专利名称：用于动力工具的驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于提供能量而驱动各种机械装置比如动力工具的动力源。本发明还涉及动力工具，以及提供能量而驱动动力工具的方法。
在下文中将至少就其涉及动力源而言描述用于提供能量而驱动动力工具的本发明，但应当理解的是，该动力源可用于给其他机械装置提供能量。
动力工具可以由多种动力源驱动。例如可以由电动和气动马达提供连续的动力。电动和气动马达需要分别连接于电源或气源。虽然电池和压缩空气包可以提供便携的动力源，但通常这种便携式动力源不能提供在短时间内需要输送大量能量的应用所需的动力。这些马达以及线性致动器可用于驱动需要间歇动力的动力工具，比如射钉枪、动力凿等。某些射钉枪还通过炸弹药筒提供动力。然而，炸弹药筒的使用不特别适合需要长期重复使用的情况，因为需要频繁地装卸药筒。
现在我们已经发现了可用于驱动各种机械装置比如动力工具的动力源，该动力源便于携带，且能输送相当高的动力。根据本发明，提供了一种用于提供能量而驱动机械装置的动力源，该动力源包括接收室和分立的用于选择性爆炸的推进剂药柱，从而通过选择性爆炸产生的气体膨胀进入所述的接收室，其中所述的接收室包括一反作用塞，该反作用塞动态响应接收室内的压力变化，且所述动力源还包括与所述反作用塞相联的联动装置，用于将来自于反作用塞的动态响应的能量传递到所述机械装置。
该动力源包括推进剂爆炸产生的气体可以膨胀进入的接收室。接收室容纳膨胀的气体，且承受产生的压力。接收室可以由任何能保持膨胀的气体且基本上没有变形的适当材料构成，以便将推进剂爆炸所释放的能量传递到反作用塞。可取的是，该接收室可以由铸造金属制成，包括铝和钢，或者由增强塑料制成。
分立的推进剂药柱可以装在国际专利申请PCT/AU94/00124和PCT/AU96/00459中所述类型的一或多个弹药筒中。这种弹药筒包括外壳；一组轴向位于所述外壳内的射弹分隔件，用于与管形外壳的内膛有效地密封接合，以及分立的推进剂药柱。
射弹分隔件可以是任何适于与外壳的内膛密封接合，并使推进剂药柱选择性地爆炸的适宜形状。
推进剂药柱可以是固体块，或者推进剂药柱可以封装在金属或其他刚性壳体内，所述药柱可以含有一嵌入的起爆器，该起爆器具有外部接触装置，适于接触与所述壳体相联的预先定位的电触点。例如，起爆器可以设有弹簧触点，该触点可以收缩而使封装的药柱插入外壳内，并在与一孔对齐时弹出进入该孔，以便有效接触其匹配的外壳触点。如果需要，所述壳体可以是消耗品，或者可以化学方式帮助推进剂的燃烧。
每一射弹分隔件可包括头部和至少部分限定了推进剂空间的延伸装置。该延伸装置可包括从射弹头部向后延伸且邻靠相邻射弹组件的分隔组件。
该分隔组件可以延伸穿过推进剂空间和射弹头部，借此通过邻靠相邻分隔组件而直接传递压缩负载。在这种结构中，分隔组件可以增加对延伸装置的支撑，所述延伸装置可以是射弹头部的薄圆柱形后部分。而且，该延伸装置可以与外壳内膛形成有效的密封接触，从而防止燃烧泄漏越过射弹头部。
分隔组件可包括一刚性凸缘，该凸缘向外延伸而接合不密封接触外壳内膛的可延展的射弹头部的薄圆柱形后部，从而轴向的压缩负载在分隔组件之间直接传递，避免射弹分隔件的变形。
可以分别在分隔组件和射弹分隔件头部上形成互补的楔形表面，借此射弹分隔件的头部响应于分隔组件和射弹分隔件头部之间的相对轴向压缩，而被顶推，与外壳内膛接合。在这种配置中，射弹分隔件头部和分隔组件可以装入筒管(barrel)内，此后产生轴向偏移而确保射弹分隔件头部和筒管之间的良好密封。可取的是，所述延伸装置被顶推而与筒管的内膛接合。
射弹头部可以在其后端形成一个锥形孔，该孔接纳位于分隔组件前端的匹配的锥形塞，其中在射弹分隔件头部和互补的锥形塞之间的相对轴向移动产生施加到射弹分隔件头部的径向膨胀力。
