TWI552834B - A method for preparing the rotor and a torque tool for making the rotor using the method - Google Patents

Description

轉體製備方法及使用該方法製作轉體的扭矩工具

本發明涉及扭矩工具空轉角度的切換技術，尤指一種轉體製備方法以及一種使用該方法製作轉體的扭矩工具，該扭矩工具擁有可變的最小空轉角度。

常見的扭矩工具，多為扭矩扳手或扭矩起子，利用旋轉動能驅使一工件(如螺絲、螺栓或連接桿)同向旋轉，進而執行鎖緊或旋鬆動作之一。

無論是扭矩扳手或扭矩起子，通常會在一中空的驅動體(如扭矩扳手的中空頭部，或是扭矩起子的中空本體)裡面安裝一轉體(泛指在中空的頭部或本體內自由旋轉的圓形體)。一卡掣構造安排在轉體面對驅動體的部位，決定驅動體單向繞著轉體空轉，反向帶動轉體隨著驅動體同步旋轉。

譬如美國第4,147,076號專利案的卡掣塊(Double Pawl Element)中央轉動連接於轉體(Pawl Carrier)，透過一選擇機構(Ratchet Drive Selector Mechanism)決定二成形於卡掣塊旁邊的爪之一與驅動體內面對應的齒保持嚙合關係。同類型的卡掣塊，可見於美國第4,261,233號專利案。

又如美國第6,655,238號專利案，將卡掣塊(Pawl)連同一彈性件(Spring)安裝在驅動體(Head)面對轉體(Engaging Ring)外圓周面連續齒處，借助彈力讓卡掣塊嚙合轉體對應的齒為常態。同樣的卡掣塊，還取得臺灣證書第M241173號專利案。

或像美國第5,074,174號專利案揭露二單片型卡掣塊(Ratchet Member)分別樞接在驅動體(ARecess Disposed On One Side Of The Body)不影響轉體(A Plurality Of Socket Member)轉動的部位，手動操作一選擇機構(Cam)決定任一卡掣塊偏向轉體擺動，致使卡掣塊尖端嚙合轉體對應的齒。同類型的卡掣塊，可見於臺灣公開第200812759號專利案。

假設，連續的齒數是24，驅動體繞著轉體迴旋的最小角度為15°(360°÷24=15°)，既不符所有人的使用習慣，也不利於扭矩工具在狹窄空間執行旋鬆或鎖緊作業。

為了獲得更小的空轉角度，某些業者推出36或72齒的扭矩工具，將最小空轉角度縮減為10°或5°。甚至於，美國第6,666,111號專利案(同時取得臺灣第592903號專利案)提出齒數增加到90~180齒，縮減最小空轉角度至4°~2°之間。這樣的作法，陷入增減齒數的誤區，對扭矩工具的結構強度影響甚鉅。

因此，本案發明人提出新的扭矩工具，在齒數固定不變的條件下，依最小空轉角度N倍+(最小空轉角度×1/卡掣塊數目)的算式，在轉體實施多個爪槽搭配多爪，讓扭矩工具既能在原來的最小空轉角度執行旋鬆或鎖緊作業，又能縮減最小的空轉角度使用於狹窄的空間，解決傳統式扭矩工具存在已久的弊端，申請並取得臺灣第I476076號與美國第8,726,766號等專利權，在案可稽。

本案發明人不因此自滿，秉持精益求精的精神，再次研發新的轉體製備方法，及使用該方法製作轉體的扭矩工具。

本發明提出的轉體製備方法，其主要目的在於：採用新的步驟，製作更為簡易完成的轉體。

當然，使用該方法製作轉體的扭矩工具，其主要目的在於：節省轉體的製作時間，相對減少生產的成本，更能在殘酷的經濟市場，提昇有利的競爭力。

緣於上述目的之達成，本發明的轉體製備方法，係按照下列步驟逐一實施：爪槽第一次鑽孔加工步驟：採用鑽孔加工方式，在一轉體圓周面形成多個爪槽的第一切削面，該第一切削面是同圓心的圓弧面；爪槽第二次鑽孔加工步驟：該轉體鑽孔加工多個爪槽的第二切削面，該第二切削面是同圓心的圓弧面且交集第一切削面；表面處理步驟：依電鍍、化學研磨、皮膜化成、潤滑、染色處理、熱處理、塗裝等方式之一處理該轉體的表面。

