专利名称：具有抗振作用的工具扭力感应与控制装置的制作方法
技术领域：
本发明关于一种具有抗振作用的工具扭力感应与控制装置。
背景技术：
传统的螺丝或螺帽锁紧工具，大多无法得让使用者得知螺丝/螺帽锁紧程度大小 (所能承受扭力大小)，若螺丝/螺帽锁固的扭力力量不足，其工件会因为振动而有松脱危 险；若螺丝/螺帽锁固太紧，超过螺丝/螺帽所能承受的扭力(机械屈服强度)，会使螺丝/ 螺帽造成永久性破坏，另一方面，工件在使用时，也会有瞬间破坏的危险。现有的扭力感应器例如US 7，307，517虽揭示一无线扭力感应器，其贴置一旋转 构件上，借此产生扭力信号，并测得结果。但是该感应器直接贴置于旋转构件上，极易因高 速旋转产生离心力，及粘接剂老化、脱胶，而剥离致失去其作用，这是出现的一个缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有抗振作用的工具扭力感应与控制装 置，主要应用于各式扭力板手/起子等锁固类工具，以一具有抗振、感应与传输功能的扭力 传感器来侦测锁固螺丝或螺帽的扭力值大小，通过有线或无线传输，将其量测的信号传输 至一显示控制模组上，以显示扭力值大小，当扭力达到所需要求时，进而控制并切断动力 源，以确保锁紧扭力的精度与安全性。具有抗振作用的扭力传感器可外接在工具板手\起 子旋转头上，如图1、图2图所示，或是可以模组方式组装于工具内部的设计，如图6，图7图 所示。该扭力传感器包括一个采用肋结构设计壳体、一抗振的胶注或填充材料、一组贴附在 肋上的应变规、一组放大器、一个电源供应器、一组逻辑运算器、一组输入装置、一组记忆模 组及一组传输模组，该扭力传感器在每根肋或数根肋上装设应变规，组装后以抗振材料予 以胶注固定或以抗振材料制造的弹性体予以填实，避免内部电子电路因冲击而损坏。该扭 力传感器经施加扭力后，透过肋条微量变形，进而使应变规相应产生变形，使得应变规的电 阻产生变化，电流因此而产生变化，电流经放大器将信号放大传输至逻辑运算器上，以计算 其应变值。通过记忆模组，可将扭力大小与所对应的应变量关系加以输入记忆储存。该传 输模组主要是将经过扭力传感器内的所测量的扭力值传输至一数位显示控制模组上。该数 位显示控制模组包含一主接收器、一组显示器、一组输入按键、一组控制器，该模组可内嵌 于气动/电动或手持工具上，或是外接于工具外部，该模组通过接收器将扭力传感器上传 输出来的扭力值显示在显示器上，使用者可通过输入按键输入所需的预设扭力值至控制器 内，控制器将使用者输入所需的预设扭力值与该接收器所接收的扭力值进行比对，当所需 预设扭力与实际接收所得扭力值相吻合时，该控制器随即发出警示信号(灯光或声音)提 醒使用者停止施力，或借以切断电动/气动工具的动力源，或启动一延迟控制俾于设定延 迟时间后重新启动下一个锁固动作。
图1是本发明的组合外观图；图2是本发明的分解示意图；图3是本发明的传感器分解图；图4是本发明实施例的另一传感器分解图；图5是本发明控制流程图；图6是本发明另一实施例组合外观图；图7为图6的分解图；图8为本发明再一实施例组合外观图；图9为图8的分解图；图10为本发明又一实施例组合外观图；图11为图10的分解图。图中标号说明1……扭力传感器；2……工具；3……控制模组；11……本体；12……肋结构；13……凹坑；14……扭力感应输出系统； 14a……电源；15……防振装置；16a……外壳；16……外套；20……驱动轴；20a……作动器；20b……前罩；21……套筒；22……起子；23……螺栓；31……动力源；32……空压管线(或电源线)；111……轴孔；112……输出轴。
