专利名称：电子扭力扳手的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种扳手，特别是涉及一种可单独更换感测元件且灵敏度高的电子扭力扳手。
背景技术：
现有的电子扭力扳手(例如美国专利第3970155、4006629、4522075、4669319与4976133号等案)均是借由将应变规直接贴设在其握柄的侧面上，并搭配工作电路(包括惠氏电桥、放大器、记录器、微处理器、输出单元等等)，以量测电子扭力扳手所承受的扭力值。而，根据材料力学上有关应变(ε，strain)与弯矩(M，bendingmoment)关系式ϵ=M*yE*I]]>可知，当一弹性模数(modulus of elasticity)为E、横截面对其中性轴(neutral axis)的惯性矩(moment of inertia)为I的构件，受到弯矩(M)作用时，其应变(ε)是与其距中性轴的距离y呈正比。由于上述电子扭力扳手的应变规是贴设在距其握柄中性轴最大距离的侧面上，因此，上述电子扭力扳手的应变规在其所贴设的位置上可产生最大值的应变(ε)，并进一步产生最大值的电阻变化，如此，当应变规的电阻变化讯号传送至工作电路时，工作电路根据显著的电阻变化讯号即可灵敏精确地计算出电子扭力扳手所承受的扭力值。然而，由于上述电子扭力扳手的应变规是贴设在其握柄的侧面上，因此，为了使其应变规可正确地反应出上述电子扭力扳手所承受的扭力值，不但其握柄侧面的大范围面积必须加工至一定的面精度，且其应变规也需精准地贴设在正确的位置上，此外，也由于上述电子扭力扳手的应变规是贴设在其握柄的侧面上，因此，若上述电子扭力扳手的应变规在使用中损坏时，使用者并无法针对损坏的应变规加以单独更换，而必须再购买新的扳手。
如图1、2所示，为另一种电子扭力扳手，该电子扭力扳手包含一具有一握把101、一头部102的本体1、一包括一基板201、一应变规202的应变量测装置2，及一显示装置3。该握把101具有一可供该基板201容置的第一凹槽1011，该头部102具有一可供该显示装置3容置的第二凹槽1021，该基板201的外廓是与该第一凹槽1011的外廓相同，并具有一可供该应变规202置入的容置孔2011。如此，当该电子扭力扳手受到扭力作用时，该应变规202即可弯曲变形而将电信讯号传送到该显示装置3，以显示出该电子扭力扳手所承受的扭力值。虽然，此种电子扭力扳手具有在该应变规202损坏时可单独更换该应变量测装置2的优点，但是，由于该基板201的外廓是与该第一凹槽1011的外廓相同，因此，该应变规202几乎是位在该握把101的中性轴X上，导致该应变规202距中性轴X的距离y甚为微小，如此，由上述的公式(ϵ=M*yE*I)]]>可知，该应变规202变形产生的应变(ε)将甚为微小，因而无法产生显著的电阻变化讯号，如此一来即会导致该显示装置3的工作电路无法灵敏地计算出电子扭力扳手所承受的扭力值，此外，为了加强电阻变化讯号，虽可借由该显示装置3中的工作电路将电阻变化讯号放大再加以计算，但是，在电阻变化讯号放大的同时，讯号误差值也会被一并被大，而会导致该显示装置3的工作电路无法精确地计算出电子扭力扳手所承受的扭力值。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种可单独更换感测元件且可灵敏精确地计算出扳手所承受的扭力值的电子扭力扳手。
本实用新型电子扭力扳手，包含一本体、一应变感测装置、一运算电路，及一显示装置，其特点是该本体具有一头部，及一与该头部连接而沿一轴向延伸出的柄部，该柄部具有一由一围绕壁面所围绕出并沿该轴向设置的安装槽，及一第一弹性模数，该围绕壁面具有一邻近该头部的前端面部、一相反于该前端面部的后端面部、一沿该轴向连接于该前、后端面部之间的左侧面部，及一相反于该左侧面部的右侧面部。该应变感测装置是可拆卸地装设于该安装槽内，并具有一应变体，及一应变感测单元，该应变体具有一朝向该前端面部的前抵接端部、一朝向该后端面部的后抵接端部、一沿该轴向连接于该前、后抵接端部之间的中段部，及一小于该第一弹性模数的第二弹性模数，该前抵接端部具有二呈相反设置且分别朝向该左、右侧面部的侧端面，及一朝向该前端面部且连接于该等侧端面之间的前端面，该后抵接端部具有二呈相反设置且分别朝向该左、右侧面部的侧端面，及一朝向该后端面部且连接于该等侧端面之间的后端面，该中段部具有一朝向该左侧面部的左侧面，及一相反于该左侧面的右侧面，该应变感测单元是设置于该左、右侧面的至少其中一者上，当该应变体与该应变感测单元装设于该安装槽内时，该前、后抵接端部的侧端面是分别与该左、右侧面部抵接，该前、后抵接端部的前、后端面与该前、后端面部之间可分别形成一轴向间隙，该左、右侧面与该左、右侧面部之间可分别形成一第一横向间距，该应变感测单元与相对的左、右侧面部之间可形成一第二横向间距。