专利名称：用于燃烧射钉器的热调节控制的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及用于将紧固件驱动到工件中的紧固件驱动工具，具体涉及 燃烧动力紧固件驱动工具，其也可称为燃烧工具或者燃烧射钉器。
背景技术：
在本领域中用于将紧固件驱动进工件中的燃烧射钉器是已知的，这样的例 子记载于共同转让给Nikolich的第32,452号美国专利文献和第4,522,162、 4,483,473、 4,483,474、 4，403，722、 5,197,646、 5,263,439和5,713,313号美国专
斯州的Vernon Hills的ITW-Paslode公司以IMPULSE 和PASLODE 品牌进行 商购。
这种工具装入有小型内燃机的工具箱里。该发动机的动力来自压缩的可燃 气体罐，也称为燃料电池。干电池供电的电源分配装置产生点火火花，并且位 于燃烧室中的风扇用于使燃烧室中的燃烧充分，同时促进装置燃烧操作的辅助 过程。这些辅助过程包括在燃烧室中混合燃料和空气；涡流，以增加燃烧过 程；用新鲜空气净化燃烧副产品；以及冷却发动机。发动机包括往复运动的活 塞，该活塞具有设置在气缸体中的细长的、刚性的驱动条。
阀套在气缸内轴向往复运动，并且当联动装置端部的工件接触元件压靠工 件时，通过联动装置移动以关闭燃烧室。这种挤压动作也触发了燃料计量阀以 将指定量的燃料引入封闭的燃烧室中。
通过拉动触发开关，使火花点燃发动机燃烧室中的充气活塞和驱动条组合 向下撞击定位的紧固件并且将其驱动进工件中。通过冷却气缸中剩佘燃烧气体 而产生的气压差，活塞随后返回到原位或者预射击位置。紧固件以弹匣形式被送入管口 ，在此保持在适当定位方向以接收驱动条的撞击。
上面提到的燃烧工具在燃烧室中具有风扇。该风扇具有许多功能，其中一 种功能就是冷却。风扇在射击循环之间通过所述工具吸入空气进行冷却。该风 扇由机载电池供电进行驱动，并且为了延长电池的寿命，通常的作法是使得发 动机的运行时间最少。而且，短的风扇运行时间减少风扇发动机的磨损(轴承 和电刷)，限制了由于气流从工具中发出的声音，并且最重要的是限制了污垢 进入到工具中。为了控制风扇的"运行时间"，燃烧工具通常装有将风扇"运 行时间"限制到IO秒或更少的控制程序。
需要高循环率，或者延长使用寿命，或者需要工具在升高的环境温度下运 行的燃烧工具的应用经常使得工具部件的温度升高。这导致许多性能问题。最 通常的问题就是过热状况，该种过热状况表现为工具发射但是紧固件未被驱动。这通常被称为"略过(skip)"或者"空射击(blank fire)"。如上所述，活 塞的真空返回功能取决于剩余燃烧气体的冷却率。当部件温度上升时，燃烧气 体和发动机壁之间的温度差减小。这增加了活塞返回以达到这种程度的循环的 时间在活塞返回之前，安装锁定机构同时，用户可以打开燃烧室。结果，驱 动条保留在工具管口 (nos印iece)中，并且防止紧固件前进。因此，工具随后 的射击就不会驱动紧固件。
高的工具操作温度的另 一个缺陷就是在工具部件上存在与热相关的应力。 除此之外，由于过高温度工具操作，也发现内部的润滑油降低了润滑能力。因 此，提高的操作温度经常需要更频繁的工具维护、使工具迫不得已停工。
对于燃烧射钉器的一般操作状况而言，设定固定时间间隔的风扇运行时间 要足够。对于射钉器的更频繁使用保证提高温度控制的情况来说，根据发动机 温度延长风扇运行时间的选择已经证明是有效的。但是，需要额外的工具控制的情况。射钉器的这种延长使用最终将引起故障或者损坏。
