CN102361727B - 单个开关控制的双射击条件的燃烧型射钉枪 - Google Patents

Abstract

提供了一种燃烧型工具，包括具有往复移动的阀套管(36)的燃烧动力源(14)，该阀套管(36)在静止位置和闭合位置之间移动，在静止位置燃烧室(18)打开，在闭合位置燃烧室(18)密封；可操作地连接到该动力源的控制系统(66)；和连接到该控制系统且为该控制系统提供操作者接口的触发开关(26)。控制系统构造成，操作者对触发开关的操作是启动重复的火花产生所需的唯一的操作者启动的动作。

Description

单个开关控制的双射击条件的燃烧型射钉枪

背景技术

本发明总体涉及紧固件驱动工具，更具体地，涉及在燃烧动力源下工作的这类工具，这类工具也被称为燃烧型射钉枪。

燃烧动力型射钉枪在本领域中已知，这样的工具的一种类型(如已知为用于将紧固件驱入工件的商标为的工具)在共同转让给Nikolich的美国专利号32,452和美国专利号4,522,162、4,483,473、4,483,474、4,403,722、5,197,646、5,263,439和6,145,724中被描述，所有这些专利通过引用并入本文。类似的燃烧型射钉枪和钉驱动工具可从伊利诺伊州弗农山(Vernon Hills，Illinois)的ITW-Paslode购得，这样的工具的商标为和

这样的工具带有工具壳体，该工具壳体封装有小型内燃机形式的动力源。所述内燃机由加压燃料气体罐，也称为燃料室，来提供动力。由电池供电的电子配电单元产生用于点火的火花，设置在燃烧室中的风扇在燃烧室中提供有效燃烧，同时利于装置的燃烧操作的辅助过程。所述内燃机包括往复活塞，该往复活塞具有位于单个气缸体中的细长刚性驱动器叶片。

当拉动触发开关，产生火花以点燃内燃机燃烧室中的一次进气时，组合在一起的活塞和驱动器叶片被向下推动来撞击置放好的紧固件，并且将其驱入工件中。活塞然后通过汽缸内的气压差返回到其初始或预射击位置。紧固件以盒式供到鼻管中，在鼻管中，紧固件沿适当设置的方向被保持以接受驱动器叶片的撞击。

阀套管围绕汽缸轴向往复移动，并且当联结装置的端部处的工件接触元件压抵住工件时，通过该联结装置，阀套管移动来闭合燃烧室。该按压动作还可触发燃料调节阀来向闭合的燃烧室内引入特定体积的燃料。

现在市场上供给的燃烧动力型工具是顺序操作的工具。该工具必须被按压抵靠工件，从而在拉动扳机使工具射钉之前使工件接触部件(WCE)缩回(collapsing)。将燃烧动力型工具限制为连续操作的特点是，操作者通过连接到扳机的锁定装置来手动控制阀套管。该装置将燃烧室保持在闭合状态直到用户松开扳机，因此顾及到了用户相对慢的肌肉反应时间。换句话说，扳机的物理上的(physical)松开会使射击循环消耗足够多的时间以确保活塞返回。其缺点是，使燃烧室保持闭合的时间比活塞返回的最小时间还长，并会阻止冷却该工具和排除废气。

在传统的燃烧型射钉枪中，需要两个电开关来获得启动燃烧的点火。第一开关被称为室开关或盖开关，并且通过WCE的作用，当往复移动的阀套管移动来密封燃烧室时，该第一开关闭合。为了闭合室开关，该工具被按压抵靠需要紧固件的工件。第二开关是由操作者操作的触发开关，该开关实际地点燃产生燃烧的火花。

燃烧型射钉枪被期望可以在两个射击条件的至少一个条件下操作。因为在可以拉动触发开关之前室开关必须闭合，因此第一射击条件称为顺序射击条件。第二射击条件称为重复射击条件，在该射击条件下，操作者在加长的时间内将扳机保持在关闭状态，且点火发生在每次室开关闭合时。当期望快速应用紧固件时，重复的射击是有用的。在两种条件中的任何一种条件下，一个或两个开关控制工具的其它功能，如风扇电动机和/或电磁阀用于注入燃料或将燃烧室保持闭合直到活塞/驱动器叶片回到预射击位置。