其中，該第一、第二切削面直徑或半徑的比值約1.5~2。該第一切削面軸心經過轉體軸心至第二切削面軸心形成一約15°±2°的角度，且該第一、第二切削面軸心相隔的距離大致等於第二切削面直徑。該第二切削面開口的距離小於第二切削面直徑。

如此，本發明的轉體製備方法在原來的基礎(即臺灣第I476076號或美國第8,726,766號等專利案)上，採用新的步驟與流程，製作更為簡易完成的轉體。

其次，使用本發明所述方法製作的轉體的扭矩工具，包括：一轉體，其有多個爪槽，每個爪槽包括一形成於轉體圓周面的第一切削面與一第二切削面，該第一、第二切削面分別是同圓心的圓弧面，該第二切削面設在第一切削面上；多個爪，每個爪包括一卡掣端與一根部，該根部是圓的，其直徑小於第二切削面的直徑，該根部軸心至卡掣端的長度比第一切削面開口的距離還短，以根部置入第二切削面為軸，允許該爪的卡掣端相對轉體擺動；一扭矩工具，包括一頭，該頭是中空的，其內面有多個連續的齒；一控制器，其有多個凸塊與多個隔片，每個凸塊有二定位部；以及一卡掣單元，其安裝於轉體除了爪槽以外的部位。

在頭套於轉體外圍時，該齒面對爪槽，該控制器安裝於頭，使凸塊與隔片位於轉體與頭之間。

在卡掣單元卡住二定位部之一時，只有單個爪與頭的齒維持嚙接關係，其餘的爪受阻於隔片且不能接觸齒，讓扭矩工具擁有原來的最小空轉角度。在卡掣單元卡住另個定位部時，多個爪交替嚙合頭的齒，從原來的空轉角度縮減至更小的空轉角度。

接著，基於圖式詳述相關的實施例，說明採用之技術、手段及功效，相信本發明上述目的、構造及特徵，當可由之得一深刻而具體的瞭解。

10‧‧‧爪槽第一次鑽孔加工

12‧‧‧爪槽第二次鑽孔加工

16‧‧‧表面處理

20‧‧‧轉體

21‧‧‧方孔

22‧‧‧爪槽

24‧‧‧第一切削面

26‧‧‧第二切削面

30‧‧‧爪

32‧‧‧卡掣端

34‧‧‧根部

36‧‧‧彈性件

40‧‧‧扭矩工具

42‧‧‧頭

44‧‧‧齒

50‧‧‧控制器

52‧‧‧凸塊

54‧‧‧定位部

56‧‧‧隔片

60‧‧‧卡掣單元

62‧‧‧復位元件

64‧‧‧殼體

70‧‧‧螺帽

72‧‧‧方柱

74‧‧‧珠體

76‧‧‧定位件

第1圖是本發明關於轉體製備方法的流程圖。

第2~4圖是第1圖流程製作轉體的立體與剖視圖。

第5圖是使用前述方法製作轉體的扭矩工具分解圖。

第6圖是控制器另個角度的立體圖。

第7圖是扭矩工具原來的最小空轉角度的示意圖。

第8圖是扭矩工具最小空轉角度縮減後的示意圖。

第9圖是扭矩工具關於頭的剖視圖。

如第1圖所示，闡明轉體的製備方法，係按照爪槽第一次鑽孔加工10、爪槽第二次鑽孔加工12與表面處理16等步驟逐一實施。

配合第2~4圖來描述轉體20的製作流程。首先，在爪槽第一次鑽孔加工步驟，是指圓的轉體20外在輪廓，採用鑽頭切削孔、槽等機械加工方式，在轉體20圓周面形成多個爪槽22的第一切削面24。該第一切削面24是同圓心的圓弧面。

