TWI613047B - 用於快轉扳手的馬達之保護方法及其快轉扳手 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種快轉扳手，用以於一電動模式或一手動模式下操作，快轉扳手包含：一扳手本體設有一頭部及一握柄部，頭部轉動設有一棘輪裝置；一馬達設於握柄部；一電流感應器電連結馬達且用以偵測馬達之一工作電流值；一控制器電連結電流感應器並具有一設定單元及一比較單元，設定單元用以設定一臨界電流值，比較單元用以將工作電流值與臨界電流值進行比較；一開關件用以啟動或關閉馬達運作；以及一警告器電連結控制器，於電動狀態下，當工作電流值大於臨界電流值時觸發警告器，用以提醒工作者令馬達停止運作，以便於切換成手動模式下操作。

Description

用於快轉扳手的馬達之保護方法及其快轉扳手

本發明係關於一種快轉扳手，尤指一種可於使用快轉扳手之過程中，當馬達處於高負荷之情況下，發出警示訊號提醒使用者停止馬達作動，防止馬達損壞。

按，美國專利公開號20080271574A1，其揭露一種可轉換手動或電動操作模式之棘輪扳手工具，其於電動操作模式時，於扳桿後端連結裝設有馬達之電動握柄，並使第一傳動桿套接於馬達之輸出軸，以將輸出軸之輸出動力傳輸至第一傳動桿，藉第一傳動桿之嚙齒係與第二傳動桿之卡銷嚙合，而可傳動至第二傳動桿，進而由第二傳動桿連動至棘輪頭作動，以進行電動之拆裝作業。而於手動操模式時，可以手動握柄之套接頭套接扳桿之第一傳動桿，因此直接以手動的方式旋轉手動握柄，可使手動握柄帶動套接頭轉動，進而傳動至第一傳動桿、第二傳動桿及棘輪頭，而進行手動之拆裝作業。

前述之棘輪扳手工具係針對以電動或手動方式，將已鬆脫或欲鎖緊之作業物取出或定位，然而，於螺件上取出或定位之過程中，若遇到螺件有生鏽處或損壞處時，作業物就會被卡住無法順利移動，而馬達之負載上升，令馬達過熱，導致馬達燒毀，造成棘輪扳手工具損壞。

而前述之棘輪扳手工具並無針對當馬達已達高負載時，即時停止作業或提醒使用者停止使用，在使用上容易造成馬達損傷，亦會增加使用上之安全疑慮。因此，如何增加馬達之保護，減少馬達損傷，增加使用安全性，有代相關業者解決之。

為解決上述課題，本發明提供一種用於快轉扳手的馬達之保護方法，當緊固件於螺件上快轉之過程中，藉由電流感應器偵測馬達之工作電流值，由控制器之比較單元將工作電流值與設定之臨界電流值作比較，當工作電流值大於臨界電流值時，觸發警告器，用以提醒工作者令馬達停止運作，以便於切換成手動模式下操作，藉此，當馬達遇到高負載之情形，可立即停止作業，以達到馬達防護之效果。

為達到上述目的，本發明提供一種快轉扳手，其用以於一電動模式或一手動模式下操作，其中，於電動模式，以一第一扭力驅動一緊固件於一螺件上快轉；於手動模式，以一第二扭力驅動緊固件相對螺件上緊或鬆開，第一扭力小於第二扭力，快轉扳手包含：一扳手本體，其一端設有一頭部及相反端設有一握柄部，頭部轉動設有一棘輪裝置，棘輪裝置用以帶動緊固件，握柄部內設有一傳動軸，傳動軸之一端連結棘輪裝置；一馬達，其設於握柄部內，馬達連結於傳動軸之另一端；一電流感應器，其與馬達電連結，電流感應器用以偵測馬達之一工作電流值；一控制器，其電連結馬達及電流感應器，控制器具有一設定單元及一比較單元，設定單元用以設定一臨界電流值，比較單元用以將工作電流值與臨界電流值進行比較；一開關件，其設於握柄部，開關件與控制器電連結，用以啟動或關閉馬達運作；以及一警告器，其與控制器電連結，其中，於電動狀態下，當工作電流值大於臨界電流值時，觸發警告器，用以提醒工作者令馬達停止運作，以便於切換成手動模式下操作。

