JP2004025441A - 工具用の改良されたファスナ供給位置決め機構 - Google Patents

Abstract

【課題】釘の長さに応じて出力を自動的に調整することができる、加工物にファスナを打ち込むための工具を提供すること。
【解決手段】加工物にファスナを打ち込むための工具が、この工具に着脱可能で且つファスナをチャネルに供給するファスナ供給装置と、加工物接触要素とを含んでいる。第一整列機構がノーズピースにあり、第二整列機構が加工物接触要素にある。加工物接触要素に設けられたねじ式調整部材と、ノーズピースに設けられたねじ式調整機構とが互いに係合するように構成され、ねじ式調整機構の回転に起因する加工物接触要素の移動が、第一整列機構を第二整列機構に係合させるようになっている。工具は、ハウジングに保持されたセンサーと、ファスナ供給装置内の検出器とを有しており、この検出器がファスナの長さを検出してこの長さをセンサーに伝える。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯型燃焼駆動式ファスナ打込み工具に関するものであり、より具体的には、そのような工具に対する出力を変化させるためのシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加工材の中へのファスナ打込みに使用される携帯型燃焼駆動式工具は、本発明名の譲受人に譲渡された、ニコリッチ（Ｎｉｋｏｌｉｃｈ）による特許発明の、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、及び特許文献７に記載されており、これら特許文献の全ては引用することをもって本明細書に組み入れられている。トリム施工用に作られたそのような燃焼駆動式工具は、本発明名の譲受人に譲渡された特許発明の特許文献８で開示されており、前記特許文献は引用することをもって本明細書に組み入れられている。類似の燃焼駆動式釘／ステイプル打込み工具が、インパルス（ＩＭＰＵＬＳＥ）（登録商標）ブランドでアイティーダブリュー・パスロード（ＩＴＷ−Ｐａｓｌｏｄｅ）から市販されている。
【０００３】
そのような工具は、一般的に小さな内燃機関を収容したピストル形工具ハウジングを含んでいる。機関は、燃料セルとも呼称される加圧燃料ガスの缶により動力を供給される。電池式の、電力配分ユニットあるいは送電ユニットが、点火のためのスパークを生み出し、また燃焼室に設けられたファンが、燃焼室の中の効率的な燃焼を提供し、更に燃焼副生成物の排出を含む掃気を促進する。機関は、往復ピストンを含んでおり、前記ピストンは、シリンダ本体のピストン室の中に配設された細長い剛性打撃ブレードを有している。
【０００４】
燃焼室の壁が弁スリーブの周りで軸方向に往復可能であり、又ノーズピース若しくはノーズピース組立体の先端の、リンク機構に接続された加工物接触要素が加工物に押し付けられたとき、燃焼室の壁はリンク機構によって燃焼室を閉じるように移動する。この押し付け動作は、規定容量の燃料ガスを燃料セルから燃焼室内へ導入することをも引き起こす。
【０００５】
引き金を引くと、引き金は、燃焼室内のガスの着火を引き起こし、位置決めされているファスナに衝撃を与えてそれを加工物に打込むために、ピストン及び打撃ブレードが下方に発射される。ピストンが下方に駆動されるとき、ピストンの下側でピストン室に囲まれた押しのけ容積は、シリンダの下端に備えられた一つ以上の出口ポートを通って押し出される。そしてピストンは、衝撃を与えた後、シリンダ内のガスの差圧によってピストンの原位置もしくは“準備”位置まで戻る。ファスナは、ファスナが打撃ブレードの衝撃を受けるために適正に位置決めされた姿勢で保持されているところの供給組立体から、ノーズピース筒の中に供給される。そしてファスナは、打撃ブレードによってノーズピース筒の全長をとおして推進されて、加工物の表面においてノーズピース筒から出る。打撃ブレードの力とファスナの運動量とがファスナを駆動して加工物に貫入させる。
【０００６】
工具によって吸収されるかなりの衝撃と振動とが燃焼室の燃焼毎にある。燃焼ガスの膨張に起因したシリンダ内のピストンの急速な運動、及び打撃ブレードの加工物上への力が、ファスナが加工物の中に打込まれるとき、工具をファスナから離れるように推進させることに役立つ。工具の発砲の直後に、高温の膨張したガスが燃焼室から一掃され、シリンダは、急速に収縮して、打撃ブレードをほんの一瞬のうちに工具の中に戻し、このことが工具を反対方向に反跳させて推進させることにつながる。これらの力は、ハウジングと、工具の全部品とに大きなストレスを与え、材料が曲がるか又は部品が互いに磨耗するところの損耗を引き起こす。
【０００７】
上述のストレスは、短いファスナが工具によって打ち出される場合に特に激しい。多くの用途では、長い釘が主に使用されている。長い釘を打ち出すとき、動力源から打撃ブレードをとおして加えられる力の多くは、釘が加工物に貫入するとき釘によって吸収される。ファスナがより深く打込まれるとき、ファスナと加工物との二面間の表面積が増大するので、ファスナと加工物との間の摩擦に打ち勝つために更なる力が必要とされる。短いファスナは、加工物に完全に貫入するためのより小さな力を必要とし、そのため過剰な動力が使用者と工具の両方によって吸収される。極端な場合は、いくらかの衝撃も吸収するファスナが存在しないときに工具が発砲されるところの空打ちが、甚だしいストレスを工具に与え、あるいは工具の耐用年数を短縮させる。
【０００８】
燃焼駆動式工具に対するエネルギー出力の制御が、ドハティー（Ｄｏｈｅｒｔｙ）等による特許発明の特許文献９に開示されている（特許文献９は引用することをもって本明細書に組み込まれている）。分圧器が、設定可能な抵抗と、ポテンショメータもしくは二者択一的に選択可能な二つの並列に固定された抵抗のどちらかとを含んでおり、そして分圧器は設定値電圧の提供に使用される。この特許は、発光ダイオードと受光トランジスタとの間の光の伝達に応答して、ファン速度を変化させることも開示している。このように、前記特許は、様々な長さのファスナを区別し、そして光電スイッチの状態に依存して、ファンに対する電圧を選択する。
