离合型动力传输装置及其扭力检测模块的制作方法

五金工具产品及配附件制造技术1.本发明涉及一种装置及模块，尤其涉及一种离合型动力传输装置及其扭力检测模块。背景技术：2.电动螺丝起子(electric screw driver)是一种仰赖动力源输入轴提供旋转驱动力，进而通过离合式动力输出组件输出旋转动能的工具。一般常应用于有锁固需求的设备、机具的扭力锁附上，通过动力源输入轴提供的旋转驱动力，可以节省人为旋转操作耗费的力气、缩短锁固过程的时间、提升操作效率等。3.现有技术中，传统的电动螺丝起子是利用一种显露于外部的离合式扭力调整器供使用者旋拨以调整扭力，然而，上述的调整为概略值，实质上并无法精确的得知输出扭力的扭力值。4.另外，现有技术中也有利用应变规检测出扭力值的电动螺丝起子，其中，应变规是沿轴向设置于一扭力应变筒，并利用应变规的弯曲应力(bending)检测出扭力值。然而，因为应变规沿轴向设置于扭力应变筒的关系，通常需要设置四个应变规，且扭力应变筒的结构也需要对应上述四个应变规而设计，故制程步骤较为复杂且成本也会较高。此外，上述扭力应变筒的结构也会使得弯曲应力较为集中，容易导致断裂的情形发生。因此，现有技术具有改善的空间。技术实现要素：5.有鉴于在现有技术中，电动螺丝起子所存在的无法精确得知输出扭力的扭力值、制程步骤复杂、成本较高、弯曲应力较为集中容易导致扭力应变筒断裂的种种问题。本发明的一主要目的提供一种离合型动力传输装置的扭力检测模块用以解决现有技术中的至少一个问题。6.本发明为解决现有技术的问题，所采用的必要技术手段为提供一种离合型动力传输装置的扭力检测模块，设置于一动力源输入轴与一离合式动力输出组件，并包含一固定式外筒、一行星齿轮组、一动力传输轴与一扭力感测组件。7.固定式外筒设置于动力源输入轴与离合式动力输出组件之间。行星齿轮组连结离合式动力输出组件。动力传输轴沿一轴向连结动力源输入轴与离合式动力输出组件。扭力感测组件包含一扭力应变筒与至少一应变规。扭力应变筒套设于动力传输轴并分别固定于固定式外筒与行星齿轮组。应变规垂直轴向而设置于扭力应变筒。8.其中，在离合式动力输出组件的一离合机构处于一刚分离状态时，应变规感测出行星齿轮组对扭力应变筒造成的至少一与轴向夹45度的剪力应变量，并据以计算出行星齿轮组输出至离合式动力输出组件的一输出扭力。9.在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使离合型动力传输装置的扭力检测模块，还包含一显示界面，显示界面电性连接扭力感测组件，用以显示输出扭力的扭力值。10.在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使离合型动力传输装置的扭力检测模块，还包含一处理单元，处理单元电性连接扭力感测组件，用以处理出输出扭力的扭力值、输出扭力的旋转圈数值与输出扭力的作用时间值。11.在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使离合型动力传输装置的扭力检测模块，还包含一警告单元，警告单元电性连接处理单元，用以在输出扭力触发一警告条件时，产生一警告信息。12.在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使离合型动力传输装置的扭力检测模块，还包含一存储单元，存储单元电性连接处理单元，用以存储所有上述的输出扭力的扭力值、所有上述的输出扭力的旋转圈数值与所有上述的输出扭力的作用时间值。13.在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使离合型动力传输装置的扭力检测模块，还包含一通讯单元，通讯单元电性连接处理单元，用以通讯传送出上述的输出扭力的扭力值、上述的输出扭力的旋转圈数值与上述的输出扭力的作用时间值中的至少一者。14.在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使离合型动力传输装置的扭力检测模块中的扭力应变筒，包含一上圆筒座、一下圆筒座与一延伸圆筒部。上圆筒座邻近动力源输入轴。下圆筒座邻近离合式动力输出组件。延伸圆筒部呈中空圆筒状，并沿轴向连结上圆筒座与下圆筒座，且具有一用以供应变规设置的圆周壁。15.