因此，需要一种燃烧动力紧固件驱动工具，其能处理在高频率或者长期使 用过程中产生的过高温度的影响，其由高环境温度所恶化。此外，需要一种燃 烧动力的紧固件驱动工具，其将工具操作温度控制在可接受的限度内，以延长 性能、维持活塞较快速地返回到预射击位置，并且延长部件使用寿命。
发明内容
本发明用于燃烧射钉器的热调节控制可满足或超出以上列出的需求，该热调节控制的特征在于在冷却下来的循环过程中防止射钉器的进一步运行的方法。这也被称为"改进的冷却方式"。在本发明改进的冷却方式中，控制电路 防止了在冷却下来的周期过程中的射钉器的运行，该冷却下来的周期可以是固 定的持续时间，或者可以延伸，直到到达设定的较低的温度阔值。如果控制电 路确定射钉器应该进入到"改进的冷却方式"，那么中断射钉器的正常操作功 能。这通常由控制电路不产生所需的光学开关驱动信号、使得开关功能中断或 者使得电燃料注入装置功能中断来实现。不输入任何开关信号，则没有驱动事 件被触发。因此，没有电燃料注入，操作方式或者驱动信号到其它电控制的转 换将在该周期过程中产生。
虽然射钉器暂时功能中断，但是其整个有用的操作时间被延长。已经显示出，在工具功能中断过程中3-4分钟的冷却下来的周期使得射钉器恢复到根 据使用频率以延展周期的正常操作。没有该功能，过热射钉器的操作可能断断 续续地持续15分钟多。
更具体来说，燃烧射钉器包括燃烧动力的动力源；与动力源相关联的至少 一个风扇；至少一个温度传感器，可操作地临近动力源，以感应动力源的温度； 以及控制系统，可操作地与动力源相关联，和至少一个温度传感器，用于根据 由至少一个温度传感器感应到的预定温度阈值的感测，使得至少一种主工具功 能中断，从而使得动力源中断。
在另一个实施方式中，燃烧射钉器包括燃烧动力的动力源；与动力源相关 联的至少一个风扇；至少一个温度传感器，可操作地临近动力源，以感应动力 源的温度；以及控制系统，可操作地与动力源和至少一个温度传感器相关联， 用于在由至少一个温度传感器感应到预定的温度阈值时，使得光学开关调制和 燃料注入功能中的至少 一种中断。当控制系统使得至少 一种工具功能中断时，控制系统构成为在控制系统监控温度传感器且预设计时器运行时启动风扇，该 风扇启动具有小于至少一个温度传感器读取的预设温度和计时器上预设时间的期限持续时间。
图1为与结合了本发明温度控制系统的紧固件驱动工具的正面透视图2为图1所示的工具在静止位置处不完整的垂直截面图3A-3B为构成为关闭工具光学开关的本发明控制系统的示意性流程图；以及
图4A-4B为构成为停止燃料传输的本发明控制系统的另一实施方式的示 意性流程图。
具体实施例方式
1现在参考图l和图2，具有本发明控制系统的燃烧动力紧固件驱动工具， 也称为燃烧射钉器，总体标示为10，并且优选是在上面列出的并且在本申请 中引入作为参考的专利中具体记载的常用类型。工具10的外壳12将独立的内 部动力源14封闭在外壳主腔室16中(图2)。如同在传统的燃烧工具中，动 力源或者内燃机14由内部燃烧供给动力，并且包括与气缸20连通的燃烧室 18。可往复运动地设置在气缸20中的活塞22连接到驱动条24的上端。如图 2所示，活塞22的往复行程的上限参考称为上止点或者预射击位置，该上限 刚好在射击之前或者燃烧气体点燃之前出现，其使得驱动条24向下驱动以撞 击紧固件(未示出)，将其驱动进工件中。
通过压下与触发开关27 (示意性且隐含显示)关耳关的触发器26，操作者 引燃燃烧室18中的燃烧,使得驱动条24强有力地向下驱动穿过管口 28(图1 )。 管口 28引导驱动条24撞击已经通过紧固件弹匣30被传送进管口中的紧固件。
工件接触元件32包含在管口 28中，该工件接触元件通过联动装置34被 连接于往复运动的阀套36，其上端部分地限定燃烧室18。如图1所示，工具作方向)，使得工件接触元件从静止位置移动到预射击位置。这种运动克服了 由弹簧38引起的工件接触元件32垂直的向下偏压方向(在图1中隐含显示)。 可以考虑用于弹簧38的其它位置。