【０００９】
しかしながら、ファン速度だけの低減では、低動力において確実に発砲する工具を生み出すことに失敗してきた。燃焼生成物を排出するためのファンの使用が二つの主目的を果たす。ファンは、燃焼室の近傍に乱流を生み出して、発砲後の工具を冷却するために熱伝達を促進し、更に燃焼ガスと新しい酸素の多い空気との混合を促進する。ファン速度のだけの低減は、冷却及び酸素の燃焼室への補充の両方を制限する。次に続く燃焼サイクルにおいて、燃焼生成物が燃焼室内に残っているとき、燃料空気比を制御することが困難になることがある。低いファン速度で稼動する工具は、数回の発砲の後、燃焼を維持するには不十分な酸素をもつ可能性がある。
【００１０】
燃焼室の中へ入る燃料の流量を制御するための計量弁の使用が、マクビカー（ＭａｃＶｉｃａｒ）等による特許発明の特許文献１０及びウォルター（Ｗａｌｔｅｒ）等による特許発明の特許文献１１に開示されている。この発明は、燃焼効率を高めるために、より正確に燃料空気比を制御する計量弁の使用を教示している。しかしながら、非常に少量で使用される高圧流体に対して計量弁を使用することは、制御が困難である。
【００１１】
【特許文献１】
米国再発行特許発明第３２４５２号明細書
【特許文献２】
米国特許第４４０３７２２号明細書
【特許文献３】
米国特許第４４８３４７３号明細書
【特許文献４】
米国特許第４４８３４７４号明細書
【特許文献５】
米国特許第４５５２１６２号明細書
【特許文献６】
米国特許第５１９７６４６号明細書
【特許文献７】
米国特許第５２６３４３９号明細書
【特許文献８】
米国特許第６０１６６２２号明細書
【特許文献９】
米国特許第５５９２５８０号明細書
【特許文献１０】
米国特許第５７５２６４３号明細書
【特許文献１１】
米国特許第６１２３２４１号明細書
【特許文献１２】
米国特許第５４５２８３５号明細書
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、短い釘が使用されたときに消費される主動力を効率的に低減させることができる動力工具に関する技術の必要性がある。使用者が設定あるいはスイッチを変える必要なしに、動力消費を自動的に変化させることができる工具に対する必要性もある。ファン速度を変えることによって主動力を変化させる工具において、燃焼後の燃焼ガスが、蓄積されて、効率的な燃焼のための適正な燃料空気比を損なわないように、燃焼後の燃焼ガスを排気するための改良システムに対する更なる必要性がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
これらの及び他の必要性が、本発明によって達成されるか又は上回って達成され、本発明は、ファスナの正確な配置のために工具を加工物上に位置決めするための改良されたシステムと、釘の長さに基づいて工具の出力を自動的に調整することとを特徴としている。
【００１４】
より具体的には、本発明は、加工物の中へファスナを打ち込むための工具を提供するものであり、前記工具は、ハウジングと、ファスナが中を通って発射されるチャネルを少なくとも部分的に形成しているノーズピースと、前記工具と着脱可能でチャネルにファスナを供給するファスナ供給組立体と、加工物接触要素とを含んでいる。ノーズピースに属する第一整列機構と、加工物接触要素に属する第二整列機構とがある。第二整列機構が、第一整列機構と係合して、加工物接触要素とノーズピースとの間の整列を維持する。ねじ式調整機構の回転に起因する加工物接触要素の動きが第一整列機構を第二整列構造に係合させるように、加工物接触要素に設けられたねじ式調整部材とノーズピースのねじ式調整機構とが、互いに係合するような構成となっている。
【００１５】
工具は、ハウジングに保持されたセンサーとファスナ供給組立体の中の検出器とを有しており、前記検出器は、ファスナの長さを検知してその長さをセンサーに伝えるように構成されている。ある実施例では、検出器は、レバーであり、前記レバーは、所定の長さを超過したファスナによって作用される力に応答して回転するレバーである。
【００１６】
標準の加工物接触要素と簡単に交換可能であるがノーズピースに確実に保持される加工物接触要素を使用して、前述の工具はファスナのより正確な配置を可能にする。ファスナの安定した配置は、加工物接触要素ハウジングが工具の発砲中にノーズピースに対して動かないことをある程度は必要とする。本発明の加工物接触要素の構造は、設置を速く簡単にしたままで、いくつかの方向で装置の動きを制限する。
【００１７】
更に本発明の方法と装置とは、ファスナの長さに自動的に適応する。工具の検出器は、動力を変化させることに使用されるファスナの長さに関する信号を供給する。小さなファスナが発射されるとき或いは空撃ちのときに吸収されるストレスに起因する損耗とほころびとから、工具が守られる。動力の低減が、発砲時に曲がるか又は互いに磨耗する部材を少なくする。本システムは、使用者が、別の大きさのファスナをもつマガジンに交換する場合、設定を変えたり手動レバーを操作することを忘れずにすることを要求しない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、全体を参照符号１０で付番された動力工具が、工具の発砲前にファンモータ１２への電力を低減し、次いで燃焼直後に電力を最大電力に戻すことによる、燃焼からの複数の動力レベルを利用するように構成されている。本動力制御システムと共に使用される動力工具１０は、ハウジング１４と燃焼室１６とを含んでおり、前記燃焼室１６が、ハウジングの中に保持されているファスナ２０への主動力を生み出す。ノーズピース２６のねじ式調整機構２４に調整可能にねじ込まれている加工物接触要素２２は、加工物接触要素２２が加工物３２に押し付けられたときリンク機構（非図示）を介して燃焼室１６を閉じるために動く。ファスナ２０は、例えば着脱可能マガジン等の供給組立体３６から、ノーズピース２６に少なくとも部分的に形成されたチャネル３４へ供給される。動力制御システムである、交換可能なノーズピース２６及び加工物接触要素２２の構成部品は、動力工具１０が、複数の異なるタイプのファスナ２０の使用に便利なように切り替えられることを可能にする。本書で使われる方向の基準は、工具１０が図１のように向いた場合と解釈されるべきであり、そして本発明を限定することを意図したものでは決してない。
