专利名称：具有温度传感器的燃烧射钉器的制作方法
技术领域：
本发明总体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4丁器。
背景技术：
在本领域中用于将紧固件驱动进工件中的燃烧动力工具是已知的，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 利中，在此一并引入作为参考。类似的燃烧动力钉和钉驱动工具可以从伊利诺 斯州的Vernon Hills的ITW-Pas lode公司以IMPULSE⑧和PASLODE⑧品牌进行 商购。
这种工具装入有小型内燃^L或者动力源的工具箱里。该发动机的动力来自 压缩可燃气体罐，也称为燃料电池。干电池供电的电能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。通过冷却气缸中剩余燃烧气 体而产生的气压差，活塞随后返回原位或者预射击位置。紧固件以弹匣形式被送入管口 ，在此被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，通常做法是使得发动 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 (nosepiece)中，并且防止紧固件前进。因此，工具随后的射击不会驱动紧固 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，电池的寿命被减少，并且由于工具过高温度操作，发现内部的润滑 油降低了润滑能力。因此，过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。
将温度传感器设置紧靠发动机或者燃烧动力源，并且控制风扇的冷却作用 以调节发动机温度并且获得所需的工具操作，这是已知的。但是，由于与燃烧 射钉器有关的较大震动和热量，设计必须要考虑到感应元件在工具中的结构和 /或组装，以获得可靠的运行。
因此，需要一种改进的燃烧动力紧固件驱动工具，其能将工具的操作温度 调节在可接受的限度内，以延长性能并且维持较快速的活塞返回到预射击位 置。此外，需要一种改进的燃烧动力紧固件驱动工具，其能够根据发动机的温 度控制工具的作用，并且设置有提供可靠操作寿命的温度传感器。发明内容本发明用于燃烧射钉器的温度传感器可满足或超出以上列出的需求，，该 温度传感器的特征是配置在紧靠工具的发动机抢，但还具有足够的距离和/或 被保护，从而减少了工具操作本身固有的剧烈振动和温度应力。本发明感应元 件被安装到具有连接器的电路板上，用于使生产中容易组装。在靠近电路板的区域中，气缸盖中将定位传感器的热交换侧面或者腔将传 感器暴露到工具操作温度中。至少一个安装螺钉将为气缸盖提供电路板的正面 保持力，并且电路板上的导体垫将使电路与盖接地。本发明传感器具有方便且 有效的结构，该结构将促进延长使用寿命和较准确的温度记录。更具体来说，燃烧射钉器包括基本封闭具有气缸盖的内燃机的外壳；与所 述外壳关联用于控制工具操作的控制单元；电连接于控制单元用于维持工具操 作的至少一个印刷电路板；和安装到所述至少一个印刷电路板上用于监控工具 温度并用于将感应到的温度发信号给控制单元的至少一个温度传感器。在另一个实施方式中，燃烧射钉器包括基本封装具有气缸盖的内燃机的外 壳；与所述外壳关联用于控制工具操作的控制单元；电连接于控制单元用于维 持工具操作的至少一个印刷电路板；和安装到所述至少一个印刷电路板的下侧 用于监控工具温度并用于将感应到的温度发信号给控制单元的至少一个温度 传感器，所述气缸盖包括从气缸盖突出的槽，用于基本装入至少一个温度传感 器。在又一个实施方式中，燃烧射钉器包括基本封装具有气缸盖的内燃机的外 壳；与所述外壳关联用于控制工具操作的控制单元；电连接于控制单元用于维 持工具操作的至少一个印刷电路板；和安装到所述至少一个印刷电路板上用于监控工具温度并用于将感应到的温度发信号给控制单元的至少一个温度传感 器，所述至少一个印刷电路板被连接到控制单元上，并且所述至少一个温度传 感器设置在至少一个印刷电路板上在触发器和内燃机之间，并构造且设置为延 伸穿过外壳上的开口而位于通向内燃机的操作通道中。
图1为与本发明温度控制系统结合的紧固件驱动工具的正面透视图； 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；图3为图1所示的工具的气缸盖的不完整的俯视透视图，显示了本发明的 温度控制传感器；图4为图3传感器的分解侧视图；图5为配备有另一种温度传感器的图1工具的不完整的、局部分解侧视图； 图6为图5传感器的不完整的背面侧视图。
具体实施方式
