TWI657899B - electrical tools - Google Patents

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  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)

Abstract

一種電動工具，包含：一外殼、及設置於外殼中的一馬達、一傳動裝置、一扭力偵測裝置與一控制裝置，其中，外殼具有一第一定位部；傳動裝置包括一轉動件供工具頭裝設，且轉動件係隨馬達之轉軸轉動；扭力偵測裝置包含一行星齒輪組、一固定件與一扭力感測元件，其中，行星齒輪組設置於轉動件上，固定件套設於行星齒輪組，固定件的內齒環與行星齒輪嚙合，固定件與外殼相抵接，而不隨轉動件而轉動。扭力感測元件設置於固定件上。控制裝置依據扭力感測元件的感測結果控制馬達的轉軸停止轉動。藉此，可精確控制扭力。

Description

電動工具
本發明係與電動工具有關；特別是指一種具有扭力控制功能的電動工具及其扭力偵測裝置。
習知的電動工具，如電動起子、電動扳手，包含有一控制裝置、一馬達、一傳動裝置與一扭力偵測裝置，該控制裝置電性連接馬達及扭力偵測裝置，該馬達的轉軸連接該傳動裝置，傳動裝置的一轉動軸供裝設工具頭。扭力偵測裝置設置於馬達與傳動裝置之間，用以偵測馬達的轉軸至傳動裝置之間的扭力。控制裝置在扭力偵測裝置所偵測的扭力達到一預定扭力時，則控制馬達停止轉動。
習知的電動工具雖可達到在扭力控制的目的，然，其所偵測到的扭力是馬達的轉軸至傳動裝置之間的扭力，與裝設工具頭的轉動軸仍有一段距離，因此，扭力偵測裝置所偵測到的扭力與實際上轉動軸所受的扭力仍有誤差存在，導致電動工具的實際上輸出的扭力不準確。
有鑑於此，本發明之目的在於提供一種電動工具及其扭力偵測裝置，可達到精確的扭力控制。
緣以達成上述目的，本發明提供的一種電動工具，用以連接一工具頭，包含：一外殼、一馬達、一傳動裝置、一扭力偵測裝置與 一控制裝置，其中，該外殼具有一第一定位部；該馬達設置於該外殼中；該傳動裝置設置於該外殼中且連接該馬達之轉軸，該傳動裝置包括一轉動件供工具頭裝設，且該轉動件係隨該馬達之轉軸轉動而沿一預定軸線轉動；該扭力偵測裝置設置於該外殼中且包含一行星齒輪組、一固定件與一扭力感測元件，其中，該行星齒輪組設置於該轉動件上，該行星齒輪組包括有複數個行星齒輪受該轉動件帶動而環繞該預定軸線移動；該固定件套設於該行星齒輪組，該固定件具有一內齒環與該些行星齒輪嚙合，該固定件另具有一第二定位部與該外殼的第一定位部相抵接，以限制該固定件不隨該轉動件而轉動；該扭力感測元件設置於該固定件上，用以感測該固定件上所受的扭力；該控制裝置電性連接該扭力感測元件及該馬達，該控制裝置依據該扭力感測元件的感測結果控制該馬達的轉軸停止轉動。
本發明提供的電動工具的扭力偵測裝置，其中該電動工具包括一外殼與一轉動件位於該外殼中，該外殼具有一第一定位部；該扭力偵測裝置包含：一行星齒輪組、一固定件與一扭力感測元件，其中，該行星齒輪組設置於該轉動件上，該行星齒輪組包括有複數個行星齒輪受該轉動件帶動而環繞一預定軸線移動；該固定件套設於該行星齒輪組，該固定件具有一內齒環與該些行星齒輪嚙合，該固定件另具有一第二定位部與該外殼的第一定位部相抵接，以限制該固定件不隨該轉動件而轉動；該扭力感測元件設置於該固定件上，用以感測該固定件上所受的扭力。
本發明之效果在於，藉由扭力偵測裝置的扭力感測元件間接測得轉動件所受的扭力，而控制裝置再依據扭力感測元件的感測結果控制該馬達的轉軸停止轉動，藉此達到精確的扭力控制。
〔本發明〕
100‧‧‧電動工具
10‧‧‧外殼
102‧‧‧殼體
102a‧‧‧第一定位部
12‧‧‧馬達
122‧‧‧轉軸
14‧‧‧傳動裝置
16‧‧‧減速器
18‧‧‧轉動件
20‧‧‧傳動軸
22‧‧‧輸出軸
24‧‧‧離合器
242‧‧‧第一擋垣
244‧‧‧第二擋垣
246‧‧‧滾珠
248‧‧‧彈簧
26‧‧‧第三擋垣
28‧‧‧扭力偵測裝置
30‧‧‧行星齒輪組
302‧‧‧行星齒輪
32‧‧‧固定件
32a‧‧‧內齒環
32b‧‧‧第二定位部
34‧‧‧定位環
342‧‧‧第一環段
344‧‧‧第二環段
344a‧‧‧凹部
36‧‧‧襯套
362‧‧‧結合槽
362a‧‧‧凸部
38‧‧‧扭力感測元件
40‧‧‧控制裝置
42‧‧‧啟動開關
