CN100445043C - 带压缩动力源的紧固件驱动工具 - Google Patents

Abstract

本申请披露了一种带有自备预压缩气动动力源的紧固件驱动工具。操作员致动起动机构会造成由自备预压缩气动动力源供应的压缩介质流过一个阀门并将与驱动板连接的活塞推向工具的管口组件末端。流过阀门的压缩介质进而使受弹簧偏置的起动螺杆反冲，并复位起动机构。

Description

带压缩动力源的紧固件驱动工具

技术领域

本发明一般涉及紧固件驱动工具，更具体说，涉及一种带有预压缩动力源的这类工具。

背景技术

用来将紧固件驱入工件的动力工具在本领域中是众所周知的。这种工具可用多种能源，包括气动，燃烧，电力或机械传动的能源，为动力来工作。在某些动力工具中，动力源与工具的机座形成整体，以方便携带。另外一些应用则需要通过馈给线从外部能源获取动力，例如由空气压缩机驱动的气动工具。

这种类型的紧固件驱动工具，特别是气动工具，包括一个枪形金属机壳和一个附着于机壳和/或手把上的储料仓部分。一般说，储料仓保持将紧固件供应至机壳中用来接受紧固件的驱动轨道，并在紧固件被传送出驱动轨道后，引导紧固件进入工件中。

机壳还包括紧固件驱动工具主腔室中的一个活塞，它是为了沿由压缩空气、燃烧产物驱动的腔室，或者，从驱动冲程的退回位置至伸长位置作往复运动而设置的。活塞的驱动冲程推动驱动轨道中撞击紧固件的驱动板而将紧固件驱入工件中。活塞的构造还使它可受回动弹簧、部分真空或其他已知设备的反向驱动而在回程中返回到退回位置。

现有紧固件驱动动力工具在使用中存在若干缺点。一个缺点是这些工具被设计成具有大量零部件，而任一部件都会因正常使用中的磨损或破损而误动作。此外，装配、制造和修理这种工具的费用也是可观的。与某些现有紧固件驱动动力工具有关的另一个缺点是由于它们的重量和笨重，连续使用时可能会令人疲劳。再有，某些此类工具还需要动力馈给线，如压缩空气软管，这在使用时会显得很不方便，因为除了工具外，操作员还必须搬运动力馈给线。

发明内容

所披露的便携式气动工具带有一个可将紧固件顺序供应给工具顶端管口以便击入工件内的储料仓。工具有一个机壳，它有一个至少是部分布置在机壳内的往复运动驱动板。该驱动板受自带的预压缩动力源驱动，该动力源最好安置在可拆卸地附着于机壳的一个容器内。

在另一种实施方案中，披露的一种起动机构是为带预压缩动力源和用来储存紧固件的储料仓的紧固件驱动工具所用的，这里，储料仓将紧固件顺序推入顶端管口，而驱动板则通过管口撞击紧固件并将其驱入工件中。起动机构有一个阀孔件，一个阀，和一个板机。该阀可因阀孔件的往复运动而打开和关闭，并控制来自预压缩动力源的压缩介质流量。板机将阀孔件维持在一设定位置直至被起动，而板机的起动则导致阀孔件的横向运动，使阀门打开并允许压缩介质流通过阀门。通过阀门的压缩介质流量在流动期间限制于一固定数量，后者导致阀孔件反弹回到其设定位置，并使起动机构复位。

附图说明

图1是可与本发明一起使用的一种类型的紧固件驱动工具的垂直剖面图，为清楚起见，某些部分是部分示出的；

图2是图1所示工具的垂直剖面，其中的起动机构处于起动状态；

图3是图1所示工具的垂直剖面，其中的活塞处于驱动行程中；和

图4是图1所示工具的垂直剖面，其中的活塞处于返回行程中。

具体实施方式

如图1至图4中所示，便携式气动动力紧固件驱动工具10构成本发明的一种预期实施方案。更具体地说，紧固件驱动工具10包括机壳12，它有一手把14和安装在机壳上并包括一个紧固件进给源或储料仓18的顶端管口组件16。顶端管口组件16构造成可接受由紧固件进给源18顺序进给至管口组件的许多依序排列紧固件20中的一个。紧固件20受偏置力的作用而被推向管口组件16，并在管口组件16处被往复运动的驱动板撞击而被驱入木质或其他材料的工件(未示出)内。