【００１９】
ここで図１及び２を参照すると、燃料は、燃料セル３８から燃焼室１６へ供給され、そして適切な比率で空気と混合される。動力工具１０が発砲されたとき、燃焼室１６内の混合気は点火されて急速に燃焼し、高圧の、二酸化炭素と水蒸気と他のガスとを生成する。ガスが、ピストン（非図示）を押し進め、ピストンを下方に押しそしてピストンに一体の打撃ブレード４０を駆動してチャネル３４の中のファスナ２０に接触させてファスナをチャネルから発射させる。燃焼の後、燃焼室の近傍にあって電池４２のような二次的な動力源によって駆動されるモータ１２により駆動されるファン４１を使って、燃焼廃ガスは次の発砲に備えて燃焼室１６から掃気される。
【００２０】
いくつかの異なったタイプのファスナ２０が動力工具１０に使用される。ファスナ２０は、しばしば、丸頭、角頭、もしくは“Ｄ”形頭としても知られている切取り頭（ｃｌｉｐｐｅｄ　ｈｅａｄ）を有する釘である。ファスナ２０に関して、軸部に対して中心にある頭部もしくはオフセットしている頭部のどちらかの使用が企図されている。オフセットした、丸頭もしくは切取り頭が、ファスナ２０の第一タイプであり、前記ファスナ２０の第一タイプは、普通に、つまり二枚の木片を直接に接続する場合に使用される。ファスナ２０の第二タイプは、イリノイ、グレンビュウのＩＴＷ−ＰａｓｌｏｄｅによるＰｏｓｉｔｉｖｅ　Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ（登録商標）釘のような完全丸頭の強化釘であり、事前に位置決めされた開口４６を有する、金属ストラップもしくは支持ブラケット４４と共にしばしば使用される。これら二つのファスナタイプは、本発明と共に使用されるファスナ２０の例として本明細書の中で検討され、又、前記二つのファスナタイプは、工具１０によって打ち出されることができるどんなタイプのファスナも本発明に適合するという点で、本発明を限定することを意図してはいない。
【００２１】
本発明の動力制御システムは、ファスナ２０を発射する前に工具１０への主動力を自動的に変化させ、そしてファスナの打ち込みの後は全動力に復帰させるものであり、そのことによって動力がファスナの長さに対して変化する。全動力で発射されるファスナ２０と低減された動力で発射されるファスナ２０との間の識別は多くの要因により決められる。ほとんどの状況で、３８．１ｍｍ（１−１／２　ｉｎ）釘２０は、約６３．５ｍｍ（２−１／２　ｉｎ）〜７６．２ｍｍ（３　ｉｎ）の釘と比較して約５０％の動力で発射できる。説明の便宜上、３８．１ｍｍ（１−１／２　ｉｎ）釘２０が短いファスナ２０と呼ばれるのに対して、６３．５ｍｍ（２−１／２　ｉｎ）〜７６．２ｍｍ（３　ｉｎ）の釘が長いファスナとして知られている。この説明の目的のために、長短ただ二種のファスナ長さが検討されるが、ファスナ長さにおけるありうる差異のどんな数も適合することが企図されている。
【００２２】
図３を参照すると、マガジン３６の中の検出器５０がファスナ２０の長さを検知する。一つの実施例では、検出器５０はピボット回転レバーのような機構である。レバー５０は、ファスナ２０の長さに依存して選択的に移動させられる。いくつかの適切な機械的検出器５０が以下に詳細に検討されるとはいえ、本発明が、機械的検出器５０に限定されるように解釈されるべきではない。規定の長さと比較して異なる長さを有するファスナ２０を区別することが可能な、光検出器、赤外線検出器、磁気、音響、或いは他のタイプの検出器５０が適している。
【００２３】
上述のレバータイプ検出器５０は、図４及び５に詳細に示されている。検出器５０はレバーアーム５２とピン５４とを含んでいる。ピボットリング５６がピン５４を取り囲んで、レバーアーム５２が自由に回転する中心の点を提供している。作動アーム６０が、ピボットリング５６の一方の側から突出しており、前記作動アーム６０がオフセット板６２を支持している。オフセット板６２は、工具１０のセンサー６４と位置が合って接触している。作動アーム６０の反対側は検出アーム６６であり、前記検出アーム６６はチャネル面７０と位置決め面７２とを含んでいる。位置決め面７２の少なくとも一部が長いファスナ２０の経路の中に延びている。レバーアーム５２はマガジン３６の底部７４に位置決めされており、その結果、ファスナ２０がチャネル３４の方に移動するとき、ファスナ２０の全ては容易に作動アーム６０を通り過ぎる。検出アーム６６の最上面７６は、ピボットリング５６からチャネル面７０まで、ファスナ２０の方に上方に傾斜している。チャネル面７０における検出アーム６６の最大高さはファスナ２０の所定の長さによって規定されており、検出器５０は前記ファスナ２０の所定の長さを識別することを意図されている。この実施例の検出アーム６６は、ファスナ２０がレバー５２を通り過ぎるとき所定の長さのファスナ２０と接触するのに十分な程高くなければならない。
【００２４】
図４で見られるように、レバー５２が第一位置にある。センサー６４が、マガジン３６の方に付勢された押しボタンである場合、ボタンによって生み出される付勢力がレバー５２をこの位置に保持する。任意選択的に、ボタン６４は、ボタンとマガジン３６との間のばね鋼の条片（非図示）によって保護される。条片は、マガジン３６の取付けと取外しの際にボタン６４を保護し、必要ならマガジンの方に向かう更なる付勢力を提供する。この位置では短いファスナ２０は、レバー５２を完全に通り越してレバーに接触することなくチャネル３４の中に入る。
【００２５】
