TWI580494B - Electric pull cap gun and its control device - Google Patents

Description

電動拉帽槍及其控制裝置

本發明係一種電動拉帽槍，尤指一種完成拉帽鉚接動作後會自動反轉脫離的電動拉帽槍。

現有欲結合或鉚接複數片體時，除使用釘子或鉚釘之外，還有一種拉帽，該拉帽是呈一具有內螺紋的管體，其穿設於欲結合之該等片體形成的一孔洞中，該拉帽的其中一端形成有向外延伸的凸緣，另一端形成有一彎折部，透過一電動拉帽槍以旋轉方式帶動該拉帽的管體，使該拉帽之彎折部受力後產生形變，而達到夾擠或鉚接位於該凸緣及該彎折部之間片體的目的。而當該拉帽鉚接完成後，該電動拉帽槍會以其內設之安全迴路停止馬達的運轉，使用者再以人工切換方式改變設於該電動拉帽槍上的一正反轉按鈕，以令該馬達進行反轉，而可將該電動拉帽槍與該拉帽分離。

由上述可知，現有電動拉帽槍的缺點為：1.需藉由人工切換該正反轉按鈕，以分別令馬達正轉將拉帽鉚接至定位以及令馬達反轉而脫離該拉帽，會有耗時、工作效率差及增加成本的缺點。2.拉帽具有不同大小規格，不同規格的拉帽需要使用不同的扭力，若使用過大的扭力易使較小規格的拉帽受損，若使用較大規格的拉帽但使用過小的扭力則會令馬達過度驅動，而減少該馬達的使用壽命。

如前揭所述，現有電動拉帽槍具有耗時、工作效率差、增加成本以及易使拉帽或馬達受損的問題，因此本發明主要目的在提供一電動拉帽槍及其控制裝置，主要是於電動拉帽槍上設有扭力調節器與控制裝置，該扭力調節器可設定所需扭力，而當輸出之扭力到達設定值即由扭力調節器通知該控制裝置令馬達反轉，解決現有電動拉帽槍之耗時、效率差、增加成本以及易使拉帽或馬達受損的問題。

為達成前述目的所採取的主要技術手段係令前述電動拉帽槍的控制裝置是與一電動拉帽槍連接，其包含有：一正反轉控制模組，其包含有一輸入埠、一輸出埠與一個以上的控制埠，該輸入埠是與一直流電源電連接，該輸出埠是與一直流馬達電連接；一開關模組，其包含有一輸入端、一輸出端與一控制端，該開關模組的輸入端與輸出端是串接於該正反轉控制模組的輸入埠與該直流電源之間；一控制模組，其分別與該正反轉控制模組的控制埠及該開關模組的控制端電連接，該控制模組是接收一反轉訊號以控制該正反轉控制模組驅動該直流馬達反轉，以及控制該開關模組的啟閉；以及一扭力偵測單元，其與該控制器電連接，該扭力偵測單元是偵測該電動拉帽槍正轉輸出之扭力，該扭力大於一設定值則輸出反轉訊號至控制模組。

為達成前述目的所採取的主要技術手段係令前述電動拉帽槍是於一機體中設有一直流電源模組、一直流馬達、一扭力調節器以及一控制裝置，其中：該扭力調節器是與該機體及該直流馬達的一轉軸連接，該扭力調節器包含有一壓盤、一彈簧與一鋼珠盤，該壓盤是與機體連接，該鋼珠盤是與一驅動軸連接，該彈簧是夾設於該壓盤與鋼珠盤之間； 該控制裝置包含有一正反轉控制模組、一開關模組、一控制模組與一扭力偵測單元，其中：該正反轉控制模組包含有一輸入埠、一輸出埠與一個以上的控制埠，該輸入埠是與直流電源模組電連接，該輸出埠是與直流馬達電連接；該開關模組包含有一輸入端、一輸出端與一控制端，該開關模組的輸入端與輸出端是串接於該正反轉控制模組的輸入埠與該直流電源模組之間；該控制模組是分別與該正反轉控制模組的控制埠及該開關模組的控制端電連接，該控制模組是接收扭力偵測單元之一反轉訊號以控制該正反轉控制模組驅動該直流馬達反轉以及控制該開關模組的啟閉；以及該扭力偵測單元是設於機體中並與該控制模組電連接，該扭力偵測單元是偵測該扭力調節器之鋼珠盤的位移，該鋼珠盤產生位移代表輸出扭力大於設定值則輸出前述反轉訊號至該控制模組。