通过联动装置34，工件接触元件32被连接于阀套36,并且可与其往复运 动。在静止位置(图2)，由于具有环形间隙40,燃烧室18没有被密封，所述 环形间隙包括分隔阀套36和气缸盖42的容纳火花塞46的上间隙40U,和分 隔阀套36和气缸20的下间隙40L。室开关44临近阀套36，以监控其位置。
在本发明工具10的优选实施方式中，气缸盖42也有至少一个冷却风扇48和 相连的风扇发动机49的安装位置，该风扇发动机延伸进燃烧室18中，这在本 领域是已知的，并且记载于上面已经引入作为参考的专利中。此外，第 5，713，313号美国专利也被引入作为参考，其公开了在燃烧动力的工具中使用 多个冷却风扇。在图2所示的静止位置中，因为燃烧室18在顶部没有由气缸 盖42密封并且腔室开关44是打开的，所以工具IO不能射击。
而且，本领域已知，火花塞46根据腔室开关44和触发开关27 (其都是 光学开关)的操作状态可被触发，合适的类型公开于第5,191,209号美国专利 中，该专利被引入作为参考。
当操作者将工件接触元件32压向工件时，能够射击、燃烧或者触发(这 些术语可互换使用)。该动作克服了弹簧38的偏压力，使得岡套36相对于外 壳12向上移动，关闭间隙40，密封燃烧室18,并且触发腔室开关44。该操 作也使得定量的燃料从燃料罐50 (不完整显示)被释放进燃烧室18中。
在称作连续操作的操作模式中，当拉动触发器26时，火花塞46被加压， 点燃燃烧室18中的燃料和空气的混合物，并且促使活塞22和驱动条24向下 朝向待射击的紧固件，以使其进入工件中。在称作重复射击的另一种操作模式 中，由于触发器26已经被拉动并且关联的触发开关27被关闭，所以通过关闭 腔室开关44获得点燃。当活塞22沿着气缸20向下行进时，它推动了一股空 气，该空气穿过至少一个花瓣阀、簧片阀或者止回阀52以及位于活塞位移之 外的至少一个通风孔53被排出(图2)。在活塞冲程的底部或者最大活塞行进 距离处，活塞22撞击弹性緩冲器54,这在本领域是已知的。由于活塞22越 过排气止回阀52,高压气体从气缸20排出。由于剩余气体的冷却，在气缸20 中产生的内部压差使得活塞22被迫回到图2所示的预射击位置。
为了控制过长的工具循环和/或升高的环境温度引起过高的动力源温度的 那些状况，至少一个温度感应装置60、 60，，例如热敏电阻(在图1和2中隐 含显示)优选以相对于内燃机14为紧密的操作关系设置于例如气缸盖42( 60) 的上端或者气缸20 ( 60，)的下端，并且优选为设置在工具10的被迫对流流动 路径上或者与其具有可操作关系。除了热敏电阻之外，也可以考虑其它类型的 温度传感器60、 60，。根据应用，也可以考虑在工具IO上的其它位置，只要它们监控内燃机温度即可。温度传感器60、 60，连接于包括微处理器的控制单元 62 (在图1中隐含显示)、模型电路板63上，并且位于外壳12的把手部64 上。控制程序66 (未示出)包含在控制单元62中，并且被记载于2005年1 月3日提交的11/028,020号共同转让的、共同待决的美国专利申请中，其被引 入作为参考。该程序66构成为延长至少一个冷却风扇48的"运行时间"，直 到温度降低到优选的"正常"操作范围内。另外，该程序66构成为使风扇48 "运行" 一个固定时间，例如卯秒，该固定时间足够长，以确保动力源或者 内燃机14的温度返回到"正常"操作范围。如本领域已知的，程序66也具有 以5,133,329号美国专利中的电路形式确定的控制功能，该专利被引入作为参 考。也可以考虑，基于微处理器的程序66在控制单元62中可以由使用分立元 件的电路取代。
