Over-torque detection for a hybrid torque wrench

Abstract

A torque wrench may include a wrench body(110), a wrench head(120) which may be pivotably operably coupled to the wrench body, the wrench head may include a workpiece engaging end(122) and an arm(124) that may extend inwardly into the wrench body, a strain gauge(220) which may be disposed at the arm, an angle sensor(230) which may be disposed at the arm, and processing circuitry(240) which may be operably coupled to the angle sensor and the strain gauge. The processing circuitry may be configured to detect a first spike of an angular velocity of an arm within the torque wrench via the angle sensor, detect a second spike of the angular velocity of the arm within the torque wrench via the angle sensor, and determine a peak amount of over-torque applied by the torque wrench between the first spike and the second spike via the strain gauge.

Description

OVER-TORQUE DETECTION FOR A HYBRID TORQUE WRENCHTECHNICAL FIELD

[0001] Example embodiments generally relate to hybrid torque wrenches and, in particular, relate to detecting over-torque scenarios of a clicker type hybrid torque wrench.BACKGROUND

[0002] Fasteners are often used to assemble performance critical components are tightened to a specified torque level to introduce a “pretension” in the fastener. As torque is applied to the head of the fastener, the fastener may begin to stretch beyond a certain level of applied torque. This stretch results in the pretension in the fastener which then holds the components together. Additionally, it is often necessary to further rotate the fastener through a specified angle after the desired torque level has been applied. A popular method of tightening these fasteners is to use a torque wrench.

[0003] Torque wrenches may be of mechanical, electronic, or hybrid (e.g. mechanical with electronic components) type. There are two common types of mechanical and hybrid torque wrenches, beam and clicker types. In a beam type torque wrench, a beam bends relative to a non-deflecting beam in response to applied torque. The amount of deflection of the bending beam relative to the non-deflecting beam indicates the amount of torque applied to the fastener. Clicker type torque wrenches have a selectable preloaded snap mechanism with a spring to release at a specified, target torque, thereby generating a click noise to alert the operator to release force on the wrench from which the applied torque is produced.

[0004] A problem with mechanical (and thus hybrid) torque wrenches is that in many cases, such as on an assembly line, the operator may need to operate as quickly as possible. This can lead to potential lapses in concentration, which may mean the operator often reacts too slowly to the click noise made by the torque wrench when it reaches the desired torque. This may result in the operator accidentally over-torqueing the fastener before the operator lets up on the wrench and releases the over-torque. It would be advantageous if such over-torque could be detected automatically, and if the user could be alerted and / or the data could be recorded to minimize over-torque in the future and to identify when it occurs so that the over-torque may be corrected.

[0005] BRIEF SUMMARY OF SOME EXAMPLES

[0006] Example implementations of the present disclosure are directed to a hybrid clicker type torque wrench with an over-torque detection system. The present disclosure includes, without limitation, the following example implementations.

[0007] In an example embodiment, a torque wrench may be provided. The torque wrench may include a wrench body, a wrench head which may be pivotably operably coupled to the wrench body, the wrench head may include a workpiece engaging end and an arm that may extend from the workpiece engaging end inwardly into the wrench body, a strain gauge which may be disposed at the arm configured to measure an amount of torque applied to a fastener via the workpiece engaging end, an angle sensor which may be disposed at the arm and may be configured to measure an angle to which the fastener may be driven, and processing circuitry which may be operably coupled to the angle sensor and the strain gauge. The processing circuitry may be configured to detect a first spike of an angular velocity of an arm within the torque wrench via the angle sensor, determine a first amount of torque applied by the torque wrench at the first spike of the angular velocity of the arm via the strain gauge, detect a second spike of the angular velocity of the arm within the torque wrench via the angle sensor, determine a second amount of torque applied by the torque wrench at the second spike of the angular velocity of the arm via the strain gauge, and determine a peak amount of over-torque applied by the torque wrench between the first spike and the second spike via the strain gauge.

[0008] In another example embodiment, a method of detecting over-torque of a torque wrench may be provided. The method may include the following steps in the order they may be presented. Detecting, via an angle sensor, a first spike of an angular velocity of an arm within the torque wrench. Determining, via a strain gauge, a first amount of torque that may be applied by the torque wrench at the first spike of the angular velocity of the arm. Detecting, via the angle sensor, a second spike of the angular velocity of the arm within the torque wrench. Determining, via the strain gauge, a second amount of torque that may be applied by the torque wrench at the second spike of the angular velocity of the arm. Determining, via the strain gauge, a peak amount of over-torque that may be applied by the torque wrench between the first spike and the second spike.

