MXPA03000175A - Herramienta impulsora de sujetadores que posee fuente de energia presurizada. - Google Patents

Herramienta impulsora de sujetadores que posee fuente de energia presurizada.

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MXPA03000175A
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Abstract

Se revela una herramienta impulsora de sujetadores que posee una fuente de suministro de energia neumatica pre-presurizada independiente. Cuando el operador activa un mecanismo de gatillo causa que un medio presurizado suministrado por la fuente de suministro de energia pre-presurizada independiente fluya por una valvula y propulse un piston conectado con una hoja impulsora hacia un extremo de pieza de punta de la herramienta. El flujo de medio presurizado por la valvula produce retroceso en un perno activado por resorte impulsor que reinicia el mecanismo de gatillo.

Description

HERRAMIENTA IMPULSORA DE SUJETADORES QUE POSEE FUENTE DE ENERGÍA PRESURIZADA REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS La presente Solicitud reclama prioridad de conformidad al Título 35 u.S.C. §119 sobre la solicitud provisional de patentes No. de Serie 60/345,430, registrada el 4 de enero de 2002 ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general a herramientas impulsoras de sujetadores, y más especificamente a herramientas con fuente de suministro de energía pre-presurizada. En la técnica se conocen las herramientas propulsadas para impulsar sujetadores en piezas de trabajo. Estas herramientas pueden operarse con una variedad de suministros de energía, incluyendo neumáticos, de combustión, eléctricos o activados con pólvora. En algunas herramientas propulsadas, el suministro de energía está integrado en un compartimento de la herramienta, para portarse fácilmente. Otras aplicaciones requieren suministrar energía con una línea de suministro desde una fuente externa, como las herramientas neumáticas operadas mediante una compresora de aire . Las herramientas impulsoras de sujetadores de este tipo, y particularmente las herramientas neumáticas, incluyen . Otra desventaja asociada con algunas herramientas impulsoras de sujetadores es que su uso de manera continua puede ser fatigoso debido a su peso y grandes dimensiones. Además, algunas herramientas de este tipo requieren de una línea de suministro de energía, como una manguera de aire comprimido, que es engorrosa para utilizarse puesto que, además de la herramienta, el operador debe transportar la línea de suministro de energía. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Se revela una herramienta neumática portátil que posee un cartucho para suministrar sujetadores en secuencia a una pieza de punta de la herramienta para producir impacto sobre la pieza de trabajo. La herramienta posee un compartimento que posee a su vez una hoja impulsora recíproca colocada cuando menos parcialmente dentro del compartimento. La hoja impulsora es impulsada por una fuente de suministro de energía pre-presurizada independiente, preferiblemente ubicado en un recipiente desprendiblemente unido al compartimento. En una modalidad alternativa, se revela un mecanismo de gatillo para una herramienta impulsora de sujetadores que posee una fuente de suministro de energía pre-presurizada y un cartucho para almacenar e impulsar en secuencia sujetadores hacia una pieza de punta a través de la pieza de trabajo. La válvula es capaz de abrirse y cerrarse mediante acción reciproca del miembro de apertura de la válvula, y controla un flujo de medio a presión desde la fuente de energía pre-presurizada . El gatillo sostiene el miembro de apertura de la válvula en una posición fija hasta que es activado, lo que causa que el miembro de apertura de la válvula se mueva en dirección lateral para abrir la válvula y permitir un flujo del medio a presión a través de la válvula. El flujo del medio a presión a través de la válvula está limitado a una cantidad fija por el flujo, que hace que el miembro de apertura de la válvula regrese a la posición fijada y reinicie el mecanismo de gatillo. