TW201627107A - 具有預警功能之電子扭力扳手 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種電子扭力扳手，具有提前警示之預警功能，包含有：一本體、一設定單元、一感測單元、一運算單元、一警示單元，以及一預警程式。該本體一端設有一工作頭，以供驅轉螺件；該預警程式設有多數個不同警示範圍的預警時機，該等預警時機的數值大小與該扳手之扭力設定值之大小成正比；該扳手之操作扭力到達該預警時機時，該運算單元係驅使該警示單元產生警示。

Description

具有預警功能之電子扭力扳手

本發明與電子扭力手工具有關，詳而言之，係指一種具有提前預警之警示功能之電子扭力扳手。

電子扭力扳手大多具有扭力警示功能，令使用者依照不同螺件所需的鎖緊扭力設定扭力警示值，當扳手的操作扭力達到扭力警示值時，扳手將發出警示，提醒使用者已到達所設定的扭力，並停止扳動扳手，藉以避免過度鎖緊的狀況。

然而，操作手工具之施力會有慣性的現象，當使用者察覺到警示提醒時並無法立即停止施力動作，仍會持續扳動扳手一小段時間才能停止施力，此時，慣性施力所額外施加的扭力可能超過所需的扭力，造成過度鎖緊螺件之誤差。

為解決慣性施力所造成的真正鎖緊扭力大於螺件所需的/所設定的鎖緊力的問題，發明人曾研發並提出第101142443號發明專利之申請，其目的係讓使用者將扭力警示值設定的低於螺件所需的鎖緊扭力，俾在慣性施力之後的實際鎖緊扭力不會超過螺件所需的鎖緊扭力，以解決慣性施力所造成的缺失。

上述發明確能有效解決慣性施力所產生的缺失；惟仍有不盡理想之處。蓋，慣性施力對於不同鎖緊扭力的螺件之影響亦有所差別，對於需以較大扭力鎖緊的螺件而言，其慣性施力 後的鎖緊力較不會超過所需的鎖緊力；惟，對於只需以小扭力鎖緊的螺件而言，慣性施力後的鎖緊力便容易超出所需的鎖緊力。因此，旋緊只需以小扭力鎖緊的螺件而言，使用者仍不易在極短時間內便停止施力。

發明人苦思解決之道，並認為除了須提前預警以外，對於不同鎖緊力的螺件而言，其預警時機之提前程度亦需有所不同，始能解決上述問題。

為解決習知技術之缺失，本發明之主要目的在於提供一具有預警功能之電子扭力扳手，令操作扭力到達所需的鎖緊扭力前，即提前發出預警，令使用者能即時停止施力以避免過度鎖緊。

本發明之另一目的在於提供一種上述之具有預警功能之電子扭力扳手，能夠依據所需的鎖緊扭力值之不同而自動調整出不同的預警時機。

本發明之又一目的在於提供一種上述之具有預警功能之電子扭力扳手，其預警時機之提早程度係與螺件之鎖緊扭力值呈反比。

本發明所提供之具有預警功能之電子扭力扳手，包含有：一本體；一工作頭，設於該本體之一端；一設定單元，設於該本體，可設定一扭力設定值；一感測單元，設於該本體中，以感測該扳手之操作扭力；一運算單元，設於該本體內，並與該設定單元及該感測單元連接； 一警示單元，設於該本體內，並與該運算單元連接；一預警程式，設於該本體中，該預警程式設有多數個預警時機，所述的預警時機係定義為產生預警時該扳手之操作扭力值與該扭力設定值之比值，該預警時機的數值大小與該扭力設定值之大小成正比；該扳手之操作扭力到達所對應的預警時機時，該運算單元係驅使該警示單元產生警示。

亦或，本發明所提供之具有預警功能之電子扭力扳手，包含有：一本體；一工作頭，設於該本體之一端；一顯示單元，設於該本體上；一設定單元，設於該本體，可設定一扭力設定值；一感測單元，設於該本體中，以感測該扳手之操作扭力；一運算單元，設於該本體內，並與該設定單元及該感測單元連接；一警示單元，設於該本體內，並與該運算單元連接；多數個區間，係內建於該扭力扳手中；多數個預警時機，具有不同的比例範圍，並分別位於該等區間中；所述的預警時機係定義為產生預警時該扳手之操作扭力值與該扭力設定值之比值，該預警時機的數值大小與該扭力設定值之大小成正比；該扳手之操作扭力到達所對應的預警時機時，該運算單元係驅使該警示單元產生警示。

