CN108068060B - 具有截止阀的气弹簧紧固件驱动器 - Google Patents

具有截止阀的气弹簧紧固件驱动器 Download PDF

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Abstract

一种紧固件驱动器，该紧固件驱动器包括：驱动刀片和气弹簧机构。所述气弹簧驱动机构包括：驱动缸体以及位于所述驱动缸体中的驱动活塞，驱动活塞连接于所述驱动刀片以与所述驱动刀片一起运动。所述驱动活塞受到由通过所述气弹簧机构产生的压差所造成的驱动力的作用。所述紧固件驱动器还包括可调节阀，该可调节阀用于可选择地限制进入位于所述活塞上方的所述驱动缸体中的气体流量，或者来自位于所述驱动活塞下方的所述驱动缸体的处于大气压力下的环境空气的流量，从而随着所述驱动活塞和所述驱动刀片从所述缩回位置运动到所述伸出位置，改变作用在所述驱动活塞上的压差。

Description

具有截止阀的气弹簧紧固件驱动器
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月9日提交的共同未决的美国临时专利申请No.62/419,616的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及电动工具，更具体地涉及气弹簧紧固件驱动器。
背景技术
本领域中已知可以使用各种紧固件驱动器驱动紧固件(例如，钉子、大头针、订书钉等)进入工件中。这些紧固件驱动器利用本领域中已知的各种手段(例如，空气压缩机产生的压缩空气、电能、飞轮机构)运行，但是这些设计通常会受功率、尺寸和成本的限制。
发明内容
一方面，本发明提供了一种紧固件驱动器，该紧固件驱动器包括：驱动刀片，该驱动刀片能够从缩回位置向伸出、驱动位置移动，以用于驱动紧固件进入工件中；气弹簧机构，该气弹簧机构用于从所述缩回位置向所述驱动位置驱动所述驱动刀片。所述气弹簧驱动机构包括：驱动缸体，以及驱动活塞，该驱动活塞位于所述驱动缸体中，该驱动活塞连接于所述驱动刀片以与所述驱动刀片一起运动。所述驱动活塞受到由通过所述气弹簧机构产生的压差所造成的驱动力的作用。所述紧固件驱动器还包括可调节阀，该可调节阀用于可选择地限制进入位于所述活塞上方的所述驱动缸体中的气体流量，或者来自位于所述驱动活塞下方的所述驱动缸体的处于大气压力下的环境空气的流量，从而随着所述驱动活塞和所述驱动刀片从所述缩回位置运动到所述伸出位置，改变作用在所述驱动活塞上的压差。
通过考虑以下详细说明和附图，本发明的其他特征和方面将变得明显。
附图说明
图1是根据本发明的一种实施方式的气弹簧紧固件驱动器的侧视图；
图2是沿线2-2剖切的图1的气弹簧紧固件驱动器的剖视图，其中部分被移除；
图3是用于图1的气弹簧紧固件驱动器的可调节阀的分解立体图；
图4是显示为封闭状态的图3的可调节阀的组合状态的立体图；
图5是显示为完全打开状态的图3的可调节阀的组合状态的立体图；
图6是与图2相似的根据本发明的另一种实施方式的气弹簧紧固件驱动器的剖视图。
在详细解释本发明的任何实施方式之前，需要理解的是，本发明的应用不局限于在下面描述或者在附图中显示的零件的构造和设置的细节。本发明能够是其它实施方式，并能够以不同方式实践或实现。此外，需要理解的是，在此使用的措辞和术语目的是为了进行描述，不应理解为限制。
具体实施方式