しかし、長いファスナ２０が使用されたとき、ファスナの一部がレバー５２の位置決め面７２に接触して、レバー５２を第二位置に移動させる。ファスナ２０の下側部分８０が検出アーム６６の位置決め面７２を押して、矢印Ａで示される方向に検出アーム６６を回動させる。この位置において、チャネル面７０は、チャネル３４を塞ぐ位置から、長いファスナ２０が通ることができる位置へ移動する。検出アーム６６を矢印Ａの方向に押すことは、レバー５２がピン５４を中心にして回動することを引き起こして、作動アーム６０を矢印Ｂで示される反対方向に押す。この運動が、既にセンサー６４と位置が合っている板６２をボタンに押し付け、ボタンによって前記板に加えられている付勢力に打ち勝ち、ボタンの作動を引き起こす。
【００２６】
検出器の第二実施例２５０が図６に示されている。検出器２５０は、基本的には図４及び５の検出器５０と同じ方式で動作して、方向Ｃに移動し、中央の回動点ではなく検出器の一方の端にある点２５２を中心に回動する。この場合、検出器２５０は、上方に、ファスナ２０の方にばね付勢されている。短いファスナ２０は検出器２５０を移動させないで、検出器を第一位置に残しておく。しかし長い釘が検出器を通り過ぎる場合、長い釘は検出器２５０の検出面２５６を図６に示される第二位置まで押し下げる。センサー６４（非図示）は、センサー６４が検出器２５０によって作動されることができるところの適切な位置を占めている。センサー６４は検出器２５０の第一位置の下に配置されることが好ましく、その結果、センサー６４は、検出器の作動面２５８が第一位置から第二位置まで移動したときに、前記作動面２５８によって引き金を引かれる。
【００２７】
検出器５０の代替形のさらなる同等物である第三実施例（非図示）では、検出器が点を中心に回動して回転するが、作動面がプレートへのカムリンク機構を動かす。カムリンク機構は、プレートによる側方への動きに対して鉛直な面をとおして検出器の動きを伝達し、その結果長い釘による検出器の押し下げが、プレートによる検出ボタンの押し下げを引き起こす。
【００２８】
図２及び４を参照すると、検出器５０は、マガジン３６内のファスナ２０の長さに応じた情報をセンサー６４に伝達するために信号を送る。そしてセンサー６４はファスナ長さを制御器８２に伝える。信号が無いことが一つの特別なタイプの信号であることが考えられる。このタイプの発明に有用な、信号生成手段の適切なタイプは、機械的リンク機構、電気信号、光信号、音、及び同様のものである。ここで示されている工具１０の実施例では、検出器５０はレバー５２であり、前記レバー５２はセンサー６４によって第一位置に付勢されており、そしてファスナ２０が少なくとも所定の長さであるときに第二位置まで回転する。レバー５２の位置がボタン６４を押し下げて信号を生成するが、前記信号は、ボタンが押し下げられていないときは第一値を有し、ボタンが押し下げられたときは第二値を有する信号である。検出器５０は、第一位置から第二位置へ移動する間にボタン６４を押し下げて、ボタン６４が押し下げられたか否かにより決まる、電気回路における変化を引き起こす。従って、短いファスナ２０が使用された場合は信号は第一値を有しているが、ファスナが長ければ信号は第二値に変わる。
【００２９】
ファスナ長さは、ファスナ２０を加工物３２（図１）に完全に打ち込むために必要な動力を決定する唯一の要因ではないことが理解されるべきである。この説明では簡単にするために、全動力と、全動力の約５０％の低減された動力とが検討される。しかし、上述の動力レベルの代替としてか又は上述の動力レベルへの追加として、他の多くの動力レベルが本発明における使用に適していることが理解されるべきである。追加の動力は、ファスナ２０を硬い木材或いは加圧処理木材に打ち込むときに軟らかい木材に比較して必要とされる。例えば環状釘（ｒｉｎｇｅｄ　ｎａｉｌ）等の一部のファスナ２０がより大きな動力を必要とする。全動力で生み出された動力と、一つ以上の低減された動力設定で生み出された動力との間の違いは、工具を使うことが意図された用途と、使用される材料とに依存することが考えられる。必ずしも線形ではないが、連続的に低減する動力の使用も考えられる。
【００３０】
いくつかのファスナタイプの使用は、ファスナ長さが変化するとき、工具からの出力を変えることを必要としないことが考えられる。この場合、この特殊なファスナタイプ用のマガジン３６は、検出器をもたないで、マガジンは、ボタンを常時押し下げ状態に保持する硬いパネルをもつことが考えられる。
【００３１】
前述したように、所望の低減された動力レベルが選択されると、低減された動力レベルを生み出すためにファン速度が決められる。動力は、全動力に到達するまで、必ずしも線形ではないが直接的にファン速度によって変化する。空気と燃料との完全な混合があって、燃焼廃ガスが、燃焼後に燃焼室１６から基本的に完全に排出された場合は、ファン速度を高めることは動力の増加をほとんど生み出さないか或いは僅かな増加を生み出す。ファン速度は、電池が放電するので多少変化する。一つの平均的な低減されたファン速度は、電池のサイクル全体にわたる使用に適しているか、或いは好ましくは、ファン速度が電池の充電とともに増減可能であることである。
【００３２】
図１及び２に戻ってこれらを参照すると、加工物接触要素２２が加工物３２に係合して、発砲に先立って工具が押し下げられた場合、燃料と空気とが燃焼前に適切な比率で燃焼室１６に加えられる。燃料は、燃料セル３８から工具１０に供給され、そして計量弁（非図示）に流れ、燃料ライン（非図示）を通って燃焼室１６に流れ込む。ファン４１は、ファンモータ１２によって駆動され、通常は打撃ブレード４０と反対側の燃焼室１６の一方の側に配置されて空気を吸引して乱流を助長する。燃焼室１６が閉じられているとき、乱流は燃焼室１６の中に含まれているガスを混合し、より効率的に燃焼させるためにガスの混合を促進する。燃焼中の流体の運動量に起因する連続する運動が、火炎の前端をより速く伝播させる。従って低ファン速度は、加工物接触要素２２の係合の後、燃料と空気とが混合されている間であるが燃焼の前に、燃焼効率を低下させることによって燃焼室１６からの主動力を低下させる。
【００３３】
