KR20070050394A - 연소-동력식 패스너-구동 공구를 위한 연소 챔버 제어 - Google Patents

Abstract

연소-동력식 패스너-구동 공구(10)는 연소-동력식 동력 소스(14), 휴지 위치와 발사 위치 사이의 동력 소스에 대해 왕복 운동하는 밸브 슬리브(36), 및 밸브 슬리브(36)근처에서 작동하고, 동력 소스(14)에서의 피스톤(22)이 예비-발사 위치로 복귀할 때까지 발사 위치로부터 밸브 슬리브(36)의 왕복 운동을 자동적으로 예방하기 위해 구성된 잠금 디바이스(60)를 포함한다.

Description

연소-동력식 패스너-구동 공구를 위한 연소 챔버 제어{COMBUSTION CHAMBER CONTROL FOR COMBUSTION-POWERED FASTENER-DRIVING TOOL}

이 출원은 2004년도 2월 9일 출원된 US 일련 NO. 60/543,053로부터 35 USC §120 하의 우선권을 청구한다.

본 발명은 일반적으로 작업물에 패스너를 구동시키기 위해 사용된 패스너-구동 공구과, 구체적으로 연소 공구이라고도 언급되는, 연소-동력식 패스너-구동 공구에 관한 것이다.

연소-동력식 공구는 종래 기술에 알려졌다. 예시적인 공구는 작업물로의 구동 패스너에서 사용하기 위해, 일리노이에 있는 글렌뷰의 일리노이 공구 워크스에 의해 제조되고, 본 명세서에 참조로 통합된 Nikolich의 미국 특허 번호 32,452 및 미국 특허 번호 4,522,162; 4,483,473; 4,483,474; 4,403,722; 5,133,329; 5,197,646; 5,263,439 및 6,145,724에 공동으로 양도된 특허가 기술되었다.

이런 공구는 작은 내부 연소 엔진을 수용하는 일반적인 피스톤 형태의 공구 하우징을 통합한다. 엔진은 연료 셀이라고도 불리는, 가압 연료 가스의 통에 의해 동력이 공급된다. 베터리-동력식 전자 동력 분배 유닛은 점화를 위한 스파크를 생성하고, 연소 챔버 내에 위치한 팬은, 챔버 내의 효율적인 연소를 제공하는 한편, 프로세스가 디바이스의 연소 작용에 보조적인 프로세스를 용이하게 한다. 이런 보조 프로세스는 엔진을 냉각하고, 챔버 내에 연료와 공기를 혼합하고, 연소 부산물을 제거하고 또는 청소하는 것을 포함한다. 엔진은 단일 실린더 바디 내에 위치한, 길고, 단단한 구동기 블레이드를 구비한 왕복 운동 피스톤을 포함한다.

밸브 슬리브는 실린더를 중심으로 축 상으로 왕복 운동 가능하고, 링크 장치를 통해, 링크 장치의 단부에서 작업 접촉 성분이 작업물에 대하여 프레스될 때, 연소 챔버에 근접하게 이동한다. 이런 프레스 작용은 또한 근접한 연소 챔버 내에 연료의 정해진 양을 주입하기 위해 연료-미터링 밸브를 트리거한다.

스파트가 엔진의 연소 챔버 내의 충전 가스를 점화시키도록 하는 스파크를 야기하는, 트리거 스위치를 당기면서, 결합된 피스톤과 구동기 블레이드는 적당한 장소에 놓인 패스너에 충돌하고 작업물에 이것을 박기위해 아래쪽으로 힘이 가해진다. 그 후 피스톤은 실린더 내의 다른 가스 압력을 통해 원래 위치, 또는 예비-발사 위치로 되돌아온다. 패스너는 구동기 블레이드의 충격을 수용하기 위해 적당하게 위치된 배향에 고정된 노즈피스로 매거진 스타일(magazine-style)로 공급된다. 연소 가능한 연료/공기 혼합물의 점화시에, 챔버 내의 연소는 패스너가 있는 경우에 피스톤/구동기 블레이드 조립체의 가속 및 작업물로의 패스너의 관통을 야기한다.

현재 시장에 공급된 연소-동력식 공구는 순차적으로 작동되는 공구이다. 이 공구는 작업물에 대하여 압력이 가해져야만 하고, 공구가 네일(nail)을 발사하기 위해 방아쇠가 당겨지기 전에 공구에 대한 작업물 접촉 성분(WCE)이 붕괴되야만 한 다. 이것은 반복 사이클 작동이라고 알려진, 반복적으로 발사될 수 있는 공구와 대조를 이룬다. 다시 말해서, 반복 사이클 작동 공구는 방아쇠가 눌려진 모드에 고정되어 있을 경우 작업물에 대하여 공구를 프레스함으로서 반복적으로 발사될 것이다. 이런 차이점은 각 종류의 공구에서 초당 발사될 수 있는 패스너의 수에서 나타낸다. 반복 사이클 모드는 순차적 발사 모드보다 실질적으로 더 빠르다; 순차적인 모드에서 오직 초당 2 내지 3 패스너와 비교할 때 반복적인 사이클에서 초당 4 내지 7 패스너가 발사될 수 있다.

연소-구동식 공구를 순차 작동으로 제한하는 한 가지 두드러진 특징은 구동 피스톤이 공구가 발사된 후 초기 위치로 복귀되는 방식이다. 연소-동력식 공구는 피스톤 복귀 기능을 실행하기 위해서 자체-생성 진공을 사용한다. 진공-타입 피스톤 복귀는 피스톤 복귀를 위한 공급 라인으로부터 양의 공기 압력을 사용하는 기체식 공구의 피스톤 복귀보다 상당히 더 많은 시간이 필요하다.

본 명세서에 참조로 통합된 특허에 기재된 종류의 연소-동력식 공구를 통해, 발사율과 밸브 슬리브의 제어에 의해 작동자는 진공-타입 피스톤 복귀를 제공하는 시간 간격을 제어한다. 진공의 형성은 혼합물의 연소와 고압 연소 가스의 배기에 뒤이어 발생한다. 공구의 나머지 고온 가스를 통해, 주변의 저온 알루미늄 성분은 가스를 냉각시키고 수축시켜서, 이에 따라 진공이 생성된다. 상태가 좋은 응용과 같은 많은 경우에, 작동자의 사이클 속도는 진공 복귀가 일정하고 믿을만하게 작동할 정도로 충분히 느리다.