参见图1，气弹簧紧固件驱动器10可操作为将保持在弹匣14中的紧固件(例如，钉子、大头钉、订书钉等)驱动至工件中。紧固件驱动器10包括驱动缸体18以及设置在驱动缸体18中的可移动的驱动活塞22(图2)。紧固件驱动器10还包括连接于活塞22以与活塞22一起运动的驱动刀片26。紧固件驱动器10不需要外部的气压源，而是包括增压气体(例如压缩空气)的存储腔缸体30，该存储腔缸体30与缸体18的位于驱动活塞22之上的部分流体连通。在所示的实施方式中，缸体18和驱动活塞22设置在存储腔缸体30中并与存储腔缸体30共轴线。
参考图2，缸体18的驱动刀片26限定驱动轴线38，并且在驱动循环中，驱动刀片26和活塞22能够在缩回位置(例如，缸体18中的上止点位置)和伸出的驱动位置(例如，缸体18中的下止点位置)之间移动。所述紧固件驱动器10还包括提升机构42，提升机构42通过电机46驱动，并且提升机构42能够操作为使得驱动刀片26和活塞22从驱动位置返回到预备(即，缩回)位置。电池50(图1)电连接于电机46以向电机46提供电力功率。在可选的实施方式中，所述紧固件驱动器10可以通过交流电压输入(即，来自于壁式插座)驱动。
紧固件驱动器10还包括可调节阀54(图2至图5)，可调节阀54接近缸体18的入口58以可选择地限制进入位于驱动活塞22上方的缸体18的气体的流量，从而随着驱动活塞22和驱动刀片26从缩回位置移动至驱动位置改变作用在驱动活塞22上的压差。结果是，这改变了作用在驱动刀片26上的力，转而改变紧固件进入工件内的驱动深度。参见图3，可调节阀54配置为可调节的挡板(shutter)组件62，挡板组件62包括端盖66、调节机构(即杆70)和挡板(shutter)74。端盖66固定于接近入口58的缸体18，并且端盖66包括形成在其中的开口78。杆70通过紧固件驱动器10的用户控制并且与固定连接于挡板74的框架82一体形成以共同旋转。可以使用一些不同连接机构中的任何来使杆(lever)70与紧固件驱动器10的用户易于接近的外部杆(未显示)相互连接。在可选择的实施方式中，杆70可以凭借任何形式的调节件(例如把手、滑块等)并且可以以任何方式(例如通过枢转、滑动等)移动。
挡板74能够绕轴线80旋转，轴线80在紧固件驱动器10的图示的实施方式中与驱动轴线38共轴，以遮挡形成在端盖66上的每一个开口78(图4)中的一部分或者不遮挡形成在端盖66上的开口78(图5)。当开口78未被挡板74遮挡，不管是部分地还是全部地，开口78暴露于位于存储腔缸体30中的压缩空气的压力下。换言之，随着驱动活塞22和驱动刀片26从伸出位置移动到驱动位置，杆70能够旋转以调节压缩气体能够从存储腔缸体30流入到缸体18中并位于驱动活塞22上方的比例。
参见图3，端盖66包括多个齿86，所述多个齿86能够与设置在挡板74上的相对棘爪90接合，以将挡板74和杆70保持在图4和图5所示位置以及图4和图5所示位置之间的任意中间位置。参见图3，遮挡板(screen)94(出于清楚的原因在图4和图5中未显示)夹在框架82和挡板74之间，并且防止存储腔缸体30中的任何杂物通过开口78进入缸体18。框架82固定于挡板74，以通过肋98与挡板74共同旋转，肋98形成在挡板74的毂102上并容纳于形成在框架82上的相对应的槽106中。另外，紧固件110将框架82和挡板74固定至端盖66，端盖66固定于缸体18(例如，通过过盈配合)。在可选实施方式中，杆70、框架82、挡板74以及遮挡板94可以整体形成为一体件。