具体实施例方式本发明针对传统锁紧工具不能测量与控制扭力的缺点进行改进。本发明设计可应 用在气动、电动或手动等锁固类工具，如各附图所示。由扭力传感器接头的一端接在用来锁 固螺钉螺帽的工具上，如扭力板手、起子等，一端则套在套筒上来锁固螺钉或螺帽，当通过 此设计锁固时，即可侦测其锁固扭力，并控制在设定的扭力值。本发明主要以肋结构为主， 如图3、图4所式，扭力传感器包括一个采用肋结构设计的壳体、一组应变规、一组放大器、 一个电源供应器、一组逻辑运算器、一组输入装置、一组记忆模组及一组传输模组、一抗振 的胶注材料，以抗振材料胶注或抗振材料制造的弹性体予以填实固定，以达抗振的目的。扭 力感应器在每根肋上装设应变规，并于壳体内部各电子元件组装测试后以抗振材料胶注或 以弹性材料予以填实固定，使达抗振目的，避免内部电子电路因冲击而损坏。扭力传感器 经施加扭力后，通过肋板微量变形，进而使应变规产生变形，使得应变规的电阻产生变化， 流经的电流因此而产生变化，电流经放大器将信号放大，传输至逻辑运算器上，计算其应变 值。通过记忆模组，可将扭力与所对应的应变量关系加以输入至记忆体。传输模组主要是 将经过扭力传感器内的所量测的扭力值传输至数字显示控制模组上。数字显示控制模组包含一主接收器、一组显示器、一组输入按键、一组控制器，该模组可内嵌于气动/电动或手 持工具上，或是外接于工件外部，该模组通过接收器将由扭力传感器上传输出来的扭力值 显示在显示器上，使用者可通过输入按键输入所需扭力值至控制器上，控制器比对使用者 输入所需的扭力值与该接收器所接收的扭力值进行比对，当所需扭力与实际接收所得扭力 值相吻合时，控制器随即发出警示信号(灯号或声音)提醒使用者停止施力，或切断电动/ 气动工具的动力源，其逻辑运算及控制流程如图5所示。以下针对图1 11各图式及编号说明如下。本发明的第一实施例示于图1、图2之中，包括一扭力传感器1外接(或外挂)于一气动工具2等锁固类工具上，以及一数字显示控制模组3。如果是气动工具，则控制模组3 连接一压缩空气的动力源31，可以空压管线32连接至工具2以于达到预设的扭力值时，可关 掉空压管线32上的控制气阀(未示出)。如果是图8、图9所示的充电式电动工具2，其动力 源31为一电池，可以无线方式控制关掉其内部电源。如为一般外接电源电动工具，则可以控 制模组与工具间的电源线上的电磁阀(未示出)来切断借电源线32通往工具2的电源31。参阅图2-图4，该扭力传感器1包括一金属本体11，多个肋结构12设于该金属 本体11上，多数凹坑13凹设于该本体11上，各肋结构12为于相邻两凹坑13之间，一扭力 感应输出系统14含有多个应变规贴设于各肋结构12上，也即贴设于邻接该肋结构12的凹 坑13坑壁上，以及多个防振装置15例如以防振弹性体塞入填实各该凹坑13之中(图3)， 或以胶注或模制的方式罩封入各凹坑13中(图4)，一并罩护住所贴设的扭力感应输出系 统14内各电子元件与连结线路，使免于老化或因震动而剥离。所选用的防振装置15应采 用不会阻挠或减弱扭力信号输出的材质。该传感器1本体11还可以一外套16紧实罩护填 实或胶注后的器体以确实保护弹性材质部分不受外力破坏。该扭力传感器本体11的后方开设一轴孔111以便套接工具1的驱动轴20 ；且于 本体11前方突伸一输出轴112 (也可为凹入的套入孔)，以便套接一转接套筒21使得转接 螺丝起子头22或螺栓或螺帽23，如图2所示。该扭力感应输出系统14包括一组电源14a可设于或连至本体11内，用来提供 电子电路的讯号传输、测量及运算，包括可更换式电池，充电式电池，内建发电装置或外接 电源；至少一组应变规，固定于该肋结构上用来感应肋结构因扭力的变形量，有关应变规的 多少依扭力感测精度需要来做变化、调整；一组放大器，用来放大应变规因变形所产生的信 号；一组逻辑运算器，用来运算应变规量测的应变值，并转换为相对应的扭力值；一组输入 装置，用于组装后校验时将扭力与应变值的关系输入一组记忆体；该组记忆体，用来记忆扭 力与应变值的关系；以及一组传输装置，用来将量测的扭力值传输至数字显示控制模组上， 该传输装置包括无线传输或有线传输。该数字显示控制模组3包括一组显示器，用来显示设定及最后的扭力值；一组设 定按钮，以设定所需扭力值大小；一组接收装置，用来接收扭力传感器之扭力输出信号，该 装置可为无线接收或有线接收；以及一组逻辑控制模组，用来控制动力源的动作，当扭力达 到预设之所需扭力大小时，随即发出信号(灯光或声音)提醒使用者停止施力，或切断动力 源31。有关本发明的逻辑运算控制流程示如图5，其中左方的流程为检验流程，右方则为 此扭力感应与控制装置的操作流程。
