TWI703315B - 扭力感測與傳輸裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種扭力感測與傳輸裝置，其包含傳動本體、二內殼體、二外殼體、第一電路板模組及電池模組。二內殼體設置於傳動本體的軸桿上，且內殼體與軸桿之間可設置有減振件。第一電路板模組設置於其中一內殼體上，且第一電路板模組可包覆有減振層。電池模組設置於其中另一內殼體上，且電池模組可包覆有減振層。本發明藉由減振件與減振層的設置，以改善第一電路板模組及電池模組的電子元件因振動而損壞的問題。

Description

扭力感測與傳輸裝置

本發明係關於一種具減振結構的扭力感測與傳輸裝置。

時下，各種扭力感測與傳輸裝置都只能應用在手動或操作時振動小的動力扭力鎖緊工具。如本發明人先前取得之美國專利公告號US 7,779,704，其為一種具有抗振作用之工具扭力感應與控制裝置，其包括：一內部包含肋結構之抗振型扭力傳感器，用於各式氣動、電動、手動工具等鎖固類工具，其中，該先前技術係利用彈性材料以膠注或填充方式來包覆固定粘貼於肋結構上之扭力感應輸出系統之所有相關電子元件，以防因工作振動造成之電子元件剝離而損壞者；該防振裝置且係製自抗振材料，不會阻撓或減弱輸出之扭力信號者。

然而，在實務上，利用膠注或填充彈性材料方式包覆固定粘貼於肋結構上於所有相關電子元件，其在內部的元件損壞時，由於彈性材料已介於電子元件及電子元件與其他電子元之間的細縫中，以致無法進行維修或需耗費極高的維修成本。

再者，由於扭力感應輸出系統是直接粘貼固定肋結構上，從而鎖固過程中產生的振動，仍會直接傳遞至扭力感應輸出系統之所有相關電子元件上而造成損壞。

綜觀前所述，本發明之發明人乃設計了一種具減振結構的扭力感測與傳輸裝置，以針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實用性。

根據本創作之目的，提供一種具減振結構的扭力感測與傳輸裝置，其包含傳動本體、扭力感測模組、二個減振件、第一內殼體、第二內殼體、第一電路板模組及電池模組。傳動本體的中段凹設而形成軸桿，而軸桿的兩端分別具有輸入部及輸出部。扭力感測模組設置於軸桿上以感測扭力。減振件為彈性材料所製成，其為階梯狀圓柱形狀，且其軸心具有非圓形的貫穿部，各減振件透過貫穿部而設置於軸桿的兩端，以分別貼靠於輸入部與輸出部。第一內殼體的一面凹設而具有第一容槽，其相對的另一面具有第一貼靠部；第一貼靠部的兩端分別貼靠於各減振件上，與傳動本體做彈性接觸。第二內殼體的一面具有第二貼靠部；第二貼靠部的兩端分別貼靠於各減振件上，與傳動本體做彈性接觸。第一電路板模組設置於第一容槽中，且與扭力感測模組電性連接。電池模組設置於第二內殼體電性連接第一電路板模組。

根據本創作之目的，另提供一種扭力感測與傳輸裝置，其中未設置有上述的減振件，而是更包含第一減振層及第二減振層；第一減振層為彈性材料所製成，以包覆於第一電路板模組之外部，以使第一電路板模組彈性地懸浮夾持於第一內殼體與第一外殼體之間，第二減振層為彈性材料所製成，以包覆於電池模組之外部，以使電池模組彈性地懸浮夾持於第二內殼體與第二外殼體之間。

