CN216815436U

CN216815436U - 手工具的转动角度测量装置

Info

Publication number: CN216815436U
Application number: CN202220230690.XU
Authority: CN
Inventors: 谢智庆
Original assignee: Kabo Tool Co
Current assignee: Kabo Tool Co
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2022-06-24
Anticipated expiration: 2032-01-27
Also published as: JP3237196U; TWI778513B; US20220244119A1; TW202232055A; DE202022100423U1

Abstract

本实用新型关于一种手工具的转动角度测量装置，安装于一手工具中或结合于一手工具上，并随所述的手工具转动，其包含有：一壳体、一控制单元、一输入单元、一电子式角度侦测单元及一显示单元，该角度侦测单元侦测地球磁场的方位、该手工具的转动角度，以及侦测该手工具于水平面及垂直面的倾角,该控制单元针对该手工具的倾斜状态进行补偿。通过倾斜角度的补偿，即使手工具呈倾斜的操作状态，亦能量测出正确的转动角度。

Description

手工具的转动角度测量装置

技术领域

本实用新型与转动角度侦测有关，详而言之，指一种可与手工具配合或是直接安装于手工具上的转动角度测量装置，以量测手工具的转动角度。

背景技术

日常生活上常需要各种手工具，现今的手工具设置多种功能，以提高手工具的应用以及提升手工具操作的精准度。以扭力扳手为例，其内建多种功能，包括扭力侦测组件及角度侦测组件，可侦测扭力扳手操作时的扭力值及转动角度，以更精准地完成工作。

现有的扳手的角度侦测组件为陀螺仪，然而，陀螺仪仅能于水平使用，若倾斜使用时将有误差。如图1所示，扳手10必须在水平面P操作，或该扳手10的倾斜角度在水平面P的8度角的范围内时，陀螺仪才能正确的侦测扳手的转动角度，若扳手10的倾斜角度超过8度时，陀螺仪的侦测值将产生误差而不准确。

此外，如图2所示，当扳手12的握柄16可相对于扳手的头部14角位移时，设置陀螺仪的该握柄16必须在水平位置，或是在水平位置的8度角的范围内，才能正确的侦测转动角度，当握柄16并未水平或超出8度的范围时，所测的角度值将不准确。

因此，现有技术以陀螺仪侦测扳手的转动角度有许多使用上的限制。然而，许多操作场合或螺件的位置并无法允许扳手10在水平面P使用，亦无法允许扳手12的握柄16保持水平，因此，无法正确量测手工具的转动角度，有待改进。

此外，当陀螺仪产生误差时，使用者无法自行校正，必须送回制造者处，由制造者通过角度盘进行校正。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种手工具的转动角度测量装置，可配合手工具或直接安装于手工具上，使手工具在各种空间或使用场合，包括使手工具呈倾斜的工作状态，仍能准确的量测手工具的转动角度。