利用前述元件組成的電動拉帽槍及其控制裝置，主要是由電動拉帽槍上的控制裝置驅動該直流馬達正轉，以令該驅動軸帶動拉帽的管體進行鉚接，而扭力調節器的壓盤與彈簧用以調整拉帽所需扭力的設定值，當驅動軸產生的扭力超過彈簧推擠鋼珠盤的力道時，代表驅動軸輸出扭力已超過設定值，該鋼珠盤即位移而令扭力偵測單元輸出反轉訊號，該控制裝置之控制模組即驅動直流馬達反轉，使該電動拉帽槍可脫離該拉帽，解決現有電動拉帽槍之耗時、效率差、增加成本以及易使拉帽或馬達受損的問題。

10‧‧‧控制裝置

11‧‧‧正反轉控制模組

111、112、113、114‧‧‧驅動電晶體

12‧‧‧開關模組

121‧‧‧電阻

122‧‧‧開關電晶體

13‧‧‧控制模組

14‧‧‧扭力偵測單元

141‧‧‧微動開關

142‧‧‧連動件

143‧‧‧止推彈簧

15‧‧‧電壓檢知模組

16‧‧‧高壓檢知模組

17‧‧‧低壓檢知模組

20‧‧‧直流電源

30‧‧‧直流馬達

31‧‧‧轉軸

40‧‧‧機體

50‧‧‧直流電源模組

60‧‧‧扭力調節器

61‧‧‧扭力調節環

62‧‧‧壓盤

63‧‧‧彈簧

64‧‧‧鋼珠盤

641‧‧‧導槽

642‧‧‧止檔部

65‧‧‧驅動軸

70‧‧‧減速機構

71‧‧‧減速齒輪組

72‧‧‧輸出盤

73‧‧‧凸輪盤

731‧‧‧鋼珠

圖1是本發明一較佳實施例之電動拉帽槍的電路方塊圖。

圖2是本發明一較佳實施例之電動拉帽槍的電路圖。

圖3是本發明一較佳實施例之電動拉帽槍的外觀圖。

圖4是本發明一較佳實施例之電動拉帽槍的局部剖面圖。

圖5是本發明一較佳實施例之扭力調節器的分解圖。

圖6是本發明一較佳實施例之扭力調節器的動作圖。

關於本發明之電動拉帽槍控制裝置的一較佳實施例，請參閱圖1與2所示，該電動拉帽槍的控制裝置10包含有一正反轉控制模組11、一開關模組12、一控制模組13與一扭力偵測單元14，該控制模組13是分別與正反轉控制模組11、開關模組12及扭力偵測單元14電連接。其中，該正反轉控制模組11包含有一輸入埠(一正端(+)與一負端(-))、一輸出埠與一個以上的控制埠，該輸入埠的正端(+)與負端(-)是分別與外部一直流電源20的正極(+)與負極(-)電連接，該輸出埠(二負載端)是與一直流馬達30電連接。該直流電源20包含有多數電池，又該直流電源20的負極(-)亦為一接地端。

如圖2所示，該正反轉控制模組11包含有四個驅動電晶體111、112、113與114，各驅動電晶體111-114分具有一閘極(G)、一汲極(D)與一源極(S)，該等驅動電晶體111-114是以橋式方式連接，亦即，其中一驅動電晶體111之源極(S)連接另一驅動電晶體112之汲極(D)而成一串，另兩個驅動電晶體113、114亦以相同方式連接為另一串，該兩成串之驅動電晶體111、112及113、114之最外端的汲極(D)與源極(S)分別成為該正反轉控制模組11之輸入埠的正端(+)與負端(-)，而兩成串之驅動電晶體111、112及113、114中間的連接處則為該正反轉控制模組11的兩負載端並與該直流馬達30電連接，又各驅動電晶體111-114的閘極(G)為該正反轉控制模組11之控制埠，其分別與控制模組13電連接。

該開關模組12具有一輸入端、一輸出端與一控制端，該開關模組12的輸入端是與正反轉控制模組11之輸入埠的負端(-)電連接，該開關模組12的輸出端是與該直流電源20的負極(-)電連接，該控制端是與控制模組13電連接。如圖2所示，該開關模組12包含有一電阻121與一開關電晶體122，於本較佳實施例中，該開關電晶體122為一BJT，其具有一基極(B)、一集極(C)與一射極(E)，該電阻121的一端是與該開關電晶體122之基極(B)電連接，該電阻121的另端為開關模組12的控制端，該開關電晶體122之集極(C)為開關模組12的輸入端，而該開關電晶體122之射極(E)為開關模組12的輸出端並連接至前述接地端。

