯示裝置(40)和設(shè)定希望 的緊固機(jī)和/或旋轉(zhuǎn)角度的開關(guān)(58)，如圖10所示，將顯示裝置(40)和設(shè)定開關(guān)(58)與 數(shù)據(jù)接收單元(30)的CPU(33)相連，并進(jìn)一步將向緊固機(jī)(50)的電動機(jī)(54)供給功率的 電動機(jī)控制電路(44)和CPU(33)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器(46)相連的結(jié)構(gòu)。另外，通過預(yù)先由設(shè)定開關(guān)(58)輸入希望的緊固扭矩或旋轉(zhuǎn)角度，從而能夠在所 接收到的扭矩值達(dá)到希望的緊固扭矩或旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，從CPU(33)向電動機(jī)控制電路(44)發(fā) 出指令，以切斷對電動機(jī)(54)的通電，或在接近希望的緊固扭矩或旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，降低對電 動機(jī)(54)的供給功率而進(jìn)行減速的控制。在該情況下，也可以使顯示裝置(40)顯示所輸 入的扭矩值和/或旋轉(zhuǎn)角度。根據(jù)上述，由于可通過從旋轉(zhuǎn)軸(52)直接檢測緊固扭矩，來控制電動機(jī)(54)，所 以與通過電動機(jī)的負(fù)載檢測來控制緊固扭矩的情形相比，能夠通過準(zhǔn)確的緊固扭矩進(jìn)行緊 固。圖11是適用于安裝了薄型扳手(60)的緊固機(jī)(50)的實(shí)施例。薄型扳手(60)在 與緊固機(jī)(50)的插孔(59)的旋轉(zhuǎn)中心不同的位置上具有緊固用插孔(62)。插孔(59)和 緊固用插孔(62)通過齒輪機(jī)構(gòu)(64)相連。數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)配置在扳手(60)的內(nèi)部，數(shù)據(jù)接收單元(30)固定在緊固機(jī) (50) 一側(cè)。具有本結(jié)構(gòu)的扳手(60)的緊固機(jī)(50)在緊固時(shí)，可將緊固扭矩從數(shù)據(jù)發(fā)送單元 (20)無線發(fā)送到數(shù)據(jù)接收單元(30)，并通過緊固機(jī)(50) —側(cè)的顯示裝置(40)觀察緊固扭 矩和/或旋轉(zhuǎn)角度，或根據(jù)所接收到的扭矩值和/或旋轉(zhuǎn)角度來控制作為緊固機(jī)(50)的動 力機(jī)的電動機(jī)(54)。
圖12是將本發(fā)明適用于由手動式扳手(51)和增力器(70)構(gòu)成的緊固機(jī)(50)的 實(shí)施例。增力器(70)具有行星齒輪機(jī)構(gòu)(72)，在前端外筒(74)上配置有反力承受部(76)。數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)配置在增力器(70)的內(nèi)部，數(shù)據(jù)接收單元(30)安裝在扳手 (51)的手柄部(57)。本結(jié)構(gòu)的扳手(51)通過使用者握著手柄部(57)，手動進(jìn)行螺栓等的緊固，從而能 夠?qū)⒕o固扭矩從數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)無線發(fā)送到數(shù)據(jù)接收單元(30)，并通過手柄部(57)的 顯示裝置(70)來觀察緊固扭矩。上述實(shí)施例中，作為動力機(jī)示例了電動機(jī)(54)，但是動力機(jī)并不局限于電氣式，還 可使用空氣壓式、油壓式。本發(fā)明作為一種能夠從緊固機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸直接對緊固扭矩和/或旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角 度進(jìn)行檢測，并以無線方式收發(fā)，反饋到緊固機(jī)，或發(fā)送到個(gè)人計(jì)算機(jī)等中，進(jìn)行各種控制 信號等的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)是有用的。
權(quán)利要求
一種無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)，其設(shè)置在緊固機(jī)(50)的旋轉(zhuǎn)軸(52)上，具有檢測扭矩的功能，該數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)具有扭矩傳感器(21)，配置為可檢測作用于旋轉(zhuǎn)軸(52)的扭矩；和發(fā)送裝置(22)，與該扭矩傳感器(21)電連接，且無線發(fā)送由扭矩傳感器(21)檢測出的與扭矩有關(guān)的信號；以及數(shù)據(jù)接收單元(30)，其具有接收裝置(32)，接收從所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)的發(fā)送裝置(22)發(fā)送的與扭矩有關(guān)的信號；和顯示裝置(40)，顯示該接收裝置(32)接收到的與扭矩有關(guān)的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)還具有旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)，該旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)配置為可檢 測旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度，且與發(fā)送裝置(22)電連接，發(fā)送裝置(22)無線發(fā)送由旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)檢測出的與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號，數(shù)據(jù)接收單元(30)具有接收裝置(32)，接收從數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)的發(fā)送裝置(22) 