較佳地，本發明更具有一供電裝置，其電連結控制器與馬達，供電裝置具有一正電及一負電，正電與負電用以電連接控制器與馬達所需之正負電壓，且警告器係為蜂鳴器。

較佳地，供電裝置之輸出電流值等同工作電流值，臨界電流值係工作電流值之70%至80%。

較佳地，工作電流值係1.5安培至6.5安培。

較佳地，警告器具有一第一連接腳及一第二連接腳，第一連接腳電連結控制器，第二連接腳電連結正電；控制器給予警告器低準位訊號觸發警告器，控制器給予警告器高準位訊號不觸發警告器。

較佳地，第一連接腳與控制器間電連接一電晶體，第二連接腳與正電間電連接一第一電阻，電晶體之基極電連結一第二電阻之一端，第二電阻之另一端電連結控制器，電晶體之集極電連結第一連接腳。

較佳地，供電裝置之供電量係3庫倫至4庫倫，正電係3伏特至12伏特，負電係0伏特。

較佳地，開關件用以操控馬達帶動傳動軸作順時針或逆時針轉動；棘輪裝置更具有一換向件，用以控制棘輪裝置可正反向切換，當開關件與換向件切換方向不同，使傳動軸與棘輪裝置轉動方向不一致時，便觸發警告器。

較佳地，設定單元可設定一低負載電流值，比較單元用以將低負載電流值與工作電流值進行比較，當工作電流值小於或等於低負載電流值時，控制器觸發警告器。

較佳地，臨界電流值大於低負載電流值。

較佳地，臨界電流值大於低負載電流值之2倍至3倍。

較佳地，控制器具有一計時單元，設定單元用以設定一持續時間，計時單元用以計算持續時間，警告器觸發同時觸發計時單元，於持續時間內，當工作電流值小於臨界電流值時，警告器停止觸發；持續時間係2秒鐘至6秒鐘。

為達到上述目的，本發明提供一種用於快轉扳手的馬達之保護方法，其快轉扳手於一電動模式或一手動模式下操作，於電動模式，一馬達以第一扭力驅動一緊固件於一螺件上快轉；於手動模式，以一第二扭力驅動緊固件相對螺件上緊或鬆開，第一扭力小於第二扭力，保護方法包含下列步驟：馬達分別電連接一電流感應器、一控制器及一警告器，電流感應器用以偵測馬達之工作電流，控制器用以設定一臨界電流值；於快轉過程中，電流感應器偵測馬達之工作電流值；以及當工作電流值大於臨界電流值時，控制器觸發警告器，用以提醒工作者令馬達停止運作，以便於切換成手動模式下操作。

較佳地，警告器觸發同時，於一持續時間內，工作電流值已小於臨界電流值時，警告器停止觸發。

較佳地，控制器可設定一低負載電流值，當工作電流值小於或等於低負載電流值時，觸發警告器，用以提醒工作者令馬達停止運作，以便於切換成手動模式下操作。

藉由上述，本發明可達成功效，於電動模式下，當緊固件於快轉過程中，遇到螺件上有損壞處或生鏽處時，經比較單元比較出工作電流值大於臨界電流值時，控制器會觸發警告器，用以提醒工作者令馬達停止運作，以便使用者切換成手動模式操作，使緊固件離開螺件上之損壞處或生鏽處，藉此，當馬達處於高負載情形時，可停止電動模式改由手動模式，以防止馬達燒毀，保障使用安全。

再者，當警告器觸發同時亦會觸發計時單元，若螺件上之損壞處或生鏽處範圍不大或緊固件僅一時卡住時，於持續時間內，緊固件已離開螺件之損壞處、生鏽處或卡住處，比較單元比較出工作電流值小於臨界電流值時，警告器就會停止觸發，使用者可繼續以第一扭力驅動緊固件於螺件上快轉，藉此，提供使用上之便利性。

另外，當開關件與換向件切換之轉向不同時，比較單元判斷馬達之工作電流值小於或等於低負載電流值時，控制器觸發警告器，告知使用者目前馬達之轉向與棘輪裝置之轉動方向不一致，提醒使用者作轉向切換動作或停止作業，藉此達到雙重保護與防呆效果。