发明内容

本工具的特征是由操作者控制用于控制点火源的单个开关，只要操作者将该开关控制在通电位置，该点火源就以预定速率产生重复的脉冲火花。并且，该单个开关还启动风扇电动机用于促进燃料的混合、排除废气，且在第一实施例中用于对锁定装置通电以防止燃烧室在燃烧后和活塞返回之前过早打开。在第二实施例中，燃烧室控制装置在拉动扳机的同时通电。然而，直到闭合燃烧室，燃烧室才被控制。

在本工具中，操作者在顺序射击条件和重复射击条件之间切换，没有任何特殊的操作。当期望顺序操作时，操作者按压该工具以抵靠工件表面，从而闭合燃烧室且引入燃料。接下来，操作者拉动扳机，这将打开风扇，启动点火脉冲，且在一个实施例中为燃烧室控制或锁定装置提供动力。微处理器对工具循环事件定时，从而风扇电动机在点火脉冲之前启动。在点火、动力供给和活塞返回后，燃烧室控制装置将定时断电且允许燃烧室打开。

当期望射钉枪在重复射击条件下使用时，操作者首先控制扳机，该扳机启动和在顺序条件下同样的操作，即打开风扇，启动点火脉冲。当操作者按压该工具以抵靠工件表面时，闭合燃烧室且引入燃料。已经在运行的风扇将燃料与燃烧室中的空气快速地混合，并且一旦形成了易燃的混合物，脉冲火花将启动燃烧。当操作者将工具从工件表面举起时，燃烧室被燃烧室控制装置保持闭合。该装置，在优选实施例中，由微处理器控制且其操作必要时被定时以实现充分的保持持续时间。作为一个选择，无论是哪种射击条件，与拉动扳机同时或当检测到活塞到达行程末端时，燃烧室控制装置可操作。

更具体地，提供一种燃烧型工具，该工具包括具有往复移动的阀套管的燃烧动力源，该阀套管在燃烧室打开的静止位置和燃烧室密封的闭合位置之间往复移动，可操作地连接到该动力源的控制系统，和连接到该控制系统且为该控制系统提供操作者接口的触发开关。控制系统构造成，操作者对触发开关的操作是启动重复的火花产生所需的唯一的由操作者启动的动作。

在另一个实施例中，燃烧驱动型紧固件驱动型工具包括燃烧驱动动力源，在静止位置和射击位置之间相对于该动力源往复移动的工件接触元件，该工件接触元件连接到与该动力源相关联(associated with)的阀套管且可以在打开位置和闭合位置之间移动；可操作地与该动力源相关联(associated with)的控制系统，和连接到该控制系统且为该控制系统提供操作者接口的触发开关。控制系统构造成，当操作者控制触发开关时，在单个紧固件的驱动期间，动力源处产生许多火花。

附图说明

图1是结合本发明的燃烧型射钉枪的俯视透视图；

图2是图1工具的局部垂直剖面；

图3是本工具的控制系统的示意图；

图4是在第一实施例中操作本工具的时序图；和

图5是在第二实施例中操作本工具的时序图。

具体实施方式

现在参照图1和2，结合本发明的燃烧驱动型紧固件驱动工具总体以10标示，并且优选为上面所列的并且通过引用并入本申请的专利中详细描述的通常类型。工具10的壳体12将整装的内部动力源14(图2)封装在壳体主室16中。如同在传统的燃烧型工具中一样，动力源14由内燃机提供动力，并且包括与气缸20连通的燃烧室18。位于气缸20中往复移动的活塞22连接到驱动器叶片24的上端。如图2中所示，活塞22的往复移动上限称为预射击位置，其仅出现在射击或点燃燃烧气体之前，射击或点燃燃烧气体引起驱动器叶片24的向下推进以撞击紧固件(未显示)来将其驱入工件中。

操作者通过按压扳机或触发开关26使得在燃烧室18中发生燃烧，从而使驱动器叶片24有力地向下推进通过鼻管28(图1)。鼻管28(nosepiece)引导驱动器叶片24来撞击已经从紧固件盒30传送到鼻管中的紧固件。

