專利名稱：具有抗振作用的工具扭力感應與控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種具有抗振作用的工具扭力感應與控制裝置。
背景技術：
傳統(tǒng)的螺絲或螺帽鎖緊工具，大多無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，其工件會因為振動而有松脫危 險；若螺絲/螺帽鎖固太緊，超過螺絲/螺帽所能承受的扭力(機械屈服強度)，會使螺絲/ 螺帽造成永久性破壞，另一方面，工件在使用時，也會有瞬間破壞的危險。現(xiàn)有的扭力感應器例如US 7，307，517雖揭示一無線扭力感應器，其貼置一旋轉 構件上，借此產(chǎn)生扭力信號，并測得結果。但是該感應器直接貼置于旋轉構件上，極易因高 速旋轉產(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)的一個缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種具有抗振作用的工具扭力感應與控制裝 置，主要應用于各式扭力板手/起子等鎖固類工具，以一具有抗振、感應與傳輸功能的扭力 傳感器來偵測鎖固螺絲或螺帽的扭力值大小，通過有線或無線傳輸，將其量測的信號傳輸 至一顯示控制模組上，以顯示扭力值大小，當扭力達到所需要求時，進而控制并切斷動力 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 子旋轉頭上，如圖1、圖2圖所示，或是可以模組方式組裝于工具內部的設計，如圖6，圖7圖 所示。該扭力傳感器包括一個采用肋結構設計殼體、一抗振的膠注或填充材料、一組貼附在 肋上的應變規(guī)、一組放大器、一個電源供應器、一組邏輯運算器、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)根肋上裝設應變規(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，避免內部電子電路因沖擊而損壞。該扭 力傳感器經(jīng)施加扭力后，透過肋條微量變形，進而使應變規(guī)相應產(chǎn)生變形，使得應變規(guī)的電 阻產(chǎn)生變化，電流因此而產(chǎn)生變化，電流經(jīng)放大器將信號放大傳輸至邏輯運算器上，以計算 其應變值。通過記憶模組，可將扭力大小與所對應的應變量關系加以輸入記憶儲存。該傳 輸模組主要是將經(jīng)過扭力傳感器內的所測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，該模組可內嵌 于氣動/電動或手持工具上，或是外接于工具外部，該模組通過接收器將扭力傳感器上傳 輸出來的扭力值顯示在顯示器上，使用者可通過輸入按鍵輸入所需的預設扭力值至控制器 內，控制器將使用者輸入所需的預設扭力值與該接收器所接收的扭力值進行比對，當所需 預設扭力與實際接收所得扭力值相吻合時，該控制器隨即發(fā)出警示信號(燈光或聲音)提 醒使用者停止施力，或借以切斷電動/氣動工具的動力源，或啟動一延遲控制俾于設定延 遲時間后重新啟動下一個鎖固動作。


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)明又一實施例組合外觀圖；圖11為圖10的分解圖。圖中標號說明1……扭力傳感器；2……工具；3……控制模組；11……本體；12……肋結構；13……凹坑；14……扭力感應輸出系統(tǒng)； 14a……電源；15……防振裝置；16a……外殼；16……外套；20……驅動軸；20a……作動器；20b……前罩；21……套筒；22……起子；23……螺栓；31……動力源；32……空壓管線(或電源線)；111……軸孔；112……輸出軸。
具體實施例方式本發(fā)明針對傳統(tǒng)鎖緊工具不能測量與控制扭力的缺點進行改進。本發(fā)明設計可應 用在氣動、電動或手動等鎖固類工具，如各附圖所示。由扭力傳感器接頭的一端接在用來鎖 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鎖固螺釘或螺帽，當通過 此設計鎖固時，即可偵測其鎖固扭力，并控制在設定的扭力值。本發(fā)明主要以肋結構為主， 如圖3、圖4所式，扭力傳感器包括一個采用肋結構設計的殼體、一組應變規(guī)、一組放大器、 一個電源供應器、一組邏輯運算器、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固定，以達抗振的目的。