在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使离合型动力传输装置的扭力检测模块中的扭力应变筒，包含一上圆筒座、一下圆筒座与一延伸部。上圆筒座邻近动力源输入轴。下圆筒座邻近离合式动力输出组件。延伸部呈中空状，沿轴向连结上圆筒座与下圆筒座，并具有二彼此相对的设置面与二彼此相对的开设面，设置面供应变规设置。16.在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使离合型动力传输装置的扭力检测模块中的延伸部，在开设面上各开设有一凹槽，且上述的凹槽延伸至上圆筒座与下圆筒座。17.在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使离合型动力传输装置的扭力检测模块中的延伸部，在开设面上各开设有一贯孔，且上述的贯孔贯穿延伸部。18.在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使离合型动力传输装置的扭力检测模块中的设置面，彼此平行，且开设面彼此平行。19.本发明为解决现有技术的问题，所采用的必要技术手段为另外提供一种离合型动力传输装置，包含一动力源、一离合式动力输出组件与一扭力检测模块。动力源具有一动力源输入轴。扭力检测模块设置于一动力源输入轴与一离合式动力输出组件，并包含一固定式外筒、一行星齿轮组、一动力传输轴与一扭力感测组件。20.固定式外筒设置于动力源输入轴与离合式动力输出组件之间。行星齿轮组连结离合式动力输出组件。动力传输轴沿一轴向连结动力源输入轴与离合式动力输出组件。扭力感测组件包含一扭力应变筒与至少一应变规。扭力应变筒套设于动力传输轴并分别固定于固定式外筒与行星齿轮组。应变规垂直轴向而设置于扭力应变筒。其中，在离合式动力输出组件的一离合机构处于一刚分离状态时，应变规感测出行星齿轮组对扭力应变筒造成的至少一与轴向夹45度的剪力应变量，并据以计算出行星齿轮组输出至离合式动力输出组件的一输出扭力。21.承上所述，本发明所提供的离合型动力传输装置及其扭力检测模块，利用应变规垂直轴向设置于扭力应变筒，相较于现有技术，本发明的应变规感测出行星齿轮组对扭力应变筒造成的与轴向夹45度的剪力应变量，并据以计算出行星齿轮组输出至离合式动力输出组件的输出扭力。本发明的扭力应变筒的结构呈中空状，且应变规的数量较少，故制程较为简单，且成本较低。此外，力量的集中度也会较为分散，因此，本发明的扭力应变筒断裂的风险会小于现有技术，使用寿命较长。另外，本发明的扭力应变筒的延伸部，更进一步在开设面开设有凹槽或贯孔，藉以达到减少截面积以及在相同扭力下提升变形量的功效，使得应变规所计算出的输出扭力更为精准。附图说明22.图1是显示本发明第一实施例所提供的离合型动力传输装置的立体图；23.图2是显示本发明第一实施例所提供的离合型动力传输装置的分解图；24.图3是显示图1的a─a局部剖面图；25.图4是显示离合式动力输出组件处于刚分离状态的剖面示意图；26.图5是显示图1的b─b剖面图；27.图6是显示本发明第一实施例所提供的离合型动力传输装置的扭力检测模块的扭力感测组件的示是图；28.图7是显示本发明第一实施例所提供的离合型动力传输装置的扭力检测模块的扭力感测组件的应变规产生剪力应变量的示意图；29.图8是显示本发明第一实施例所提供的离合型动力传输装置的前视图；30.图9是显示本发明第一实施例所提供的离合型动力传输装置的扭力检测模块的方块图；31.图10是显示本发明第二实施例所提供的扭力感测组件的立体图；32.图11是显示图10的c─c剖面图；33.图12是显示本发明第三实施例所提供的扭力感测组件的立体图；以及34.图13是显示图12的d─d剖面图。35.符号说明36.100:离合型动力传输装置37.1:扭力检测模块38.11:固定式外筒39.12:行星齿轮组40.121:太阳齿41.122:行星齿42.123:环齿43.13,13a,13b:扭力感测组件44.131,131a,131b:扭力应变筒45.1311,1311a,1311b:上圆筒座46.1312,1312a,1312b:下圆筒座47.1313:延伸圆筒部48.1313a,1313b:延伸部49.132a,132a’,132b:应变规50.14:动力传输轴51.15:显示界面52.16:处理单元53.17:警告单元54.18:存储单元55.19:通讯单元56.20:惠斯通电桥57.21:信号放大电路58.22:滤波器59.23:数字滤波器60.24:按钮组件61.3:动力源62.4:离合式动力输出组件63.5:输出端壳体64.6:主壳体65.7:信号传输线组件66.8:显示盒67.d1,d1’:轴向68.d2:第一方向69.d2’:第二方向70.d3,d4,d5,d6:变形方向71.ha,hb:贯孔72.s:间隙73.s1a,s1b:设置面74.s2a,s2b:开设面75.ta,tb:凹槽具体实施方式76.