[0009] In another example embodiment, a method of operating a torque wrench may be provided. The method may include the following steps in the order they may be presented. Applying torque to a fastener via the torque wrench until a predetermined torque limit may be reached for a first time. Responsive to reaching the predetermined torque limit for the first time, generating a first click noise by rotating an arm disposed in an interior region of the torque wrench to initiate contact between the arm and the body of the torque wrench. Detecting the  first click noise using an angle sensor to detect a first spike of the angular velocity that corresponds to when the predetermined torque limit may be reached for the first time. Applying over-torque to the fastener via the torque wrench beyond the predetermined torque limit up to a peak amount of over-torque. Releasing the over-torque and reapplying torque to the fastener via the torque wrench until the predetermined torque limit may be reached for a second time. Responsive to reaching the predetermined torque limit for the second time, generating a second click noise by rotating the arm disposed in the interior region of the torque wrench to initiate contact between the arm and the body of the torque wrench. Detecting the second click noise using the angle sensor to detect a second spike of the angular velocity that may correspond to when the predetermined torque limit may be reached for the second time. Determining a magnitude of the peak amount of over-torque between the first spike and the second spike via a strain gauge.

[0010] BRIEF DESCRIPTION OF THE SEVERAL VIEWS OF THE DRAWING (S)

[0011] Having thus described some example embodiments in general terms, reference will now be made to the accompanying drawings, which are not necessarily drawn to scale, and wherein:

[0012] FIG 1 illustrates a perspective view of a torque wrench according to an example embodiment;

[0013] FIG. 2 illustrates a perspective view of the torque wrench with the wrench body removed for visibility in accordance with an example embodiment;

[0014] FIG. 3 illustrates a top view of the torque wrench with the wrench body sectioned in half for visibility according to an example embodiment;

[0015] FIG. 4 illustrates a close up top view of the torque wrench taken from box 4 in FIG. 3 in accordance with an example embodiment;

[0016] FIG. 5 illustrates a perspective view of a torque wrench having a housing operably coupled to the wrench body according to an example embodiment;

[0017] FIG. 6 illustrates a perspective view of a torque wrench wirelessly operably coupled to processing circuitry according to an example embodiment;

[0018] FIG. 7 illustrates a first torque curve according to an example embodiment;

[0019] FIG. 8 illustrates a second torque curve overlaid with an angular velocity curve in accordance with an example embodiment; and

[0020] FIG. 9 illustrates a block diagram of a method in accordance with an example embodiment.DETAILED DESCRIPTION

[0021] Some example embodiments now will be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which some, but not all example embodiments are shown. Indeed, the examples described and pictured herein should not be construed as being limiting as to the scope, applicability or configuration of the present disclosure. Rather, these example embodiments are provided so that this disclosure will satisfy applicable legal requirements. Like reference numerals refer to like elements throughout. Furthermore, as used herein, the term “or” is to be interpreted as a logical operator that results in true whenever one or more of its operands are true. As used herein, operable coupling should be understood to relate to direct or indirect connection that, in either case, enables functional interconnection of components that are operably coupled to each other.

[0022] As indicated above, some example embodiments may relate to improvements to the design of a mechanical torque wrench. FIG. 1 illustrates a perspective view of a torque wrench according to an example embodiment. FIG. 2 shows a perspective view of the torque wrench with the wrench body removed for visibility in accordance with an example embodiment. FIG. 3 depicts a top view of the torque wrench with the wrench body sectioned in half for visibility according to an example embodiment. FIG. 4 illustrates a close up top view of the torque wrench taken from box 4 in FIG. 3 in accordance with an example embodiment. FIG. 5 shows a perspective view of a torque wrench having a housing operably coupled to the wrench body according to an example embodiment. FIG. 6 depicts a perspective view of a torque wrench wirelessly operably coupled to processing circuitry according to an example embodiment. FIG. 7 illustrates a first torque curve according to an example embodiment. FIG. 8 shows a second torque curve overlaid with an angular velocity curve in accordance with an example embodiment. FIG. 9 depicts a block diagram of a method in accordance with an example embodiment.

[0023] In this regard, as shown in FIGS. 1 and 2, the torque wrench 100 may include an elongated wrench body 110 and a wrench head 120, which may include a workpiece engaging end 122 and an arm 124 extending therefrom. In various examples, the workpiece engaging end 122 may be formed integral with the arm 124 as shown, or in some other cases, the workpiece engaging end 122 may be otherwise operably coupled to the arm 124. In other words, in some example embodiments, the workpiece engaging end 122 may be removable from the arm 124 entirely. The workpiece engaging end 122 may include a coupler with a lever that may allow a user to select whether torque is applied to a fastener in either a  clockwise (CW) or counter-clockwise (CCW) direction. In some cases, although not depicted herein, the workpiece engaging end 122 may also include a boss or square drive for operably coupling to variously sized sockets, extensions, etc., which may in turn engage a bolt, nut, fastener or other workpiece.

[0024] The wrench head 120 may be pivotably operably coupled to a first end of the wrench body 110 such that the arm 124 may extend inwardly into an interior region of the wrench body 110, and the workpiece engaging end 122 may protrude outwardly from the wrench body 110. Thus, the workpiece engaging end 122 may be disposed at a first end of the arm 124, and a second end of the arm 124 may be disposed within the wrench body 110, distal to the workpiece engaging end 122. In some cases, the wrench head 120 may be operably coupled to the wrench body 110 at a pivot joint 130 that may include a pivot pin 132 that may extend both perpendicular to a longitudinal axis 140 of the wrench body 110, and transverse to a plane defined by the torque wrench 100 as it is rotated during torqueing operations.