根據本創作之目的，再提供一種扭力感測與傳輸裝置，其中同時設置有上述的減振件及第一減振層、第二減振層。

較佳地，第一減振層及第二減振層以不阻絕訊號傳遞之彈性材質製成，並利用澆注成型將第一電路板模組與電池模組分別製成一個包膠的模組。

較佳地，第一減振層及第二減振層亦可以單獨成型的彈性材質採三明治包覆方式取代澆注成型的製程，而維持同樣的減震效果。

較佳地，當電池模組設置於第二內殼體時，第二內殼體相對於第二貼靠部的另一面凹設而具有第二容槽，電池模組係設置於第二容槽。

較佳地，軸桿的兩端為非圓形形狀，貫穿部、第一貼靠部與第二貼靠部為對應的非圓形形狀，以防止組合後內外殼體繞著軸桿旋轉。

較佳地，扭力感測與傳輸裝置為扭力感測器，輸入部可拆卸地連接扭力工具之輸出軸，輸出部可拆卸地連接套筒。

較佳地，扭力感測與傳輸裝置為扭力感測套筒，輸入部可拆卸地連接扭力工具之輸出軸，輸出部可拆卸地連接待鎖固元件。

較佳地，第一電路板模組包含輸出入單元，其為通用序列匯流排，以供輸出或輸入訊號或輸入電源。

較佳地，扭力感測與傳輸裝置設置於扭力工具中或外接於扭力工具的出力端。

以下將參照相關圖式，說明依本創作之扭力傳感器的實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

1A、1B、1C、1D:扭力感測與傳輸裝置

10:傳動本體

11:軸桿

12:輸入部

13:輸出部

131:凹陷部

20:扭力感測模組

30:減振件

31:貫穿部

41:第一內殼體

411:第一容槽

412:第一貼靠部

42:第二內殼體

421:第二容槽

422:第二貼靠部

51:第一電路板模組

511:輸出輸入單元

52:第二電路板模組

60:電池模組

71:第一外殼體

711:開口

72:第二外殼體

81:第一減振層

811、821:蜂巢狀開口部

82:第二減振層

第1圖係為本發明之扭力感測與傳輸裝置的第一實施例的***示意圖。

第2圖係為本發明之扭力感測與傳輸裝置的第一實施例的組合示意圖。

第3圖係為本發明之扭力感測與傳輸裝置的第二實施例的***示意圖。

第4圖係為本發明之扭力感測與傳輸裝置的第三實施例的***示意圖。

第5圖係為本發明之扭力感測與傳輸裝置的第三實施例的組合示意圖。

第6圖係為本發明之扭力感測與傳輸裝置的第四實施例的***示意圖。

第7圖係為本發明之扭力感測與傳輸裝置的第四實施例的組合示意圖。

為利於瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

本發明之扭力感測與傳輸裝置係可應用於扭力傳感器、具有扭力感測功能的套筒或扭力工具。以下將針對其分別說明。

請參閱第1、2圖。於本實施例中，本發明之扭力感測與傳輸裝置係為扭力傳感器。

如圖所示，本發明之扭力感測與傳輸裝置1A，其包含傳動本體10、扭力感測模組20、二個減振件30、第一內殼體41、第二內殼體42、第一電路板模組51、電池模組60、第一外殼體71以及第二外殼體72。傳動本體10的中段凹設而形成軸桿11，而軸桿11的兩端分別具有輸入部12及輸出部13。其中，輸入部12用以連接扭力工具的輸出軸，而輸出部13用以連接套筒，以對如螺絲或螺帽等待鎖固元件進行鎖固。

扭力感測模組20設置於軸桿11上。扭力感測模組20較佳地可為應變規，其直接地貼置於軸桿11上。在鎖固作業時，軸桿11會因施加扭力產生微量變形；扭力感測模組20依據變形產生相應的訊號，以供第一電路板模組51轉換為相對應的扭力值。

各減振件30為如橡膠等彈性材料所製成，其為階梯狀圓柱形狀，且其軸心具有貫穿部31。各減振件30透過貫穿部31而設置於軸桿11的兩端，以分別貼靠於輸入部12與輸出部13。第一內殼體41的一面凹設而具有第一容槽411，其相對於第一容槽411的另一面具有第一貼靠部412。 第一貼靠部412的兩端分別承靠於各減振件30上，而使第一內殼體41與傳動本體10做間接地彈性接觸。第二內殼體42的一面凹設而具有第二容槽421，其相對於第二容槽421的另一面具有第二貼靠部422。第二貼靠部422的兩端分別承靠於各減振件30上，而使第二內殼體42與傳動本體10做間接地彈性接觸。即，組合時，第一內殼體41與第二內殼體42不與傳動本體10有直接的接觸。