200‧‧‧電動工具
44‧‧‧轉動件
46‧‧‧傳動軸
48‧‧‧輸出軸
50‧‧‧離合器
502‧‧‧第一擋垣
504‧‧‧第二擋垣
52‧‧‧扭力偵測裝置
54‧‧‧行星齒輪組
542‧‧‧擋板
542a‧‧‧六角形孔
544‧‧‧行星齒輪
56‧‧‧固定件
58‧‧‧襯套
582‧‧‧結合槽
582a‧‧‧凹部
60‧‧‧定位環
602‧‧‧第二環段
602a‧‧‧凸部
300‧‧‧電動工具
62‧‧‧轉動件
64‧‧‧傳動軸
66‧‧‧輸出軸
68‧‧‧行星齒輪組
V‧‧‧預定電壓
圖1為本發明第一較佳實施例之電動工具的部分立體圖。
圖2為上述較佳實施例之電動工具的部分分解立體圖。
圖3為上述較佳實施例之電動工具的另一部分分解立體圖。
圖4為上述較佳實施例之電動工具的局部剖視圖。
圖5為圖2之5-5方向剖視圖。
圖6為上述較佳實施例之控制裝置的電性連接方塊圖。
圖7為上述較佳實施例之扭力偵測裝置所測得的扭力對應之電壓與時間之關係的示意圖。
圖8為本發明第二較佳實施例之電動工具的部分立體圖。
圖9為上述較佳實施例之電動工具的部分分解立體圖。
圖10為上述較佳實施例之電動工具的局部剖視圖。
圖11為本發明第三較佳實施例之電動工具的部分立體圖。
圖12為上述較佳實施例之電動工具的部分分解立體圖。
圖13為上述較佳實施例之電動工具的局部剖視圖。
圖14為上述較佳實施例之扭力偵測裝置所測得的扭力對應之電壓與時間之關係的示意圖。
為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖1至圖6所示，為本發明第一較佳實施例之電動工 具100，包含一外殼10、一馬達12、一傳動裝置14、一扭力偵測裝置28與一控制裝置40，其中：該外殼10係由二個殼體102合而成(圖1中僅顯示一個殼體)，外殼10具有至少一第一定位部102a，本實施例中為二個殼體102各具有第一定位部102a，且第一定位部102a之結構為一定位柱。
該馬達12設置於外殼10中。該傳動裝置14設置於該外殼10中且連接該馬達12之轉軸122，該傳動裝置14包括一減速器16與一轉動件18，本實施例中減速器16係採用行星齒輪減速器；該轉動件18連接該減速器16的出力軸(圖未示)，且該轉動件18係隨該馬達12之轉軸122轉動而沿一預定軸線轉動。該轉動件18的一端供裝設工具頭(圖未示)。
本實施例中，該轉動件18包含一傳動軸20、一輸出軸22與一離合器24設置於該傳動軸20與該輸出軸22之間，其中，該傳動軸20之一端連接該減速器16，且該傳動軸20透過該離合器24帶動該輸出軸22等比轉動。該輸出軸22供工具頭裝設。更詳而言，該離合器24包括一第一擋垣242與一第二擋垣244及複數個滾珠246位設置該二擋垣242,244之間，以及一彈簧248，其中，該第一擋垣242連接於該輸出軸22，該第二擋垣244連接於該傳動軸20，彈簧248套於傳動軸20且將該第二擋垣244往該第一擋垣242的方向推抵。此外，該輸出軸22上更設置有一第三擋垣26，該第三擋垣26與該第一擋垣242之間相隔一間距。
該扭力偵測裝置28設置於該外殼10中且包含一行星齒輪組30、一固定件32與一扭力感測元件38，其中，該行星齒輪組30設置於該轉動件18上，更詳而言，該行星齒輪組30連接該離合器24。該行星齒輪組30包括有複數個行星齒輪302受該轉動件18帶動而環繞該預定軸線移動。本實施例中，該些行星齒輪302樞設於該第一擋垣242，且藉由該 第三擋垣26限制該些行星齒輪302的位置，避免行星齒輪302脫離。實施上，亦可不設置該第三擋垣26，只要在行星齒輪302的樞軸上設置一限位部，限制行星齒輪302不會脫離即可。
該固定件32套設於該行星齒輪組30，該固定件32具有一內齒環32a與該些行星齒輪302嚙合，該固定件32另具有至少一第二定位部32b與該外殼10的第一定位部102a相抵接，以限制該固定件32不隨該轉動件18而轉動。本實施例中，該固定件32包含一定位環34與一襯套36，該定位環34的兩相對位置各具有第二定位部32b，且第二定位部32b係以定位孔為例，以供作為第一定位部102a的定位柱穿入。該襯套36具有該內齒環32a，該定位環34結合於該襯套36的一端。更詳而言，該襯套36的一端凹入形成有一結合槽362該定位環34結合於該結合槽362中。結合槽362的壁面具有複數個凸部362a；定位環34包含相連接的一第一環段342與一第二環段344，第一環段342的外周具有該二第二定位部32b，該第二環段344的外周凹入形成有複數個凹部344a。該第二環段344位於該結合槽362中，且該結合槽362的凸部362a伸入第二環段344的凹部344a中。