扭 力感應器在每根肋上裝設應變規(guī)，并于殼體內部各電子元件組裝測試后以抗振材料膠注或 以彈性材料予以填實固定，使達抗振目的，避免內部電子電路因沖擊而損壞。扭力傳感器 經(jīng)施加扭力后，通過肋板微量變形，進而使應變規(guī)產(chǎn)生變形，使得應變規(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)放大器將信號放大，傳輸至邏輯運算器上，計算其應變 值。通過記憶模組，可將扭力與所對應的應變量關系加以輸入至記憶體。傳輸模組主要是 將經(jīng)過扭力傳感器內的所量測的扭力值傳輸至數(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，該模組可內嵌于氣動/電動或手 持工具上，或是外接于工件外部，該模組通過接收器將由扭力傳感器上傳輸出來的扭力值 顯示在顯示器上，使用者可通過輸入按鍵輸入所需扭力值至控制器上，控制器比對使用者 輸入所需的扭力值與該接收器所接收的扭力值進行比對，當所需扭力與實際接收所得扭力 值相吻合時，控制器隨即發(fā)出警示信號(燈號或聲音)提醒使用者停止施力，或切斷電動/ 氣動工具的動力源，其邏輯運算及控制流程如圖5所示。以下針對圖1 11各圖式及編號說明如下。本發(fā)明的第一實施例示于圖1、圖2之中，包括一扭力傳感器1外接(或外掛)于一氣動工具2等鎖固類工具上，以及一數(shù)字顯示控制模組3。如果是氣動工具，則控制模組3 連接一壓縮空氣的動力源31，可以空壓管線32連接至工具2以于達到預設的扭力值時，可關 掉空壓管線32上的控制氣閥(未示出)。如果是圖8、圖9所示的充電式電動工具2，其動力 源31為一電池，可以無線方式控制關掉其內部電源。如為一般外接電源電動工具，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，多個肋結構12設于該金屬 本體11上，多數(shù)凹坑13凹設于該本體11上，各肋結構12為于相鄰兩凹坑13之間，一扭力 感應輸出系統(tǒng)14含有多個應變規(guī)貼設于各肋結構12上，也即貼設于鄰接該肋結構12的凹 坑13坑壁上，以及多個防振裝置15例如以防振彈性體塞入填實各該凹坑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)，一并罩護住所貼設的扭力感應輸出系 統(tǒng)14內各電子元件與連結線路，使免于老化或因震動而剝離。所選用的防振裝置15應采 用不會阻撓或減弱扭力信號輸出的材質。該傳感器1本體11還可以一外套16緊實罩護填 實或膠注后的器體以確實保護彈性材質部分不受外力破壞。該扭力傳感器本體11的后方開設一軸孔111以便套接工具1的驅動軸20 ；且于 本體11前方突伸一輸出軸112 (也可為凹入的套入孔)，以便套接一轉接套筒21使得轉接 螺絲起子頭22或螺栓或螺帽23，如圖2所示。該扭力感應輸出系統(tǒng)14包括一組電源14a可設于或連至本體11內，用來提供 電子電路的訊號傳輸、測量及運算，包括可更換式電池，充電式電池，內建發(fā)電裝置或外接 電源；至少一組應變規(guī)，固定于該肋結構上用來感應肋結構因扭力的變形量，有關應變規(guī)的 多少依扭力感測精度需要來做變化、調整；一組放大器，用來放大應變規(guī)因變形所產(chǎn)生的信 號；一組邏輯運算器，用來運算應變規(guī)量測的應變值，并轉換為相對應的扭力值；一組輸入 裝置，用于組裝后校驗時將扭力與應變值的關系輸入一組記憶體；該組記憶體，用來記憶扭 力與應變值的關系；以及一組傳輸裝置，用來將量測的扭力值傳輸至數(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，用來顯示設定及最后的扭力值；一組設 定按鈕，以設定所需扭力值大?。灰唤M接收裝置，用來接收扭力傳感器之扭力輸出信號，該 裝置可為無線接收或有線接收；以及一組邏輯控制模組，用來控制動力源的動作，當扭力達 到預設之所需扭力大小時，隨即發(fā)出信號(燈光或聲音)提醒使用者停止施力，或切斷動力 源31。有關本發(fā)明的邏輯運算控制流程示如圖5，其中左方的流程為檢驗流程，右方則為 此扭力感應與控制裝置的操作流程。