气动动力紧固件驱动工具10可借助包括，但不限于，氧化氮(N₂O)或二氧化碳(CO₂)在内的各种自备预压缩动力源介质22来工作。下面将说明的一种优选实施方案利用自备的二相混合态预压缩CO₂作为动力源22。利用CO₂的二相混合物的一个优点是当混合物储存在可拆卸容器24中处于平衡状态并有CO₂的二相存留在容器中时，可维持气相的恒定压力。就是说，当气态CO₂从容器24中排出以驱动紧固件驱动工具10时，液态CO₂变成气相以替代损耗的气态CO₂并维持容器中的恒定压力。利用诸如CO₂的压缩动力源22的另一个优点是，由于气体的较高压力(800psi：范围之内)，工具可动部件的数量和大小都可降低。这又可减少可能发生的机械故障机率，简化修理工作，并降低总体制造的成本。

压缩CO₂动力源22装在用适当的机件，诸如夹片25，可拆卸附着于储料仓18上的容器24中，使用可拆卸的CO₂容器24的一个特有优点是，这种容器很容易在不同地区制造成各种不同尺寸的商品压力容器。而且，如需要，这种容器24还可方便地重复灌装。在气动动力工具应用中使用CO₂混合物的另一个优点是CO₂有某些理想的物理性能。

在室温下，充以CO₂的容器24可承受大约850lbs/in²的压力，因此可用作为气动动力源。此外，在这种情况下，在被容器阀26释放前，液态和气态CO₂共存于容器24中。容器阀26可以是手动打开型的阀门，当容器装上时就打开的拧入式阀门，或在本领域为人们所共知的任何类型的气压阀。当打开容器阀26并使CO₂混合物22暴露于大气压时，气态CO₂将逸出，而有些液态CO₂将变相为气体状态。如果容器阀26是关闭的，平衡态将恢复，假定温度没有变化则容器24中的压力将维持恒定，这是另一种理想的性能。

CO₂混合物的变换过程可随容器24的相继打开和关闭而持续下去，直至容器24中的液体耗尽，此时，只有CO₂气体留在容器中。继续从容器24中释放CO₂的结果是容器中的CO₂气体压力将降低到低于CO₂混合物的大约850lbs/in²的初始压力。

在该优选实施方案中，紧固件驱动工具10是以高压CO₂气体为动力的，CO₂气体从容器24中流出，通过有一管接头30的高压软管或管线28供给机壳12中的密封腔32。沿管线28可选择安置一个压力调节器34，用来控制CO₂混合物22的压力，并且，它构造成可将压力降低至大约400lbs/in²。

在另一些实施方案中，调节器34可使通过那里的CO₂混合物22的压力不同于400lbs/in²，但低于CO₂混合物大约850lbs/in²的初始压力，这对本领域的技术人员是共知的。此外，如果容器24直接与密封腔32连接，则高压软管28可以省去。然而，使用高压软管的一个优点是，在头朝下状态下使用时，软管的柔性可方便工具10的使用。就是说，容器24可以从储料仓18上卸下，使工具10在头朝下的状态下使用而容器则不需要也是头朝下的。以这种方式使用工具10可防止液体CO₂从容器24中流出，因此可节省动力源。

在又一种实施方案中，工具10可构造成直接以从容器24中排出的CO₂混合物22来工作。这种构造方式不再需要压力调节器。但是，这种设计限制了工具10在CO₂混合物22成为纯气体状态后的工作效率，因为当CO₂气体从容器中逸出时，容器24中的压力会降低。

再次参见图1至4，工具的密封腔32包括弹簧偏置单向阀36，它被调整成常闭的，这在图1中可看得最清楚。单向阀36包括档板37，受弹簧偏置的往复运动臂件38，和在常闭状态下是被偏置而使臂件38密封第一口40的阀弹簧39。受弹簧偏置的驱动螺杆或阀孔件42最初处于如图1中所示的设定位置，并构造成被起动机构43释放后接触臂件38，起动机构43则包括扳机44、枢轴销钉45、扳机弹簧46、后向臂47、扣机弹簧48和扣机50。为驱动一个紧固件20，使用者挤压扳机44，后者则致动起动机构43并造成CO₂流入第一口40。工具10最好还有一个处于往复运动的臂件38和起动螺杆42之间的第二口52，该第二口52使第一口40和一个主腔口54流体联通。

在该优选实施方案中，起动螺杆42是一个往复运动的活塞，它安放在限定于工具10中的筒形腔或孔55中。在一种实施方案中，螺杆42被位于螺杆和机壳12之间的弹簧57偏置。如图1中所示，螺杆42处于设定位置并受起动机构43的扣机50限制而不能与臂件38接触。螺杆42在扣机50随操作员拉动扳机44而松开时被释放。在所描述的结构中，扳机44的后向臂47与扣机50的邻端53啮合。

