MX2014003355A - Herramienta de insercion de elementos de fijacion con fuente de energia presurizada portatil. - Google Patents

Abstract

Una herramienta de inserción de sujetadores accionada por una fuente de energía presurizada que tiene un suministro de fluido comprimido incluye un cargador asociado con la herramienta para almacenar y suministrar elementos de fijación a una punta de la herramienta. Un cilindro en la herramienta tiene un pistón de movimiento alternativo asociado con una cuchilla de inserción que acopla secuencialmente elementos de sujeción del cargador mientras introducen en la punta de la herramienta. Un sistema de control está configurado para controlar directamente eléctricamente un flujo de fluido comprimido para accionar el pistón.

Description

HERRAMIENTA DE INSERCIÓN DE ELEMENTOS DE FIJACIÓN CON FUENTE DE ENERGÍA PRESURIZADA PORTÁTIL Solicitud relacionada Esta solicitud reclama prioridad bajo 35 USC 1 19 (e) de la solicitud provisional de E.U.A. No. de serie 61/542,504 presentada el 3 de octubre de 2011 , y está relaciona con la solicitud de E.U.A. no provisional No. de serie 13/618,034, presentada la misma fecha y que deriva prioridad de la solicitud de E.U.A. provisional No. de serie 61/542,506, presentada el 3 de octubre de 201 1 , los contenidos de las cuales se incorporan por referencia en la presente.

Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a herramientas de inserción de elementos de fijación, y más específicamente a una herramienta de este tipo que tiene una fuente de suministro de energía pre-presurizada.

Se conocen en la técnica las herramientas de energía para usarse en la inserción de elementos de fijación en piezas de trabajo. Estas herramientas pueden ser operadas por una variedad de fuentes de energía, incluyendo fuentes de energía neumáticas, de combustión, eléctricas o activadas con polvo. En algunas herramientas de energía, la fuente de energía es integrada con un alojamiento de la herramienta para fácil portabilidad. Otras aplicaciones requieren que energía sea alimentada con una línea de alimentación proveniente de una fuente externa, tal como herramientas neumáticas operadas por una compresora de aire.

Las herramientas de inserción de elementos de fijación de este tipo, y particularmente, las herramientas accionadas neumáticamente, incluyen un alojamiento de metal y una porción de cartucho que está unida al alojamiento y/o el mango. Generalmente, el cartucho retiene un suministro de elementos de fijación que son alimentados a un carril de inserción en el alojamiento configurado para recibir y guiar un elemento de fijación mientras es insertado por un pistón de movimiento recíproco y cuchilla impulsora desde el carril de inserción al interior de una pieza de trabajo.

Una herramienta de inserción de elementos de fijación accionada neumáticamente y adecuada con una fuente de energía portátil se describe en la patente de E.U.A. No. 6,876,379, la cual se incorpora por referencia. En esta herramienta, el alojamiento de la herramienta define una cámara principal que tiene un cilindro para recibir el movimiento recíproco de la cuchilla y pistón impulsor. La carrera de impulso del pistón mueve una cuchilla impulsora en el carril de inserción que impacta un elemento de fijación para insertar al elemento de fijación en una pieza de trabajo. El pistón es accionado por una fuente de energía neumática, más preferiblemente un contenedor o recipiente portátil de gas comprimido tal como dióxido de carbono o similar, el cual fuerza al pistón en una dirección de inserción bajo control del operador a través de la tracción de un gatillo. El pistón también está configurado para ser impulsado de manera opuesta por un vacío parcial u otro aparato en una carrera de regreso a la posición retraída o pre-inserción.

Una desventaja de las herramientas de este tipo convencionales es que el mecanismo mecánico usado para activar y energizar el ciclo de energía de inserción de elementos de fijación es relativamente ineficiente en el uso de suministro limitado de gas comprimido. Un resultado principal es que la vida operacional de estas herramientas es relativamente corta e inaceptable para muchos usuarios. De esta manera, este tipo de herramienta ha tenido aplicación comercial limitada.

