專(zhuān)利名稱(chēng)：具有抗振作用的工具扭力感應(yīng)與控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種具有抗振作用的工具扭力感應(yīng)與控制裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的螺絲或螺帽鎖緊工具，大多無(wú)法得讓使用者得知螺絲/螺帽鎖緊程度大小 (所能承受扭力大小)，若螺絲/螺帽鎖固的扭力力量不足，其工件會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)而有松脫危 險(xiǎn)；若螺絲/螺帽鎖固太緊，超過(guò)螺絲/螺帽所能承受的扭力(機(jī)械屈服強(qiáng)度)，會(huì)使螺絲/ 螺帽造成永久性破壞，另一方面，工件在使用時(shí)，也會(huì)有瞬間破壞的危險(xiǎn)?，F(xiàn)有的扭力感應(yīng)器例如US 7，307，517雖揭示一無(wú)線扭力感應(yīng)器，其貼置一旋轉(zhuǎn) 構(gòu)件上，借此產(chǎn)生扭力信號(hào)，并測(cè)得結(jié)果。但是該感應(yīng)器直接貼置于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上，極易因高 速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，及粘接劑老化、脫膠，而剝離致失去其作用，這是出現(xiàn)的一個(gè)缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有抗振作用的工具扭力感應(yīng)與控制裝 置，主要應(yīng)用于各式扭力板手/起子等鎖固類(lèi)工具，以一具有抗振、感應(yīng)與傳輸功能的扭力 傳感器來(lái)偵測(cè)鎖固螺絲或螺帽的扭力值大小，通過(guò)有線或無(wú)線傳輸，將其量測(cè)的信號(hào)傳輸 至一顯示控制模組上，以顯示扭力值大小，當(dāng)扭力達(dá)到所需要求時(shí)，進(jìn)而控制并切斷動(dòng)力 源，以確保鎖緊扭力的精度與安全性。具有抗振作用的扭力傳感器可外接在工具板手\起 子旋轉(zhuǎn)頭上，如圖1、圖2圖所示，或是可以模組方式組裝于工具內(nèi)部的設(shè)計(jì)，如圖6，圖7圖 所示。該扭力傳感器包括一個(gè)采用肋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)殼體、一抗振的膠注或填充材料、一組貼附在 肋上的應(yīng)變規(guī)、一組放大器、一個(gè)電源供應(yīng)器、一組邏輯運(yùn)算器、一組輸入裝置、一組記憶模 組及一組傳輸模組，該扭力傳感器在每根肋或數(shù)根肋上裝設(shè)應(yīng)變規(guī)，組裝后以抗振材料予 以膠注固定或以抗振材料制造的彈性體予以填實(shí)，避免內(nèi)部電子電路因沖擊而損壞。該扭 力傳感器經(jīng)施加扭力后，透過(guò)肋條微量變形，進(jìn)而使應(yīng)變規(guī)相應(yīng)產(chǎn)生變形，使得應(yīng)變規(guī)的電 阻產(chǎn)生變化，電流因此而產(chǎn)生變化，電流經(jīng)放大器將信號(hào)放大傳輸至邏輯運(yùn)算器上，以計(jì)算 其應(yīng)變值。通過(guò)記憶模組，可將扭力大小與所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變量關(guān)系加以輸入記憶儲(chǔ)存。該傳 輸模組主要是將經(jīng)過(guò)扭力傳感器內(nèi)的所測(cè)量的扭力值傳輸至一數(shù)位顯示控制模組上。