[0025] The torque wrench 100 may further include an adjustment assembly 150, a spring 160, a spring seat 170, a roller 180 and a toggle link 190 all disposed within the wrench body 110. In some cases, the adjustment assembly 150 may be disposed at an opposite end of the wrench body 110 from the wrench head 120. The operator may use the adjustment assembly 150 to selectively adjust compression of the spring 160, which in turn may set a predetermined torque threshold, to which the torque wrench 100 may torque fasteners. The adjustment assembly 150 of an example embodiment may include a nut 152, a screw 154, an end block 156, a first stop pin, a second stop pin, and an end cover. The spring 160, the nut 152, the screw 154 and the end block 156 may all be disposed coaxial with the longitudinal axis 140 of the wrench body 110 in an example embodiment. A first end of the spring 160 may be seated on a first end of the nut 152, which may be threadably engaged with the screw 154. In this regard, the screw 154 may extend into an interior region of the spring 160 along the longitudinal axis 140.

[0026] In some cases, the nut 152 may slide axially within interior compartment of the wrench body 110. The first stop pin may prevent the nut 152 from rotating about the longitudinal axis 140 within the interior compartment by slidably operably coupling to a groove formed into a curved exterior surface of the nut 152 parallel to the longitudinal axis 140. Thus, as the nut 152 moves axially, the first stop pin may slide within the groove until it reaches an end of the groove, responsive to which, the first stop pin may stop the nut 152 from moving any further beyond the end of the groove. The screw 154 may rotate using a  tool such as a screwdriver inserted from the end of the wrench body 110. Turning the screw 154 may cause the nut 152 to slide axially and may thereby compress or decompress the spring 160 depending on whether the screw 154 is turned CW or CCW. The end block 156 may contact the screw 154 and may prevent movement of the screw 154 away from the spring 160 beyond a specified location. The end block 156 may be axially fixed within the interior compartment of the wrench body 110 by the second stop pin. In some cases, the end cover may operate as a protective cover and may operably couple to the wrench body 110 to enclose the adjustment assembly 150 accordingly.

[0027] Referring now to FIGS. 3-11, in an example embodiment, the spring seat 170 may be disposed within the wrench body 110 arranged coaxially with the longitudinal axis 140 of the wrench body 110. In some cases, a second end of the spring 160 may seat onto a second end 176 of the spring seat 170, and according to some example embodiments, a first end 174 of the spring seat 170 may operably couple to the arm 124. The spring seat 170 of some example embodiments may be configured to move along the longitudinal axis 140 within the wrench body 110. For example, responsive to the torque wrench 100 reaching a torque value that may exceed the predetermined torque threshold set by the adjustment assembly 150 as described above, the spring seat 170 may axially translate toward the wrench head 120. In this regard, the spring seat 170 may be biased toward the wrench head 120 via the spring 160 at all times.

[0028] In the example embodiment depicted herein, the torque wrench 100 may be a clicker type hybrid torque wrench 100. As described above in the background, a clicker type torque wrench 100 may have a selectable preload and may be designed to release that preload responsive to the torque wrench 100 reaching a specified target torque (i.e. the predetermined torque threshold) , thereby generating a click noise to alert the operator to release force on the torque wrench 100 from which the applied torque is produced. In other words, the wrench head 120 may operably couple to a fastener via the workpiece engaging end 122. The arm 124 of the wrench head 120 may extend into the wrench body 110, to which it may be pivotably operably coupled via the pivot joint 130. In some cases, the arm 124 may also extend to, and operably couple with, the spring seat 170 via the toggle link 190. The spring seat 170 may apply an axial force on the arm 124 in the direction of the wrench head 120 due to the preloading applied to the spring 160 via the adjustment assembly 150. The preloading applied to the spring 160 may correspond to the predetermined torque threshold for the torque wrench 100. Thus, when the operator is torqueing the fastener with the torque wrench 100, and the torque applied to the fastener reaches the predetermined torque threshold set by the adjustment  assembly 150, then the arm 124 of the wrench head 120 may pivot about the pivot joint 130 so that the arm 124 may no longer extend coaxially with the longitudinal axis 140. In doing so, the arm 124 may contact an interior wall of the wrench body 110 and may generate the clicking noise described above. In other words, the torque applied to the fastener via the workpiece engaging end 122 may overcome the axial force applied to the arm 124 by the spring 160 that may hold the arm 124 in axial alignment with the longitudinal axis 140. Once the torque exceeds this axial force on the arm 124, then the arm 124 may be pushed out of axial alignment (i.e. pivoted about the pivot joint 130) with the longitudinal axis 140 and generate the click noise that may signal to the operator that the predetermined torque threshold has been reached.