Breve descripción de la invención La presente herramienta de inserción de herramientas de sujeción accionada por fluido presurizado de preferencia resuelve las ventajas de herramientas de este tipo previas e incorpora un circuito de control eléctrico o programa conectado a una válvula solenoide para dosificación más precisa del fluido comprimido, de preferencia un gas, usado para accionar la herramienta. El programa de control, incorporado de preferencia en un microprocesador, está conectado a la válvula solenoide para controlar el flujo de fluido a un pistón y cuchilla impulsora para insertar un elemento de fijación. Una apertura periódica del solenoide bajo control eléctrico incrementa el uso eficiente del fluido comprimido en el recipiente. El tiempo de apertura (el cual puede ser ajustable por el usuario) se traduce en que una cantidad de fluido sea introducida en el cilindro impulsor para actuar en el pistón impulsor y posteriormente insertar el elemento de fijación. La herramienta se configura opcionalmente para regresar al pistón por medio de un elemento impulsor que use energía almacenada durante la carrera de impulso, o al redirigir el volumen de gas de impulso al lado inferior del pistón impulsor. Como alternativa, una pequeña cantidad de fluido adicional puede ser dirigida al lado inferior del pistón para lograr retorno. También se contempla una combinación de dos o más de los métodos descritos.

Además, el gas comprimido usado para impulsar el pistón y cuchilla impulsora en el proceso de inserción de elementos de fijación es opcionalmente retenido en la herramienta y reciclado tanto para regresar al pistón a la posición inicial como para usarlo en la inserción de elementos de fijación subsecuentes. Este retorno puede ser suplementado o reemplazado por un retorno mecánico tal como un tope elástico y un resorte de retorno. Como resultado, el suministro de fluido comprimido portátil en la presente herramienta dura más que en herramientas convencionales.

Otra característica de la presente herramienta de inserción de elementos de fijación se refiere al atributo operacional de estas fuentes de energía comprimidas, ya que el recipiente incluye un suministro de líquido presurizado junto con el suministro de gas comprimido. Cuando la herramienta está diseñada para ser accionada por gas comprimido, en caso de que el líquido fluya dentro de la herramienta, se impide el desempeño. Para resolver este problema, la fuente de polvo comprimido es provista con un dispositivo anti-sifón para evitar el flujo de líquido comprimido dentro de la herramienta. Este dispositivo anti-sifón está diseñado para usarse ya sea en un contenedor presurizado reutilizable o desechable.. En algunas modalidades, el tubo anti-sifón es provisto con estructuras especializadas para impedir el flujo de líquido presurizado dentro del tubo, incluyendo una repisa de goteo, un extremo inferior con una abertura restringida, y un anillo protector dependiente.

Otra característica más de la presente herramienta es un eslabón de elemento de contacto con pieza de trabajo (WCE) controlado magnéticamente e interruptor asociado para proporcionar una señal al sistema de control cuando el WCE sea activado, lo cual ocurre cuando el usuario oprime la herramienta contra una pieza de trabajo antes de disparar un elemento de fijación. El imán elimina la necesidad de un resorte de retorno WCE, y el interruptor, de preferencia un interruptor de membrana, se ubica en la punta de la herramienta, en proximidad relativamente cercana al WCE. De esta manera una carrera de WCE más corta es provista para la activación de la herramienta, reduciendo así el tipo de ciclo y mejorando la productividad.

Más específicamente, una herramienta de inserción de elementos de fijación accionada por una fuente de polvo presurizado que tiene un suministro de fluido comprimido incluye un cartucho asociado con la herramienta para almacenar y suministrar elementos de fijación a una punta de la herramienta. Un cilindro en la herramienta tiene un pistón de movimiento recíproco asociado con una cuchilla impulsora que acopla secuencialmente elementos de fijación del cartucho mientras son alimentados en la punta de la herramienta. Un sistema de control se configura para controlar eléctricamente en forma directa un flujo de fluido comprimido para impulsar el pistón.

En otra modalidad, se proporciona una herramienta de inserción de elementos de fijación, que incluye un cartucho asociado con la herramienta para almacenar y suministrar elementos de fijación a una punta de la herramienta, un cilindro y la herramienta con un pistón de movimiento recíproco asociado con una cuchilla impulsora que acopla secuencialmente elementos de fijación del cartucho mientras son alimentados en la punta de la herramienta. Un elemento de contacto con pieza de trabajo se mueve en forma recíproca con relación a la punta de la herramienta, y un interruptor WCE correspondiente está conectado a un sistema de control de herramienta para activación con el elemento de contacto con pieza de trabajo después de presionar la herramienta sobre una pieza de trabajo, y un imán está configurado para mantener al elemento de contacto con pieza de trabajo en una posición de descanso, y regresar el elemento a la posición de descanso después de la inserción de los elementos de fijación.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una sección vertical de una herramienta de elementos de fijación de la técnica anterior accionada por una fuente de fluido comprimido portátil.