該扭力感測元件38設置於該固定件32上，用以感測該固定件32上所受的扭力並輸出對應的電壓。本實施例中，該扭力感測元件38為一應變規，該扭力感測元件38設置於定位環34上，更詳而言，係設置於第一環段342上面對結合槽362之槽面的一面上。實務上，扭力感測元件38亦可設置於襯套36上，例如設置於結合槽362之槽面。固定件32亦可為一體之設計。
該控制裝置40電性連接該扭力感測元件38及該馬達12，該控制裝置40依據該扭力感測元件38的感測結果控制該馬達12的轉軸 122停止轉動。本實施例中，該控制裝置40另電性連接有一啟動開關42，當該啟動開關42受觸動後，控制裝置40控制馬達12的轉軸122轉動，透過減速器16帶動轉動件18轉動。請配合圖5，由於固定件32相對於外殼10為不動，行星齒輪302環繞固定件32的內齒環32a移動，因此，當該轉動件18順暢轉動時，該扭力感測元件38可以感測該固定件32上所受之扭力並輸出對應的電壓，亦即，間接感測到轉動件的扭力。請配合圖7，其中的波形為轉動件18上的扭力增加至離合器24產生離合的過程中，扭力感測元件38所感測到的扭力所對應之電壓的變化。由前述之電壓的變化吾人便可於控制裝置40中設定一預定電壓V，該控制裝置40判斷扭力感測元件38輸出的電壓達到該預定電壓V(對應扭力達到一預定扭力)時，則控制該馬達12的轉軸122停止轉動，而後，扭力感測元件38輸出的電壓可能會因轉動件18的慣性而升到峰值，直至離合器24產生離合後電壓下降。藉此，讓控制裝置40可以達到精確的扭力控制。離合器24可作為緩衝之用，於轉軸122停止轉動之際不易產生震動，使用者握持電動工具100時，可以獲得較佳的握持手感。
圖8至圖10所示為本發明第二較佳實施例的電動工具200(未顯示外殼)，其具有大致相同於第一實施例之結構，其中，轉動件44同樣包含一傳動軸46、一輸出軸48與一離合器50設置於該傳動軸46與該輸出軸48之間，且離合器50同樣具有一第一擋垣502、一第二擋垣504與複數個滾珠(圖未示)位於該二擋垣502,504之間。不同的是，本實施例的扭力偵測裝置52的行星齒輪組54係設置於該傳動軸46上。該行星齒輪組54包含二擋板542，該二擋板542設置於該傳動軸46，行星齒輪544樞設於該二擋板542之間。更詳而言，該二擋板542各具有以一六 角形孔542a為例的非圓形孔，六角形孔542a為傳動軸46穿設，傳動軸46具有六角形外周形狀與六角形孔542a配合。
此外，扭力偵測裝置52之固定件的襯套58的結合槽582的槽壁具有複數個凹部582a，定位環60的第二環段602具有複數個凸部602a與該些凹部582a相配合。
當轉動件44轉動後，控制裝置40在扭力感測元件38感測的扭力所對應之電壓達到預定電壓V時(即扭力達到預定扭力)，控制該馬達12的轉軸122停止轉動。藉此，同樣可以達到精確的扭力控制。
圖11至圖13所示為本發明第三較佳實施例的電動工具300(未顯示外殼)，其具有大致相同於第二實施例之結構，不同的是轉動件62的傳動軸64與輸出軸66之間未設置有離合器，行星齒輪組68設置於該傳動軸64上。本實施例中，傳動軸64與輸出軸66為一體連接。實務上，傳動軸64與輸出軸66亦可為可拆離的連接，例如二者相配合的方式連接；或一者具有凸部，另一者具有對應之凹部的方式連接。當然，傳動軸64與輸出軸66亦可為間接的連接，例如透過套筒、連軸器相連。
請配合圖14，本實施例中，當該轉動件62順暢轉動時，扭力感測元件38可以感測固定件56上所受的之扭力而輸出對應的電壓。當轉動件62上的扭力增加，使得該扭力感測元件38感測的扭力對應之電壓達到預定電壓V(即扭力達到預定扭力)時，該控制裝置40在此狀態下控制該馬達12的轉軸122停止轉動，而後扭力感測元件38輸出的電壓隨之下降。
據上所述，本發明之電動工具可藉由扭力偵測裝置的扭力感測元件測得轉動件所受的扭力輸出對應的電壓，而控制裝置再依據扭 力感測元件的感測結果控制該馬達的轉軸停止轉動，藉此達到精確的扭力控制。
以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