為便於說明本發明於上述發明內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參閱圖1至圖7所示，本發明提供一種快轉扳手，其用以於一電動模式或一手動模式下操作，其中，於電動模式，以一第一扭力驅動一緊固件於一螺件上快轉；於手動模式，以一第二扭力驅動緊固件相對螺件上緊或鬆開，第一扭力小於第二扭力，而螺件之縱向長度係大於緊固件之高度之5倍以上，於本發明中，螺件係螺栓，緊固件係螺帽。快轉扳手包含：

一扳手本體10，其一端設有一頭部11及相反端設有一中空狀之握柄部12，頭部11轉動設有一棘輪裝置13，棘輪裝置13用以接設緊固件以帶動緊固件於螺件上轉動，握柄部12之內部設有一傳動軸14，而傳動軸14之一端連結棘輪裝置13。再者，棘輪裝置13具有一換向件131，換向件131樞設於頭部11，其中，換向件131可作正反旋向，用以控制棘輪裝置13產生順時針方向或逆時針方向之轉動。

一馬達20，其設於握柄部12內，馬達20連結於傳動軸14之另一端，其中，馬達20用以驅使傳動軸14轉動，並連動棘輪裝置13帶動緊固件相對於螺件上快轉。於本發明中，馬達20係直流馬達。再者，馬達20電連接一電流感應器30，電流感應器30係類比訊號，而電流感應器30用以偵測馬達20之一工作電流值21，其中，於本發明中，馬達20之工作電流值21係1.5安培至6.5安培。

一控制器40，其電連結馬達20及電流感應器30，控制器40具有一設定單元41及一比較單元42，設定單元41用以設定一臨界電流值411及一低負載電流值412，比較單元42用以將工作電流值21與臨界電流值411或低負載電流值412進行比較，其中，臨界電流值411係工作電流值21之70%至80%，臨界電流值411大於低負載電流值412，於本發明中，臨界電流值411大於低負載電流值412之2倍至3倍，低負載電流值412小於0.6安培或趨近於0安培。

再者，控制器40具有一計時單元43，設定單元41用以設定一持續時間413，計時單元43用以計算持續時間413，其中，持續時間413係2秒鐘至6秒鐘，於本發明中，持續時間413係3秒鐘至5秒鐘。

一供電裝置50，其電連結馬達20及控制器40，供電裝置50具有一正電51及一負電52，正電51與負電52用以電連接馬達20與控制器40所需之正負電壓，其中，供電裝置50之輸出電流值等同工作電流值21。再者，供電裝置50係充電式或電池式，於本發明中，供電裝置50係充電電池，供電裝置50之供電量係3庫倫至4庫倫，正電51係3伏特至12伏特，負電52係0伏特。

一警告器60，其與控制器40電連結，警告器60係蜂鳴器、顯示燈或震動器至少其中之一或任二種以上之組合，於本發明中，警告器60係蜂鳴器。警告器60具有一第一連接腳61及一第二連接腳62，第一連接腳61電連結控制器40，第二連接腳62腳電連結正電51。其中，當控制器40給予警告器60低準位訊號時，控制器40與警告器60間具有電位差，因而觸發警告器60，而當控制器40給予警告器60高準位訊號時，控制器40與警告器60間不具有電位差，因而不觸發警告器60。此外，為將供電裝置50之輸出電流值放大，以觸發警告器60，因此，於第一連接腳61與控制器40間電連接一電晶體70，第二連接腳62與正電51間電連接一第一電阻71，電晶體70之基極電連結一第二電阻72之一端，第二電阻72之另一端電連結控制器40，電晶體70之集極電連結第一連接腳61，於本發明中，電晶體70係N-P-N型電晶體。

一開關件80，其設於握柄部12之外側，且開關件80與控制器40電連結，用以啟動或關閉馬達20運作，其中，於本創作中，開關件80係3段式翹板開關，開關件80切換到左右兩側用以操控馬達20帶動傳動軸14作順時針或逆時針轉動，而開關件80切換到中間用以停止馬達20運作。再者，如圖1至圖2及圖5所示，當開關件80與換向件131切換方向不同，使傳動軸14與棘輪裝置13轉動方向不一致時，換言之，若當開關件80切換至一側，並操控馬達20帶動傳動軸14作順時針轉動，而換向件131切換至反旋，使棘輪裝置13產生逆時針方向之轉動，此時，棘輪裝置13會產生空轉，馬達20會呈現無負載之情形，而馬達20之工作電流值21會傳送至比較單元42，將工作電流值21與低負載電流值412進行比較，當工作電流值21小於或等於低負載電流值412時，控制器40觸發警告器60，告知使用者，目前馬達20之轉向與棘輪裝置13之轉動方向不一致，提醒使用者作轉向切換動作或停止作業，藉此達到雙重保護與防呆效果。

