TWI691385B - 具有扭力設定之電動快轉扳手 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具有扭力設定之電動快轉扳手，其於電動狀態或手動狀態被操作，電動快轉扳手包括：本體、控制器、馬達、驅動裝置、扭力感測裝置及離合機構；驅動裝置被馬達驅轉且連接緊固件；扭力感測裝置偵測手動狀態之手動輸出扭力；離合機構於嚙合狀態和離合狀態間變換；於電動狀態下緊固件所遇阻力大於離合機構之離合扭力時，離合機構處於離合狀態，使用者因離合機構之警示改變至手動狀態；於手動狀態下手動輸出扭力達到控制器設定之臨界扭力值時，控制器重新啟動馬達，離合機構再次處於離合狀態，使用者因離合機構警示而得知已鎖固完成。

Description

具有扭力設定之電動快轉扳手

本發明係關於一種電動快轉扳手，尤指一種具有扭力設定之電動快轉扳手。

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。

而且前述之棘輪扳手工具並無針對當馬達已達高負載時，即時提醒使用者停止使用之功能，在使用上容易造成馬達損傷，亦會增加使用上之安全疑慮。

再者，前述之棘輪扳手工具並無扭力顯示功能，因此，使用者以手動方式操作過程中，並無法得知目前扳動之扭力大小，容易施加過大力道，導致螺件或待鎖物的損壞。

為解決上述課題，本發明提供一種具有扭力設定之電動快轉扳手，於電動狀態下棘動機構所遇阻力過大時，能透過離合機構即時令馬達脫離棘動機構，以有效保護馬達；再者，於手動狀態下，當緊固件於鎖緊作業時，藉由控制器搭配離合機構，能夠於扳動扭力過大時產生提示。

本發明之一項實施例提供一種具有扭力設定之電動快轉扳手，其能夠供使用者於電動狀態或手動狀態下操作，電動快轉扳手包括：一本體，其具有一頭部、一柄部及連接於頭部與柄部間之一連接部；一控制器，其設於本體內且能夠設定一臨界扭力值；一動力裝置，其設於柄部且與控制器電連接，動力裝置包括設於柄部內之一電源、電連接於電源之一馬達及供使用者操作之一開關；一驅動裝置，其設於本體且一端連接於動力裝置而能夠供馬達帶動運轉，驅動裝置相反於動力裝置之一端則能夠連接緊固件；一扭力感測裝置，其設於本體且電連接控制器，扭力感測裝置能夠偵測電動快轉扳手於手動狀態下之一手動輸出扭力；一離合機構，其設於本體內且安排在驅動裝置內的適當位置，離合機構具有一離合扭力且離合機構能夠於嚙合狀態和離合狀態之間變換；其中，於電動狀態時，當緊固件在旋轉時所遭遇的阻力大於離合扭力時，離合機構自動處於離合狀態，此時，使用者因離合機構之警示而得知應改變至手動狀態，於手動狀態時，當手動輸出扭力之扭力值達到臨界扭力值時，控制器重新啟動動力裝置運轉，使離合機構再次處於離合狀態，此時使用者因離合機構之警示而得知緊固件已達所需鎖緊之扭力。

藉由上述，本發明於電動狀態下，驅動裝置所遇阻力過大時，由離合機構即時令馬達脫離驅動裝置，讓使用者以手動狀態操作，使緊固件離開生鏽處；藉此，以有效保護馬達，保障使用安全。

再者，藉由離合機構能夠於扳動扭力過大時產生提示；藉此，避免使用者以過大扭力造成緊固件或待鎖物的損壞。

於其中一項實施例中，扭力感測裝置更具有一顯示器，顯示器與所述扭力感應器電連接，顯示器設於本體之連接部與柄部之間，顯示器用以顯示所述扭力感應器所偵測到手動輸出扭力之扭力值；藉此，提供使用者於手動狀態下，能夠精確得知目前施加力道，避免使用者以過大扭力造成緊固件或待鎖物的損壞。

