CN102791434B - 具有套筒致动式活塞回位功能的气动打钉枪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与高压流体源一起使用的气动打钉枪（100）。所述气动打钉枪包括：壳体（102），其限定了可定位成与高压流体源流体连通的储存室（122）；缸体（108），其定位在所述壳体内；活塞（110），其具有活塞头（111），所述活塞头可在所述缸体内移动，所述缸体和所述活塞头在所述活塞头侧旁限定了回位室（126）；套筒（114），其可相对于所述缸体在第一套筒位置和第二套筒位置之间移动，所述套筒和所述缸体在其间限定了套筒空间（124），其中当所述套筒定位在所述第一套筒位置时，所述套筒空间（124）隔绝与所述回位室（126）的流体连通，且其中当所述套筒定位在所述第二套筒位置时，所述套筒空间定位成与所述回位室流体连通。

Description

具有套筒致动式活塞回位功能的气动打钉枪

技术领域

本发明通常涉及气动工具，且更特别地涉及一种气动打钉枪。

背景技术

气动工具通常用于建筑业。特别地，气动打钉枪经常用于建屋顶和搭构架工程。在标准配置中，气动打钉枪接通高压空气源（例如便携式压缩机），以给气动打钉枪提供调压压缩空气源。气动打钉枪通常配备有容纳多个钉子的细长钉仓。所述钉子通常以带条方式提供，由此所述钉子被彼此均匀隔开，且由塑料或纸质薄层制成的钉夹宽松地连接到彼此，或由树脂型材料简单地连接到彼此。在另一种形式中，钉子设置在可插入圆形钉仓的盘圈中。一旦在施工现场的工人将钉子条置入钉仓中且将气动打钉枪接通高压源，气动打钉枪就准备好可以操作了。

气动打钉枪配备有推顶组件，其包括弹簧加载的安全梢端。来自钉子条（其置于钉仓内部）的钉子位于接近推顶组件的梢端的内部。操作员将推顶组件的梢端置于抵靠工作件以按压梢端。一旦梢端被压下，气动打钉枪变得响应于施加到扳机的力。当操作员将力施加到扳机，气动打钉枪致动了气动打钉枪内部的气动执行机构。气动执行机构包括锤击部件，其从预备位置朝向钉子高速冲击。锤击部件撞击钉子，导致钉子从钉子条上脱离、从推顶组件离开、以及打入工件。一旦操作员释放扳机，气动执行机构使锤击部件快速回位至预备位置且保持在那里，直到操作员再次将力施加到扳机。

在上面的操作过程中，现有技术的气动打钉枪将压缩空气提供给数个室，以致动执行机构以及使执行机构回位至其预备位置。压缩空气在其完成其预期目的（例如，致动执行机构或使锤击部件回位）后经常被释放到大气中。因此，在被释放到大气前，数个容积的压缩空气在相应的室中进行机械做功。因此，所述压缩空气导致压缩机的功率循环，这不仅消耗功率还缩短了压缩机的寿命。此外，一些现有技术中的气动打钉枪包括回位机构，所述回位机构使锤击部件相对较慢地回位至其预备位置。这导致工具速度变低。

因此，需要一种气动打钉枪，其能循环利用压缩空气，以响应于工人拉动和释放扳机，从而实现所述气动打钉枪在致动其执行机构和使执行机构回位至预备位置过程中的一些功能。还需要提高使锤击部件回位至预备位置的速度，这将导致工具速度提高。