藉此，如圖2及圖3所示，使用者可利用電動模式或手動模式操控本發明，電流感應器30用以偵測工作電流值21，並將工作電流值21以類比訊號傳送至控制器40之比較單元42與臨界電流值411進行比較；於電動狀態下，開關件80操控馬達20帶動傳動軸14轉動，並利用棘輪裝置13帶動緊固件相對於螺件快轉，快速將緊固件螺至定位處上緊，或將緊固件螺離螺件，而當快轉之過程中，遇到螺件上有損壞處或生鏽處時，緊固件就會被卡住無法順利移動，此時，馬達20就會持續提高工作電流值21，驅使傳動軸14轉動，當工作電流值21大於臨界電流值411時，控制器40會將類比訊號經由A/D轉換成數位訊號，並給予警告器60低準位訊號，以觸發警告器60，用以提醒工作者令馬達20停止運作，並可改切換成手動模式操作，以第二扭力扳動本發明之快轉扳手，使緊固件離開螺件上之損壞處或生鏽處，藉此，以防止馬達20燒毀，保障使用安全。

再者，如圖2及圖4所示，當警告器60觸發同時亦會觸發計時單元43，若螺件上之損壞處或生鏽處範圍不大或緊固件僅一時卡住，於持續時間413內，緊固件已離開螺件之損壞處、生鏽處或卡住處，比較單元42比較出工作電流值21已小於臨界電流值411，警告器60就會停止觸發，使用者可繼續以第一扭力驅動緊固件於螺件上快轉，藉此，提供使用上之便利性。

另外，如圖1至圖2及圖5所示，為防止馬達20轉向與棘輪裝置13之轉向不一致，因此，當開關件80與換向件131切換之轉向不同時，馬達20會呈現無負載之情形，比較單元42判斷工作電流值21小於或等於低負載電流值412時，控制器40觸發警告器60，告知使用者目前馬達20之轉向與棘輪裝置13之轉動方向不一致，提醒使用者作切換至統一轉向或停止作業，藉此達到雙重保護與防呆效果。

以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。

10‧‧‧扳手本體
413‧‧‧持續時間
11‧‧‧頭部
42‧‧‧比較單元
12‧‧‧握柄部
43‧‧‧計時單元
13‧‧‧棘輪裝置
50‧‧‧供電裝置
131‧‧‧換向件
51‧‧‧正電
14‧‧‧傳動軸
52‧‧‧負電
20‧‧‧馬達
60‧‧‧警告器
21‧‧‧工作電流值
61‧‧‧第一連接腳
30‧‧‧電流感應器
62‧‧‧第二連接腳
40‧‧‧控制器
70‧‧‧電晶體
41‧‧‧設定單元
71‧‧‧第一電阻
411‧‧‧臨界電流值
72‧‧‧第二電阻
412‧‧‧低負載電流值
80‧‧‧開關件

圖1係本發明之外觀立體圖。 圖2係本發明之架構圖。 圖3係本發明之流程圖(一)，表示工作電流值大於臨界電流值觸發警告器。 圖4係本發明之流程圖(二)，表示觸發警告器後於持續時間內工作電流值是否小於臨界電流值。 圖5係本發明之流程圖(三)，表示確認方向件與開關件之轉向是否一致。 圖6係本發明電路示意圖(一)，表示控制器、馬達與警告器電連接關係。 圖7係本發明電路示意圖(二)，表示控制器與警告器間電連接電晶體。

Claims (15)