於其中一項實施例中，設定單元用以設定一提示扭力值，提示扭力值介於臨界扭力值的百分之八十至百分之九十，當手動輸出扭力之扭力值到達提示扭力值，由控制器重新啟動馬達間歇性運轉，直到手動輸出扭力之扭力值到達臨界扭力值，控制器操控馬達持續運轉；藉此，當偵測到扳動扭力逐漸接近臨界扭力值時，先行以預警式提示使用者，達到警示性之防護效果。

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4所示，本發明第一實施例提供一種具有扭力設定之電動快轉扳手100，其用以驅轉緊固件且供使用者於電動狀態或手動狀態下操作，於電動狀態時，電動快轉扳手100能夠驅轉緊固件進行快速螺旋移動之快轉作業；於手動狀態時，電動快轉扳手100能夠驅轉緊固件進行鎖緊作業或是越過生鏽處，其中，鎖緊作業係將緊固件鎖固於待鎖物上。

本發明電動快轉扳手100包括：

一本體10，其具有一頭部11、一柄部12及連接於頭部11與柄部12間之一連接部13。頭部11沿著一第一軸C1呈貫穿狀，柄部12和連接部13沿著垂直於第一軸C1之一第二軸C2呈中空狀，使頭部11、柄部12及連接部13內呈相通連狀。所述連接部13靠近頭部11之一端之寬度小於頭部11之寬度，且連接部13於寬度較小之兩側各設有一平面區131。

一控制器20，其設於本體10內且能夠設定一臨界扭力值。

一動力裝置30，其設於柄部12且與控制器20電連接，動力裝置30包括有設於柄部12內之一電源31、電連接於電源31之一馬達32及供使用者操作之一開關33；其中，電源31用以提供馬達32運轉所需之電力，開關33電連接於控制器20，使控制器20能夠透過開關33操控馬達32運作與否。於本實施例中，電源31為電池。

一驅動裝置40，其設於本體10且一端連接於動力裝置30而能夠供馬達32帶動運轉，驅動裝置40相反於動力裝置30的一端則能夠連接緊固件。當使用者開啟開關33，使馬達32開始轉動，馬達32產生一動力輸出扭力驅轉驅動裝置40，而使緊固件旋轉進行快轉作業，此為電動快轉扳手100之電動狀態。當使用者手動扳動本體10，使本體10同步帶動驅動裝置40與緊固件以第一軸C1為軸心旋轉時，此為電動快轉扳手100之手動狀態。

驅動裝置40包括有設於頭部11之一棘動機構41及連接於棘動機構41與馬達32間之一傳動機構42。棘動機構41能夠連接緊固件，並於電動狀態或手動狀態時進行鎖緊作業。如果需要，驅動裝置40還能夠包括連接於馬達32及傳動機構42間之一減速機構43。

一扭力感測裝置50，其設於本體10且電連接於控制器20，扭力感測裝置50用以偵測電動快轉扳手100於手動狀態下之一手動輸出扭力。扭力感測裝置50包括有至少一扭力感應器51，所述扭力感應器51設於本體10之連接部13。於本實施例中，扭力感測裝置50具有兩扭力感應器51，兩扭力感應器51分別設於本體10連接部13兩側之平面區131內，其中，兩扭力感應器51用以將偵測之數據傳送至控制器20計算，於本實施例中，扭力感應器51為應變規，其中，兩扭力感應器51貼設於連接部13之兩平面區131，兩扭力感應器51能夠於手動狀態下，偵測使用者扳動本體10於鎖緊作業下產生之手動輸出扭力，手動輸出扭力即為經由使用者扳動本體10而同部帶動棘動機構41施加於緊固件的扭力。