其中，軸桿11的兩端為非圓形形狀，與貫穿部31、第一貼靠部412與第二貼靠部422為對應的形狀，以防止組合後內外殼體繞著軸桿11轉動。

第一電路板模組51設置於第一容槽411中，且與扭力感測模組20電性連接。而電池模組60設置於第二容槽421，且電池模組60電性連接第一電路板模組51，以供應扭力感測與傳輸裝置1A運作時所需的電力。

第一外殼體71、第二外殼體72分別可拆卸地包覆於第一內殼體41與第二內殼體42的之外部。其中，第一外殼體71與第二外殼體72是相互組合固定的，從而使第一與第二外殼體71、72內部的元件能穩固地固定於軸桿11上。在較佳的實施態樣下，第一與第二內殼體41、42亦能相互組合固定，並透過貼靠部412將減振件30彈性壓合固定於軸桿11上。而上述的相互組合固定，其可為鎖附方式或卡扣方式。

本發明之扭力感測與傳輸裝置1A，藉由上述的結構配置，而可使第一與第二內殼體41、42不直接接觸於傳動本體10，而利用減振件30減少傳動本體10傳遞至第一與第二內殼體41、42的振動，從而能有效改善第一電路板模組51與電池模組60因振動而損壞的問題。

請參閱第3圖。於本實施例中，本發明之扭力感測與傳輸裝置係為扭力傳感器，且與前述實施例相同之處，於此不再加以贅述。

如圖所示，本發明之扭力感測與傳輸裝置1B，其包含傳動本體10、扭力感測模組20、第一內殼體41、第二內殼體42、第一電路板模組51、電池模組60、第一外殼體71、第二外殼體72、第一減振層81及第二減振層82。第一內殼體41的一面凹設而具有第一容槽411，其相對於第一容槽411的另一面具有第一貼靠部412。第一貼靠部412的兩端分別貼靠於軸桿11的兩端。第二內殼體42的一面凹設而具有第二容槽421，其相對於第二容槽421的另一面具有第二貼靠部422。第二貼靠部422的兩端分別貼靠於軸桿11的兩端。

第一及第二減振層81、82係為彈性材料所製成，其中第一減振層81包覆於第一電路板模組51的外部，而第二減振層82包覆於電池模組60的外部。而，包覆的方式較佳地可以澆注成型製成。因此，當第一電路板模組51設置於第一容槽411中時，第一減振層81包覆著第一電路板模組51且介於第一外殼體71與第一內殼體41之間，而使第一電路板模組51不與第一內殼體41直接接觸，緩解來自第一內殼體41的振動；同樣地，當電池模組60設置於第二容槽421中時，第二減振層82包覆著電池模組60，且介於第二外殼體72與第二內殼體42之間，而使電池模組60不與第二內殼體42直接接觸，緩解來自第二內殼體42的振動。

藉由上述的結構配置，第一電路板模組51於組裝時，彈性壓合於第一內殼體41及第一外殼體71間，電池模組60於組裝時，彈性壓合於第二內殼體42及第二外殼體72間，而可使第一電路板模組51與電池模組60不直接接觸於第一與第二內殼體41、42，而利用第一及第二減振層81、82減少傳動本體10傳遞至第一與第二內殼體41、42，再傳遞至第一電路板模組51與電池模組60的振動，從而能有效改善第一電路板模組51與電池模組60因振動而損壞的問題。另外，第一及第二減振層81、82亦可分別為二片 片狀結構，以分別設置在第一電路板模組51及電池模組60朝向內外殼體的兩側，其同樣能達到有效改善第一電路板模組51與電池模組60因振動而損壞的問題。

值得一提的是，第一及第二減振層81、82其各別的至少一個表面上，可設置有一蜂巢狀開口部811、812。藉此設置，可在減振的同時，提供適當的散熱效果，並可提供第一及第二減振層81、82組裝時受到內外殼體擠壓產生形變時的彈性容置空間。

請參閱第4、5圖。於本實施例中，本發明之扭力感測與傳輸裝置係為扭力傳感器。

如圖所示，本發明之扭力感測與傳輸裝置1C，其同時包含第一實施例的減振件30及其相應的結構，以及第二實施例的第一及第二減振層81、82及其相應的結構，而其餘與前述二實施例相同之處，於此便不再加以贅述。