发明内容

根据本公开的一个实施例，提供了一种与高压流体源一起使用的气动打钉枪。所述气动打钉枪包括：壳体，其限定了可定位为与高压流体源流体连通的储存室；缸体，其定位在所述壳体中。气动打钉枪还包括活塞，其具有活塞头和从所述活塞头延伸出的驱动部件，所述活塞头在所述缸体中可移动，所述缸体和所述活塞头限定了（i）在所述活塞头第一侧的移位室，和（ii）在所述活塞头的相反的第二侧的回位室。气动打钉枪还包括套筒，其相对于所述缸体可在第一套筒位置和第二套筒位置之间移动，所述套筒和所述缸体限定了其间的套筒空间，其中：当所述套筒定位在所述第一套筒位置时，（i）所述套筒空间与所述回位室的流体连通被隔绝，且（ii）所述回位室定位为与大气流体连通；且当所述套筒定位在所述第二套筒位置时，（i）所述套筒空间定位为与所述回位室流体连通，且（ii）所述回位室与大气的流体连通被隔绝。此外，气动打钉枪包括阀，其可在以下两种状态之间移动：（i）第一阀状态，其中在第一阀状态下所述移位室与所述储存室的流体连通被隔绝，且定位为与大气流体连通；以及（ii）第二阀状态，其中在第二阀状态下所述移位室定位为与所述储存室流体连通，且与大气的流体连通被隔绝。气动打钉枪还包括致动器，其可定位在致动位置和断开致动位置之间，其中：（i）当所述致动器定位在所述致动位置处，将导致所述阀移动至所述第一阀状态，且将导致所述套筒移动至所述第一套筒位置；以及（ii）当所述致动器定位在所述断开致动位置处，将导致所述阀移动至所述第二阀状态，且将导致所述套筒移动至所述第二套筒位置。

附图说明

通过参考以下详细说明和附图，上述特征和优点以及其它对本领域普通技术人员而言将更加显而易见。

图1描述了本公开的气动打钉枪示为处于断开致动位置时的剖视图；

图2是类似于图1的视图，但是示出了气动打钉枪刚置于致动位置之后而处于过渡状态的气动打钉枪；

图3是类似于图2的视图，但是示出了处于致动位置的稳定状态下的气动打钉枪；

图4是类似于图3的视图，但是示出了离开致动位置之后的气动打钉枪刚置于断开致动位置之后而处于初始过渡状态的气动打钉枪；以及

图5是类似于图4的视图，但是示出了离开致动位置之后的气动打钉枪短时间置于断开致动位置之后而处于另一过渡状态的气动打钉枪。

具体实施方式

为了促进对本发明原理的理解，现在将参考附图所示和以下书面说明所描述的实施例。可以理解的是，不会因此而意在限制本发明的范围。还可以理解的是，本发明包括对于所示实施例的任何改变和修改，并且还包括本领域普通技术人员通常可以认识到的对于属于该发明的发明原理的进一步应用。

参考图1，描述了一种根据本公开的气动打钉枪100。气动打钉枪100包括壳体102、压缩空气接通部件103、扳机104、触发阀106、缸体108、活塞110、主阀112、套筒114、以及偏置部件116。气动打钉枪100还包括数个室，所述室包括套筒室118、主阀室120、储存室122、套筒空间124、回位室126、以及移位室128。气动打钉枪100还包括数个空气通道，所述空气通道包括流体通道129、排放端口132、双向端口134、以及流体通道136。气动打钉枪100还包括柔性缓冲器138。壳体102包括手柄105。

高压流体源FS（诸如便携式空气压缩机）包括接通部件（未示出），其配合接通部件103以将高压流体源FS置于与气动打钉枪100流体连通。压缩空气接通部件103布置在手柄105的端部，且与储存室122持续流体连通。储存室122的内部从手柄105内的腔体延伸到与缸体108相接近的腔体。扳机104可定位于两个位置。第一位置被称为致动位置，而第二位置被称为断开致动位置。触发阀106也可定位于致动位置和断开致动位置。扳机104由弹簧107偏置以驱向断开致动位置。扳机104从其断开致动位置到其致动位置的移动，会引起触发阀106从其断开致动位置移动到其致动位置。

触发阀106流体连通于套筒室118和主阀室120。套筒室118和主阀室120彼此持续流体连通。在触发阀106的致动位置处，触发阀106定位为将套筒室118和主阀室120的组合置于与大气流体连通，即，允许容纳在这些室中的流体散逸到大气中，由此使这些室内的压强与大气压强相等。相反地，在断开致动位置处，触发阀106定位为将套筒室118和主阀室120的组合置于与储存室122流体连通。活塞110包括活塞头111和联接到活塞头111的驱动部件113。主阀112包括位于主阀112中心内的流体通道136。主阀还包括密封部件150和152。

