TWI573994B - A torque sensing device and a rotary drive tool incorporating a torque sensing device - Google Patents

A torque sensing device and a rotary drive tool incorporating a torque sensing device Download PDF

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TWI573994B
TWI573994B TW104132814A TW104132814A TWI573994B TW I573994 B TWI573994 B TW I573994B TW 104132814 A TW104132814 A TW 104132814A TW 104132814 A TW104132814 A TW 104132814A TW I573994 B TWI573994 B TW I573994B
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Chia Sheng Liang
Yuen Yang Hu
Meng Jen Chiu
Chu Hsiang Tseng
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Prodrives & Motions Co Ltd
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Description

扭力感測裝置及結合扭力感測裝置的旋轉驅動工具
本發明涉及以感測應變來得知扭力的一種扭力感測裝置，以及結合該扭力感測裝置的旋轉驅動工具。
傳統的旋轉驅動機構中都會生成扭力，但在該機構傳遞扭力的過程中，如何能夠精確的檢知該扭力值的變化，已成為一項棘手的課題。
已知，美國專利公告第5172774號、美國專利公告第8302702號、美國專利公開第20100139432號及美國專利公開第20150135856號等案專利中，皆共同教示使用一種應變規(strain gage)作為感測器來量測扭力驅動機構中所生成的扭力值變化。
一般常見的應變規，為金屬線以單向陣列形式編排而成的金屬薄片，其雙端分別具有能和應變規訊號處理模組連接用的接腳；應用時，可將應變規固定於受力後會產生應變的金屬載體材料上，當應變規跟隨應變中的載體材料產生形變時，即可透過應變規的電阻阻值變化反應出所述載體材料的應變。
上述專利即教示憑藉機械構件作為載體材料來搭載應變規，並憑藉該載體材料來吸收扭力傳導而至的作用力，進而產生應變，使應變規隨著載體材料發生應變時一同地產生形變，進而檢知驅動機構中的扭力值變化。
然而，上述專利中將應變規配置於載體材料上的 位置，所能感測到經由扭力轉變成應變的效果並不理想。例如美國公告第5172774號專利教示將多個應變規直接配置於一個會傳遞扭力的齒輪所形成的多個剪蹼(shear web)上，並以該剪蹼作為上述的載體材料，所述剪蹼雖然能沿其蹼面上傳導負載而產生剪蹼的應變，但其感測之應變除了正向之應變之外還有剪應變，導致剪蹼所生成的應變無法充分代表齒輪的扭力值變化，因而喪失扭力感測的真實性及精確性。
另外，例如美國專利公開第20100139432號揭露一個固定於器殼上且用來樞接扭力軸的換能器(transducer)，該換能器呈圓盤狀具有一樞接扭力軸的中心輪穀(hub)，輪穀周邊延伸形成有環圈之盤面狀的蹼部(web)，並以該蹼部作為上述的載體材料而搭載至少一應變規，以感測扭力軸的扭力變化；然而由於該蹼部是形成為環圈之盤面狀，較難以集中式傳導經由扭力轉換形成的作用力，換言之，蹼部受到扭力傳導所生成的應變將分散至環圈狀蹼部的整個面域，因而減少了應變規所能生成形變量，乃至於也相對減損了扭力感測的真實性及精確性。
再者，例如美國專利公告第8302702號揭露將應變規鑲嵌於一框形的扭力傳遞元件(torque transferring element)的邊肋平面上，該扭力傳遞元件的中心連結一環齒輪，用以利用該應變規來感測環齒輪的扭力；惟，其搭載有應變規的扭力傳遞元件(torque transferring element)的邊肋平面與環齒輪的軸心之間是透過扭力傳遞元件周邊的環形體來傳導作用力，迫使該應變規鑲嵌位置遭彎曲力矩作用，因此也喪失了扭力感測的真實性及精確性。
美國公開第20150135856號專利揭露了一種輪座型的力/力矩感測器(force torque sensor)，用以對系統運動碰到阻礙時瞬間所生成的力或扭力進行偵測，一般作為安全防護使用。該力/力矩感測器中心同樣形成有軸接轉動元件用的 輪穀，力/力矩感測器周邊還形成有框邊(rim)，該輪穀的四周與框邊之間分別形成多個椼樑(beam)，且各椼樑的四周端面上可分別固定應變規，利用各椼樑將所接受之負荷導引成對樑的彎曲負荷而產生拉伸作用力或壓縮作用力或剪力，以便於樑面上的應變規能感測椼樑上所生成的應變，進而檢知力之扭力值的變化。但是，此專利並沒有進一步揭露所述椼樑是如何來將所接受負荷導引成拉力或/及壓力或剪力的具體技術，也因此必須於各椼樑的四周端面上固設應變規，來增加其量測值的精度，但卻因此而造成應變規應用數量上的浪費及應力結構的複雜度。
由上述專利所揭技術還可以知悉，傳統搭載有應變規的扭力感測器，縱使有利用椼樑於負載拉伸或/及壓縮應力時產生的應變來使應變規產生相應的形變，但並沒有進一步根據應變規可產生形變的方向來設計椼樑相對於扭力中心的形成位置，併予陳明。
有鑑於此，本發明旨在改善傳統扭力感測裝置中配置應變規的結構位置，使得扭力生成後能充分的被轉換成拉伸應力或/及壓縮應力去作用應變規，避免扭力轉換成非正向力之合力或分力形式而對應變規造成不必要的彎曲，以提升應變規感測扭力的精度。
為了實現上述目的並解決問題，本發明之一較佳技術方案是提供一種扭力感測裝置，包括：一惰輪，配置於一入力軸與一出力軸之間，該惰輪承受入力軸與出力軸所分別形成之一切線作用力，所述切線作用力的總合生成一反作用力作為惰輪的負載；一線形的定位樑，具有一樑心線跟隨定位樑延伸，該惰輪的輪心樞設於樑心線所穿伸通過的定位樑上；一應變規，固定於該樑心線所穿伸通過的定位樑上，該惰輪的輪心與該應變規的中心經由樑心線而相互間隔；其 中，定位樑沿著樑心線轉換惰輪的負載成為一沿樑心線之軸向力，該定位樑受軸向力作用而生成一應變，該應變規感測該應變，作為入力軸與出力軸之間的扭力感測數值。