[0029] In some other cases, instead of being directly operably coupled to the spring seat 170, the arm 124 may be operably coupled to a push rod (not shown) via the toggle link 190. In this regard, a first end of the push rod may face the second end of the arm 124, and each of the push rod and the arm 124 may include respective grooves in which the toggle link 190 may fit in a tongue-in-groove arrangement. Thus, the toggle link 190 may be pivotably connected to the arm 124 and the push rod by pins that may extend through aligned apertures in the toggle link 190 and respective ones of the arm 124 and the push rod. In some examples, the push rod may be arranged in parallel with the arm 124, and may be configured to move axially within the wrench body 110, along the longitudinal axis 140 of the wrench body 110, similar to the function of the spring seat 170 in the above described embodiment. In such cases where the torque wrench 100 may include a push rod, the spring seat 170 may be disposed at a second end of the push rod, distal to the first end. The spring seat 170, in such cases, may operably couple the push rod to the spring 160 so that the torque wrench 100 may generate the same click noise as described above.

[0030] As shown in FIGS. 3 and 4, the toggle link 190 may have a planar, curved (e.g., L-shaped) body that may include a pair of arms (192, 193) joined at an elbow 194. In some examples, the elbow 194 may include an inner curved edge 195 that may face the roller 180, and an opposite, outer curved edge 196 that may define an apex of the planar, curved body. Even further, in some examples, the pair of arms may include a first arm 192 and a second arm 193. The first arm 192 may be pivotably operably coupled to the arm 124 and may be longer than the second arm 193 that may be pivotably operably coupled to the spring seat 170. Also shown in FIGS. 3 and 4, the toggle link 190 may be pivotably operably coupled to the arm 124 and to the spring seat 170 by pins 200 that extend through aligned apertures in the toggle link 190, the arm 124 and the spring seat 170. Similarly, the roller 180 may be operably coupled to the spring seat 170 by a pin 210 that may extend through an aligned aperture 212 in the roller  180 and in the spring seat 170. In an example embodiment, the pins 200 and the pin 210 may be parallel to each other. In some cases, the pins 200 and the pin 210 may be parallel to a rotational axis of the roller 180. In an example embodiment, the pins 200 and the pin 210 may be parallel to each other and to the rotational axis of the roller 180.

[0031] Referring now to FIGS. 5-9, and as mentioned briefly in the background, occasionally during the operation of the torque wrench 100 the operator may react slowly to hearing the click noise which may result in the operator accidentally over-torqueing the fastener before letting up on the wrench 100. To avoid over-torqueing the fastener, or to make a record of when the over-torqueing occurs, the torque wrench 100 may include electronic components configured to detect the over-torque automatically. In this regard, the torque wrench 100 of the example embodiments may be a hybrid torque wrench 100 since the operation of the wrench 100 may be mechanical in nature but the over-torque detection may be electronic.

[0032] The electronic components that may be included on the hybrid torque wrench 100 may include a strain gauge 220, a gyroscope 230, and processing circuitry 240. In some cases, the gyroscope 230 may be an example of an angle sensor, and as such, the gyroscope 230 may monitor the angle to which the torque wrench 100 may rotate the fasteners as the torque wrench 100 is operated. In some other cases, the gyroscope 230 may also be used to monitor the angular velocity of the arm 124 to detect the generation of the click noise. This will be described below in greater detail in reference to FIG. 8. In an example embodiment, the strain gauge 220 may measure the amount of torque applied to the fastener by the torque wrench 100 as it is used over time. As shown in FIGS. 2 and 3, the strain gauge 220 and the gyroscope 230 may be disposed on the arm 124 within the wrench body 110. In an example embodiment, the strain gauge 220 may be disposed on a flat portion of the arm 124 proximate to the workpiece engaging end 122. In some other cases, such as the one depicted in FIGS. 2 and 3, the strain gauge 220 may be disposed at any portion of the arm 124 that may be suitable for operably coupling to the strain gauge 220. On the other hand, the gyroscope 230 may be disposed proximate to the second end of the arm 124. In this regard, the second end of the arm 124 may be the end of the arm 124 that experiences the most movement while generating the clicking noise described above since the second end of the arm 124 is the most distal end from the pivot pin 132. As such, the gyroscope 230 may obtain more conclusive data readings for the angular velocity of the arm 124 at this position proximate to the second end of the arm 124 as opposed to being closer to the first end of the arm 124. This may improve the overall process of detecting over-torque applied by the torque wrench 100.

[0033] The strain gauge 220 and the gyroscope 230 may also be operably coupled to the processing circuitry 240. In some cases, such as the one depicted in FIG. 5, the processing circuitry 240 may be contained in a housing 250 disposed at the wrench body 110 itself. In this regard, the housing 250 may include a display 252, and at least one input control 254, perhaps in the form of buttons. In such cases, the processing circuitry 240 may be physically operably coupled to the strain gauge 220 and the gyroscope 230 (e.g. via a wired / electrical connection) when the housing 250 is disposed at the wrench body 110. In some other cases, the processing circuitry 240 may be disposed remotely from the wrench body 110, and the strain gauge 220 and the gyroscope 230 may be configured to wirelessly operably couple to the processing circuitry 240, as depicted in FIG. 6, via a number of wireless communications means such as Wi-Fi, Bluetooth, near field communications (NFC) , or the like. In this regard, in some cases the processing circuitry 240 may still be contained within a housing 250, but in the embodiment of FIG. 6, the housing 250 may be separate from the torque wrench 100. For example, the processing circuitry 240 of an example embodiment could be contained within an external electronic device, such as a smartphone, tablet or personal computer. It should also be noted that in example embodiments where the housing 250 maybe disposed at the wrench body 110, the processing circuitry 240 could also be wirelessly operably coupled to the strain gauge 220 and the gyroscope 230, despite being disposed physically near the strain gauge 220 and the gyroscope 230.