缸体108固定地布置在壳体102内。活塞头111可移动地布置在缸体108内。主阀112可移动地布置在壳体102的后部内。密封部件152围绕主阀112布置且将阀密封抵靠在壳体102上。

主阀112配置成从第一位置向第二位置移动。在第一位置（被称为断开致动位置）处，主阀112与缸体108相接触，且由此通过密封部件150将缸体密封而不与储存室122流体连通。主阀112的断开致动位置在图1中描述。当主阀112在断开致动位置处时，流体通道136使主阀112的活塞侧接通到大气。第二位置（被称为致动位置）由主阀112限定，所述主阀112在由箭头B指出的方向上已经移动至与缸体108脱离接触。在该位置处，主阀112定位为将缸体置于与储存室流体连通。并且在致动位置处，流体通道136不与大气流体连通。

主阀112具有两个相反的致动表面112A和112B。致动表面112A与主阀室120持续流体连通。致动表面112B与储存室122持续流体连通。致动表面112A在面积上比致动表面112B大。当主阀室120与大气流体连通时（即，当触发阀106处于致动位置时），可忽略的力作用在致动表面112A上。同时，力F_112B（即，储存室内的压强乘以致动表面112B的面积）在箭头B的方向上作用在致动表面112B上。力F_112B导致主阀112在箭头B的方向上移动。当主阀室120与储存室122流体连通时（即，当触发阀106处于断开致动位置时），力F_112A（即，主阀室120内的压强乘以致动表面112A的面积）在箭头A的方向上作用在致动表面112A上。同样的力F_112B继续在箭头B的方向上作用在致动表面112B上。但是，因为致动表面112A大于致动表面112B，力F_112A也大于力F_112B。两个力F_112A和F_112B之差产生大小为F_112A-F_112B且方向为箭头A方向的合力F_112N。因此，合力F_112N导致主阀112在箭头A的方向上移动。

此外，偏置部件（未示出）也布置在主阀112（其接触着致动表面112A）和壳体的端部之间。主阀偏置部件配置为在箭头A的方向上提供附加力F_112s以加到力F_112A。力F_112s明显小于力F_112B，由此当力F_112A可忽略时，储存室内的压缩空气易于克服力F_112s。此外，主阀偏置部件将主阀112偏置至与缸体接触，以在没有压力施加到气动打钉枪100时防止主阀112振颤，例如，在运输气动打钉枪的过程中。

移位室128是限定在活塞头111和主阀112之间的空间。在图1中，移位128具有可忽略的体积（即，活塞头111定位为接近于或实际上接触于主阀112）。回位室是限定在活塞头111下方的空间（即，限定在活塞头和缓冲器138之间）。缓冲器138位于缸体108的远端，且配置为对活塞头111的高速移动进行缓冲和停止，在下面更详细地描述。

套筒114可移动地布置在缸体108外，且配置为在套筒114和缸体108之间形成套筒空间124。套筒114包括密封部件154、156和158以将套筒室118相对于套筒空间124和排放端口132密封。套筒由偏置部件116沿箭头B的方向进行偏置。套筒114配置为从第一位置向第二位置移动。

在第一位置处（被称为断开致动位置），套筒114在壳体102的远端。套筒114的断开致动位置在图1中描述。在断开致动位置处，套筒室118与储存室122流体连通。套筒室118的压强作用于套筒114的致动表面114A，由此产生等于致动表面114的面积乘以套筒室118内的压强的力F_114A。力F_114A大于由偏置部件116产生的偏置力F_114s。因此，产生的合力F_114N导致套筒在箭头A的方向上移动至断开致动位置。在断开致动位置处，套筒空间124经由双向端口134与回位室126流体连通。

第二位置（被称为致动位置）由在箭头B的方向上移动后的套筒114限定。在致动位置处，套筒室118不再与储存室122流体连通。作为替代，套筒室118与大气流体连通。偏置力F_114s大于在致动位置处可忽略的力F_114A。因此，套筒114在箭头B的方向上从其断开致动位置移动至其致动位置。在致动位置处，套筒空间124经由止回阀130而与移位室128流体连通，如下面更详细地描述。

