TWI693128B - 電動起子的扭力控制裝置 - Google Patents

Abstract

本創作係一種電動起子的扭力控制裝置，其用以連接一工具頭，並包含一驅動殼體、一傳動模組、一扭轉套筒及至少一應變規，工具頭連接於驅動殼體的前端，傳動模組設置於驅動殼體內，並可驅動工具頭相對驅動殼體轉動，扭轉套筒設置於驅動殼體內，並連接驅動殼體及傳動模組，且可受傳動模組的帶動而產生形變，應變規設置於扭轉套筒上，並可偵測及記錄扭轉套筒的形變，本創作透過裝設有應變規的電動起子，使電動起子在使用中的數據得以完整被記錄下來，使每一次之扭力加工數值皆可準確地控制，進而提高加工過程之精確度及效率。

Description

電動起子的扭力控制裝置

本創作係涉及一種手工具之結構改良，尤指一種電動起子的扭力控制裝置。

電動起子為一種拆裝螺栓或螺釘等鎖固元件之手工具，其透過內部轉動馬達的旋轉，使螺栓或螺釘能夠快速地拆裝於待加工之表面。

而現有技術的電動起子，具設計上有可調整其扭力的結構，因為電動起子需根據待加工表面的材質、硬度，以及螺釘或螺栓本身的結構強度，進行其旋轉力道的調整，以避免力道太強時對待加工表面以及螺栓本身結構的破壞，或是力道太弱時，電動起子可能無法將螺栓穩固地設置於該加工表面。

更精確地說，請參閱圖9所示，現有技術中工廠內所使用的電動起子90的運轉流程如下：接上電源後，當使用者啟動電動起子90後，會觸發其內部的控制機板，進而驅使馬達帶動一齒輪箱轉動，齒輪箱同時也與一扭力調整裝置相連接，該扭力調整裝置可設定電動起子的扭力上限；另一方面，齒輪箱進一步連接有一機械式的煞車機構，該煞車機構同時連接到輸出的軸組，該軸組即為電動起子的工具頭。

當電動起子在運轉過程中達到其扭力上限後，會觸發該機械式煞車機構，並回傳訊息給控制機板，進而使馬達停止轉動，達到停止整個運轉流程的目的。

然而，現有技術的電動起子有以下幾點缺點。

第一，請參閱圖9所示，現有技術中電動起子90的扭力調整裝置的結構，是透過電動起子90的殼體內部的彈簧94與複數鋼珠(圖中未示)之間不同程度的抵壓力道來達成，更精確地說，當使用者設定好指定扭力後，當電動起子90扭轉到該扭力大小，殼體內部的鋼珠就會跳開，使彈簧94與提供扭力的馬達相分離，形成馬達空轉的情況，藉此使用者便可得知扭力已達該預設值。

然而，使用者每一次要調整不同的扭力時，都必須將電動起子90從加工處拿至一調整裝置上進行彈簧94的緊抵或放鬆，而無法手動、及時地調整其扭力(另一理由為避免人為調整上的不精確)，因此其在調整扭力上十分不便利。

第二，為了降低加工過程中調整扭力的頻率，使用者通常在加工前都必須備妥有複數扭轉至不同扭力的電動起子90，因此會造成成本上的負擔。

第三，依靠彈簧94以及鋼珠等元件的抵壓力道所達成的扭轉，在使用一陣子之後，會因為長期的摩擦及抵壓而產生鋼珠等裝置在結構上的形變或疲勞，造成其調整量的誤差，進而造成使用者在使用時，無法精確地扭轉到其欲鎖固的扭力程度。

第四，為了因應工業4.0的概念，新一代的工廠之工具應當要具備有可隨時偵測、記錄以及調整工具的各種數據之功能，換言之，加工元件內應當要設計有可偵測其加工狀況之感測器，然而現有技術的電動起子90並無配備有此些可將加工過程數據化之結構，因此也無法在加工過程中，記錄各個加工過程的數據。