La figura 2 es un esquema fragmentado de la presente herramienta.

La figura 3 es una sección vertical de un contenedor de fluido comprimido portátil adecuado para usarse con la presente herramienta.

La figura 4A es una vista fragmentada ampliada de un tubo de sifón usado en el contenedor de fluido de la figura 3.

La figura 4B es una vista en planta inferior del tubo de sifón de la figura 4A. La figura 5 es una sección vertical de la fuente de gas de la figura 3 mostrada invertida.

La figura 6 es una vista fragmentada de la fuente de fluido de la figura 3 mostrada dispuesta a un ángulo.

La figura 7 es una elevación lateral de una modalidad alternativa del contenedor de fluido de la figura 3.

La figura 8 es un corte transversal vertical del contenedor de la figura 7.

La figura 9 es un corte transversal vertical fragmentado y ampliado de una modalidad alternativa del contenedor de la figura 7.

La figura 10 es un corte transversal vertical fragmentado y ampliado del contenedor de la figura 9 que muestra la conexión del contenedor a una herramienta.

La figura 1 1 es una vista en perspectiva frontal de una modalidad alternativa de la presente herramienta que incorpora un interruptor de control ubicado en la punta de la herramienta y asociado con el elemento de contacto con pieza de trabajo.

Descripción detallada de la invención En referencia ahora a la figura 1 , una herramienta de inserción de elementos de fijación de la técnica anterior adecuada que es compatible con la presente invención se designa generalmente 10. Esta herramienta se describe en más detalle en la patente de E.U.A. No. 6,786,379 de asignación común la cual se incorpora por referencia. Sin embargo, también se contempla que la presente invención es aplicable en otros tipos de herramientas de inserción de elementos de fijación accionadas neumáticamente que se conocen bien en la técnica, y no está limitada a la modalidad ilustrada. Las herramientas de inserción de elementos de fijación accionadas neumáticamente convencionales que son accionadas por gas comprimido también se consideran adecuadas para usarse con la presente invención. Dependiendo del tamaño del contenedor de gas comprimido, la herramienta 10 proporciona un mecanismo compacto y de peso relativamente liviano para insertar elementos de fijación tales como pequeños clavos o grapas. Así, la herramienta 10 es útil en varias operaciones en las industrias de construcción de muebles y construcción de componentes prefabricados, entre otras.

La herramienta 10 incluye un armazón de agarre o alojamiento 12, hecho de una variedad de materiales, pero de preferencia metal para soportar las fuerzas generadas por gas presurizado contenido en el interior. Se contempla que el alojamiento 12 sea provisto en una variedad de configuraciones, pero estilo armazón cerrada y abierta para proporcionar un punto de montaje para los diferentes componentes de herramienta descritos abajo. En el alojamiento 12 se incluye un mango 14, y una punta de herramienta 16 que tiene un bloque de cizallamiento y que define una salida 18 para el paso de sujetadores 20 al interior de una pieza de trabajo. También se contempla que el alojamiento 12 puede tener una variedad de formas y opcionalmente de manera parcial, más que completamente encierra al menos algunos de los componentes de la herramienta.

Un dispositivo de almacenamiento de elementos de fijación o cartucho 22 contiene un suministro de elementos de fijación 20 e incluye un elemento impulsor (no mostrado) para impulsar los elementos de fijación hacia la punta 16. Aunque se ilustra un cartucho estilo tira 22, se contemplan otros tipos de dispositivos de almacenamiento de elementos de fijación convencionales, incluyendo pero no limitados a cartuchos giratorios o de bobina.

De preferencia asegurado en forma removible al cartucho 22 para propósitos de soporte y reemplazo está un recipiente o contenedor portátil 24 de fluid presurizado, que se contempla como siendo un gas presurizado, de preferencia dióxido de carbono (C02) u óxido nitroso (N20). Se contemplan otros gases presurizados, incluyendo nitrógeno (N2) y aire. La siguiente descripción de una modalidad preferida utiliza C02 pre-presurizado autocontenido en una mezcla bifásica como la fuente de energía. Una ventaja de usar una mezcla bifásica de C02 es que cuando la mezcla se almacena en el contenedor removible 24 que está en equilibrio y tiene dos fases de C02 que permanecen en el recipiente, se mantiene una presión constante de la fase de gas. Es decir, al ser retirado C02 gaseoso del recipiente 24 para accionar la herramienta de inserción de elementos de fijación 10, C02 líquido cambia a una fase de gas para reemplazar C02 gaseoso perdido y mantener una presión constante en el recipiente. Otra ventaja de usar una fuente de energía presurizada tal como C02 es que, debido a la presión relativamente alta del gas (en el intervalo de 56.2 kg/cm2), el número y tamaño de las partes de herramienta móviles puede reducirse. Esto reduce la probabilidad de experimentar una falla mecánica, simplifica las reparaciones y reduce los costos de fabricación totales.