該數(shù) 位顯示控制模組包含一主接收器、一組顯示器、一組輸入按鍵、一組控制器，該模組可內(nèi)嵌 于氣動(dòng)/電動(dòng)或手持工具上，或是外接于工具外部，該模組通過(guò)接收器將扭力傳感器上傳 輸出來(lái)的扭力值顯示在顯示器上，使用者可通過(guò)輸入按鍵輸入所需的預(yù)設(shè)扭力值至控制器 內(nèi)，控制器將使用者輸入所需的預(yù)設(shè)扭力值與該接收器所接收的扭力值進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)所需 預(yù)設(shè)扭力與實(shí)際接收所得扭力值相吻合時(shí)，該控制器隨即發(fā)出警示信號(hào)(燈光或聲音)提 醒使用者停止施力，或借以切斷電動(dòng)/氣動(dòng)工具的動(dòng)力源，或啟動(dòng)一延遲控制俾于設(shè)定延 遲時(shí)間后重新啟動(dòng)下一個(gè)鎖固動(dòng)作。


圖1是本發(fā)明的組合外觀圖；圖2是本發(fā)明的分解示意圖；圖3是本發(fā)明的傳感器分解圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的另一傳感器分解圖；圖5是本發(fā)明控制流程圖；圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例組合外觀圖；圖7為圖6的分解圖；圖8為本發(fā)明再一實(shí)施例組合外觀圖；圖9為圖8的分解圖；圖10為本發(fā)明又一實(shí)施例組合外觀圖；圖11為圖10的分解圖。圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明1……扭力傳感器；2……工具；3……控制模組；11……本體；12……肋結(jié)構(gòu)；13……凹坑；14……扭力感應(yīng)輸出系統(tǒng)； 14a……電源；15……防振裝置；16a……外殼；16……外套；20……驅(qū)動(dòng)軸；20a……作動(dòng)器；20b……前罩；21……套筒；22……起子；23……螺栓；31……動(dòng)力源；32……空壓管線(或電源線)；111……軸孔；112……輸出軸。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)鎖緊工具不能測(cè)量與控制扭力的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。本發(fā)明設(shè)計(jì)可應(yīng) 用在氣動(dòng)、電動(dòng)或手動(dòng)等鎖固類(lèi)工具，如各附圖所示。由扭力傳感器接頭的一端接在用來(lái)鎖 固螺釘螺帽的工具上，如扭力板手、起子等，一端則套在套筒上來(lái)鎖固螺釘或螺帽，當(dāng)通過(guò) 此設(shè)計(jì)鎖固時(shí)，即可偵測(cè)其鎖固扭力，并控制在設(shè)定的扭力值。本發(fā)明主要以肋結(jié)構(gòu)為主， 如圖3、圖4所式，扭力傳感器包括一個(gè)采用肋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的殼體、一組應(yīng)變規(guī)、一組放大器、 一個(gè)電源供應(yīng)器、一組邏輯運(yùn)算器、一組輸入裝置、一組記憶模組及一組傳輸模組、一抗振 的膠注材料，以抗振材料膠注或抗振材料制造的彈性體予以填實(shí)固定，以達(dá)抗振的目的。扭 力感應(yīng)器在每根肋上裝設(shè)應(yīng)變規(guī)，并于殼體內(nèi)部各電子元件組裝測(cè)試后以抗振材料膠注或 以彈性材料予以填實(shí)固定，使達(dá)抗振目的，避免內(nèi)部電子電路因沖擊而損壞。扭力傳感器 經(jīng)施加扭力后，通過(guò)肋板微量變形，進(jìn)而使應(yīng)變規(guī)產(chǎn)生變形，使得應(yīng)變規(guī)的電阻產(chǎn)生變化， 流經(jīng)的電流因此而產(chǎn)生變化，電流經(jīng)放大器將信號(hào)放大，傳輸至邏輯運(yùn)算器上，計(jì)算其應(yīng)變 值。通過(guò)記憶模組，可將扭力與所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變量關(guān)系加以輸入至記憶體。傳輸模組主要是 將經(jīng)過(guò)扭力傳感器內(nèi)的所量測(cè)的扭力值傳輸至數(shù)字顯示控制模組上。