靠近鼻管28的是通过联结装置34连接到往复移动的阀套管36的工件接触部件32，阀套管36的上端部分地限定燃烧室18。沿如图1中所示的向下方向(如现有技术中已知的其他操作方向也可考虑)将工具壳体12按压抵靠工件，从而使WCE32相对于鼻管28缩回并从静止位置移动到射击位置。该移动克服了由弹簧38(图1中隐藏显示)引起的工件接触部件32的通常向下的偏置方向。

通过联结装置34，工件接触部件32与阀套管36连接，并且与阀套管36一起往复移动。在静止位置(图2)，由于存在环形间隙，更具体地，存在将阀套管36和容纳火花塞46的气缸盖42分离的上间隙40U和将阀套管36和气缸20分离的下间隙40L，因此燃烧室18没有密封。在本工具10的优选实施例中，气缸盖42也是用于冷却风扇48和给冷却风扇提供电力的相关联的(associated)风扇电动机49的安装点。在图2中描述的静止位置中，由于阀套管36没有与气缸盖42或气缸20密封，因此工具10不能射击。

当操作者将工件接触部件32压抵工件时，射击能够进行。该动作克服了弹簧38的偏置力，使阀套管36相对于壳体12向上移动，闭合间隙40U和40L，并且密封燃烧室18。该操作还使经测量的量的燃料从燃料罐或燃料室50(以局部显示)释放到燃烧室18内。

当拉动扳机26时，火花塞46通电，点燃燃烧室18中的燃料和空气混合物，并且向下朝向等待进入工件的紧固件推送活塞22和驱动器叶片24。当活塞22沿气缸移动时，其推动一阵气流，该气流通过至少一个花瓣阀或止回阀52和超过活塞位移的至少一个排气孔53排出(图2)。在活塞行程的末端或最大活塞移动距离处，如现有领域中已知的，活塞22撞击弹性减震器54。随着活塞22超过排气止回阀52，高压气体从气缸20排出，直到获得接近大气压力的状态并且止回阀52闭合。在点火和驱动紧固件后，由于气缸20中的内部压力差，活塞22返回到图2中所示的预射击位置。

出现在该类型的燃烧动力型工具设计者面前的一个问题是需要在下一个循环之前使活塞22可靠地(consistent)返回到预射击位置，以及改进燃烧室18的控制。如果工具需要在在重复射击条件下射击，则该需要尤其重要，因为在重复射击的情况下，每次工件接触部件32缩回时，点火发生，并且在此期间，扳机26持续地(continually)被扣在拉动或按压位置。

现在参照图1和图2，为了包含这些设计要点，本工具10优选地包含燃烧室控制或锁定装置，该装置总体标示为60，并且构造成防止阀套管36在闭合或射击位置往复运动，直到活塞22返回到预射击位置。控制装置60的这种保持或锁定功能可操作地用于活塞22返回到预射击位置所需的特定时间段。因而，使用工具10的操作者可将该工具从紧固件刚刚驱动进的工件处快速举起，并且开始重新放置工具以用于下一个射击循环。由于重复循环操作固有的较短的射击循环时间，锁定装置60确保燃烧室18保持密封并且保持气压差，以使活塞22在燃烧室18的过早打开之前返回，燃烧室18的过早打开会中断活塞返回。

虽然锁定控制装置60的优选实施例在2007年6月14日公开的美国专利公开号2007/0131731A中有进一步的详细描述(该专利通过引用并入本文并在下文概括性地描述)，但是可以理解的是其他类型的锁定控制装置(电子的或者机械的)，可以被提供来防止燃烧室18在特定的时间段内打开，该时间段对可靠的活塞返回是足够的。能够进行重复循环操作的工具尤为需要这样的锁定或延迟装置，因为在这样的重复循环操作中，操作者通过在活塞返回到预射击位置之前，在两次燃烧点火之间将工具移开工件，可能会损坏传统的活塞返回循环装置。