过高的温度增加了工具故障的情况下，目标极限温度根据温度传感器60、 60，与动力源14的部件的接近度、内部的强迫对流流动以及所需的冷却效果来 选择，以避免妨害风扇运行。不需要的过度的风扇运行时间将污染物吸进工具 10中，并且消耗电池动力。过度的风扇运行时间的其它缺陷包括风扇部件的 过早故障和由风扇引起的工具IO的运行噪音。为了要求高循环率应用和/或在 升高的环境温度出现与温度相关的工具故障问题时，强迫对流的控制温度将获 得更加可靠的燃烧动力的射钉性能，并且也将减少工具上的热应力。
现在参照图3A，描述了控制程序66的优选实施方式，其中，该程序通过 由于使得至少一个工具的光学开关(例如腔室开关44或者触发开关27)功能 中断来阻止主工具功能，以4吏得工具功能性中断。已经发现，控制光学开关成 为阻止强迫冷却阶段工具运行的有效方法。在本申请中，"使中断"是指任何 触发信号与源于控制单元62的部件之间的脱离连接或者中断。程序66的中断 功能的结果就是操作信号没有由控制程序接收以启动或者执行其它工具功能， 例如燃料注入。在这些冷却周期过程中，电燃料计量阀(在图2中部分显示) 的任何操作将不必要地浪费燃料。
在START (开始)提示符70处开始，当打开工具10时，程序66执行正常 的工具操作，例如在将工件接触元件32压向工件时打开风扇48、燃料供应到 燃烧室18中、触发火花塞46以及相关联的报警指示器和警报。这些功能通常由主操作系统72表示。当在步骤74,程序66在火花塞46上打火，在步骤76, 该程序检查腔室开关44是否打开。如果开关44是关闭的，那么工具10将射 击。程序66在步骤78处循环，直到开关44打开。
这时，在步骤80，程序66从温度传感器60、 60，获得温度指示数。程序66具有预设的可接受的工具上限操作温度，在优选实施方式中该温度为90℃, 但是根据工具、使用面积或者其它已知因素可考虑其它值。选定的温度根据阈 值确定，在该阈值处，与温度相关的操作问题开始在工具10中出现。如果在 步骤81处，传感器60、60，指示出温度小于阈值温度，那么程序66返回到步 骤27的主操作系统的功能，指示出存在可接收的工具操作温度。
但是，如果感应到的温度等于或者超过阈值温度90℃，那么工具10冒由温度引起故障的危险，并且程序66转换到步骤82处的开关控制模式。现在参照图3B，在开关控制模式中，在步骤84处，程序66使控制单元62中的光学 开关调制中断，其使得腔室开关44和触发开关27无效，由此工具10不能接 受操作者的输入。因此，某些工具特征和功能将不运行。这包括用于在连续或 者重复射击模式中操作的燃料注入泵68和控制机构。
当光学开关功能中断时，程序66然后在步骤86以预设时间，优选为4分钟启动风扇48,但是根据环境可以考虑其它周期。如上所述，2-3分钟的周期在有些情况下已经满足了冷却。在没有附加燃烧循环时对于工具冷却来说，4分钟也是可以接受的。冷却通过风扇引起的冷却对流产生。
为了向才乘作者指示出工具IO的状态，可视或者可听指示器88 (图2)位于外壳12上。为了提高由步骤86表示的热调节控制特征或者方式的效力，由发动机49产生的风扇RPM被增加到超出了预设的或者预定的操作速度，以提供通过工具10的更多气流。
在一个实施方式中，指示器是封装了 LED91的透镜90 (图2)，其连接于 刚好在腔室开关44上方的工具的模制电路板63。透镜卯位于接近帽的把手 的圆边上，正好在LED的上方。这种易于看见的位置提醒操作者冷却周期。