藉此，本發明之電子扭力扳手依所設定之扭力值之不同係提供有多數個不警示範圍之預警時機，能在操作扭力到達所需的鎖緊扭力前，即提前發出預警，以避免過度鎖緊之缺失，且該扳手可依據大小不同的扭力設定值而選定不同的預警時機。

該電子扭力扳手之預警時機係與螺件之鎖緊扭力呈反比。 螺件所需旋緊的扭力愈小，其預警時機則愈提早。

10‧‧‧電子扭力扳手

20‧‧‧本體

22‧‧‧工作頭

24‧‧‧握持部

30‧‧‧顯示單元

32‧‧‧扭力設定值

34‧‧‧實際操作扭力

40‧‧‧設定單元

42‧‧‧按鍵

50‧‧‧感測單元

60‧‧‧運算單元

65‧‧‧比較單元

70‧‧‧警示單元

80‧‧‧預警程式

R1至R9‧‧‧區間

為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之目的、特徵以及所達成之功效，以下茲舉本發明之若干較佳實施例，並配合圖示詳細說明於后，其中：第一圖係本發明一較佳實施例之電子扭力扳手之立體圖。

第二圖係第一圖之局部正視圖。

第三圖係本發明一較佳實施例之架構方塊圖。

第四圖係本發明一較佳實施例之一種扭力設定值比例與預警時機之對照表。

第五圖係本發明一較佳實施例之第一種應用例之扭力設定值與預警時機之對照表。

第六圖於第五圖之對照表中，特定的扭力設定值之預警時機及扭力預警值。

第七圖係本發明一較佳實施例之第二種應用例之扭力設定值與預警時機之對照表。

第八圖於第七圖之對照表中，特定的扭力設定值之預警時機及扭力預警值。

第九圖係本發明一較佳實施例之另一種扭力設定值比例與預警時機之對照表。

第十圖係本發明一較佳實施例之第三種應用例之扭力設定值與預警時機之對照表。

第十一圖於第十圖之對照表中，特定的扭力設定值之預警時機及扭力預警值。

名詞定義：扳手之扭力操作範圍Tg：指在扳手的安全使用範圍內，該扳手之規格所能操作之最小扭力值至最大扭力值之範圍，例如，所能操作之最小操作扭力值Tmin為1牛頓米、而最大操作扭力值Tmax為200牛頓米，則該扳手之扭力操作範圍為1~200牛頓米。

實際操作扭力Tr：扳手扳轉螺件時的瞬時扭力值。

扭力設定值Ts：依螺件所需之鎖緊扭力所設定的警示值，該扭力設定值可設定為螺件所需之鎖緊扭力，惟不以此為限，例如使設定值略低於所需之鎖緊扭力。

扭力預警值Ta：指啟動警示效果之扭力值，為實際的操作扭力與預警時機的乘積。該扭力預警值之數值係不大於該扭力設定值。

扭力設定值比例：指該扭力設定值與扳手之可操作最大扭力值之比值。

扭力設定值之比例區間：指該扭力設定值與扳手之可操作最大扭力值之比例所劃分的比例區間。

預警時機toa：依扭力設定值Ts之大小不同而有不同的預警時機，本發明具有一預警程式，該預警時機係由該預警程式所設定用以產生預警效果的比例數值，該預警時機係定義為啟動預警時的操作扭力值與扭力設定值的比例關係。該預警時機為製造商所設定，通常不允許消費者更改；於特定或專業的扳手型號時，則可開放給使用者更改。

預警時機距離完成操作之差額值△t：當實際操作扭力到達扭力設定值時為操作完成，完成度為100%。該差額值△t為一比例值，指其距離扭力設定值完成後之數值差額，例如，若預警時機為40%，則其與操作完成之差額△t為100%-40%=60%。

請參閱第一至三圖，係本發明所提供之具有預警功能之電子扭力扳手10，包含有：一本體20、一工作頭22、一握持部24、一顯示單元30、一設定單元40、一感測單元50、一運算單元60、一比較單元65以及一警示單元70。

該本體20為一長形桿體；該工作頭22設於該本體20之一端，用於插接或套接螺件，以便扳手轉動螺件。所述的螺件包括螺栓、螺帽或套筒；該握持部24設於該本體20之另一端，提供使用者握持該扳手以進行扳轉；該顯示單元30係為液晶螢幕，設於該本體之外周，以顯示各種數據、資訊，供使用者讀取。

該設定單元40具有多數按鍵42，設於該本體20之外周面，可提供使用者選擇及輸入各種資訊及數值，包括用以輸入所欲設定之扭力值。該顯示單元30可為觸控面板，以供輸入之用。

