专利名称：工具的一种改进紧固件供应和定位机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及轻便型燃气动力紧固件驱动工具，更具体地说，涉及一种可以改变输出到这样一种工具的动力的系统。
这样的工具装有包含一个小内燃机的大体为活塞形的工具壳体。内燃机由内含压缩燃料气体的气筒，也称为燃料室提供动力。一个由电池提供动力的电子功率分配单元或者说电子发送单元产生点燃火花，位于燃烧室内的风扇既保障了燃烧室内的燃烧充分，也有助于包括燃烧副产品排出的吹扫。内燃机包括一个具有布置在缸体活塞室内的长形刚性驱动刀片的往复运动活塞。
燃烧室的一个壁可相对于阀管沿轴向往复运动，通过一个联接，在处于发射管或发射管组件的末端并连接到这个联接上的工件接触件压向工件时，燃烧室的这个壁移动以关闭燃烧室。接触件压向工件的动作还触发一定体积的燃料气体从燃料室进入到燃烧室。
在扣动扳机导致点燃燃烧室内的气体时，活塞和驱动刀片被向下发射以冲击已定位的紧固件并将紧固件驱入工件。在向下驱动活塞时，活塞室内，活塞下方的置换容积被迫从设置在气缸下端的一个或多个出气口排出。受冲击后，通过气缸内的气压差，活塞返回到原位或称“准备”位置。紧固件是从供应件装入发射筒的，在供应件中，紧固件被保持处于正确的安置方向以接受驱动刀片的冲击。然后，紧固件被驱动刀片沿发射筒的长度方向推进，在工件表面离开发射筒。驱动刀片的驱动力和紧固件的冲量驱动紧固件刺入工件。
随着燃烧室的每一次点燃，工具要吸收大量的冲击和振动。因燃气扩张而引起的活塞在气缸内的快速运动和驱动刀片作用在工件上的驱动力使紧固件被驱入工件时容易将工具推离紧固件。紧接着工具的发射，扩张的热气体从燃烧室冲出，气缸迅速收缩，在几分之一秒内将驱动刀片拉回到工具内，且趋向于在相反的方向上回撤并推动工具。这些力在工具的壳体和所有部分上施加了很大的应力，从而造成材料弯折或各部件相互磨擦地方的磨损。
在工具驱动短的紧固件时，如上所述的应力尤其强烈。在许多应用中，主要用的是长钉子。在驱动长钉子的情况下，钉子刺进工件时，来自动力源并由驱动刀片施加的力大都由钉子吸收。当紧固件被驱动得更深一些时，由于紧固件和工件之间的接触面增加，需要更多的力克服两接触面之间的摩擦力。短的紧固件只需要较少的力即可完全刺入工件，所以多余的能量被使用者和工具吸收。在极端的情况，即空射时，工具发射时没有紧固件来吸收任何冲击，因此对工具施加了巨大的应力，有可能缩短工具的使用寿命。
在Doherty等人的美国专利号5,592,580中公开了对燃气动力工具输出能量的控制方法，这里加以引用。一种电压分配器包括一个可设定阻值的电阻用于提供设定电压，它或者是一个电位器或者是两个并列的可在两者之中任选其一的定值电阻。这一专利还公开了根据发光二极管和光感受三极管之间的光的传输量来改变风扇速度的方法。这样，它可区别不同长度的紧固件，并根据光电开关的位置选择风扇电压。
然而在生产经常工作在低功率状态的工具方面，只降低风扇的速度是不成功的。使用风扇排除燃烧产物有二个主要目的。它在燃烧室附近产生扰动，促进传热以在发射之后冷却工具，同时将燃烧气体与新鲜的含氧空气混合。只降低风扇的速度限制了冷却作用和燃烧室内氧气的补充。在随后的燃烧周期中由于燃烧产物保持在燃烧室中，燃料对空气的比率可能变得难于控制。在几次发射之后，以低风扇速度工作的工具会没有保证燃烧需要的充足氧气。
在MacVicar等人的美国专利号5,752,643和Walter等人的美国专利号6,123,241中公开了使用计量阀来控制流入燃烧室内的燃料流量。这一发明教人们如何使用计量阀更精确地控制燃料对空气的比率以提高燃烧效率。然而，在使用计量阀时，如果液体压力高但用量小，就会使控制变得困难。