그러나 공구가 훨씬 더 높은 사이클 속도에서 작동하는 경우, 작동자는 작업 물에서 공구를 제거함으로서 피스톤 복귀 사이클 동안 연소 챔버를 개방할 수 있다. 이것은 진공이 없어지게 하고 피스톤 이동은 실린더의 상부에 도달하기 전에 정지할 것이다. 이것은 노즈피스의 가이드 채널에서 구동기 블레이드를 남기고, 이에 따라 네일 스트립(nail strip)이 전진하는 것을 막는다. 최종 결과는 발사 채널에 네일이 없고 다음 발사에서 네일이 발사되지 않는다.

위와 동일한 순차 작동 연소 공구에서 적당한 폐쇄된 연소 챔버 정지 시간을 보장하기 위해서, 챔버 잠금 디바이스는 방아쇠에 링크된다. 이 메커니즘은 연소 챔버를 작동자가 방아쇠를 해제할 때까지 폐쇄되게 한다. 이것은 상대적으로 느린 근육 응답 시간을 고려함에 의해 정지 시간을(그 동안 연소 챔버가 폐쇄된다)연장한다. 다시 말해서, 방아쇠의 물리적인 해제는 피스톤 복귀를 보장하기 위해서 발사 사이클의 충분한 시간을 소비한다. 메커니즘은 예를 들어, 단단한 나무 안으로 또는 다른 네일의 상부 상으로 발사를 통해 생성된 큰 반동의 결과로 폐쇄된 챔버를 또한 유지한다. 피스톤을 복귀시키기 위한 최소 시간보다 더 길게 챔버를 폐쇄 상태로 유지하는 것은 공구의 냉각과 정화가 방해되기 때문에 불리하다.

공동-양도된 미국 특허 No. 6,145,724는 예비-발사 위치(또한 예비-발사로 언급됨)로 피스톤/구동기의 복귀 전에 연소 챔버의 이른 개방을 막기 위해서 구동기 블레이드에 의해 작동되는 캠 메커니즘을 기술한다. 이런 접근의 주요 결함은 피스톤은 피스톤이 네일 잼(nail jam) 또는 아마도 더럽고/끈적끈적한 실린더 벽 때문에 완전하게 복귀하지 못하는 경우 피스톤을 예비-발사로 복귀시키기 위하여 수동 리셋 로드(reset rod)의 사용이 필요하다는 것이다. 복귀하지 않는 피스톤은 챔버가 폐쇄된 상태로 남아있게 하고; 그러므로 공구는 다시 발사될 수 없다.

이에 따라, 반복 사이클 모드에서 작동할 수 있는 연소-동력식 패스너-구동 공구가 필요하다. 반복 사이클 모드에서 완전한 피스톤 복귀를 이루기 위해서 연소 챔버의 개방을 지연하는 특별한 요구를 다룰 수 있는 연소-동력식 패스너-구동 공구가 또한 필요하다.

앞서 기술된 필요성은 현행 기술의 제한을 극복하는 본 연소-동력식 패스너-구동 공구에 의해 해소되거나 이를 능가한다. 특히, 본 공구는 진공 피스톤 복귀를 위해 필요한 시간의 길이를 제어하는 챔버 잠금(lockout)을 관리하기 위해 구성된 전기기계, 또는 대안적으로, 순기계 메커니즘을 통합한다.

반복되는 고-사이클 속도의 발사를 이루기 위해서, 바람직한 실시예에서 전자기 다바이스는 바람직한 지연을 제공하는 수동 방아쇠-작동 메커니즘 대신에 챔버 잠금 디바이스로서 기능하기 위해 사용된다. 이 전자기를 관리하기 위해 사용된 제어 프로그램은 챔버가 피스톤이 복귀할 때까지 폐쇄되는 것을 보장하기 위해서 타이머를 포함한다.

더 구체적으로, 본 연소-동력시 패스너-구동 공구는 연소-동력시 동력 소스, 휴지 위치와 발사 위치 사이의 동력 소스에 대해 왕복 운동 가능한 작업물 접촉 성분을 포함한다. 바람직한 실시예에서 잠금 디바이스는 상기 밸브 슬리브의 주위에서 작동하고 동력 소스의 피스톤이 예비-발사 위치로 복귀할 때까지 발사 위치로부터의 밸브 슬리브의 왕복 운동을 자동적으로 막기 위해서 구성된다.

도 1은 본 잠금 시스템을 통합하는 패스너-구동 공구의 전면 사시도.

도 2는 휴지 위치에서 도시된 도 1의 공구의 부분 횡단면도.

도 3은 예비-발사 위치에서 도시된 도 2의 공구의 부분 횡단면도.

도 4는 도 1의 공구, 구체적으로 연소 챔버 및 전기기계 챔버 잠금 디바이스의 부분 확대 사시도.

도 5는 잠금 위치에서 도시된 도 2 내지 도 4의 잠금 시스템의 대안 실시예의 개략도.

도 6은 배출 위치 또는 휴지 위치에서 도시된 완충 제동 장치(dash pot)를 사용한 도 1 내지 도 4의 지연 시스템의 대안 실시예의 부분 횡단면도.

도7은 예비-발사 위치에서 도시된 도 6의 실시예의 부분 횡단면도.

도 8은 전자기 잠금 디바이스를 사용하여 도 1 내지 도 4의 지연 시스템의 제 2 대안 실시예의 부분 횡단면도.

도 9는 도 1내지 도 4의 지연 시스템의 제 3 대안 실시예의 부분 횡단면도.

도 10은 휴지 위치에 도시된 도 1 내지 도 4의 지연 시스템의 제 4 의 실시예의 개략적인 측면 정면도.

도 11은 예비-발사와 통합된 잠금 또는 지연 위치에서 도시된 도 10의 실시예의 개략적인 측면 정면도.

도 12는 휴지 위치에서 도 10 및 도 11의 배향에 횡단하는 배향에서 도 10 및 도 11의 지연 시스템의 대안 실시예의 개략적인 측면 정면도.

