TWI832620B - 電動棘輪扳手 - Google Patents

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蘇三益
沈堯生
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Abstract

一種電動棘輪扳手，包含一柄頭單元、一安裝於該柄頭單元的動力輸出單元、一連接於該柄頭單元的柄身單元、一電動單元，及一感測單元。該柄身單元包括一本體部，及一連接於該柄頭單元與該本體部的安裝部。該電動單元安裝在該安裝部，且用於驅動該動力輸出單元的一驅動頭轉動。該感測單元包括一樞接於該本體部的傳導握把，及至少一安裝在該本體部與該傳導握把間的感應模組。該傳導握把能夠相對該本體部擺動，並在承受一外力時，傳遞該外力至該至少一感應模組與該本體部，該至少一感應模組適用於根據該外力輸出一相關於力矩的感測值。

Description

電動棘輪扳手
本發明是有關於一種電動棘輪扳手，特別是指一種可感測力矩的電動棘輪扳手。
「電動扳手」是一種以電動力為動力來源且用於擰緊螺栓或螺母的工具。優點是省力，而廣受消費者喜愛。由於電動扳手的力矩大小，會受限於電動力的大小，因此，目前巿面上的電動扳手，除了能夠以電動力獲得需求的力矩外，還能夠在力矩不符使用需求，或無法提供電能時，以人力獲得需求的力矩。
當以人力操作該電動扳手時，為了避免施力不當，目前巿面上的電動扳手少數具有感測力矩及顯示力矩的功能，如美國專利公開號第US10625405號案等，主要是依據樑受力而彎曲原理，通過一應變計(Strain gauge)感測受力部位變形後的電流變化，測量出作用在螺栓或螺母上的力矩大小。
為了提升感測力矩時的準確性，該應變計通常會被安裝在鄰近柄頭的部位，且該電動扳手會通過弱化結構的方式，使安裝有該應變計的部位更容易變形。惟，由於習知應變計的安裝位置鄰近柄頭，因此，在擰緊螺栓或螺母的過程中，很容易因為撞擊動作所造成的震動，使感測的數值產生偏差，或造成該感變計損壞。且在部分結構弱化的情形下，會有整體強度不足，及偵測數值不穩定的技術問題。
因此，本發明之目的，即在提供一種能夠提升整體的結構強度及提升感測靈敏度與準確性的電動棘輪扳手。
於是，本發明電動棘輪扳手，包含一柄頭單元、一柄身單元、一動力輸出單元、一電動單元，及一感測單元。
該柄身單元沿一第一軸線方向延伸，並包括一本體部，及一連接於該柄頭單元與該本體部的安裝部。
該動力輸出單元包括一沿一第二軸線方向安裝於該柄頭單元的驅動頭，該驅動頭能夠以選定的方向轉動並輸出動力，該第二軸線實質上相交於該第一軸線。
該電動單元安裝在該安裝部，且用於驅動該驅動頭轉動。
該感測單元包括一樞接於該本體部且適用於承受一外力的傳導握把，及至少一安裝在該本體部與該傳導握把間的感應模組，該傳導握把能夠相對該本體部擺動，並傳遞該外力至該至少一感應模組與該本體部，該至少一感應模組適用於根據該外力，輸出一相關於力矩的感測值。
本發明之功效在於：通過該感測單元遠離該柄頭單元且鄰近作用力的設計，提升動力傳遞部位的結構強度，及感測力矩時的靈敏度與準確性。
參閱圖1與圖2，本發明電動棘輪扳手的一第一實施例，包含一柄頭單元1、一動力輸出單元2、一柄身單元3、一電動單元4，及一感測單元5。
在本實施例中，該柄頭單元1包括一H柄11，及一沿一第一軸線X方向延伸且連接於該H柄11的頸部12。
參閱圖2、圖3與圖4，該動力輸出單元2包括一驅動頭21，及一軛頭22。
該驅動頭21沿一第二軸線Z方向安裝於該柄頭單元1的H柄11，能夠以選定的方向轉動並輸出動力。
該軛頭22具有環繞該驅動頭21的一環齒部221，及一可被帶動且穿置在該頸部12內的傳動部222。
由於該動力輸出單元2為習知構造，且非本案技術特徵，本領域中具有通常知識者根據以上說明可以推知擴充細節，因此不多加說明。