本发明满足或者超过了这些及其它的需要，本发明的特点是有一种改进的将工具定位于工件上的系统，以精确放置紧固件并根据紧固件的长度自动调整工具的功率输出。
更具体地，本发明提供了一种用于将紧固件驱入工件的工具，它包括壳体，至少部分界定紧固件被驱出时经过的通道的发射管，可拆卸地连接到所述工具并供应紧固件到通道的紧固件供应装置，和工件接触件。在发射管上有第一对准机构，在工件接触件上有第二对准机构。第二对准机构与第一对准机构啮合以维持工件接触件与工件之间的对准。位于工件接触件上的螺纹调节件和发射管上的螺纹调节机构被设置成可以相互啮合，这样，螺纹调节机构的转动所引起的工件接触件的运动使第一对准机构与第二对准机构啮合。
工具的壳体内有一传感器，在紧固件供应装置内有一检测器，用于探测紧固件的长度并将长度传给传感器。一种实施方案是检测器是一杠杆，杠杆根据超过预定长度的紧固件施加的力而转动。
如上所述的工具通过使用一种易与标准工件接触件互换但紧紧固定在发射管上的工件接触件，可以对紧固件进行更精确的定位。由于需要不断地放置紧固件，因此，在某种程度上，要求工具发射时工件接触件壳体相对于发射管不运动。本工件接触件的构造限制了装置在几个方向上的运动，同时又使装置工作快速而且简单。
此外，本方法和装置还根据紧固件的长度自动调整。工具上的检测器提供了关于紧固件长度的信号，用于改变功率。在发射小紧固件或者空发射时，本工具可防止因吸收应力而造成的磨损。功率的减小减少了在发射时折曲或相互摩擦的材料。本系统在改用不同尺寸紧固件盒时，使用者不必记得改变设置或者调节手动杠杆。
具体实施例方式
参考
图1，总体上以10表示的动力工具它设计成可通过在工具发射前减少给风扇马达12的动力和在燃烧后立即返回到全额动力而实现利用来自燃烧的多种等级的动力。与本动力控制系统一起使用的动力工具10包括壳体14和燃烧室16，燃烧室产生的原动力驱动壳体中的紧固件20。通过可调节螺纹连接到发射管26的螺纹调节机构24上的工件接触件22在其被压向工件32时通过一个联接(未示出)移动以关闭燃烧室16。紧固件20被从供应组件36(例如可拆卸地连接的紧固件盒)装入至少部分由发射管26界定的通道34。动力控制系统、可互换发射管26和工件接触件22的各组成部分使得工具10能方便地转换以使用多种不同类型的紧固件20。在这里使用并将给予解释的是工具10处于如图1所示方向时的参考方向，但这并不意味着对本发明有任何的限制。
现在参考图1和图2，从燃料室38提供燃料到燃烧室16并将其与空气以合适的比率混合。当工具10发射时，燃烧室16内的混合气体被点燃并迅速燃烧，在高压下产生二氧化碳、水蒸汽和其它气体。这些气体推动活塞(未示出)向下并驱动连接的驱动刀片40接触到通道34内的紧固件20并将紧固件20从通道34中逐出。燃烧后，由风扇马达12驱动的风扇将已使用的燃烧气体从燃烧室16中排出以准备下一次发射，风扇马达由燃烧室16附近的辅助动力源(例如电池42)提供动力。
多种不同类型的紧固件20均可与动力工具10一起使用。通常，紧固件20是带圆头、方头或者削头(也称作“D”形头)的钉子。对于紧固件20来说，钉头在钉体上处于中央或有一偏移的钉子都是可用的。偏移的，圆头或者削头的钉子是第一类紧固件20，常用在例如，直接连接两块木头时。第二类紧固件20通常与金属包装带或者具有预设的开孔46的支架44一起使用，是完全的圆头的硬钉子，例如Glenview，IL的ITW-Paslode的Positive Placement钉子。在这里举例介绍了本发明用到的紧固件20的这两种紧固件类型，并不是打算对本发明有所限制，而在于说明可由本工具10驱动的任何类型紧固件都适合于本发明。