數(shù)字顯示控制模組包含一主接收器、一組顯示器、一組輸入按鍵、一組控制器，該模組可內(nèi)嵌于氣動(dòng)/電動(dòng)或手 持工具上，或是外接于工件外部，該模組通過(guò)接收器將由扭力傳感器上傳輸出來(lái)的扭力值 顯示在顯示器上，使用者可通過(guò)輸入按鍵輸入所需扭力值至控制器上，控制器比對(duì)使用者 輸入所需的扭力值與該接收器所接收的扭力值進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)所需扭力與實(shí)際接收所得扭力 值相吻合時(shí)，控制器隨即發(fā)出警示信號(hào)(燈號(hào)或聲音)提醒使用者停止施力，或切斷電動(dòng)/ 氣動(dòng)工具的動(dòng)力源，其邏輯運(yùn)算及控制流程如圖5所示。以下針對(duì)圖1 11各圖式及編號(hào)說(shuō)明如下。本發(fā)明的第一實(shí)施例示于圖1、圖2之中，包括一扭力傳感器1外接(或外掛)于一氣動(dòng)工具2等鎖固類(lèi)工具上，以及一數(shù)字顯示控制模組3。如果是氣動(dòng)工具，則控制模組3 連接一壓縮空氣的動(dòng)力源31，可以空壓管線32連接至工具2以于達(dá)到預(yù)設(shè)的扭力值時(shí)，可關(guān) 掉空壓管線32上的控制氣閥(未示出)。如果是圖8、圖9所示的充電式電動(dòng)工具2，其動(dòng)力 源31為一電池，可以無(wú)線方式控制關(guān)掉其內(nèi)部電源。如為一般外接電源電動(dòng)工具，則可以控 制模組與工具間的電源線上的電磁閥(未示出)來(lái)切斷借電源線32通往工具2的電源31。參閱圖2-圖4，該扭力傳感器1包括一金屬本體11，多個(gè)肋結(jié)構(gòu)12設(shè)于該金屬 本體11上，多數(shù)凹坑13凹設(shè)于該本體11上，各肋結(jié)構(gòu)12為于相鄰兩凹坑13之間，一扭力 感應(yīng)輸出系統(tǒng)14含有多個(gè)應(yīng)變規(guī)貼設(shè)于各肋結(jié)構(gòu)12上，也即貼設(shè)于鄰接該肋結(jié)構(gòu)12的凹 坑13坑壁上，以及多個(gè)防振裝置15例如以防振彈性體塞入填實(shí)各該凹坑13之中(圖3)， 或以膠注或模制的方式罩封入各凹坑13中(圖4)，一并罩護(hù)住所貼設(shè)的扭力感應(yīng)輸出系 統(tǒng)14內(nèi)各電子元件與連結(jié)線路，使免于老化或因震動(dòng)而剝離。所選用的防振裝置15應(yīng)采 用不會(huì)阻撓或減弱扭力信號(hào)輸出的材質(zhì)。該傳感器1本體11還可以一外套16緊實(shí)罩護(hù)填 實(shí)或膠注后的器體以確實(shí)保護(hù)彈性材質(zhì)部分不受外力破壞。該扭力傳感器本體11的后方開(kāi)設(shè)一軸孔111以便套接工具1的驅(qū)動(dòng)軸20 ；且于 本體11前方突伸一輸出軸112 (也可為凹入的套入孔)，以便套接一轉(zhuǎn)接套筒21使得轉(zhuǎn)接 螺絲起子頭22或螺栓或螺帽23，如圖2所示。該扭力感應(yīng)輸出系統(tǒng)14包括一組電源14a可設(shè)于或連至本體11內(nèi)，用來(lái)提供 電子電路的訊號(hào)傳輸、測(cè)量及運(yùn)算，包括可更換式電池，充電式電池，內(nèi)建發(fā)電裝置或外接 電源；至少一組應(yīng)變規(guī)，固定于該肋結(jié)構(gòu)上用來(lái)感應(yīng)肋結(jié)構(gòu)因扭力的變形量，有關(guān)應(yīng)變規(guī)的 多少依扭力感測(cè)精度需要來(lái)做變化、調(diào)整；一組放大器，用來(lái)放大應(yīng)變規(guī)因變形所產(chǎn)生的信 號(hào)；一組邏輯運(yùn)算器，用來(lái)運(yùn)算應(yīng)變規(guī)量測(cè)的應(yīng)變值，并轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的扭力值；一組輸入 裝置，用于組裝后校驗(yàn)時(shí)將扭力與應(yīng)變值的關(guān)系輸入一組記憶體；該組記憶體，用來(lái)記憶扭 力與應(yīng)變值的關(guān)系；以及一組傳輸裝置，用來(lái)將量測(cè)的扭力值傳輸至數(shù)字顯示控制模組上， 該傳輸裝置包括無(wú)線傳輸或有線傳輸。