在進一步實施上，上述技術方案還包括：該惰輪、入力軸及出力軸之間非同軸向配置。其中所述切線作用力的方向相同，且所述切線作用力與所述反作用力的方向相反，且該反作用力係作為所述軸向力。其中該定位樑的樑心線與該切線作用力方向相互平行，該入力軸、惰輪及出力軸的中心皆位在同一垂線上，該垂線與樑心線相互構成直角。
其中，該入力軸軸接一入力齒輪，該出力軸軸接一出力齒輪，該惰輪為一惰齒輪，該惰齒輪經由相嚙而接觸入力齒輪和出力齒輪來承受所述負載。
其中，還包括一作為固定端使用並且容置扭力感測裝置用的器殼，該定位樑和該器殼固定成一體。
其中，該惰輪的輪心樞設於定位樑之中心的樑心線上。其中該惰輪區隔該定位樑成為分佈於惰輪雙側之共同樑心線上的一第一定位樑及一第二定位樑，該應變規係配置於第一定位樑、第二定位樑至少其中之一的樑心線上，該軸向力係拉伸作用該第一定位樑上的應變規生成拉伸應變，該軸向力係壓縮作用該第二定位樑上的應變規生成壓縮應變。
此外，該入力軸與出力軸之間還可以實施成同軸向間隔配置。其中所述切線作用力的方向相同，且所述切線作用力與所述反作用力的方向相反，該定位樑的樑心線與該切線作用力方向相互平行，該入力軸、惰輪及出力軸的中心皆位在同一垂線上，該垂線與樑心線相互構成直角。
其中，該入力軸軸接一太陽齒輪，該出力軸係由一圍繞於太陽齒輪周圍的環齒輪所形成，該惰輪的數量至少為二且分別為對稱配置於太陽齒輪與環齒輪之間的行星齒輪， 該行星齒輪相嚙於入力的太陽齒輪和出力的環齒輪之間負載扭力，且該行星齒輪受到定位樑的拘束而不繞行太陽齒輪轉動。其中該定位樑的數量由行星齒輪間隔而對稱配置且分別形成於一作為固定端使用的輪座上。
其中所述行星齒輪的輪心分別樞設於所述定位樑之中心的樑心線上。其中所述行星齒輪分別區隔所述定位樑成為分佈於行星齒輪雙側之共同樑心線上的一第一定位樑及一第二定位樑，該應變規係配置於所述多個定位樑之中至少一定位樑的樑心線上，該軸向力係拉伸作用該第一定位樑生成拉伸應變，該軸向力並壓縮作用該第二定位樑生成壓縮應變，所述應變規係感測該拉伸應變、壓縮應變的至少其中之一的應變值。其中，作為惰輪用之行星齒輪的輪心只要樞設於定位樑上即可，而無需一定要樞設於定位樑的樑心線上。
其中該輪座中心形成一輪穀，該太陽齒輪係樞設於輪穀中心。其中還包括一容置扭力感測裝置用的器殼，該輪座和該器殼固定成一體。
本發明之另一較佳技術方案還包括提供一種扭力感測裝置，其和上述實施方案的差異在於：該惰輪的輪心不樞設於定位樑上，而係樞置於能和定位樑一體形成且作為固地端使用的輪座上；如此實施時，所述惰輪的負載經由輪座傳導至定位樑，並且經由定位樑轉換該負載成為所述沿著樑心線之軸向力，進而使得定位樑生成應變，提供應變規感測出所述的扭力感測數值；再者，該行星齒輪替換成是受到輪座的拘束而非定位樑，使行星齒輪不繞行太陽齒輪轉動。
本發明之再一較佳技術方案還提供一種結合上述扭力感測裝置所製成的旋轉驅動工具，其包括：一驅動軸，銜接一驅動馬達提供驅動扭力，該驅動軸並軸接該入力軸；及一工作軸，軸接該出力軸。其中，該旋轉驅動工具為螺絲 驅動器(screw driver)，該驅動馬達為電動馬達、氣動馬達的其中之一。
根據上述技術方案，本發明的技術效果在於：經由惰輪負載入力軸與出力軸所分別形成之的側向力，並且充分的將該負載傳導成拉伸或/及壓縮之軸向力作用該定位樑，使固定有應變規的定位樑的每一單位面積質點所承受的拉伸或/及壓縮應力皆相同，進而在定位樑之特定長度範圍內產生均質的應變，使所述應變規隨之生成均質的形變，免除定位樑承受不必要的彎曲力矩負載，進而提升應變規感測扭力的精度。
此外，在上述惰輪的輪心樞設於定位樑的實施中，該定位樑的樑心線係與該入力軸、出力軸分別對惰輪所施加的切線作用力方向相互平行或排除平行，且該入力軸、惰輪及出力軸的中心皆位在同一垂線上，該垂線與樑心線相互構成垂角，能更進一步確立該定位樑在傳導樑心線方向之軸向力(即正向力)時不至於生成其它方向的分力，因此能充分免除定位樑承受不必要的彎曲力矩負載，對於應變規感測扭力的精度提升，備具貢獻。
另一方面，在上述惰輪的輪心樞設於輪座的實施中，該樑心線係與所述切線作用力的方向排除平行，使得惰輪的負載，能經由輪座的應力分散作用而傳導至定位樑，如此也能確立該定位樑在傳導樑心線方向之軸向力(即正向力)時不至於生成其它方向的分力，而免除定位樑承受不必要的彎曲力矩負載而提升應變規感測扭力的精度，復予敘明。
以上所述裝置之技術手段及其產生效能的具體實施細節，請參照下列實施例及圖式加以說明。
1、100‧‧‧器殼
11、110‧‧‧上殼體
12、120‧‧‧下殼體
13、130‧‧‧螺絲
14‧‧‧嵌槽
2、200、201、203、204‧‧‧惰輪(行星齒輪)
20‧‧‧軸承
21‧‧‧惰輪軸
3、301‧‧‧定位樑
30、30a、30b‧‧‧樑心線
300、305‧‧‧輪座
3a、301a‧‧‧第一定位樑
3b、301b‧‧‧第二定位樑
301c‧‧‧第三定位樑
301d‧‧‧第四定位樑
302‧‧‧座環
303‧‧‧輪穀
304、305a、305b‧‧‧耳部
31‧‧‧鉤部
32‧‧‧座部
32a‧‧‧樞接孔
32b‧‧‧框室
4‧‧‧應變規
41、42‧‧‧接腳
43‧‧‧感測部
5、500‧‧‧入力軸
50、60‧‧‧軸承
51、501、61‧‧‧端部
52‧‧‧入力齒輪
502‧‧‧太陽齒輪
6、600‧‧‧出力軸
62‧‧‧出力齒輪
602‧‧‧環齒輪
70、80‧‧‧槍體
71、81‧‧‧驅動軸
72、82‧‧‧工作軸
73、83‧‧‧驅動馬達
74、84‧‧‧電池
75、85‧‧‧電路板
76、86‧‧‧軸座
91、92、93‧‧‧電橋
91a、92a、93a‧‧‧儀表放大器
91b、92b、93b‧‧‧整流器
91c、92c、93c‧‧‧數值控制單元
94‧‧‧電壓與扭力轉換模組
L、L1‧‧‧垂線
L2‧‧‧輪心線
圖1是本發明第一款扭力感測裝置實施例的立體分解 圖。
圖2a及圖2b分別是圖1中定位樑的前視圖及其A-A剖示圖。
圖3是圖1組合後的橫斷面剖示圖。
圖4是圖3的B-B斷面剖示圖。
圖5是圖4中生成正向作用力作用定位樑的解說圖。
圖6a及圖6b分別是圖2b中定位樑的局部放大剖示圖及其斷面示意圖。
圖7a及圖7b分別是圖1所示應變規在不同搭載數量情況下的電路配置示意圖。
圖8是本發明第二款扭力感測裝置實施例的立體分解圖。
圖9是8中定位樑的俯視圖。