該控制模組13是分別與該正反轉控制模組11的控制埠及該開關模組12的控制端電連接，該控制模組13是接收扭力偵測單元14輸出的一反轉訊號，以控制該正反轉控制模組11驅動該直流馬達30反轉以及控制該開關模組12的啟閉或導通。於本較佳實施例中，該控制模組13欲控制該直流馬達30正轉時，是送出訊號至該正反轉控制模組11的控制埠，以令其中兩個驅動電晶體111與114導通，另送出訊號至該開關模組12的控制端，以令該開關電晶體122導通，使該直流電源20、正反轉控制模組11、直流馬達30與開關模組12形成電源迴路，而令該直流馬達30正轉。又當該控制模組13欲控制該直流馬達30反轉時，是令另兩個驅動電晶體112、113以及開關電晶體122分別導通，使該直流電源20反向流進直流馬達30，即可令該直流馬達30反轉。

該扭力偵測單元14是偵測該直流馬達30正轉輸出之扭力，當直流馬達30輸出的扭力大於一設定值時，該扭力偵測單元14輸出反轉訊號至控制模組13。如圖2所示，該扭力偵測單元14包含有一運算放大器(U3B)，該運算放大器(U3B)的正端(+)為該扭力偵測單元14的偵測端，該運算放大器(U3B)的負端(-)是連接至該運算放大器(U3B)的輸出端。

該控制裝置10另設有一電壓檢知模組15、一高壓檢知模組16與一低壓檢知模組17，該電壓檢知模組15是與直流電源20的正極(+)電連接，該高壓檢知模組16是分別與控制模組13及電壓檢知模組15電連接，該低壓檢知模組17是分別與控制模組13及電壓檢知模組15電連接。如圖2所示，該電壓檢知模組15用以檢知直流電源20的電壓準位或電壓變動量，該電壓檢知模組15是由二分壓電阻(R1、R2)串接而成，該其中一分壓電阻(R1)的外端是連接至直流電源20的正極(+)，另一分壓電阻(R2)的外端是連接至直流電源20的負極(-)，而兩分壓電阻(R1、R2)的連接處則形成該電壓檢知模組15的輸出端。該高壓檢知模組16是作為高電壓保護之用，該高壓檢知模組16包含有一運算放大器(U1B)，該運算放大器(U1B)的正端(+)是連接至一高參考電壓(HIGH REF.VOLTAGE)，該運算放大器(U1B)的負端(-)是連接至電壓檢知模組15的輸出端，該運算放大器(U1B)的輸出端是連接至控制模組13的一輸出入埠。該低壓檢知模組17是作為低電壓保護之用，該低壓檢知模組17包含有一運算放大器(U2B)，該運算放大器(U2B)的正端(+)是連接至電壓檢知模組15的輸出端，該運算放大器(U2B)的負端(-)是連接至一低參考電壓(LOW REF.VOLTAGE)，該運算放大器(U2B)的輸出端是連接至控制模組13的另一輸出入埠。

由上述可知，本發明之控制裝置10以正反轉控制模組11控制該直流馬達30的運轉方向，並以開關模組12控制該直流馬達30的運轉與否，當控制模組13接收扭力偵測單元14送出的反轉訊號後，即令該直流馬達30由正轉改為反轉，減少使用者操作正反轉按鈕的時間與工序。

關於本發明之電動拉帽槍的一較佳實施例，請參閱圖3與4所示，該電動拉帽槍是於一機體40中設有一直流電源模組50、一扭力調節器60以及前述控制裝置10及直流馬達30，其中，該直流電源模組50是一可拆卸與可充電式的電池包；該直流馬達30具有一轉軸31；又該直流馬達30的轉軸31與扭力調節 器60之間連接有一減速機構70，該減速機構70包含有一減速齒輪組71、一輸出盤72與一凸輪盤73，於本較佳實施例中，該減速齒輪組71為一行星式減速齒輪組，其輸入端是與直流馬達30的轉軸31連接，其輸出端是與輸出盤72連接，又該輸出盤72用以帶動凸輪盤73旋轉，該減速機構70是用以將直流馬達30之高轉速低扭力轉換為低轉速高扭力之輸出。