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详述的一般类型。工具IO的外壳12将独立的内部动 力源14封闭在外壳主室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(未示出)关联的触发器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 连接到往复运动的阀套36上，其上端部分限定燃烧室18。如图1所示，工具 外壳12在向下的方向上压向工件接触元件32 (可以考虑本领域公知的其它操 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(在图1中隐含显示)造成的工件接触元件32通常的向下偏压方向。 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被连接到阀套36上，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临近岡套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10不能射击。当操作者将工件接触元件32压向工件时，启动射击。该动作克服了弹簧 38的偏压力，使得阀套36相对于外壳12向上移动，关闭间隙40U和40L， 密封燃烧室18,并且触发腔室开关44。该动作也使得定量的燃料从燃料罐50 (不完整显示)被释;^丈进燃烧室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已经被拉动并且相应关闭开关，所以通过关闭腔室开关44 启动点燃。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高的工具温度的那些 状况，至少一个温度感应装置60,例如热敏电阻(在图2中隐含显示)优选 被设置在气缸盖42上或者靠近气缸盖42。除了热敏电阻之外也可以考虑其它 类型的温度感应装置。才艮据应用也可以考虑在工具IO上的其它位置。温度感 应装置60被连接到控制程序"P"(未示出)，并且被记载于2005年1月3曰 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。该程序与控制单元62 (在图1中隐含显示)关联，其包括微处理器， 并且构成为将至少一个冷却风扇48的"运行时间"扩展，直到动力源14的温 度被降低到优选的"正常"操作范围内。另外，该程序构成为使风扇48 "运 行，，固定的时间，例如90秒，该固定时间足够长，.以确保燃烧室的温度返回到"正常"操:作范围。在优选实施方式中，程序"P"和控制单元62位于工具10的把手部64。也考虑到基于微处理器的程序"P，，在控制单元62中可以由 使用分立元件的电路取代。温度的极限的选择根据温度感应装置60与动力源 14的部件的接近、内部的被迫对流流动，以及所需的冷却效果，以避免妨害 风扇运行。不必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和工具IO的较少的 风扇产生的运行噪音过早破坏。为了要求高循环率应用和/或在升高的环境温 度出现过热问题时，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，并且也将減少工具上的热应力。现在参照图3和4,本发明工具10的一个特征是，温度感应装置，优选 为温度传感器60 (但是可以考虑其它已知的温度感应装置)位于印刷电路板 (PCB ) 66上，该印刷电路板与气缸盖42相关联并且优选为连接到气缸盖42 的上端68，用于监控工具温度并且用于将感应到的温度发信号给控制单元62。 PCB66被电连接于控制单元62上，用于维持工具的操作，这在本领域是已知 的。当考虑其它连接时，本发明PCB66显示为使用推进连接器69将温度传感 器60和风扇发动机49与控制单元62连接。PCB66也显示为通过螺紋紧固件 70被固定到气缸盖42上；但是可以考虑本领域已知的其它合适的连接技术， 例如胶、铆钉等。为了提供准确的内燃机温度记录，同时保护温度传感器60免受内燃机14 的粗糙的运行环境，温度传感器优选位于PCB66的下侧72。此外，气缸盖42 具有槽74,用于容纳温度传感器60。在优选实施方式中，槽74从气缸盖42 垂直突出，并且一体铸造在气缸盖上，但是其它方向以及独立制造和连接可以 考虑，但是感觉很少需要。槽74的尺寸形成为基本上封闭温度传感器60，从 而当组装时，温度传感器由PCB66和槽74封闭。导热材料设置在槽壁和传感 器60之间，以促进准确的发动机温度感应，这在本领域是已知的。PCB66在 其下侧72上电子地具有导体垫(未示出)，该导体垫电连接气缸盖42。这为 风扇发动机49、点火场所和温度传感器60提供了共同连接，以提高生产性。现在参照图2，也考虑到，温度传感器60，仅为了清楚称为60'，可定位 在另一位置，如图l所示。但是，可考虑多个温度传感器60、 60，位于工具10中。更具体来说，温度传感器60，的位置是在外壳12内部触发器26和内燃机 14之间，并且在由风扇48产生的内部强迫对流流动的^各径上。现在参照图2、 5和6，将温度传感器60，设置在触发器26和内燃机14之 间，优选为通过将温度传感器定位在与控制单元62关联，且优选与控制单元 62电连接的电路PCB76上来获得。PCB76将控制单元62电连接于气缸盖42, 这在本领域是已知的。但在优选实施方式中，电路PCB76是与控制单元PCB77 (在图1中隐含显示)分离的电路板，考虑到，温度传感器60，可安装在与控 制单元PCB—体的PCB上。