TWI529037B - Electronic torque wrench and its torque measuring device - Google Patents

Description

電子式扭力扳手及其扭力量測裝置

本發明係與扭力扳手有關，特別是指一種電子式扭力扳手及其扭力量測裝置。

隨著電子元件發展，目前有許多扳手、螺絲起子、棘輪扳手等手工具都逐漸導入具有偵測扭力值及顯示扭力值的電子零組件，例如，台灣第I330575、M431047、M360114、M372771、及M394880號等專利案，及台灣第201204511號公開案都有揭露能偵測扭力值的扳手。

其中，第M394880號專利係揭露一種多功能扭力工具感測裝置，該專利係揭露可以替換工具頭的結構。然，扭力值係等於力乘以力臂，但更換不同工具頭後，力臂也可能跟著改變，因此，該專利的多功能扭力工具感測裝置在替換不同工具頭後量測到的扭力值也可能會失真。

台灣第201204511號公開案係揭露一種數位扭力扳手結構及其握把均力之方法，其係將傳感器及應變片等設在扳動部上，這也是目前習知的做法。但因為數位顯示器是位在數位扭力扳手的後方，所以，在組裝上，傳感器、應變片與數位顯示器之間的電性連接是困難的。

有鑑於上述缺失，本發明的電子式扭力扳手係可達成一主要目的，主要目的是電子式扭力扳手在受到外力時可直接獲得施加在工件上的實際扭力值，及更容易組裝。

為了達成上述的主要目的，本發明的電子式扭力扳手包 括一扳手本體、一感測器、一握套及一計算裝置。扳手本體具有一連接桿及一工具頭。連接桿具有前、後兩端口，工具頭係連接連接桿，且自連接桿的前端口伸出。感測器依據其受力程度產生一感測信號，且具有一固定段、一應變段及一受力段。固定段係連接扳手本體的連接桿，且位在應變段的前端。應變段的後端係凸伸出連接桿的後端口。受力段係位在應變段的後端。握套係套接在扳手本體的連接桿上，且連接感測器的受力段。計算裝置係電連接感測器，且接收感測信號並處理成一扭力值。

藉此，本發明的電子式扭力扳手係可藉由感測器及計算裝置來獲得實際施加在工件上的扭力，且由於感測器設置係與工具頭無關，因此，感測器與計算裝置之間的電性連接係較先前技術更為簡單，並更好組裝。

本發明的電子式扭力扳手還可達成另一目的，另一目的是供電子式扭力扳手的扭力量測裝置能替換工具頭，且扭力量測裝置可輸入電子式扭力扳手的實際力臂，以使電子式扭力扳手能獲得準確的扭力值。

為了達成上述的另一目的，本發明的電子式扭力扳手的扭力量測裝置包括一連接桿、一感測器、一握套及一計算裝置。感測器係依據其受力程度產生一感測信號，且具有一固定段、一應變段及一受力段。固定段係連接連接桿，且位在應變段的前端。應變段的後端係凸伸出連接桿。受力段係位在應變段的後端。握套係套接在連接桿上，且連接感測器的受力段。計算裝置係電連接感測器，且接收感測信號並處理成一扭力值。

如此，在組裝時，扭力量測裝置與工具頭之間就不需要在考慮連接的線路，來方便組裝。

較佳地，計算裝置係設在連接桿上。計算裝置有一運算電路、一顯示器及一輸入單元。運算電路係連接顯示器及輸入單元，且將感測信號運算成扭力值，顯示器係顯示扭力值，輸入單元係供輸入一數值。如此，組裝後的電子式扭力扳手就能藉由輸入單元輸入實 際的力臂值(即數值)來達成獲得準確的扭力值的目的。

有關本發明所提供之電子式扭力扳手及其扭力量測裝置的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

10‧‧‧電子式扭力扳手

11‧‧‧扳手本體

111‧‧‧連接桿

113‧‧‧工具頭

115‧‧‧前端口

117‧‧‧後端口

119‧‧‧通孔

13‧‧‧感測器

131‧‧‧固定段

133‧‧‧應變段

135‧‧‧受力段

137‧‧‧前端

139‧‧‧後端

141‧‧‧穿孔

15‧‧‧握套

151‧‧‧內環面

153‧‧‧螺栓

155‧‧‧凸塊

17‧‧‧計算裝置

171‧‧‧運算電路

173‧‧‧顯示器

20‧‧‧工件

30‧‧‧電子式扭力扳手

31‧‧‧扭力量測裝置

33‧‧‧連接桿

331‧‧‧前端口

35‧‧‧感測器

37‧‧‧握套

39‧‧‧計算裝置

391‧‧‧運算電路

395‧‧‧輸入單元

50‧‧‧工具頭

D‧‧‧距離

第1圖係本發明的電子式扭力扳手的第一較佳實施例的示意圖。

第2圖係第1圖中電子式扭力扳手的局部剖視示意圖。

第3圖係電子式扭力扳手被應用的示意圖。

第4圖係電子式扭力扳手的局部剖視示意圖。

第5圖係電子式扭力扳手的局部剖視示意圖。

第6圖係電子式扭力扳手的感測器與計算裝置的方塊示意圖。

第7及8圖分別係本發明的電子式扭力扳手的扭力量測裝置第二較佳實施例的示意圖。

第9圖係電子式扭力扳手的感測器與計算裝置的方塊示意圖。

以下，茲配合各圖式列舉對應之較佳實施例來對本發明的電子式扭力扳手的組成構件及達成功效來作說明。然各圖式中電子式扭力扳手的構件、尺寸及外觀僅用來說明本發明的技術特徵，而非對本發明構成限制。