本发明对于本领域技术人员来说，其有益效果在于该应变规贴置于肋结构12 上，在遭受扭力状态下，其上的应变规对变形量的感应可更为灵敏，且壳体的凹坑13内各 组装连结的各电子元件间的空隙，以弹性抗振材料灌注或塞入弹性体予以填实固定，可防 其因工作中的震动而剥离，故使用寿命长，且可靠性更高。如图6、图7所示，为使该传感器1内嵌于工具2之中，传感器一端轴接动作器(可 为马达轴心或施力轴)，令一端轴接锤打组或动作器20a，另加一外壳16a，如第7图所示，夕卜 壳可选用避免传输信号遭受干扰的材质。
本发明可如图8、图9图所示应用在电动工具之中，或如图10、图11图应用在手动 工具之中。综合上述，以上为本发明之较佳实施例，非因此即局限本发明之专利范围，本案专 利范围仍应以后附之专利申请范围所定义为准。
权利要求
一种具有抗振作用的工具扭力感应与控制装置，包括一内部包含肋结构的抗振型扭力传感器，用于各种气动、电动、手动工具等锁固类工具使得施加扭力或锁固螺钉、螺帽时，能侦测所施加的扭力；以及一数字显示控制模组，用来接收扭力传感器所测得的扭力值，并将该扭力值显示在显示器上，当测得扭力达到预先设定的扭力大小时，借由控制器发出警示信号以提醒使用者停止施力，或借以切断动力源。
2.如权利要求1所述的具有抗振作用的工具扭力感应与控制装置，其特征在于，该抗振型扭力传感器包括一具有肋结构的金属本体结构，外接或内嵌于该工具；一扭力感应输出系统，其包括一组电源，用来提供电子电路的信号传输、测量及运算， 包括可更换式电池，充电式电池，内建发电装置或外接电源；至少一组应变规，固定于该 肋结构上用来感应肋结构因扭力产生的细微变形量，该组应变规数目的多少依扭力感测精 度的需要加以调整、变化；一组放大器，用来放大应变规因变形所产生的信号；一组逻辑运 算器，用来运算应变规测量的应变值，并转换为相对应的扭力值；一组输入装置，用于组装 后校验时将扭力与应变值的关系输入一记忆体；该组记忆体，用来记忆扭力与应变值的关 系；以及一组传输装置，用来将测量的扭力值传输至数字显示控制模组上，该传输装置包括 无线传输及有线传输；以及一组防振装置，其使一弹性材料以胶注或填充方式来固定肋结构上的该扭力感应输出系统的所有相关电子元件，以防因工作振动造成的电子元件剥离而损坏；该防振装置 由抗振材料制成，不会阻挠或减弱输出的扭力信号。
3.如权利要求2所述的具有抗振作用的工具扭力感应与控制装置，其特征在于，该肋结构使该传感器金属本体结构内凹为多个凹坑，各该肋结构位于相邻两凹坑之间，该应变 规贴置于各该肋结构所邻接的凹坑坑壁上，为该弹性体所罩护。
4.如权利要求1所述的具有抗振作用的工具扭力感应与控制装置，其特征在于，该数字显示控制模组包括一组显示器，用来显示设定的扭力值；一组设定按钮，以设定所需扭 力值大小；一组接收装置，用来接收该扭力传感器的扭力输出信号，该装置可为无线接收或 有线接收；以及一组逻辑控制模组，用来控制动力源的动作，当扭力达到预设的所需扭力大 小时，随即发出信号包括灯光或声音，以提醒使用者停止施力，或切断动力源，或启动一延 迟控制使得于设定延迟时间后重新启动下一个锁固动作。
5.如权利要求4所述的具有抗振作用的工具扭力感应与控制装置，其特征在于，该控制模组内置于该工具内部或外接于该工具外部。
6.如权利要求1所述的具有抗振作用的工具扭力感应与控制装置，其特征在于，该扭力传感器还包括一外套以罩护、填实或胶注后的器体以保护弹性材质部分不受外力破坏。
7.如权利要求1所述的具有抗振作用的工具扭力感应与控制装置，其特征在于，该扭力传感器内置于该工具内时，另加一外壳，该外壳选用避免传输信号遭受干扰的材质。
全文摘要
本发明涉及一种具有抗振作用的工具扭力感应与控制装置，包括一内部包含肋结构的抗振型扭力传感器，用于各式气动、电动、手动工具等锁固类工具，在施加扭力或锁固螺钉/螺帽时，能侦测施加的扭力；以及一数字显示控制模组，用来接收扭力传感器所测得的扭力值，并将该扭力值显示在显示器上，当测得扭力达到预先设定的扭力大小时，借由控制器发出警示信号(灯光或声音)以提醒使用者停止施力，或借以切断动力源。
文档编号B25B23/14GK101797737SQ20101010119
公开日2010年8月11日 申请日期2010年1月26日 优先权日2009年2月2日
发明者朱秀锋 申请人:中国气动工业股份有限公司