一旦扳机44被拉动，作用在螺杆42上的弹簧压力就可自由地向前推动螺杆沿其孔55总体上朝向单向阀36，具体说朝向臂件38运动。在孔55的终端，起动螺杆42接触往复运动的臂件38，打开单向阀36并允许高压CO₂混合物22从密封腔32中逸出，并通过口40和54而到达位于孔或主腔58中的气体活塞56。在另一种实施方案中，往复运动的臂件38可被压嵌在筒形腔55中。

工具10还包括布置在腔55中并有一个诸如O形环或类似物的密封圈60的活塞59，密封圈60围绕活塞，以防止CO₂气体22通过该活塞。相似地，O形环或等价密封圈61则围绕气体活塞56，以防止CO₂气体22通过气体活塞56并流向孔58。

高压CO₂气体给气体活塞56施力，并驱动气体活塞朝向管口组件16。附着在活塞56上的驱动扳62从储料仓18中摘下一个紧固件20并将其驱入工件中。与此同时，高压CO₂气体22的一小部分最好对起动螺杆42施加作用以克服由弹簧57所产生的弹簧偏置力，并向后驱动起动螺杆，使起动机构43复位。就是说，螺杆42离开单向阀36的反冲暴露了被扣机弹簧48偏置而将螺杆定位在其设定位置上的扣机50，此时，活塞56和驱动扳62已将紧固件20驱入工件中。

套筒63围绕气体活塞56和驱动板62，并构造成用来在孔58中对齐活塞56。在两端附着于套筒63的密封垫64用来防止封闭在孔58中的空气65漏泄至周围环境中。套筒63还包括口66，当高压CO₂气体22朝管口组件16推动活塞56时，口66允许空气65排出至回流腔67。回流腔67中的排出空气65是承受着压力的，并使活塞56朝孔58的第一终端68返回。

活塞56和驱动板62构造成随扳机44的每次起动而撞击紧固件20且将其顺序供给至管口组件16中。为在活塞56往复运动期间防止管口组件16的运动，用管口组件螺钉69将管口组件固定在机壳结构12上。最好是，活塞56的直径小于与压力调节器34一起使用的活塞的直径。然而，使用压力调节器34的另一个优点是，工具工作期间造成容器压力降低的较低环境温度的作用会减至最小，并在较宽的温度范围内为工具10提供了更为一致的输出功率。此外，在高环境温度条件下，工具10的容器24还可配备一个减压阀(未示出)，它可将所有逸出气体22的气流引向容器用于冷却，这进一步拓宽了温度范围。

现在参见图1，图中所示活塞56已完全退回至主腔口54处，处于孔58的第一终端68处的点火前或设定位置。当单向阀36打开时，口40、52和54将引导压缩介质22流通过单向阀36，使活塞56被推至孔58的点火位置或第二终端70。环形挡板71防止了活塞56朝管口组件16的继续运动。机壳12还包括一个在起动机构起动时允许CO₂逸出至周围环境中的机壳口72。

工作时，工具10最初处于扳机44尚未起动时的未点火状态，如图1中所示。单向阀36是关闭的，而扣机50则防止了起动螺杆42朝向单向阀的运动。CO₂混合物22贮存在容器24和密封腔32中。此外，活塞56位于孔58的第一终端68处，使驱动板62与紧固件20撞击之前的移动距离最大。

现在参见图2，起动扳机44时，扣机50转动并释放螺杆42，后者则将阀36打开。压缩的CO₂气体22从密封腔32沿箭头73的方向流入第一口40然后进入主腔口54。CO₂气体22进入主腔口54则沿箭头74的方向将活塞56推向管口组件16。CO₂气体22还沿箭头76的方向流过第二口52并通过机壳口72排出机壳12。

图3给出了气体活塞56在刚要到达挡板71前的位置。CO₂气体22现在的流动方向用箭头78表示，CO₂撞击起动螺杆42，造成螺杆42沿箭头80的方向朝它的设定位置反冲。活塞56的移动造成活塞56下面气阱82处的正气压。在起动螺杆42向后运动期间，在活塞56上游的口52、54和72都是敞开于大气环境的，此时，孔58中的CO₂气体22从口72逸出。此后很快，气阱82处的空气压力超过活塞56上游的口52和54中的压力，于是，活塞56返回至第一终端68处它的设定位置上。

