JP5080588B2 - コード付き動力式釘打ち機用電源変換およびソフトウェアロックアウト - Google Patents

Description

本発明は、概括的に締結具をワーク内へ駆動するための締結具駆動工具に関し、特に、燃焼動力工式具または燃焼動力式釘打ち機とも称される燃焼動力式締結具駆動工具に関する。本発明は、特に、電源コードによって作動するようにした燃焼動力式釘打ち機に関連する。

燃焼動力式工具は従来公知となっている。ワーク内に締結具を駆動するために用いられる代表的な工具は、イリノイ州グレンビュー所在のイリノイツールワークス社から製造されており、ニコリッシュ(Nikolich)に付与され本願と共通に譲渡された米国再発行特許第３２４５２号、米国特許第４５２２１６２号、米国特許第４４８３４７３号、米国特許第４４８３４７４号、米国特許第４４０３７２２号、米国特許第５１３３３２９号、米国特許第５１９７６４６号、米国特許第５２６３４３９号、米国特許第６１４５７２４号に記載されており、該文献の全ての開示を本願と一体をなすものとして参照する。

こうした工具は、小型の内燃エンジンつまり動力源を包囲する工具ハウジングを有している。該エンジンは、燃料セルとも称される加圧された燃料ガスのキャニスターを動力源とする。電力分配ユニットによって点火用の火花が生成され、燃焼室に配設されたファンによって燃焼室内の燃焼を促進し、また、装置の燃焼に付随するプロセスを容易にする。こうした付随プロセスは、燃焼室内での燃料と空気との混合、燃焼プロセスを増強する乱流、新気による燃焼生成物の排気およびエンジンの冷却を含む。前記エンジンは単一のシリンダ本体内に配設された往復動ピストンを含み、該ピストンは細長い剛性のブレードを備える。

弁スリーブがシリンダの周囲で軸方向に往復動自在に配設されている。該弁スリーブは、ワーク接触要素がワークに対して押圧されたときに、該ワーク接触要素に連結されているリンク機構を介して燃焼室を閉鎖するように動作する。この押圧動作によって、燃料計量弁が作動して、所定量の燃料が閉鎖されている燃焼室内に導入される。

トリガースイッチが引かれると、火花が生成されて燃焼室内の燃料ガスが点火され、ピストンおよび駆動ブレードが下方に押出されて、位置決めされている締結具に衝当して該締結具をワーク内に駆動する。次いで、ピストンは、シリンダ内のガスの差圧によって初期位置つまり点火前位置へ復帰する。締結具は、マガジンによってノーズ部に供給され、駆動ブレードによる衝当を受けるための適切な位置、配向で保持される。燃料と空気の可燃性混合気に点火されると、燃焼室内での燃焼によって、ピストンと駆動ブレードとの組立体が加速し、締結具が存在すれば、該締結具はワーク内へ駆動される。

米国再発行特許第３２４５２号明細書 米国特許第４５２２１６２号明細書 米国特許第４４８３４７３号明細書 米国特許第４４８３４７４号明細書 米国特許第４４０３７２２号明細書 米国特許第５１３３３２９号明細書 米国特許第５１９７６４６号明細書 米国特許第５２６３４３９号明細書 米国特許第６１４５７２４号明細書

こうした工具は、通常、携帯性高めるために充電式バッテリーを備えている。種々の機能のうち、バッテリーは、点火システム、掃気ファンおよびオペレーションソフトの電源となる。バッテリーを電源することによって携帯性は高まるが、充電が必要となり、充電した交換バッテリーを作業者が持っていなかったり、或いは、充電器が紛失していたり壊れていたりすると、工具の休止時間を生じる。従って、こうした不都合を回避するため、或いは、電源コードを使用しても差し支えない場合には、コンセントやライン電力等を介して従来の電源で操作することが望ましいこともある。