本动力控制系统在驱动紧固件20之前自动改变送到工具10的主动力，并在驱动紧固件后返回到全额动力，因此，动力是随紧固件的长度而变的。用全额动力驱动紧固件20还是用较少的动力驱动紧固件20，取决于许多因素。对于多数情况，驱动1英寸的钉子20需要的动力大约是驱动大约2到3英寸的钉子所需动力的50％。为了讨论方便，1英寸的钉子被称为短紧固件20，而2到3英寸的钉子被称为长紧固件20。为了下面的讨论，将只考虑两种紧固件长度(短的和长的)，然而在紧固件长度方面任何数量的可能区别都是适合的。
参考图3，紧固件盒36中的检测器50感知紧固件20的长度。在一种实施方案中，检测器50是机械的，例如一个可转动的杠杆。杠杆根据紧固件20的长度有选择地移位。虽然下面将详细讨论几种合适的机械式检测器50，但不应该将本发明理解为只限于使用机械式检测器50。光检测器、红外检测器、磁检测器、声检测器或者其它类型的检测器50都是适合的，它们可以分清紧固件20的不同长度与预定长度之间的区别。
上面讨论的杠杆型检测器50在图4和图5中显示得很详细。检测器50包括杠杆臂52和销针54。转动环56环绕销针54并提供杠杆臂52绕其自由转动的支点。致动臂60从转动环56的一侧伸出，支承偏置板62。板62与工具10上的传感器64配准并与之接触。致动臂60的对侧是传感臂66，它包括通道面70和定位面72。定位面72的至少一部分伸进长紧固件20的通路。杠杆臂52被定位于紧固件盒36的底部74，以使所有的紧固件20在移向通道34时能够顺利地从致动臂60上通过。传感臂60的顶面76朝着紧固件20从转动环56向上倾斜到通道面70。通道面70处的传感臂60的最大高度根据检测器50企图区分的紧固件20预定长度进行调整。这一方案的传感臂60必须有足够的长度以在预定长度的紧固件20通过杠杆52时能够接触到它。
如图4中所示，杠杆52处在第一位置。当传感器64是一偏向紧固件盒36的按钮时，按钮产生的偏置力使杠杆52保持在这一位置。可选地，按钮64被一条位于按钮和紧固件盒36之间的弹簧钢(未示出)挡住。钢条在安装和拆卸紧固件盒36时保护按钮64，并在需要时提供对紧固件盒的附加偏置力。在这一位置，短紧固件20从杠杆52上完全通过并进入通道34而不接触杠杆。
但是，在使用长紧固件20时，紧固件的一部分接触杠杆52的定位面72，将其移动到第二位置。紧固件20的下部80顶住传感臂66的定位面72，迫使其沿箭头A所示方向转动。在这一位置，通道面70从挡住通道34的一部分移到允许长紧固件20通过的位置。沿方向A推动传感臂66致使杠杆52绕销针54转动，推动致动臂60沿箭头B所指的相反方向转动。这一运动推动已与按钮64配准的板62抵住按钮，克服由按钮施加的顶住板62的偏置力并使其被致动。
检测器的第二种实施方案250示于图6中。基本上与图4和图5中所示检测器50的工作方式相同，检测器250沿方向C运动，绕处于检测器一端而不是中心支点的点252转动。在这种情况下，检测器250由弹簧向上偏置，偏向紧固件20。短紧固件20并不移动检测器250，使检测器保持在第一位置。但当长的钉子经过它时，长的钉子向下推动检测器250的传感面256到如图6所示的第二位置。传感器64(未示出)占据可以被检测器250致动的任何合适位置。最好是，传感器64位于检测器250的第一位置的下面，以使当它从第一位置移动到第二位置时能够被检测器的致动面258致动。
检测器50还有第三种可选用的但是等效的实施方案(未示出)，在这种方案中，检测器绕一个点转动，但致动面控制着与板联接的凸轮连杆。凸轮连杆将检测器在垂直面内的运动转变成板的横向运动，这样，长钉子对检测器的按压导致传感器按钮受板的按压。