綜上所述，現有技術的電動起子有其缺陷存在。

有鑒於現有技術的缺點及不足，本創作提供一種電動起子的扭力控制裝置，其透過在電動起子的內部裝設有可偵測扭轉程度的形變感測裝置，藉此使用者可將扭轉的數據電子化，同時透過電腦自動調整電動起子所需施加的扭力。

為達上述之創作目的，本創作所採用的技術手段為一種電動起子的扭力控制裝置，其用以連接一工具頭，且該電動起子的扭力控制裝置包含一驅動殼體，其相對兩端分別為一前端及一後端，該驅動殼體的該前端用以連接該工具頭；一傳動模組，其設置於該驅動殼體內，並可用以驅動該工具頭相對該驅動殼體轉動；一扭轉套筒，其設置於該驅動殼體內，並包含一前連接部，其設置於該傳動模組且固設於該傳動模組；一後連接部，其設置於該前連接部的後方且固設於該驅動殼體；該扭轉套筒可受該傳動模組的帶動而產生形變；一感測部，其兩端連接於該前連接部及該後連接部之間，並該感測部的厚度小於該前連接部的厚度，該感測部的厚度小於該後連接部的厚度；至少一應變規，其設置於該扭轉套筒的該感測部的外壁面上，並各該至少一應變規可偵測及記錄該扭轉套筒的形變。

本創作的優點在於，透過裝設有應變規在扭轉套筒上，並透過應變規偵測扭轉套筒的形變，藉此進行感測以及記錄，同時，應變規所偵測的扭轉力道在傳送數值到中央控制的電腦後，當扭轉套筒達到使用者預定的扭轉力道上限，使用者可透過電腦自動控制，使驅動扭轉力道的馬達停止運作，進而達到如同現有技術中利用彈簧及鋼珠所產生之功效。

但於此同時，使用者也可以明確得知電動起子每一次運作時，確切的扭力以及其他相關數據，藉此使用者便可針對不同加工狀態進行客製化的調整，達到更完善的鎖合功能；另一方面，藉由數據的傳遞，電動起子的扭力也可透過電腦進行操控，因此使用者在使用本創作時，不必準備多支扭力不同之起子隨時替換，而是可透過中央電腦調整每一支電動起子在下一次轉動時會施加的扭力，藉此達到提高加工效率以及節省成本之目的。

最後，由於扭轉套筒的形變量實際上是十分微小的，因此相較於現有技術的彈簧以及鋼珠在每一次使用過程中，都會受到非常大的推進壓力，本創作的扭轉套筒在物理結構上並不會承受到非頻繁且巨大的壓力，因此相較於現有技術的扭力裝置，本創作在實際使用的耐用性上是十分優異的。

進一步而言，前述之電動起子的扭力控制裝置，其進一步包含有至少一轉動軸承，其設置於該驅動殼體內，並套設於該傳動模組上，該轉動軸承的內側面及外側面分別貼合該傳動模組及該驅動殼體的內壁面。

進一步而言，前述之電動起子扭力控制裝置，其中該感測部上進一步包含有一感測壁及複數長孔，該等長孔彼此間隔地貫穿成形於該感測壁，且沿該感測壁的圓周方向延伸，並各該至少一應變規設置於任兩相鄰的該等長孔之間。