[0034] The processing circuitry 240 may be configured to provide electronic control inputs to one or more functional units of the torque wrench 100 and to process data received at or generated by the one or more functional units of the torque wrench 100, such as the strain gauge 220 and the gyroscope 230. Thus, the processing circuitry 240 may be configured to perform data processing, control function execution and / or other processing and management services according to an example embodiment. In some embodiments, the processing circuitry 240 may be embodied as a chip or chip set. In other words, the processing circuitry 240 may comprise one or more physical packages (e.g., chips) including materials, components and / or wires on a structural assembly (e.g., a baseboard) . The structural assembly may provide physical strength, conservation of size, and / or limitation of electrical interaction for component circuitry included thereon. The processing circuitry 240 may therefore, in some cases, be configured to implement an embodiment of the present invention on a single chip or as a single “system on a chip. ” As such, in some cases, a chip or chipset may constitute means for performing one or more operations for providing the functionalities described herein.

[0035] In an example embodiment, the processing circuitry 240 may include one or more instances of a processor 242 and memory 244 that may be in communication with or otherwise control other components or modules that interface with the processing circuitry 240. As such, the processing circuitry 240 may be embodied as a circuit chip (e.g., an integrated circuit chip) configured (e.g., with hardware, software or a combination of hardware and software) to perform operations described herein. In some embodiments, the processing circuitry 240 may be embodied as a portion of an onboard computer housed in the housing 250 to control operation of over-torque detection for the wrench 100.

[0036] FIG. 7 depicts a first curve 260 of torque vs time as an example of the data recorded by the strain gauge 220, and FIG. 8 depicts a second curve 270 of torque vs time as another example of the data recorded by the strain gauge 220 overlaid with an angular velocity curve 280 as an example of the data recorded by the gyroscope 230. In the example of FIG. 7, several distinctive features common to torque wrench 100 operation may be identifiable. In this regard, the first torque curve 260 shown in FIG. 7 may show signs of torque drop by the operator during their use of the torque wrench 100. In this regard, in some use cases of the torque wrench 100, the operator may not maintain a consistent torque force on the fastener in a single direction, and instead, the operator may sometimes crank the torque wrench 100 back and forth to tighten the fastener, or may simply apply the torque force in an uneven distribution. In doing so, the first torque curve 260 may depict an increase of torque to a first local extrema 262, which may be followed by a brief moment of decreasing torque, which may be followed by another increase of torque to a second local extrema 264, and so on. Thus, while the general trend of the beginning of the first torque curve 260 may reflect increasing torque over time, the first curve 260 may not be smooth and may instead include the first and second local extrema (262, 264) that may be indicative of repeated torque drops due to the operator of the torque wrench 100.

[0037] The first curve 260 may also depict a first peak 266, which may correspond to the predetermined torque threshold being reached. In this regard, the first peak 266 may be followed by a first valley 267 which may correspond to the click noise being generated by the arm 124 contacting the wrench body 110. Where the first peak 266 may be representative of the amount of torque needed to reach the predetermined torque threshold, the first valley 267 may be representative of the brief period of time where the arm 124 is rotating within the wrench body 110 to generate the click noise, hence why the torque decreases during that time since the wrench head 120 may not apply torque to the fastener during this brief moment. Immediately following the first valley 267, the first torque curve 260 begins to increase again,  which may be indicative of the arm 124 contacting the wrench body 110 (and thus generating the click noise) and the operator continuing to apply torque to the fastener regardless of the click noise being generated. Therefore, following the first valley 267, the torque wrench 100 may begin to over-torque the fastener. This over-torque may continue to increase up to a peak amount of over-torque 290, which may be the relative maximum value on the entirety of the first curve 260. The peak amount of over-torque 290 may occur right before the instant in time that the operator lets off of the torque wrench 100 and releases the over-torque on the fastener. In some cases, this may occur at the moment that the operator reacts to the click noise being generated. After the peak amount of over-torque 290 has been reached, the operator may either completely release the torque wrench 100 from the fastener, as depicted by the drop off of the rest of the first curve 260 in FIG. 7, or as depicted by the second torque curve 270 from FIG. 8, the operator may reapply torque to the fastener until the predetermined torque threshold is reached for a second time and a second click noise is generated, confirming that the fastener has indeed been torqued to the predetermined torque threshold. In example embodiments where the operator performs the latter maneuver, a second peak may appear (e.g. as seen on the second torque curve 270) , as will be discussed in further detail below in reference to FIG. 8.