参考图2和图4，检测器50根据紧固件盒36中的紧固件20的长度发送信号给传感器64为其提供信息。传感器64又将紧固件的长度传送给控制器82。没有信号被认为是一种特殊的信号。可用于本类发明信号发生装置的合适类型包括机械联接、电信号、光信号、声音信号等等。在这里给出的工具10的实施方案中，检测器50是被按钮64偏置向第一位置的杠杆52，且当紧固件20的长度至少是预定长度时转向第二位置。杠杆52的位置按下按钮以产生一个信号，按钮在没有被按下时信号有第一值，而当按钮被按下时信号有第二值。检测器50从第一位置移到第二位置的过程中按下按钮64，从而引起取决于按钮是否按下的电路中的变化。这样，在使用短紧固件20时，信号有第一值，而如果使用的是长紧固件，信号变为第二值。
应该理解的是，紧固件的长度不是决定将紧固件20完全驱入工件32中(图1)所需能量的唯一因素。在这里的讨论中，为简单起见，只讨论全额动力和大约为全额动力50％的较少动力。然而，应该理解的是，在本发明中，许多其它的功率等级都是适用的，或者可作为上面公开内容的替代或者作为其补充。在驱动紧固件20进入与软木头相比比较硬的木头或者经过压力处理的木头时需要额外的动力。一些紧固件20，例如成环形的钉子，需要更多动力才能驱动。可以设想，以全额动力产生动力与以一或多种减少的动力设定产生动力之间的区别取决于工具用于何种应用及使用的材料。也可预期有连续，但不一定是线性减少动力的应用情况。
可以预期，某些紧固件类型的使用没有必要因紧固件长度的变化而改变工具的动力输出。在这种情况下，可以预期这种特殊紧固件类型的紧固件盒36不再有检测器，而紧固件盒会有一整体面板，使按钮一直处于按下的状态。
如上所述选好期望的较小动力等级后，产生较小动力等级的风扇速度也就确定了。动力直接随风扇速度变化，但不一定是线性关系，直到达到全额动力。如果空气和燃料是充分混合的且燃烧后已用过的燃烧气体已从燃烧室16中完全排出，则增大风扇速度对动力的增加影响很小。电池放电时，风扇速度会有轻微变化。减小风扇速度的平均值适用于电池的整个寿命周期，或者，最好是，风扇速度可随电池的充电情况而波动。
回头参考图1和图2，在燃烧前，当工件接触件22与工件32啮合且在发射前工具10被按下时，燃料和空气以合适的比率被补充到燃烧室16中。燃料从燃料室38供应给工具10，然后通过燃料管道(未示出)流向计量阀(未示出)并进入燃烧室16。由风扇马达12提供动力的风扇41，通常位于燃烧室16的与驱动刀片40相反的侧面上，将空气抽入并助长扰动。在燃烧室16关闭时，扰动混合包含在其中的气体，使它们能更加有效地燃烧。燃烧期间，流体冲力造成的连续运动使火焰向前传播得更快。这样，在工件接触件22的啮合后，但在燃烧之前，当燃料与空气混合时，低的风扇速度通过降低燃烧效率减少来自燃烧室16的主动力。
然而，在燃烧后，从燃烧室16中排出已用过的燃烧气体是很重要的。紧接着燃烧后，风扇速度在排气阶段返回到全额动力以准备随后的燃料混合和燃烧周期。最好是排气时间在1到5秒之间，然而，更广的排气时间范围也是可以的。排气时间长短不必是固定不变，也可以持续到工件接触件22的下一次啮合时。本发明的一种实施方案所用的排气时间在1到3秒之间。
仍参考图2，风扇41速度的快速减小是通过使用一个可选的制动系统84实现的。造成风扇马达12短路的任何方法都可以用作为制动系统84。制动系统84的一种实施方案包括一个跨接于风扇马达12的三极管，三极管导通时将马达短路。合适三极管86的选择对于该领域的技术人员来说很容易。作为三极管86的替代物，也可以用继电器(未示出)来短路风扇马达12。
可以预期，排气时间的长度不会降低使用者的工作步伐。如果在排气周期结束前，工件接触件22已啮合在工件32上，则在缩短的排气周期后，制动系统84可用来立即降低风扇速度。
在风扇41达到期望速度后，通过减小提供给风扇马达12的动力而使风扇41的速度维持在较低的水平。减小提供给直流马达的功率的任何方法都是适用的，包括电压的降低或者脉动输出功率给马达，以快速的脉冲对其开和关以达到期望的平均风扇速度。也可以用电阻改变风扇速度，即可对两个或多个并列电阻进行选择。电池电压的脉冲宽度调制是维持低速的优选方法。