下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。77.请参阅图1至图7，其中，图1是显示本发明第一实施例所提供的离合型动力传输装置的立体图；图2是显示本发明第一实施例所提供的离合型动力传输装置的分解图；图3是显示图1的a─a局部剖面图；图4是显示离合式动力输出组件处于刚分离状态的剖面示意图；图5是显示图1的b─b剖面图；图6是显示本发明第一实施例所提供的离合型动力传输装置的扭力检测模块的扭力感测组件的示意图；以及，图7是显示本发明第一实施例所提供的离合型动力传输装置的扭力检测模块的扭力感测组件的应变规产生剪力应变量的示意图。78.如图所示，一种离合型动力传输装置100包含一扭力检测模块1、一动力源3、一离合式动力输出组件4、一输出端壳体5、一主壳体6、一信号传输线组件7与一显示盒8。扭力检测模块1设置于动力源3与离合式动力输出组件4之间，并包含一固定式外筒11、一行星齿轮组12、一扭力感测组件13与一动力传输轴14。79.固定式外筒11设置于动力源3的一动力源输入轴与离合式动力输出组件4之间。行星齿轮组12连结离合式动力输出组件4。动力传输轴14沿一轴向d1连结动力源输入轴与离合式动力输出组件4。80.扭力感测组件13包含一扭力应变筒131与至少一应变规，其中，附图绘制并标示二应变规132a、132b示意。扭力应变筒131套设于动力传输轴14，并分别固定于固定式外筒11与行星齿轮组12。应变规132a、132b垂直轴向d1而设置于扭力应变筒131。因为应变规132a、132b呈一片状结构，在几何学中属于“面”，轴向d1属于“线”，在此描述的“应变规132a、132b垂直轴向d1而设置于扭力应变筒131”是表示应变规132a、132b的法向量会垂直于轴向d1的方向向量，特此说明。81.一般来说，扭力检测模块1、动力源3与离合式动力输出组件4会位于输出端壳体5、主壳体6与显示盒8内。信号传输线组件7则会连结主壳体6与显示盒8。82.当离合式动力输出组件4的离合结构处于一结合状态时，如图3所示，离合式动力输出组件4的输出扭力即为行星齿轮组12所输出至离合式动力输出组件4的输出扭力。83.当离合式动力输出组件4的离合结构处于一刚分离状态时，如图4所示，离合式动力输出组件4相较于图3会产生一间隙s，动力源3即会停止运转，此时，应变规132a、132b会去感测行星齿轮组12对扭力应变筒131所造成的剪力应变量，据以计算出行星齿轮组12输出至离合式动力输出组件4的输出扭力。84.更详细的说明，行星齿轮组12包含一太阳齿121、复数个行星齿122(附图绘制四个并标示其中一者示意)与一环齿123，如图5所示。太阳齿121的半径为rs，行星齿122的半径为rp，环齿123的半径为rr，太阳齿121与行星齿122的连心距为ro，输出扭力为to，行星齿122中心所受的力量为fp，环齿123在节圆半径所受的力量为fr，太阳齿121在节圆半径所受的力量为fs，反作用力为tr。85.输出扭力to＝fp*ro，fp＝2fr＝2fs，rr＝rs+2rp，ro＝rs+rp，反作用力tr＝fr*rr，因此，tr＝(fp/2)*(rs+2rp)＝[to/2*(rs+rp)]*(rs+2rp)。经由上述说明，应变规132a、132b可以通过感测出行星齿轮组12上的环齿123的反作用力(tr)进而推得出输出扭力(to)。上述代号仅为方便公式推导与论述，且附图剖面线条过多，为避免线条过多造成附图紊乱，故没有标示于附图，特此说明。[0086]当行星齿轮组12输出上述输出扭力至离合式动力输出组件4时，应变规132a会感测一剪力应变量。剪力应变量的一变形方向会与轴向d1夹45度，如图7所示。当产生输出扭力时，应变规132a会感测出剪力应变量并受剪力应变量而变形成应变规132a’，如图6与图7所示。同理，应变规132b亦相同，故不多加赘述。