圖10是圖8的剖示圖。
圖11是圖10中C-C斷面剖示圖。
圖12是圖11中生成軸向力作用定位樑的解說圖。
圖12a是圖12中定位樑受力作用生成X-Y軸向應變量的解說圖。
圖13是圖9中應變規受軸向力作用的示意圖。
圖14是圖9中搭載4片應變規的電路配置示意圖。
圖15是本發明第三款扭力感測裝置實施例的剖示圖。
圖16是圖15中生成軸向力作用定位樑的解說圖。
圖17是結合圖1所示第一款實施例所製成的旋轉驅動工具剖示圖。
圖18是結合圖8或圖15所示第二或三款實施例所製成的旋轉驅動工具剖示圖。
圖19是圖17及圖18所示實施例的控制流程圖。
首先請合併參閱圖1至圖4，揭露出本發明所提 供之扭力感測裝置的第一款實施例態樣，說明該扭力感測裝置包括有一惰輪2、一定位樑3、一應變規4、一入力軸5與一出力軸6，具體的說可利用一器殼1來組配該惰輪2、定位樑3、應變規4、入力軸5及出力軸6。其中：如圖1所示，該器殼1可由對半分形的上殼體11及下殼體12憑藉螺絲13對鎖螺組而成，該器殼1實質上是作為整個裝置體的固定端，用以樞接該入力軸5及出力軸6。進一步的說，該入力軸5及出力軸6分別可經由軸承50、60而樞設於器殼1內，並使入力軸5及出力軸6的一端部51、61分別突伸至器殼1外。
由圖2a及圖2b可進一步見悉圖1中定位樑3的實施態樣，該定位樑3可由例如是碳鋼等金屬製成均質且筆直的直線形體，使樑體的各個區段均可呈現出相同的斷面，且定位樑3居中位置具有一直線形的樑心線30，該樑心線30跟隨定位樑3延伸，使定位樑3的雙端及雙側均由樑心線30所貫穿且均分。所述樑之本意，已概括其本體具有抗拉及抗壓之金屬強度，且能均勻傳導作用力而在其所用金屬材料的容許範圍內生成均質應變者，因而作為應變規4的載體。
該直線形定位樑3的雙端分別一體延製形成有一鉤部31及一座部32，該鉤部31可為T字形體，該座部32可為矩形的框座形體，且樑心線30係延伸至座部32、鉤部31的中心，該座部32上設有位在樑心線30上的樞接孔32a，且座部32中心可形成一容置惰輪2用的框室32b。
由圖3及圖4可進一步確知，圖1所示的惰輪2可經由座部32的樞接孔32a處組配軸承20及惰輪軸21進而樞設於座部32的框室32b內；其中，該軸承20及惰輪軸21係配置於惰輪2的內部。如此實施，能使惰輪2的輪心正好樞設於樑心線30所穿伸通過的定位樑3的一端，該惰輪2並間隔定位樑3而與鉤部31相互對應。
在圖1至圖4所示實施中，可以使上述定位樑3形成於該座部32的雙端，而包含有第一定位樑3a及第二定位樑3b，且鉤部31係分別形成於第一定位樑3a及第二定位樑3b的外端部。如此實施時，該座部32及座部內的惰輪2正好坐落於第一定位樑3a及第二定位樑3b的中間，且第一定位樑3a、第二定位樑3b及惰輪2的輪心皆為同一樑心線30所貫穿。
由於定位樑3必須固定於器殼1內，因此可於器殼1內形成對半分形的嵌槽14，並使定位樑3雙端的鉤部31嵌置於該嵌槽14內，進而於器殼1內固定該定位樑3；其中，該嵌槽14的形狀可製成與鉤部相搭配之T字形或其它具有相互嵌持能力的對等匹配形體。除此之外，該定位樑3也可以利用螺組或一體形成之其它等效方式固定於器殼1內。
請參閱圖5，說明在本發明中，該惰輪2必須配置於入力軸5與出力軸6之間，使得惰輪2承受入力軸5與出力軸6所分別形成之切線作用力F1、F2(如圖5所示)，進而生成一反作用力F作為惰輪2的負載。
進一步的說，每當出力軸6受到外界相連接之動力需求端的阻力時，透過惰輪2的傳遞，而能讓入力軸5產生驅動扭力(如圖5所示)；為了便於實施，並且使得由入力軸5傳遞至出力軸6的驅動扭力不至於從中發生減損，具體上，可使該惰輪2、入力軸5及出力軸6之間非同軸向配置；更具體的說，該入力軸5、惰輪2及出力軸6的中心，皆可配置於同一垂線L上，所述垂線L與圖式中的Y軸向平行，且垂線L與樑心線30相互構成直角；此外，可於入力軸5軸接一入力齒輪52，於出力軸6軸接一出力齒輪62，並使惰輪2實施為惰齒輪，使得該惰齒輪2經由相嚙而接觸入力齒輪52和出力齒輪62來負載及傳遞該驅動扭力。其中所述軸接，意指使齒輪與軸之間一體成型、或用梢或鍵等嵌固，而使齒輪與軸 同軸固定成一體，而且入力齒輪52、惰齒輪2和出力齒輪62係在垂線L上相嚙接觸。此外，入力齒輪52、惰齒輪(惰輪)2及出力齒輪62均是容置於器殼1內。
請續參閱圖5，說明當入力齒輪52以順時針方向轉動時，會帶動惰齒輪2以逆時針方向轉動，惰齒輪2並帶動出力齒輪62以順時針方向轉動而輸出動力。其中，假設入力齒輪52與出力齒輪62的節圓半徑R相同(即不產生減速比)，則入力齒輪52轉動或靜止時於其輪心生成驅動扭力T2=R×F2，其中F2為入力齒輪52嚙動惰齒輪2轉動或靜止時在X軸向所產生的切線作用力；出力齒輪62轉動或靜止時於其輪心生成扭力T1=R×F1，其中F1為惰齒輪2嚙動出力齒輪62轉動時在X軸向所產生的切線作用力。且知，切線作用力F1與F2的方向相同且相互平行，且該樑心線30與該切線作用力F1、F2的方向相互平行。
由於出力齒輪62必須克服對外界輸出動力時所負載的扭力T1，使得出力齒輪62的驅動扭力T2必須克服出力齒輪62所負載的扭力T1而達到平衡。通常知識者依據已知的力系平衡定理Σ F x =0可進一步得知：F=F1+F2，其中由於固定的定位樑3拘束了惰齒輪2只能原地自轉，使得上式中的F成為了惰輪2的負載，也就是惰齒輪2由其輪心沿著樑心線30所生成的反作用力，此一反作用力F(以下稱軸向力F)即是以正向力方式作用該定位樑3，換言之，該定位樑3受軸向力F的作用而生成應變(容後詳述)。
在上述定位樑3區分為第一定位樑3a及第二定位樑3b的實施中，由於其雙端鉤部31已嵌固於器殼1內，因此該X軸向的軸向力F會以正向之壓縮作用力Fcompress作用該第一定位樑3a生成壓縮應變，該軸向力F並以正向之拉伸作用力Ftensile作用該第二定位樑3b生成拉伸應變。