[0038] Referring still to FIG. 7, the torque drops of the first curve 260 may make it difficult to detect over-torque on the torque wrench 100 by relying solely on the first torque curve 260. For example, if the torque wrench 100 were to only include the strain gauge 220, detecting over-torque of the torque wrench 100 may rely exclusively on the first torque curve 260 to first determine when the first peak 266 and the first valley 267 (and thus the click noise) occur, and second determine the peak amount of over-torque 290 thereafter. This may require the processing circuitry 240 to analyze the curve (and thus the underlying data points recorded by the strain gauge 220) to correctly distinguish the first peak 266 and the first valley 267 from the first and second local extrema (262, 264) . Even with the use of a separate threshold torque drop value to filter out the torque drops indicated by the first and second local extrema (262, 264) , the processing circuitry 240 may still be prone to mistakenly identifying the first and second local extrema (262, 264) as the first peak 266 due to their similar appearance in data trends. This may result in the processing circuitry 240 falsely detecting over-torque in a number of real-world use cases.

[0039] Therefore, in order to overcome the above noted shortcomings of the strain gauge 220 reliant method of detecting over-torque, the gyroscope 230 may be used to more accurately detect when the click noises are generated, as depicted in FIG. 8. In this regard, the angular velocity from the gyroscope 230 may be recorded simultaneously with the torque from the  strain gauge 220. FIG. 8 depicts these two values overlaid on the same plot, and in comparing the two curves (270, 280) side by side, several trends may appear. Primarily, since the angular velocity curve 280 is created from data reflecting the angular velocity of the arm 124, the angular velocity curve 280 may not show the local extrema (262, 264) from the torque drops discussed above. In other words, the arm 124 may move a negligible amount while torque is being applied to the fastener, regardless of if the operator lets the torque drop or not. The arm 124 may, however, rotate very quickly for a very brief moment in time responsive to the predetermined torque threshold being reached in order to generate the click noise.

[0040] Thus, the gyroscope 230 may provide a precise identification of when the click noises are generated by identifying corresponding spikes in the angular velocity curve 280. The angular velocity curve 280 may thus be used to identify a first spike 282 that may approximately correspond to a first click noise being generated responsive to the predetermined torque threshold being reached. The first spike 282 may generally align with a first valley 277 following a first peak 276 of the second torque curve 270. In some cases, the angular velocity curve 280 may thus also be used to identify a second spike 284 that may approximately correspond to a second click noise being generated responsive to the predetermined torque threshold being reached for a second time, as described briefly above. The second spike 284 may generally align with a second peak 278 and a second valley 279 of the second torque curve 270. After the first and second spikes (282, 284) have been determined, the peak amount of over-torque 290 may be determined by analyzing the torque curve 270 in between the first and second spikes (282, 284) . In short, combining angular velocity data from the gyroscope 230 with torque data from the strain gauge 220 may provide more robust data for detecting over-torque in a torque wrench 100 with a reduced likelihood of falsely identifying over-torque.

[0041] FIG. 9 shows a block diagram of a method of detecting over-torque of a torque wrench 100. The method may include detecting, via the angle sensor (e.g. gyroscope 230) , the first spike 282 of the angular velocity of the arm 124 within the torque wrench 100 at operation 900, and determining, via the strain gauge 220, a first amount of torque applied by the torque wrench 100 at the first spike 282 of the angular velocity of the arm 124 at operation 910. The method may further include detecting, via the angle sensor (e.g. gyroscope 230) , the second spike 284 of the angular velocity of the arm 124 within the torque wrench 100 at operation 920, and determining, via the strain gauge 220, a second amount of torque applied by the torque wrench 100 at the second spike 284 of the angular velocity of the arm 124 at operation 930. Finally, the method may also include determining, via the strain gauge 220, peak amount of over-torque 290 applied by the torque wrench 100 between the first spike 282 and the second  spike 284 at operation 940. In some cases, the first amount of torque and the second amount of torque may approximately correspond to the predetermined torque threshold. In an example embodiment, the processing circuitry 240 may detect the first and second spikes (282, 284) of the angular velocity. Additionally, the processing circuitry 240 may determine the first and second amounts of torque applied by the torque wrench 100, and the peak amount of over-torque 290 applied by the torque wrench 100 between the first spike 282 and the second spike 284. In some other cases, the processing circuitry 240 may be configured to carry out the method steps of FIG. 9 outlined above so that the over-torque detection is all automated, thereby improving the overall operating experience of the torque wrench 100.

[0042] Some example embodiments may provide for a torque wrench. The torque wrench may include a wrench body, a wrench head which may be pivotably operably coupled to the wrench body, the wrench head may include a workpiece engaging end and an arm that may extend from the workpiece engaging end inwardly into the wrench body, a strain gauge which may be disposed at the arm configured to measure an amount of torque applied to a fastener via the workpiece engaging end, an angle sensor which may be disposed at the arm and may be configured to measure an angle to which the fastener may be driven, and processing circuitry which may be operably coupled to the angle sensor and the strain gauge. The processing circuitry may be configured to detect a first spike of an angular velocity of an arm within the torque wrench via the angle sensor, determine a first amount of torque applied by the torque wrench at the first spike of the angular velocity of the arm via the strain gauge, detect a second spike of the angular velocity of the arm within the torque wrench via the angle sensor, determine a second amount of torque applied by the torque wrench at the second spike of the angular velocity of the arm via the strain gauge, and determine a peak amount of over-torque applied by the torque wrench between the first spike and the second spike via the strain gauge.