本实用新型的另一目的在于提供一种手工具的转动角度测量装置，令用户可自行校正该测量装置，以恢复其准确值。

本实用新型所提供的手工具的转动角度测量装置，安装于一手工具中或结合于一手工具上，并随所述的手工具转动，其包含有：

一壳体；

一控制单元，可接收、运算、比对以及执行各种指令与命令；

一输入单元，电性连接该控制单元，以供输入数值；

一电子式角度侦测单元，侦测地球磁场的方位、该手工具的转动角度，以及侦测该手工具于水平面及垂直面的倾角；该控制单元针对该倾角进行倾角补偿，以获得正确的转动角度；

一显示单元，设于该壳体上，并电性连接该控制单元，以显示各种数据及信息，包括显示该手工具的转动角度；以及

一电源，提供该转动角度测量装置所需的电力。

通过倾斜角度的补偿，即使手工具呈倾斜的操作状态，亦能获得正确的量测其转动角度，以确保工作的准确性。

较佳地，该角度侦测单元为三维电子罗盘，具有三轴加速计及三轴磁力计，该三轴加速计测量该电子罗盘的倾角，该三轴磁力计侦测地球磁场的方位。

较佳地，该角度侦测单元可侦测手工具所在环境的温度；该控制单元依据所测得的温度进行温度补偿。

该转动角度测量装置可供用户进行校正，使用者以绕圈的方式移动该转动角度测量装置，即可完成角度测量单元的校正，校正方便。

较佳地，该转动角度测量装置安装于一手工具中，该手工具具有一主体，该主体形成该转动角度测量装置的壳体。

较佳地，该壳体具有一结合部，该结合部以可拆卸的方式与该手工具结合，使转动角度测量装置可与该手工具结合或分离。

较佳地，该输入单元包括一角度归零键，按压该角度归零键时，该角度侦测单元设定目前的地球磁场的方位作为零度角。

附图说明

图1是习知一种扳手的端视图(从一端看)。

图2是习知一种扳手的侧视图，并显示该扳手的握柄上下摆动。

图3是本实用新型一较佳实施例的手工具的转动角度测量装置的立体图，并显示本实用新型的转动角度测量装置内建安装于一电子扭力扳手中。

图4是本实用新型另一较佳实施例的手工具的转动角度测量装置的立体图，并显示该转动角度测量装置结合于一扳手上。

图5是本实用新型另一较佳实施例的手工具的转动角度测量装置的立体图，并显示该转动角度测量装置结合于一非扳手的手工具上的示意图。

图6是图5的端视图(从一端看)。

图7是本实用新型的转动角度测量装置的电路方块示意图。

图8本实用新型的电子罗盘的结构示意图。

图9及图10显示装设有本实用新型的转动角度测量装置的手工具的使用状态示意图。

图11显示装设有本实用新型的转动角度测量装置的手工具的使用状态示意图。

图12本实用新型再一较佳实施例的手工具的转动角度测量装置的立体图，并显示该转动角度测量装置结合于一扳手上。

图13本实用新型的操作流程示意图。

图14显示校正本实用新型的角度侦测单元的操作示意图。

图15显示本实用新型的角度侦测单元的磁感量校正示意图。

20转动角度测量装置 22壳体

23顶面 24底面 26扣耳

28开口 29磁性组件

30控制单元 32输入单元 34显示单元

36电子式角度侦测单元 361三轴加速计

362三轴磁力计 363温度侦测计 364模拟/数字转换器

38警示单元 40记忆单元 42电源

50电子扭力扳手 52头部 54握柄

60扳手 62头部 64握柄

66枢轴

P水平面 R方向 δ倾斜角度

α倾斜角度 T偏移的磁感量 Q校正后的磁感量

具体实施方式

本实用新型提供一种供手工具使用的转动角度测量装置(以下简称为角度测量装置)20，以测量手工具的转动角度，本实用新型所述的手工具为各式用于锁固螺件的手工具，包括：各式扳手、各式套筒、各式与扳手或套筒连接的接杆，或其他类似作用的手工具。所述的转动角度指手工具转动螺件(螺栓或螺帽)的转动角度，亦即，以图3的方向R转动扳手，以转动螺件。请参阅图3，本实用新型的转动角度测量装置20可内建于一扳手50中、或内建于一非扳手的手工具中，例如套筒或接杆或其类似物。该角度测量装置20亦可为一独立的装置，并以固定的方式或可拆卸的方式结合于一手工具，图4显示角度测量装置20结合于一扳手60上，而图5显示角度测量装置20结合于一非扳手的手工具65上，例如套筒或接杆或其类似物的手工具。

请参阅图7，本实用新型的该角度测量装置20具有一壳体22以及装设于该壳体22中的一控制单元30、一输入单元32、一显示单元34、一电子式角度侦测单元36、一警示单元38、一记忆单元40以及一电源42。该壳体22内系具有一电路板(未示)，所述的控制单元30、输入单元32、显示单元34、角度侦测单元36、警示单元38及记忆单元40设于该电路板上或与该电路板电性连接。该电源42提供该角度测量装置20运作所需的电力，该电源42可以是电池。

