一种电动工具数字扭矩传感器和电动工具

文档序号:1813850 发布日期:2021-11-09 浏览:32次 >En<

阅读说明:本技术 一种电动工具数字扭矩传感器和电动工具 (Electric tool digital torque sensor and electric tool ) 是由 王林峰 于 2021-07-27 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种电动工具数字扭矩传感器和电动工具,该电动工具数字扭矩传感器包括弹性体、应变计、FPC、数字PCB和电缆组件,所述FPC分别电连接所述应变计和电缆组件,所述电缆组件还与所述数字PCB电连接,所述应变计、FPC和数字PCB设置在所述弹性体上,所述弹性体中设置有容许电机的传动轴穿过的通孔,所述弹性体的一端部与所述电机的传动轴通过行星轮系连接。本发明提供的扭矩传感器集成了数字PCB,并且嵌入在电动工具中,在电机旋转时,扭矩传感器感应到扭矩,产生信号变化,并将模拟信号转化成数字变化,实现了即时数字化跟踪,具有抗干扰、高精度、轻盈小巧的特点。(The invention provides an electric tool digital torque sensor and an electric tool, the electric tool digital torque sensor comprises an elastic body, a strain gauge, an FPC, a digital PCB and a cable assembly, wherein the FPC is electrically connected with the strain gauge and the cable assembly respectively, the cable assembly is also electrically connected with the digital PCB, the strain gauge, the FPC and the digital PCB are arranged on the elastic body, a through hole allowing a transmission shaft of a motor to penetrate through is arranged in the elastic body, and one end part of the elastic body is connected with the transmission shaft of the motor through a planetary gear train. The torque sensor provided by the invention integrates the digital PCB and is embedded in the electric tool, when the motor rotates, the torque sensor senses the torque, generates signal change and converts an analog signal into digital change, so that the instant digital tracking is realized, and the torque sensor has the characteristics of interference resistance, high precision, lightness and small size.)

一种电动工具数字扭矩传感器和电动工具

技术领域

本发明涉及传感器技术领域,特别是涉及一种电动工具数字扭矩传感器和电动工具。

背景技术

随着全球科技数字化的发展,在工业领域,更高效更精确的传感器能够为生产人员提供更精准、定向化的数据支持,也为工程人员提供简单便利的可视化生产工具,如可以即时了解电动工具的效能。

现有的电动工具,机械式扭矩控制精度不高,且无法实时检测扭矩的大小,冗长的线缆不但限制电动工具的用途而且易引起安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动工具数字扭矩传感器和电动工具,以克服现有技术的不足。

为达到上述目的,本发明的技术方案如下:

本发明公开了一种电动工具数字扭矩传感器,包括弹性体、应变计、FPC、数字PCB和电缆组件,所述FPC分别电连接所述应变计和电缆组件,所述电缆组件还与所述数字PCB电连接,所述应变计、FPC和数字PCB设置在所述弹性体上,所述弹性体中设置有容许电机的传动轴穿过的通孔,所述弹性体的一端部与所述电机的传动轴通过行星轮系连接。

优选的,所述行星轮系包括齿圈、与所述齿圈同心设置的太阳轮、与所述齿圈的内壁上的内齿和所述太阳轮上的外齿同时配合的三个行星轮,所述电动工具的电机的传动轴与所述太阳轮连接,所述齿圈沿其轴向还延伸有连接套筒,所述连接套筒与所述弹性体的一端部的外部套接。

进一步优选的,所述弹性体包括第一连接部、第二连接部以及连接所述第一连接部和第二连接部的应变部,所述第一连接部上安装有所述数字PCB,所述第二连接部与所述连接套筒套接,所述应变计、FPC分别贴附在所述应变部的外壁上,所述第一连接部、第二连接部和应变部中形成有所述通孔。

进一步优选的,所述第一连接部和第二连接部分为中空的扁平圆柱结构,所述应变部为中空的长圆柱结构,所述第一连接部和第二连接部的直径分别大于所述应变部的直径。

进一步优选的,所述应变部的外周环绕设置有密封胶。

进一步优选的,所述的第一连接部的端面上设置有支架,所述数字PCB安装在所述支架上。

进一步优选的,所述第一连接部远离所述应变部的一端面设置有卡槽,所述支架的一端面设置有卡块,所述支架与所述连接部通过卡槽与卡块的配合实现卡合,所述支架中心设置有容许所述电机的传动轴穿过的避让孔。

进一步优选的,所述支架远离所述第一连接部的一端面上设置有多个环形排布的定位柱,所述数字PCB套设于多个所述定位柱上,所述定位柱的端部还设置有防止所述数字PCB脱出的倒钩。

优选的,所述弹性体的直径为20~24mm,高度为30~40mm。

优选的,所述弹性体的材料采用铝合金。

本发明还提供了一种电动工具,包括壳体、工作头、所述电机和上述的电动工具数字扭矩传感器,该电动工具数字扭矩传感器嵌入至所述壳体中,所述弹性体的一端部与所述电机的传动轴通过所述行星轮系连接,所述弹性体的另一端部与所述壳体固定连接,所述电机的传动轴的末端与所述工作头连接。

与现有技术相比,本发明的优点在于:

1)本发明提供的扭矩传感器集成了数字PCB,并且嵌入在电动工具中,在电机旋转时,扭矩传感器感应到扭矩,产生信号变化,并将模拟信号转化成数字变化,实现了即时数字化跟踪,具有抗干扰、高精度、轻盈小巧的特点。

2)本发明提供的弹性体的材料采用了铝合金,既保证了扭矩要求,又可以实现传感器的轻量化。

3)本发明提供采用高精度的应变计,保证传感器本身的精度;

4)本发明所提供的传感器的弹性体的直径为20~24mm,高度为30~40mm,弹性体轻便小巧。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例所公开的电动工具数字扭矩传感器的结构示意图;

图2为本发明实施例所公开的电动工具数字扭矩传感器的主视图;

图3为本发明实施例所公开的弹性体和支架的结构示意图;

图4为本发明实施例所公开的弹性体的结构示意图;

图5为本发明实施例所公开的行星轮系的结构示意图;

图6为本发明实施例所公开的电动工具的主要部分的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1-6所示,本发明实施例公开了一种电动工具数字扭矩传感器,包括弹性体1、应变计2、FPC3、数字PCB4和电缆组件,FPC3分别电连接应变计2和电缆组件,电缆组件还与数字PCB4电连接,应变计2、FPC3和数字PCB4设置在弹性体1上,弹性体1中设置有容许电机a的传动轴a1穿过的通孔14,弹性体1的一端部与电机a的传动轴a1通过行星轮系b连接。

行星轮系b包括齿圈b1、与齿圈b1同心设置的太阳轮b2、与齿圈b1的内壁上的内齿和太阳轮b2上的外齿同时配合的三个行星轮b3,电动工具的电机a的传动轴a1与太阳轮b2连接,齿圈b1沿其轴向还延伸有连接套筒,连接套筒与弹性体1的一端部的外部套接。

弹性体1包括第一连接部11、第二连接部12以及连接第一连接部11和第二连接部12的应变部13,第一连接部11上安装有数字PCB4,第二连接部12与连接套筒套接,应变计2、FPC3分别贴附在应变部13的外壁上,第一连接部11、第二连接部12和应变部13中形成有通孔。

其中,第一连接部11和第二连接部12分为中空的扁平圆柱结构,应变部13为中空的长圆柱结构,第一连接部11和第二连接部12的直径分别大于应变部13的直径。

应变部13的外周环绕设置有密封胶5,密封胶5密封后起到保护应变计2、FPC3的作用。

第一连接部11的端面上设置有支架6,数字PCB4安装在支架6上。其中,第一连接部11远离应变部13的一端面设置有卡槽111,支架6的一端面设置有卡块61,支架6与第一连接部11通过卡槽111与卡块61的配合实现卡合,支架6中心设置有容许电机a的传动轴a1穿过的避让孔64。通过卡槽111与卡块61实现弹性体1与支架6的组装,方便快捷。

支架6远离第一连接部11的一端面上设置有多个环形排布的定位柱62,数字PCB4套设于多个定位柱62上,定位柱62的端部还设置有防止数字PCB4脱出的倒钩63。数字PCB4的基板中间设置有圆孔,直接通过圆孔将数字PCB4套在定位柱62上,而倒钩63,可以防止数字PCB4从定位柱62上脱出。

弹性体1的直径为20~24mm,高度为30~40mm,如此弹性体1轻便小巧。弹性体1的材料采用铝合金,采用铝合金既保证了扭矩要求,又可以实现传感器的轻量化。

参见图5-6所示,本发明实施例还提供了一种电动工具,包括壳体b、工作头、电机a和上述的电动工具数字扭矩传感器,该电动工具数字扭矩传感器嵌入至壳体b中,弹性体1的一端部与电机a的传动轴a1通过行星轮系b连接,弹性体1的另一端部与壳体b固定连接,电机a的传动轴a1的末端与工作头连接。

具体的,由于电机a传动轴a1过长会引起电机a的不稳定,因此在本实施例还采用了用于延伸电机a的传动轴a1的T型的前端轴d,电机a的传动轴a1穿过传感器的弹性体1上的通孔,电机a的传动轴a1穿过通孔后连接太阳轮b2,三个行星轮b3分别与太阳轮b2、齿圈b1配合行星轮b3、太阳轮b2和齿圈b1组合成行星轮系b,齿圈b1与弹性体1的第二连接部通过齿圈b1延伸部-连接套筒套接,而用于连接三个行星轮b3的连接轴e分别固设于前端轴d的长端面上,前端轴d的末端连接工作头,弹性体1的第一连接部的外周面与壳体的内壁固定连接(可以采用螺丝固定连接),而电机a、行星轮系b、前端轴d均设置在电动工具的壳体b内,工作头露在电动工具的壳体b外。电动工具可以为电动螺丝机、电动扭矩扳手等带有电机a的电动工具。

本发明实施例提供的扭矩传感器集成了数字PCB4,并且嵌入在电动工具中,在电机a旋转时,电机a的传动轴a1将扭矩通过行星轮系b传递给扭矩传感器的弹性体1上,扭矩传感器感应到扭矩,产生信号变化,并将模拟信号转化成数字变化,实现了即时数字化跟踪,具有抗干扰、高精度、轻盈小巧的特点。

对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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