该运算电路是装设于该本体上，并与该应变感测单元电性连接，而可将该应变感测单元所量测到的扭力值运算成电信讯号输出。该显示装置是装设于该本体上，该显示装置是与该运算电路电性连接，并可接收该运算电路输出的电信讯号，而显示出该应变感测单元所量测到的扭力值。
本实用新型的电子扭力扳手，不但可单独更换应变感测装置，且可灵敏精确地计算出扳手所承受的扭力值，所以确实能达到本实用新型的目的。
下面通过最佳实施例及附图对本实用新型的电子扭力扳手进行详细说明，附图中图1是现有一种电子扭力扳手的局部分解立体图；图2是该电子扭力扳手的组合立体图；图3是本实用新型的电子扭力扳手一第一较佳实施例的分解立体图；图4是该第一较佳实施例的局部分解立体图；图5是该第一较佳实施例的立体外观图；图6是该第一较佳实施例的组合剖视图；图7是图6的局部放大示意图；图8是该第一较佳实施例的另一组合剖视图；图9是本实用新型的电子扭力扳手一第二较佳实施例的分解立体图；图10是该第二较佳实施例的局部分解立体图；图11是该第二较佳实施例的局部组合剖视图；图12是该第二较佳实施例的另一组合剖视图。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的二较佳实施例的详细说明中，将可清楚的明白。
在提出详细说明之前，要注意的是，在以下的说明中，类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图3、4、5，为本实用新型电子扭力扳手的一第一较佳实施例，该电子扭力扳手包含一本体10、一应变感测装置20、一运算电路30，及一显示装置40。
该本体10具有一头部11，及一与该头部11连接而沿一轴向延伸出的柄部12。该柄部12是由一与该头部11连接而沿该轴向延伸出的柄段121及一可套接于该柄段121上的中空套管件122所构成，该柄部12并具有一由一围绕壁面123所围绕出并沿该轴向设置的安装槽124。在本实施例中，该柄部12是由一具有一第一弹性模数E1的材质制成(例如钢，E1＝190Gpa)。该围绕壁面123是在该柄段121上围绕出该安装槽124，并具有一邻近该头部11的前端面部1231、一相反于该前端面部1231的后端面部1232、一沿该轴向连接于该前、后端面部1231、1232之间的左侧面部1233，及一相反于该左侧面部1233的右侧面部1234。该柄段121具有一朝向该套管件122的端面1211，及一从该端面1211贯通至该围绕壁面123的后端面部1232而与该安装槽124连通的出线孔1212(见图8)。该套管件122具有一对应该显示装置40的显示窗口1221。
该应变感测装置20是可拆卸地装设于该安装槽124内，并具有一应变体21，及一应变感测单元22。在本实施例中，该应变体21是由一具有一小于该第一弹性模数E1的第二弹性模数E2的材质制成(例如铝合金，E2＝70Gpa)，该应变体21具有一朝向该前端面部1231的前抵接端部211、一朝向该后端面部1232的后抵接端部212，及一沿该轴向连接于该前、后抵接端部211、212之间的中段部213。该前抵接端部211具有二呈相反设置且分别朝向该左、右侧面部1233、1234的侧端面2111，及一朝向该前端面部1231且连接于该等侧端面2111之间的前端面2112，该后抵接端部212具有二呈相反设置且分别朝向该左、右侧面部1233、1234的侧端面2121，及一朝向该后端面部1232且连接于该等侧端面2121之间的后端面2122。该中段部具有一朝向该左侧面部1233的左侧面2131，及一相反于该左侧面2131的右侧面2132。该应变体21更具有二分别从该中段部213的左、左侧面2131、2132贯通至该后抵接端部212的后端面2122的导线孔214(见图4、8)，该导线孔214可与该出线孔1212连通，而可供电线拉线穿过。在本实施例中，该应变感测单元22包括四应变规221，该等应变规221的其中两者是固设于该应变体21的中段部213的左侧面2131上，该等应变规211的另两者是固设于该应变体21的中段部213的右侧面2132上。当该应变体21与该应变感测单元22装设于该安装槽124内(见图6、7)时，该前、后抵接端部211、212的侧端面2111、2121是分别与该左、右侧面部1233、1234抵接，该前、后抵接端部211、212的前、后端面2112、2122与该前、后端面部1231、1232之间可分别形成一轴向间隙23，该左、右侧面2131、2132与该左、右侧面部1233、1234之间可分别形成一第一横向间距24，该等应变规221与相对的左、右侧面部1233、1234之间可分别形成一第二横向间距25。