[0043] The torque wrench and / or its components may include a number of modifications, augmentations, or optional additions, some of which are described herein. These modifications, augmentations or optional additions may be included in any combination. For example, the angle sensor may be a gyroscope. In some cases, the first amount of torque and the second amount of torque may approximately correspond to a predetermined torque threshold. In an example embodiment, the torque wrench may be a clicking type torque wrench. In some cases, responsive to the torque wrench reaching the predetermined torque threshold for a first time, the torque wrench may make a first click noise. In an example embodiment, responsive to the torque wrench reaching the predetermined torque threshold for a second time, the torque wrench may make a second click noise. In some cases, the first click noise and the second  click noise may correspond to the first and second spikes of the angular velocity, respectively. In an example embodiment, the angle sensor and the strain gauge may be operably coupled to processing circuitry. In some cases, the processing circuitry may detect the first and second spikes of the angular velocity. In an example embodiment, the processing circuitry may determine the first and second amounts of torque applied by the torque wrench. In some cases, the processing circuitry may determine the peak amount of over-torque applied by the torque wrench between the first spike and the second spike. In an example embodiment, the processing circuitry may be disposed locally at the torque wrench and may be wired to the angle sensor and the strain gauge. In some cases, the processing circuitry may be disposed remotely away from the torque wrench and may be wirelessly operably coupled to the angle sensor and the strain gauge.

[0044] Some example embodiments may provide for a method of detecting over-torque of a torque wrench. The method may include the following steps in the order they may be presented. Detecting, via an angle sensor, a first spike of an angular velocity of an arm within the torque wrench. Determining, via a strain gauge, a first amount of torque that may be applied by the torque wrench at the first spike of the angular velocity of the arm. Detecting, via the angle sensor, a second spike of the angular velocity of the arm within the torque wrench. Determining, via the strain gauge, a second amount of torque that may be applied by the torque wrench at the second spike of the angular velocity of the arm. Determining, via the strain gauge, a peak amount of over-torque that may be applied by the torque wrench between the first spike and the second spike.

[0045] Some example embodiments may provide for a method of operating a torque wrench. The method may include the following steps in the order they may be presented. Applying torque to a fastener via the torque wrench until a predetermined torque limit may be reached for a first time. Responsive to reaching the predetermined torque limit for the first time, generating a first click noise by rotating an arm disposed in an interior region of the torque wrench to initiate contact between the arm and the body of the torque wrench. Detecting the first click noise using an angle sensor to detect a first spike of the angular velocity that corresponds to when the predetermined torque limit may be reached for the first time. Applying over-torque to the fastener via the torque wrench beyond the predetermined torque limit up to a peak amount of over-torque. Releasing the over-torque and reapplying torque to the fastener via the torque wrench until the predetermined torque limit may be reached for a second time. Responsive to reaching the predetermined torque limit for the second time, generating a second click noise by rotating the arm disposed in the interior region of the torque wrench to initiate  contact between the arm and the body of the torque wrench. Detecting the second click noise using the angle sensor to detect a second spike of the angular velocity that may correspond to when the predetermined torque limit may be reached for the second time. Determining a magnitude of the peak amount of over-torque between the first spike and the second spike via a strain gauge.

[0046] Many modifications and other embodiments of the inventions set forth herein will come to mind to one skilled in the art to which these inventions pertain having the benefit of the teachings presented in the foregoing descriptions and the associated drawings. Therefore, it is to be understood that the inventions are not to be limited to the specific embodiments disclosed and that modifications and other embodiments are intended to be included within the scope of the appended claims. Moreover, although the foregoing descriptions and the associated drawings describe exemplary embodiments in the context of certain exemplary combinations of elements and / or functions, it should be appreciated that different combinations of elements and / or functions may be provided by alternative embodiments without departing from the scope of the appended claims. In this regard, for example, different combinations of elements and / or functions than those explicitly described above are also contemplated as may be set forth in some of the appended claims. In cases where advantages, benefits or solutions to problems are described herein, it should be appreciated that such advantages, benefits and / or solutions may be applicable to some example embodiments, but not necessarily all example embodiments. Thus, any advantages, benefits or solutions described herein should not be thought of as being critical, required or essential to all embodiments or to that which is claimed herein. Although specific terms are employed herein, they are used in a generic and descriptive sense only and not for purposes of limitation.