燃烧室控制装置60构造成作用来在预定的时间段内限制阀套管36沿平行于该阀套管移动的轴线移动。相应地，锁定装置60包括与阀套管36相关联(associated with)的磁板62，当电磁装置64通电时，磁板62防止该阀套管移动离开汽缸盖42而打开燃烧室18。通过附在壳体12上，电磁装置64由具有控制程序66a的控制系统66控制。控制系统66位于壳体12的手柄部分68内，但是可以考虑其它的位置。电磁装置64配备有悬垂对准杆70。当电磁装置64通电时，磁板62构造成被磁性地吸附到电磁装置64上并保持在适当的位置，并且磁板62具有结合悬垂对准杆70的通孔74(隐藏显示)。

总体“L”型的托架72优选地附在阀套管36上，并且具有用于结合对准杆70的孔(未显示)。壳体12具有狭槽76，该狭槽76的尺寸被设计为能允许阀套管36从平衡位置(图2)到预射击位置的移动。偏置元件78(如压缩弹簧或类似的元件)位于对准杆70上并且位于磁板62下方。

减震元件80(如弹性环状橡胶套垫或这类的元件)位于对准杆70上，并且通过固定到磁板62上的总体“U”型的保持架82被保持在适当的位置。因此，一旦通电，控制系统66可通过电磁装置64将阀套管36固定在适当的位置。这样，在燃烧发生后防止燃烧室18打开，从而为活塞22提供足够的时间以回到图2的预燃烧位置。

现在参考图3-5，本工具10的一个重要特征是，触发开关26连接到控制系统66并且为控制系统提供唯一的由操作者作用的接口(active operatorinterface)。这是因为控制系统66被这样构造：操作者对触发开关的操作是用于启动火花产生所需的唯一由操作者启动的控制动作。与传统的燃烧动力型工具不同，本工具10不具有室开关或盖开关。因此，在本工具中，控制系统66被构造成：射击条件的改变与阀套管36的位置无关。

如图3所示，如风扇电动机49、火花塞46和电磁装置64一样，触发开关26连接到以微处理器为代表的控制系统66。燃料是通过WCE32的作用从燃料室50中配送的，驱动机械联结装置在本领域是已知的。在本工具10中，操作者结合触发开关26的驱动来使用该工具的方式将限定该工具是在顺序射击条件下工作还在重复的射击条件下工作。

现在参照图4，当操作者拿起该工具10时，如果通过连接到内部工具机械联结装置的WCE32的作用，该工具被按压抵靠工件，燃料将被引入燃烧室18内。一旦触发开关26在90处被拉动，风扇电动机49通电并且允许在92处的特定延迟直到风扇48以全速运转。同时，在94处，一旦风扇48以全速运行，只要操作者继续扣住/按压触发开关26，控制系统66就促使火花塞46以预定速率开始重复的火花产生或连续的脉冲。换句话说，在对单个紧固件的驱动过程中，动力源14中产生许多火花。

一旦产生了火花，燃烧室18中的燃料被点燃，在96处开始内燃机循环，该循环持续直到活塞22回到预射击位置。在该循环期间，活塞22沿汽缸20移动直到撞击到减震器54，参见96a处。在该移动的过程中，如本领域公知的，驱动器叶片24撞击紧固件且将紧固件驱入工件。

传感装置98(图2)，如加速度表或其它类型的撞击输入传感器(如压力传感器、温度传感器或构造成监控燃烧型射钉枪驱动事件的其它传感器)，布置为靠近减震器54(图2)以检测活塞22的移动或活塞22产生的撞击，并且传感装置98连接到控制系统66。在一个实施例中，在控制系统66的控制装置板内或在该控制系统外面的加速度表芯片检测活塞22在其行程末端对减震器54的撞击。在撞击减震器54后，活塞22需要60msec左右的时间来回到预射击位置。这是优选的时间段，电磁装置64在该时间段内通电，然而根据应用，活塞22回到预射击位置所需的时间可以有所不同。或者，当活塞22正在下降时，传感装置98可以检测初始加速度(工具举起)。作为安全措施，一段时间后，如果传感装置98没有检测到燃烧事件，点火脉冲被如微处理器的控制装置66定时以停止。然后，操作者松开扳机并重新拉动扳机以重新射击。当由于撞击到减震器54而从传感装置98处接收到显著的活塞移动、活塞到达最末端的信号时(在图4中的100处，发生在点火后一小段时间)，在102处，电磁装置64启动或通电，使得阀套管36保持在闭合的位置。在本文中，“通电”意味着充分地通电，如果充分接近电磁装置64，则阀套管36被该电磁装置保持在恰当的位置。