しかし燃焼後に、廃ガスを燃焼室１６から排気することが重要である。燃焼の直後に、ファン速度は、次に続く燃料の混合／燃焼サイクルに備えた排気時間のために全動力に復帰する。排気時間は１〜約５秒間であることが好ましいが、しかしながら広い範囲の排気時間が考えられる。排気時間は、固定された長さである必要はなく、加工物接触要素２２の次の係合まで継続することが可能である。本発明の一つの実施例は、１秒から３秒の間の排気時間を利用している。
【００３４】
図２をなお参照すると、ファン４１の速度の急速な低下が、任意選択の制動システム８４を利用して実現される。ファンモータ１２を作動させないどんな方法も、制動システム８４と同様に利用することが考えられる。制動システム８４の一つの実施例が、ファンモータ１２と接続されたトランジスタ８６を含んでおり、前記トランジスタ８６は、このトランジスタが作動されたときモータが作動されない。適切なトランジスタ８６を選択することは、本技術分野に知識を有する者には明らかであろう。トランジスタ８６の代わりに、リレー（非図示）が使用されてファンモータ１２を作動させないこともある。
【００３５】
排気時間の長さが、使用者の作業ペースを遅くすることに利用されないことも考えられている。加工物接触要素２２が、排気時間の終了の前に加工物３２に係合する場合、短縮された排気時間の後、制動システム８４が使用されて直ちにファン速度を低下させる。
【００３６】
ファン４１が所望の速度に達すると、速度は、ファンモータ１２への電力を低減することによってより低いレベルで維持される。モータへの電圧もしくはパルス電力を低下させること、あるいは所望の平均ファン速度を獲得するためにモータを急速なバーストでオン・オフさせることを含んでいる、直流モータへの電力を低減させるどんな方法も適している。ファン速度を変えるために抵抗を使うことが、二以上の並列抵抗を選択することにより、考えられる。電池電圧のパルス幅変調が、低速度を維持する好適な方法である。
【００３７】
制御器８２が、好ましいことに、電子マイクロコントローラであるなら、マイクロコントローラに搭載されたソフトウエアプログラムの実行は、信号に基づいてファン速度を変化させることと、制動システム８４を作動させることと、ファン４１への電力を調節することとの一つの方法である。マイクロコントローラ８２の使用は、そのような使用に関して熟練した技術者にはよく知られている。ファンモータ１２への電力はマイクロコントローラ８２から出力され、一方、ファン速度に関する情報は、ＡＤ変換器（“ＡＤＣ”）８８からマイクロコントローラに入力される。ＡＤＣ８８はマイクロコントローラ８２の中に組み込まれていることが好ましいが、独立型のＡＤＣの使用も考えられる。
【００３８】
マイクロコントローラ８２内でプログラムの形をした簡単な命令セットが、マイクロコントローラがどのように及び何時ファン４１への電力を変化させるかについて命令をする。一つの可能な命令セットの検討が、この制御システムの一つの実施例を例示するために以下に説明されているが、多数のそのような命令セットが可能であることが理解されるべきであり、またこの制御の案における多様な変形形態が、制御システムの設計技術に知識を有する者には明らかになるであろう。以下に説明される例示の制御システムは、電池電圧に基づいて電力負荷周期を変化させるものであり、又任意選択の制動システム８４を含んでいる。例えばファン速度、時間、及び周波数等の数値が提供され、また前記数値は、例示としてのみ与えられるものであって本発明を限定することを意味するものではない。ファン羽根８９（図１）の数と大きさと形状が、所定の乱流と、ファン速度を増減するのに必要な時間とを生み出すために必要な毎分回転数の一因となる。燃焼室１６の大きさ及び形状、並びに充填毎に使用される燃料の量が、どの程度の乱流が燃焼室１６の排気のために必要とされるかを決める。マイクロコントローラ８２の的確な電子工学技術がパルス幅変調の周波数に影響する。
【００３９】
引き続き図２を参照して説明すると、この実施例のマイクロコントローラ８２は、ＡＤ変換器（“ＡＤＣ”）８８及びパルス速度幅変調出力のための内部構成要素をもっている。ＰＷＭ駆動モータの負荷サイクルを調整することがファン速度を制御することである。ＰＷＭ出力は、７８４３Ｈｚ（１２７．５μｓ）で作動し、又、０．５μｓ（０．４％）ステップで調整可能である。電池電圧が低下したとき、ＰＷＭ負荷サイクルは、一定のファン速度を維持するために増加する。目標のＰＷＭ出力は、６Ｖで３０００ｒ／ｍｉｎに対して５．５μｓ、あるいは６Ｖで１５００ｒ／ｍｉｎに対して２．０μｓである。
【００４０】
ファンモータ１２の速度は、モータへの電力を切って、モータによって生み出された電圧をＡＤＣ８８を使用して計測することにより検出される。目標の電圧は、ファン４１が目標速度で回転して所望の低下した動力設定を達成しているとき、ＡＤＣ８８によって読み取られる電圧である。この実施例における目標のモータ電圧は、３０００ｒ／ｍｉｎに対して１．４Ｖ、或いは１５００ｒ／ｍｉｎに対して０．７Ｖである。スタートと制動の際に、より低いモータ電圧目標が、始動時のオーバーシュートと制動時のアンダーシュートとを補償するために使用される。
【００４１】
停止状態からファンモータ１２を低速度で始動するとき、基準パルス幅変調負荷サイクルは電池電圧に基づいて計算される。直流電力がモータに１２ｍｓの間加えられる。モータ電圧が電池電力の２０％未満であるなら、モータは作動されず動作が休止される。その後、４ｍｓの試験ループが開始され、それによりファン４１への電力が１６５μｓだけ遮断され、また、モータ電圧がＡＤＣ８８から読み取られる。モータ電圧が目標電圧以上であるなら、そのときこのループは終了され、さもなければ直流電力がモータに復元されて、ループの別の反復が始まる。目標電圧に到達した場合は、パルス幅変調が、電池電圧に基づいて計算された負荷サイクルを使用して開始される。
【００４２】
第一発射遅延時間が任意選択的にあり、前記工具１０は普通は第一発射遅延時間内で発砲される。ファンが目標速度に到達する前に第一発射遅延時間が経過した場合、ファン４１を失速させて動作を休止させるための任意選択の準備が試験ループにある。これは、ファン４１が何らかの理由で回転を始めない場合に、動作を停止する安全機能である。