温度传感器60、 60，与控制单元62的电连接也使 得控制单元将感应到的温度信号应用到各种工具功能上，包括但不局限于风扇 运行时间、燃烧室锁定机构、火花产生以及燃料传输。为了容纳温度传感器60，，外壳12具有至少一个开口 78,其尺寸构成为 使得温度传感器与电路PCB76的相关部分紧配合，以使得空气泄漏最小。 PCB76的承受温度传感器60，的部分80被连接并且从相关的PCB76垂直突出。 在延伸部80上的结构82横向扩大，以形成凸缘，或者尺寸构成为紧密地接合 开口 78。在优选实施方式中，辅助开口 84也设置在把手部64上，以接收延 伸部80，并且与外壳12上的开口 78配准。开口 78设置在外壳12上，从而 当温度传感器60，被接合在其中时，其临近气缸20的外部86，并且在内部强 迫对流流动的路径上。可看出，用于燃烧射钉器的本发明温度传感器提供了温度传感器60、 60， 在内燃机14上和/或紧邻内燃机14的配置，同时也保护了传感器免受燃烧射 钉器的粗糙的工作环境。本发明所述的传感器安装配置减少了连接到传感器上 的电线，并且减少了生产成本。虽然此处已经描述了用于燃烧射钉器的本发明的温度传感器的特定实施 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，包括外壳，基本封装具有气缸盖的内燃机；控制单元，与所述外壳相关联，用于控制工具的操作；至少一个印刷电路板，电连接于所述控制单元，用于维持工具的操作；至少一个温度传感器，安装在所述至少一个印刷电路板上，用于监控工具温度，并且用于将感应到的温度发信号给所述控制单元。
2. 根据权利要求1所述的燃烧射钉器，其中，具有所述至少一个温度传 感器的所述至少 一个电J各板设置在所述气缸盖上。
3. 根据权利要求2所述燃烧射钉器，还包括槽，位于所述气缸盖上，用 于容纳所述至少一个温度传感器。
4. 根据权利要求3所述的燃烧射钉器，其中，所述温度传感器设置在所 述电路板的下侧，并且当被插进所述槽中时，所述至少一个温度传感器由所述 槽和所述电路板封装。
5. 根据权利要求1所述的燃烧射钉器，其中，所述电^各板设置有推进连 接器，用于将所述温度传感器连接于所述控制单元。
6. 根据权利要求1所述的燃烧射钉器，其中，具有所述至少一个温度传 感器的所述至少 一个电路板位于所述外壳中，在触发器和所述内燃机之间。
7. 根据权利要求6所述的燃烧射钉器，其中，所述至少一个电路板是将 所述温度传感器连接于所述控制单元的电路板的延伸部。
8. 根据权利要求7所述的燃烧射钉器，其中，所述延伸部位于与支撑所 述控制单元的控制单元电路板分开的电路板上。
9. 根据权利要求7所述的燃烧射钉器，其中，所述延伸部从所述电路板 基本垂直地突出。
10. 根据权利要求6所述的燃烧射钉器，其中，所述温度传感器接收在所 述外壳上的开口中，所述开口构造成与所述传感器和相关联的电路板紧密地接 合。
11. 根据权利要求9所述的燃烧射钉器，其中，所述延伸部从所述外壳的把手部穿过与所述外壳上的所述开口配准的辅助开口突出。
12. 根据权利要求9所述的燃烧射钉器，其中，所述开口设置在所述外壳上，从而当所述传感器接合在其中时，其靠近所述工具中内燃机气缸的外部。
13. —种燃烧射钉器，包括外壳，基本封装具有气缸盖的内燃机； 控制单元，与所述外壳相关联，用于控制工具的操作；至少一个印刷电路板，电连接于所述控制单元，用于维持工具的操作；至少一个温度传感器，安装在所述至少一个印刷电路板的下侧，用于监控工具温度，并且用于将感应到的温度发信号给所述控制单元；所述气缸盖包括槽，用于基本封装所述至少一个温度传感器。
14. 根据权利要求13所述的燃烧射钉器，其中，所述至少一个印刷电路 板被提供在所述槽上。
15. —种燃烧射钉器，包括外壳，基本封装具有气缸盖的内燃机；控制单元，与所述外壳相关联，用于控制工具的操作；至少一个印刷电路板，电连接于所述控制单元，用于维持工具的操作；至少一个温度传感器，安装在所述至少一个印刷电路板上，用于监控工具 温度，并且用于将感应到的温度发信号给所述控制单元；所述至少一个印刷电路板连接于所述控制单元，并且所述至少一个温度传 感器设置在所述至少一个印刷电路板上，在触发器和所述内燃机之间，并构造 且设置为延伸穿过所述外壳上对应的开口而位于通向所述内燃机的通道中。
16. 根据权利要求15所述燃烧射钉器，其中，所述温度传感器接收在所 述外壳上的开口中，所述开口构造成与所述传感器和相关联的电路板结构紧密 地接合。
17. 根据权利要求16所述的燃烧射钉器，其中，所述电路板结构从所述 印刷电路板垂直地突出。
全文摘要
一种燃烧射钉器(10)，包括基本封装具有气缸盖(42)的内燃机(14)的外壳(12)，与所述外壳(12)关联用于控制工具操作的控制单元(62)，电连接于控制单元(62)用于维持工具操作的至少一个印刷电路板(66)，和安装到所述至少一个印刷电路板(66)上用于监控工具温度并且用于将感应到的温度发信号给控制单元(62)的至少一个温度传感器(60)。
文档编号B25C1/08GK101247925SQ200680022477
公开日2008年8月20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