1. 一種快轉扳手，其用以於一電動模式或一手動模式下操作，其中，於該電動模式，以一第一扭力驅動一緊固件於一螺件上快轉；於該手動模式，以一第二扭力驅動該緊固件相對該螺件上緊或鬆開，該第一扭力小於該第二扭力，該快轉扳手包含： 一扳手本體，其一端設有一頭部及相反端設有一握柄部，該頭部轉動設有一棘輪裝置，該棘輪裝置用以帶動該緊固件，該握柄部內設有一傳動軸，該傳動軸之一端連結該棘輪裝置； 一馬達，其設於該握柄部內，該馬達連結於該傳動軸之另一端； 一電流感應器，其與該馬達電連結，該電流感應器用以偵測該馬達之一工作電流值； 一控制器，其電連結該馬達及該電流感應器，該控制器具有一設定單元及一比較單元，該設定單元用以設定一臨界電流值，該比較單元用以將該工作電流值與該臨界電流值進行比較； 一開關件，其設於該握柄部，該開關件與該控制器電連結，用以啟動或關閉該馬達運作；以及 一警告器，其與該控制器電連結，其中，於該電動狀態下，當該工作電流值大於該臨界電流值時，觸發該警告器，用以提醒工作者令該馬達停止運作，以便於該手動模式下操作。
2. 如請求項1所述之快轉扳手，更具有一供電裝置，其電連結該控制器與該馬達，該供電裝置具有一正電及一負電，該正電與該負電用以電連接該控制器與該馬達所需之正負電壓；該警告器係蜂鳴器。
3. 如請求項2所述之快轉扳手，其中，該供電裝置之輸出電流值等同該工作電流值，該臨界電流值係該工作電流值之70%至80%。
4. 如請求項1或3所述之快轉扳手，其中，該工作電流值係1.5安培至6.5安培。
5. 如請求項2所述之快轉扳手，其中，該警告器具有一第一連接腳及一第二連接腳，該第一連接腳電連結該控制器，該第二連接腳電連結該正電；該控制器給予該警告器低準位訊號觸發該警告器，該控制器給予該警告器高準位訊號不觸發該警告器。
6. 如請求項5所述之快轉扳手，其中，該第一連接腳與該控制器間電連接一電晶體，該第二連接腳與該正電間電連接一第一電阻，該電晶體之基極電連結一第二電阻之一端，該第二電阻之另一端電連結該控制器，該電晶體之集極電連結該第一連接腳。
7. 如請求項2、5或6中任一項所述之快轉扳手，其中，該供電裝置之供電量係3庫倫至4庫倫，該正電係3伏特至12伏特，該負電係0伏特。
8. 如請求項1所述之快轉扳手，其中，該開關件用以操控該馬達帶動該傳動軸作順時針或逆時針轉動；該棘輪裝置更具有一換向件，用以控制該棘輪裝置可正反向切換，當該開關件與該換向件切換方向不同，使該傳動軸與該棘輪裝置轉動方向不一致時，便觸發該警告器。
9. 如請求項8所述之快轉扳手，其中，該設定單元可設定一低負載電流值，該比較單元用以將該低負載電流值與該工作電流值進行比較，當該工作電流值小於或等於該低負載電流值時，該控制器觸發該警告器。
10. 如請求項9所述之快轉扳手，其中，該臨界電流值大於該低負載電流值。
11. 如請求項10所述之快轉扳手，其中，該臨界電流值大於該低負載電流值之2倍至3倍。
12. 如請求項1所述之快轉扳手，其中，該控制器具有一計時單元，該設定單元用以設定一持續時間，該計時單元用以計算該持續時間，該警告器觸發同時觸發該計時單元，於該持續時間內，當該工作電流值小於該臨界電流值時，該警告器停止觸發；其中，該持續時間係2秒鐘至6秒鐘。
13. 一種用於快轉扳手的馬達之保護方法，其快轉扳手於一電動模式或一手動模式下操作，於該電動模式，一馬達以第一扭力驅動一緊固件於一螺件上快轉；於該手動模式，以一第二扭力驅動該緊固件相對該螺件上緊或鬆開，該第一扭力小於該第二扭力，該保護方法包含下列步驟： 該馬達分別電連接一電流感應器、一控制器及一警告器，該電流感應器用以偵測該馬達之工作電流，該控制器用以設定一臨界電流值； 於快轉過程中，該電流感應器偵測該馬達之工作電流值；以及 當該工作電流值大於該臨界電流值時，該控制器觸發該警告器，用以提醒工作者令該馬達停止運作，以便於切換成該手動模式下操作。
14. 如請求項13所述之保護方法，其中，該警告器觸發同時，於一持續時間內，該工作電流值已小於該臨界電流值時，該警告器停止觸發。
15. 如請求項13所述之保護方法，其中，該控制器可設定一低負載電流值，當該工作電流值小於或等於該低負載電流值時，觸發該警告器，用以提醒工作者令該馬達停止運作，以便於切換成該手動模式下操作。