值得一提的是，於上述第一至三實施例中，第一電路板模組51可包含輸出輸入單元511、放大器、邏輯運算器、傳輸單元、記憶體。輸出輸入單元511可為通訊匯流排等，以供使用者在組裝後校驗時將扭力與應變值的關係輸入至記憶體。此外，當電池模組60為充電電池時，亦可藉由輸出輸入單元511進行充電。放大器配置以放大扭力感測模組20所產生之訊號，邏輯運算器配置以運算扭力感測模組20所產生之訊號，並轉換為相應之扭力值，傳輸模組藉由無線的方式將扭力值傳輸至外部的扭力控制裝置。

較佳地，第一外殼體71具有開口711，以顯露出第一電路板模組51的輸出入單元511。

本實施例主要是，來自軸桿11的振動經過減振件30與第一及第二減振層81、82的雙重緩衝，可以大幅地降低，從而有效延長了第一電路板模組51與電池模組60的使用壽命。

請參閱第6、7圖。於本實施例中，本發明之扭力感測與傳輸裝置係為扭力感測與傳輸套筒，而具有扭力感測與傳輸之功能。

如圖所示，本發明之扭力感測與傳輸裝置1D，其包含傳動本體10、扭力感測模組20、二個減振件30、第一內殼體41、第二內殼體42、第一電路板模組51、電池模組60、第一外殼體71、第二外殼體72、第一減振層81及第二減振層82。傳動本體10大致上為套筒的結構，其中段凹設而形成軸桿11，而軸桿11的兩端分別具有輸入部12及輸出部13。其中，輸入部12用以連接扭力工具的輸出軸，而輸出部13用以連接螺栓或螺帽等待鎖固元件進行鎖固。

扭力感測模組20設置於軸桿11上。各減振件30透過貫穿部31而設置於軸桿11，且分別位於軸桿11的兩端，以分別貼靠於輸入部12與輸出部13。第一與第二內殼體41、42可為金屬或塑膠等材質所製成。第一貼靠部412的兩端分別貼靠於各減振件30上，而使第一內殼體41未與傳動本體10有實質的接觸。第二貼靠部422的兩端分別貼靠於各減振件30上，而使第二內殼體42未與傳動本體10實質接觸。

第一電路板模組51設置於第一容槽411中，且與扭力感測模組20電性連接。第二容槽421與第二貼靠部422之間可具有缺口等，而第一與第二內殼體41、42可配置為一個整體，或第一與第二內殼體41、42亦可具有缺口等，以供扭力感測模組20能電性連接於第一電路板模組51。

電池模組60設置於第二容槽421，且電池模組60電性連接第一電路板模組51，以供應扭力感測與傳輸裝置1D運作時所需的電力。

於本實施例中，第一電路板模組51可包含輸出輸入單元511、警示單元、開關單元。輸出輸入單元511可為通訊匯流排等，以供使用者在組裝後校驗時將扭力與應變值的關係輸入至記憶體。此外，當電池模組60為充電電池時，亦可藉由輸出輸入單元511進行充電。警示單元配置發出警示訊息，開關單元係配置開啟或關閉扭力感測與傳輸裝置1D。

其中，輸出部13更具有凹陷部131，凹陷部131中更可設置有第二電路板模組52，其可包含放大器、邏輯運算器、傳輸單元、記憶體等元件。其中，凹陷部131與傳動本體10的中段凹設而形成軸桿11的空間可具有傳輸線導引通道，以供第一與第二電路板模組51、52可達成電性連接，而凹陷部131與傳動本體10的中段凹設而形成軸桿11的空間另可具有天線導引通道，以供傳輸單元的天線能對外通訊。

其中，第一減振層81可分別包覆於第一電路板模組51與第二電路板模組52，而第二減振層82則包覆於電池模組60的外部。

在較佳地實施例中，本發明之扭力感測與傳輸裝置係為應用於扭力工具之中，其整體結構類似於上述，於此便不再加以贅述。進一步來說，輸入部12可連接於扭力工具的輸出軸，而輸出部13則可連接至變速機構。也就是說，本發明之扭力感測與傳輸裝置可連接在扭力工具的馬達的輸出軸與變速機構之間，以整合至扭力工具之中。