该运算电路30是装设于该柄段121上并容置于该套管件122内，在本实施例中，该运算电路30是为一电路板，并具有与现有技艺类似的惠氏电桥、放大器、记录器、微处理器之类的构件，但此并非本案请求重点，所以不再赘述。该运算电路30可借由穿过该导线孔214与该出线孔1212的电线与该等应变规221电性连接。当该等应变规221的电阻变化讯号传送至该运算电路30时，该运算电路30可根据电阻变化讯号计算出扳手所承受的扭力值，并将该等应变规221所量测到的扭力值运算成电信讯号输出至该显示装置40。
该显示装置40是装设于该运算电路30上，并与该运算电路30电性连接，而可接收该运算电路30输出的电信讯号，以显示出该等应变规221所量测到的扭力值。
借此，如图6、7所示，当本实用新型受到扭力作用时，扭力可经由互相抵接的该左、右侧面部1233、1234与该等侧端面2111、2121传递至该应变体21，而使该应变体21产生弯曲变形，如此，该等应变规221即可产生应变，并将电阻变化讯号传送至该运算电路30，则，该运算电路30根据电阻变化讯号计算出扳手所承受的扭力值后，即可将所量测到的扭力值运算成电信讯号输出至该显示装置40显示。
经由以上的说明，可再将本实用新型的优点归纳如下一、本实用新型与现有的美国专利案相较，本实用新型的应变规221是固设于该应变体21的中段部213的左、右侧面2131、2132上，而非固设于现有的握柄侧面上，因此，本实用新型只需将小范围面积的左、右侧面2131、2132加工至一定的面精度即可，而不需进行大范围面积的面精度加工，更重要的是，当本实用新型应变规221在使用中损坏时，使用者只需将该应变感测装置20单独更换即可，而不需再购买新的扳手。
二、本实用新型的应变规221是固设于该应变体21的中段部213的左、右侧面2131、2132上，因此，由图6、7中可知，该等应变规221与该应变体21的中性轴X的距离y是远大于现有电子扭力扳手的距离y，此外，本实用新型的应变体21是采用与该柄部12不同的材质制成而具有更小的第二弹性模数E2，且本实用新型应变体21的惯性矩(I)也是小于现有握把101的惯性矩，如此，由上述的公式(ϵ=M*yE*I)]]>可知，本实用新型应变规221所产生的应变(ε)将远大于现有应变规202的应变，而可产生显著的电阻变化讯号，因此，当该等应变规221的电阻变化讯号传送至该运算电路30时，该运算电路30根据显著的电阻变化讯号即可灵敏精确地计算出本实用新型所承受的扭力值。
三、当本实用新型的应变体21与应变感测单元22装设于该安装槽124内时，该前、后抵接端部211、212的前、后端面2112、2122与该前、后端面部1231、1232之间可分别形成该轴向间隙23，该左、右侧面2131、2132与该左、右侧面部1233、1234之间可分别形成该第一横向间距24，该等应变规221与相对的左、右侧面部1233、1234之间可分别形成该第二横向间距25，因此，该应变体21可根据所受到的扭力产生独自的变形，而不会受到该柄部12的拘束，而，该等应变规221也可根据该应变体21的变形量产生相对应的应变，而不会受到该柄部12的围绕壁面123的干涉。
参阅图9至12，为本实用新型的一第二较佳实施例，该第二较佳实施例是类似于该第一较佳实施例，其差异之处在于该应变体21的中段部213具有二分别形成于该左、右侧面2131、2132上的第一嵌槽2133，及二分别形成于该左、右侧面2131、2132上的第二嵌槽2134，该等第一嵌槽2133是位于该等第二嵌槽2134内。该应变感测单元22包括一可固设于其中一第一嵌槽2133内的芯片整合式应变规222，及一可固设于其中一第二嵌槽2134内的封装盖板223。在本实施例中，该芯片整合式应变规222是以微机电制程制出而具有数应变规单元(图未示)，该封装盖板223具有一对应该芯片整合式应变规222的开口2231，及数可与该芯片整合式应变规222电性连接的接点2232。如此，借由该芯片整合式应变规222产生应变，本实施例也可达到与上述第一较佳实施例相同的目的与功效。