También se contempla que la herramienta 10 sea accionada opcionalmente por la fase líquida presurizada de C02. Comunicación fluida entre el recipiente de gas 24 y una cámara interior 26 del alojamiento se lleva a cabo por un conducto 28, aquí una manguera flexible; sin embargo se contemplan otros conductos, así como una conexión directa entre el contenedor 24 y el alojamiento 12. Un regulador ajustable 30 opcional reduce la presión dentro de la cámara interior 26 hasta aproximadamente 28.1 kg/cm2 u otras presiones como se conoce por aquellos expertos en la técnica.

Un motor neumático 32 incluye un cilindro 24 que encierra un pistón de removimiento recíproco 36 unido a una cuchilla impulsora 38. Dependiendo de la aplicación, el pistón 36 y la cuchilla 38 son partes separadas sujetadas juntas o se unen integralmente. Como se conoce en la técnica, el movimiento recíproco de la cuchilla impulsora 38 en un conducto de paso (no mostrado) definido por la punta de herramienta 16 impulsa a los elementos de fijación 20 fuera de la salida 18. Gas comprimido provisto por el contenedor 24 llena y presuriza la cámara interior 26.

Un eslabón mecánico controla el flujo de fluido comprimido dentro de la cámara interior y energiza la acción recíproca del pistón 36 y la cuchilla impulsora 38. En este eslabón se incluye un gatillo de pivote 40 que es impulsado, de preferencia por un resorte 42, o por imágenes u otras estructuras conocidas. Un brazo de gatillo 44 acopla un engranaje impulsado 46 que a su vez libera un perno de activación impulsado o elemento de apertura de válvula 48 que se mantiene en su lugar por la presión neumática interna de la cámara interior 26. Un pistón de gatillo 50 en un extremo del elemento de apertura de válvula 48 acopla un vástago 52 respectivo de una válvula de control contra-impulsada 54 para abrir periódicamente un puerto de suministro 56 para presurizar el pistón 36 e iniciar un ciclo de inserción de elementos de fijación. Otros mecanismos de gatillo para operar la válvula de control 54 son contemplados.

Como se conoce en la técnica, cuando el pistón 36 es impulsado hacia abajo del cilindro 34, gas presurizado es ventilado a través de puertos de escape 58 en comunicación con una cámara de retorno 60 que almacena temporalmente el gas presurizado que es luego usado para regresar el pistón 36 a la posición de inicio ilustrado en la figura 1. Gas presurizado también puede ser provisto directamente desde el contenedor 24 para ayudar en el retorno del pistón 36. El retorno del pistón también es facilitado por un tope tipo caucho elástico 62 ubicado en un extremo del cilindro 34 más cercano a la punta de herramienta 16. Cuando el pistón 36 regresa a la posición inicial, el gas adelante del pistón es ventilado a la atmósfera desde el cilindro a través de un puerto principal 64, que también recibe el gas presurizado liberado por la válvula de control 54 al inicio del ciclo de inserción. Se ha encontrado que el sistema descrito arriba es relativamente ineficiente en el uso de gas presurizado, y de esta manera limita la vida operacional del recipiente de gas 24 y deteriora la adaptabilidad comercial de la herramienta 10.

En referencia ahora a la figura 2, el presente sistema de impulso neumático se incorpora en una herramienta de inserción de elementos de fijación designada generalmente 70. Los componentes compartidos con la herramienta 10 son designados con números de referencia idénticos, y la herramienta 70. La presente herramienta de inserción de elementos de fijación 70 incluye los siguientes grupos de componentes principales. Estos son: el recipiente o contenedor de almacenamiento de fluido 24, el regulador de presión 30, una válvula solenoide electromecánica 72, el cilindro impulsor 34 y el pistón 36, sistema de control eléctrico, programa o circuito de control asociados (todos los tres se consideran equivalentes o sinónimos) 74 y el cartucho 22 convencional y el mecanismo alimentador de elementos de fijación asociado.