【００４３】
再び図１及び２を参照すると、工具１０が加工物３２と接触しない限りは、燃料ガスが燃焼室１６の中に導かれることを防いでファスナ２０の発射を防ぐインタロックスイッチ９０を加工物接触要素２２の係合が押し下げる。インタロックスイッチ９０が十分に押し下げられたとき、インタロックスイッチ９０は燃料ガスの燃焼室１６内への導入を引き起こし、そして燃料と空気との混合が始まる。インタロックスイッチ９０の係合は、センサー６４が解除されて低下したパワーが有利であることを示しているなら、ファン速度の低下を引き起こすのに都合のよい方法である。
【００４４】
ファン４１が低下した速度で回転している間に、ファン速度は、制御器８２によって２４６ｍｓ毎に確認される。速度を確認するために、モータ１２への電力出力は遮断されて、モータ１２の電圧がＡＤＣ８８を使って抽出される。モータ電圧が電池容量の５％未満であるなら、モータ１２は失速して動作が停止する。ＡＤＣ８８の読み取りが目標電圧の２カウント（ｃｏｕｎｔｓ）以内であるなら、負荷サイクルに変化はない。しかし、ＡＤＣ８８読み取りが目標電圧の上下で２カウント（ｃｏｕｎｔｓ）より大きいなら、負荷サイクルは増大もしくは減少され、必要に応じて、ファンモータ速度を目標電圧の方にもってゆく。必要な調整の後、制御器８２からモータ１２への電力出力は回復される。
【００４５】
ファン速度が全速から低減された速度へ減速されるとき任意選択の制動システム８４が採用される。モータ１２が切断されて、ＰＷＭ負荷サイクルが低減されたファン速度に基づいて計算される。制動トランジスタ８６が１６０ｍｓの間作動されて、モータ１２への電力を遮断する。目標制動電圧がいつ達成されたかを測定するために、第二試験ループが採用される。４ｍｓ毎に、トランジスタ８６が１６５ｍｓの間だけ切られ、そしてモータ電圧がＡＤＣ８８を使って読み取られる。モータ電圧が目標制動電圧未満であるなら、制御器８２がこのループから外され、そうでなければ、制動トランジスタ８６が再度接続されてループの別の反復が始まる。目標モータ電圧が妥当な時間内に達成されなかったら、ループを終わらせるための時間制限が任意選択的にある。目標モータ電圧が達成された後、ＰＷＭモータ出力が基準ＰＷＭ負荷サイクルを使って開始される。
【００４６】
ここで図１、３、７及び８を参照すると、加工物３２での正確な配置から利益を得るファスナ２０を使用するとき、例えば開口４６をもった金属ブラケット４４が使用されるとき等、加工物接触要素２２は、ハウジング９１、旋回プローブ９２、及びピボットピン９４のための支持部９３を有している。ピボットピン９４を中心にしたプローブ９２の旋回は、プローブ９２が、チャネル３４の縦軸からの旋回半径に沿ってハウジング９１に対して回動することを可能にする。プローブ９２は、加工物接触要素２２から垂れ下がり、又、加工物３２と係合可能な先端９６と、止め面９８とを有している（図３）。トラフ９９がチャネル３４の一部を塞ぎ、ファスナ２０がチャネルを通って移動するときのファスナ２０の横から横への動きを制限する。先端９６は、ファスナ２０を加工物３２の中に案内するための溝１００を有している。先端９６を開口４６の一つの中へ挿入することと工具１０の押し下げとが加工物接触要素２２を作動させる。
【００４７】
工具１０が発砲されると、ファスナ２０はチャネル３４から出てゆき、プローブ９２の溝１００に接触する。ファスナ２０の下端８０（図４）が溝１００を下方に移動して、プローブ９２が配置されている位置に隣接している、加工物３２の開口４６の中に移動する。
【００４８】
ファスナ２０が加工物３２の中に入るとき、ファスナ２０は、プローブ９２を開口４６から押し出して、ファスナ２０の頭部が動かなくなることなしにプローブが存在していた位置を通過できるようにする。プローブ９２が開口４６から押し出されたとき、旋回プローブ９２は、回転アームの運動を制限する加工物接触要素２２に止め面９８が接触するまでピボットピン９４を中心として回動する。プローブ先端９６の運動は、チャネル３４の縦軸からの半径に沿って制限される。本発明での使用に好適な回動可能なプローブ９２は、シュコルニコフ（Ｓｈｋｏｌｎｉｋｏｖ）による特許発明の特許文献１２で開示されており、前記特許文献１２は引用することをもって本明細書に組み込まれている。
【００４９】
代替実施例である加工物接触要素３２２が、図１及び９に示されており、又、それは通常の用途に使用される。この加工物接触要素３２２は、回動可能なプローブ９２、支持部９３、或いはピボットピン９４をもっていないが、固定足３８１をもっている。加工物接触要素３２２の端部に先端３９６があり、前記先端３９６は、チャネル３４から半径方向外側に配置されていて、ファスナ２０の頭部が動かなくなることなしに通り過ぎることを可能にする。
【００５０】
加工物接触要素２２は、ねじ式調整機構２４との係合によって、工具１０の中で容易に交換可能であるように作られている。ノーズピース２６の第一整列機構１０２（図１）は、加工物接触要素２２と係合するように作られている。ねじ式調整機構２４の一つの実施例は、ノーズピース２６のねじ式調整筒部材１０３である。ねじ等のねじ部材１０４が、プローブ９２の正反対側の加工物接触要素２２から延びて、ねじ式調整機構２４に係合している。ねじ式調整機構２４の筒１０３は、ねじ部材１０４のねじ１０６との係合の際に回転可能である。ねじ部材１０４がねじ式調整機構２４と整列されて筒１０３が回転されるとき、回転運動は、加工物接触要素２２の直線運動に変換されて、加工物接触要素２２が適切な高さでノーズピース２６に確実に取り付けられることを可能にする。
【００５１】