较好的方法是，如果控制器82是一电子微型控制器，执行存储在微型控制器内的软件程序是基于信号、使用制动系统84和调整供给风扇41的功率来改变风扇速度的一种方法。使用微型控制器是这方面的技术人员所熟知的。提供给风扇马达12的动力是微型控制器82的输出，而关于风扇速度的信息是模数转换器(ADC)88送到微型控制器的输入。ADC88最好构造在控制器82的内部，但预期也可以使用单独的ADC。
在微型控制器82中以编程的形式的一系列简单的指令，指导微型控制器怎样及在什么时候改变给风扇41的功率。下面讨论一种可能的指令集作为本控制系统实施方案的示例，然而，应该理解的是，可能有许多这样的指令集，而且这种控制方案中的许多变动对于控制系统设计领域的技术人员来说是很清楚的。下面公开的示例性控制系统基于电池电压来改变功率有荷因数，且包括可选的制动系统84。提供的数值，例如风扇速度、时间和频率，只是作为例子给出，并不是对本发明的限制。风扇叶片89(图1)的数量、大小和形状将决定产生给定扰动所必需的每分钟的转数和增加或者降低风扇速度所需的时间。燃烧室16的大小和形状以及每次补充的燃料的量决定需要多大的扰动以将燃烧室16内的气体排出。微型控制器82的具体电子电路影响到脉冲宽度调制的频率。
继续参考图2，本实施方案的微型控制器82具有用于模数转换器(ADC)88和脉冲速度宽度调制(PWM)输出的内部组件。调节PWM驱动马达的有荷因数可以控制风扇的速度。PWM的输出工作在7843Hz(127.3μS)并且可以以0.5μS(0.4％)的级距进行调节。当电池电压下降时PWM的有荷因数增加以维持恒定的风扇速度。目标PWM输出在6.0V、3000RPM时是5.5μS或者在6.0V、1500RPM时是2.0μS。
通过断开马达电源并使用ADC88测量马达产生的电压可以感知马达12的速度。目标电压是当风扇41以目标速度转动以获得期望的减小了的设定电压时由ADC88读取的电压。本实施方案中的目标马达电压对于3000RPM是1.4V，对于1500RPM是0.7V。在起动和制动时，使用低的马达电压目标值以补偿起动时的过冲和制动时的下冲。
当从停止状态以低速起动风扇马达12时，额定脉冲宽度调制有荷因数是根据电池电压来计算的。提供给马达12毫秒的直流功率。如果马达电压在电池电压的20％以下，马达被短路且停止运行。然后，开始4mS的测试循环，此时，到风扇41的电源关断165μS，并且从ADC88中读取马达电压。如果马达电压大于或者等于目标电压，那么这一循环被激发，否则恢复给马达的直流电源并开始另一个重复的循环。在达到了目标电压时，使用基于电池电压计算的有荷因数开始脉冲宽度调制。
可选地，有一第一发射延迟时间，工具10通常在这期间发射。如果在风扇达到目标速度之前第一延迟时间已到，则在测试循环中有一可选的预防措施使风扇41停转且使操作停止。这是一种安全特性，它在不管何种原因造成风扇41没有开始转动时都中断运行。
再参考图1和图2，工件接触件22的啮合按下互锁开关90，阻止燃料气体进入到燃烧室16并禁止紧固件20的发射，除非工具10与工件32接触。当互锁开关90按下足够远时，它将触发燃料气体进入燃烧室16，燃料与空气开始混合。如果传感器64处于释放状态，表明减少的动力为有利时，互锁开关90的啮合是一种方便的触发风扇速度降低的方法。
在风扇41以减小了的速度运行时，控制器82每隔246mS检查一次风扇速度。为检查风扇速度，给马达12的电源输出被断开，使用ADC88采样马达12的电压。如果马达电压小于电池性能的5％，那么马达12停转，操作中断。如果ADC88的二次读数都是目标电压，则工作周期没有改变。然而，如果ADC88二次以上的读数高于或低于目标值，则工作周期适当增加或者减小，使风扇速度达到目标值。调整之后，从控制器82到马达12的功率输出继续下去。