도 13은 예비-발사와 통합된 잠금 또는 지연 위치에서 도시된 도 12의 실시예의 개략적인 측면 정면도.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명을 통합하는 연소-동력식 패스너-구동 공구는 일반적으로 10으로 지정되고 바람직하게 앞서 기술되고 본 출원의 참조로써 병합된 특허에 상세하게 기재된 일반적인 종류이다. 공구(10)의 하우징(12)은 하우징 메인 챔버(16) 내의 자체-포함된 내부 동력 소스(14)(도 2)를 수용한다. 종래의 연소 공구에서와 같이, 동력 소스(14)는 내부 연소에 의해 동력이 공급되고 실린더(20)와 교류하는 연소 챔버(18)를 포함한다. 실린더(20) 내에 왕복 운동하게 위치된 피스톤(22)은 구동기 블레이드(24)의 상위 단부에 연결된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤(22)의 왕복 운동 이동의 상한계(upper limit)는 예비-발사 위치로 언급되며, 이것은 패스너를 작업물에 박기 위해 패스너(도시되지 않음)에 충격을 주도록 구동기 블레이드(24)의 아래 방향 구동을 시작하게 하는 연소 가스의 점화 또는 발사 바로 전에 발생한다.

방아쇠(26)의 눌림을 통해, 작동자는 연소 챔버(18) 내부에 연소를 일으켜서 구동기 블레이드(24)가 노즈피스(28)(도1)를 통해 아래 방향으로 힘있게 구동되게 한다. 노즈피스(28)는 패스너 매거진(30)을 통해 노즈피스로 전달되는 패스너에 충돌하기 위해 구동기 블레이드(24)를 유도한다.

노즈피스(28)에 포함되는 것은 링크 장치 또는 상위 프로브(probe)(34)를 통해 왕복 운동 밸브 슬리브(36)에 연결되는 작업물 접촉 성분(32)이고, 왕복 운동 밸브 슬리브(36)의 상위 단부는 연소 챔버(18)를 부분적으로 한정한다. 도 1에서 보는 바와 같이 아래 방향으로 작업물 접촉 성분(32)에 대하여 공구 하우징(12)의 내리누름은(다른 작동 배향은 종래 기술에서 알려진 바와 같이 구상된다) 작업물 접촉 성분으로 하여금 휴지 위치에서 발사 위치로 이동하게 한다. 이런 이동은 스프링(38)(도 1에는 숨겨진 것으로 도시됨)에 의해 야기된 작업물 접촉 성분(32)의 일반적으로 아래를 향해 편향된 배향을 극복한다. 스프링(38)의 위치는 응용을 맞추기 위해서 변화될 수 있다고 구상되고, 노즈피스(28)로부터 멀리 이동된 위치가 고려된다.

링크 장치(34)를 통해, 작업물 접촉 성분(32)은 밸브 슬리브(36)에 연결되고 이와 왕복 운동하도록 이동한다. 휴지 위치(도 2)에서 연소 챔버(18)는 밀봉되지 않았는데, 이는 밸브 슬리브(36)와 실린더 헤드(42)를 분리하는 환형 갭(40)이 있기 때문이고, 실린더 헤드(42)는 챔버 스위치(44)와 스파크 플러그(46)를 수용한다. 구체적으로, 실린더 헤드(42) 주위에 상위 갭(40U), 및 실린더(20)의 상위 단부 주위에 하위 갭(40L)이 있다. 본 공구(10)의 바람직한 실시예에서, 실린더 헤드(42)는 또한 냉각 팬(48)과 냉각 팬에 동력을 제공하는 팬 모터(49)를 위한 장착 포인트이다. 팬과 모터의 적어도 일부는 종래 기술에 알려졌고 본 명세서에 참조로 통합된 특허에 기술된 바와 같이 연소 챔버(18)로 연장된다. 도 2에 도시된 휴지 위치에서, 공구(10)은 연소 챔버(18)가 실린더 헤드(42)의 상부에서 밀봉되지 않았고, 챔버 스위치(44)가 개방되었기 때문에 발사될 수 없다.

발사는 작동자가 작업 접촉 성분(32)을 작업물에 대하여 누를 때 가능하다. 이 작동은 스프링(38)의 편향력을 극복하고, 밸브 슬리브(36)가 하우징(12)에 대해 위를 향해 이동하게 하고, 챔버 스위치(44)가 활성화될 때까지 갭(40U 및 40L)을 폐쇄하고 연소 챔버(18)를 밀봉한다. 이 작동은 또한 측량된 양의 연료가 연료 통(50)(부분적으로 도시됨)으로부터 연소 챔버(18)로 방출되도록 유도한다.

방아쇠(26)의 딩김시, 스파크 플러그(46)는 에너지가 공급되고, 연소 챔버(18)에 연료와 공기 혼합물이 점화되고 작업물로의 인입을 위해서 피스톤(22)과 구동기 블레이드(24)를 대기 중인 패스너를 향해 아래 방향으로 보낸다. 피스톤(22)이 실린더 아래로 이동하기 때문에, 적어도 하나의 페탈(petal) 또는 체크 밸브(52) 및 피스톤 변위를 지나 위치된 적어도 하나의 통기 구멍(53)(도2)을 통해 배출되는 공기의 쇄도(rush of air)를 밀어낸다. 피스톤 스트로크의 바닥에서 또는 최대 피스톤 이동 거리에서, 피스톤(22)은 종래 기술에서 알려진 바와 같이 탄성 범퍼(54)에 충돌한다. 배기 체크 밸브(52) 아래의 피스톤(22)으로, 고압 가스는 근처 대기 기압 조건이 획득되고 체크 밸브(52)가 폐쇄할 때까지 실린더(20)로부터 배기된다. 실린더(20) 내의 내부 압력 차 때문에, 피스톤(22)은 도 2에 도시된 예비-발사 위치로 복귀된다.