在操作中，主阀偏置部件（未示出）将主阀112偏置抵靠在缸体108上。操作者通过将压缩空气接通部件103连接到高压流体源FS的接通部件（未示出）而将气动打钉枪100接通到高压源（例如，压缩机）。由于这样连通，压缩空气进入储存室122。扳机104处于断开致动位置时，触发阀106定位为将主阀室120置于与储存室122流体连通。主阀室120中的压强在主阀112的致动表面112A上产生力F_112A。并且，储存室122内的压强在主阀112的致动表面112A上产生力F_112B。力F_112A和力F_112s（即，由主阀偏置部件（未示出）产生的力）抵消力F_112B以产生合力F_112N，所述合力F_112N导致主阀112强有力地保持抵靠着缸体108。

并且，当扳机处于断开致动位置时，触发阀106定位为将套筒室118置于与储存室122流体连通。套筒室118内的压强在套筒114的致动表面114A上产生力F_114A。力F_114A抵消力F_114s以产生合力F_114N，所述合力F_114N导致套筒114呈现图1中示出的位置。

然后，操作员按压扳机104以将所述扳机104移动至致动位置。图2描述了扳机104刚置于致动位置之后而处于过渡状态的气动打钉枪100。当扳机104处于致动位置时，触发阀106定位为将主阀室120置于与大气流体连通。由此，主阀112的致动表面112A上的力F_112A可忽略。储存室122的压强继续在主阀112的致动表面112B上产生力F_112B。力F_112s抵消力F_112B以产生合力F_112N，所述合力F_112N导致主阀112在箭头B的方向上移动，由此相对于缸体108解除密封，如图2中所描述。

一旦主阀112不再将缸体108相对于储存室122密封，来自储存室122的高压流体就会进入移位室128。然后，活塞110在箭头A的方向上移动。

当扳机处于致动位置时，触发阀106定位为也将套筒室118置于与大气流体连通。此后，套筒114的致动表面114A上的力F_114A可忽略。基本上未受阻碍的力F_114s导致套筒114在箭头B的方向上移动至其致动位置，如图2所示。

在套筒114的致动位置，双向端口134经由排放端口132与大气流体连通。应该认识到的是，虽然本公开的视图中描述了两个排放端口132和两个双向端口134，但可以提供附加的双向端口和排放端口以改进流体连通性能。

当双向端口134经由排放端口132与大气流体连通时，随着活塞110在箭头A的方向上移动，回位室126内的现有流体被排到大气中。回位室126和大气之间的流体转移由示出流体流动方向的虚线箭头指出。因为回位室126与大气流体连通，活塞110以基本上未受阻碍的方式移动，由此改进气动打钉枪100的操作效率。

同样在图2中描述的是活塞110的驱动部件113对钉子的冲击。活塞110在箭头A的方向上高速移动。一旦冲击钉子，所述钉子被高速驱逐出气动打钉枪。虽然未示出，但应该意识到的是，气动打钉枪100配备有现有技术中气动打钉枪所具有的标准安全装置。例如，钉子位于推顶器内，所述推顶器包括慢速移动的梢端。扳机将锁定在断开致动位置处，直到推顶器的梢端被驱向抵靠着工件从而使得所述梢端处于按压状态。

当扳机处于致动位置时，活塞110在箭头A的方向上从图2中示出的活塞110位置继续移动，直到活塞110与缓冲器138相接触。图3描述了扳机104置于致动位置之后的稳定状态下的气动打钉枪100。在图3中，活塞110与缓冲器138相接触。缓冲器138是有弹性的，且因此为活塞110提供了减振功能。此外，缓冲器138防止了活塞头111和缸体108的远端之间进行“金属对金属”的接触。移位室128内的高压流体有利地使活塞110从缓冲器138弹开的程度最小化。同样在图3中描述的是钉子完全射出离开气动打钉枪100。气动打钉枪将保持在图3中描述的稳定状态，直到气动打钉枪的操作员释放扳机104，使得扳机从致动位置移动至断开致动位置。