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una sección transversal vertical de una herramienta para sujetadores del tipo que es adecuado para utilizarse con la presente invención, donde se muestran parcialmente porciones para mayor claridad. La Figura 2 es una sección transversal vertical de la herramienta mostrada en la Figura 1, con el mecanismo de gatillo activado. La Figura 3 es una sección transversal vertical de la herramienta mostrada en la Figura 1, con el pistón en acción impulsora. La Figura 4 es una sección transversal vertical de acción de retorno. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como se muestra en las Figuras 1 a 4, una herramienta impulsora de sujetadores neumática y portátil 10 constituye una modalidad contemplada de la presente invención. Más específicamente, la herramienta impulsora de sujetadores 10 incluye un compartimento 12 que posee una manija 14 y un ensamble de pieza de punta 16 montado sobre el compartimento y que incluye una fuente o cartucho de alimentación de sujetadores 18. En ensamble de pieza de punta 16 está configurado para recibir uno de una pluralidad de sujetadores en fila 20 que se alimentan en secuencia al ensamble de pieza de punta mediante el suministro de sujetadores 18. Los sujetadores 20 están sujetos a una fuerza impulsora que los impulsa hacia el ensamble de pieza de punta 16, donde son impulsados en secuencia mediante la hoja impulsora recíproca e impulsados a la pieza de trabajo (no se muestra) de madera u otro material. La herramienta impulsora de sujetadores neumática y portátil 10 puede operarse con diversos medios de suministro de energía pre-presurizados 22, incluyendo, aunque no limitándose a, óxido nitroso (N20) o bióxido de carbono (CO2) . La siguiente descripción de una modalidad preferida utiliza C02 pre-presurizado independiente en una mezcla de dos fases . mezcla de dos fases de C02 es que cuando la mezcla se almacena en un recipiente desprendible 24 que está en equilibrio y tiene dos fases de C02 que quedan en el recipiente, se mantiene una presión constante de la fase de gas. Es decir, conforme se extrae C02 gaseoso del recipiente 24 para suministrar energía a la impulsora de sujetadores neumática y portátil 10, el C02 líquido cambia a una fase gaseosa para sustituir el CO2 gaseoso perdido y mantener una presión constante en el recipiente. Otra ventaja de utilizar una fuente de suministro presurizada 22 como C02 es que, debido a la presión relativamente alta del gas (en el rango de los 5.5 MPa), se puede reducir la cantidad y tamaño de las piezas móviles de la herramienta. Esto reduce la posibilidad de experimentar una falla mecánica, simplifica reparaciones y reduce los costos generales de fabricación. La fuente de suministro 22 de C02 presurizado está contenida dentro del cartucho o recipiente 24 que puede unirse desprendiblemente al cartucho 18 mediante sujetadores adecuados como grapas 25. Una ventaja particular de utilizar recipientes desprendibles 24 de CO2 es que los recipientes pueden fabricarse y disponerse en el comercio fácilmente en diversos tamaños de recipientes de presión en diferentes lugares geográficos. Además, estos recipientes 24 pueden rellenarse fácilmente, si así se desea. Otra ventaja de neumáticas es que el C0? posee ciertas propiedades fisicas deseables . A temperatura ambiente, existe un recipiente rellenado 24 de C02 a una presión de aproximadamente 5.9 MPa y por consiguiente puede utilizarse como fuente de energia neumática. Además, en esta condición el CO2 liquido y el gaseoso coexisten en el recipiente 24 hasta ser liberados por una válvula de recipiente 26. La válvula de recipiente 26 puede ser una válvula de apertura de tipo manual, una válvula de tipo de tornillo, que abre la válvula al instalar la válvula, o cualquier otro tipo de válvula de presión de gas conocido en la técnica. Al abrir la válvula de recipiente 26 y exponer la mezcla de C02 22 a presión ambiente, se libera CO2 gaseoso, y parte del C02 líquido cambiará de fase a estado gaseoso. Si se cierra la válvula de recipiente 26, se restaurará el equilibrio y la