앞서 기술된 바와 같이, 이런 종류의 연소-동력식 공구의 설계자가 맞닥뜨리는 문제 중 하나는 예비-발사 위치로의 피스톤(22)의 빠른 복귀와 다음 사이클 전의 챔버(18)의 향상된 제어의 필요성이다. 이런 필요성은 공구가 점화가 작업물 접촉 성분(32)이 수축될 때마다 발생하고, 이 때마다 방아쇠(26)가 밀리거나 조이는 위치에 계속 고정되는 반복 사이클 모드에서 발사되는 경우 특히 중요하다.

이제 도 2 내지 도 4를 참조하여, 이런 설계 관련 사항을 수용하기 위해서, 본 공구(10)는 바람직하게 일반적으로 60으로 지정되고, 피스톤(22)이 예비-발사 위치로 복귀할 때까지 폐쇄 또는 발사 위치로부터 밸브 슬리브(36)의 왕복 운동을 막기 위해 구성된 잠금 디바이스를 포함한다. 이런 잠금 디바이스(60)의 고정, 지연 또는 잠금 기능은 피스톤(22)이 예비-발사 위치로 복귀하는데 필요한 특정한 시간의 기간 동안 작동한다. 이에 따라, 반복 사이클 모드에서 공구(10)을 사용하는 작동자는 패스너가 단지 구동되고, 다음 발사 사이클을 위해 공구를 재위치하기 시작하는 작업물에서부터 공구를 들어올릴 수 있다. 반복 사이클 작동에 고유한 짧은 발사 사이클 시간 때문에, 잠금 디바이스(60)는 연소 챔버(18)가 밀봉 상태로 남아 있고, 가스압 차가 유지되어서 피스톤(22)은 일반적으로 피스톤의 복귀를 방해하는 챔버(18)의 조기 개방 전에 복귀될 것이라는 것을 보장한다. 본 잠금 디바이스(60)와 함께, 피스톤(22) 복귀와 연소 챔버(18)의 이후의 개방은 공구(10)가 다음 작업물 위치를 향하여 이동하는 동안 발생할 수 있다.

더 구체적으로, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 잠금 디바이스(60)는 특정한 시간 기간 동안 밸브 슬리브(36)의 이동을 방지하기 위하여 밸브 슬리브(36)에 대해 횡단으로 왕복 운동하는 슬라이딩 캠 또는 래치(latch)(64)와 맞물리기 위해 구성된 전자기(62)를 포함한다. 이 시간 기간은 일반적으로 하우징(12)의 핸들부(68)(도1)에 수용된 중앙 처리 유닛 또는 제어 모듈(67)(도시되지 않음)에 구현된, 제어 회로 또는 프로그램(66)(도 1)에 의해 제어된다. 바람직한 실시예에서 다른 배향이 고려되지만, 전자기(62)는 슬라이딩 래치(64)와 연결되어 전자기 코일과 래치의 축 은 공구(10)의 구동 이동으로 횡단한다. 잠금 디바이스(60)는 실린더(20)의 상부(70)에 작동 관계로 장착되어 기울어진 단부(74)가 있는 래치(64)의 슬라이딩 레그 또는 캠(72)이 일단 발사 위치에 도달하면 밸브 슬리브(36)의 리세스 또는 숄더(80)와 맞물리기 위해 장착 브라켓(78)과 하우징(12)의 구멍(76)을 통과한다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 래치(64)는 스프링(82)에 의해 잠금 위치로 편향되고 특정한 시간 간격 동안 전자기(62)에 의해 유지된다.

잠금 디바이스(60)의 적당한 작동을 위해서, 전자기(62)은 피스톤(22)이 발사에 순차하여 예비-발사 위치로 복귀하게 하는 적당한 시간의 기간 동안에 전자기(62)에 에너지가 공급되도록 제어 프로그램(66)은 구성되었다. 작동자가 작업물에 대하여 공구(10)을 밀어내고 연소 챔버(18)는 밀봉되었기 때문에, 래치(64)는 웨어 플레이트(wear plate)(83)에 대하여 편향되고(도 4), 레그(72)를 연장한다. 더 구체적으로, 작동 순차 스위치(도시되지 않음)에 의해 트리거링된 제어 프로그램(66)이 조건이 스파크를 연소 챔버(18)로 전달하기에 충분하다는 것을 나타낼 때, 전자기(62)는 약 100msec 동안 제어 프로그램(66)에 의해 에너지를 공급받는다. 이런 이벤트 동안, 래치(64)는 제 위치에 고정되고, 이에 따라 챔버(18)가 개방되는 것을 막는다. 전자기(62)의 에너지를 공급하는 시간 기간은 충분한 휴지가 완전한 피스톤 복귀를 위한 모든 작동 조건을 만족시키도록 제공되게 이루어진다. 이 기간은 적용에 맞추기 위하여 변경될 수 있다.

제어 프로그램(66)은 일단 피스톤(22)이 예비-발사 위치로 복귀되면; 전자기(62)는 에너지가 중단되어, 레그(72) 상에 횡단 방향으로 작용된 힘이 줄어들도록 구성된다. 사용자가 작업물로부터 공구(10)를 들어올리고, 전자기(62)의 타이밍된 에너지를 중단하는 것이 후속함으로써, 스프링(38)은 스프링(82)의 힘과 전자기(62)의 임의의 나머지 힘을 극복하고, 밸브 슬리브(36)로 하여금 나머지 또는 연장된 위치로 이동하게하고, 연소 챔버(18)와 갭(40U,40L)을 개방할 것이다. 이런 이동은 레그(72)의 캠화된 표면(74)에 의해 용이하게 되고, 밸브 슬리브(36)가 개방함으로써 레그를 수축한다. 알려진 바와 같이, 밸브 슬리브(36)는 연소 챔버의 가스의 교체와 다음 연소를 위한 준비를 위해서 챔버(18)를 개방하기 위해 팬(48)으로부터 떨어져서 아래쪽으로 이동되어야 한다.

바람직한 실시예에서, 커버(86)는 스프링(82), 래치 부재(64)와 전자기(62)를 수용하고, 이런 물품을 종래 기술에 알려진 작은 구멍(88)의 사용과 적당한 나사산이 있는 패스너, 리벳 또는 다른 패스너(도시되지 않음)의 사용을 통해 장착 브라켓(78)에 고정된다. 도 1 내지 도 4에서 전자기(62)가 하우징(12)의 전면 상에 도시되면, 전자기는 원한다면 공구(10) 상에 또는 하우징(12) 안에 위치될 수 있다고 생각되어 진다.