当风扇速度从全速减小到减小了的速度时，使用可选的制动系统84。风扇马达12被关断，基于减小了的风扇速度计算PWM有荷因数。制动三极管86导通160mS，将风扇马达12短路。用第二个测试循环确定在什么时候达到目标制动电压。每4mS，制动三极管86截止165mS，然后用ADC88读取马达的电压。如果马达电压小于目标制动电压，则控制器82退出循环，否则，制动三极管86再一次导通，开始重复另一循环。如果在合理的时间内没有达到目标马达电压，可以有一可选的时间限制以终止循环。达到目标马达电压后，用额定PWM有荷因数开始PWM马达输出。
现在参考图1、3、7和8，在使用受益于在工件32中精确定位的紧固件20时，例如，在使用具有开孔46的金属支架44时，工件接触件22有一壳体91、一转动探针92和一个支承转动轴销94的支承93。探针92绕转动轴销94的转动使它能相对于壳体91以通道34的纵轴为圆心的一个半径转动。探针92从工件接触件22垂下，有一可与工件32啮合的针头96和一止动面98(图3)。一个槽99挡住通道34的一部分，在紧固件32通过通道时限制它的横向运动。针头96有一槽100导引紧固件20进入工件32。针头96插入一个开孔46中和工具10的按下，啮合了工件接触件22。
工具10发射时，紧固件20脱离通道34并接触探针92的槽100。紧固件20的下端80(图4)沿槽100向下运动并紧挨探针92所处的位置进入工件32内的开孔46中。
当紧固件20进入工件32，它将探针92推出开孔46，允许紧固件20的头部通过探针刚才所处的位置，而不会阻塞。当探针92被推出开孔46时，转动探针92绕轴销94转动直到止动面98接触到工件接触件22，从而限制转动臂的运动。探针针头96的运动被限制在以通道34的纵轴为圆心的一个半径上。适合于与本发明一起使用的可转动探针92公开在Shkolnikov的美国专利号5,452,835中，这里加以引用。
工件接触件的一种备选实施方案322示于图1和9中，可用于一般的应用。这一工件接触件322没有可转动的探针92、支承93或者轴销94，但有一固定脚381。在工件接触件322的末端是顶端396，它设置在从通道34沿径向向外的地方以允许紧固件20的头部能够不受阻塞地通过。
工件接触件22通过它与螺纹可调机构24的啮合，被制成在工具10中容易互换。发射管26上的第一对准机构102(图1)构造成与工件接触件22啮合。螺纹可调机构24的一种实施方案是发射管26上的螺纹可调筒状件103。一个螺纹件104，例如螺栓，沿着与探针92在直径上相反的方向从工件接触件22伸出并与螺纹可调机构24啮合。螺纹可调机构24的筒状件103在与螺纹件104的螺纹106啮合时可以转动。当螺纹件104与螺纹可调机构24对准且筒状件103转动时，转动运动转换成了工件接触件22的线性运动，允许工件接触件22在一合适的高度被牢固地连接到发射管26。
工件接触件22还包括与发射管26上的第一对准机构102可滑动啮合的第二对准结构108。预期任何第一和第二对准机构102、108在工具10的无数次发射之后，还可维持工件接触件22和发射管26之间的对准。探针92沿径向离开通道34的运动所产生的力和工具10在发射后产生的总的回缩，趋向于相对于发射管26移动工件接触件22。当施加力的区域与工件接触件22固定的区域之间有大的动量臂时，同样当螺纹可调机构24和螺纹件104处于探针92相对于工件接触件22的相反一侧时，这些力将会具有最大的影响。最好是，第一和第二对准机构102、108是舌键和键槽、凸台和凹槽、销针和通孔、一对紧邻的侧板、一个雕刻的系统或者任何其它的用于保持对准发射管26和工件接触件22的系统。对准机构的哪一部分设置在发射管26上，哪一部分设置在工件接触件22上，这一点并不重要。在这一优选方案中，第一对准机构102是发射管26上的一个凹槽，而第二对准机构108是工件接触件22上的舌键。