控制器20具有一設定單元21及一比較單元22，設定單元21用以設定一臨界扭力值，比較單元22用以將臨界扭力值與偵測之扭力值進行比較。

扭力感測裝置50更包括一顯示器52，顯示器52設於本體10之連接部13與柄部12之間，顯示器52與所述扭力感應器51電連接，顯示器52用以顯示所述扭力感應器51所偵測到手動輸出扭力之扭力值，其中，顯示器52能夠顯示燈號或數字，以供操作者便於觀察操作時的扭力。

一離合機構60，其設於本體10內且安排在驅動裝置40內的適當位置。離合機構60具有一離合扭力，所述離合扭力小於動力輸出扭力，其中，當動力裝置30帶動驅動裝置40轉動緊固件時，緊固件在旋轉時所遭遇的阻力小於離合扭力時，離合機構60自動處於嚙合狀態，當緊固件在旋轉時所遭遇的阻力大於離合扭力時，離合機構60自動處於離合狀態。

所述的離合機構60的零件是通常是由一個固定凸輪、一個活動凸輪及一個偏壓於活動凸輪一側的彈簧構成，彈簧使活動凸輪常態嚙合於固定凸輪，以形成離合機構60的嚙合狀態，當固定凸輪所遭遇阻力過大而使活動凸輪抵抗彈簧偏壓力量，造成活動凸輪無法帶動固定凸輪時即形成離合機構60的離合狀態，於本發明不限定於此種零件所構成之結構。於本實施例中，離合機構60安排在驅動裝置40內的傳動機構42與減速機構43之間，惟此僅作示意之用，離合機構60安排在驅動裝置40內的適當位置，亦即離合機構60安排在馬達32至緊固件之間的路徑上時，都能夠順利達到前述功效。

於電動狀態時，當緊固件在旋轉時所遭遇的阻力大於離合扭力時，離合機構60自動處於離合狀態，此時使用者因離合機構60的警示而得知應改變至手動狀態；於手動狀態時，當手動輸出扭力之扭力值達到控制器20所設定的臨界扭力值，所述控制器20重新啟動動力裝置30運轉，使離合機構60再次處於離合狀態，此時使用者因離合機構60的警示而得知緊固件已達所需鎖緊之扭力。離合機構60處於該離合狀態時，離合機構60會同時發出聲響及震動以提示使用者。

詳而言之，於電動狀態下進行快轉作業之過程中，棘動機構41所遇的阻力小於離合機構60之離合扭力時(例如：螺件之螺紋完整或空轉)，離合機構60處於嚙合狀態，使動力輸出扭力能夠快轉棘動機構41，令緊固件螺旋；當棘動機構41於快轉作業之過程中，遇到螺旋路徑上有生鏽處時，緊固件在旋轉時遭遇生鏽之阻力就會無法順暢螺旋；此時，棘動機構41所遇的阻力若大於離合扭力，離合機構60透過預力作用由嚙合狀態變換至離合狀態，馬達32呈現空轉狀態，使馬達32輸出之動力輸出扭力無法驅轉棘動機構41；接著，使用者能夠扳動本體10以手動狀態操作，藉以越過棘動機構41所遇之阻力，再回到緊固件能夠順暢螺旋之狀態，俾使離合機構60由離合狀態再次變換至嚙合狀態，如此一來，馬達32能夠再次控制棘動機構41帶動緊固件進行快轉作業。

當緊固件被棘動機構41以電動狀態下，以快轉作業帶動至欲進行鎖緊作業時，由於緊固件逐步至鎖緊作業前，棘動機構41所遇阻力會上升，所以一旦棘動機構41所遇阻力大於離合扭力時，離合機構60會由嚙合狀態變換至離合狀態；接著，使用者以手動狀態操作緊固件於鎖緊作業前，使用者能夠先以手動方式（例如關閉開關33）讓馬達32停止運轉，也就是在欲進行鎖緊作業的手動狀態之前先停止電動狀態，再以手動輸出扭力扳動本體10；然後，於鎖緊作業之過程中，當比較單元22判斷所述扭力感應器51偵測到手動輸出扭力之扭力值持續上升到達臨界扭力值時，比較單元22會使馬達32重新運轉，此時於手動狀態下，離合機構60再次處於離合狀態，且離合機構60會發出聲響及震動，達到提示使用者已鎖緊到所需之扭力。