在爪槽第二次鑽孔加工步驟中，同一轉體20用鑽頭切削孔、槽等機械加工方式形成多個爪槽22的第二切削面26，該第二切削面26也是同 圓心的圓弧面且交集第一切削面24。

其中，該第一切削面24軸心經過轉體20軸心至第二切削面26軸心形成一銳角，擁有大約15°±2°的角度θ 1。而且，該第一、第二切削面24、26軸心相隔的距離S1大致等於第二切削面26直徑。另外，該第一、第二切削面24、26直徑或半徑的比值約1.5~2，該第二切削面26開口的距離小於第二切削面26直徑。

在表面處理步驟，可選擇電鍍、化學研磨、皮膜化成、潤滑、染色處理、熱處理、塗裝等方式之一，對該轉體20進行表面處理作業，提昇硬度、韌度及其他的金屬材質的特性。

具體而言，該第一切削面24的直徑約9mm，第二切削面26直徑約5mm，二者的直徑比值落在1.5~2的範圍中。其次，該第一、第二切削面24、26軸心相隔的距離S1約5.03mm，與第二切削面26直徑大致相等。因此，該第二切削面26開口的距離S2小於第二切削面26的直徑。

接著看到第5、6、9圖，闡明扭矩工具40除了前述方法製作的轉體20以外，還安裝有多個爪30、一控制器50、一卡掣單元60、一螺帽70與一方柱72。

所述的轉體20是直徑不一多層體，其中央貫穿一方孔21。該轉體20圓周面形成四爪槽22，每個爪槽22有第一、第二切削面24、26，該第一切削面24的直徑比第二切削面26的直徑大，第二切削面26形成於第一切削面24上。

每個爪30大致呈矩形體，其一端呈多邊形且視為卡掣端32，另端界定為根部34而呈凸曲面設計。該根部34是圓的，其直徑小於第二切削面26的直徑，卻大於第二切削面26開口的距離S2。在根部34置入第二切削面26時，該爪30不會沿著轉體20半徑方向離開。

如第4圖所示，該根部34軸心至卡掣端32角落的長度L比第一切削面24開口的距離S3還短。以根部34為軸，該爪30的卡掣端32相對轉體20 擺動，既能往外運動一定幅度，又能被第一切削面24收納。

在第7圖中，該扭矩工具40有多個彈性件36，每個彈性件36置入爪槽22與爪30之間，提供爪30偏擺所需的作用力。在本實施例，該彈性件36是指壓縮彈簧。某些實施例，該彈性件36可以是簧片。

回頭看到第5、6、9圖，該扭矩工具40是扳手，其有一中空的頭42。該頭42是環形，其內環面形成多個連續的齒44。在頭42套於轉體20外圍時，該齒44面對爪槽22而可被爪30嚙合。此刻，該轉體20底層直徑最大且受阻於頭42底面，頂層直徑較小而可露出頭42的頂面，用以鎖緊螺帽70。

所述的控制器50類似於環形的盤體，在二面之一形成二凸塊52與二隔片56，每個凸塊52有二定位部54。在頭42套於轉體20外圍時，該控制器50亦套在轉體20，其受阻於螺帽70而不得離開頭42，連帶凸塊52與隔片56插入轉體20與頭42之間。如此，任一凸塊52搭配附近的隔片56為一組，決定二爪30交替嚙合頭42的齒44(詳閱第8圖)，或是單一爪30與齒44嚙合(詳閱第7圖)。

另外，該卡掣單元60安裝於轉體20除了爪槽22以外的部位。所述的卡掣單元60包括一復位元件62與一殼體64，共同置入轉體20而可往外彈出，以致殼體64卡住二定位部54之一，只有二個爪30與頭42的齒44維持嚙接關係，其餘的爪30受阻於隔片56卻不能接觸齒44，讓扭矩工具40擁有原來的最小空轉角度(詳閱第7圖)。