通过调节杆70，并且相应地调整各个开口78的由挡板74遮挡的部分，用户可以调节施加于驱动活塞22和驱动刀片26上的力。具体地，借助于通过开口78提供控制的渗出以用于替换存储腔缸体30中压缩空气，挡板74调节作用在驱动活塞22上的压差。例如，当每个开口78的大部分封闭(图4)时，在紧固件驱动操作中，随着驱动活塞22的下降，因为替换气体能够从存储腔缸体30中抽吸出的比例相对较低，(相对于存储腔缸体30中的压力)在缸体18的位于驱动活塞22上方的部分中形成相对较低的压力。这产生了作用在驱动活塞22上的相对较小的压差，导致驱动活塞22和驱动刀片26由相对较小的力驱动。或者，当开口78完全不被挡板74遮挡(图5)时，随着驱动活塞22在缸体18中下降，驱动活塞22的上端暴露于与存储腔缸体30的压力大体相等的压力下。这产生了作用在驱动活塞22上的相对较大的压差，导致驱动活塞22和驱动刀片26由相对较大的力驱动。
在操作紧固件驱动器10时，通过对电机46供电，提升机构42驱动活塞22和驱动刀片26至预备位置。随着活塞22和驱动刀片26被驱动至预备位置，位于活塞22上方的气体和存储腔缸体30内的气体被压缩。一旦位于预备位置，活塞22和驱动刀片26保持在原位直到通过用户扣动扳机(未显示)而释放。当释放后，位于活塞22上方的气体和存储腔缸体30中的压缩气体驱动活塞22和驱动刀片26至驱动位置，从而驱动紧固件进入工件中。如果用户期望减小紧固件驱动进入到工件中的深度，用户如上所述关闭挡板74，从而遮挡位于端盖66处的开口78的大部分，并限制随着驱动活塞22和驱动刀片26朝向驱动位置运动而来自存储腔缸体30的通过缸体18的入口58的压缩替换气体的流量。如上面解释的，这减小了作用在驱动活塞22上的压差，并且因此也减小了施加于驱动刀片26上的合力。然而，如果用户期望增大紧固件驱动进入到工件中的深度，用户如上所述打开挡板74，从而不遮挡开口78，以使得存储腔缸体30和缸体18的位于驱动活塞22上方的部分有效地成为单个的连续体积，在该体积中处于大致均匀压力下的压缩空气作用在驱动活塞22的上端。如上面解释的，这增大了作用在驱动活塞22上的压差，并且因此增大了施加于驱动刀片26上的合力。
图6示出了气弹簧驱动紧固件驱动器210的一种可选实施方式，相同的特征采用相同的附图标记并且数字增加“200”。除了可调节阀254设置为邻近缸体端盖234，紧固件驱动器200与图1和图2中示出的紧固件驱动器10的其它方面相同。在该实施方式中，通过可调节阀254的端盖266的开口278与缸体端盖234的一个或多个开口236对齐。因此，可调节阀254可操作为选择地限制来自位于驱动活塞222下方的缸体218的处于大气压力下的环境空气的流量，从而随着驱动活塞222和驱动刀片226从缩回位置运动到伸出位置而改变作用在驱动活塞222上的压差。
具体地，当可调节阀254位于所谓的关闭状态时(如图4所示)，与可调节阀254位于打开状态(如图5所示)的情况相比，随着驱动活塞222朝向驱动位置移动，位于驱动活塞222下方的缸体218中的环境空气可能流出缸体218的比例相对较低。结果是，与打开状态(图5)相比，当可调节阀254位于所谓的关闭状态时(图4)，位于驱动活塞222下方的缸体218中的环境空气的压力较高，导致当可调节阀254位于所谓的关闭状态(图4)时，作用在驱动活塞222上的压差相对较小。在其它方面，紧固件驱动器210的操作与上面关于图1和图2中的紧固件驱动器的描述相同。
在图6的紧固件驱动器的可选实施方式中，缸体端盖234可以与可调节阀254的端盖266整体形成为一体件。或者，缸体端盖234可以省略，而替代为将可调节阀254的端盖266直接连接至缸体218的下端。
本发明的其他特征在以下的权利要求中限定。