該感測單元50可為現有之電子扭力扳手所使用之各式檢測元件或電路結構，例如偵測器、電位計、電阻計、惠式電橋等，以檢測該扳手10之操作扭力。該感測單元50非本發明之主要標的，容不贅述。該感測單元50係設於該本體10內，以偵測該扳手於轉動螺件之操作過程中之施力(扭力)，並將扭力感測值傳輸予該運算單元60。透過該運算單元60之運算及轉換，可將實際操作扭力值Tr顯示於該顯示單元30。操作者可選擇以 公制或英制單位顯示扭力值，例如牛頓米(N-m)或呎-磅。

該運算單元60係為一微處理器或具有運算能力之 晶片或積體電路，其係設於該本體20內部，可接收、運算及執行各種指令與命令。該比較單元65係執行數值比較之運作，其可為一獨立設置的組件並與該運算單元60連接，或內建於該運算單元中，使該運算單元60本身可執行數值比較之功能，並於比較結果符合條件後，執行一指令或命令。

該警示單元70係為燈光(例如三種顏色的LED 燈)、震動器或發聲元件(例如蜂鳴器)，或其組合所構成，利用光線、震動或聲音達到警示效果。

該扳手10具有一扭力操作範圍Tg，具有可操作的 最大扭力值Tmax及可操作的最小扭力值Tmin。使用時，操作者依待鎖緊之螺件所需的鎖緊力，設定出一扭力設定值，當扳手10扳轉螺件之扭力到達警示條件時，該運算單元60便驅使該警示單元70發出警示，以產生警示作用。

本發明更內建有一預警程式80，如第四圖，連接 或內建於該運算單元60，並由該運算單元所執行。該預警程式80依扭力設定值Ts之大小不同而預設有多數個不同程度的預警時機toa。於本較佳實施例中，若扭力設定值Ts為最大操作扭力Tmax之21%~30%的範圍時，則預警時機toa為50%，該預警時機為操作扭力Tr與扭力設定值Ts的比值，亦即當操作扭力Tr到達該扭力設定值Ts之50%，便會啟動警示機制，使警示單元70產生警示。同理，當扭力設定值Ts為最大操作扭力Tmax之31%~40%的範圍時，則預警時機toa為60%，於操作扭力Tr到達該扭力設定值Ts之60%時，警示單元70便會產生警示。若扭力設定值Ts為最大操作扭力Tmax之81%~90%時，則預警時機toa 為90%，實際操作扭力Tr到達該扭力設定值Ts之90%，警示單元70便產生警示。藉此，本發明係使產生警示作用之警示時機提早，尤其是因應操作扭力之不同，而有不同的警示時機，於小的操作扭力時，警示時機較早，而於大的操作扭力時，慣性施力較不會產生過度鎖緊之問題，警示時機則可較為延後。如此，可避免慣性施力過度鎖緊螺件之情況，且可因應不同大小的操作扭力而提供最佳的警示時機。

第五圖顯示本發明之第一種應用例之扭力設定值 與預警時機之對照表。本例中之扳手之操作扭力值為10牛頓米至100牛頓米。該預警程式80依據扭力設定值比例而劃分出七個比例區間R1至R7，分別為：1%~20%、21%~30%、31%~40%、41%~60%、61%~80%、81%~90%，以及91%~100%，且該預警程式內建七個預警時機toa，分別落在該七個區間R1至R7中，其預警時機由小往大分別為40%、50%、60%、70%、80%、90%及95%；而本實施例之扭力設定值比例係規劃出七個比例範圍，分別位於該七個區間中。七個差額值△t，分別為60%、50%、40%、30%、20%、10%及5%，亦分別位於該七個區間內。

請參閱第第五圖及第六圖所示，以扭力設定值為 26牛頓米及70牛頓米為例。當若螺件欲以26牛頓米鎖緊時，將扭力設定值Ts設定為26牛頓米時，其扭力設定值比例係位於21%~30%的區間，此時，該預警程式80並獲得此一扭力設定值適用50%的預警時機toa，並計算出其扭力預警值Ta為13牛頓米，亦即26牛頓米x 50%，預警程式並將此一資訊傳輸予該運算單元60；此預警時機之差額值△t為50%。