当该角度测量装置20安装于手工具(扳手、套筒或接杆等)时，是安装于手工具的主体。以图3的电子扭力扳手50为例，该扳手50具有一主体，包括：一头部52、一管状握柄54，该扳手的主体形成该角度测量装置20壳体。于本实施例，该管状握柄54为该角度测量装置20的壳体，该控制单元30、输入单元32、显示单元34、电子式角度侦测单元36、警示单元38及记忆单元40、电路板及电源42等相关构件装设于该握柄54中。图4所示，该扳手60具有一头部62及一握柄64，该两者62、64以一枢轴66相枢接，使得该握柄64可以该枢轴66为转动支点而上下角位移。

所述的手工具为套筒时，套筒的筒身为套筒的主体，该角度测量装置20装设于套筒时，套筒的筒身为角度测量装置20的壳体，使角度测量装置的相关构件装设于套筒的筒身。若所述的手工具为接杆时，接杆的杆身为接杆的主体，该角度测量装置20装设于接杆时，接杆的杆身为角度测量装置20的壳体。

当该角度测量装置20为独立制成时，请参阅图4至图6，该壳体22是一中空的矩形体，具有一顶面23与一底面24，该显示单元34、该输入单元32设置于该壳体22的顶面23，该控制单元30、该电子式角度侦测单元36、该警示单元38、该记忆单元40、电路板以及电源42则设于该壳体22内。为便于该装置与各式扳手或非扳手的手工具65结合，本实用新型于该装置设置一结合部，使该装置可与手工具结合。本实施例于壳体22的底面24设置一对扣耳26以及形成于该两扣耳的自由端之间的一开口28，以供手工具置入该两扣耳26之间的空间中。该两扣耳26可相对地弹性开合，利用该对扣耳26弹性夹住扳手60或手工具65，并可与扳手60及手工具65分离。该两扣耳26的内周面设有若干防滑凸条，增加该装置与扳手60或手工具65之间的组接稳固性。

请参阅图12,该结合部亦可为一个或一个以上的磁性组件(磁铁)29，使该角度测量装置20可吸附于手工具或自手工具分离。所述的结合部不以扣耳26或磁性组件29为限，亦可为束带或黏着剂等,或是相配合的公、母构件的嵌接结构，公、母构件之一设于角度转动装置，而另一则设于手工具。

该控制单元30可为微控制器(MCU)或控制器(CPU)，以接收、运算、比对以及执行各种指令与命令。

该输入单元32电性连接该控制单元30，可供用户输入各种信息及数值，包括用以输入所欲设定的角度值，该输入单元32可为实体按键或触控按键，更可包含开机、关机、角度感测键以及用以调整数值的”上”按键与”下”按键，所述按键可为单一按键或是根据不同功能设置多个按键，而数值的设定方法可为重复按压”上”按键或”下”按键或是直接有0～9数字键，用以供选择输入所需的数值。图3所示的电子扭力扳手50更包括有：扭力感测组件以感测扭力，并可设定扭力值及显示扭力值等功能。

该电子式角度侦测单元36于本实施例为三维电子罗盘，并电性连接该控制单元30，请参阅图8，该电子式角度侦测单元36具有三轴加速计(G Sensor)361、三轴磁力计(magnetometer)362及温度侦测计363，该三轴加速计361测量该电子罗盘的倾斜状态及倾角，当电子罗盘倾斜时，该三轴加速计361可通过重力数据及向量关系对其倾角进行补偿。该三轴磁力计362测量地球的磁场的方位；该温度侦测计363则测量环境温度。该电子罗盘借由该三轴磁力计362侦测地球的南/北极、及借由该三轴加速计361所测出的电子罗盘的倾角并进行倾角补偿，而该温度侦测器363依据温度的变化进行温度补偿，以避免倾斜角及指向角因温差造成的温度漂移,该三轴磁力计362、该三轴加速计361及该温度侦测计363所测得数值经由模拟/数字转换器(A/D转换器)364转换为数字讯号，传送至控制单元30进行运算，以计算出该电子罗盘的方位与角度。借由倾角补偿及温度补偿，可获得电子罗盘对地球磁场量测的准确度，不受电子罗盘的倾斜角度或所在的位置、空间及温度的影响。