这一优选方案使用第二对准机构在工具10发射时进一步限制工件接触件22相对于发射管26的运动。在壳体91上至少环绕有一翼片110以包围并抓住发射管26，在安装工件接触件22时在其上滑动。
螺纹件104开始进入螺纹可调机构24时，舌键放置在凹槽的下面，但与之啮合。最好有两个翼片110被对准以可滑动地抓住发射管26。当螺纹可调机构24转动时，螺纹件104被向上拉，这样，探针92逼近通道34的出口，壳体91和翼片110接纳发射管26，舌键108逼近凹槽102。筒状件103的连续转动拉动舌键108进入凹槽102。这一固定机构紧紧地使工件接触件22保持在位，舌键108和凹槽102以及翼片110极大地限制了水平的运动，而螺纹件104在螺纹调节机构24内的啮合则限制了垂直方向的运动。
当将工具10从使用第一种类型的紧固件20转变成使用第二种类型的紧固件时，可以理解本发明的所有元件之间的关系。
应该理解的是，工件接触件22和紧固件盒36的改变可以以任何顺序进行。
参考图1、3和7，通过沿使螺纹件104向下并最终脱离啮合的方向转动螺纹可调机构24的筒状件103，从工具10上卸除备选工件接触件322。卸除备选工件接触件322后，带探针92的工件接触件22与在螺纹可调机构24中对准的螺纹件104放置在一起，且调节机构转动而与螺纹106啮合。调节机构24的继续转动将向上拉动工件接触件22，同时用翼片110抓住发射管26和使舌键108啮合在凹槽102中。
现在参考图4和5，在安装本发明的紧固件盒36之前，将第二种类型的紧固件20装入紧固件盒中。当紧固件20在紧固件盒36的内部通过时，紧固件经过检测器50。如果装入紧固件盒36的是长紧固件20，长紧固件20从致动臂60上通过，但是它们被压向传感臂66的定位面72，导致传感臂66绕轴销54转动。传感臂66沿方向A的转动导致致动臂60沿方向B转动，并按下按钮64。一旦按钮64被按下，送到控制器82(图2)的信号就通知控制器82在发射期间要维持全额动力。
现在参考图2和4，如果装入的是短紧固件20，由于紧固件的长度检测器50并不移动，按钮64也没有被按下。到控制器82的信号起动相应措施，减小空气和燃料在燃烧室16中混合时提供给风扇41的功率。在风扇41起动时，控制器82以短脉冲的形式提供功率给风扇41。在各个脉冲之间，控制器82读取ADC88的数值以确定马达12的电压，从而确定风扇的当前速度。如果风扇41没有达到目标速度，控制器82再提供功率并检查风扇的速度。当风扇41达到目标速度时，通过提供给风扇的功率的脉冲宽度调制，将风扇41速度维持在目标速度上，直到工具10发射。
发射后，风扇41返回到全额功率以从燃烧室16中排出燃烧气体。风扇41保持全额功率长达5秒钟，然后风扇速度减速到低速。在风扇速度减小之前如果工件接触件22已处于啮合状态，制动系统84立即啮合以降低风扇速度到目标速度。
参考图1、2和4，将紧固件20驱入工件32的一种方法从在紧固件盒36中将紧固件20传过检测器50开始。检测器50识别紧固件20的长度并激发传感器64产生或者改变信号。在一种实施方案中，检测器50被偏置在第一位置上，但是如果紧固件的长度至少是预定长度时，则转向第二位置。当杠杆52从第一位置移向第二位置时，杠杆52的转动按下按钮64。在按钮没有被按下时传感器64产生具有第一数值的信号，而当按钮被按下时，信号为第二数值。经过检测器后，紧固件20被驱动经过紧固件盒36到达通道34。
将工具10压到工件32上使工件接触件22啮合，导致燃料进入燃烧室16。来自燃烧室16的原动力根据信号而改变，导致以与紧固件长度相对应的动力驱动紧固件20进入工件32。燃料燃烧后，原动力返回到全额动力并从燃烧室中排出燃烧气体。