該數(shù)字顯示控制模組3包括一組顯示器，用來(lái)顯示設(shè)定及最后的扭力值；一組設(shè) 定按鈕，以設(shè)定所需扭力值大小；一組接收裝置，用來(lái)接收扭力傳感器之扭力輸出信號(hào)，該 裝置可為無(wú)線接收或有線接收；以及一組邏輯控制模組，用來(lái)控制動(dòng)力源的動(dòng)作，當(dāng)扭力達(dá) 到預(yù)設(shè)之所需扭力大小時(shí)，隨即發(fā)出信號(hào)(燈光或聲音)提醒使用者停止施力，或切斷動(dòng)力 源31。有關(guān)本發(fā)明的邏輯運(yùn)算控制流程示如圖5，其中左方的流程為檢驗(yàn)流程，右方則為 此扭力感應(yīng)與控制裝置的操作流程。
本發(fā)明對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其有益效果在于該應(yīng)變規(guī)貼置于肋結(jié)構(gòu)12 上，在遭受扭力狀態(tài)下，其上的應(yīng)變規(guī)對(duì)變形量的感應(yīng)可更為靈敏，且殼體的凹坑13內(nèi)各 組裝連結(jié)的各電子元件間的空隙，以彈性抗振材料灌注或塞入彈性體予以填實(shí)固定，可防 其因工作中的震動(dòng)而剝離，故使用壽命長(zhǎng)，且可靠性更高。如圖6、圖7所示，為使該傳感器1內(nèi)嵌于工具2之中，傳感器一端軸接動(dòng)作器(可 為馬達(dá)軸心或施力軸)，令一端軸接錘打組或動(dòng)作器20a，另加一外殼16a，如第7圖所示，夕卜 殼可選用避免傳輸信號(hào)遭受干擾的材質(zhì)。
本發(fā)明可如圖8、圖9圖所示應(yīng)用在電動(dòng)工具之中，或如圖10、圖11圖應(yīng)用在手動(dòng) 工具之中。綜合上述，以上為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，非因此即局限本發(fā)明之專(zhuān)利范圍，本案專(zhuān) 利范圍仍應(yīng)以后附之專(zhuān)利申請(qǐng)范圍所定義為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種具有抗振作用的工具扭力感應(yīng)與控制裝置，包括一內(nèi)部包含肋結(jié)構(gòu)的抗振型扭力傳感器，用于各種氣動(dòng)、電動(dòng)、手動(dòng)工具等鎖固類(lèi)工具使得施加扭力或鎖固螺釘、螺帽時(shí)，能偵測(cè)所施加的扭力；以及一數(shù)字顯示控制模組，用來(lái)接收扭力傳感器所測(cè)得的扭力值，并將該扭力值顯示在顯示器上，當(dāng)測(cè)得扭力達(dá)到預(yù)先設(shè)定的扭力大小時(shí)，借由控制器發(fā)出警示信號(hào)以提醒使用者停止施力，或借以切斷動(dòng)力源。
2.如權(quán)利要求1所述的具有抗振作用的工具扭力感應(yīng)與控制裝置，其特征在于，該抗振型扭力傳感器包括一具有肋結(jié)構(gòu)的金屬本體結(jié)構(gòu)，外接或內(nèi)嵌于該工具；一扭力感應(yīng)輸出系統(tǒng)，其包括一組電源，用來(lái)提供電子電路的信號(hào)傳輸、測(cè)量及運(yùn)算， 包括可更換式電池，充電式電池，內(nèi)建發(fā)電裝置或外接電源；至少一組應(yīng)變規(guī)，固定于該 肋結(jié)構(gòu)上用來(lái)感應(yīng)肋結(jié)構(gòu)因扭力產(chǎn)生的細(xì)微變形量，該組應(yīng)變規(guī)數(shù)目的多少依扭力感測(cè)精 