因此，本發明於電動狀態下，棘動機構41所遇阻力過大時，由離合機構60即時令馬達32脫離棘動機構41，讓使用者改變成手動狀態操作，使緊固件離開生鏽處；藉此，以有效保護馬達32，保障使用安全。

再者，於手動狀態下，當緊固件於鎖緊作業時，藉由控制器20搭配離合機構60，能夠於扳動扭力達到所設定之扭力時產生提示；藉此，避免使用者以過大扭力鎖定緊固件造成緊固件或待鎖物的損壞。

請參閱圖5至圖7，係本發明電動快轉扳手100的第二實施例，與前述實施例不同在於：

扭力感測裝置50更具有一蜂鳴器53，蜂鳴器53與所述扭力感應器51及控制器20電連接。於鎖緊作業過程中，當控制器20之比較單元22判斷所述扭力感應器51偵測到手動輸出扭力上升到達臨界扭力值時，控制器20除了啟動蜂鳴器53發出聲響，同時離合機構60會產生聲響與震動，以有效提醒使用者停止施加過大扭力。

當緊固件被棘動機構41以電動狀態下，以快轉作業帶動至欲進行鎖緊作業時，除了能夠以手動方式使馬達32停止運轉，本發明亦能夠以自動方式使馬達32停止運轉，詳細說明如後。

控制器20更具有一時間單元23，時間單元23用以設定一確認時間及一結束時間；於緊固件欲進行鎖緊作業時，使用者能夠以手動狀態操作，當比較單元22判斷扭力感應器51偵測到手動輸出扭力之扭力值持續上升且到達確認時間，比較單元22會控制馬達32停止運轉；接著，使用者持續扳動本體10，比較單元22判斷扭力感應器51偵測到手動輸出扭力之扭力值持續上升到達臨界扭力值，控制器20會重新啟動馬達32運轉，以透過離合機構60產生聲響及震動提示使用者；然後，當控制器20操控馬達32再次啟動運作到達結束時間，控制器20會操控馬達32停止，藉以完成鎖緊作業。

於本實施例中，設定單元21用以設定一提示扭力值，提示扭力值介於臨界扭力值的百分之八十至百分之九十；於鎖緊作業過程中，當比較單元22判斷扭力感應器51偵測到手動輸出扭力之扭力值到達提示扭力值之範圍中，由控制器20重新啟動馬達32間歇性運轉，直到手動輸出扭力之扭力值到達臨界扭力值，由控制器20操控馬達32持續運轉。

舉例說明：當使用者以手動狀態以手動輸出扭力扳動本體10進行鎖緊作業過程中，手動輸出扭力會持續上升，在比較單元22判斷扭力感應器51偵測到手動輸出扭力之扭力值到達提示扭力值之範圍時，控制器20會循環控制馬達32運轉1秒再停止1秒，而當馬達32運轉時，由於離合機構60處於離合狀態，所以會產生震動與聲響，如此一來，就會產生間歇性之提示，以告知使用者目前扳動之扭力已經快要達到臨界扭力值，而當手動輸出扭力之扭力值已到達臨界扭力值時，馬達32之持續運轉，離合機構60會產生持續性之震動與聲響，以告知使用者停止施加過大扭力；藉此，透過設定單元21所設之提示扭力值，以預警提示之方式，達到警示性之防護效果。