改变从辅助电源42到风扇41的功率，改变风扇的速度和在燃烧室16的附近产生扰动，均可导致主动力的变化。送至风扇41的功率可通过电子控制器82执行程序适当地改变。程序是一个指令集，包括降低风扇速度，维持降低了的速度直到驱动紧固件20和在驱动紧固件之后使风扇速度返回到全速。
风扇速度的改变还可有其他可选方法。可以给风扇41加上制动系统84，例如，使跨接于风扇马达的三极管86导通可将马达短路。可以通过调制送给风扇41的辅助电源的脉冲，通过降低电压或者通过在多个选择性地接地的电阻之中选择其一，通过使用光电开关，或者通过机械联接来维持降低的风扇速度。最好是，在电池42放电时调节调制步幅。
虽然作为本系统的一个具体实施方案，上面给出并描述了一种动力工具的改进定位系统和紧固件供应系统，但本领域的技术人员都清楚，在不偏离本发明更广阔的特点和后面权利要求中提出的特性的前提下，仍可对其进行变动或修改。
权利要求
1.一种驱动紧固件进入工件的工具，包括壳体，至少部分界定紧固件被驱出时经过的通道的发射管，和可连接到所述工具并供应紧固件到通道的紧固件供应装置，包括所述壳体内容纳的传感器；和紧固件供应装置内的检测器，用于感知紧固件的长度并将其传送给传感器。
2.如权利要求1的工具，其中所述检测器是机械检测器。
3.如权利要求2的工具，其中所述检测器包括一个根据紧固件的长度绕一点转动的杠杆。
4.如权利要求3的工具，其中所述杠杆还包括一个包括一块偏置板的致动臂，一个包括一个定位面的传感臂，所述致动臂、偏置板、传感臂和定位面被设置成，所有的紧固件能在所述致动臂上通过，但其中长度至少为预定长度的紧固件推动所述定位面使所述传感臂转动，使所述杠杆转动，移动所述致动臂并导致所述偏置板启动所述传感器。
5.如权利要求1的工具还包括所述发射管上对准用的第一手段；所述工件接触件上对准用的第二手段，第二手段与所述第一手段为对准而啮合，维持所述工件接触件和所述发射管之间的对准；所述工件接触件上的螺纹调节件；所述发射管上的螺纹可调机构，构造和布置成可容纳所述螺纹调节件，这样，所述螺纹可调机构的转动引起的所述工件接触件的运动导致所述第一对准手段与所述第二对准手段啮合。
6.如权利要求5的工具，其中所述第一对准手段和所述第二对准手段是舌键和凹槽。
7.一个与具有一个供应紧固件的紧固件供应装置，一个用于接收表明紧固件供应装置内的紧固件长度信号的传感器，和一个至少部分界定紧固件被驱出时通过的通道的发射管的工具结合的成套配合件，用来使工具适用于从第一紧固件类型到可用于有开口工件的第二紧固件类型，它包括(a)可互换的工件接触件；和(b)可拆卸地连接到工具上的紧固件供应装置，包括可感知紧固件供应装置内紧固件长度并将长度传送给传感器的检测器，所述紧固件供应装置包括构造成与所述工件接触件一起使用的紧固件供给源。
8.如权利要求7的成套配合件，其中所述检测器是构造成可根据紧固件长度绕一点转动的杠杆。
全文摘要
一种驱动紧固件进入工件的工具包括可拆卸连接到工具上并供应紧固件到通道的紧固件供应装置，和工件接触件。在发射管上有第一对准机构，在工件接触件上有第二对准机构。位于工件接触件上的螺纹调节件和位于发射管上的螺纹可调机构被设置成互相啮合，以便螺纹可调机构的旋转引起的工件接触件的运动导致第一对准机构与第二对准机构啮合。工具有一固定于壳体旁的传感器，和一位于紧固件供应装置内的检测器，用于感知紧固件的长度并将紧固件的长度传给传感器。
文档编号B25C7/00GK1468691SQ03147729
公开日2004年1月21日 申请日期2003年6月23日 优先权日2002年6月24日
发明者尤利·斯考尼科夫, 约翰M·罗思阿米尔, ぢ匏及⒚锥, 尤利 斯考尼科夫 申请人:伊利诺斯器械工程公司