該扭力調節器60具有一呈中空狀的外殼，該外殼是與機體40連接，該扭力調節器60包含有一扭力調節環61、一壓盤62、一彈簧63與一鋼珠盤64，該扭力調節環61具有內螺紋以螺合於該扭力調節器60的外殼，該扭力調節環、61並與壓盤62相接，該壓盤62是呈圓片狀且其中央處形成有穿孔，該彈簧63是設於壓盤62與鋼珠盤64之間，該鋼珠盤64連接有一驅動軸65。請配合參閱圖5所示，該鋼珠盤64相對凸輪盤73的一面形成有呈環狀排列的多數導槽641與多數止檔部642，各止檔部642是依序設於兩相鄰導槽641之間，又該等導槽641與前述凸輪盤73之間夾設有多數鋼珠731。當凸輪盤73產生的扭力大於彈簧63壓抵鋼珠盤64之推力時，該等鋼珠731會分別滑離各導槽641而通過該止檔部642，使該鋼珠盤64向另側產生位移，而該等鋼珠731通過該止檔部642後會分別滑進另一導槽641中。

請參閱圖6所示，前述扭力偵測單元14是設於該機體40中，其位於扭力調節器60與減速機構70的下方，該扭力偵測單元14是偵測該扭力調節器60之鋼珠盤64的位移，當該鋼珠盤64產生位移(如圖所示向左側移動)代表輸出扭力大於設定值即輸出反轉訊號至控制裝置10。該扭力偵測單元14包含有一微動開關141與一連動件142，該微動開關141是與扭力偵測單元14的偵測端電連接，該微動開關141具有一可移動的凸塊，藉由該凸塊移動之位置輸出前述反轉訊號，該連動件142具有一長端與一短端而略呈L形，其短端是與鋼珠盤64相抵，其長端是與微動開關141之凸塊相抵，其直角端與機體40之間設有一止推彈簧143 ，當連動件142受鋼珠盤64之推力脫離微動開關141時，該微動開關141的凸塊即向外移動而改變該微動開關141的接點狀態並產生反轉訊號，又當連動件142不受鋼珠盤64之推力時，可由該止推彈簧143推回該連動件142。

綜上所述，藉由電動拉帽槍上的控制裝置10驅動該直流馬達30正轉，以令該驅動軸65帶動拉帽的管體進行鉚接，而扭力調節器60的壓盤62與彈簧63用以調整拉帽所需扭力的設定值，當驅動軸65產生的扭力超過彈簧63推擠鋼珠盤64的力道時，代表驅動軸65輸出扭力已超過設定值，該鋼珠盤64即位移而令扭力偵測單元14輸出反轉訊號，該控制裝置10之控制模組13即驅動直流馬達30反轉，使該電動拉帽槍可脫離該拉帽，解決現有電動拉帽槍之耗時、效率差、增加成本以及易使拉帽或馬達受損的問題。

10‧‧‧控制裝置

11‧‧‧正反轉控制模組

12‧‧‧開關模組

13‧‧‧控制模組

14‧‧‧扭力偵測單元

15‧‧‧電壓檢知模組

16‧‧‧高壓檢知模組

17‧‧‧低壓檢知模組

20‧‧‧直流電源

30‧‧‧直流馬達

Claims (10)