同样在图3中描述的是经由限定在缸体108的壁和止回阀130中的流体通道129而产生的在移位室128和套筒空间124之间的单方向流体流动（根据虚线箭头的方向）。这样的流体流动导致套筒空间被充满以呈现高压状态。该流体转移仅在活塞头111的密封部件160已经在其移动路径中经过止回阀130之后产生。

图4描述了离开致动位置之后的扳机104刚置于断开致动位置之后而处于初始过渡状态的气动打钉枪100。当扳机104处于断开致动位置时，触发阀106定位为将主阀室120置于与储存室122流体连通。致动表面112A上的力F_112A加上来自主阀偏置部件的力F_112s会抵消通过储存室122中的压强而施加到致动表面112B上的力F_112B，以产生导致主阀112在箭头A的方向上移动的合力F_112N，由此将缸体108相对于储存室122密封，如图4中所描述。

一旦主阀112将缸体108相对于储存室122密封，移位室128经由位于主阀112中心内的流体通道136而置于与大气流体连通。换句话说，当主阀112置于图4中描述的位置时（即，抵靠着缸体108），流体通道136开口通向大气。

当扳机置于断开致动位置时，触发阀106定位为也将套筒室118置于与储存室122流体连通。因此，套筒114的致动表面114A上的力F_114A克服力F_114s且导致套筒在箭头A的方向上移动至图4中描述的套筒位置。

在套筒114的断开致动位置处，双向端口134与套筒空间124流体连通。因此，回位室126（在图4中描述为塌缩的状态）置于经由双向端口134与套筒空间124流体连通。密封部件158防止了套筒空间124或回位室126经由排放端口132流体连通于大气。

当回位室126与套筒空间124相流体连通时，且当移位室128经由流体通道136与大气相流体连通时，套筒空间124中现有的高压流体导致活塞在箭头B的方向上移动。

图5描述了离开致动位置之后扳机短时间置于断开致动位置之后而处于另一过渡状态的气动打钉枪100。在图5中描述的是两组指出流体流动的箭头。第一组箭头（虚线箭头）指出从套筒空间124到回位室126内的流体转移。套筒空间124内的流体具有高压，因为在图3中描述的活塞运动的后部分过程中，高压流体通过流体通道129和止回阀130而从移位室128引入到套筒空间124内。引入到回位室126内的高压流体作用在活塞头111的下侧，且由此导致活塞110在箭头B的方向上移动。第二组箭头（虚线箭头）指出经由主阀112的流体通道136而从移位室128流动到大气中的流体流动。

在视图和前述说明中示出和描述了本发明，同时同样的内容被理解为示意性的且不限定特征。可以理解的是，仅介绍了优选实施例，且希望保护在本发明精神内的所有改变、修改和另外的应用。

Claims (16)

1.一种与高压流体源一起使用的气动打钉枪，包括：

壳体，其限定了被定位为与高压流体源通过流体相连通的储存室；

缸体，其定位在所述壳体内；

活塞，其具有活塞头和从所述活塞头延伸的驱动部件，所述活塞头能够在所述缸体内移动，所述缸体和所述活塞头限定了在所述活塞头第一侧的移位室、以及在所述活塞头的相反第二侧的回位室；

套筒，其能够相对于所述缸体在第一套筒位置和第二套筒位置之间移动，所述套筒和所述缸体限定了位于其间的套筒空间，其中当所述套筒定位在所述第一套筒位置时，所述套筒空间与所述回位室的流体连通被隔绝，且所述回位室定位为与大气进行流体连通；并且当所述套筒定位在所述第二套筒位置时，所述套筒空间定位为与所述回位室通过流体相连通，且所述回位室与大气的流体连通被隔绝；

阀，其能够在以下两个状态之间移动，即：第一阀状态，其中在所述第一阀状态下所述移位室与所述储存室的流体连通被隔绝、且所述移位室定位为与大气进行流体连通；以及第二阀状态，其中在所述第二阀状态下所述移位室定位为与所述储存室通过流体相连通、且所述移位室与大气的流体连通被隔绝；以及