Claims (20)

1.一种紧固件驱动器，该紧固件驱动器包括：
驱动刀片，该驱动刀片能够从缩回位置向伸出、驱动位置移动，以用于驱动紧固件进入工件中；
气弹簧机构，该气弹簧机构用于从所述缩回位置向所述驱动位置驱动所述驱动刀片，所述气弹簧驱动机构包括：
驱动缸体，以及
驱动活塞，该驱动活塞位于所述驱动缸体中，所述驱动活塞连接于所述驱动刀片以与所述驱动刀片一起移动，所述驱动活塞受到由通过所述气弹簧机构产生的压差所造成的驱动力的作用；以及
可调节阀，该可调节阀包括能够调节大小并供气流通过的开口，以用于可选择地限制进入位于所述驱动活塞上方的所述驱动缸体中的气体流量，或者来自位于所述驱动活塞下方的所述驱动缸体的处于大气压力下的环境空气的流量，从而随着所述驱动活塞和所述驱动刀片从所述缩回位置运动到所述伸出位置，改变作用在所述驱动活塞上的压差。
2.根据权利要求1所述的紧固件驱动器，其中，所述可调节阀还包括调节机构，该调节机构能够移动以调节所述开口的大小，以调节进入位于所述驱动活塞上方的所述驱动缸体的气体流量，或者来自位于所述驱动活塞下方的所述驱动缸体的处于大气压力下的环境空气的流量。
3.根据权利要求1所述的紧固件驱动器，其中，所述可调节阀还包括：
端盖，该端盖固定于所述驱动缸体的一端，该端盖上具有所述开口，以及
挡板，该挡板能够移动以遮挡所述开口的至少一部分。
4.根据权利要求3所述的紧固件驱动器，其中，所述挡板能够在所述开口基本未被遮挡的第一位置和所述开口基本被遮挡的第二位置之间移动，并且其中当所述挡板位于所述第一位置时，与所述挡板位于所述第二位置时相比，作用在所述驱动活塞上的压差更大。
5.根据权利要求4所述的紧固件驱动器，其中，所述可调节阀还包括调节机构，该调节机构能够由用户控制并且连接于所述挡板以用于在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述挡板。
6.根据权利要求5所述的紧固件驱动器，其中，所述调节机构是连接于所述挡板以与所述挡板共同旋转的杆。
7.根据权利要求6所述的紧固件驱动器，其中，所述可调节阀还包括：
框架，所述杆与所述框架整体形成为一体件；和
遮挡板，该遮挡板位于所述框架和所述挡板之间，其中所述遮挡板连接于所述框架和所述挡板并与所述框架和所述挡板共同旋转。
8.根据权利要求4所述的紧固件驱动器，其中，所述挡板能够相对于所述端盖围绕旋转轴线旋转。
9.根据权利要求8所述的紧固件驱动器，其中，所述驱动刀片沿驱动轴线往复运动，并且其中所述旋转轴线与所述驱动轴线共轴。
10.根据权利要求8所述的紧固件驱动器，其中，所述可调节阀还包括：
限定在所述端盖或所述挡板中的一者上的多个齿；和
限定在所述端盖或所述挡板中的另一者上的至少一个棘爪，
其中所述棘爪能够与所述齿接合以将所述挡板保持在所述第一位置或所述第二位置。
11.根据权利要求10所述的紧固件驱动器，其中，所述齿限定在所述端盖上，并且其中所述棘爪限定在所述挡板上。
12.根据权利要求11所述的紧固件驱动器，其中，所述棘爪为第一棘爪，并且其中所述可调节阀还包括限定在所述挡板上的关于所述旋转轴线位于所述第一棘爪的相对侧的第二棘爪。
13.根据权利要求1所述的紧固件驱动器，其中，所述可调节阀位于所述驱动缸体的顶部中的所述驱动活塞的上方。
14.根据权利要求13所述的紧固件驱动器，其中，所述可调节阀可选择地限制进入位于所述驱动活塞上方的所述驱动缸体中的气体的流量，从而改变作用在所述驱动活塞上的压差。
15.根据权利要求1所述的紧固件驱动器，其中，所述可调节阀位于接近所述驱动缸体的底部的所述驱动活塞的下方。
16.根据权利要求15所述的紧固件驱动器，其中，所述可调节阀可选择地限制来自位于所述驱动活塞下方的所述驱动缸体的处于大气压力下的环境空气的流量，从而改变作用在所述驱动活塞上的压差。
17.根据权利要求15所述的紧固件驱动器，其中，所述气弹簧机构包括邻近所述驱动缸体的底部的缸体端盖，其中所述缸体端盖包括将所述驱动缸体的底部流体连通于大气的开口，并且其中所述可调节阀可选择地限制来自位于所述驱动活塞下方的所述驱动缸体中并通过所述缸体端盖上的开口的处于大气压力下的环境空气的流量，从而改变作用在所述驱动活塞上的压差。
18.根据权利要求1所述的紧固件驱动器，该紧固件驱动器还包括提升机构，该提升机构用于使得所述驱动刀片从所述伸出位置返回到所述缩回位置。
19.根据权利要求18所述的紧固件驱动器，其中，所述气弹簧机构还包括其中包含有气体的存储腔缸体，并且其中所述存储腔缸体通过所述可调节阀与所述驱动缸体流体连通。
20.根据权利要求19所述的紧固件驱动器，其中，响应于所述提升机构使得所述驱动刀片从所述伸出位置返回到所述缩回位置，所述存储腔缸体中的气体和位于所述驱动活塞上方的所述驱动缸体中的气体被压缩。
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