该电子罗盘可侦测扳手50、扳手60或手工具65于操作时的旋转角度而产生角度侦测讯号，并将所侦测的角度数值传送至该控制单元30，可精确侦测扳手50、扳手60或手工具65操作时的角度变化、位置变化、速度变化以及作动方向的变化。

该显示单元34为液晶屏幕，电性连接该控制单元30，以显示各种数据、信息供用户读取，包括该输入单元32输入的角度的设定值以及该电子罗盘所侦测到的角度数值，和相关计算的结果。

该警示单元38电性连接该控制单元30，于接收到该控制单元30对该电子罗盘所侦测的数值与该输入单元32所输入的设定值进行计算与比对后所发出的一指示命令时，该警示单元38用以产生一提醒与警报信号；该警示单元38可以光线、声音、语音输出、或震动模式等提供警示作用，例如指示灯、LED灯、一种或一种以上的颜色灯号、蜂鸣器、震动器等。

该记忆单元40电性连接该控制单元30，用以储存该电子式角度侦测单元36所侦测到的至少一角度感测信息值以及用户由该输入单元32输入的至少一角度设定值，及其他作业所需的数值。

装设有本实用新型的角度测量装置20的手工具于使用时，以图6为例，当手工具65平行于水平面P，并未倾斜，转动手工具65时，其电子罗盘可侦测其转动角度。即使该手工具65是大角度的倾斜水平面P，如图9及图10所示与水平面具有一倾斜角度δ，由于该电子罗盘侦测该手工具65的倾斜角度δ后，将该倾角信息传输给该控制单元30，该控制单元30经由软件进行运算并进行倾角补偿及温度补偿，修正手工具的转动角度值。由于该电子罗盘具有补偿倾角的作用，故于手工具于图9及图10的倾斜状态操作时，该角度测量装置20仍可准确地测出手工具65的转动角度。

同样的，当手工具的握柄于垂直面上有倾角时，以图11的扳手60为例，即便该扳手的握柄64以倾斜角度α上仰或以倾斜角度α向下倾斜，由于该电子罗盘36可侦测其倾角及温度，并由该控制单元30进行倾角补偿与温度补偿，故该扳手60的握柄64于图11的倾斜状态操作时，该角度测量装置20仍可准确地测出扳手60的转动角度。

于请参阅图13，显示使用本实用新型的角度测量装置20的扳手50、扳手60或手工具65的使用流程图﹕

第一，按下该输入单元32的开关，启动角度测量装置20；

第二，对该角度测量装置20进行初始化(归零)或校正，此时，该电子罗将侦测地球磁场方位，并将此时的磁场方位作为转动作业的初始角度,即零度角；

第三，使用该输入单元32输入参数或警示范围，即设定该手工具转动螺件的转动角度值；

第四，使用者以该手工具转动螺件(螺栓或螺帽)，该手工具产生转动；

第五，该电子罗盘的三轴加速计361、三轴磁力计362及温度侦测计363将侦测该手工具的倾斜状态、目前的地球磁场的方位及所在位置的温度，并经倾斜补偿(倾角补偿)与温度补偿后，计算出该手工具的转动角度；手工具的转动角度为当前的地球磁场的方位与初始角度时的地球磁场的方位的变化,手工具的转动角度可小于360度，亦可大于360度；

第六，所侦测到转动角度值显示于该显示单元34，如图4及图5所示，该显示单元34显示360.0，代表该手工具已转动360度角，该显示单元所显示的数值到达小数点第一位。该控制单元30并将所侦测到的转动角度与所设定的转动角度值进行比对，当手工具的转动角度到达该设定值时，该控制单元30即发出一指示命令使该警示单元38发出警示，例如发光警示、声音警示、或是震动警示，提醒使用者已到达转动的角度，停止转动手工具；

第七，该控制单元30使该记忆单元40储存所操作的信息，包括：该手工具每次的转动角度、以及于操作过程中所有转动角度的加总，以供查询，并判断手工具的工作条件。当工作完成后，即可关闭该角度测量装置20。