該柄身單元3沿該第一軸線X方向延伸，並包括一本體部31，及一連接於該頸部12與該本體部31的安裝部32。在本實施例中，該本體部31具有二形成在一外表面且沿一第三軸線Y方向相間隔的安裝面311。該安裝部32圍繞該第一軸線X界定出一安裝空間321。
值得說明的是，該第二軸線Z實質上垂直相交於該第一軸線X，該第三軸線Y實質上垂直相交於該第一軸線X，且垂直於該第二軸線Z。
該電動單元4包括一安裝在該安裝部32且穿置在該安裝空間321內的電機41，一設置在該軛頭22的傳動部222與該電機41間且用於傳遞動能至該驅動頭21的傳動組42，及一安裝在該柄身單元3的啟動鍵43。該電機41用於轉換電能為動能。該啟動鍵43能夠被操作而啟動該電機41。
參閱圖2、圖3與圖5，該感測單元5包括一樞接於該本體部31的傳導握把51、二個安裝在該本體部31與該傳導握把51間的感應模組52、一軸件53、數個栓件54、二個作用部55，及一顯示器56。
在本實施例中，該傳導握把51具有二個相互對合且圍繞該本體部31的握持部511。其中一該握持部511樞接於該本體部31，並具有二沿該第二軸線Z方向相間隔的插座512。另一該握持部511連接於該其中一握持部511，且與該其中一握持部511界定出一容納該本體部31與該等感應模組52且二端開放的穿置空間513。該另一握持部511具有二個沿該第二軸線Z方向延伸且與該等插座512互補的接口514。
每一該感應模組52安裝在各別的安裝面311，適用於根據一外力F，輸出一相關於力矩的感測值。在本實施例中，每一該感應模組52為一荷重元模組(Load cell，圖未示)，能夠感測承受的外力F。每一該感應模組52與該驅動頭21沿該第一軸線X方向的距離定義為一力臂d。
該軸件53沿該第二軸線Z方向貫穿該本體部31，且以二個相反且穿出該本體部31的端部套接於該等插座512，使該傳導握把51能夠以該軸件53為中心，相對該本體部31與對應的感應模組52擺動。
該等栓件54沿該第三軸線Y方向穿經該其中一握持部511且連接於該另一握持部511，用於使該等握持部511結合為一體。
每一該作用部55形成在各別的握持部511的一內表面且朝向各別的感應模組52，用於迫壓各別的感應模組52。在本實施例中，每一該作用部55為一朝向各別的感應模組52的凸部。
該顯示器56安裝在該安裝部32的外表面，且用於顯示該感測值。
參閱圖2、圖4、圖5與圖6，當使用者握持該傳導握把51，並觸壓該啟動鍵43啟動該電機41時，該電機41會通過該傳動組42傳遞動力，而驅動該軛頭22的傳動部222左、右偏擺，且在該軛頭22左、右偏擺的過程中，以該環齒部221帶動該驅動頭21以該第二軸線Z為中心單向轉動，進而通過電動力達到擰緊、或鬆釋螺栓或螺母(圖未示)的目的。
當使用者直接施加該外力F於該傳導握把51時，該柄頭單元1與該柄身單元3會做為力臂d而用於傳遞動力，並帶動該驅動頭21轉動，進而通過人力達到擰緊、或鬆釋螺栓或螺母(圖未示)的目的。
在該傳導握把51承受該外力F的過程中，該傳導握把51會受迫於來自擰緊方向的外力F，以該軸件53為中心朝該本體部31偏擺，且通過對應的作用部55迫壓於對應的感應模組52。此時，該傳導握把51會將該外力F傳遞至對應的感應模組52與該本體部31，且對應的感應模組52會感測承受的外力F，並輸出該感測值。
藉此，就可以通過一電連接於該顯示器56與該等感應模組52的控制單元6(如圖8)，根據力矩公式：力矩(L)=力臂(d)x作用力(F)，在已知該力臂d的長度的情形下，計算出作用在該驅動頭21的力矩，並顯示在該顯示器56。
值得說明的是，每一該感應模組52不限於是一種荷重元模組，在本實施例的其它變化例中，也可以是其它能夠用於獲得力矩(L)的感應器。