完成設定後，使用者以該扳手10轉動螺件，該感 測單元50係偵測扳手10的操作扭力Tr，並將扭力感測值傳輸給 運算單元60，由比較單元65將該扭力感測值與扭力預警值Ta進行比。當扭力感測值到達扭力預警值：13牛頓米時，該運算單元60便啟動該警示單元70產生警示，以提醒使用者停止施力。依不同之操作者，慣性施力後之扭力值可能到達18牛頓米至23牛頓米之間。使用者再略微施力將鎖緊扭力增加至26牛頓米，即完成螺緊螺件的操作。

若將鎖緊螺件的扭力設定為70牛頓米時，其扭力 設定值比例係位於61%~80%的區間，此時，係適用80%的預警時機，可得出其扭力預警值為56牛頓米，而預警時機之差額值△t為20%。當使用者扳轉螺件之施力到達56牛頓米時，運算單元60便啟動警示單元70產生警示，令使用者停止施力。對於不同之操作者，慣性施力後之扭力值可能到達61牛頓米至65牛頓米之間。使用者再將鎖緊扭力增加至70牛頓米，即完成旋緊螺件的操作。

由上述說明可知，於本發明之設計中，扭力設定值Ts的數值大小與該差額值△t的數值大小係呈反比，而與預警時機的數值大小正成比，如下列的關係式：扭力設定值Ts 1/差額值△t

扭力設定值Ts 預警時機toa

蓋，於較大的操作扭力時，使用者須以較大的力量才能增加扭力值，因此，慣性施力之扭力值增幅較小，可使預警時機較為延後；反之，在小的操作扭力中，慣性施力所造成的扭力值增幅較大，故須將預警時機提前，以防慣性施力後之實際扭力值超過設定值Ts。

於該預警程式所建構的比例區間中，扭力設定值比例之數值大小與該預警時機toa之數值大小呈正比；而差額值△ t之數值大小則與預警時機之數值大小呈反比。

請參閱第二圖，該顯示單元30可顯示扭力設定值 32(圖中顯示扭力設定值Ts之數值為50.0的)及實際操作之扭力值34(圖中顯示實際的扳轉扭力值為30.0)，以供使用者讀取所設定的扭力值及目前的施力大小。

第七圖及第八圖顯示本發明一較佳實施例之第二 應用例，以該扳手10之扭力操作範圍為10牛頓米(N-m)至200(N-m)為例，當鎖緊螺件的扭力設定為48牛頓米時，其扭力設定值比例係位於21%~30%的區間R2，此時，係適用50%的預警時機toa，其扭力預警值為24牛頓米，而預警時機之差額值△t為50%。於扳轉螺件之施力到達24牛頓米時，該警示單元70便產生警示，令使用者停止施力。

若鎖緊螺件的扭力設定為190牛頓米時，其扭力設 定值比例係位於91%~100%的區間R7，此時，係適用95%的預警時機toa，其扭力預警值為180.5牛頓米，而預警時機之差額值△t為5%。當使用者扳轉螺件之施力到達扭力預警值時，運算單元60便啟動警示單元70產生警示，令使用者停止施力。

第九圖顯示本發明一較佳實施例之預警程式所設 定之另一種扭力設定值比例與預警時機的對照表。本實施例提供九個比例區間R1至R9及預警時機，使預警時機及扭力預警值更為精細。

第十、十一圖係本發明之第三種應用力之扭力設定 值與預警時機之對照表，採用第九圖所示之預警區間。本實施例以扳手10之扭力操作範圍為10牛頓米至100牛頓米為例，其中：扭力設定值Ts設定26牛頓米時，操作條件落在21%~30%的區間R2，其預警時機toa為50%，扭力預警值Ta為13牛頓米，差額 值△t為50%。當操作扭力Tr到13牛頓米時，運算單元60便促使該警示單元70產生警示，提醒使用者停止施力，使慣性施力後的操作扭力值不會超出設定的扭力值。

若扭力設定值Ts係設定76牛頓米時，操作條件落 在71%~80%的區間R7，其預警時機為80%，扭力預警值Ta為60.8牛頓米，差額值△t為20%。當操作扭力Tr到60.8牛頓米時，該警示單元70便產生警示，提醒使用者停止施力。而扭力設定值Ts為100牛頓米時，其預警時機為95%，扭力預警值Ta為95牛頓米，差額值△t為5%。當操作扭力Tr到95牛頓米時，該警示單元70係產生警示，令使用者停止施力，使慣性施力後的操作扭力不會超出設定扭力值。