請復參閱圖2a及圖2b，可見悉本發明之應變規4 必須固定於樑心線30所穿伸通過的定位樑3上；基本上，當定位樑3固定應變規4位置中的任一斷面積皆相同的情況下，所述任一斷面積中各個質點所生成的應變理應相同，因此應變規4只要平行樑心線30並固定於定位樑3上，即可感測單純的拉伸應變或/及壓縮應變，換句話說，應變規4在定位樑3之樑心線30上的固定位置縱使稍微偏上或偏下，應該都不會影響其感測應變的精度。在上述定位樑3區分為第一定位樑3a及第二定位樑3b的實施中，應變規4應固定於樑心線30所穿伸通過的第一定位樑3a及第二定位樑3b的樑心線上，使惰輪2的輪心與該應變規4的中心經由樑心線30而相互間隔。所述固定，包含以膠黏貼或嵌埋等方式而使應變規4能和第一定位樑3a及第二定位樑3b分別牢固的結合成一體。此外，由圖6a可進一步見悉，所述應變規4的中心經由樑心線30而相互間隔，意指該應變規4具有兩個概略相互平行的接腳41、42，兩接腳之間相連形成多個蛇彎狀的感測部43，在固定時，所述兩接腳41、42對分於樑心線30的雙側，且多個蛇彎狀的感測部43概略平行的對分於樑心線30的雙側，所述兩接腳41、42用於連接電橋電路(容後詳述)。依此，使得該正向之拉伸作用力Ftensile能拉伸作用該第一定位樑3a上的應變規4生成拉伸應變，該正向之壓縮作用力Fcompress能壓縮作用該第二定位樑3b上的應變規4生成壓縮應變。
請進一步合併圖6a及圖6b所示，說明本發明為了使應變規4在感測定位樑3生成的應變ε時較為敏感，在較佳的實施中，倘若定位樑3存在因曲度或輪廓之變化而於不同區段分別具有不同的截面積時，可選擇定位樑3之最小截面積A處固定應變規4為最佳，而且所述最小截面積A必須在定位樑3上維持有一足以貼覆或固定應變規4的適當長度，使該適當長度範圍內的任一最小截面積A皆相同，，以便於惰輪2所承受的負載能經由座部32敏捷的傳導至定位樑3固定應變規4之最小 截面積A位置生成應變；但本發明並不受限於此，只要應變規4固定於樑心線所通過的定位樑3上，即可感測出應變規4生成的應變。此外，定位樑3上固定應變規4的截面積A中各質點P的應力σ必須在該定位樑3所選用之金屬材料的疲勞強度以內。上述應力σ及應變ε以下式(1)及式(2)表示：
其中S ult 為抗拉強度，E為定位樑之金屬材料的楊氏模數，ε為定位樑所生成的應變，δ為第一定位樑或第二定位樑受軸向力F作用後之伸長量或縮減量，L為第一定位樑或第二定位樑未受力前的長度。
本發明進一步以下列數據模擬定位樑3生成應變時的結構安全性，包括：設定出力齒輪62所負載的扭力T1=16N-m，且依力之平衡可知入力齒輪52所施加的驅動扭力T2=T2=16N-m，出力齒輪62與入力齒輪52的節圓半徑R=15.3mm，惰齒輪2的節圓半徑r=5.1mm，依此，得知：F1=F2=T1/R=16/(15.3/1000)=1045.75N=106.6Kg
F=F1+F2=106.6+106.6=213.2Kg
設定該定位樑3的金屬材質為A6061-T6，經查表得知其降伏強度為28kgf/mm2，抗拉強度S ult 為32kgf/mm2，且其楊氏模數E=7000kgf/mm2。此外，設定該定位樑3固定應變規4位置的截面積A=5.6 x 1.2=6.72mm2，且設定定位樑3(意指第一定位樑3a、第二定位樑3b的其中之一)的長度L=9mm，依式(1)可得定位樑3固定應變規4處的應力σ：Fcompress=Ftensile=0.5*F=106.6Kg
σ=Fcompress/A=Ftensile/A=106.6Kg/6.72mm2=15.9Kg/mm2由此可知所得應力σ小於抗拉強度S ult =32kgf/mm2的一半，斷定該定位樑3能符合足夠的疲勞壽命。
另外，由式(1)可得知定位樑3固定應變規4處所生成的應變ε=σ/E=15.9/7000=0.0023，並且由式(2)可得知該應變ε=δ/L，亦即定位樑之伸長量或縮減量δ=ε x L=0.0023 x 9=0.024mm。由此判斷，該定位樑3所選用之A6061-T6金屬材料的抗拉強度(或抗壓強度)S ult (32kgf/mm2)以及降伏強度(28kgf/mm2)來判斷，所得應力σ(15.9Kg/mm2)在此載體材料上是可承受的，因此斷定該定位樑3(包含第一定位樑3a與第二定位樑3b)的結構是安全的。
由於形成於定位樑3(包含第一定位樑3a與第二定位樑3b，下同)雙端座部32及鉤部31是使用相同的金屬材料一體延製形成的，因此當定位樑3的結構是安全的前提下，該座部32及鉤部31在傳導軸向力F(意指正向之壓縮作用力Fpress、正向之拉伸作用力Fstrain的其中之一)過程所生成應力σ及應變ε也必定是在安全範圍之內，併予敘明。
接著，請合併參閱圖7a及圖7b，其中圖7a揭露出不論定位樑3的數量為單數或多數時，只在其中一條定位樑3上固定一片應變規4，例如在圖1至圖4所示具有第一定位樑3a與第二定位樑3b的實施例中，只在其中一定位樑3a上固設應變規4，並且使用電橋91連接該應變規4的接腳41、42，進而偵測該應變規4受定位樑3上所生成之上述應變ε影響時的變化量，其中該電橋91的公式如下式(3)： 其中V in 為電源供應端的輸入電壓，V ab 為a點電壓V a 至b點電壓V b 之間的電壓差，R 4為應變規4的電阻值，R 1 、R 2 、R 3分別為相異電阻的阻值，且令R 1=R 2=R 3=R，當應變規4受到正 向之壓縮作用力Fcompress或正向之拉伸作用力Ftensile作用時，R 4會產生變化，所述變化包括應變規4受壓時阻值會變小，並於受拉時阻值會變大。依此，令R 4=R+△R帶入式(3)，可得到下式(4)： 其中△R為阻值變小或變大的變化量。因為△R的變化量非常小，因此V ab 的數值也很小，需要透過儀表放大器91a放大其數值，儀表放大器91a的放大倍率為G，因此依下式(5)計算得到輸出電壓：
上述輸出電壓經整流器91b整流後，供應至一數值控制單元(MCU)91c，以便根據該輸出電壓的變化數值作為上述定位樑3受至軸向力作用後生成的應變，進而轉換暨計算成入力軸5與出力軸6之間精確的扭力感測數值。
圖7b揭露出在圖1至圖4所示具有第一定位樑3a與第二定位樑3b的實施例中，分別於兩條定位樑上皆固設有應變規4(即兩應變規)的電橋92的配置，並令其中R 1=R 3=R，當兩應變規4受到上述正向之壓縮作用力Fcompress或拉伸作用力Ftensile作用時，兩應變規4的電阻值R 2與R 4會產生變化，兩應變規4的電阻R 2與R 4在受力時阻值變化量分別為-△R與△R，因此令電阻值為R 2=R-△R與R 4=R+△R並帶入式(3)，可得到下式(6)：
透過儀表放大器92a放大G倍後，可依下式(7)計算得到輸出電壓： 其中儀表放大器92a、整流器92b與數值控制單元(MCU)92c的功用與上述相同。
比較式(5)及式(7)可知，使用兩片應變規比使用一片應變規可以得到更大的輸出電壓變化量，亦即<，而且使用兩片應變規比使用一片應變規的電壓變化量大了約兩倍，其中由於分母為定值，因此使用兩片應變規的線性度較使用一片應變規的設計來得更好。