Una característica importante de la presente herramienta 70 se refiere al uso de los circuitos de control 74 que están asociados operativamente con el alojamiento 12 y se configuran para controlar eléctricamente un flujo de fluido comprimido para impulsar el pistón 36. En la modalidad preferida, este control se logra por al menos un microprocesador 76 o módulo de control similar accionado por una fuente de energía 78, de preferencia una batería u otra fuente de energía convencional, y preferiblemente con una interfaz de usuario 80. La batería 78 y la interfaz 80 se conectan preferiblemente al sistema de control 76 por medio de cableado 82, u opcionalmente de manera inalámbrica, según sea viable. La válvula solenoide electromagnética 72 se conecta eléctricamente al sistema de control 76 por medio del cableado 82 o de manera inalámbrica, y es dispuesta operacionalmente con relación al puerto de suministro 56 o el puerto principal 64 como se conoce en la técnica de tecnología de accionamiento neumático para controlar directamente el flujo de fluido presurizado al pistón 36.

A través de la interfaz de usuario 80, el usuario puede ajustar el desempeño de la herramienta 70, incluyendo entre otras cosas la duración del tiempo de energización de la válvula solenoide 72. Dependiendo de la aplicación, tiempo de energización adicional proporciona más energía impulsora al elemento de fijación 20, lo cual se puede requerir para elementos de fijación más largos y/o para substratos más duros. Como se conoce en la técnica, la interfaz de usuario 80 puede incluir un presentador visual que incluya texto y/o iconos, indicadores LED, una pantalla táctil, botones accionados por usuario y/o interfaces de control similares.

En la herramienta 70, el contenedor de fluido presurizado 24 se conecta directamente al alojamiento de herramienta 12 a través de un aditamento 86 que a su vez está en comunicación fluida con el regulador 30. Así, el conducto 28 es eliminado como se muestra, pero se contempla como una opción en caso de que el usuario desee portar personalmente el contenedor 24 para reducir el peso de la herramienta 70. Una salida 88 del regulador 30 está en comunicación fluida con un tubo de entrada solenoide 90. Si se desea, un sensor de presión de calibre 92 se ubica opcionalmente en el tubo de entrada 90 de presión relativamente baja, y/o en el aditamento de montaje 86 de presión relativamente alta para monitorear la presión neumática entre el contenedor 24 y el tubo de entrada 90. Como es el caso en la herramienta 10, el regulador 30 es ajustable para cambiar las presiones operacionales según se requiera.

Una característica más de la presente herramienta 70 es que el sistema de control 74 se programa opcionalmente para recibir y comparar datos de presión provenientes de los sensores/calibres de presión 92 respectivos ubicados en la trayectoria de flujo antes y después del regulador 30, los calibres se identifican respectivamente como 92a y 92b. Cada uno de los calibres 92a, 92b se conecta eléctricamente al sistema de control 74, y el microprocesador 76 se configura para comparar los datos de presión transmitidos. En caso de que ambos calibres transmitan un valor de presión similar, el significado es que el contenedor 24 está cerca de estar vacío, y el usuario tiene un número limitado de elementos de fijación que pueden ser insertados antes de que se obtenga un contenedor relleno. El sistema de control 74 se configura de tal manera que la interfaz de usuario 80 presente visualmente o emita una alarma al usuario para reemplazar el contenedor 24. Se contempla que la alarma sea visual y/o audible y/o sensorial. El valor de presión preciso que activa la alarma puede variar para adaptarse a la situación.

Otra característica de la herramienta 70 es que el gatillo 40 se conecta eléctricamente al sistema de control 74 a través de un interruptor 94, el cual es de preferencia un micro interruptor o dispositivo interruptor similar, tal como un interruptor óptico o accionado magnéticamente, y cableado 82 adecuado. Después del cierre del interruptor 94, el sistema de control 74 energiza la válvula solenoide 72 para periódicamente abrir y permitir una dosis de fluido presurizado desde el contenedor 24. El periodo de tiempo de energización de la válvula 72 es ajustable por el usuario por medio de la interfaz de usuario 80.