綜合上述，本發明能達成下列功效：

一、於電動狀態時，當緊固件在旋轉時所遭遇的阻力大於離合扭力時，離合機構60自動處於離合狀態，此時使用者因離合機構60的警示而得知應改變至手動狀態；於手動狀態時，當手動輸出扭力之扭力值達到控制器20所設定的臨界扭力值，所述控制器20重新啟動動力裝置30運轉，使離合機構60再次處於離合狀態，此時使用者因離合機構60的警示而得知緊固件已達所需鎖緊之扭力。離合機構60處於該離合狀態時，離合機構60會同時發出聲響及震動以提示使用者。

二、當緊固件於鎖緊作業時，馬達32能夠以手動或自動方式停止運轉，而於鎖緊過程中，扳動之手動輸出扭力到達臨界扭力值時，藉由控制器20操控馬達32啟動，並透過離合機構60產生提示之聲響與震動；藉此，避免使用者以過大扭力造成緊固件或待鎖物的損壞。

三、於鎖緊作業時偵測到扳動扭力逐漸接近臨界扭力值時，控制器20先行間歇性操控馬達32運轉，使離合機構60產生間歇性聲響與震動，藉以預警式提示使用者，達到警示性之防護效果。

四、當使用者於手動狀態扳動本體10過程中，顯示器52能夠精確顯示使用者目前施加之力道，提示使用者適時調整操作扭力，避免使用者以過大扭力造成緊固物或待鎖物的損壞。

五、於電動狀態下，棘動機構41所遇阻力過大時，能夠由離合機構60即時令馬達32脫離棘動機構41，讓使用者以手動狀態操作，使緊固件越過生鏽處；藉此，以有效保護馬達32，保障使用安全。

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。

100:電動快轉扳手 33:開關 10:本體 40:驅動裝置 11:頭部 41:棘動機構 12:柄部 42:傳動機構 13:連接部 43:減速機構 131:平面區 50:扭力感測裝置 20:控制器 51:扭力感應器 21:設定單元 52:顯示器 22:比較單元 53:蜂鳴器 23:時間單元 60:離合機構 30:動力裝置 C1:第一軸 31:電源 C2:第二軸 32:馬達

圖1係本發明第一實施例俯視外觀示意圖。 圖2係本發明第一實施例側視示意圖。 圖3係本發明第一實施例架構圖。 圖4係本發明第一實施例流程圖。 圖5係本發明第二實施例側視示意圖。 圖6係本發明第二實施例架構圖。 圖7係本發明第二實施例流程圖。

100:電動快轉扳手

10:本體

20:控制器

21:設定單元

22:比較單元

30:動力裝置

31:電源

32:馬達

33:開關

40:驅動裝置

41:棘動機構

42:傳動機構

43:減速機構

50:扭力感測裝置

51:扭力感應器

52:顯示器

60:離合機構

Claims (10)