第1至6圖係繪示本發明的電子式扭力扳手的第一較佳具體實施例的示意圖。如第1及2圖所示，本發明的電子式扭力扳手10包括一扳手本體11、一感測器13、握套15及一計算裝置17。

扳手本體11具有一連接桿111及一工具頭113。連接桿111具有前、後兩端口115、117，工具頭113係連接連接桿111，且自連接桿111的前端口115伸出。於此實施例中，連接桿111係長直的 金屬管。工具頭113係以開放扳手為例來作說明，但實際上，工具頭113也可以是棘輪扳手、梅花扳手及套筒扳手等。

感測器13係依據其受力程度產生一感測信號，感測器13產生感測信號的方式請容後在述。於此實施例中，感測器13以壓力感測器為例來作說明，但實際上，感測器13也可以使用重力感測器等來感應受力程度。感測器13具有一固定段131、一應變段133及一受力段135，固定段131及受力段135係分別位在應變段133的前、後兩端137、139，圖中虛線僅用來標示應變段133的前、後兩端137、139，且實際上，虛線是不存在的。固定段131係連接扳手本體11的連接桿111。應變段133的後端139係凸伸出連接桿111的後端口117。

握套15係套接在扳手本體11的連接桿111上，且連接感測器13的受力段135。握套15較佳係選用橡膠、塑膠或複合材料等防滑材料製成。

計算裝置17電連接感測器13，且接收感測器13產生的感測信號並將感測信號處理成一扭力值。於此實施例中，計算裝置17係設在扳手本體11的連接桿111上。但實際上，計算裝置17的位置係可被調整，故不以連接桿111上為限。

再者，計算裝置17與感測器13之間係藉由電線(例如漆包線)連接，電線的位置係可以在扳手本體11內部或外部。

如第3圖所示，當本發明的電子式扭力扳手10的工具頭113套接在一工件20上，且使用者的手握持住握套15並朝一鎖緊方向(如圖中箭頭方向)轉動時，本實施例的鎖緊方向係順時針方向，但不以順時針方向為限，工件20係以螺母為例來作說明，但實際上，工件20也可以是螺栓等元件。由於使用者施加在握套15的力量(如圖中箭頭)，也會傳到感測器13的受力段135，使得感測器13的應變段133產生形變，如此，感測器13就會依據應變段133的變形量產生感測信號。其中，應變段133變形量大表示感測器13受力大，應變段133變形量小表示感測器13受力小。然後，計算裝置17就會接收到感測信號並處理成扭力值。計算裝置17得到的扭力值就是使用者藉由電子式 扭力扳手10施加在工件20的實際扭力。

如第4圖所示，連接桿111具有一通孔119，通孔119係連通連接桿111的後端口117。感測器13的固定段131係位在連接桿111的通孔119內。於此實施例中，固定段131與連接桿111之間係以螺絲螺合連接，但固定段131與連接桿111之間的連接係不以螺絲螺合方式為限。

感測器13的應變段133具有一穿孔141，穿孔141的圖案不以圖中所繪為限。穿孔141的大小及尺寸係用以控制應變段133的可變形量。

握套15有兩螺栓153，兩螺栓153係螺接握套15及感測器13的受力段135，如此，握套15的內環面151及受力段135就可以確實地連接在一起，並使本發明的電子式扭力扳手10能確實反應出施加在工件上的扭力值。

如第5圖所示，除了前述利用兩螺栓153來使握套15及受力段135連接在一起，本發明的電子式扭力扳手10的握套15也可以有一凸塊155及一內環面151。凸塊155係凸伸出內環面151，且抵接感測器13的受力段135。如此，當握套15受到外力時，可確保握套15的凸塊155對感測器13的受力段135係單點受力，以使本發明的電子式扭力扳手10獲得準確的扭力值。

綜合第4及5圖的說明可知，握套15與受力段135的連接方式有很多，故不以這兩圖繪示為限。

如第6圖所示，計算裝置17具有一運算電路171及連接運算電路171的一顯示器173。運算電路171係將感測器13產生的感測信號運算成扭力值。顯示器173顯示扭力值。如此，使用者在操作本發明的電子式扭力扳手時，就可隨時從顯示器173看到目前施加在工件上的扭力值。

第7至9圖係繪示本發明的電子式扭力扳手的第二較佳具體實施例的示意圖，本較佳實施例的與第一較佳實施例的差異在於，電子式扭力扳手30沒有包含電子式扭力扳手10的工具頭。如第7 及8圖所示，本發明的電子式扭力扳手30的扭力量測裝置31包括一連接桿33、一感測器35、一握套37及一計算裝置39。