上記の必要性は、従来技術の制限を克服する本発明の燃焼動力式締結具駆動工具によって充足または突破される。壁に設けたコンセントからのライン電力によって容易に工具を作動可能とするために、こうした工具に設けられている標準的なバッテリーソケット内に容易に装着可能なように、バッテリーの形状を有した変圧器が設けられる。変圧器は、標準的なバッテリーと同様にバッテリー接点を介して制御システムに接続される。制御システムは、バッテリーから供給される電力と、変圧器を通して供給されるライン電力とを識別する。標準的なバッテリーを工具で使用することを防止するために、制御システムは、充電されたバッテリーの電圧範囲を超過する電圧で作動するように好ましく構成されている。

より詳細には、燃焼動力源を包囲すると共に、バッテリーを摺動自在に受容する寸法にて形成されたバッテリーソケットを形成するハウジングと、制御プログラムを含み前記バッテリーソケットに接続された制御システムとを具備した燃焼動力式締結具駆動工具が提供される。前記システムおよびプログラムは、前記ソケットを通して電力の供給を受けるようになっている。ライン電力に接続可能で該工具に電力を供給するために前記ソケットに電気的に係合可能な変圧器が設けられる。

他の形態では、燃焼動力源を包囲すると共に、バッテリーを摺動自在に受容する寸法にて形成されたバッテリーソケットを形成するハウジングを具備した燃焼動力式締結具駆動工具が供される。制御システムが前記バッテリーソケットに接続され、かつ、制御プログラムを含んでいる。該制御システムおよび前記プログラムは、前記ソケットを通して電力を供給され、前記制御システムは、前記ソケット内にバッテリーを装着すると作動不能となっている。

本発明の電力変換ソフトウェアロックアウトシステムを備えた燃焼動力式釘打ち機の側面図である。 図１の工具の背面図である。 本発明の燃焼動力式釘打ち機で使用する変圧器の側面図である。 図３の変圧器の平面図である。 時間に関する電圧の変化をバッテリー電源の燃焼動力式釘打ち機とライン電力の燃焼動力式釘打ち機とで比較したグラフである。

図１、２を参照すると、本発明による燃焼動力式締結具駆動工具または燃焼動力式釘打ち機の全体が参照番号１０にて指示されており、好ましくは、既述し本願と一体をなすものとして参照した特許に詳細に説明されているような一般的な構成を有している。従来公知となっているように、破線で示す内臓タイプの電源１４が工具１０のハウジング１２内に配設されている。ハウジング１２には、トリガー１８を有したハンドル１６が設けられている。燃料セルドア２２を有した燃料セル室２０内に燃焼用の圧縮燃料の燃料セル（図示せず）が配設されている。

ハウジング１２内の他の部位でもよいが、好ましくは、ハンドル１６内に破線で示す制御システム２４が配設されている。制御システムは、制御プログラム２６を有した中央演算素子ＣＰＵを含んでいる。従来公知となっているように、ＣＰＵはマイクロプロセッサ、有線回路その他の均等物とすることができ、制御プログラム２６によって、電子燃料噴射装置を備える場合には燃料供給、燃焼室内にファンが配設されている場合にはファンの回転数、および、点火といった工具１０の作用が制御される。一般的な燃焼動力式釘打ち機では、制御プログラム２７や制御システム２４は充電式バッテリーから電力の供給を受ける。充電式バッテリーは、ハウジング１２の一方の側部に配設されたバッテリーソケット２８内に着脱自在に保持されている。ソケット２８は、バッテリー（図示せず）を摺動自在に受容するように形成されており、バッテリーの接点がソケット接点３０（破線で示す）に電気的に係合する。充電目的や、締結具が詰まったりその他の補修のために工具１０を停止する目的で、バッテリーをソケット２８内に着脱自在に係合できるようにすることは一般的である。工具の作動中にバッテリーを正しい位置に保持するために通常ラッチ３２が設けられている。

