TWI794448B - 扭力壓力感測裝置及電動起子 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種扭力壓力感測裝置及電動起子，所述電動起子包括殼體及所述扭力壓力感測裝置，所述扭力壓力感測裝置包括接觸部、形變部、感測部及處理器，所述接觸部與所述形變部之間固定連接且呈預設角度，所述感測部裝設於所述形變部上，並與所述處理器電性連接，所述形變部具有彈性，在所述接觸部被按壓及/或扭轉時能驅使所述形變部產生彈性形變，所述感測部用於感測所述形變部產生形變時的形變量，並產生對應的電信號，所述處理器用於根據所述電信號確定所述接觸部受到按壓的壓力值及/或受到扭轉的扭力值。

Description

扭力壓力感測裝置及電動起子
本發明涉及一種扭力壓力感測裝置及電動起子。
扭矩感測器，又稱力矩感測器、扭力感測器或轉矩感測器，通常設置於各種機械部件上，用於對扭轉力矩進行感測。在扭矩感測器的實際應用場景中，除了扭矩感測，使用者還經常需要進行壓力的感測，如此需要另外設置壓力感測器用以感測壓力。然而，元件數量的增加既加大了機械部件的體積而造成操作上的不便，還增加了硬體成本。
有鑒於此，有必要提供一種扭力壓力感測裝置，以解決上述技術問題。
一種扭力壓力感測裝置，包括接觸部、形變部、感測部及處理器，所述接觸部與所述形變部之間固定連接且呈預設角度，所述感測部裝設於所述形變部上，並與所述處理器電性連接，所述形變部具有彈性，在所述接觸部被按壓及/或扭轉時能驅使所述形變部產生彈性形變，所述感測部用於感測所述形變部產生形變時的形變量，並產生對應的電信號，所述處理器用於根據所述電信號確定所述接觸部受到按壓的壓力值及/或受到扭轉的扭力值。
一種電動起子，包括殼體及上述的扭力壓力感測裝置，所述扭力壓力感測裝置用於感測所述電動起子對目標物體施加的扭力及壓力。
上述扭力壓力感測裝置及電動起子可以感測對目標物體施加的扭矩及/或壓力，無需設置兩個感測器，既簡化了用戶操作，也減少了硬體成本。
1:電動起子
10:扭力壓力感測裝置
11:接觸部
110:收容孔
111:第一銷孔
12:形變部
120:凸出部
121:第二銷孔
122:腔體
123:側面
13:感測部
14:處理器
15:銷釘
20:殼體
30:顯示單元
圖1為本發明較佳實施方式中電動起子的整體示意圖。
圖2為圖1的分解示意圖。
圖3為圖1中扭力壓力感測裝置的分解示意圖。
圖4為扭力壓力感測裝置的部分結構示意圖。
圖5為扭力壓力感測裝置的空間結構示意圖。
請參考圖1及圖2，為本發明提供的電動起子1。所述電動起子1至少包括扭力壓力感測裝置10及殼體20。所述扭力壓力感測裝置10裝設於所述殼體20內。所述扭力壓力感測裝置10用於在所述電動起子1工作時感測所述電動起子1對目標物體施加的扭力及壓力。其中，所述目標物體可以是螺絲。
請一併參考圖3及圖4，所述扭力壓力感測裝置10包括接觸部11、形變部12、感測部13及處理器14。所述接觸部11與所述形變部12之間固定連接，且呈預設角度。在本實施方式中，所述預設角度為45度到90度之間的任一角度，例如45度、60度、75度或80度。所述感測部13設置於所述形變部12上，並與所述處理器14電性連接。所述形變部12具有彈性，所述接觸部11在被按壓及扭轉時能驅使所述形變部12產生彈性形變。所述感測部13用於感測所述形變部12的形變 量，並產生對應的電信號。所述處理器14用於根據所述電信號確定所述接觸部11受到按壓的壓力值及受到扭轉的扭力值。其中，所述處理器14根據電信號確定壓力值的方法與現有技術中的壓力計確定壓力值的方法相同，根據電信號確定扭力值的方法與現有技術中的扭力計確定壓力值的方法相同，在此不作詳細描述。
在本實施方式中，所述扭力壓力感測裝置10包括兩個接觸部11及四個形變部12。所述兩個接觸部11之間間隔一預設距離。優選地，所述預設距離為21毫米。所述接觸部11由金屬合金材料製成，例如鋁合金。所述形變部12由不銹鋼彈性鋼材料製成。所述兩個接觸部11分別固定於所述形變部12的兩端，所述四個形變部12合圍固定在所述接觸部11上。
具體的，所述接觸部11上開設有四個收容孔110，每一側面開設有第一銷孔111。其中，所述四個收容孔110分別與所述接觸部11的一側邊平行。所述形變部12在兩端分別凸出形成一凸出部120，所述凸出部120能夠恰好收容於所述接觸部11的收容孔110內。每一凸出部120上開設有一第二銷孔121。進一步地，所述扭力壓力感測裝置10還包括八個銷釘15，每一銷釘15貫穿一組第一銷孔111及第二銷孔121，從而將所述兩個接觸部11與所述四個形變部12相互固定，所述四個形變部12合圍形成形成一腔體122。
在本實施方式中，所述扭力壓力感測裝置10包括四個感測部13。所述四個感測部13呈薄片狀，分別貼合於一形變部12的側面，用於感測對應形變部12的形變量。
在本實施方式中，所述感測部13為應變片，應變片是由敏感柵等構成用於測量應變的元件，其包括惠斯通電橋。所述應變片緊密裝設於導體或半導體材料上，當導體或半導體材料在外界力的作用下產生機械變形時，所述惠斯通電橋測量到的電阻值相應發生變化，從而產生相應的電信號。
當一接觸部11受到按壓時，所述四個形變部12向內側產生形變，即在垂直於所述接觸部11的方向上產生形變。所述感測部13能夠偵測到所述形變部12受到按壓產生的形變量，並且根據所述形變量產生壓力電信號。當一接觸部11受到扭轉時，所述四個形變部12也會被所述接觸部11驅使而產生扭轉，即在平行於所述接觸部11的方向上產生形變。所述感測部13能夠偵測到所述形變部12受到扭轉產生的形變量，並且根據所述形變量產生扭力電信號。可以理解的是，當所述接觸部11同時受到按壓和扭轉時，所述感測部13能夠同時偵測到所述形變部12在垂直於所述接觸部11的方向上產生的形變量以及在平行於所述接觸部11的方向上產生的形變量，從而分別產生拉力電信號及扭力電信號。
在本實施方式中，所述處理器14包括一信號處理電路，設置於所述腔體122內，並且與所述感測部13電性連接。所述處理器14根據所述壓力電信號確定按壓的壓力值，根據所述扭力電信號確定扭轉的扭力值。
請參考圖5，所述形變部12裝設有所述感測部13的側面123與所述接觸部11的兩側邊之間存在夾角。具體的，以所述接觸部11的短側邊所在方向為x軸，所述短側邊相鄰的長側邊所在方向為y軸，垂直於所述接觸部11的方向為z軸，所述短側邊與長側邊之間的交點為原點構建空間直角坐標系。從圖4可以看出，所述形變部12與x軸、y軸及x軸之間均存在夾角，如此可以有效提高所述形變部12的靈敏度，即受力時更容易產生形變，從而提高感測扭力及壓力的準確度。
進一步地，如圖2所示，所述電動起子1的殼體20上設置有顯示單元30，用於顯示所述扭力壓力感測裝置10感測到的扭力值及壓力值，以便於使用者根據顯示的扭力值及壓力值調整所述電動起子1對目標物體施加的扭力及壓力。在本實施方式中，所述顯示單元30為LED顯示螢幕或LCD顯示螢幕。
當所述扭力壓力感測裝置10應用在所述電動起子1中時，可以在所述電動起子1固定目標物體如螺絲時偵測對目標物體施加的壓力及扭力，從而對目標物體的固定進行精確地控制。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
1:電動起子
10:扭力壓力感測裝置
20:殼體
30:顯示單元