现在参见图4，图中给出了活塞56的返回冲程。起动螺杆42返回到它的设定位置，关闭单向阀36，并防止CO₂从机壳口72逸出。活塞56沿箭头84的方向朝孔58的第一终端68退回。当活塞56到达第一终端68时，工具10再将被设置为点火前的模式，并可借起动扳机44而用来驱动另一个紧固件20了。

虽然已经披露了本发明的紧固件驱动二工具的一种具体实施方案，但本领域的技术人员都理解，在不偏离本发明更多方向和下述权利要求的情况下，可以作出各种变更和改进。

Claims (17)

1、一种便携式气动动力工具，它具有一个给工具管口组件端供应依序排列的紧固件以便击入工件中的紧固件进给源，该工具包括：

机壳，它具有一个腔，该腔在邻近一端处有一个机壳口；

自备预压缩动力供给源；和

至少部分位于机壳内并由自备预压缩动力供给源驱动的做往复运动的驱动板；

起动机构，与所述机壳连接并包括一个阀，该阀被构成使至少一部分供给源能驱动所述驱动板；

其中所述阀被构造成当扣动所述起动机构时能由一个阀孔件驱动，所述阀孔件有一个在所述腔中做往复运动的活塞和一个围住所述活塞一部分的密封圈，所述阀孔件被构造成当扣动起动机构时能防止供给源在所述腔中向所述机壳口的流动。

2、根据权利要求1的工具，还包括机壳内的一个密封腔，所述阀是用来控制来自所述密封腔的自备预压缩动力供给源的流量的阀。

3、根据权利要求2的工具，其中，所述阀是一个构造成用来放行从所述密封腔至驱动板的自备预压缩动力供给源的单向阀。

4、根据权利要求2的工具，还包括一个可与所述密封腔相连接并构造成用来将自备预压缩动力供给源馈送至所述机壳的压力容器。

5、根据权利要求4的工具，其中，压力容器是可从所述机壳上卸下的。

6、根据权利要求4的工具，还包括一条构造成用来将自备预压缩动力供给源馈送至密封腔的柔性软管。

7、如权利要求1的工具，其中所述起动机构还包括一个起动器，所述阀孔件是个起动螺杆，该螺杆被构造成当启动所述起动器时能打开所述阀。

8、如权利要求7的工具，还包括一个扣机，该扣机被构造成能与起动器啮合以阻止启动螺杆的运动。

9、如权利要求1的工具，其中所述机壳被构造成允许自备预压缩动力供给源通过机壳口从机壳逸出到环境。

10、如权利要求1的工具，还包括一个回流腔，该回流腔被构造成当启动起动机构以驱动驱动板时能接收被驱动板移动了的空气。

11、一种为具有自备预压缩动力源和储料仓的紧固件驱动工具使用的起动机构，其中，储料仓是用来存贮紧固件并顺序将其朝管口组件推动，驱动板通过该管口组件行驶，撞击紧固件并将其驱入工件中，该起动机构包括：

一个阀孔件，其具有一个往复运动的活塞和一个围住所述活塞一部分的密封圈；

一个扳机，它构造成可在扳机动作前使所述阀孔件保持在设定位置上；

一个可受所述阀孔件的往复运动而开启和关闭的阀门，其中，所述阀门控制着来自自备预压缩动力源的压缩介质的流量；

其中，所述密封圈当启动扳机机构以便驱动所述驱动板时防止压缩介质流过机壳口。

12、根据权利要求11的起动机构，还包括一个可被所述扳机啮合而将阀孔件锁定在设定位置上的扣机。

13、根据权利要求12的起动机构，还包括一个扣机弹簧，它是用来偏置所述扣机以啮合阀孔件的。

14、根据权利要求11的起动机构，其中，所述阀孔件是受弹簧偏置的。

15、根据权利要求11的起动机构，其中，所述阀门包括一个受弹簧偏置的臂件。

16、根据权利要求11的起动机构，其中，所述密封圈包括一个O形环。

17、一种便携式气动动力工具，它有一个给工具的管口组件端供应依序排列的紧固件以便击入工件的紧固件进给源，该工具包括：

有一密封室的机壳，密封室被一个阀密封并被构造成能接收自备预压缩动力供给源以便充灌所述密封室；

做往复运动的驱动板至少部分位于机壳内并且当所述阀打开时被供给源驱动；

起动机构，与所述机壳连接且被构造成能防止至少一部分来自所述密封室的所述供给源在启动所述起动机构和给所述驱动板供应动力之前通过；

所述起动机构包括所述阀；

其中所述阀被构造成当扣动所述起动机构时能由一个阀孔件驱动，所述阀孔件有一个在所述腔中做往复运动的活塞和一个围住所述活塞一部分的密封圈。

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