致动器，其能够在致动位置和断开致动位置之间定位，其中当所述致动器定位在所述致动位置时，所述阀被导致移动至所述第一阀状态，且所述套筒被导致移动至所述第一套筒位置；且当所述致动器定位在所述断开致动位置时，所述阀被导致移动至所述第二阀状态，且所述套筒被导致移动至所述第二套筒位置。

2.如权利要求1所述的气动打钉枪，其特征在于：

所述缸体包括侧壁，所述侧壁中限定有第一流体通道和第二流体通道，且

当所述套筒定位在所述第二套筒位置时，所述移位室定位为经由所述第一流体通道、所述套筒空间和所述第二流体通道而与所述回位室通过流体相连通。

3.如权利要求2所述的气动打钉枪，其特征在于：还包括止回阀，其配置为允许流体经由所述第一流体通道从所述移位室流动到所述套筒空间，且防止流体经由所述第一流体通道从所述套筒空间流动到所述移位室。

4.如权利要求2所述的气动打钉枪，其特征在于：

所述壳体包括限定了排出通道的外壁，且

当所述套筒定位在所述第一套筒位置时，所述回位室定位为经由所述第二流体通道和所述排出通道而与大气进行流体连通。

5.如权利要求1所述的气动打钉枪，其特征在于：还包括弹簧，其位于所述壳体内且被配置为朝向所述第一套筒位置来偏置所述套筒。

6.如权利要求5所述的气动打钉枪，其特征在于：

所述壳体还限定了端壁，且

所述弹簧介于所述端壁和所述套筒之间。

7.如权利要求6所述的气动打钉枪，其特征在于：还包括缓冲器，其中，

所述壳体还具有限定在所述端壁内的凹部，

所述缓冲器至少部分地定位于所述凹部中，且

所述弹簧定位为围绕所述套筒、所述缸体和所述缓冲器。

8.如权利要求1所述的气动打钉枪，其特征在于：还包括至少部分地定位于所述壳体内的缓冲器，其中，

所述缓冲器限定了驱动通道，且

所述驱动部件贯穿所述驱动通道。

9.如权利要求8所述的气动打钉枪，其特征在于：所述回位室介于所述缓冲器和所述活塞头之间。

10.如权利要求1所述的气动打钉枪，其特征在于：

所述缸体包括第一端部和相反的第二端部，

所述阀连接到所述缸体的所述第一端部，

所述移位室介于所述阀和所述活塞头之间。

11.如权利要求10所述的气动打钉枪，其特征在于：还包括联接到所述缸体的所述第二端部上的缓冲器，其中，

所述回位室介于所述缓冲器和所述活塞头之间。

12.如权利要求1所述的气动打钉枪，其特征在于：

所述壳体还限定了控制通道，

当所述致动器定位在所述断开致动位置时，所述控制通道与所述储存室通过流体相连通，且

当所述控制通道与所述储存室通过流体相连通时，所述阀定位在所述第一阀状态。

13.如权利要求12所述的气动打钉枪，其特征在于：

所述壳体还限定了套筒室，其中所述套筒位于所述套筒室内，

所述套筒室与所述控制通道通过流体相连通，且

当所述控制通道与所述储存室通过流体相连通时，所述套筒定位在所述第二套筒位置。

14.如权利要求12所述的气动打钉枪，其特征在于：

当所述致动器定位在所述致动位置时，所述控制通道与所述储存室的流体连通被隔绝，且

当控制通道与所述储存室的流体连通被隔绝时，所述阀定位在所述第二阀状态。

15.如权利要求14所述的气动打钉枪，其特征在于：

所述壳体还限定了套筒室，其中所述套筒定位于所述套筒室中，

所述套筒室与所述控制通道通过流体相连通，

当所述控制通道与所述储存室通过流体相连通时，所述套筒定位在所述第二套筒位置，且

当所述控制通道与所述储存室的流体连通被隔绝时，所述套筒定位在所述第一套筒位置。

16.如权利要求15所述的气动打钉枪，其特征在于：

当所述致动器定位在所述致动位置时，所述控制通道与大气进行流体连通。