連接桿33、感測器35及握套37的結構、連接、運作及目的係與第一較佳實施例的連接桿、感測器及握套相同，於此不再贅述。

特別地，如第8及9圖所示，計算裝置39還有一輸入單元395。輸入單元395係連接運算電路391，且供輸入一數值，數值係感測器35至工具頭50的旋轉中心之間的距離D。運算電路391係依據數值及感測信號運算成扭力值。

在物理上，扭力值的運算公式係力乘以力臂，而力臂就是施力點到旋轉中心的距離，對應到本實施例，上述的力就是感測器35感測到外力所產生的感測信號，力臂就是感測器35至工具頭50旋轉中心的距離D(即數值)。藉由扭力值的運算公式可知，由於工具頭的長度及規格不同，也就是工具頭的旋轉中心位置也不同，因此，當替換工具頭後，力臂(即數值)也會改變，所以，本發明係提供輸入單元395來輸入較精確的力臂值，以獲得較符合實際的扭力值。但如果工具頭111是不可替換，輸入單元395係可以被省略不用。

其中，輸入單元395可以是數字鍵盤、與顯示器393整合在一起的觸控螢幕或其他輸入裝置，故輸入單元395係不以上述舉例為限。

請再參照第7圖，由於連接桿33有前端口331的設置，因此，使用者可自行將扳手工具(即工具頭50)從前端口331插入，而形成電子式扭力扳手30，如第8圖所示。

藉由上述的說明可知本發明的電子式扭力扳手確實能達成本發明的目的。

最後，再次強調，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

10‧‧‧電子式扭力扳手

11‧‧‧扳手本體

111‧‧‧連接桿

113‧‧‧工具頭

115‧‧‧前端口

117‧‧‧後端口

13‧‧‧感測器

131‧‧‧固定段

133‧‧‧應變段

135‧‧‧受力段

137‧‧‧前端

139‧‧‧後端

15‧‧‧握套

17‧‧‧計算裝置

Claims (10)

1. 一種電子式扭力扳手，包括：一扳手本體，具有一連接桿及一工具頭，該連接桿具有前、後兩端口，該工具頭係連接該連接桿，且自該連接桿的前端口伸出；一感測器，係依據其受力程度產生一感測信號，且具有一固定段、一應變段及一受力段，該固定段係連接該扳手本體的連接桿，且位在該應變段的前端，該應變段的後端係凸伸出該連接桿的後端口，該受力段係位在該應變段的後端；一握套，係套接在該扳手本體的連接桿上，且連接該感測器的受力段；及一計算裝置，係電連接該感測器，且接收該感測信號並處理成一扭力值。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電子式扭力扳手，其中，該連接桿具有一通孔，該通孔係連通該連接桿的前端口及後端口，該感測器的固定段係固定在該連接桿的通孔內，該感測器的應變段具有一穿孔。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的電子式扭力扳手，其中，該握套有一凸塊及一內環面，該凸塊係凸伸出該內環面，且抵接該感測器的受力段。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述的電子式扭力扳手，其中，該握套有至少一螺栓，該螺栓係螺接該握套及該感測器的受力段。
5. 如申請專利範圍第1項所述的電子式扭力扳手，其中，該計算裝置係設在該扳手本體的連接桿，該計算裝置有一運算電路及連接該運算電路的一顯示器，該運算電路係將該感測信號運算成該扭力值，該顯示器係顯示該扭力值。
6. 一種電子式扭力扳手的扭力量測裝置，包括： 一連接桿；一感測器，係依據其受力程度產生一感測信號，且具有一固定段、一應變段及一受力段，該固定段係連接該連接桿，且位在該應變段的前端，該應變段的後端係凸伸出該連接桿，該受力段係位在該應變段的後端；一握套，係套接在該連接桿上，且連接該感測器的受力段；及一計算裝置，係電連接該感測器，且接收該感測信號並處理成一扭力值。
7. 如申請專利範圍第6項所述的電子式扭力扳手的扭力量測裝置，其中，該連接桿具有一前端口、一後端口及一通孔，該通孔係連通該連接桿的前端口及後端口，該感測器的固定段係位在該連接桿的通孔內，該感測器的受力段係位在該連接桿的後端口外。
8. 如申請專利範圍第6或7項所述的電子式扭力扳手的扭力量測裝置，其中，該握套有一凸塊及一內環面，該凸塊係凸伸出該內環面，且抵靠該感測器的受力段。
9. 如申請專利範圍第6或7項所述的電子式扭力扳手的扭力量測裝置，其中，該握套有至少一螺栓，該螺栓係螺接該握套及該感測器的受力段。
10. 如申請專利範圍第6項所述的電子式扭力扳手的扭力量測裝置，其中，該計算裝置係設在該連接桿上，該計算裝置有一運算電路、一顯示器及一輸入單元，該運算電路係連接該顯示器及該輸入單元，且將該感測信號運算成該扭力值，該顯示器係顯示該扭力值，該輸入單元係供輸入一數值。