以下，本發明將舉例說明可配置1~4片應變規4的扭力感測裝置實例。
請合併參閱圖8至圖11，揭露出本發明所提供之扭力感測裝置的第二款實施例態樣，特別是改良行星減速機構而成的一種兼具減速或加速及扭力感測機能的裝置。其中： 請先參閱圖9，說明該扭力感測裝置包括4條定位樑301，所述4條定位樑301一體形成於一作為固定端使用的輪座300上，該輪座300的四周形成有圓形座環302，且輪座300的中心形成一輪穀303。所述4條定位樑301分別延接於圓形座環302與中心輪穀303之間；所述4條定位樑301包括第一定位樑301a、第二定位樑301b、第三定位樑301c及第四定位樑301d，其中第一定位樑301a和第二定位樑301b為同一條樑心線30a所貫穿且均分，第三定位樑301c和第四定位樑301d為另一條樑心線30b所貫穿且均分，且樑心線30a與30b相互間隔平行且相對輪座300對稱分配。依此，進一步依上述第一實施例的方式，相對地於樑心線30a所貫穿的第一定位樑301a和第二定位樑301b上分別固設應變規4，且樑心線30b所貫穿的第三定位樑301c和第四定位樑301d上也分別固設有應變規4。
圖9還揭露出該中心輪穀303雙側的中段處分別延伸形成有一耳部304，該第一定位樑301a和第二定位樑301b之間，以及該第三定位樑301c和第四定位樑301d之間，皆分 別經由耳部304而延接成一體。換個方式說，所述耳部304皆可視為是每一定位樑的一端部。
另請參閱圖8，揭露出利用一上殼體110及下殼體120穿鎖螺絲130組成的器殼100來安裝上述輪座300至固定，並於兩耳部304上分別樞設有惰輪200、201，其中所述惰輪200、201在本實施中可視為與惰齒輪具有相同功用的行星齒輪(以下用200、201表示)，使行星齒輪200的中心坐落於第一定位樑301a及第二定位樑301b的中間，且第一定位樑301a、行星齒輪200的輪心及第二定位樑301b依序為同一樑心線30a所貫穿，並使行星齒輪201的中心坐落於第三定位樑301c及第四定位樑301d的中間，且第三定位樑301c、行星齒輪201的輪心及第四定位樑301d依序為同一樑心線30b所貫穿，而且行星齒輪200、201的輪心分別與其共線的應變規4的中心之間，皆分別地經由樑心線30a與30b而相互間隔。
請合併參閱圖8及圖10，揭露出一入力軸500樞設於上殼體110並穿設於輪穀303的中心，使入力軸500的一端部501突伸至器殼100外，並使入力軸500的另一端部延伸至器殼100內而軸接一太陽齒輪502，因此該太陽齒輪502是穿設在輪穀303的中心，並且與上述行星齒輪200、201相嚙組。
如圖10及圖11所示，在本實施中該入力軸500係與一出力軸600同軸向間隔配置，該出力軸600係由一圍繞於太陽齒輪502周圍的環齒輪602所形成；換個方式說，該出力軸600與環齒輪602是同軸一體延製形成，而且是樞設在下殼體120的中心，使得環齒輪602能坐落於器殼100內而和行星齒輪200、201相嚙組。
請續參閱圖11，說明由於所述行星齒輪200、201受到4條定位樑301的拘束而不繞行太陽齒輪502轉動，使得行星齒輪200、201能夠相嚙於入力的太陽齒輪502和出力的環齒輪602之間承受所述切線作用力而來的負載。更具體的說，該 入力軸500及其所軸接的太陽齒輪502、作為惰輪使用的行星齒輪200、201以及該出力軸600及其環齒輪602，該等元件的中心皆配置於同一垂線L1上，所述垂線L1與圖式中的Y軸向平行，且垂線L1與樑心線30a、30b相互構成直角，而且入力的太陽齒輪502、作為惰輪使用的行星齒輪200、201以及出力的環齒輪602同樣是位在垂線L1上相嚙接觸。
因此，入力軸500與出力軸600分別經由太陽齒輪502與環齒輪602而接觸該作為惰輪使用的行星齒輪200、201，並且，當太陽齒輪502以順時針方向轉動時，會帶動兩個行星齒輪200、201以逆時針方向轉動，行星齒輪200、201並帶動環齒輪602以逆時針方向轉動而輸出動力。由於環齒輪602必須克服外界的扭力負載T1’，太陽齒輪502會輸入扭力T2’，且T2’乘以減速比所得之扭力須克服T1’而達到平衡。其中，於太陽齒輪502與行星齒輪200、201的相嚙接觸點形成一切線作用力F1’，並於環齒輪602與行星齒輪200、201的相嚙接觸點形成一切線作用力F2’，所述切線作用力F1’與F2’皆沿x軸方向相互平行，而且該4條定位樑301的樑心線30a、30b皆與該切線作用力F1’與F2’的方向相互平行。
請合併參閱圖12，說明根據力系平衡定理Σ F x =0，可知：F’=F1’+F2’，同樣的，由於固定端的4條定位樑301拘束了行星齒輪200、201只能原地自轉，使得上式中的F’成為了行星齒輪200、201由其輪心沿著樑心線30a、30b所生成的反作用力，此一反作用力F’(以下稱軸向力F)即是以正向力方式作用該4條定位樑301，換言之，該4條定位樑301皆分別受到軸向力F’的作用而生成應變。
進一步的，如圖13所示，對於樑心線30a上的第一定位樑301a及第二定位樑301b而言，軸向力F’提供X軸向的正向壓縮作用力Fcompress作用該第一定位樑301a及其樑上固定的應變規4生成壓縮應變，該軸向力F’並以正向之拉伸作用力 Ftensile作用該第二定位樑301b及其樑上固定的應變規4的生成拉伸應變。同樣的情形，第三定位樑301c及其樑上固定的應變規4也是受到軸向力F’在X軸向的正向壓縮作用力Fcompress的作用而生成壓縮應變，該第四定位樑301d及其樑上固定的應變規4也是受到軸向力F’在X軸向的正向拉伸作用力Ftensile的作用而生成拉伸應變。
更進一步的，本發明以下列數據模擬定位樑4條定位樑301生成應變時的結構安全性，包括：設定環齒輪602所負載的扭力T1’=16N-m，且依力之平衡可得知太陽齒輪502所施加的驅動扭力T2’=T1’/GR(gear ratio)，並設定環齒輪602的節圓半徑R’=15.3mm，太陽齒輪502與行星齒輪200、201的節圓半徑均為r’=5.1mm，依上式(1)及上式(2)此可計算得知F1’=F2’=(T1’/R’)/2=106.6/2=53.3kgf，且F’=F1’+F2’=106.6Kgf。
本實施例選定與上述第一款實施例相同的金屬材質(A6061-T6)製成包含4條相同尺寸規格的定位樑301(由輪座300一體形成)，可判斷得知輪座300上所形成的4條定位樑301的結構是安全的，而且輪座300上一體形成的座環302及輪穀303的結構是安全的。