加工物接触要素２２は、ノーズピース２６に属する第一整列機構１０２と滑動可能に係合するように構成された第二整列構造材１０８も含んでいる。第一整列構造材１０２及び第二整列構造材１０８のいずれもが、工具１０の多くの発砲の後における加工物接触要素２２とノーズピース２６との間の整列を維持するために、企図されている。チャネル３４から半径方向に離れるプローブ９２の運動によって生み出される力と、発砲に続く工具１０の全体的な反動とが、加工物接触要素２２をノーズピース２６に対して移動させることにつながる。ねじ式調整機構２４及びねじ部材１０４が加工物接触要素２２のプローブ９２から反対側にある場合のように、力が作用される領域と加工物接触要素２２が固定されている領域との間に長いモーメントの腕がある場合、これらの力は最大の作用を有するであろう。第一整列構造材１０２及び第二整列構造材１０８は、舌状物と溝、ボスとカバー、ピンとチャネル、一組の接触ショルダ、捕捉装置、若しくは、ノーズピース２６と加工物接触要素２２との間の整列を維持するためのその他の装置であることが好ましい。整列構造材のどの部分がノーズピース２６に存在するのか、及びどの部分が加工物接触要素２２に存在するのかということは重要ではない。この好適な実施例では、第一整列機構１０２はノーズピース２６に属する溝であり、又第二整列構造材１０８は加工物接触要素２２に属する舌状物である。
【００５２】
この好適な実施例は、工具１０が発砲されたときのノーズピース２６に対する加工物接触要素２２の更に制限された動きのために第二整列機構を使用している。ハウジング９１の少なくとも一つのタブ１１０が、ノーズピース２６を囲って捕捉するために巻かれていて、加工物接触要素２２が取り付けられたときにノーズピース２６の上で滑動する。
【００５３】
ねじ部材１０４のねじ式調整機構２４の中への初期設定は、舌状物１０８を下に配置するが、溝１０２と位置を合わせて配置する。二つのタブ１１０も、整列されて滑動してノーズピース２６を捕捉することが好ましい。ねじ式調整機構２４が回されたとき、ねじ部材１０４は引き上げられ、その結果プローブ９２がチャネル３４の出口に近づき、ノーズピース２６がハウジング９１により収納されて、タブ１１０と舌状物１０８とが溝１０２に近づく。筒１０３の継続する回転が舌状物１０８を溝１０２の中に引き入れる。この取り付け機構は、加工物接触要素２２を所定の場所にしっかりと保持し、水平の動きが舌状物１０８と溝１０２とタブ１１０とによって厳しく制限される一方で、上下の動きがねじ部材１０４のねじ式調整機構２４への係合によって制限される。
【００５４】
本発明のすべての要素の間の関係は、工具１０を第一タイプファスナ２０の使用から第二タイプファスナの使用へ転換するとき理解される。
【００５５】
加工物接触要素２２及びマガジン３６の交換がいかなる順序でも実施可能であることが理解されるべきである。
【００５６】
図１、３、及び７を参照すると、代替の加工物接触要素３２２は、ねじ式調整機構２４の筒１０３を下方向に回転して最終的にはねじ部材１０４を離脱させることにより工具１０から取り外される。代替の加工物接触要素３２２の取外しの後、ねじ部材１０４がねじ式調整機構２４の中で整列されるように、プローブ９２を持つ加工物接触要素２２が配置され、そしてねじ式調整機構が回されてねじ１０６と係合する。調整機構２４の更なる回転が、加工物接触要素２２を引き上げて、ノーズピース２６をタブ１１０で捕捉し且つ舌状物１０８を溝１０２の中に係合させる。
【００５７】
ここで図４及び５を参照すると、本発明のマガジン３６の取り付けに先立って、ファスナ２０の第二タイプがマガジンの中に装填されている。ファスナ２０がマガジン３６の内部を通って移動するとき、ファスナは検出器５０を通る。長いファスナ２０がマガジン３６の中に装填されている場合、長いファスナ２０は、作動アーム６０を通り過ぎるが、検出アーム６６の位置決め面７２に押し付けられて、検出アーム６６を回動ピン５４を中心にして回転させる。検出アーム６６の方向Ａへの回転が、作動アーム６０を方向Ｂへ回転させてボタン６４を押し下げる。ボタン６４が押し下げられれると直ぐに制御器８２（図２）への信号が、発砲中に全動力を維持することを命ずる。
【００５８】
ここで図２及び４を参照すると、短いファスナ２０が装填されている場合は、ファスナの長さが原因で検出器５０は作動せず、ボタン６４が押し下げられない。制御器８２への信号が、ファン４１への電力を低減させるための処置を開始し、同時に空気と燃料とが燃焼室１６内で混合される。ファン４１が始動するとき、制御器８２は電力をファン４１に短いバーストで供給する。制御器８２は、バーストの間にモータ１２の電圧を決めるためにＡＤＣ８８を読み取り、それによってそのときのファン速度を決める。ファン４１が目標速度に達しなかった場合は、制御器８２は、再度電力を供給しそしてファン速度を確認する。ファン４１が目標速度に到達した場合は、工具１０が発砲されるまでファンへの電力のパルス幅変調によって、ファン４１はその速度で維持される。
【００５９】
発砲の後、ファン４１は、燃料ガスを燃焼室１６から排出するために全動力に復帰する。ファン４１は５秒に至る間を全動力で保持され、そしてファンは低速になるまで減速される。ファン速度の低下の前に加工物接触要素２２が係合された場合は、制動システム８４が直ちに作動してファン速度を目標速度まで低下させる。
【００６０】
図１、２、及び４を参照すると、ファスナ２０を加工物３２の中に打ち込むための方法が、ファスナ２０にマガジン３６内の検出器５０を通過させることにより始まる。検出器５０は、ファスナ２０の長さを識別して、信号を生み出すか又は変えるためにセンサー６４を作動させる。一つの実施例では、検出器５０は、第一位置に付勢されているが、ファスナ２０が少なくとも所定の長さであれば第二位置まで回転する。レバー５２が第一位置から第二位置まで移動するとき、レバー５２の回転がボタン６４を押し下げる。センサー６４は、ボタンが押し下げられなかった場合の第一値と、ボタン６４が押し下げられた場合の第二値である信号とを有するように作られている。ファスナ２０は、検出器を通った後マガジン３６を通ってチャネル３４へ押しやられる。
【００６１】
工具１０を加工物３２へ押し付けることは、加工物接触要素２２を作動させて、燃料を燃焼室１６内へ導入させる。燃焼室１６からの主動力は、信号に対して変えられて、ファスナ２０の加工物３２への打ち込みをファスナの長さに対応した動力で引き起こす。燃料の燃焼の後、主動力は、全動力に戻されて、燃焼室から燃料ガスを掃気する。