该指示器88在步骤92被启动。接下来，程序66检查是否满足两种状况 中的一种温度等于或者降到缩减或者较低的阈值，50℃之下，或者确定风 扇运行时间的4分钟计时器已经停止。更具体来说，在步骤93,温度从传感器60、 60，被读出，并且在步骤94，程序66确定动力源温度是否是在较低的 阈值之下。如果是，工具IO冷却到足够恢复操:作，并且在步骤96,指示器88 被关闭，并且在步骤98,风扇48被关闭。然后程序66回复到正常的操作步 骤，到达步骤70的开始。工具10因此从其中断状态复原。
如果感应到的温度不是低于阈值，程序66在步骤IOO检查风扇运行计时 器是否已经停止。如果没有，程序66循环，直到温度充分降低或者计时器已 经停止。当风扇运行计时器停止时，指示器88在步骤102关闭，风扇在步骤 104被关闭，并且程序回复到步骤70的开始。
现在参照图4A，作为程序66的另一个实施方式，其重点在于使得光学开 关功能中断，也考虑到，工具IO可以通过关闭燃料的供应而中断。燃料通常 由本领域已知的机械燃料计量阀或者电燃料注入系统供给。用于燃烧射钉器的 典型的燃料注入系统是第6,102,270号美国专利，其被引入作为参考，并且此 处由燃料计量阀68表示，该燃料计量阀由控制单元62操作。另一个程序，总 体标示为110，与程序66有许多相同的步骤，这些相同的步骤用相同的参考 数字标示。但是，程序110的不同在于，其使得电燃料注入中断，而不是光学 开关。
更具体来说，程序110的第一部分直到步骤70至81都与程序66相同。 但是，在步骤81处如果感应到的温度等于或者超过阚值温度90。C，那么工具 10可能遭受温度引起的故障，并且程序110在步骤112处变换到燃料控制(FUEL CONTROL)模式。
现在参照图4B，在燃料控制模式中，在步骤114,程序110使得在控制单 元62上的燃料注射器输出中断，所述控制单元控制燃料计量阀68的操作。没 有燃料被注入到燃烧室18中，则工具10不能操作，因为即使火花塞46被点 燃，缺乏燃料还是会阻止燃烧。因为这种状况是由于反常的高动力源温度产生 的，如图3B所示，所以在步骤86，程序110以预设时间，优选为4分钟，启 动风扇48,但是才艮据情况可以考虑其它周期。如同程序66的例子，指示器88 在步骤93被启动，以向操作者指示冷却状况。
程序110的剩余操作步骤与程序66相同，如图4B的示意图显示。更具 体来说，在步骤93，温度从传感器60、 60，读出，并且在步骤94,程序110确定动力源温度是否小于或者等于较低或者缩减的阔值。如果是，工具10冷
却到足够恢复操作，并且在步骤96,指示器88被关闭，以及在步骤98,风扇 48被关闭。程序110然后回复到正常的操作过程，到步骤70的开始。
如果感应到的温度不低于阈值，那么程序110在步骤IOO检查风扇运行计 时器是否已经停止。如果没有，程序110循环，直到温度被充分降低或者计时 器已经停止。当风扇计时器停止，指示器88在步骤102被关闭，风扇在步骤 104被关闭，并且程序回复到步骤70的开始。
虽然此处已经描述了用于燃烧射钉器的本发明的热调节控制器的特定实 施方式，但是本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的较宽方面以 及在下列权利要求所述的方面的情况下，可以对其进行改变和改进。
权利要求
1.一种燃烧射钉器，包括燃烧动力的动力源；至少一个风扇，与所述动力源相关联；至少一个温度传感器，可操作地接近所述动力源，以感测动力源温度；以及控制系统，可操作地与所述动力源和所述至少一个温度传感器相关联，用于根据由所述至少一个温度传感器感测到的预定温度阈值的感测，使至少一种主工具功能中断，从而使所述动力源中断。
2. 根据权利要求1所述工具，其中，所述控制系统连接于所述至少一个风扇，并且在所述至少一种主工具功能中断时，所述风扇以预定量时间启动。