工具１０の他の構成として、締結具の駆動に先立ってワークに接触させるようにしたワーク接触要素３４が設けられている。ワーク接触要素はノーズ部３６に関してスライドするようになっており、かつ、ワーク接触要素３４とノーズ部との間の相対的な間隔を調節することによって、工具１０による締結具の駆動深さを調節するための深さ調節機構３８を有している。工具１０を使っていないときに、該工具を壁、垂木、はしご、ユーザのベルト等から吊下げるためのフック４０がハンドル１６に配設されている。バッテリーソケット２８の反対側には、供給すべき複数の締結具（図示せず）を格納するための締結具マガジン４２が配設されている。

図１〜図４を参照すると、本発明の重要な特徴として、充電式バッテリーではなく、本工具１０は、壁のコンセントや発電機からのライン電力から電力を受けるようになっている。バッテリーからライン電力への変換を容易にするために、工具１０は、ライン電力に接続可能な電源コード４６（一部を示す）を有した変圧器４４を備えている。電源コード４６は、また、該工具に電力を供給するために、ソケット２８に物理的、電気的に係合するように形成されている。好ましくは、変圧器４４は、前記バッテリーに近似する形状を有しており、バッテリーソケット２８内に着脱自在かつしっくりと嵌合するようになっている。然しながら、変圧器４４は、ソケット２８に対して電気的に接触、係合或いは結合できる限り他の形状であってもよい。更に、変圧器４４は、バッテリーソケット２８のラッチ３２に係合する、同様の、好ましくは付勢されたフック状のラッチ部４８を備えている。電源コード４６の反対側において、変圧器４４には少なくとも１つの好ましくは一対の接点５０が設けられている。該接点は、制御システム２４へ電力を供給するためのソケット接点３０に電気的に係合する。工具に詰まった締結具を除去したり或いは保守を行うために、工具１０を電源から切り離す必要がある場合には、ラッチ部４８とラッチ３２との係合を解除し、変圧器がバッテリーソケット２８から取外される。好ましくは、変圧器４４に極表示部５２を儲け、ユーザが容易に正しく装着できるようにする。また、電源コード４４は、この技術分野で公知となっているように、ストレインリリーフ部４５を必要に応じて設けてもよい。

本発明の工具１０の更に他の特徴として、制御システム２４は、バッテリーと変圧器４４とを識別または区別するように形成されている。これは、ライン電力が工具１０の排他的電源である応用例では望ましい特徴である。こうした工具１０は、バッテリーが完全に充電された電圧を有しているように設計されていることは公知となっており、該電圧は工具によって或いは応用例によって変化するであろうが、本実施形態では役７．２Ｖとなっている。バッテリーが放電する間、工具はバッテリーが特定の放電状態、例えば４Ｖに達するまで作動する。従って、バッテリーの作動電圧範囲は７．２Ｖ〜４Ｖとなる。

制御システム２４がバッテリーの電圧範囲外の電圧で作動するように構成されていることから上記識別がなされる。より詳細には、変圧器４４は、バッテリーの電圧範囲よりも高い変圧器電圧範囲を有している。例えば、制御システム２４は８．０±０．２Ｖの範囲で作動可能であり、最低限７．８Ｖで作動可能である。この電圧は、工具１０の内部構成要素が損傷を受ける電圧よりも低くなっている。また、制御プログラム２６は、バッテリパックの最大電圧（本例では７．２Ｖ）と、変圧器４４の最低電圧（７．８Ｖ）との間に遮断電圧ＣＶを設定するように構成されており、そして、それより低い電圧ではシステム２４は作動不能となる。好ましい実施形態では、遮断電圧ＣＶは７．７Ｖであるが、上述した目標電圧は、特定の応用例、工具または局所的なライン電力要求に適合するように様々に変更することができよう。

図５を参照すると、前記バッテリーは、時間の経過と共に低減するバッテリー電圧ＢＶを有している。変圧器４４は、ライン電力に接続されているために、７．８Ｖのような一定の電圧値ＴＶを有している。完全に充電されたときの電圧ＦＶが示されており、該電圧がバッテリーの最大電圧となる。本工具１０では、制御システム２４は、バッテリーが完全に充電されたときの電圧レベルよりも高い最低電圧ＣＶで作動するようになっている。制御プログラム２６は、一層低い電圧ではシステム２４が作動しないように構成されている。この構成によって、工具１０がバッテリー電源での作動することが防止される。こうしたソフトウェアプログラムは、工具の設計分野では当業者によって実施されている。