進一步而言，前述之電動起子扭力控制裝置，其中該扭轉套筒係透過複數螺栓螺合固定於該驅動殼體的內部。

進一步而言，前述之電動起子扭力控制裝置，其中該傳動模組係位於該工具頭及該扭轉套筒的中間。

10:驅動殼體

11:螺栓

20:傳動模組

30:扭轉套筒

31:前連接部

32:後連接部

33:感測部

331:感測壁

332:長孔

40:應變規

50:轉動軸承

90:電動起子

91:工具頭

92:馬達

93:訊號感測裝置

94:彈簧

圖1係本創作之立體外觀圖。

圖2係本創作之元件分解圖。

圖3係本創作扭轉套筒與訊號感測裝置之分解放大圖。

圖4係本創作之剖面圖。

圖5係本創作扭轉套筒之剖面放大圖。

圖6係本創作裝設於一電動起子上的立體外觀圖。

圖7係圖6之元件分解圖。

圖8係圖6之剖面圖。

圖9係現有技術的電動起子扭力控制裝置的元件分解圖。

以下配合圖式以及本創作之較佳實施例，進一步闡述本創作為達成預定創作目的所採取的技術手段。

請參閱圖1、圖6及圖7所示，本創作之電動起子的扭力控制裝置用以連接一工具頭91及一馬達92，工具頭91及馬達92分別設置於本創作的前端及後端。

請進一步參閱圖2、圖3及圖4所示，本創作包含有一驅動殼體10、一傳動模組20、一扭轉套筒30、至少一應變規40及至少一轉動軸承50。

請參閱圖2、圖4及圖8所示，驅動殼體10的相對兩端分別為一前端及一後端，並驅動殼體10的前端連接有該工具頭91；傳動模組20設置於驅動殼體10內，並可用以驅動工具頭91相對驅動殼體10轉動，此外，本實施例中，該傳動模組20為一行星齒輪組。

請參閱圖2、圖3及圖8所示，扭轉套筒30設置於驅動殼體10內並連接驅動殼體10及傳動模組20；本實例中，前述之傳動模組20係設置於工具頭91及扭轉套筒30的中間，但傳動模組20及扭轉套筒30的排列位置不以此為限； 此外，本實施例中，該扭轉套筒30為一圓柱狀之套筒，但其形狀亦不以圓柱為限。

請參閱圖2、圖3及圖5所示，扭轉套筒30可受傳動模組20的帶動而產生形變，更精確地說，本實施例中該扭轉套筒30的前端與傳動模組20內的環齒輪(圖中未示)相固設，而扭轉套筒30的後端則透過複數螺栓11螺合固定於驅動殼體10的內部，並當傳動模組20內部的行星齒輪組在扭轉到一定扭力後，行星齒輪組的太陽齒輪會因為無法順利帶動環齒輪一併轉動，進而使環齒輪開始帶動扭轉套筒30的前端一併扭轉，此時，由於扭轉套筒30的後端受到驅動殼體10的固定，因此其便可產生前後端的扭轉差異。

請參閱圖3及圖5所示，扭轉套筒30進一步包含有一前連接部31、一後連接部32及一感測部33，前連接部31設置於傳動模組20的後方，後連接部32設置於前連接部31的後方，而感測部33則設置於前連接部31及後連接部32之間，並前後連接於該兩結構。

請參閱圖5所示，更精確地說，本實施例中，扭轉套筒30為一兩端貫通之圓柱套筒，並感測部33的厚度小於前連接部31的厚度，且感測部33的厚度也小於後連接部32的厚度，並在感測部33上，其進一步包含有一感測壁331及複數長孔332，前述關於感測部33之厚度即係指感測壁331的厚度，並該等長孔332彼此間隔地貫穿成形於感測壁331上，且沿該感測壁331的圓周方向延伸。

請參閱圖3所示，各該至少一應變規40設置於扭轉套筒30上，並可用以偵測及記錄扭轉套筒30的形變，本實施例中，該至少一應變規40的數量為複數個，但其不以此為限，並該等應變規40係設置於感測部33的外壁面上，更精確地說，各該應變規40係設置於任兩相鄰的長孔332之間，使長孔332與應變規40彼此交錯地位於該感測壁331上。

另一方面，本創作在使用時，應變規40會電連接至一訊號感測裝置93，並透過該訊號感測裝置93將應變規40所記錄到的數值傳遞至外部的電腦，本實施例中，該訊號感測裝置93設置於扭轉套筒30內，但其設置位置不以此為限。

請參閱圖4及圖8所示，該至少一轉動軸承50設置於驅動殼體10內，並本實施例中，該至少一轉動軸承50的數量為兩個，並該兩轉動軸承50分別沿前後設置，套設於傳動模組20上，且各該轉動軸承50的內側面及外側面分別貼合於傳動模組20及驅動殼體10的內壁面。