因此，应变规132a、132b可以通过感测出行星齿轮组12对扭力应变筒131所造成与轴向d1夹45度的剪力应变量，据以计算出行星齿轮组12输出至离合式动力输出组件4的输出扭力。[0087]扭力应变筒131包含一上圆筒座1311、一下圆筒座1312与一延伸圆筒部1313。上圆筒座1311邻近动力源3的动力源输入轴。下圆筒座1312邻近离合式动力输出组件4。延伸圆筒部1313沿轴向d1延伸并连结上圆筒座1311与下圆筒座1312。在本实施例中，延伸圆筒部1313呈一中空圆筒状，并具有一圆周壁。应变规132a、132b则是设置于上述圆周壁。一般来说，上圆筒座1311为固定端，下圆筒座1312为输出旋转端。[0088]更详细的说明，当下圆筒座1312受到一沿一第一方向d2的转矩(torque)时，上圆筒座1311会受到一与第一方向d2相反的第二方向d2’的转矩。此时，应变规132a的左上角会受到一沿一变形方向d3的剪力应变量，应变规132a的右下角会受到一沿一变形方向d4的剪力应变量，应变规132a的左下角会受到一沿一变形方向d5的剪力应变量，应变规132a的右上角会受到一沿一变形方向d6的剪力应变量，因此，应变规132a会变形成应变规132a’。相较于现有技术，本发明检测到的剪力应变量的变形方向d3、d5会与轴向d1’夹45度，剪力应变量的变形方向d4、d6会与轴向d1夹45度。[0089]相较于现有技术，因本实施例的延伸圆筒部1313呈中空圆筒状，且应变规132a、132b的数量较少，故制程会较为简单，且成本会较低。此外，力量的集中度也会小于现有技术，因此，本发明扭力应变筒131断裂的风险会小于现有技术，故使用寿命会优于现有技术。[0090]接着，请一并参阅图2、图8与图9，其中，图8是显示本发明第一实施例所提供的离合型动力传输装置的前视图；以及，图9是显示本发明第一实施例所提供的离合型动力传输装置的扭力检测模块的方块图。如图所示，扭力检测模块1还包含一显示界面15、一处理单元16、一警告单元17、一存储单元18与一通讯单元19。[0091]处理单元16电性连接扭力感测组件13，用以处理出上述输出扭力的扭力值、上述输出扭力的旋转圈数值与上述输出扭力的作用时间值。需说明的是，在此的作用时间值表示行星齿轮组12输出上述输出扭力至离合式动力输出组件4所持续的时间。[0092]实务上，扭力感测组件13的应变规132a、132b(图9仅标示应变规132a)的感测信号会经由一惠斯通电桥20、一信号放大电路21、一滤波器22与一数字滤波器23后，传送至处理单元16。[0093]更详细的说明，当剪力应变量产生时，应变规132a、132b的电阻会产生变化。惠斯通电桥20会将电阻的变化转变成电压变化信号。由于上述电压变化信号的压差很小，因此，需要利用信号放大电路21将电压及压差放大。一般来说，放大倍率通常超过500倍以上。因此，感测信号通过信号放大电路21放大后，需要利用滤波器22将噪声经过第一次的滤除。上述惠斯通电桥20、信号放大电路21与滤波器22通常会设置于输出端壳体5与主壳体6内。[0094]接着，经过滤波器22将噪声进行第一次滤除后的感测信号，会经由信号传输线组件7传输至处理单元16。在经由信号传输线组件7传输的过程中，可能会因为线路在抽载时产生的电磁波而影响信号的品质，因此，感测信号经由信号传输线组件7传输至处理单元16之前，会先经过数字滤波器23，藉以提升感测信号的信号品质与稳定度。上述数字滤波器23与处理单元16通常设置于显示盒8内。[0095]显示界面15用以显示上述输出扭力的扭力值，但不以此为限。显示界面15也可以显示输出扭力的旋转圈数值或是作用时间值。实务上，显示界面15会设置于显示盒8的其中一个外表面。在本实施例中，扭力检测模块1还包含一按钮组件24，搭配显示界面15供使用者使用，用以切换显示界面15所显示的信息。[0096]警告单元17电性连接处理单元16，用以在输出扭力触发一警告条件时，产生一警告信息。警告条件可以是针对扭力值、旋转圈数值或作用时间值的条件，例如：扭力值未达一目标扭力值、扭力值未达一扭力下限值、扭力值超过一扭力上限值、旋转圈数值低于一圈数下限值、旋转圈数值高于一圈数上限值、作用时间值低于一时间下限值、作用时间值高于一时间上限值等。警告信息可以是声音、文字、振动或是其他可以警告使用者的信息。[0097]存储单元18电性连接处理单元16，用以存储处理单元16处理出的扭力值、旋转圈数值与作用时间值。