通过使阀套管36在预定的时间段内保持在恰当的位置，电磁装置64使燃烧室18保持在闭合状态以确保活塞22回到预射击位置。在该预定的时间段结束时(在104处)，电磁装置64被控制系统66断电，且燃烧室18打开用于排气或清空废气、冷却和充入空气。根据选择的是顺序操作还是重复操作，在紧固件已被驱动后，操作者可以松开或者不松开触发开关26，并且将工具10移动到下一紧固件位置。对于在顺序射击条件下驱动的下一和随后的紧固件，重复上述过程，不同的是，因为此时风扇48以在运行速度下，没有风扇延迟92。

应该注意的是，只要触发开关26被拉动，火花脉冲就一直持续，并且在106处，当操作者松开触发开关时，该火花脉冲结束。期望的是，控制系统66构造成，当风扇48不工作时，如通过故障或通过程序66a的定时功能的结束，火花脉冲也结束。或者，控制程序66a构造成，火花脉冲启动后，在特定时间段内没有产生驱动事件输入(100处)会使得火花脉冲结束。另一个选择是，在驱动事件输入100后，如在活塞返回和/或排除废气/重新充入空气期间(101处)，火花脉冲可以被暂停以节约能量。进一步期望的是，火花脉冲可直接由控制程序66a控制，如通过定时程序。当火花脉冲结束时，射击程序需要从工具操作的起始处重新启动。

现在参照图5，该图图示了另一个控制实施例的操作。该情况的主要特征是，当操作者启动或拉动触发开关26时，燃烧室控制装置60通电，参见110处。尽管事实上电磁装置64通电，但是它不会锁住燃烧室18直到阀套管36到达闭合位置，如本领域公知的，阀套管36到达闭合位置发生在工具10被按下抵靠工件时。在优选的实施例中，由于装置64是电磁体，因此只有当阀套管36被该装置产生的磁力保持足够接近该装置时，装置64才使得燃烧室闭合。

在燃烧后或内燃机循环开始时(96处)，燃烧室控制装置60使燃烧室18保持在锁定状态直到预定的时间段结束，该预定的时间段由控制系统66确定以使得活塞22正常返回。在该定时周期结束时(112处)，燃烧室控制装置60断电，从而使得燃烧室18打开以进行废气清除和充气。然后，在充分的预定断电周期结束时，该装置60重新通电(114处)以等待下一内燃机循环。

可以知道的是，本工具10的优点是控制系统66构造成，该工具只基于触发开关的程序操纵，选择顺序射击和重复射击条件中的一个条件产生燃烧循环。并且，该控制系统构造成，在任何检测到的阀套管36的位置，两种射击条件都被是被允许的。因此，本工具提供了在第一扳机拉动或操作后，无论工具是在顺序射击还是在重复射击条件下，都以相同方式操作的性能，因而减少了部件，降低了制造成本且简化了工具操作。并且，也可以消除由于室开关发生故障而导致的工具故障。

虽然本文已经描述了用于燃烧驱动型紧固件驱动工具的本发明的单个开关控制的双射击条件的射钉枪的特定实施例，但是本领域技术人员应意识到，在偏离本发明的情况下，可在较宽方面和下面的权利要求提出的范围内对其做出改变和改进。

Claims (17)