另外，請續參閱圖12a，附加說明在圖12所示入力的太陽齒輪502、作為惰輪使用的行星齒輪200、201以及出力的環齒輪602相嚙傳動過程中，分析定位樑3除了在X軸向受到軸向力F’(F’=F1’+F2’)的應力σ作用而生成應變ε之外，是否也會因惰輪受限於外齒輪而繞行太陽齒輪502公轉時產生Y軸方向的微小位移，而於Y軸向產生些微的軸向作用力△Fy。分析時，依上述太陽齒輪502的節圓半徑r’=5.1mm，加上行星齒輪200的節圓半徑r’=5.1mm，得知Rb=10.2mm，且定位樑的伸長量(或縮減量)δ=0.024mm的情況下，根據畢氏定理公式 (a2+b2=c2)取得下式(8)：δ2+b2=Rb 2 式(8)經計算得知b=10.19997，而且依圖12a可知Rb=b+△Fy，亦即△Fy=Rb-b=0.000028。由此可知b值幾乎等於Rb，顯示△Fy在y軸向的變形量極小，在工程上可以忽略而不予考量。
接著，請參閱圖14，說明在本實施例於4條定位樑301a、301b、301c、301d上分別固定一片應變規4時所需配製的電橋電路，當應變規4受到收縮或伸張力時，其電阻值R 1、R 2、R 3與R 4會產生變化，電阻R 2與R 3在受力時阻值變化量為-△R，電阻R 1與R 4在受力時阻值變化量為△R，因此令電阻值為R 2=R 3=R-△R與R 1=R 4=R+△R並帶入上述的式(3)，可得到下式(9)： 透過儀表放大器93a放大G倍後可計算得到下式(10)之輸出電壓： 其中儀表放大器93a、整流器93b與數值控制單元(MCU)93c的功用與上述相同。
比較式(7)及式(10)可知，使用四片應變規比使用二片應變規可以得到更大的輸出電壓變化量，亦即<，且知，使用四片應變規為兩片應變規變化量的兩倍，並約為一片應變規變化量的四倍。因此，在本發明中，應變規的配置數量愈多，可轉換取得之扭力感測數值會愈精確。但是，應變規的配置數量並非因此而受限於4片，換言之，在上述式(5)及式(7)的所揭的應用，也適用於具有4條定位樑301的 本實施例中。
另外，必須附加說明的是，在圖8至圖11所示第二款扭力感測裝置的上述實施細節中，該行星齒輪200、201的輪心也可以不樞設於所述4條定位樑301的樑心線30a、30b上，只要所述定位樑301相互平行(包含共線及不共線)並對稱配置，而行星齒輪200、201也對稱配置即可，依此，通常知識者依力學原理分析即得到相同之結果，並予敘明。
請參閱圖15，說明本發明提供第三款實施例所揭露的扭力感測裝置，其與上述第二款實施例的差異之處在於：該惰輪203、204的輪心不樞設於所述定位樑301上，而係樞置於能和定位樑301一體形成且作為固定端使用的輪座305上，使得作為惰輪使用的行星齒輪203、204改受到輪座305的拘束而非定位樑301的拘束，並使行星齒輪203、204不繞行太陽齒輪502轉動；進一步的說，該輪座305上形成有相鄰於入力軸500雙端且相互對稱之耳部305a、305b，該惰輪203、204即是分別樞置於耳部305a、305b上相互對稱而相鄰於定位樑301的周邊，其餘皆與上述第二款實施例相同。
在圖15所示實施中，惰輪203、204是以X方向水平且對稱的樞置於入力軸500的雙側；換句話說，惰輪203、204的輪心與入力軸500的軸心皆座落於同一水平面的輪心線L2上，使得該輪心線L2與所述樑心線30a、30b相互平行。
請續合併參閱圖15及圖16，說明當輪心線L2與所述樑心線30a、30b相互平行時，根據力系平衡定理Σ F Y =0及Σ M 0=0，可知：F”=F1”+F2”，且F"×R"=Fstrain×Rstrain。
其中F1”是作為入力的太陽齒輪502與作為惰輪使用的行星齒輪203、204的相嚙接觸點所形成的Y方向切線 作用力，F2”是作為出力的環齒輪602與行星齒輪203、204的相嚙接觸點所形成的Y方向切線作用力，而F”則是行星齒輪203、204由其輪心沿著Y方向生成的反作用力，R”為太陽齒輪502輪心與行星齒輪203輪心間的間距，Fstrain為所述4條定位樑301分別受到的軸向力，Rstrain為輪心線L2與樑心線之間的間距。依此可求得所述定位樑301分別受到的軸向力Fstrain的數值，進而得知所述定位樑301生成的應變。
除此之外，由於作為入力的太陽齒輪502與作為出力的環齒輪602之間的扭力傳遞與轉換，不會因作為惰輪使用的行星齒輪203、204相對於所述定位樑301之配置角度的改變而改變，因此該輪心線L2也可以實施成和所述樑心線30a、30b之間排除相互平行的態樣，換句話說，該輪心線L2也可以實施成和所述樑心線30a、30b之間構成一非0度的夾角θ(未繪圖)，而依據力學平衡的普通知識，得知經由2F"×R"cosθ=2Fstrain×Rstrain cosθ而求得定位樑301所受到的軸向力Fstrain而進一步計算出所述應變，此等皆屬本發明所思及之應用範疇。
以下，進一步說明本發明可將上述扭力感測裝置配置於旋轉驅動工具上，用以感測旋轉驅動工具於驅動過程中的扭力值。
請參閱圖17，揭示出結合有圖1所示第一款扭力感測裝置的旋轉驅動工具態樣；具體的說，所述旋轉驅動工具實質上可為習見之電動式或氣動式的螺絲驅動器(screw driver)，其包括有一驅動軸71及一工作軸72；該驅動軸71軸接一驅動馬達73提供驅動扭力，該工作軸72用以輸出扭力驅動外部工件旋轉。
在圖17所示實例中，為舉例說明該旋轉驅動工具為一電動螺絲驅動器(或稱螺絲釘槍)，其具有一槍體70，憑藉槍體70內部空間來配置一電池74、一電路板75及所述 驅動馬達73與驅動軸71。其中：該電池74可外接電源進行充電，並且電連接至該電路板75，該電路板75並連接至該驅動馬達73，使電池74能提供電力驅動所述驅動馬達73，進而帶動驅動軸71旋轉。在此實施中，該驅動馬達73為電動馬達，且該驅動軸71之一端係突顯於槍體70之外。)
在圖17所示實例中，係將圖1所示的第一款扭力感測裝置中的器殼1，直接模組於槍體70突顯有驅動軸71的端部，所述模組包含以嵌、扣、鎖等機械配置手段使之結合成一體，進而使得驅動軸71能軸接該入力軸5，用以驅動入力軸5轉動。
圖17還揭露該器殼1突顯有出力軸6的端部係模組有一軸座76，該工作軸72係樞接於該軸座76內，使得工作軸72能軸接該出力軸6，用以驅動工作軸72轉動，進而輸出扭力驅動外部工件旋轉。其中，驅動軸71與工作軸72之間呈現出不同軸向配置。該扭力感測裝置即扮演感測驅動軸71傳遞至工作軸72之扭力的作用，以便知悉及掌控驅動外部工件所需的扭力數值。