以下為本創作之使用狀態及其優點。

請參閱圖2、圖3及圖7所示，本創作在使用時，會透過訊號感測裝置93連接到外部的電腦(圖中未示)，並透過電腦預先設定馬達92扭力傳輸的上限，此一訊號感測裝置同時可傳遞煞車、加工工序以及計數等資料。

在實際操作時，當使用者啟動電動起子，使馬達開始運轉並將一螺栓或螺釘透過工具頭91的轉動而逐漸鎖入待加工的物體後，工具頭91所承受到的扭力會逐漸轉移到扭轉套筒30上，並使扭轉套筒30開始略為扭轉，此一扭轉形變量產生後，會被應變規40所記錄，並透過訊號感測裝置93回傳給外部的電腦，當應變規40所記錄的量到達使用前預設的數值時，電腦便會將馬達92停止運轉，進而使電動起子停止，完成整個扭轉的行為。

而本創作的優點如下：

第一，請參閱圖3所示，透過裝設有可以偵測及記錄形變量的應變規40，本創作得以記錄每一次加工過程中的數據，藉此判斷並統整每一次加工所產生的結果、誤差等狀況，透過此一數據的彙整，本創作可進一步搭配工廠內各項設施達到工業4.0的目的。

第二，透過扭力數值的回饋，使用者便可透過電腦操控單一電動起子所傳輸的扭力值，換言之，使用者可針對每支電動起子在每一次加工流程中的扭力上限進行調整，已達到更適切地配合不同加工物件之目的，同時，使用電動起子的操作員也毋須再為了使用不同扭力的電動起子而準備複數支電動起子，而使可透過電腦操控，迅速而直接地調整每一支電動起子當下的扭力上限。

第三，請參閱圖2及圖3所示，使用扭轉套筒30做為偵測扭力的裝置，其可降低電動起子在使用過程中的裝備耗損率，因此可提高單一電動起子的使用壽命。

綜上所述，本創作之電動起子的扭力控制裝置具有可有效提高電動起子的使用精確度、使用壽命及使用時的加工效率等優點。

以上所述僅是本創作之較佳實施例而已，並非對本創作做任何形式上的限制，雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾做為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。

10:驅動殼體

11:螺栓

93:訊號感測裝置

Claims (5)

1. 一種電動起子的扭力控制裝置，其用以連接一工具頭，且該電動起子的扭力控制裝置包含一驅動殼體，其相對兩端分別為一前端及一後端，該驅動殼體的該前端用以連接該工具頭；一傳動模組，其設置於該驅動殼體內，並可用以驅動該工具頭相對該驅動殼體轉動；一扭轉套筒，其設置於該驅動殼體內，並包含一前連接部，其設置於該傳動模組且固設於該傳動模組；一後連接部，其設置於該前連接部的後方且固設於該驅動殼體；該扭轉套筒可受該傳動模組的帶動而產生形變；一感測部，其兩端連接於該前連接部及該後連接部之間，並該感測部的厚度小於該前連接部的厚度，該感測部的厚度小於該後連接部的厚度；至少一應變規，其設置於該扭轉套筒的該感測部的外壁面上，並各該至少一應變規可偵測及記錄該扭轉套筒的形變。
2. 如請求項1所述之電動起子的扭力控制裝置，其進一步包含有至少一轉動軸承，其設置於該驅動殼體內，並套設於該傳動模組上，該轉動軸承的內側面及外側面分別貼合該傳動模組及該驅動殼體的內壁面。
3. 如請求項1所述之電動起子的扭力控制裝置，其中該感測部上進一步包含有一感測壁及複數長孔，該等長孔彼此間隔地貫穿成形於該感測壁，且沿該感測壁的圓周方向延伸，並各該至少一應變規設置於任兩相鄰的該等長孔之間。
4. 如請求項1至3中任一項所述之電動起子的扭力控制裝置，其中該扭轉套筒係透過複數螺栓螺合固定於該驅動殼體的內部。
5. 如請求項1至3中任一項所述之電動起子的扭力控制裝置，其中該傳動模組係位於該工具頭及該扭轉套筒的中間。

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