presión en el recipiente 24 permanecerá constante, suponiendo que no hayan variaciones en la temperatura, lo cual es otra propiedad deseable. El proceso de convertir la mezcla de CO2 22 puede continuar con aperturas y cierres subsiguientes de la válvula de recipiente 26 hasta que se consuma todo el líquido en el recipiente 24, cuando sólo el gas de C02 permanecerá en el recipiente. Cualquier otra liberación de C02 del recipiente 24 resultará en que la presión del gas C02 en el recipiente CO2 de aproximadamente 5.9 MPa. En la modalidad preferida, la herramienta impulsora de sujetadores neumática y portátil 10 es activada por el gas C02 a alta presión que sale del recipiente 24 y es suministrado mediante una manguera o linea de alta presión 28, con un accesorio de acoplado 30, a una cámara sellada 32 en el compartimento 12. Un regulador de presión 34 está colocado opcionalmente sobre la linea 28 para controlar la presión de la mezcla de C02 22 y está configurada para reducir la presión a aproximadamente 2.75 MPa. En modalidades alternativas, el regulador 34 puede causar que la mezcla de C0222 que para a través de éste esté a otras presiones distintas a 2.75 MPa, que es menor a la presión inicial de la mezcla de C02 de 5.9 MPa, como es sabido entre los conocedores de la técnica. Además, la manguera de alta presión 28 puede eliminarse si el recipiente 24 se conecta directamente con la cámara sellada 32. Sin embargo, una ventaja de utilizar la manguera de alta presión es que la flexibilidad de la manguera facilita el uso de la herramienta 10 cuando se opera en posición invertida. Es decir, el recipiente 24 puede desprenderse del cartucho 18, permitiendo utilizar la herramienta 10 en posición invertida sin necesidad de que el recipiente esté también invertido. Operar la herramienta 10 de esta manera impide que escape C02 , energi . En otra modalidad alternativa más, la herramienta 10 puede configurarse para operar directamente con la mezcla de C02 22 que sale del recipiente 24. Este tipo de configuración elimina la necesidad de un regulador de presión. Sin embargo, este diseño limita la efectividad de la herramienta 10 luego de que la mezcla de C02 22 está en un estado puramente gaseoso, puesto que la presión dentro del recipiente 24 se reduce conforme sale gas C02 del recipiente. Haciendo nuevamente referencia a las Figuras 1 a 4, la cámara sellada 32 de la herramienta 10 contiene una válvula de paso único impulsada con resorte 36, orientada para estar normalmente cerrada como se ilustra mejor en la Figura 1. La válvula de paso único 36 incluye un tope 37, un miembro de brazo reciproco impulsado con resorte 38 y un resorte de válvula 39 que en la posición normalmente cerrada es impulsada para hacer que el miembro de brazo 38 selle un primer puerto 40. Un perno activador impulsado con resorte o miembro de apertura de válvula 42 está inicialmente en una posición fijada como se muestra en la Figura 1, y está configurado para entrar en contacto con el miembro de brazo 38 luego de ser liberado por un mecanismo de gatillo 43, que incluye un gatillo 44, un perno de pivote 45, un resorte de gatillo 46, un brazo orientado hacia atrás 47, un resorte de . 20, el usuario oprime el gatillo 44, que activa el mecanismo de gatillo 43 y produce un flujo de C02 al primer puerto 40. La herramienta 10 también posee preferiblemente un segundo puerto 52 situado entre el miembro de brazo reciproco 38 y el perno activador 42 que conduce a un puerto principal de cámara 54 en comunicación de fluidos con el primer puerto 40. En la modalidad preferida, el perno activador 42 es un pistón reciproco alojado en una cavidad cilindrica o perforación 55 definida en la herramienta 10. En una modalidad, el perno 42 es impulsado mediante un resorte 57 ubicado entre el perno y el compartimento 12. Como se muestra en la Figura 1, el perno 42 está ubicado en la posición fijada y se le impide entrar en contacto con el miembro de brazo 38 mediante el disparador 50 del mecanismo de gatillo 43. El perno 42 es liberado al separarse del disparador 50, lo cual se logra cuando un operador