1. 一種電動拉帽槍，主要是於一機體中設有一直流電源模組、一直流馬達、一扭力調節器以及一控制裝置，其中： 該扭力調節器是與該機體及該直流馬達的一轉軸連接，該扭力調節器包含有一壓盤、一彈簧與一鋼珠盤，該壓盤是與機體連接，該鋼珠盤是與一驅動軸連接，該彈簧是夾設於該壓盤與鋼珠盤之間； 該控制裝置包含有一正反轉控制模組、一開關模組、一控制模組與一扭力偵測單元，其中： 該正反轉控制模組包含有一輸入埠、一輸出埠與一個以上的控制埠，該輸入埠是與直流電源模組電連接，該輸出埠是與直流馬達電連接； 該開關模組包含有一輸入端、一輸出端與一控制端，該開關模組的輸入端與輸出端是串接於該正反轉控制模組的輸入埠與該直流電源模組之間； 該控制模組是分別與該正反轉控制模組的控制埠及該開關模組的控制端電連接，該控制模組是接收扭力偵測單元之一反轉訊號以控制該正反轉控制模組驅動該直流馬達反轉以及控制該開關模組的啓閉；以及 該扭力偵測單元是設於機體中並與該控制模組電連接，該扭力偵測單元是偵測該扭力調節器之鋼珠盤的位移，該鋼珠盤產生位移代表輸出扭力大於設定值則輸出前述反轉訊號至該控制模組。
2. 如請求項1所述之電動拉帽槍，該扭力調節器具有一呈中空狀的外殼，該外殼是與機體連接以容置前述壓盤、彈簧與鋼珠盤，該扭力調節器進一步設有一扭力調節環，該扭力調節環是分別與扭力調節器的外殼及壓盤相接。
3. 如請求項2所述之電動拉帽槍，該直流馬達與扭力調節器之間連接有一減速機構，該減速機構包含有一減速齒輪組、一輸出盤與一凸輪盤，該減速齒輪組具有一輸入端與一輸出端，該輸入端是與直流馬達的轉軸連接，該輸出端是與輸出盤連接，又該凸輪盤是分別與輸出盤及扭力調節器的鋼珠盤相接。
4. 如請求項3所述之電動拉帽槍，該鋼珠盤相對凸輪盤的一面形成有呈環狀排列的多數導槽與多數止檔部，各止檔部是依序設於兩相鄰導槽之間，又該等導槽與前述凸輪盤之間夾設有多數鋼珠。
5. 一種電動拉帽槍的控制裝置，其與一電動拉帽槍連接，該控制裝置包含有： 一正反轉控制模組，其包含有一輸入埠、一輸出埠與一個以上的控制埠，該輸入埠是與一直流電源電連接，該輸出埠是與一直流馬達電連接； 一開關模組，其包含有一輸入端、一輸出端與一控制端，該開關模組的輸入端與輸出端是串接於該正反轉控制模組的輸入埠與該直流電源之間； 一控制模組，其分別與該正反轉控制模組的控制埠及該開關模組的控制端電連接，該控制模組是接收一反轉訊號以控制該正反轉控制模組驅動該直流馬達反轉，以及控制該開關模組的啓閉；以及 一扭力偵測單元，其與該控制器電連接，該扭力偵測單元是偵測該電動拉帽槍正轉輸出之扭力，該扭力大於一設定值則輸出反轉訊號至控制模組。
6. 如請求項5所述之電動拉帽槍的控制裝置，該正反轉控制模組包含有四個驅動電晶體，各驅動電晶體分具有一閘極(G)、一汲極(D)與一源極(S)，該等驅動電晶體是以兩兩成串的橋式方式連接，該等成串驅動電晶體之最外端的汲極(D)與源極(S)分別成為該正反轉控制模組之輸入埠的一正端(+)與一負端(-)，而該等成串驅動電晶體的連接處則為該正反轉控制模組的輸出埠以與該直流馬達電連接，又各驅動電晶體的閘極(G)為該正反轉控制模組之控制埠，其分別與控制模組電連接。
7. 如請求項6所述之電動拉帽槍的控制裝置，該開關模組包含有一電阻與一開關電晶體，該開關電晶體為一BJT，其具有一基極(B)、一集極(C)與一射極(E)，該電阻的一端是與該開關電晶體之基極(B)電連接，該電阻的另端為開關模組的控制端，該開關電晶體之集極(C)為開關模組的輸入端，而該開關電晶體之射極(E)為開關模組的輸出端。
8. 如請求項7所述之電動拉帽槍的控制裝置，該扭力偵測單元包含有一運算放大器(U3B)，該運算放大器(U3B)的正端(+)為該扭力偵測單元的偵測端，該運算放大器(U3B)的負端(-)是連接至該運算放大器(U3B)的輸出端。
9. 如請求項5至8中任一項所述之電動拉帽槍的控制裝置，該控制裝置另設有一電壓檢知模組、一高壓檢知模組與一低壓檢知模組，該電壓檢知模組是與直流電源電連接，該高壓檢知模組是分別與控制模組及電壓檢知模組電連接，該低壓檢知模組是分別與控制模組及電壓檢知模組電連接。
10. 如請求項9所述之電動拉帽槍的控制裝置，該電壓檢知模組是由二分壓電阻(R1、R2)串接而成，該等分壓電阻(R1、R2)的最外端分別連接至直流電源；該高壓檢知模組包含有一運算放大器(U1B)，該運算放大器(U1B)的正端(+)是連接至一高參考電壓(HIGH REF. VOLTAGE)，該運算放大器(U1B)的負端(-)是連接至電壓檢知模組的輸出端，該運算放大器(U1B)的輸出端是連接至控制模組的其中一輸出入埠；該低壓檢知模組包含有一運算放大器(U2B)，該運算放大器(U2B)的正端(+)是連接至電壓檢知模組的輸出端，該運算放大器(U2B)的負端(-)是連接至一低參考電壓(LOW REF. VOLTAGE)，該運算放大器(U2B)的輸出端是連接至控制模組的另一輸出入埠。