所述外壳可以是非金属的，且外壳的内膛可以包括全部或部分容纳点火装置的凹槽。在这种结构中，外壳装有导电体，该导电体有利于控制装置和点火装置之间的电连通。这种结构可以用于具有有限的点火寿命的一次性外壳组件，且点火装置和控制线可以由外壳整体地制成。
弹药筒或者可含有在外壳上的点火孔，且点火装置位于外壳外侧，并邻近所述孔。外壳可以被非金属的外壳包围，该外壳形成含有适于容纳点火装置的凹槽的套筒。该外壳还装有有利于控制装置和点火装置之间的电连通的导电体。该外壳可以制成含有用于点火装置的印刷电路叠层的层叠的塑料壳。
弹药筒可以有相邻的推进剂药柱，这些药柱彼此分隔开，且通过与射弹分隔件分离的定位装置保持间隔的轴向关系，且每一射弹分隔件可包括一可膨胀的密封装置，用于与外壳的内膛形成有效的密封。定位装置可以是相邻射弹分隔件之间的推进剂药柱，且所述密封装置可包括在每一射弹分隔件上的边缘部分，所述边缘部分承受壳内负载时向外膨胀。在射弹分隔件的安装过程中或在加载之后，比如通过捣紧而使射弹分隔件和推进剂药柱的柱状体巩固，从而可以施加壳内负载，或者可以使外部推进剂药柱点火，尤其是相邻的外部推进剂药柱，从而施加壳内负载。
射弹分隔件的后端可包括一在向内缩小的凹槽(比如圆锥形凹槽或部分球形凹槽等)周围的边缘，推进剂充填部分伸入这些凹槽中，且射弹分隔件在凹槽附近的向后运动将导致射弹边缘径向膨胀。这种向后运动可能通过射弹分隔件沿推进剂药柱的前端部分向后的楔形运动所产生的压缩而出现，它可能由于从射弹分隔件的相对大的前端到其较小的边缘部分的金属流动而出现。
或者，射弹分隔件可以设有向后分叉的周围密封凸缘或环状物在射弹分隔件向后运动时，该凸缘向外偏斜而与内膛密封接合。而且，所述密封可以通过将射弹分隔件插入加热的外壳内而实现，所述加热的外壳在射弹分隔件的相应密封部分上收缩。该射弹分隔件可包含较硬的心轴部分，该心轴部分由推进剂药柱定位，且与可变形的环形部分配合，该环形部分可以绕心轴模铸而成，从而形成一个射弹分隔件，该分隔件依靠射弹分隔件前端和尾端之间的金属流，以便绕心轴部分向外膨胀，而与外壳的内膛密封接合。
射弹分隔件可包括向后膨胀的砧面，该砧面支撑密封凸缘，且适于在射弹分隔件向前运动穿过外壳时，径向膨胀而与外壳内膛密封接合。在这种结构中，优选的是推进剂药柱具有圆柱形前端，该前端邻靠射弹分隔件的扁平端面。
用于顺序点燃筒管组件的推进剂药柱的电子点火最好包括步骤通过堆叠的射弹发送点燃信号而点燃前面的推进剂药柱，使前面的推进剂药柱的点火传递给由下一点火信号启动的下一推进剂药柱。从装满的外壳端部向内的全部推进剂药柱通过插入位于通常闭合的电触点之间的相应绝缘导火索而中断。
推进剂的点火可以用电来实现。在另一种形式中，点火是电控的，其中各推进剂药柱带有起爆器，该起爆器由不同的点火信号击发。例如，在堆叠的推进剂药柱中的起爆器可以顺序排列，以便增加脉冲宽度点火需求，从而电子控制装置可以有选择地发送增加脉冲宽度的点火脉冲，以预定的时间顺序点燃推进剂药柱。然而，可取的是，推进剂药柱由设定脉冲宽度的信号点燃，且前面的推进剂药柱的燃烧传递给由发射的下一信号启动的下一推进剂药柱。
在这些实施例中，从装满的筒管端部向内的全部推进剂药柱通过插入位于通常闭合的电触点之间的相应绝缘导火索而中断，在发送了适当的击发信号时，所述导火索开始燃烧而使触点闭合，且每一绝缘导火索对于用于点火的前面各推进剂药柱是断开的。
推进剂药柱有选择地爆炸，而使接收室增压。在特定的应用中，一次爆炸将对应机械装置或动力工具(比如具有动力凿等)的一次动作。在其他应用中，机械装置或动力工具的动作可能依靠接收室内在预定值之上的压力，且一旦该压力下降到预定值之下，另一推进剂药柱爆炸，而保持所述压力在预定值之上。在这些应用中，击发机构控制该机械装置或动力工具，且推进剂药柱自动爆炸。
反作用塞可以是隔板，或者它可以是能滑动且密封地接合在其接收室或其一部分内的活塞。隔板可以是扁平的或风箱式隔板，该隔板可以是弹性的，从而在反作用之后隔板恢复到基准位置。通过适当的装置比如通过弹簧或气室偏压，隔板可以偏置于基准位置。