在卡掣單元60卡住另個定位部54時，二爪30交替嚙合頭42的齒44，使扭矩工具40從原來的空轉角度縮減至更小的空轉角度(詳閱第8圖)。

所述的方柱72插入轉體20的方孔21，其一端藏於轉體20，另端超出扭矩工具40的頭42。該方柱72有二珠體74與一定位件76，每個珠體74設在方柱72鄰近端部處，該定位件76設在方柱72中央且頂住轉體20圍繞方孔21的壁，加上珠體74對轉體20的抵制作用，維持方柱72與轉體20的聯結關係，傳遞扭矩工具40的作用力。

10‧‧‧爪槽第一次鑽孔加工

12‧‧‧爪槽第二次鑽孔加工

16‧‧‧表面處理

Claims (6)

1. 一種轉體製備方法，係按照下列步驟逐一實施：爪槽第一次鑽孔加工(10)步驟：採用鑽孔加工方式，在一轉體(20)圓周面形成多個爪槽(22)的第一切削面(24)，該第一切削面(24)是同圓心的圓弧面；爪槽第二次鑽孔加工(12)步驟：該轉體(20)鑽孔加工多個爪槽(22)的第二切削面(26)，該第二切削面(26)是同圓心的圓弧面且交集第一切削面(24)；表面處理(16)步驟：依電鍍、化學研磨、皮膜化成、潤滑、染色處理、熱處理、塗裝等方式之一處理該轉體(20)的表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述的轉體製備方法，其中，該第一切削面(24)軸心經過轉體(20)軸心至第二切削面(26)軸心形成一約15°±2°的角度(θ 1)，且該第一、第二切削面(24、26)軸心相隔的距離(S1)大致等於第二切削面(26)直徑。
3. 如申請專利範圍第1項所述的轉體製備方法，其中，該第一、第二切削面(24、26)直徑或半徑的比值約1.5~2。
4. 如申請專利範圍第1項所述的轉體製備方法，其中，該第二切削面(26)開口的距離(S2)小於第二切削面(26)直徑。
5. 一種扭矩工具，包括：一使用申請專利範圍第1至4項中任一項所述的方法製作的轉體(20)，其有多個爪槽(22)，每個爪槽(22)包括一形成於轉體(20)圓周面的第一切削面(24)與一第二切削面(26)，該第一、第二切削面(24、26)分別是同圓心的圓弧面，該第二切削面(26)交集第一切削面(24)；多個爪(30)，每個爪(30)包括一卡掣端(32)與一根部(34)，該根部(34)是圓的，其直徑小於第二切削面(26)的直徑，該根部(34) 軸心至卡掣端(32)的長度(L)比第一切削面(24)開口的距離(S3)還短，以根部(34)置入第二切削面(26)為軸，允許該爪(30)的卡掣端(32)相對轉體(20)擺動；一扭矩工具(40)，包括一頭(42)，該頭(42)是中空的，其內面有多個連續的齒(44)；一控制器(50)，其有多個凸塊(52)與多個隔片(56)，每個凸塊(52)有二定位部(54)；一卡掣單元(60)，其安裝於轉體(20)除了爪槽(22)以外的部位；在頭(42)套於轉體(20)外圍時，該齒(44)面對爪槽(22)，該控制器(50)安裝於頭(42)，使凸塊(52)與隔片(56)位於轉體(20)與頭(42)之間；在卡掣單元(60)卡住二定位部(54)之一時，只有二個爪(30)與頭(42)的齒(44)維持嚙接關係，其餘的爪(30)受阻於隔片(56)且不能接觸齒(44)；在卡掣單元(60)卡住另個定位部(54)時，多個爪(30)交替嚙合頭(42)的齒(44)。
6. 如申請專利範圍第5項所述的扭矩工具，還有多個彈性件(36)，每個彈性件(36)置入爪槽(22)的第一切削面(24)與爪(30)之間。