도 5를 참조하면, 잠금 디바이스(60)의 대안 실시예가 90으로 지정된다. 디바이스(60 및 90)의 공유된 성분은 동일한 참조 번호로 지정된다. 디바이스들 간의 주요 차이점은 래치(64)가 일단 폐쇄 위치에 도달하면 밸브 슬리브(36)의 리세스(96)와 맞물리는 러그(94)를 가진 피봇 래치 부재(92)로 대체된다는 것이다. 래치 부재(92)는 실린더(20)에 또는 공구(10)의 어느 곳에 고정된 핀과 같이 축(98)을 중심으로 선회할 수 있다. 축(98)은 일반적으로 밸브 슬리브(36)의 왕복 운동의 방 향에 횡단한다. 솔레노이드(102)의 왕복 운동 플런저(100)는 솔레노이드 에너지 하에 러그와 맞물리게 하기 위해 래치 부재(92)와 연결된다. 플런저(100)는 바람직하게 밸브 슬리브(36)에 대하여 피봇 래치 부재(92)를 편향하기 위해서 스프링(104)을 구비하여 러그(lug)(94)는 리세스(96) 안으로 떨어질 수 있다. 밸브 슬리브(36)는 솔레노이드(102)의 타이밍 에너지 중단시, 연소 챔버(18)를 개방하기 위해서 휴지 위치로 복귀 할 수 있다. 플런저의 스프링(38)으로 하여금 밸브 슬리브(36)를 아래쪽으로 당겨지게 하고, 이에 따라 러그(94)의 경사진 상부 표면을 아래로 이동시키고, 래치 부재(92)가 리세스(96)와의 맞물림 해제되게 힘이 가해진다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 잠금 지연 디바이스(60)의 대안 실시예가 일반적으로 120으로 지정된다. 이 실시예에서, 동일한 공구(10)의 성분은 참조 번호로 지정된다. 디바이스(120)와 잠금 디바이스(60)와의 주요 차이점은 전자기(62), 래치(64), 스프링(82) 및 커버(86) 대신에, 일반적으로 122로 지정된 적어도 하나의 기계 완충 제동 장치(dashpot)가 제공된다는 것이다. 일반적으로, 완충 제동 장치(122)는 2 지점 사이의 이동을 완충하거나 지연하기 위해 사용된 기계 디바이스이다. 이런 경우에, 2 지점은 밸브 슬리브(36)와 실린더 헤드(42)이다. 오직 하나의 완충 제동 장치(122)가 도시되었지만, 추가 완충 제동 장치의 수 및 다양한 위치가 적용에 따라 달라진다고 고찰된다.

완충 제동 장치(122)는 2개의 단부가 있는데, 단부 각각은 밸브 슬리브(36)의 양쪽에 또는 동력 소스(14)와 통합된 고정된 위치에 부착할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 고정된 위치는 실린더 헤드(42) 상에 있다. 실린더 헤드(42)를 제외하 고, 연소 사이클 동안에 밸브 슬리브(36)에 대해 이동하지 않는 동력 소스(14)의 다른 부분은 또한 고정된 위치로 또한 고려된다. 제 1 또는 로드 단부(124)는 핀 위치(126)에서 밸브 슬리브(36)에 부착할 수 있고 피스톤 로드(128)와 피스톤(130)을 포함한다.

종래 기술에서 알고 있는 바와 같이, 완충 제동 장치(122)는 지연 또는 완충 이동을 제공하기 위하여 피스톤과 실린더 사이의 슬라이딩 가능한 밀봉, 기체식 작동 또는 점성이 있는, 유체와 같은 물질을 사용한다. 완충 제동 장치(122)의 제 2 단부(132)는 장착 위치(134)에서 실린더 헤드(42)에 고정할 수 있고 피스톤(130)을 슬라이딩하게 수용하기 위해서 크기 정해진 개구 단부(136)와 실린더를 형성한다. 적어도 하나의 배기 개구부 또는 구멍(138)은 예비-발사 위치(도 7에 도시됨) 전의 실린더 헤드(42) 상의 밀봉(139)과의 접촉 영역의 밸브 슬리브(36)의 위치에 대응하는 실린더(132) 상에 위치된다. 이런 방식으로, 완충 제동 장치(122)는 피스톤(130)이 배기 구멍(138) 위에 위치할 때 오직 지연 기능만을 제공한다. 본 완충 제동 장치 설계는 공구(10)가 작업에 대하여 발동될 때 완충 제동 장치 실린더(132) 내의 공기가 방출되게 하는 체크 밸브(140)를 통합한다. 이것은 사용자에게 추가 로딩(loading) 또는 피드백(feedback)을 방지한다.

도 6 및 도 7에 도시된 실시예의 작동 중, 연소시에, 피스톤(130)과 실린더(132) 사이의 이 경우 진공 형성인 완충 제동 장치 효과는 연소 챔버(18)의 개방이 피스톤(22)이 최상부 또는 예비-발사 위치에 도달하게 하는 시간의 기간동안 지연되는 것이다. 일단 작동자가 작업물로부터 공구(10)을 들어올리면, 밸브 슬리브 (36)는 실린더 헤드(42)로부터 멀리 이동하기 시작하고, 완충 제동 장치(122)에 의해서만 지연된다. 완충 제동 장치(122)에 의해 제공되는 일단 추가 지연 작동은 피스톤(130)이 배기 구멍(138)을 통과할 때 없어지거나 해제된다.

공구(10)이 작업 표면에서 들어올려질 때, 완충 제동 장치(122)는 구멍(142)을 통한 복귀 공기의 구멍-조절된 흡입을 통하여 챔버의 제어된 방출율을 제공한다. 바람직하게, 이것은 주 연소 챔버 밀봉(139)이 효과적일 때 밸브 슬리브(36)의 이동의 일부의 위로 발생한다. 밀봉(139)이 밸브 슬리브(36)의 이동을 통해 떨어져나가는 시점에서, 완충 제동 장치 피스톤(130)은 배기 구멍(138)을, 또는 일련의 구멍을 노출한다. 챔버 이동의 나머지는 계속해서 방해받지 않는다. 이것은 연소 챔버(18)의 전체 복귀 개구 시간을 최소화한다.