Claims (9)

  1. 一種扭力壓力感測裝置，包括兩個接觸部、多個形變部、多個感測部、多個銷釘及處理器，兩個接觸部間隔一預設距離，且分別固定於每一所述形變部的兩端，所述接觸部與所述形變部之間固定連接且呈預設角度，所述感測部裝設於所述形變部上，並與所述處理器電性連接，所述形變部具有彈性，在所述接觸部被按壓及/或扭轉時能驅使所述形變部產生彈性形變，所述感測部用於感測所述形變部產生形變時的形變量，並產生對應的電信號，所述處理器用於根據所述電信號確定所述接觸部受到按壓的壓力值及/或受到扭轉的扭力值；所述接觸部上開設有多個收容孔，所述形變部在兩端分別凸出形成一凸出部，所述凸出部能夠恰好收容於所述接觸部的收容孔內，以使所述形變部與所述接觸部相對定位；所述接觸部的多個側面分別開設有第一銷孔，每一所述第一銷孔與一個所述收容孔連通，每一所述凸出部上開設有第二銷孔，每一所述銷釘貫穿一組所述第一銷孔及所述第二銷孔，從而將兩個所述接觸部與多個所述形變部相互固定，多個所述形變部合圍在兩個所述接觸部之間，每相鄰的兩個所述形變部接觸以使多個所述形變部形成一腔體。
  2. 如請求項1所述之扭力壓力感測裝置，其中，所述形變部的數量為四個，四個所述形變部均由彈性鋼材料製成。
  3. 如請求項2所述之扭力壓力感測裝置，其中，所述感測裝置包括四個感測部，每一感測部裝設於一形變部上，用於感測對應形變部產生形變時的形變量。
  4. 如請求項3所述之扭力壓力感測裝置，其中，所述感測部為應變片，用於根據所述形變部垂直於所述接觸部方向的形變量產生壓力電信號， 根據所述形變部平行於所述接觸部方向的形變量產生扭力電信號，所述處理器根據所述壓力電信號確定按壓的壓力值，及根據所述扭力電信號確定扭轉的扭力值。
  5. 如請求項2所述之扭力壓力感測裝置，其中，兩個所述接觸部由金屬合金材料製成。
  6. 如請求項1所述之扭力壓力感測裝置，其中，當所述兩個接觸部受到按壓時，所述四個形變部向內側產生形變，當所述兩個接觸部受到扭轉時，所述四個形變部在平行於所述接觸部的方向上產生形變。
  7. 如請求項1所述之扭力壓力感測裝置，其中，所述預設角度為45度到90度之間的任一角度。
  8. 如請求項1所述之扭力壓力感測裝置，其中，所述形變部裝設有感測部的側面與所述接觸部的兩側邊之間存在夾角。
  9. 一種電動起子，包括殼體，其改良在於，所述電動起子還包括如請求項1至8中任一項所述之扭力壓力感測裝置，裝設於所述殼體內部，用於感測所述電動起子對目標物體施加的扭力及壓力。
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