另外，該等感應模組52不限於安裝在該本體部31，在本實施例的其它變化例中，也可以如圖7所示，每一該感應模組52安裝在各別的握持部511的一內表面，且每一該作用部55形成在各別的安裝面311。藉此，同樣可以在該傳導握把51朝該本體部31轉動時，通過該作用部55迫壓於對應的感應模組52。
參閱圖8、圖9與圖10，是本發明的一第二實施例，其與該第一實施例大致相同，同樣包含該柄頭單元1、動力輸出單元2、該柄身單元3、該電動單元4與該感測單元5。差異在於：
在本實施例中，該柄身單元3由二個殼件沿該第三軸線Y方向對合而成。該本體部31圍繞該第一軸線X界定出一通道312，且與該安裝部32等徑寬。
該感測單元5包括一傳導握把57。該傳導握把57具有一穿置在該通道312且樞接於該本體部31的連接部571，及一相反於該連接部571且位於該本體部31外的握持部572。該連接部571具有二沿該第三軸線Y方向相間隔的安裝面573。該軸件53沿該第二軸線Z方向貫穿該連接部571且連接於該本體部31。
每一該感應模組52安裝在各別的安裝面573。
每一該作用部55形成在該本體部31的內表面。在本實施例中，每一該作用部55為一開口朝向各別的感應模組52的凹部。
參閱圖9、圖10與圖11，當該傳導握把57的握持部572承受該外力F時，該傳導握把57同樣會受迫於來自擰緊方向的外力F，以該軸件53為中心朝該本體部31偏擺，使該本體部31迫壓於對應的感應模組52。藉此，該傳導握把57同樣能夠將該外力F傳遞至對應的感應模組52與該本體部31，且對應的感應模組52同樣可以感測承受的外力F，並輸出該感測值，使該控制單元6通過力矩公式及修正係數計算後，計算出作用在該驅動頭21的力矩。
經由以上的說明，可將前述實施例的優點歸納如下：
1、該等感應模組52的安裝位置鄰近直接承受外力F的傳導握把51(57)，能夠大幅提升感測力矩時的靈敏度。
2、另外，由於該等感應模組52隱藏在該傳導握把51(57)與該本體部31間，在不外露的情形下，能夠保護該等感應模組52而不被撞擊，進而提升使用壽命。
3、且本發明只需拆卸該軸件53，或同時拆卸該等栓件54，就可以由該本體部31卸離該傳導握把51(57)，而便於維護及替換該等感應模組52，進而提升更換或維修時的便利性。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:柄頭單元 11:H柄 12:頸部 2:動力輸出單元 21:驅動頭 22:軛頭 221:環齒部 222:傳動部 3:柄身單元 31:本體部 311:安裝面 312:通道 32:安裝部 321:安裝空間 4:電動單元 41:電機 42:傳動組 43:啟動鍵 5:感測單元 51:傳導握把 511:握持部 512:插座 513:穿置空間 514:接口 52:感應模組 53:軸件 54:栓件 55:作用部 56:顯示器 57:傳導握把 571:連接部 572:握持部 573:安裝面 6:控制單元 X:第一軸線 Z:第二軸線 Y:第三軸線 F:外力 d:力臂
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一前視圖，說明本發明電動棘輪扳手的一第一實施例； 圖2是該第一實施例的一剖視圖； 圖3是該第一實施例的一部分立體分解圖； 圖4是沿著圖2中之線Ⅳ-Ⅳ所截取的一剖視圖； 圖5是該第一實施例的一局部放大的剖視圖； 圖6是一類似於圖5的局部放大的剖視圖，但一傳導握把相對於一本體部移動； 圖7是一類似於圖5的局部放大的剖視圖，但二感應模組的安裝位置不同； 圖8是一立體分解圖，說明本發明電動棘輪扳手的一第二實施例； 圖9是該第二實施例的一立體圖； 圖10是該第二實施例的一局部放大的剖視圖；及 圖11是一類似於圖10的局部放大的剖視圖，但一傳導握把相對於一本體部移動。
1:柄頭單元
11:H柄
12:頸部
2:動力輸出單元
22:軛頭
221:環齒部
3:柄身單元
31:本體部
311:安裝面
32:安裝部
321:安裝空間