度的需要加以調(diào)整、變化；一組放大器，用來(lái)放大應(yīng)變規(guī)因變形所產(chǎn)生的信號(hào)；一組邏輯運(yùn) 算器，用來(lái)運(yùn)算應(yīng)變規(guī)測(cè)量的應(yīng)變值，并轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的扭力值；一組輸入裝置，用于組裝 后校驗(yàn)時(shí)將扭力與應(yīng)變值的關(guān)系輸入一記憶體；該組記憶體，用來(lái)記憶扭力與應(yīng)變值的關(guān) 系；以及一組傳輸裝置，用來(lái)將測(cè)量的扭力值傳輸至數(shù)字顯示控制模組上，該傳輸裝置包括 無(wú)線傳輸及有線傳輸；以及一組防振裝置，其使一彈性材料以膠注或填充方式來(lái)固定肋結(jié)構(gòu)上的該扭力感應(yīng)輸出系統(tǒng)的所有相關(guān)電子元件，以防因工作振動(dòng)造成的電子元件剝離而損壞；該防振裝置 由抗振材料制成，不會(huì)阻撓或減弱輸出的扭力信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的具有抗振作用的工具扭力感應(yīng)與控制裝置，其特征在于，該肋結(jié)構(gòu)使該傳感器金屬本體結(jié)構(gòu)內(nèi)凹為多個(gè)凹坑，各該肋結(jié)構(gòu)位于相鄰兩凹坑之間，該應(yīng)變 規(guī)貼置于各該肋結(jié)構(gòu)所鄰接的凹坑坑壁上，為該彈性體所罩護(hù)。
4.如權(quán)利要求1所述的具有抗振作用的工具扭力感應(yīng)與控制裝置，其特征在于，該數(shù)字顯示控制模組包括一組顯示器，用來(lái)顯示設(shè)定的扭力值；一組設(shè)定按鈕，以設(shè)定所需扭 力值大??；一組接收裝置，用來(lái)接收該扭力傳感器的扭力輸出信號(hào)，該裝置可為無(wú)線接收或 有線接收；以及一組邏輯控制模組，用來(lái)控制動(dòng)力源的動(dòng)作，當(dāng)扭力達(dá)到預(yù)設(shè)的所需扭力大 小時(shí)，隨即發(fā)出信號(hào)包括燈光或聲音，以提醒使用者停止施力，或切斷動(dòng)力源，或啟動(dòng)一延 遲控制使得于設(shè)定延遲時(shí)間后重新啟動(dòng)下一個(gè)鎖固動(dòng)作。
5.如權(quán)利要求4所述的具有抗振作用的工具扭力感應(yīng)與控制裝置，其特征在于，該控制模組內(nèi)置于該工具內(nèi)部或外接于該工具外部。
6.如權(quán)利要求1所述的具有抗振作用的工具扭力感應(yīng)與控制裝置，其特征在于，該扭力傳感器還包括一外套以罩護(hù)、填實(shí)或膠注后的器體以保護(hù)彈性材質(zhì)部分不受外力破壞。
7.如權(quán)利要求1所述的具有抗振作用的工具扭力感應(yīng)與控制裝置，其特征在于，該扭力傳感器內(nèi)置于該工具內(nèi)時(shí)，另加一外殼，該外殼選用避免傳輸信號(hào)遭受干擾的材質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有抗振作用的工具扭力感應(yīng)與控制裝置，包括一內(nèi)部包含肋結(jié)構(gòu)的抗振型扭力傳感器，用于各式氣動(dòng)、電動(dòng)、手動(dòng)工具等鎖固類(lèi)工具，在施加扭力或鎖固螺釘/螺帽時(shí)，能偵測(cè)施加的扭力；以及一數(shù)字顯示控制模組，用來(lái)接收扭力傳感器所測(cè)得的扭力值，并將該扭力值顯示在顯示器上，當(dāng)測(cè)得扭力達(dá)到預(yù)先設(shè)定的扭力大小時(shí)，借由控制器發(fā)出警示信號(hào)(燈光或聲音)以提醒使用者停止施力，或借以切斷動(dòng)力源。
文檔編號(hào)B25B23/14GK101797737SQ20101010119
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月2日
發(fā)明者朱秀鋒 申請(qǐng)人:中國(guó)氣動(dòng)工業(yè)股份有限公司