發(fā)送的與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號；和顯示裝置(40)，顯示與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)接收單元(30)固定在緊固機(jī)(50)的主體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)接收單元(30)配置在緊固機(jī)(50)的主體側(cè)或向主體供給電源的電源線上的框體 內(nèi)，且在緊固機(jī)或框體內(nèi)具有控制使旋轉(zhuǎn)軸(52)旋轉(zhuǎn)的動力機(jī)的控制電路，控制電路與接收裝置(32)電連接，并根據(jù)接收裝置(32)接收到的與扭矩有關(guān)的信號， 來控制動力機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)接收單元(30)具有通知裝置，該通知裝置根據(jù)接收裝置(32)接收到的與扭矩有 關(guān)的信號，判斷扭矩是否合適，并通知該是否合適。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)接收單元(30)配置在緊固機(jī)(50)的主體側(cè)或向主體供給電源的電源線上的框體 內(nèi)，在緊固機(jī)或框體內(nèi)具有控制使旋轉(zhuǎn)軸(52)旋轉(zhuǎn)的動力機(jī)的控制電路，控制電路與接收裝置(32)電連接，并根據(jù)接收裝置(32)接收到的與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的 信號，來控制動力機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)接收單元(30)具有通知裝置，該通知裝置根據(jù)接收裝置(32)接收到的與旋轉(zhuǎn)角 度有關(guān)的信號，判斷旋轉(zhuǎn)角度是否合適，并通知該是否合適。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)具有多個(gè)天線(25)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于在數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)或數(shù)據(jù)接收單元(30)中具有存儲由扭矩傳感器(21)檢測出的 與扭矩有關(guān)的信號的存儲裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于在數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)或數(shù)據(jù)接收單元(30)中具有存儲由旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)檢測出的與旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于 旋轉(zhuǎn)軸(52)包括可彼此反向旋轉(zhuǎn)的內(nèi)軸和外軸，數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)配置在其中一個(gè)軸上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于 數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)可裝卸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)具有針對數(shù)據(jù)接收單元(30)識別本機(jī)的識別裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于在旋轉(zhuǎn)軸(52)和動力機(jī)(50)之間配置減速機(jī)構(gòu)，并經(jīng)該減速機(jī)構(gòu)，從動力機(jī)向旋轉(zhuǎn)軸 (52)傳遞旋轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于 扭矩傳感器(21)是傾斜儀。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，其特征在于旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)是編碼器、陀螺傳感器、光電斷續(xù)器或磁傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種從配置在旋轉(zhuǎn)軸上的數(shù)據(jù)發(fā)送單元向數(shù)據(jù)接收單元無線發(fā)送與作用于旋轉(zhuǎn)軸的扭矩和/或旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括設(shè)置于緊固機(jī)(50)的旋轉(zhuǎn)軸(52)上，檢測扭矩和旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)；和數(shù)據(jù)接收單元(30)。數(shù)據(jù)發(fā)送單元(20)具有配置為可檢測作用于旋轉(zhuǎn)軸的扭矩的扭矩傳感器(21)；配置為可檢測旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度傳感器(29)；和與所述傳感器(21，29)電連接，且無線發(fā)送與由傳感器(21)檢測出的扭矩和由傳感器(29)檢測出的旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號的發(fā)送裝置(22)。數(shù)據(jù)接收單元(30)具有接收所發(fā)送的與扭矩和旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號的接收裝置(32)和顯示該接收單元接收到的與扭矩和旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)的信號的顯示裝置(40)。
文檔編號B25B23/14GK101890691SQ20101022894
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者小畠敬良, 平井達(dá)夫, 櫛田年彥, 金山泰溱 申請人:前田金屬工業(yè)株式會社