4:電動單元
41:電機
42:傳動組
5:感測單元
51:傳導握把
511:握持部
513:穿置空間
52:感應模組
53:軸件
55:作用部
F:外力

Claims (14)

  1. 一種電動棘輪扳手，包含： 一柄頭單元； 一柄身單元，沿一第一軸線方向延伸，並包括一本體部，及一連接於該柄頭單元與該本體部的安裝部； 一動力輸出單元，包括一沿一第二軸線方向安裝於該柄頭單元的驅動頭，該驅動頭能夠以選定的方向轉動並輸出動力，該第二軸線實質上相交於該第一軸線； 一電動單元，安裝在該安裝部，且用於驅動該驅動頭轉動；及 一感測單元，包括一樞接於該本體部且適用於承受一外力的傳導握把，及至少一安裝在該本體部與該傳導握把間的感應模組，該傳導握把能夠相對該本體部擺動，並傳遞該外力至該至少一感應模組與該本體部，該至少一感應模組適用於根據該外力，輸出一相關於力矩的感測值。
  2. 如請求項1所述的電動棘輪扳手，其中，該安裝部圍繞該第一軸線界定出一安裝空間，該電動單元包括一穿置在該安裝空間內且用於轉換電能為動能的電機，及一設置在該驅動頭與該電機間且用於傳遞動能至該驅動頭的傳動組。
  3. 如請求項1所述的電動棘輪扳手，其中，該本體部具有二形成在一外表面且沿一第三軸線方向相間隔的安裝面，該感測單元包括二感應模組，每一該感應模組安裝在各別的安裝面，該傳導握把圍繞該本體部與該等感應模組，該第三軸線實質上垂直相交於該第一軸線，且垂直於該第二軸線。
  4. 如請求項3所述的電動棘輪扳手，其中，該感測單元還包括二作用部，每一該作用部形成在該傳導握把的一內表面且朝向各別的感應模組，用於迫壓各別的感應模組。
  5. 如請求項1所述的電動棘輪扳手，其中，該感測單元包括二感應模組，該傳導握把圍繞該本體部，該等感應模組安裝在該傳導握把一內表面，且沿一第三軸線方向相間隔，該第三軸線實質上垂直相交於該第一軸線，且垂直於該第二軸線。
  6. 如請求項5所述的電動棘輪扳手，其中，該感測單元還包括二作用部，該等作用部形成在該本體部的一外表面且朝向該等感應模組，每一該作用部用於迫壓各別的感應模組。
  7. 如請求項3或5所述的電動棘輪扳手，其中，該傳導握把具有二個相互對合且圍繞該本體部的握持部，其中一該握持部樞接於該本體部，另一該握持部連接於該其中一握持部，且與該其中一握持部界定出一容納該本體部與該等感應模組且二端開放的穿置空間。
  8. 如請求項7所述的電動棘輪扳手，其中，該傳導握把還具有一軸件，該軸件沿該第二軸線方向穿經該本體部，該其中一握持部具有二沿該第二軸線方向相間隔且套接於該軸件的插座，該另一握持部具有至少一沿該第二軸線方向延伸且與該等插座互補的接口。
  9. 如請求項7所述的電動棘輪扳手，其中，該感測單元還包括數個栓件，該等栓件連接於該等握持部。
  10. 如請求項1所述的電動棘輪扳手，其中，該至少一感應模組為一荷重元模組(Load cell)。
  11. 如請求項1所述的電動棘輪扳手，其中，該本體部圍繞該第一軸線界定出一通道，該傳導握把具有一穿置在該通道且樞接於該本體部的連接部，及一相反於該連接部且位於該本體部外的握持部，該至少一感應模組安裝在該連接部與該本體部間。
  12. 如請求項11所述的電動棘輪扳手，其中，該感測單元包括二感應模組，且該傳導握把的該連接部具有二沿一第三軸線方向相間隔的安裝面，每一該感應模組安裝在各別的安裝面，該第三軸線實質上垂直相交於該第一軸線，且垂直於該第二軸線。
  13. 如請求項12所述的電動棘輪扳手，其中，該感測單元還包括二作用部，該等作用部形成在該本體部的一內表面且朝向該等感應模組，每一該作用部用於迫壓各別的感應模組。
  14. 如請求項4或6或13所述的電動棘輪扳手，其中，每一該作用部為凸部或凹部。
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