jala el gatillo 44. En la disposición que se muestra, el brazo orientado hacia atrás 47 del gatillo 44 se une con un extremo adyacente 53 del disparador 50. Una vez jalado el gatillo 44, la presión de resorte que actúa sobre el perno 42 queda libre para impulsar el perno hacia delante a lo largo de la perforación 55, en general hacia la válvula de paso único 36 y específicamente hacia el miembro de brazo 38. Al final de la perforación 55, e perno ac va or en ra en con ac o con e m em ro e brazo reciproco 38, abriendo la válvula de paso único 36 y permitiendo que la mezcla de C02 22 a alta presión escape de la cámara sellada 32 por los puertos 40 y 54 a un pistón de gas 56 colocado en una perforación o cámara principal 58. En una modalidad alternativa, el miembro de brazo reciproco 38 puede ajustarse a presión en la cavidad cilindrica 55. La herramienta 10 también incluye un pistón 59 colocado en la cavidad 55 y que posee un sello 60 como un anillo 0 o similar que rodea o circunda el pistón e impide que el gas CO2 22 pase por el pistón. Similarmente, un sello de anillo 0 o equivalente 61 circunda el pistón de gas 56 para impedir el flujo de gas C02 22 más allá del pistón de gas 56 y hacia la perforación 58. El gas C02 a alta presión 22 ejerce una fuerza sobre el pistón de gas 56 e impulsa el pistón de gas hacia el ensamble de pieza de punta 16. Una hoja impulsora 62 está unida al pistón 56, que extrae un sujetador 20 del cartucho 18 e impulsa el sujetador 20 a la pieza de trabajo. Al mismo tiempo, una porción reducida del gas C02 22 a alta presión actúa contra el perno activador 42 para vencer la fuerza impulsora del resorte 57 e impulsar el perno activador hacia atrás para reiniciar el mecanismo de gatillo 43. Es decir, el retroceso del perno 42 respecto a la válvula de paso único 36 descubre el disparador 50, impulsado por el resorte de . En este punto, el pistón 56 y la hoja impulsora 62 ya han impulsado el sujetador 20 a la pieza de trabajo. Una manga 63 circunda el pistón de gas 56 y la hoja impulsora 62, y está configurada para alinear el pistón 56 en la perforación 58. En ambos extremos de la manga 63 están unidos sellos 64 que impiden el escape de aire 65 atrapado en la perforación 58 hacia el entorno ambiente. La manga 63 también incluye puertos 66 que permiten el desplazamiento de aire 65 hacia una cámara de retroceso 67 cuando el gas C02 a alta presión 22 impulsa el pistón 56 hacia el ensamble de pieza de punta 16. El aire desplazado 65 en la cámara de retroceso 67 está a presión, y hace volver el pistón 56 hacia un primer extremo 68 de la perforación 58. El pistón 56 y la hoja impulsora 62 están configurados para impulsar los sujetadores 20 que se alimentan en secuencia al ensamble de pieza de punta 16 con cada activación del gatillo 44. Para impedir el movimiento del ensamble de pieza de punta 16 durante la acción reciproca del pistón 56, un tornillo de ensamble de pieza de punta 69 sujeta el ensamble de pieza de punta con la estructura de compartimento 12. Preferiblemente, el pistón 56 es de diámetro menor que un pistón utilizado en conjunto con el regulador de presión 34. Sin embargo, otra ventaja de utilizar el regulador de presión 34 es que el efecto de empera uras am en e n er ores uran e a operac n e a herramienta, que causan una disminución en la presión del recipiente, se reduce al minimo y suministran una salida de energía más consistente para la herramienta 10 sobre un amplio rango de temperaturas. Además, en condiciones de temperaturas ambiente altas, el recipiente 24 de la herramienta 10 puede equiparse con una válvula de purga de presión (no se muestra) que puede dirigir el flujo de cualquier gas liberado 22 hacia el recipiente para suministrar enfriamiento y ampliar aún más el rango de temperaturas . Haciendo ahora referencia a la Figura 1, se muestra el pistón 56 totalmente retraido al puerto de cámara principal 54 en una posición de pre-disparo o fijada en el primer extremo 68 de la perforación 58. Cuando se abre la válvula de paso único 36, los puertos 42, 52 y 54 dirigen el flujo de medio presurizado 