須特別說明的是，本發明之目的在於使振動不直接傳遞至電路板模組與電池模組。因此，在適當地運用下，減振件與減振層可為擇一使用，或為同時使用，應不可以實施例之態樣作為局限。

綜上所述，本發明之扭力感測與傳輸裝置，藉由上述的結構配置，而可使第一與第二內殼體不直接接觸於傳動本體，而利用減振件減少傳動本體傳遞至第一與第二內殼體的振動，接著藉由第一及第二減振層使電路板模組與電池模組不直接接觸第一與第二內殼體且彈性地懸浮夾持於第一與第二內殼體以及第一與第二外殼體之間，以更進一步地減少傳動本體經由第一與第二內殼體傳遞至電路板模組與電池模組的振動，從而能更有效改善電路板模組與電池模組因振動而損壞的問題。

1A:扭力感測與傳輸裝置

10:傳動本體

11:軸桿

12:輸入部

13:輸出部

20:扭力感測模組

30:減振件

31:貫穿部

41:第一內殼體

411:第一容槽

412:第一貼靠部

42:第二內殼體

421:第二容槽

422:第二貼靠部

51:第一電路板模組

511:輸出輸入單元

60:電池模組

71:第一外殼體

72:第二外殼體

Claims (8)

1. 一種扭力感測與傳輸裝置，其包含：一傳動本體，該傳動本體的中段凹設而形成一軸桿，而該軸桿的兩端分別具有一輸入部及一輸出部；一扭力感測模組，係設置於該軸桿上，以感測扭力；二個減振件，各該減振件係為彈性材料所製成，其為階梯狀非圓柱形狀，且其軸心係具有一貫穿部，各該減振件透過該貫穿部而設置於該軸桿的兩端，以分別貼靠於該輸入部與該輸出部；一第一內殼體，其一面係凹設而具有一第一容槽，其相對於該第一容槽的另一面係具有一第一貼靠部，該第一貼靠部的兩端係分別貼靠於各該減振件上，而與該傳動本體做間接地彈性接觸；一第二內殼體，其一面具有一第二貼靠部，該第二貼靠部的兩端係分別貼靠於各該減振件上，而與該傳動本體做間接地彈性接觸；一第一電路板模組，係設置於該第一容槽中，且與該扭力感測模組電性連接；以及一電池模組，係設置於該第二內殼體，該電池模組係電性連接該第一電路板模組。
2. 如申請專利範圍第1項所述的扭力感測與傳輸裝置，其更包含一第一減振層及一第二減振層，該第一減振層係為彈性材料所製成，以包覆或澆注成型於該第一電路板模組之外部，以使該第一電路板模組於組裝時，彈性壓合於該第一內殼體及設置於該第一內殼體外的一第一外殼體間，該第二減振層係為彈性材料所製成，以包覆或澆注成型於該電池模組之外部，以使該電池 模組於組裝時，彈性壓合於該第二內殼體及設置於該第二內殼體外的一第二外殼體間。
3. 如申請專利範圍第2項所述的扭力感測與傳輸裝置，其中該第二內殼體相對於該第二貼靠部的另一面係凹設而具有一第二容槽，該電池模組係設置於該第二容槽。
4. 如申請專利範圍第2項所述的扭力感測與傳輸裝置，其中該第一減振層及該第二減振層係設置有至少一蜂巢狀開口部。
5. 如申請專利範圍第1項所述的扭力感測與傳輸裝置，其中該軸桿的兩端係為非圓形形狀，該貫穿部、該第一貼靠部與該第二貼靠部係為對應之非圓形形狀。
6. 如申請專利範圍第1項所述的扭力感測與傳輸裝置，其中該扭力感測與傳輸裝置係為扭力感測器，該輸入部係可拆卸地連接一扭力工具之輸出軸，該輸出部係可拆卸地連接一套筒。
7. 如申請專利範圍第1項所述的扭力感測與傳輸裝置，其中該扭力感測與傳輸裝置係為扭力感測與傳輸套筒，該輸入部係可拆卸地連接一扭力工具之輸出軸，該輸出部係可拆卸地連接一待鎖固元件。
8. 如申請專利範圍第1項所述的扭力感測與傳輸裝置，其中該扭力感測與傳輸裝置係設置於一扭力工具內或外接於扭力工具的出力端。

Images