Claims

1.A method of detecting over-torque of a torque wrench, the method comprising:detecting, via an angle sensor, a first spike of an angular velocity of an arm within the torque wrench;determining, via a strain gauge, a first amount of torque applied by the torque wrench at the first spike of the angular velocity of the arm;detecting, via the angle sensor, a second spike of the angular velocity of the arm within the torque wrench;determining, via the strain gauge, a second amount of torque applied by the torque wrench at the second spike of the angular velocity of the arm; anddetermining, via the strain gauge, a peak amount of over-torque applied by the torque wrench between the first spike and the second spike.2.The method of claim 1, wherein the angle sensor is a gyroscope.3.The method of claim 1, wherein the first amount of torque and the second amount of torque approximately correspond to a predetermined torque threshold.4.The method of claim 3, wherein the torque wrench is a clicking type torque wrench,wherein responsive to the torque wrench reaching the predetermined torque threshold for a first time, the torque wrench makes a first click noise, andwherein responsive to the torque wrench reaching the predetermined torque threshold for a second time, the torque wrench makes a second click noise.5.The method of claim 4, wherein the first click noise and the second click noise correspond to the first and second spikes of the angular velocity, respectively.6.The method of claim 1, wherein the angle sensor and the strain gauge are operably coupled to processing circuitry,wherein the processing circuitry detects the first and second spikes of the angular velocity,wherein the processing circuitry determines the first and second amounts of torque applied by the torque wrench, andwherein the processing circuitry determines the peak amount of over-torque applied by the torque wrench between the first spike and the second spike.7.The method of claim 6, wherein the processing circuitry is disposed locally at the torque wrench and is wired to the angle sensor and the strain gauge.8.The method of claim 6, wherein the processing circuitry is disposed remotely away from the torque wrench and is wirelessly operably coupled to the angle sensor and the strain gauge.9.A torque wrench comprising:a wrench body;a wrench head pivotably operably coupled to the wrench body, the wrench head comprising a workpiece engaging end and an arm that extends from the workpiece engaging end inwardly into the wrench body;a strain gauge disposed at the arm configured to measure an amount of torque applied to a fastener via the workpiece engaging end;an angle sensor disposed at the arm configured to measure an angle to which the fastener is driven; andprocessing circuitry operably coupled to the angle sensor and the strain gauge,wherein the processing circuitry is configured to:detect, via the angle sensor, a first spike of an angular velocity of an arm within the torque wrench;determine, via the strain gauge, a first amount of torque applied by the torque wrench at the first spike of the angular velocity of the arm;detect, via the angle sensor, a second spike of the angular velocity of the arm within the torque wrench;determine, via the strain gauge, a second amount of torque applied by the torque wrench at the second spike of the angular velocity of the arm; anddetermine, via the strain gauge, a peak amount of over-torque applied by the torque wrench between the first spike and the second spike.10.The torque wrench of claim 9, wherein the angle sensor is a gyroscope.11.The torque wrench of claim 9, wherein the first amount of torque and the second amount of torque approximately correspond to a predetermined torque threshold.12.The torque wrench of claim 11, wherein the torque wrench is a clicking type torque wrench,wherein responsive to the torque wrench reaching the predetermined torque threshold for a first time, the torque wrench makes a first click noise, andwherein responsive to the torque wrench reaching the predetermined torque threshold for a second time, the torque wrench makes a second click noise.13.The torque wrench of claim 12, wherein the first click noise and the second click noise correspond to the first and second spikes of the angular velocity, respectively.14.The torque wrench of claim 9, wherein the angle sensor and the strain gauge are operably coupled to processing circuitry,wherein the processing circuitry detects the first and second spikes of the angular velocity,wherein the processing circuitry determines the first and second amounts of torque applied by the torque wrench, andwherein the processing circuitry determines the peak amount of over-torque applied by the torque wrench between the first spike and the second spike.15.The torque wrench of claim 14, wherein the processing circuitry is disposed locally at the torque wrench and is wired to the angle sensor and the strain gauge.16.The torque wrench of claim 14, wherein the processing circuitry is disposed remotely away from the torque wrench and is wirelessly operably coupled to the angle sensor and the strain gauge.17.A method of operating a torque wrench, the method comprising:applying torque to a fastener via the torque wrench until a predetermined torque limit is reached for a first time;responsive to reaching the predetermined torque limit for the first time, generating a first click noise by rotating an arm disposed in an interior region of the torque wrench to initiate contact between the arm and a body of the torque wrench;detecting the first click noise using an angle sensor to detect a first spike of an angular velocity that corresponds to when the predetermined torque limit is reached for the first time;applying over-torque to the fastener via the torque wrench beyond the predetermined torque limit up to a peak amount of over-torque;releasing the over-torque and reapplying torque to the fastener via the torque wrench until the predetermined torque limit is reached for a second time;responsive to reaching the predetermined torque limit for the second time, generating a second click noise by rotating the arm disposed in the interior region of the torque wrench to initiate contact between the arm and the body of the torque wrench;detecting the second click noise using the angle sensor to detect a second spike of the angular velocity that corresponds to when the predetermined torque limit is reached for the second time; anddetermining a magnitude of the peak amount of over-torque between the first spike and the second spike via a strain gauge.18.The method of claim 17, wherein the angle sensor is a gyroscope.19.The method of claim 17, wherein the angle sensor and the strain gauge are operably coupled to processing circuitry,wherein the processing circuitry detects the first and second spikes of the angular velocity, andwherein the processing circuitry determines the peak amount of over-torque applied by the torque wrench between the first spike and the second spike.20.The method of claim 19, wherein the processing circuitry is disposed locally at the torque wrench and is wired to the angle sensor and the strain gauge, orwherein the processing circuitry is disposed remotely away from the torque wrench and is wirelessly operably coupled to the angle sensor and the strain gauge.

Images