本發(fā)明對于本領域技術人員來說，其有益效果在于該應變規(guī)貼置于肋結構12 上，在遭受扭力狀態(tài)下，其上的應變規(guī)對變形量的感應可更為靈敏，且殼體的凹坑13內各 組裝連結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固定，可防 其因工作中的震動而剝離，故使用壽命長，且可靠性更高。如圖6、圖7所示，為使該傳感器1內嵌于工具2之中，傳感器一端軸接動作器(可 為馬達軸心或施力軸)，令一端軸接錘打組或動作器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遭受干擾的材質。
本發(fā)明可如圖8、圖9圖所示應用在電動工具之中，或如圖10、圖11圖應用在手動 工具之中。綜合上述，以上為本發(fā)明之較佳實施例，非因此即局限本發(fā)明之專利范圍，本案專 利范圍仍應以后附之專利申請范圍所定義為準。
權利要求
一種具有抗振作用的工具扭力感應與控制裝置，包括一內部包含肋結構的抗振型扭力傳感器，用于各種氣動、電動、手動工具等鎖固類工具使得施加扭力或鎖固螺釘、螺帽時，能偵測所施加的扭力；以及一數(shù)字顯示控制模組，用來接收扭力傳感器所測得的扭力值，并將該扭力值顯示在顯示器上，當測得扭力達到預先設定的扭力大小時，借由控制器發(fā)出警示信號以提醒使用者停止施力，或借以切斷動力源。
2.如權利要求1所述的具有抗振作用的工具扭力感應與控制裝置，其特征在于，該抗振型扭力傳感器包括一具有肋結構的金屬本體結構，外接或內嵌于該工具；一扭力感應輸出系統(tǒng)，其包括一組電源，用來提供電子電路的信號傳輸、測量及運算， 包括可更換式電池，充電式電池，內建發(fā)電裝置或外接電源；至少一組應變規(guī)，固定于該 肋結構上用來感應肋結構因扭力產(chǎn)生的細微變形量，該組應變規(guī)數(shù)目的多少依扭力感測精 度的需要加以調整、變化；一組放大器，用來放大應變規(guī)因變形所產(chǎn)生的信號；一組邏輯運 算器，用來運算應變規(guī)測量的應變值，并轉換為相對應的扭力值；一組輸入裝置，用于組裝 后校驗時將扭力與應變值的關系輸入一記憶體；該組記憶體，用來記憶扭力與應變值的關 系；以及一組傳輸裝置，用來將測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固定肋結構上的該扭力感應輸出系統(tǒng)的所有相關電子元件，以防因工作振動造成的電子元件剝離而損壞；該防振裝置 由抗振材料制成，不會阻撓或減弱輸出的扭力信號。
3.如權利要求2所述的具有抗振作用的工具扭力感應與控制裝置，其特征在于，該肋結構使該傳感器金屬本體結構內凹為多個凹坑，各該肋結構位于相鄰兩凹坑之間，該應變 規(guī)貼置于各該肋結構所鄰接的凹坑坑壁上，為該彈性體所罩護。
4.如權利要求1所述的具有抗振作用的工具扭力感應與控制裝置，其特征在于，該數(shù)字顯示控制模組包括一組顯示器，用來顯示設定的扭力值；一組設定按鈕，以設定所需扭 力值大?。灰唤M接收裝置，用來接收該扭力傳感器的扭力輸出信號，該裝置可為無線接收或 有線接收；以及一組邏輯控制模組，用來控制動力源的動作，當扭力達到預設的所需扭力大 小時，隨即發(fā)出信號包括燈光或聲音，以提醒使用者停止施力，或切斷動力源，或啟動一延 遲控制使得于設定延遲時間后重新啟動下一個鎖固動作。
5.如權利要求4所述的具有抗振作用的工具扭力感應與控制裝置，其特征在于，該控制模組內置于該工具內部或外接于該工具外部。
6.如權利要求1所述的具有抗振作用的工具扭力感應與控制裝置，其特征在于，該扭力傳感器還包括一外套以罩護、填實或膠注后的器體以保護彈性材質部分不受外力破壞。
7.如權利要求1所述的具有抗振作用的工具扭力感應與控制裝置，其特征在于，該扭力傳感器內置于該工具內時，另加一外殼，該外殼選用避免傳輸信號遭受干擾的材質。
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與控制裝置，包括一內部包含肋結構的抗振型扭力傳感器，用于各式氣動、電動、手動工具等鎖固類工具，在施加扭力或鎖固螺釘/螺帽時，能偵測施加的扭力；以及一數(shù)字顯示控制模組，用來接收扭力傳感器所測得的扭力值，并將該扭力值顯示在顯示器上，當測得扭力達到預先設定的扭力大小時，借由控制器發(fā)出警示信號(燈光或聲音)以提醒使用者停止施力，或借以切斷動力源。
文檔編號B25B23/14GK101797737SQ20101010119
公開日2010年8月11日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權日2009年2月2日
發(fā)明者朱秀鋒 申請人:中國氣動工業(yè)股份有限公司