权利要求1.一种电子扭力扳手，包含一本体、一应变感测装置、一运算电路，及一显示装置，其特征在于该本体，具有一头部，及一与该头部连接而沿一轴向延伸出的柄部，该柄部具有一由一围绕壁面所围绕出并沿该轴向设置的安装槽，及一第一弹性模数，该围绕壁面具有一邻近该头部的前端面部、一相反于该前端面部的后端面部、一沿该轴向连接于该前、后端面部之间的左侧面部，及一相反于该左侧面部的右侧面部；该应变感测装置，是装设于该安装槽内，并具有一应变体，及一应变感测单元，该应变体具有一朝向该前端面部的前抵接端部、一朝向该后端面部的后抵接端部、一沿该轴向连接于该前、后抵接端部之间的中段部，及一小于该第一弹性模数的第二弹性模数，该前抵接端部具有二呈相反设置且分别朝向该左、右侧面部的侧端面，及一朝向该前端面部且连接于该等侧端面之间的前端面，该后抵接端部具有二呈相反设置且分别朝向该左、右侧面部的侧端面，及一朝向该后端面部且连接于该等侧端面之间的后端面，该中段部具有一朝向该左侧面部的左侧面，及一相反于该左侧面的右侧面，该应变感测单元是设置于该左、右侧面的至少其中一者上，当该应变体与该应变感测单元装设于该安装槽内时，该前、后抵接端部的侧端面是分别与该左、右侧面部抵接，该前、后抵接端部的前、后端面与该前、后端面部之间分别形成一轴向间隙，该左、右侧面与该左、右侧面部之间分别形成一第一横向间距，该应变感测单元与相对的左、右侧面部之间形成一第二横向间距；该运算电路，是装设于该本体上，并与该应变感测单元电性连接，而将该应变感测单元所量测到的扭力值运算成电信讯号输出；及该显示装置，是装设于该本体上，该显示装置是与该运算电路电性连接，并接收该运算电路输出的电信讯号，而显示出该应变感测单元所量测到的扭力值。
2.如权利要求1所述的电子扭力扳手，其特征在于该柄部更具有一与该头部连接而沿该轴向延伸出的柄段，及一套接于该柄段上的中空套管件，该围绕壁面是在该柄段上围绕出沿该轴向设置的该安装槽，该运算电路与该显示装置是装设于该柄段上并容置于该套管件内，该套管件并具有一对应该显示装置的显示窗口。
3.如权利要求2所述的电子扭力扳手，其特征在于该柄段具有一朝向该套管件的端面，及一从该端面贯通至该围绕壁面的后端面部而与该安装槽连通的出线孔，该应变体更具有至少一从该中段部的左、左侧面的其中一者贯通至该后抵接端部的后端面的导线孔，该导线孔是与该出线孔连通。
4.如权利要求3所述的电子扭力扳手，其特征在于该应变感测单元包括四应变规，该等应变规的其中两者是固设于该应变体的中段部的左侧面上，该等应变规的另两者是固设于该应变体的中段部的右侧面上。
5.如权利要求3所述的电子扭力扳手，其特征在于该应变体的中段部更具有至少一形成于该左、右侧面的其中一者上的第一嵌槽，该应变感测单元包括一固设于该第一嵌槽内的芯片整合式应变规。
6.如权利要求5所述的电子扭力扳手，其特征在于该应变体的中段部更具有至少一形成于该左、右侧面的其中一者上的第二嵌槽，该第一嵌槽是位于该第二嵌槽内，该应变感测单元更包括一固设于该第二嵌槽内的封装盖板，该封装盖板具有一对应该芯片整合式应变规的开口，及数与该芯片整合式应变规电性连接的接点。
专利摘要本实用新型公开了一种电子扭力扳手，包含一具有一头部、一柄部的本体、一具有一应变体、一应变感测单元的应变感测装置、一运算电路，及一显示装置，该柄部具有一由一围绕壁面所围绕出并沿一轴向设置的安装槽及一第一弹性模数，该围绕壁面具有一前、后端面部及一左、右侧面部，该应变体具有一前、后抵接端部、一中段部及一小于该第一弹性模数的第二弹性模数，该前、后抵接端部分别具有二侧端面及一前、后端面，该中段部具有一左、右侧面，该应变感测单元设置于该左、右侧面的至少其中一者上，当该应变感测装置装设于该安装槽内时，该等侧端面是分别与该左、右侧面部抵接，该前、后端面与该前、后端面部之间可分别形成一轴向间隙，该左、右侧面与该左、右侧面部之间可分别形成一第一横向间距，该应变感测单元与相对的左、右侧面部之间可形成一第二横向间距。
文档编号B25B23/14GK2741726SQ20042011833
公开日2005年11月23日 申请日期2004年10月11日 优先权日2004年10月11日
发明者萧烜森, 饶达仁, 李宗礼, 吴佳儒, 樊汉台 申请人:首君企业股份有限公司