【００６２】
二次動力源４２からファン４１への電力を変えて、ファン速度を変化させて、燃焼室１６の近傍に乱流を生み出すことにより主動力における変化を引き起こすことが可能である。ファン４１の電力は、電子制御器８２を使ってプログラムを実行することによって適切に変えられる。プログラムは、ファン４１の速度を低下させることと、ファスナ２０の打ち込みまで低下した速度を維持することと、ファスナの打ち込みの後にファンを最大速度に復帰させることとを含んだ命令セットである。
【００６３】
ファン速度を適切に変化させることは更なる選択肢を含んでいる。ファンモータを運転しないためにファンモータに接続されたトランジスタ８６を作動させるような制動システム８４が任意選択的にファン４１に適用される。低下されたファン速度を維持することは、ファン４１への二次動力のパルスを変調することによって、又は電圧を低下させることによって、又は選択的に接地された複数の抵抗から選択することによって、又は光電スイッチの使用によって、又は機械的リンク機構によって為される。電池４２が放電されたときに変調ステップが調整されることが好ましい。
【００６４】
改良された位置決めシステムと、動力工具用のファスナ供給組立体とに関する本システムの詳細な実施例が示されて説明されてきたとはいえ、変更と修正とが、特許請求の範囲の中で示された広い態様にある本発明から逸脱することなく前記実施例に為されてよいことは、本技術分野に知識を有する者によって理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、加工物接触要素の別の実施例をもつ本発明の工具の斜視図であり、ファンと燃焼室とを示すためにハウジングの一部が切り取られている。
【図２】図２は、図１の工具の回路基板の部分の部分側面図であり、電池とファンモータとマガジンセンサーとへの電気配線図が表わされている。
【図３】図３は、マガジン、ノーズピース、及び加工物接触要素の斜視図である。
【図４】図４は、マガジンの一部とセンサーとの部分図であり、第一位置の状態にあるレバーとセンサーとの間の相互作用を示している。
【図５】図５は、レバーが第二位置の状態にある、図４のマガジンとセンサーとの平面図である。
【図６】図６は、マガジンとノーズピースの部分縦断面図であり、検出器の代替実施例を示している。
【図７】図７は、加工物接触要素の底面斜視図である。
【図８】図８は、加工物接触要素の平面斜視図である。
【図９】図９は、固定シューをもつ加工物接触要素の代替実施例の底面斜視図である。
【符号の説明】
１４…ハウジング
２０…ファスナ
２２…加工物接触要素
２６…ノーズピース
３４…チャネル
３６…マガジン
５０…検出器
６０…作動アーム
６４…センサー

Claims (8)

1. ファスナを加工物に打ち込むための工具であって、ハウジングと、少なくとも部分的にチャネルを形成していてファスナが前記チャネルを通って発射されるノーズピースと、前記工具に取り付け可能であってファスナをチャネルに供給するファスナ供給組立体とを含んだ、ファスナを加工物に打ち込むための工具が：
   前記ハウジングに保持されたセンサーと；
   ファスナ供給組立体の中にあって、ファスナの長さを検出して該長さを前記センサーに知らせるように構成された検出器と；を具備するファスナを加工物に打ち込むための工具。
2. 前記検出器が機械的検出器であるところの、請求項１に記載の工具。
3. 前記検出器が、ファスナの長さに応答して一つの点を中心に回動するレバーを具備するところの、請求項２に記載の工具。
4. 前記レバーが、オフセット板を含む作動アームと、位置決め面を含む検出アームとを更に具備していて、ファスナの全てが前記作動アームを通り過ぎるが、少なくとも所定の長さのファスナが、前記位置決め面を押して前記検出アームを回動させ、前記レバーを回動させ、前記検出アームを移動させ、そして前記オフセット板が前記センサーを作動させるように、前記作動アームと前記オフセット板と前記検出アームと前記位置決め面とが構成されているところの、請求項３に記載の工具。
5. 前記ノーズピースに属する第一整列手段と；
   前記加工物接触要素に属する第二整列手段であって、前記加工物接触要素と前記ノーズピースとの間の整列を維持するために前記第一整列手段と係合する第二整列手段と；
   前記加工物接触要素に属するねじ式調整部材と；
   前記加工物接触要素に属するねじ式調整機構であって、前記ねじ式調整機構の回転に起因した前記加工物接触要素の運動が、前記第一整列手段を前記第二整列手段に係合させて、前記ねじ式調整部材を受け入れるように構成されて配置されたねじ式調整機構と；を具備する請求項１に記載の工具。
6. 前記第一整列手段が舌状物を具備し、前記第二整列手段が溝を具備するところの、請求項５に記載の工具。
7. ファスナを供給するように構成されたファスナ供給装置と、ファスナ供給装置内でファスナの長さを示す信号を受けるように構成されたセンサーと、少なくとも部分的にチャネルを形成していて、前記チャネルを通ってファスナが発射されるノーズピースと、を有する工具に関連して、第一ファスナタイプから、開口を有する加工物に使用するための第二ファスナタイプに工具を適合させるための適合キットであって：
   （ａ）交換可能な加工物接触要素と；
   （ｂ）工具と着脱可能なファスナ供給装置であって、ファスナ供給装置内でファスナの長さを検出して該長さをセンサーに伝えるように構成された検出器を含んでいて、前記加工物接触要素とともに使用されるように構成された、ファスナの供給、を含んでいるファスナ供給装置と；を具備する適合キット。
8. 前記検出器が、ファスナの長さに応答して一つの点を中心に回動するように構成されたレバーであるところの、請求項７に記載の適合キット。

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