另請參閱圖18，揭示出結合有圖8所示第二款實施例或圖15所示第三款實施例之扭力感測裝置的旋轉驅動工具態樣；具體的說，所述旋轉驅動工具實質上同可為習見之電動式或氣動式的螺絲驅動器，其包括有驅動軸81及一工作軸82；該驅動軸81銜接一驅動馬達83提供驅動扭力，該工作軸82用以輸出扭力驅動外部工件旋轉。
在圖18所示實例中，為舉例說明該旋轉驅動工具為一電動螺絲驅動器(或稱螺絲釘槍)，其具有一槍體80，憑藉槍體80內部空間來配置電池84、電路板85及所述驅動馬達83與驅動軸81。其中：該電池84可外接電源進行充電，並且電連接至該電路板85，該電路板85以電線連接至該驅動器81，使電池84能提供電力驅動所述驅動馬達83，進而帶 動驅動軸81旋轉。在此實施中，該驅動馬達83必須為電動馬達，且該驅動軸81之一端係突顯於槍體80之外。
在圖18所示實例中，進一步揭露將圖8所示的第二款扭力感測裝置中的器殼100，直接模組於槍體80突顯有驅動軸81的端部，使得驅動軸81能軸接該入力軸500，用以驅動入力軸500轉動。
圖18還揭露該器殼100突顯有出力軸600的端部係模組有一軸座86，該工作軸82係樞接於該軸座86內，使得工作軸82能軸接該出力軸600，用以驅動工作軸82轉動，進而輸出扭力驅動外部工件旋轉。其中，驅動軸81與工作軸82之間呈現出同軸向配置。該扭力感測裝置即扮演感測驅動軸81傳遞至工作軸82之扭力的作用，以便知悉及掌控驅動外部工件所需的扭力數值。
除了圖17及圖18揭露的兩款電動螺絲驅動器之外，本發明的旋轉驅動工具還可以包含氣動螺絲驅動器，以及其它電動或氣動式的旋轉驅動工具，當然該工具可以是手持型式的或者是固定成工具機型式者。其中，當旋轉驅動工具是由高壓空氣提供動力源的氣動型式時，該驅動馬達必須為氣動馬達。
請續參閱圖19揭示的控制流程圖，說明在圖17及圖18所示實施中，可以根據圖7a、圖7b及圖14之中整流器91b、92b、93b整流輸出電壓 、 、 的功用，而取得一個代表旋轉驅動工具目前輸出之工作扭力的電壓數值|V 0|，並將該電壓數值|V 0|傳遞至數值控制單元(MCU)91c、92c、93c，以計算取得旋轉驅動工具輸出的扭力數值。其中，該數值控制單元(MCU)91c、92c、93c內載有一電壓與扭力轉換模組94，該電壓數值|V 0|會傳遞至電壓與扭力轉換模組94，將電壓數值|V 0|轉換成一扭力數值|T 0|，而且該數值控制單元(MCU)或電壓與扭力轉換模組94內建或由外部設定有一預定扭力數值 ||。
當扭力數值|T 0|小於預定扭力數值||時(即|T 0|<||)時，旋轉驅動工具可持續轉動。另當扭力數值|T 0|大於預定扭力數值||時(即|T 0|>||)，令旋轉驅動工具停止轉動，並且判斷該工具是否達到設定的重置條件；若是，則回復電壓與扭力轉換模組94的正常動作，並繼續將電壓數值|V 0|轉換成一扭力數值|T 0|，以便循環扭力控制動作；若否，則回覆停止轉動程序，並重新判斷該扭力數值|T 0|是否達到設定的重置條件。
根據以上第一款至第三實施例的說明，應不難理解本發明憑藉作為惰輪使用的惰齒輪或行星齒輪，居間於入力端與出力端之間承受負載，使得該負載能被敏捷的傳導固定應變規的定位樑上，確實能有效地防止定位樑承受不必要的彎曲力矩負載，進而在定位樑之特定長度範圍內產生均質的應變，使所述應變規隨之生成均質的形變，因此確實能提升應變規於扭力裝置中的扭力感測精度。
然而，必須說明的是，以上實施例僅為表達了本發明的較佳實施方式而已，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。因此，本發明應以申請專利範圍中限定的請求項內容為準。
11‧‧‧上殼體
12‧‧‧下殼體
2‧‧‧惰輪
20‧‧‧軸承
21‧‧‧惰輪軸
32‧‧‧座部
32a‧‧‧樞接孔
32b‧‧‧框室
5‧‧‧入力軸
50、60‧‧‧軸承
52‧‧‧入力齒輪
6‧‧‧出力軸
62‧‧‧出力齒輪

Claims (32)

  1. 一種扭力感測裝置，包括：一惰輪，配置於一入力軸與一出力軸之間，該惰輪承受入力軸與出力軸所分別形成之一切線作用力，所述切線作用力的總合生成一反作用力作為惰輪的負載；一線形的定位樑，具有一樑心線跟隨定位樑延伸，該惰輪的輪心樞設於樑心線所穿伸通過的定位樑上；一應變規，固定於該樑心線所穿伸通過的定位樑上，該惰輪的輪心與該應變規的中心經由樑心線而相互間隔；其中，定位樑沿著樑心線轉換惰輪的負載成為一沿樑心線之軸向力，該定位樑受該軸向力作用而生成一應變，該應變規感測該應變作為入力軸與出力軸之間的扭力感測數值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的扭力感測裝置，其中該惰輪、入力軸及出力軸之間非同軸向配置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的扭力感測裝置，其中所述切線作用力的方向相同，且所述切線作用力與所述反作用力的方向相反，且該反作用力係作為所述軸向力。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的扭力感測裝置，其中該定位樑的樑心線與該切線作用力方向相互平行，該入力軸、惰輪及出力軸的中心皆位在同一垂線上，該垂線與樑心線相互構成直角。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的扭力感測裝置，其中該入力軸軸接一入力齒輪，該出力軸軸接一出力齒輪，該惰輪為一惰齒輪，該惰齒輪經由相嚙而接觸入力齒輪和出力齒輪來承受所述負載。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的扭力感測裝置，其中該惰輪 區隔該定位樑成為分佈於惰輪雙側之共同樑心線上的一第一定位樑及一第二定位樑，該應變規係配置於第一定位樑、第二定位樑至少其中之一的樑心線上，該軸向力係拉伸作用該第一定位樑上的應變規生成拉伸應變，該軸向力係壓縮作用該第二定位樑上的應變規生成壓縮應變。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的扭力感測裝置，其中還包括一作為固定端使用並且容置扭力感測裝置用的器殼，該定位樑和該器殼固定成一體。