22 que pasa por la válvula de paso único 36 de forma que el pistón 56 es propulsado a una posición disparada o un segundo extremo 70 de la perforación 58. Un tope anular 71 impide el movimiento ulterior del pistón 56 hacia el ensamble de pieza de punta 16. El compartimento 12 también incluye un puerto de compartimento 72 para permitir que escape CO2 al entorno ambiente al activar el mecanismo de gatillo. En operación, la herramienta 10 está inicialmente como se muestra en la Figura 1. La válvula de paso único 36 se cierra, y el disparador 50 impide el movimiento del perno activador 42 hacia la válvula de paso único. La mezcla de C02 22 está contenida en el recipiente 24 y la cámara sellada 32. Además, el pistón 56 está colocado en el primer extremo 68 de la perforación 58 para aumentar al máximo la distancia recorrida por la hoja impulsora 62 antes del impacto con un sujetador 20. Haciendo referencia a la Figura 2, al activar el gatillo 44, el disparador 50 se mueve mediante pivote, liberando el perno 42 que abre la válvula 36. El gas C02 22 presurizado pasa de la cámara sellada 32 al primer puerto 40 en la dirección de la flecha 73 y luego al puerto de cámara principal 54. El paso de gas CO2 22 al puerto de cámara principal 54 propulsa el pistón 56 en la dirección de la flecha 74 hacia el ensamble de pieza de punta 16. El gas CO2 22 fluye adicionalmente por el segundo puerto 52 en la dirección de la flecha 76 y escapa del compartimento 12 por el puerto del compartimento 72. La Figura 3 muestra la posición del pistón de gas 56 justo antes de llegar al tope 71. El flujo de gas C02 22 está ahora en la dirección que muestran las flechas 78, y el CO2 que choca contra el perno activador 42 lo hace retroceder en la dirección de la flecha 80 hacia su posición fijada. El positiva por debajo del pistón 56 en una bolsa de aire 82. Durante el movimiento de retroceso del perno activador 42, los puertos 52, 54 y 72 sobre el pistón 56 quedan abiertos a la atmósfera, cuando el gas CO2 22 en la perforación 58 escapa del puerto 72. Posteriormente, la presión de aire en la bolsa de aire 82 excede rápidamente la presión por encima del pistón 56 en los puertos 52 y 54, y el pistón 56 es hecho volver a la posición fijada en el primer extremo 68. Haciendo ahora referencia a la Figura 4, se ilustra la acción de retroceso del pistón 56. El perno activador 42 vuelve a su posición fijada, que cierra la válvula de paso único 36 e impide el escape de C<½ del puerto de compartimento 72. El pistón 56 se retrae al primer extremo 68 de la perforación 58 en la dirección de la flecha 84. Cuando el pistón 56 llega al primer extremo 68, la herramienta 10 queda nuevamente preparada en modo de pre-disparo y puede utilizarse para impulsar otro sujetador 20 mediante la activación del gatillo 44. Aunque se ha revelado una modalidad particular de la herramienta impulsora de sujetadores de la presente invención, el conocedor de la técnica podrá apreciar cambios y modificaciones que pueden hacerse en ésta, sin apartarse de la presente invención en sus aspectos más amplios y descritos en las reivindicaciones anexas.

Claims (20)

  1. REIVINDICACIONES 1. Una herramienta neumática portátil con un suministro de sujetadores para suministrar sujetadores en hilera a un extremo de ensamble de pieza de punta de la herramienta para producir impacto en una pieza de trabajo, que comprende: un compartimento; una fuente de suministro de energía pre-presurizada independiente; y una hoja impulsora recíproca colocada cuando menos parcialmente dentro del compartimento e impulsada por la fuente de suministro de energía pre-presurizada independiente.
  2. 2. La herramienta de la reivindicación 1, que además comprende un mecanismo de gatillo configurado para alimentar la fuente de suministro de energía pre-presurizada independiente a la hoja impulsora.
  3. 3. La herramienta de la reivindicación 1, que además comprende una cámara sellada dentro del compartimento, y una válvula para controlar un flujo de la fuente de suministro de energía pre-presurizada independiente desde la cámara sellada.