接收室可以收集废物，比如射弹分隔物或其他伴随炸药/推进剂药柱的爆炸产生的碎片，或者这些废物可以经一阀装置排出，当膨胀的炸药/推进剂作用在反作用塞上时，该阀装置保持闭合。
在一种形式中，接收室可分离地固定在筒管组件的弹药筒上。致动装置用于有选择地同时或者连续击发每一或选定数目的射弹，从而工作部件的作用力或者作用持续时间可以有选择地变化。该致动装置可以与可取出的弹药筒或接收室相关联。该弹药筒可以是再装弹药筒或者是一次性弹药筒。
联动装置可以是与反作用部件一起移动的柱塞。或者，联动装置可以是摇杆，或者它可以是流体泵或其他由反作用部件驱动的转换器。
所述转换器还适于给所述机械装置或动力工具传递连续的扭矩，或者传递线性作用力和扭矩的复合，比如可以用在锤钻等中。
有利的是，本发明提供了一种动力源，该动力源可以用于各种动力工具，比如锤凿、钻、锤钻、锯、刳刨机、角向磨光机、含有砂带磨光机和振动磨光机的磨光机、射钉枪、园艺和农业机械比如链锯、切碎机、园艺修边器、树篱修剪机和其他切割工具、混合设备、刨床、混凝土锤、研磨机、抛光机、快速拧螺母机、攻丝机、锤子、打夯机等。
为了使本发明更容易理解，且容易投入实际使用，现在将参照附图，其中示出了本发明的一个典型实施例。
图1是用于动力工具的动力源的剖面简图；图2对应于图1，但示出了与弹药筒部分分离的头部。
图3是一束两个筒管组件的典型剖面图。
图1中示出的驱动器10具有接收膨胀室11，该室在其尾端设有刺刀形连接件12，用于连接到弹药筒壳体13上，该壳体装有一组筒管组件14。反作用活塞15可密封、滑动地支撑在接收膨胀室11的前端部。活塞15通过柱塞16穿过接收膨胀室11移动，该柱塞16用于在延伸壳体17内往复移动。
偏压弹簧18支撑在延伸壳体17内，用于将活塞15偏压到缩回位置，如图2所示。在此位置，活塞封闭接收膨胀室11上的排气口20。扳机操作致动手柄21与示为22的可调节的控制装置一起连接于弹药筒壳体13，该控制装置可以手工设定，而实现所需的击发配置。
例如，该控制装置可以设定为每次扳机操作击发一个炸药/推进剂药柱23，或者它可以从筒管14内的前圈药柱23同时击发选定数目的推进剂药柱23。或者，该控制装置可以设定为以一定的速度从一个或一组筒管击发一系列的炸药/推进剂药柱23，从而提供接收膨胀室延长的或增加的压力。应当理解的是，接收膨胀室11的后开口端与每一筒管组件14的前开口端24连通，每一筒管组件直接朝活塞15击发而进入接收室。
漏斗形出口25位于室11的底部，通过闸阀27通向收集容器26。用过的射弹分隔件或其他废物可以经闸阀27进入收集容器26，该闸阀可以手动控制，或者可以连接于柱塞16，以便比如在柱塞16的回程时自动打开，如图2所示。
在击发选定的药柱23时，由于炸药/推进剂药柱23的膨胀在接收室内产生的压力将驱使活塞15从在图1中以虚线示出的位置28向前移动，直到活塞15越过排气口20，使推进剂的废气排出。
参照图3，可以看出每一筒管组件14具有一组间隔开的药柱23，这些药柱被两部分的射弹分隔件31分开，其中每一分隔件装有一个起爆器32。每一起爆器32与相应的控制导体33电连接，所述导体支撑在相邻筒管组件14之间的空间内的绝缘结构中，从而可以通过控制装置22中的电子器件控制其点火。
从图3中还可以看出，导体33都从各触点35向后延伸，且超过每一筒管组件的封闭端36，从而形成一束绝缘或分隔的导体而到达控制机构22。
每一射弹分隔件31包括扁平的前端部分40，该部分具有向后分叉的锥形开口41，接纳支撑起爆器32的后随部件43的互补的锥形前端。射弹31可以由铝或其他轻质材料制成，包括合适的塑料或陶瓷材料，且如在我们前面所述的国际申请中，射弹依靠前端部分40的径向膨胀，通过前端部分40和互补的后随部件43之间的相对轴向接合，实现与其筒管29的密封接合。