  8. 一種結合如申請專利範圍第1項所述之扭力感測裝置的旋轉驅動工具，包括：一驅動軸，銜接一驅動馬達提供驅動扭力，該驅動軸並軸接該入力軸；及一工作軸，軸接該出力軸。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的旋轉驅動工具，其中該旋轉驅動工具為螺絲驅動器，該驅動馬達為電動馬達、氣動馬達的其中之一。
  10. 一種扭力感測裝置，包括：一惰輪，配置於一入力軸與一出力軸之間，該惰輪承受入力軸與出力軸所分別形成之一切線作用力，所述切線作用力的總合生成一反作用力作為惰輪的負載；一線形的定位樑，具有一樑心線跟隨定位樑延伸，該惰輪的輪心樞設於定位樑上；一應變規，固定於該樑心線所穿伸通過的定位樑上，該惰輪的輪心與該應變規的中心經由樑心線而相互間隔；其中，定位樑沿著樑心線轉換惰輪的負載成為一沿樑心線之軸向力，該定位樑受該軸向力作用而生成一應變，該應變規感測該應變作為入力軸與出力軸之間的扭力感測數值。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的扭力感測裝置，其中該入 力軸與出力軸之間同軸向間隔配置。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的扭力感測裝置，其中所述切線作用力的方向相同，且所述切線作用力與所述反作用力的方向相反，且該反作用力係作為所述軸向力。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的扭力感測裝置，其中該定位樑的樑心線與該切線作用力方向相互平行，該入力軸、惰輪及出力軸的中心皆位在同一垂線上，該垂線與樑心線相互構成直角。
  14. 如申請專利範圍第10或13項所述的扭力感測裝置，其中該惰輪的輪心樞設於定位樑的樑心線上。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的扭力感測裝置，其中該入力軸軸接一太陽齒輪，該出力軸係由一圍繞於太陽齒輪周圍的環齒輪所形成，該惰輪的數量至少為二且分別為對稱配置於太陽齒輪與環齒輪之間的行星齒輪，該行星齒輪相嚙於入力的太陽齒輪和出力的環齒輪之間負載扭力，且該行星齒輪受到定位樑的拘束而不繞行太陽齒輪轉動。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的扭力感測裝置，其中該入力軸的軸接對象與出力軸的形成對象互換。
  17. 如申請專利範圍第15或16項所述的扭力感測裝置，其中該定位樑的數量由行星齒輪對稱配置且分別形成於一作為固定端使用的輪座上。
  18. 如申請專利範圍第15或16項所述的扭力感測裝置，其中所述行星齒輪分別區隔所述定位樑成為分佈於行星齒輪雙側之共同樑心線上的一第一定位樑及一第二定位樑，該應變規係配置於所述多個定位樑之中至少一定位樑的樑心線上，該軸向力係拉伸作用該第一定位樑生成拉伸應變，該軸向力並壓縮作用該第二定位樑生成壓縮應變，所述應變規係感測該拉伸應變、壓縮應變的至少其中一而生成應變。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的扭力感測裝置，其中該輪座中心形成一輪穀，該太陽齒輪係穿設於輪穀中心。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的扭力感測裝置，其中還包括一容置扭力感測裝置用的器殼，該輪座和該器殼固定成一體。
  21. 一種結合如申請專利範圍第10項所述之扭力感測裝置的旋轉驅動工具，包括：一驅動軸，銜接一驅動馬達提供驅動扭力，該驅動軸並軸接該入力軸；及一工作軸，軸接該出力軸。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的旋轉驅動工具，其中該旋轉驅動工具為螺絲驅動器，該驅動馬達為電動馬達、氣動馬達的其中之一。
  23. 一種扭力感測裝置，包括：一惰輪，配置於一入力軸與一出力軸之間，該惰輪承受入力軸與出力軸之間所分別形成之一切線作用力，所述切線作用力的總合生成一反作用力作為惰輪的負載；一線形的定位樑，具有一樑心線跟隨定位樑延伸，該定位樑形成於一作為固定端使用的輪座上，該惰輪的輪心樞置於輪座上；一應變規，固定於該樑心線所穿伸通過的定位樑上；其中，所述惰輪的負載經由輪座傳導至定位樑，並且經由定位樑轉換該負載成為一沿著樑心線之軸向力，該定位樑受該軸向力作用而生成一應變，該應變規感測該應變作為入力軸與出力軸之間的扭力感測數值。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的扭力感測裝置，其中該入力軸與出力軸之間同軸向間隔配置。
  25. 如申請專利範圍第24項所述的扭力感測裝置，其中所述切線作用力的方向相同，且所述切線作用力與所述反作用力的方向相反，且該反作用力與所述軸向力的方向排除相 互平行。
  26. 如申請專利範圍第25項所述的扭力感測裝置，其中該入力軸軸接一太陽齒輪，該出力軸係由一圍繞於太陽齒輪周圍的環齒輪所形成，該惰輪的數量至少為二且分別為對稱配置於太陽齒輪與環齒輪之間的行星齒輪，該行星齒輪相嚙於入力的太陽齒輪和出力的環齒輪之間負載該扭力，且該行星齒輪受到輪座的拘束而不繞行太陽齒輪轉動。
  27. 如申請專利範圍第26項所述的扭力感測裝置，其中該入力軸的軸接對象與出力軸的形成對象互換。
  28. 如申請專利範圍第26或27項所述的扭力感測裝置，其中所述定位樑區分為共同樑心線上的一第一定位樑及一第二定位樑，該應變規係配置於所述多個定位樑之中至少一定位樑的樑心線上，該軸向力係拉伸作用該第一定位樑生成拉伸應變，該軸向力並壓縮作用該第二定位樑生成壓縮應變，所述應變規係感測該拉伸應變、壓縮應變的至少其中一而生成應變。
  29. 如申請專利範圍第28項所述的扭力感測裝置，其中該輪座中心形成一輪穀，該太陽齒輪係穿設於輪穀中心。
  30. 如申請專利範圍第28項所述的扭力感測裝置，其中還包括一容置扭力感測裝置用的器殼，該輪座和該器殼固定成一體。
  31. 一種結合如申請專利範圍第23項所述之扭力感測裝置的旋轉驅動工具，包括：一驅動軸，銜接一驅動馬達提供驅動扭力，該驅動軸並軸接該入力軸；及一工作軸，軸接該出力軸。
  32. 如申請專利範圍第31項所述的旋轉驅動工具，其中該旋轉驅動工具為螺絲驅動器，該驅動馬達為電動馬達、氣動馬達的其中之一。
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