3. 根据权利要求2所述工具，其中，所述风扇以大于预设的正常操作速 度的速度被启动。
4. 根据权利要求1所述工具，其中，所述控制系统连接于所述至少一个风扇，在所述至少一种主工具功能中断的情况下，直到达到降低的温度阈值时， 所述风扇才被启动。
5. 根据权利要求1所述工具，其中，所述至少一种中断的主工具功能包 括燃料注入计量操作和光学开关调制中的至少一种。
6. 根据权利要求5所述工具，其中，所述燃料注入计量操作直接由所述 控制系统中断。
7. 根据权利要求1所述工具，其中，在所述控制系统使得所述至少一种 主工具功能中断时，所述风扇:帔启动，同时所述控制系统监控所述至少一个温 度传感器，并且预设的计时器被运行，所述风扇的启动具有小于所述温度传感 器读取降低的预设温度和所述计时器上预设时间的期限的持续时间。
8. 根据权利要求1所述工具，还包括至少一个指示器，用于向用户指示 所述工具为冷却目的而中断。
9. 根据权利要求8所述工具，其中，所述工具构成为在感应到的动力源 温度在可接受的极限值内时，所述指示器被断开。
10. 燃烧射钉器，包括 燃烧动力的动力源； 至少一个风扇，与所述动力源相关联；至少一个温度传感器，可操作地接近所述动力源，以感应动力源的温度；以及控制系统，可操作地与所述动力源和所述至少一个温度传感器相关联，用 于根据由所述至少 一个温度传感器感测到的预定温度阈值的感测，使至少 一种 主工具功能中断；其中，当所述控制系统使得所述至少一种主工具功能中断时，所述控制系 统构成为用于启动所述风扇，同时所述控制系统监控所述温度传感器并且预设 计时器被运行，所述风扇启动具有小于所述至少一个温度传感器读取降低的预所述至少一个指示器，连接于所述控制系统，用于向用户指示所述工具为 冷却而中断，其中，所述工具构成为在感应到的动力源温度在可接受的极限值 内时，所述指示器断开。
11. 根据权利要求10所述工具，其中，所述至少一种中断的主工具功能 包括燃料注入计量操作和光学开关调制中的至少一种。
12. 燃烧射钉器，包括 燃烧动力的动力源； 至少一个风扇，与所述动力源相关联；至少一个温度传感器，可搡作地接近所述动力源，以感应动力源的温度；以及控制系统，可操作地与所述动力源和所述至少一个温度传感器相关联，用 于根据由所述至少一个温度传感器感测到的预定温度阈值的感测，使光学开关 调制和燃料注入功能中的至少 一种功能中断；其中，当所述控制系统使得所述至少一种主工具功能中断时，所述控制系 统构成为用于启动所述风扇，同时所述控制系统监控所述温度传感器并且预设 计时器被运行，所述风扇启动具有小于所述至少一个温度传感器读取降低的预 设温度和所述计时器上的预设时间的期限的持续时间。
13.根据权利要求12所述工具，还包括至少一个指示器，连接于所述控 制系统，用于向用户指示所述工具为冷却而中断，其中，所述工具构成为在感 应到的动力源温度在可接受的极限值内时，所述指示器断开。
全文摘要
一种燃烧射钉器(10)，包括燃烧动力的动力源(14)、与动力源相关联的至少一个风扇(48)、操作地接近于动力源以感应动力源温度的至少一个温度传感器(60、60’)，以及操作地与动力源和至少一个温度传感器的控制系统(62)相关联，用于根据由至少一个温度传感器感应到的预定温度阈值的感测使至少一个主工具功能中断，从而使动力源中断。
文档编号B25C1/08GK101203357SQ200680022182
公开日2008年6月18日 申请日期2006年5月19日 优先权日2005年5月23日
发明者克莱顿·O.·亨利, 拉里·M.·莫勒, 杰弗里·C.·福德, 马里亚姆·瓦哈比-内贾德 申请人:伊利诺斯器械工程公司