为此，每一推进剂药柱23为固体块形式，从而牢固地将后随部件43支撑在筒管14内的堆叠位置。
在使用中，当药柱23从筒管组件14击发时，它从筒管中排出，进入接收膨胀室11，在接收室11内产生突然增加的压力，致使活塞15向前移动，驱动柱塞16，直到排气口20畅通，使推进剂药柱排到外界大气中，活塞15在恢复弹簧16的作用下返回到其收缩位置。
柱塞16的移动用于驱动所需的动力工具或用具。为此，驱动器10的前端可以设有连接器，用于连接于动力工具，提供所需的驱动。该驱动器设有支撑手柄39。通常该手柄定位在适合于所述驱动器一起使用的动力工具的平衡点处。
可以看出，与射弹分隔件31相比，药柱23较大，这样有效地实现推进剂药柱23之间的密封。击发时每一射弹31的动能不用于驱动柱塞16。药柱23可以根据柱塞16所需的动力特性改变尺寸或类型。
射弹分隔件可以通过适当的装置在筒管内定位，比如通过邻靠筒管内的内部定位肋或槽定位，或者通过在射弹分隔件31之间延伸的挡圈或脊状件定位。而且如我们以前的专利申请中公开的那样也可以使用倒置的楔面。
参照图4中所示的筒管组件40，可以看出每一推进剂药柱42封装在管形塑料壳体43内，该壳体具有薄弱的前壁44，而使推进剂爆炸产生的膨胀气体向前穿过筒管45，进入接收膨胀室11。同时，壳体43的管形壁46的有限弹性将使其膨胀而与筒管45形成紧密的接合，防止有足够量的气体绕过而到达后随的推进剂药柱，致使该封装的后随药柱23点火。废壳43将碰撞而压在活塞的后面上，或膨胀室11的其它挡壁上。用于引爆推进剂药柱42的点火装置可以经安装起爆器的外部筒管或通过绕壳体43延伸且接触筒管45内的各组触点的间隔环形触点用电实现。如图所示，壳体43的前壁44较薄，所以它很容易被推进剂42的爆炸冲破，以便从筒管中推出前面的射弹21。
当然，可以认识到前面仅给出了本发明的示例，而对于本领域的技术人员来说这些显而易见的改进和变化都认为落在本发明在此公开的宽广范围内。
权利要求
1.一种用于提供能量而驱动机械装置的动力源，包括接收室和用于选择性爆炸的分立药柱，从而选择性爆炸产生的气体膨胀进入接收室，其特征在于所述接收室包括反作用塞，该反作用塞动态响应接收室内的压力变化，且所述动力源还包括与反作用塞相联的联动装置，用于将来自于反作用塞的动态响应的能量传递到所述机械装置。
2.如权利要求1所述的动力源，其特征在于所述分立的推进剂药柱装在一或多个弹药筒中，所述弹药筒包括外壳，一组射弹分隔件，这些分隔件轴向位于外壳内，用于与管形外壳的内膛有效地密封接合。
3.如权利要求1或2所述的动力源，其特征在于所述推进剂药柱为固体块或封装在刚性壳体内的形式。
4.如权利要求1至3任一所述的动力源，其特征在于所述点火是电控的，其中各推进剂药柱与由不同的点火信号击发的起爆器相联。
5.如权利要求1至4任一所述的动力源，其特征在于所述反作用塞是可与接收室密封接合的隔板或活塞。
6.如权利要求5所述的动力源，其特征在于所述隔板或活塞被偏置于基准位置。
7.如权利要求1至6任一所述的动力源，其特征在于所述接收室可拆卸地固定在装有推进剂药柱的筒管组件的弹药筒上。
8.如权利要求1至7任一所述的动力源，其特征在于所述联动装置是从由柱塞、摇杆、流体泵或其他转换器构成的组中选取的。
全文摘要
一种用于提供能量而驱动机械装置的动力源(10)，包括接收室(11)和用于有选择地爆炸的分立药柱(23)，从而选择性爆炸产生的气体膨胀进入接收室(11)，其特征在于所述接收室包括反作用塞(15)，该反作用塞动态响应接收室内的压力变化，且所述动力源还包括与反作用塞相联的联动装置(16)，用于将来自于反作用塞的动态响应的能量传递到所述机械装置。
文档编号B23D15/14GK1391507SQ00816034
公开日2003年1月15日 申请日期2000年11月23日 优先权日1999年11月23日
发明者詹姆斯·M·奥德怀尔 申请人:斯托姆金属有限公司