ユーザが、不注意により変圧器４４ではなくバッテリーをソケット２８内に装着すると、バッテリーの低い作動電圧は最低カットオフ電圧ＣＶよりも低くなる。こうして、工具１０は作動不能となる。

本発明のコート付き動力式釘打ち機用の電源変換およびロックアウトソフトウェアを説明したが、当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明から逸脱することなく種々の変更と修正が可能であろう。

１０ 燃焼動力式釘打ち機（燃焼動力式締結具駆動工具）
１２ ハウジング
１４ 電源
１６ ハンドル
１８ トリガー
２０ 燃料セル室
２２ 燃料セルドア
２４ 制御システム
２６ 制御プログラム２６
２８ バッテリーソケット
３０ ソケット接点
３２ ラッチ
３４ ワーク接触要素
３６ ノーズ部
３８ 深さ調節機構
４０ フック
４２ 締結具マガジン
４４ 変圧器
４５ ストレインリリーフ部
４６ 電源コード
４８ ラッチ部

Claims (13)

1. 燃焼動力式締結具駆動工具において、
   燃焼動力源を包囲すると共に、バッテリーを摺動自在に受容する寸法にて形成されたバッテリーソケットを形成するハウジングと、
   前記バッテリーソケットに接続され、かつ、制御プログラムを含む制御システムであって、前記システムおよびプログラムが前記ソケットを通して電力の供給を受けるようにした制御システムと、
   ライン電力に接続可能で該工具に電力を供給するために前記ソケットに電気的に係合可能な変圧器とを具備し、
   前記制御システムが前記変圧器により電力の供給を受け、かつ、前記バッテリーからは電力の供給を受けないように構成されている、燃焼動力式締結具駆動工具。
2. 前記制御システムが、前記バッテリーと前記変圧器とを識別するように構成されている請求項１に記載の工具。
3. 前記バッテリーは所定の電圧範囲を有しており、前記制御プログラムが該電圧範囲外の電圧で作動するように構成されている請求項１に記載の工具。
4. 前記変圧器は、前記バッテリーの電圧範囲よりも高い変圧器電圧範囲を有している請求項３に記載の工具。
5. 前記制御システムは、前記バッテリーの電圧範囲と前記変圧器の電圧範囲の間の電圧では作動不能となる請求項４に記載の工具。
6. 前記変圧器は、最低電圧７．８Ｖで作動する請求項３に記載の工具。
7. 前記制御システムが７．７Ｖより低い電圧では作動不能となる請求項６に記載の工具。
8. 前記変圧器は、前記ソケットから摺動させて取外すことによって、前記工具が電源から切り離されるようになっている請求項１に記載の工具。
9. 前記変圧器は、前記バッテリーに近似した形状を有している請求項１に記載の工具。
10. 燃焼動力式締結具駆動工具において、
    燃焼動力源を包囲すると共に、バッテリーを摺動自在に受容する寸法にて形成されたバッテリーソケットを形成するハウジングと、
    前記バッテリーソケットに接続され、かつ、制御プログラムを含む制御システムとを具備し、
    該制御システムおよび前記プログラムは、前記ソケットを通して電力を供給され、
    前記制御システムは、前記ソケット内にバッテリーを装着すると作動不能となり、
    前記制御システムは、前記バッテリーの作動範囲外の電圧閾値で作動するようになっている、燃焼動力式締結具駆動工具。
11. ライン電力から電力が供給され、前記ソケット内に装着することによって該工具に電力を供給するようにした変圧器を更に具備する請求項１０に記載の工具。
12. 前記制御システムが、前記バッテリーの作動範囲外の前記変圧器の電圧に適合している請求項１１に記載の工具。
13. 前記バッテリーが最大作動電圧７．２Ｖを有し、前記変圧器が最低作動電圧閾値７．８Ｖを有している請求項１２に記載の工具。

Images