本發明所提供之電子扳手具有提前預警功能，在操 作扭力到達扭力設定值之前即發出警示，令使用者能即時停止施力以免因慣性施力而造成過度鎖緊之問題。

再者，本發明之提前預警功能係依據所需的鎖緊扭 力值之不同而自動調整/設定出不同的預警時機，其提前預警的時機係與螺件之鎖緊扭力呈反比，以適用於不同鎖緊扭力的場合。

本說明書中提出之各項數值係作為說明，實際施用時並不以此為限，例如，所述的區間可為，但不以此為限，5或10的倍數為分界；而該等預警時機的數值亦可為5或10的倍數。本發明為同類物品中首創之技術，並可有效解決慣性施力之缺失，具進步性，爰依法提出申請。

30‧‧‧顯示單元

40‧‧‧設定單元

50‧‧‧感測單元

60‧‧‧運算單元

65‧‧‧比較單元

70‧‧‧警示單元

Claims (9)

1. 一種具有預警功能之電子扭力扳手，包含有：一本體；一工作頭，設於該本體之一端；一顯示單元，設於該本體上；一設定單元，設於該本體，可設定一扭力設定值；一感測單元，設於該本體中，以感測該扳手之操作扭力；一運算單元，設於該本體內，並與該設定單元及該感測單元連接；一警示單元，設於該本體內，並與該運算單元連接；一預警程式，設於該本體中，該預警程式設有多數個不同比例範圍的預警時機，所述的預警時機係定義為產生預警時該扳手之操作扭力值與該扭力設定值之比值，該等預警時機的數值大小與該扭力設定值之大小成正比；該扳手之操作扭力到達所對應的預警時機時，該運算單元係驅使該警示單元產生警示。
2. 一種具有預警功能之電子扭力扳手，包含有：一本體；一工作頭，設於該本體之一端；一顯示單元，設於該本體；一設定單元，設於該本體，可供設定一扭力設定值；一感測單元，設於該本體中，以感測該扳手之操作扭力；一運算單元，設於該本體內，並與該設定單元及該感測單元連接；一警示單元，設於該本體內，並與該運算單元連接；一預警程式，設於該本體中，該預警程式設有多數個不同比例範圍的預警時機，所述的預警時機係定義為產生預警時該扳手之操作扭力值與該扭力設定值之比值，該預警程式之 各該預警時機距離完成鎖緊螺件之操作具有一差額值：該扭力設定值之數值大小與該差額值之數值大小成反比；該扳手之操作扭力到達所對應的預警時機時，該運算單元係驅使該警示單元產生警示。
3. 如請求項1或2所述之電子扭力扳手，其中：該扳手具有一最大操作扭力值；該扭力設定值與該最大操作扭力值之比值係形成一扭力設定值比例；該預警程式依所述之扭力設定值比例建置有多數個扭力設定值比例區間；多數個預警時機，係分別位於該等扭力設定值比例區間中，於該等比例區間中，該扭力設定值比例之數值大小與該預警時機之數值大小成正比。
4. 一種具有預警功能之電子扭力扳手，包含有：一本體；一工作頭，設於該本體之一端；一顯示單元，設於該本體上；一設定單元，設於該本體，可設定一扭力設定值；一感測單元，設於該本體中，以感測該扳手之操作扭力；一運算單元，設於該本體內，並與該設定單元及該感測單元連接；一警示單元，設於該本體內，並與該運算單元連接；多數個區間，係內建於該扭力扳手中，並與該運算單元產生運作；多數個預警時機，具有不同的比例範圍，並分別位於該等區間中；所述的預警時機係定義為產生預警時該扳手之操作扭力值與該扭力設定值之比值，該預警時機的數值大小與該扭力設定值之大小成正比；該扳手之操作扭力到達所對應的預警時機時，該運算單元係驅使該警示單元產生警示。
5. 如請求項1或2或4所述之電子扭力扳手，其中：該扭力設 定值與所對應之預警時機係定義出一扭力預警值；該扳手之操作扭力到達該扭力預警值時，該運算單元係驅使該警示單元產生警示。
6. 如請求項5所述之電子扭力扳手，其中：該扭力預警值為該扭力設定值與該預警時機之乘積。
7. 如請求項6所述之電子扭力扳手，更包含有：一比較單元，係與該運算單元連接或內建於該運算單元，該比較單元係比較該扳手之操作扭力與該扭力預警值。
8. 如請求項3所述之電子扭力扳手，其中：所述的區間可為5的倍數或10的倍數為分界；該等預警時機的數值為5或10的倍數。
9. 如請求項4所述之電子扭力扳手，其中：所述的區間可為5的倍數或10的倍數為分界；該等預警時機的數值為5或10的倍數。