예비-발사 위치에서 밸브 슬리브(36)를 도시한, 도 8을 참조하여, 잠금 디바이스의 제 2 대안 실시예는 일반적으로 150으로 지정된다. 도 1 내지 도 7의 실시예의 공유된 성분은 동일한 참조 번호로 지정된다. 실시예(150)의 주요 차이점은 연소 사이클 동안 밸브 슬리브(36)의 개방의 지연은 동력 소스(14) 상의, 바람직하게 실린더 헤드(42) 상의 고정된 위치에 장착된 전자기 디바이스(152)를 통해 획득되고, 그러나 다른 위치는 고려된다. 전자기 디바이스(152)는 피스톤(22)과 밸브 슬리브(36)의 왕복 운동의 방향에 평행한 축에 따라 작동한다는 것이 알려질 것이다. 전자기 디바이스(62)와의 경우와 같이, 디바이스(152)는 제어 프로그램(66) 및 CPU(67)에 연결된다. 전자기 디바이스(152)는 실린더 헤드(42)에 달려있어서 접촉 단부(154)는 밸브 슬리브(36)와 작동 관계에 있다.

본 실시예에서, 밸브 슬리브(36)는 디바이스(152)의 접촉 단부(154)에 있도록 배열되고 구성된 적어도 하나의 방사상으로 돌출된 접촉 형성부(156)를 구비한다. 이 실시예의 바람직한 버전에서 접촉 형성부(156)가 플레이트와 같이 형성되지만, 접촉 형성부의 수, 형태 및 위치는 밸브 슬리브(36)가 폐쇄된 또는 예비-발사 위치(도 3)에 도달할 때 전자기 디바이스(152) 와 형성부(156) 사이의 충분한 자기력이 있는 한, 적용에 맞추어서 변경될 수 있다.

예비-발사 위치에 도달시, 전자기 디바이스(152)의 에너지 공급은 접촉 플레이브(156)를 고정하기 위한, 그리고 예비-발사 위치(도 3)로 피스톤(22)의 복귀를 가능케하기 위해 충분한 미리 결정된 양의 시간(제어 프로그램(66)에 의해 결정된)동안 왕복 운동 이동으로부터, 밸브 슬리브(36)의 결합에 의해 충분한 자기력을 생성할 것이다. 제어 프로그램(66)에 의해 제어된 시간의 미리 결정된 양의 만료시, 전자기 디바이스(152)는 에너지가 중단되고, 밸브 슬리브(36)를 릴리스하여, 앞서 기술한 바와 같이 내부 가스는 다음 작동 연소 사이클을 위해 교환될 수 있다.

도 9를 참조하여, 앞서 기술된 잠금 디바이스의 또 다른 대안 실시예는 일반적으로 160으로 지정된다. 실시예(60, 90, 120, 및 150)의 공유된 성분은 동일한 참조 번호로 지정된다. 실시예(160)는 실시예(160)가 일반적으로 밸브 슬리브 왕복 운동의 방향에 평행한 밸브 슬리브(36) 상의 축방향 고정력을 가한다는 점에서 실시예(150)와 유사하게 작동한다.

도 9에서, 밸브 슬리브(36)는 내구력 있는 금속과 같은 단단하고, 자기 재질로 만들어진 일반적으로 축 방향으로 연장된 핀(162)을 구비한다. 전자기 디바이스 (164)는 동력 소스(14) 상의, 바람직하게 실린더 헤드(42) 상의 고정된 위치에 고정되지만, 다른 위치는 밸브 슬리브(36)의 왕복 운동에 대해 고정된 위치에 남아 있는 경우 고려된다. 전자기 디바이스(164)는 제어 프로그램(66)에 의해 제어되고 핀(162)이 결합되게 수용하기 위해 크기가 정해진 연장 통로(166)를 한정하는, 관 또는 슬리브과 유사한 구조에 제공된다. 밸브 슬리브(36)가 예비-발사 위치(도 3)에 도달시, 제어 프로그램(66)은 전자기 디바이스(164)에 에너지를 공급하고, 핀(162)을 고정하기 위한 충분한 자기력을 생성하고 이에 따라 밸브 슬리브(36)가 왕복 운동으로 이동하는 것을 막는다. 제어 프로그램(66)은 또한 피스톤 복귀에 대해 필요한 시간의 양에 대응하는 디바이스(164)가 에너지를 공급받는 시간의 기간을 결정하고, 타이머(도시되지 않음)를 초기화한다. 이와 같이, 피스톤(22)은 다음 연소 사이클 이벤트에 전에 예비-발사 위치로 복귀하기에 충분한 시간을 가능케한다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 앞서 기술된 잠금 디바이스의 또 다른 대안 실시예는 일반적으로 170으로 지정된다. 이 실시예에서, 제어 프로그램(66)과 CPU(67)의 제어 하의 왕복 운동하는 전자기 솔레노이드(172)는 왕복 운동의 축이 일반적으로 밸브 슬리브(36)의 움짐임에 평행하게 동작하도록 하우징(12) 내에서 배향된다. 솔레노이드(172)의 작동 또는 자유 단부(174)는 회전 캠(180)의 가로방향 핀(178)을 맞물리는 연장된 슬롯(176)을 가진, 도그레그(dogleg)와 같이 구성된다. 핀(178)은 캠(180)의 한 단부(182)에 위치되었고, 피봇 축 또는 핀(184)은 마주보는 단부(186)에 위치되었다. 잠금 로브(188)는 마주보는 단부(186) 상에 형성되고 밸브 슬리브(36)의 하부 단부(190)를 맞물리기 위하여 구성된다.

복귀 스프링과 같은 편향 디바이스(192)는 에너지 중단시, 그것을 도 10에서 도시된 휴지 또는 풀림 위치로 복귀시키기 위해 솔레노이드(172) 상에 위치된다. 스프링(192)은 환형, 방사상으로 돌출된 플랜지(196)에 의해 솔레노이드(172)의 주요 샤프트(shaft)(194) 상에 유지된다. 도 10에서 보는 바와 같이, 솔레노이드(172)가 에너지를 중단하는 한, 스프링(192)의 작동은 연소 전에 발생하는 자유 왕복 운동 이동을 가능케하는 밸브 슬리브(36)의 잠금 로브(lobe)(188)를 깨끗하게 유지한다.