Claims (12)

  1. 一種電動工具，用以連接一工具頭，包含：一外殼，具有一第一定位部；一馬達，設置於該外殼中；一傳動裝置，設置於該外殼中且連接該馬達之轉軸，該傳動裝置包括一減速器與一轉動件，該減速器連接該馬達之轉軸，該轉動件包括一傳動軸與一輸出軸，該傳動軸連接該減速器，該輸出軸供工具頭裝設，該馬達之轉軸透過該減速器帶動該轉動件沿一預定軸線轉動，且該傳動軸與該輸出軸為等比轉動；一扭力偵測裝置，設置於該外殼中且包含一行星齒輪組、一固定件與一扭力感測元件，其中，該行星齒輪組設置於該轉動件上，該行星齒輪組包括有複數個行星齒輪受該轉動件帶動而環繞該預定軸線移動；該固定件套設於該行星齒輪組，該固定件具有一內齒環與該些行星齒輪嚙合，該固定件另具有一第二定位部與該外殼的第一定位部相抵接，以限制該固定件不隨該轉動件而轉動；該扭力感測元件設置於該固定件上，用以感測該固定件上所受的扭力；以及一控制裝置，電性連接該扭力感測元件及該馬達，該控制裝置依據該扭力感測元件的感測結果控制該馬達的轉軸停止轉動。
  2. 如請求項1所述之電動工具，其中該固定件包含一定位環與一襯套，該定位環具有該第二定位部，該襯套具有該內齒環，該定位環結合於該襯套的一端。
  3. 如請求項2所述之電動工具，其中該襯套的一端凹入形成有一結合槽，該定位環設置於該結合槽中。
  4. 如請求項1所述之電動工具，其中該轉動件包含一離合器設置於該傳動軸與該輸出軸之間，該傳動軸透過該離合器帶動該輸出軸轉動；該行星齒輪組連接該離合器。
  5. 如請求項4所述之電動工具，其中該離合器包括一第一擋垣與一第二擋垣及複數個滾珠位設置該二擋垣之間，其中，該第一擋垣連接於該輸出軸，該第二擋垣連接於該傳動軸；該些行星齒輪樞設於該第一擋垣。
  6. 如請求項4所述之電動工具，其中該控制裝置在該扭力感測元件所感測的扭力對應之電壓達一預定電壓時，控制該馬達的轉軸停止轉動。
  7. 如請求項1所述之電動工具，其中該轉動件包含一離合器設置於該傳動軸與該輸出軸之間，該傳動軸透過該離合器帶動該輸出軸轉動；該行星齒輪組設置於該傳動軸上。
  8. 如請求項7所述之電動工具，其中該行星齒輪組包含二擋板，該二擋板設置於該傳動軸，該些行星齒輪樞設於該二擋板之間。
  9. 如請求項7所述之電動工具，其中該控制裝置在該扭力感測元件所感測的扭力對應之電壓達到一預定電壓時，控制該馬達的轉軸停止轉動。
  10. 如請求項1所述之電動工具，其中該行星齒輪組設置於該傳動軸上。
  11. 如請求項10所述之電動工具，其中該行星齒輪組包含二擋板，該二擋板設置於該傳動軸，該些行星齒輪樞設於該二擋板之間。
  12. 如請求項10所述之電動工具，其中該控制裝置在該扭力感測元件所感測的扭力對應之電壓達到一預定電壓時，控制該馬達的轉軸停止轉動。
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