1.一种燃烧型工具，包括：

燃烧动力源，所述燃烧动力源包括在静止位置和闭合位置之间往复移动的阀套管，在静止位置燃烧室打开，在闭合位置燃烧室密封；

控制系统，所述控制系统可操作地连接到所述动力源；

触发开关，所述触发开关连接到所述控制系统且为所述控制系统提供操作者接口；

所述控制系统构造成，仅基于操作者对触发开关的操作使得在动力源中产生许多火花，以在所述动力源中启动用于驱动单个紧固件的燃烧，而不管所述阀套管是否在闭合位置。

2.根据权利要求1所述的工具，其中，所述控制系统构造成基于所述触发开关的一次操作来引起重复点火射击的启动。

3.根据权利要求2所述的工具，其中，所述重复点火射击的启动在与所述动力源相关联的风扇电动机达到指定的运行速度的同时发生。

4.根据权利要求2所述的工具，其中，所述控制系统构造成使得在顺序射击条件和重复射击条件中的一个条件下操作所述工具。

5.根据权利要求1所述的工具，其中，所述控制系统构造成引起在触发开关的所述操作和所述火花产生之间的延迟。

6.根据权利要求2所述的工具，其中，所述控制系统构造成，在所述阀套管到达所述闭合位置之前，引起所述重复点火射击的启动。

7.根据权利要求1所述的工具，其中，所述控制系统构造成控制风扇电动机操作、燃料注入操作和燃烧室控制装置操作中的至少一个工具功能，并且其中所述控制系统构造成，仅根据触发开关的所述操作，引起所述至少一个工具功能的启动。

8.根据权利要求1所述的工具，进一步包括：燃烧室控制装置，所述燃烧室控制装置用于使所述阀套管在预定的时间段内保持在所述闭合位置；和传感装置，用于检测活塞的移动，所述活塞用于触发所述控制装置的操作，所述控制装置和所述传感装置连接到所述控制系统。

9.根据权利要求8所述的工具，其中，所述控制系统构造成当所述传感装置检测到所述活塞到达最底部位置时引起燃烧室控制装置启动。

10.根据权利要求8所述的工具，其中，所述控制系统构造成，当所述传感装置在特定时间段内没有检测到活塞的移动时，使得所述火花产生停止。

11.根据权利要求8所述的工具，进一步包括位于所述燃烧室内且被所述控制系统控制的风扇，其中，所述控制系统构造成，当所述风扇不工作时，使所述火花产生停止。

12.根据权利要求1所述的工具，进一步包括燃烧室控制装置，燃烧室控制装置构造成根据所述触发开关的操作来通电。

13.一种燃烧驱动型紧固件驱动工具，包括：

燃烧驱动动力源；

工件接触元件，所述工件接触元件相对于所述动力源在静止位置和射击位置之间往复移动，所述工件接触元件连接到与所述动力源相关联的阀套管，并且可以在打开位置和闭合位置之间移动；

控制系统，所述控制系统可操作地与所述动力源相关联；

触发开关，所述触发开关连接到所述控制系统且为所述控制系统提供操作者接口；

所述控制系统构造成，当操作者操作所述触发开关时引起许多火花的产生，在单个紧固件的驱动期间，无论所述阀套管是否在闭合位置，所述动力源内产生所述的许多火花。

14.根据权利要求13所述的工具，进一步包括燃烧室控制装置，所述燃烧室控制装置被提供来使所述阀套管在预定的时间段内保持在所述闭合位置；和加速度表，用于检测活塞的移动，所述活塞的移动用于触发所述控制装置的操作，所述控制装置和所述加速度表连接到所述控制系统。

15.根据权利要求14所述的工具，其中，所述控制系统构造成，当所述加速度表在特定时间段内没有检测到活塞的移动时，所述火花产生暂时结束。

16.根据权利要求14所述的工具，其中，当拉动所述触发开关时，所述控制装置通电，但是只有当所述阀套管到达所述闭合位置时所述控制装置才被启动。

17.一种燃烧型工具，包括：

动力源，其包括往复运动的阀套管；

控制系统，所述控制系统可操作地连接到所述动力源，并且构造成在顺序射击条件和重复射击条件中的一个条件下操作所述工具；

触发开关，所述触发开关连接到所述控制系统且为所述控制系统提供操作者接口；

所述控制系统构造成仅基于触发开关的操作在所述顺序射击条件和所述重复射击条件中所选择的一个条件下使所述工具中发生点火，而不管所述阀套管是否在闭合位置。