도 11을 참조하여, 밸브 슬리브(36)가 폐쇄 또는 예비-발사 위치에 도달하고 조건이 연소(도 3)를 만족시킨 바로 후에, 제어 회로(66)는 주요 샤프트(194)를 수축하기 위해 그리고 스프링(192)에 의해 생성된 힘을 극복하기 위해 솔레노이드(172)에 에너지를 공급한다. 샤프트(194)의 결과적인 선형 이동은 캠(180)의 단부(182)상에 작동하고, 밸브 슬리브(36)의 하부 단부(190)와의 맞물림 위치로 잠금 로브(188)를 회전시킨다. 이 회전 동안, 가로방향 핀(178)은 슬롯(176)에서 이동한다.

앞서 기술된 다른 잠금 시스템과의 경우와 같이, 솔레노이드(172)의 에너지를 공급하는 타이밍은 연소 후의 예비-발사 위치로 피스톤(22)의 복귀를 이루는데 충분하도록 결정된다. 본 에너지를 공급하는 기간의 결과에서, 솔레노이드(172)는 에너지가 중단되었고, 스프링(192)의 힘은 잠금 로브(188)의 이동을 밸브 슬리브(36)로부터 떨어지게 한다. 이에 따라 연소 챔버(18)의 개방은 배기 가스의 제거를 가능케 한다.

도 12 및 도 13을 참조하여, 잠금 디바이스(170)의 다른 실시예는 일반적으로 200으로 지정된다. 잠금 디바이스(170)와의 공유된 성분은 동일한 참조 번호로 지정된다. 실질적으로, 메커니즘(200)은 솔레노이드 주요 샤프트(202)의 왕복 운동 축이 밸브 슬리브(36)의 왕복 운동 축에 일반적으로 정상적이거나 평행하게 배향되도록 공구 하우징(12)에서 배향되게 하여 메커니즘(170)과 다르다. 솔레노이드 주요 샤프트(202)는 복귀 스프링(192)의 위치와 도그레그(dogleg) 단부(208)에 마주하는 주요 샤프트의 단부(206)에서 방사상으로 돌출한 플랜지(204)에서의 주요 샤프트(194)와 다르다. 또한, 스프링(192)과 플랜지(204)는 메커니즘(170)상의 대응하는 구조로부터 솔레노이드 유닛(210)의 마주보는 단부 상에 있다. 도그레그 단부(208)의 슬롯(212)은 주요 샤프트(202)의 왕복 운동 축에 대해 각방향으로 연장되고, 회전 캠(180)의 가로방향 핀(178)과 맞물린다.

에너지를 중단하는 솔레노이드(210)로, 복귀 스프링(192)은 밸브 슬리브(36)로부터 멀리 환형 플랜지(204)를 밀어내어, 밸브 슬리브 이동을 연소 시간까지 자유롭게 한다. 도 13을 참조하여, 밸브 슬리브(36)가 그 최상부 위치(도 3)에 도달하고 조건이 연소를 위해 만족된 후, 제어 회로(66)는 솔레노이드(210)에 에너지를 공급하고, 복귀 스프링(192)의 편향력을 극복하고, 밸브 슬리브(36)를 향한 주요 샤프트(202)를 이동하고 가로방향 핀(178)으로 하여금 슬롯(212)안에 이동되게 하여서 회전 캠(180)이 밸브 슬리브(36)의 하부 단부(190)와의 잠금 맞물림으로 이동한다. 이 위치는 피스톤(22)이 예비-발사 위치로 복귀할 때까지 지정된 시간 기간 동안 메커니즘(170)의 경우와 같이 제어 회로(66)에 의해 유지된다.

연소-동력식 패스너-구동 공구를 위한 본 연소 챔버 제어의 특정한 실시예가 본 명세서에 기술되었지만, 변화와 변경이 본 발명의 광범위한 양상에서 벗어남 없이 다음의 청구항에 설명하는 바와 같이 생성될 수 있다는 것이 당업자에 의해 알게 될 것이다.

본 발명은 일반적으로 작업물에 패스너를 구동시키기 위해 사용된 패스너-구동 공구과, 구체적으로 연소 공구이라고도 참조되는, 연소-동력식 패스너-구동 공구에 관한 것이다.

Claims (20)

1. 연소-동력식 패스너-구동 공구로서,

   연소-동력식 동력 소스와,

   휴지 위치와 발사 위치 사이의 상기 동력 소스에 대해 왕복 운동하는 밸브 슬리브와,

   상기 밸브 슬리브에 근접하게 작동하고 상기 동력 소스의 피스톤이 예비-발사 위치로 복귀할 때까지 상기 발사 위치로부터 상기 밸브 슬리브의 왕복 운동을 자동으로 막기 위해 구성된 잠금 디바이스를 포함하는,