1. 一種具有扭力設定之電動快轉扳手，其能夠供使用者於電動狀態或手動狀態下操作，該電動快轉扳手包括： 一本體，其具有一頭部、一柄部及連接於該頭部與該柄部間之一連接部； 一控制器，其設於該本體內且能夠設定一臨界扭力值； 一動力裝置，其設於該柄部且與該控制器電連接，該動力裝置包括設於該柄部內之一電源、電連接於該電源之一馬達及供使用者操作之一開關； 一驅動裝置，其設於該本體且一端連接於該動力裝置而能夠供該馬達帶動運轉，該驅動裝置相反於該動力裝置之一端則能夠連接緊固件； 一扭力感測裝置，其設於該本體且電連接該控制器，該扭力感測裝置能夠偵測該電動快轉扳手於手動狀態下之一手動輸出扭力； 一離合機構，其設於該本體內且安排在該驅動裝置內的適當位置，該離合機構具有一離合扭力，且該離合機構能夠於嚙合狀態和離合狀態之間變換； 於電動狀態下，當緊固件在旋轉時所遭遇的阻力大於該離合扭力時，該離合機構自動處於離合狀態，此時使用者因該離合機構之警示而得知應改變至手動狀態，於手動狀態下進行鎖緊作業時，當該手動輸出扭力之扭力值達到該臨界扭力值時，該控制器重新啟動該動力裝置運轉，使該離合機構再次處於離合狀態，此時使用者因該離合機構之警示而得知緊固件已達所需鎖緊之扭力。
2. 如請求項1所述之具有扭力設定之電動快轉扳手，其中，該離合機構處於離合狀態時，該離合機構會同時發出聲響及震動以提示使用者。
3. 如請求項1或2所述之具有扭力設定之電動快轉扳手，其中，該頭部沿著一第一軸呈貫穿狀，該柄部和該連接部沿著垂直於該第一軸之一第二軸呈中空狀，使該頭部、該柄部及該連接部內呈相通連狀，該扭力感測裝置包括有至少一扭力感應器，所述扭力感應器設於該本體之連接部。
4. 如請求項3所述之具有扭力設定之電動快轉扳手，其中，該電源為電池，該電源提供該馬達運轉所需之電力，該開關電連接於該控制器，使該控制器能夠透過該開關操控該馬達運作與否，當使用者開啟該開關，使該馬達開始轉動，該馬達產生一動力輸出扭力驅轉該驅動裝置，而使緊固件旋轉進行快轉作業，此為該電動快轉扳手之電動狀態；當使用者手動扳動該本體，使該本體同步帶動該驅動裝置與緊固件以該第一軸為軸心旋轉時，此為該電動快轉扳手的手動狀態；在欲進行鎖緊作業的手動狀態之前先停止電動狀態；該驅動裝置具有設於該頭部之一棘動機構及連接於該棘動機構與該馬達間之一傳動機構，該棘動機構能夠連接緊固件，並於電動狀態或手動狀態時進行鎖緊作業。
5. 如請求項4所述之具有扭力設定之電動快轉扳手，其中，該連接部靠近該頭部一端之寬度小於該頭部之寬度，且該連接部於寬度較小之兩側各設有一平面區，該扭力感測裝置具有兩扭力感應器分別設於該兩平面區內，所述扭力感應器用以將偵測之數據傳送至該控制器計算；該扭力感應器為應變規，所述扭力感應器貼設於該兩平面區。
6. 如請求項5所述之具有扭力設定之電動快轉扳手，其中，該扭力感測裝置更具有一顯示器，該顯示器與所述扭力感應器電連接，該顯示器設於該本體之連接部與柄部之間，該顯示器用以顯示所述扭力感應器所偵測到該手動輸出扭力之扭力值；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所述臨界扭力值，該比較單元用以將該臨界扭力值與該手動輸出扭力之扭力值進行比較；該離合扭力小於該動力輸出扭力，當該動力裝置帶動該驅動裝置轉動緊固件時，緊固件在旋轉時所遭遇之阻力小於該離合扭力時，該離合機構自動處於嚙合狀態。
7. 如請求項6所述之具有扭力設定之電動快轉扳手，其中，該控制器具有一時間單元，該時間單元用以設定一結束時間，當該馬達被該控制器操控再次啟動運作到達該結束時間，該控制器操控該馬達停止。
8. 如請求項7所述之具有扭力設定之電動快轉扳手，其中，該時間單元用以設定一確認時間，當該手動輸出扭力之扭力值持續上升且到達該確認時間，該控制器操控該馬達停止。
9. 如請求項8所述之具有扭力設定之電動快轉扳手，其中，該設定單元用以設定一提示扭力值，該提示扭力值介於該臨界扭力值的百分之八十至百分之九十，當該手動輸出扭力之扭力值到達該提示扭力值，由該控制器重新啟動該馬達間歇性運轉，直到該手動輸出扭力之扭力值到達該臨界扭力值，該控制器操控該馬達持續運轉。
10. 如請求項9所述之具有扭力設定之電動快轉扳手，更具有一蜂鳴器，其與該扭力感測裝置及該控制器電連接，當該手動輸出扭力之扭力值到達該臨界扭力值，該蜂鳴器發出聲響。

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