  4. 4. La herramienta de la reivindicación 2, donde el mecanismo de gatillo además comprende un gatillo, y un perno activador configurado para abrir la válvula al activar el gatillo.
  5. 5. La herramienta de la reivindicación 4, que además incluye un disparador configurado para unirse con el gatillo, para prevenir el movimiento del perno activador.
  6. 6. La herramienta de la reivindicación 3, donde la válvula es una válvula de paso único configurada para hacer pasar la fuente de suministro de energia pre-presurizada independiente desde la cámara sellada a la hoja impulsora .
  7. 7. La herramienta de la reivindicación 1, donde la estructura de compartimento además comprende una cámara interior y un puerto de compartimento en comunicación de fluidos con la cámara interior y configurada para permitir que la fuente de suministro de energia pre-presurizada independiente escape al ambiente desde el compartimento.
  8. 8. La herramienta de la reivindicación 3, que además comprende un recipiente de presión conectable con la cámara sellada y configurada para alimentar la fuente de suministro de energia pre-presurizada independiente al compartimento .
  9. 9. La herramienta de la reivindicación 8, donde el recipiente de presión es desprendible del compartimento.
  10. 10. La herramienta de la reivindicación 8, que además comprende una manguera flexible configurada para alimentar la fuente de suministro de energía pre-presurizada independiente a la cámara sellada.
  11. 11. Un mecanismo de gatillo para una herramienta impulsora de sujetadores que posee un suministro de energía pre-presurizado y un cartucho para almacenar e impulsar en secuencia sujetadores hacia un ensamble de pieza de punta a través del que una hoja impulsora viaja para producir impacto sobre sujetadores e impulsarlos a una pieza de trabajo, donde el mecanismo de gatillo comprende: un miembro de apertura de válvula; un gatillo configurado para sostener el miembro de apertura de válvula en posición fijada hasta la activación del gatillo; y una válvula capaz de abrirse y cerrarse por acción recíproca del miembro de apertura de válvula, donde la válvula controla el flujo de un medio presurizado desde la fuente de suministro de energía pre-presurizada independiente ,
  12. 12. El mecanismo de la reivindicación 11, que además comprende un disparador que puede unirse con el gatillo para cerrar el miembro de apertura de válvula en la posición fijada.
  13. 13. El mecanismo de la reivindicación 11, donde el miembro de apertura de válvula es impulsado con resorte.
  14. 14. El mecanismo de la reivindicación 11, donde la válvula incluye un miembro de brazo impulsado con resorte.
  15. 15. El mecanismo de la reivindicación 12, que además comprende un resorte de disparador configurado para impulsar el disparados para unirse con el miembro de apertura de válvula.
  16. 16. El mecanismo de la reivindicación 11, donde el miembro de apertura de válvula comprende: un pistón reciproco en una perforación; y un anillo 0 que circunda el pistón, configurado para impedir el flujo de medio presurizado a través del pistón.
  17. 17. Un método para insertar sujetadores, que comprende: colocar una hoja impulsada por pistón en una posición fijada en un compartimento que posee un ensamble de pieza de punta configurado para recibir la hoja impulsora; alinear uno o más sujetadores en un orden secuencial; alimentar uno o más sujetadores individualmente al ensamble de pieza de punta; impactar cada sujetador individualmente alimentado con la hoja impulsada por pistón, donde la hoja impulsada por pistón es propulsada por una fuente de suministro de energía pre-presurizada independiente y portátil en la herramienta; y recolocar la hoja impulsada por pistón a la posición fijada.
  18. 18. El método de la reivindicación 17, que además comprende el paso de alimentar la fuente de suministro de energía pre-presurizada independiente desde un recipiente que contiene una mezcla de bióxido de carbono gaseoso y líquido.
  19. 19. El método de la reivindicación 17, que además comprende el paso de regular la presión de la fuente de pre-presurizada independiente alimentada.
  20. 20. El método de la reivindicación 17, que además comprende el paso de liberar una porción de la fuente pre-presurizada independiente a un entorno ambiente al recolocar la hoja impulsada por pistón.
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