   연소-동력식 패스너-구동 공구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 잠금 디바이스는 상기 밸브 슬리브의 왕복 운동의 방향에 일반적으로 횡단하는 축을 중심으로 선회하는 래치 상에 작동하기 위해 구성된 전자기 디바이스를 포함하는, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 슬리브는 휴지 위치를 향해 편향되고, 상기 잠금 디바이스는 전자기 디바이스이고 에너지 중단시, 휴지 위치로의 상기 밸브 슬리브의 왕복 운동 이동은 상기 밸브 슬리브로부터 상기 잠금 디바이스를 분리하도록 구성된,연소-동력식 패스너-구동 공구.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 잠금 디바이스는 래치 상에 작동하며 적어도 하나의 레그와 상기 밸브 슬리브로부터 상기 잠금 디바이스의 상기 분리를 용기하게 하기 위하여 기울어진 단부를 가진, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 잠금 디바이스는 미리 결정된 기간 동안 상기 밸브 슬리브의 이동에 평행한 축을 따라 상기 밸브 슬리브를 고정하도록 작동하기 위해 구성된 전자기 디바이스를 포함하는, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 슬리브는 적어도 하나의 접촉 형성부를 포함하고, 상기 잠금 디바이스는 전자기 디바이스이고, 에너지 공급시 상기 밸브 슬리브의 왕복 운동 이동을 막기 위해서 상기 적어도 하나의 접촉 형성부를 자기적으로 결합하기 위해 구성된, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 밸브 슬리브 및 상기 전자기 디바이스 각각은 결합 핀과 슬리브 구성 중에 하나를 포함하여, 결합 맞물림의 달성시 그리고 상기 잠금 디바이스의 에너지 공급시, 상기 밸브 슬리브는 원하지 않는 이동이 방지되는, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 잠금 디바이스는, 상기 공구 상의 고정된 위치와 왕복 운동하는 밸브 슬리브 사이에 결합되고, 상기 휴지 위치로 상기 밸브 슬리브의 순차적인 개방을 수용하기 위해 구성된 적어도 하나의 완충 제동 장치(dashpot)인, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 고정 위치는 실린더 헤드이고, 상기 적어도 하나의 완충 제동 장치는 상기 실린더 헤드에 결합된 제 1 단부와, 상기 밸브 슬리브에 결합된 제 2 단부를 포함하고, 피스톤과 상기 완충 제동 장치는 상기 피스톤을 슬라이딩하게 수용하기 위해서 구성된 실린더를 포함하는, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 완충 제동 장치 실린더에 위치된 배기 구멍을 더 포함하고 상기 배기 구멍은 상기 피스톤이 상기 배기 구멍과 상기 단부의 가장 근접한 곳에 위치되었을 때 지연 기능이 제공되도록 배치되고, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 잠금 디바이스는 에너지가 공급된 위치와 에너지 중단 위치 사이에서 왕복하는 솔레노이드(solenoid)를 포함하고, 상기 솔레노이드의 움직임은 상기 밸브 슬리브와 잠금 맞물림으로 그리고 잠금 맞물림 밖으로 캠이 회전되게 하는, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 솔레노이드는 상기 밸브 슬리브의 이동에 의해 한 정된 축에 대해 평행하거나 횡단하도록 배향된 왕복 운동 동작하는 축을 갖는, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
13. 연소-동력식 패스너-구동 공구로서,

    연소-동력식 동력 소스로서, 피스톤과 부착된 구동기 블레이드가 연소의 결과로 왕복 운동하는 공간을 한정하는 실린더, 및 연소 동안 폐쇄되도록 구성된 연소 챔버를 포함하는, 연소-동력식 동력 소스와,

    휴지 위치와 발사 위치 사이의 상기 동력 소스에 대해 왕복 운동하는 밸브 슬리브로서, 상기 발사 위치에서, 상기 밸브 슬리브는 상기 연소 챔버를 폐쇄하는, 밸브 슬리브와,

    상기 동력 소스와 결합된 고정 위치와 발사 후에 상기 연소 챔버의 개방을 지연하기 위한 상기 밸브 슬리브 사이에 작동하도록 결합된 적어도 하나의 대시포트를 포함하는, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 고정 위치는 상기 연소 챔버를 부분적으로 한정하는 실린더 헤드이고, 상지 적어도 하나의 완충 제동 장치는 상기 밸브 슬리브와 상기 실린더 헤드로부터 상기 밸브 슬리브를 매달기 위한 상기 실린더 헤드사이에 결합된, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
15. 연소-동력식 패스너-구동 공구로서,

    연소-동력식 동력 소스와,

    휴지 위치와 발사 위치 사이의 상기 동력 소스에 대해 왕복 운동하는 밸브 슬리브와,

    상기 밸브 슬리브에 근접하게 작동하고 상기 동력 소스의 피스톤이 예비-발사 위치로 복귀할 때까지 상기 발사 위치로부터 상기 밸브 슬리브의 왕복 운동을 자동으로 막기 위해 구성된 잠금 디바이스를 포함하며,

    상기 로그아웃 디바이스는 미리 결정된 기간동안 상기 밸브 슬리브의 이동에 평행한 축을 따라 상기 밸브 슬리브를 고정하기 위한 작동을 위해 구성된 전자기 디바이스를 포함하는, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 밸브 슬리브는 적어도 하나의 접촉 형성부를 포함하고, 에너지 공급시 상기 잠금 디바이스는 상기 밸브 슬리브의 왕복 운동 이동을 막기 위한 상기 적어도 하나의 접촉 형성부와 자기적으로 맞물리기 위해 구성된, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 밸브 슬리브 및 상기 전자기 디바이스는 각각 결합 핀과 슬리브 구성 중 하나를 포함하여, 결합 맞물림의 달성시 및 상기 잠금 디바이스의 에너지 공급시, 상기 밸브 슬리브는 원하지 않는 이동으로부터 예방되고, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
18. 제 16 항에 있어서, 상기 밸브 슬리브는 제 위치에 있는 상기 밸브 슬리브를 주기적으로 고정하기 위해서 상기 전자기 디바이스에 의해 맞물리는 플레이트를 포함하는, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
19. 순차-동력식 패스너-구동 공구로서,

    연소-동력식 동력 소스와,

    휴지 위치와 발사 위치 사이의 상기 동력 소스에 대해 왕복 운동하는 밸브 슬리브와,

    상기 밸브 슬리브에 근접하게 작동하고 상기 동력 소스의 피스톤이 예비-발사 위치로 복귀할 때까지 상기 발사 위치로부터 상기 밸브 슬리브의 왕복 운동을 자동으로 막기 위해 구성된 잠금 디바이스를 포함하며,

    상기 잠금 디바이스는 상기 밸브 슬리브와의 맞물림에서 벗어나게 에너지가 공급되지 않는 위치와, 상기 잠금 로브(lobe)가 상기 밸브 슬리브와의 맞물려있는 에너지가 공급되는 위치 사이에서 회전하는 잠금 로브를 구비한 캠을 포함하는, 연소-동력식 패스너-구동 공구.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 잠금 디바이스는 미리 결정된 시간의 기간 동안 에너지가 공급되는, 연소-동력식 패스너-구동 공구.

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