此外，该输入单元的按键包括一角度归零键。完成一个螺件的转动后，手工具进行下一个螺件的转动时，于转动前，使用者可按压该角度归零键，使该电子罗盘将目前所测得地球磁场的方位作为转动作业的零度角，以测量手工具的转动角度。如此，不需重新启动该角度测量装置20，可立即获得转动作业的零度角。

由于地球南/北极的极向固定，本实用新型可供用户校正该电子罗盘，用户以绕圈的方式移动该测量装置20可实施该电子罗盘的校正。以图14为例，使用者可直接手持该测量装置20或手持手工具，并以”8”字型的动作路径来回移动该测量装置20数次的方式进行校正，可得到电子罗盘的磁感量的最大值(Xmax、Ymax)及最小值(Xmin、Ymin)，如图15所示,便可得到偏移的磁感量T，之后，以软件进行校正，回复正确的磁感量Q，完成电子罗盘的校正。

本实用新型所提供的转动角度量测装置20可准确量测手工具的转动角度，不受该手工具的倾斜状态或所处的环境、空间及温度高低而影响其测量值，即使手工具大角度倾斜或于低温或高温的环境中使用，均能提供精密的量测功效。

再者，本实用新型可供使用者自行校正该转动角度量测装置20，以维持角度测量的准确性，且校正方式简单方便，易于实施。

上揭实施例仅是说明本实用新型而非限制，举凡由本实用新型的等效修改，均应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种手工具的转动角度测量装置，安装于一手工具中或结合于一手工具上，并随所述的手工具转动，其特征在于，包含有：

一壳体；

一控制单元，设于该壳体内，可接收、运算、比对以及执行各种指令与命令；

一输入单元，设于该壳体上，并电性连接该控制单元，以供输入数值；

一电子式角度侦测单元，设于该壳体内，并电性连接该控制单元，该角度侦测单元侦测地球磁场的方位、该手工具的转动角度，以及侦测该手工具于水平面及垂直面的倾角；该控制单元依据该倾角进行倾角补偿，以获得正确的转动角度；

一电源，提供该转动角度测量装置所需的电力。

2.如权利要求1所述的转动角度测量装置，其特征在于：该电子式角度侦测单元为三维电子罗盘，具有三轴加速计及三轴磁力计，该三轴加速计测量该电子罗盘的倾角，该三轴磁力计侦测地球磁场的方位。

3.如权利要求1或2所述的转动角度测量装置，其特征在于：该电子式角度侦测单元可侦测温度；该控制单元依据该温度进行温度补偿，以获得正确的转动角度。

4.如权利要求3所述的转动角度测量装置，其特征在于：该电子式角度侦测单元包括温度侦测器，以侦测温度。

5.如权利要求1所述的转动角度测量装置，其特征在于：该转动角度测量装置可设定一转动角度值；包含有：一警示单元，设于该壳体内，并电性连接该控制单元；当该手工具的转动角度到达该设定的转动角度值时，该控制单元驱使该警示单元发出警示。

6.如权利要求1所述的转动角度测量装置，其特征在于，包含有：一记忆单元，设于该壳体内，并电性连接该控制单元，用以储存信息，包括储存该手工具的转动角度。

7.如权利要求1所述的转动角度测量装置，其特征在于：该转动角度测量装置安装于该手工具中，所述的手工具具有一主体，该主体形成该转动角度测量装置的壳体。

8.如权利要求1所述的转动角度测量装置，其特征在于：该壳体具有一结合部，该结合部以可拆卸的方式与该手工具结合。

9.如权利要求8所述的转动角度测量装置，其特征在于，该壳体的一表面设有一对扣耳；一开口，形成于该两扣耳的自由端之间；该转动角度测量装置以该两扣耳夹住该手工具。

10.如权利要求8所述的转动角度测量装置，其特征在于：至少一磁性组件，设于该壳体的一表面；该转动角度测量装置以该磁性组件吸附于该手工具。

11.如权利要求1或2所述的转动角度测量装置，其特征在于：该输入单元包括一角度归零键，按压该角度归零键时，该角度侦测单元设定目前的地球磁场的方位作为零度角。