[0098]通讯单元19电性连接处理单元16，用以通讯传送出处理单元16所处理出的扭力值、旋转圈数值与作用时间值。通讯单元19可以将上述信息传送至一行动装置、一云端数据库或任何可以接受上述数据的装置。通讯单元19可以利用wi-fi、蓝牙、rs232、rs485、usb、rj45等通讯接口将上述数据传送出。在本实施例中，处理单元16、警告单元17、存储单元18与通讯单元19都设置于显示盒8。[0099]因此，相较于现有技术，本实施例是利用应变规132a、132b垂直轴向d1而设置于扭力应变筒131，并感测出行星齿轮组12对扭力应变筒131所造成与轴向d1夹45度的剪力应变量，据以计算出行星齿轮组12输出至离合式动力输出组件4的输出扭力。[0100]接着，请一并参阅图2、图10与图11，其中，图10是显示本发明第二实施例所提供的扭力感测组件的立体图；以及，图11是显示图10的c─c剖面图。如图所示，一种扭力感测组件13a包含一扭力应变筒131a与应变规132a、132b，其中，应变规132a、132b与第一实施例中的设置方式以及感测剪力应变量的方式相同，将不多加赘述。[0101]扭力应变筒131a包含一上圆筒座1311a、一下圆筒座1312a与一延伸部1313a。延伸部1313a沿轴向d1连结上圆筒座1311a与下圆筒座1312a，并具有二彼此相对的设置面s1a、s1b与二彼此相对的开设面s2a、s2b。如图11所示，延伸部1313a呈中空状，设置面s1a平行于设置面s1b，开设面s2a则是平行于开设面s2b。[0102]在本实施例中，应变规132a设置于设置面s1a，而应变规132b设置于设置面s1b。扭力应变筒131a在开设面s2a与开设面s2b分别开设一凹槽ta与一凹槽tb，且凹槽ta、tb分别延伸至上圆筒座1311a与下圆筒座1312a。扭力应变筒131a开设凹槽ta、tb后，截面积减少，因此，相同扭力下的变形量会增加，故应变规132a、132b所感测到的剪力应变量更大且计算出的输出扭力将更为精确。[0103]最后，请一并参阅图2、图12与图13，其中，图12是显示本发明第三实施例所提供的扭力感测组件的立体图；以及，图13是显示图12的d─d剖面图。如图所示，一种扭力感测组件13b包含一扭力应变筒131b与应变规132a、132b，其中，应变规132a、132b与第一实施例中的设置方式以及感测剪力应变量的方式相同，将不多加赘述。[0104]扭力应变筒131b包含一上圆筒座1311b、一下圆筒座1312b与一延伸部1313b。延伸部1313b沿轴向d1连结上圆筒座1311b与下圆筒座1312b，并具有二彼此相对的设置面s1a、s1b与二彼此相对的开设面s2a、s2b。如图13所示，延伸部1313b呈中空状，设置面s1a平行于设置面s1b，开设面s2a则是平行于开设面s2b。[0105]在本实施例中，应变规132a设置于设置面s1a，而应变规132b设置于设置面s1b。在本实施例中，扭力应变筒131b在开设面s2a与开设面s2b分别开设一贯孔ha与一贯孔hb，其中，贯孔ha、hb分别贯穿延伸部1313b。与第二实施例相异，贯孔ha、hb并未延伸至上圆筒座1311b与下圆筒座1312b。贯孔ha、hb具有削弱的功效，因此，应变规132a、132b计算出的输出扭力将更为精确。[0106]综上所述，本发明所提供的离合型动力传输装置及其扭力检测模块，利用应变规垂直轴向而设置于扭力应变筒，相较于现有技术，本发明的应变规感测出行星齿轮组对扭力应变筒造成的与轴向夹45度的剪力应变量，并据以计算出行星齿轮组输出至离合式动力输出组件的输出扭力。本发明的扭力应变筒的结构呈中空状，且应变规的数量较少，故制程较为简单，且成本较低。此外，力量的集中度也会较为分散，因此，本发明的扭力应变筒断裂的风险会小于现有技术，使用寿命较长。另外，本发明的扭力应变筒的延伸部，更进一步在开设面开设有凹槽或贯孔，藉以达到减少截面积以及在相同扭力下提升变形量的功效，使得应变规所计算出的输出扭力更为精准。[0107]通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明权利要求的范畴内。









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