Asimismo, como es común en herramientas de inserción de elementos de fijación, la punta 16 está equipada con un elemento de contacto con pieza de trabajo (WCE) de movimiento recíproco 96 (mejor visto en la figura 1 1 ) que se retrae con relación a la punta 16 para permitir la inserción de un elemento de fijación 20. En la herramienta 70, el WCE 96 se conecta eléctricamente a un interruptor 98, similar al interruptor 94 y de preferencia un micro interruptor o interruptor similar que es accionado por el movimiento del WCE, tal como magnéticamente u ópticamente, para enviar una señal al sistema de control 74. De preferencia, el microprocesador 76 está programado de tal manera que la válvula solenoide 72 se abra sólo cuando los interruptores 94 y 92 se cierren o de otra manera se energicen. El orden de energización específico de los interruptores 94, 98 puede variar para adaptarse a la operación deseada de la herramienta 70. Para la llamada operación secuencial, el microprocesador 76 se configura de tal manera que el interruptor 98 sea energizado antes que el interruptor 94. Como alternativa, en la llamada operación repetitiva, el micro interruptor 94 se energiza antes que el micro interruptor 98. El microprocesador 76 se programa para proporcionar un tiempo de energización suficiente para que la válvula solenoide 72 libere un volumen de fluido suficiente para hacer posible que el pistón 36 alcance el extremo opuesto del cilindro 34 adyacente al tope 62. Una vez que concluye el periodo de tiempo asignado, la válvula 72 es luego cerrada, obturando el flujo de gas presurizado y haciendo posible el retorno del pistón.

En esta aplicación, aparte de la operación repetitiva descrita arriba, el microprocesador o sistema de control 76 es programable para permitir la operación de la herramienta 70 de tal manera que una tracción del gatillo 40 dé como resultado la inserción de varios elementos de fijación, esta operación conocida también ampliamente como operación repetitiva.

En la herramienta 70, cuando el pistón 36 alcance el final de su ciclo de impulso, el aire que es desplazado por el pistón es ventilado a la atmósfera a través de los puertos de escape 58, y cuando el pistón completa su ciclo de impulso, la parte superior del pistón descubre los puertos, el volumen por arriba o encima del pistón (más cerca de la válvula solenoide 72) se deja ventilar a la atmósfera a través de los mismos puertos. Como alternativa, se contempla que la herramienta 70 está equipada con una cámara de retorno 60 para recibir y reutilizar el aire presurizado que fluya a través de los puertos de escape 58.

Para incrementar el retorno del pistón al final del ciclo de impulso, además del tope 62 y retorno neumático opcional, la presente herramienta 70 está equipada opcionalmente con un resorte de retorno en cilindro 100, el cual impulsa el pistón 36 a la posición de inicio mostrada en la figura 2. De preferencia, el resorte de retorno 100 es del tipo helicoidal que rodea la cuchilla impulsora 38; sin embargo otras configuraciones son contempladas. La fuerza impulsora del resorte 100 se selecciona para no deteriorar de manera apreciable la fuerza impulsora del pistón 36. Cuando el pistón 36 es regresado, cualquier gas residual por arriba o enfrente del pistón es ventilado a la atmósfera a través de un puerto de escape 102 en la válvula solenoide 72.

Otra característica más de la herramienta 70 es al menos un indicador de condición de herramienta 104, mostrado en la ¡nterfaz de usuario 80; sin embargo se contemplan otras ubicaciones, incluyendo en el alojamiento 12. Los indicadores de condición de herramienta 104 se contempla que incluyan al menos uno de un indicador visual, un indicador audible y un indicador táctil, tal como un indicador vibratorio. En el caso de un indicador visual para el indicador de condición 104, se contempla que el indicador esté en forma de al menos uno de un solo LED, un banco de LEDs y una pantalla. La información presentada visualmente o indicada por el indicador 104 incluye temperatura de herramienta, número de elementos de fijación restantes, estado de carga de la batería, elementos de fijación totales insertados, presión interna de la herramienta, presión de impulso de elementos de fijación (ajuste de regulador), o similares.

Otra característica más de la herramienta 70 es que el depósito 26, designado 26a, se ubica opcionalmente en comunicación fluida con el tubo de entrada solenoide 90 y está dimensionada para tener un volumen de fluido presurizado suficiente para facilitar una salida de energía consistente a velocidades de disparo de herramienta incrementadas.

En referencia ahora a las figuras 3, 4A y 4B, cuando gas tal como C02 se usa como la fuente de energía, es importante para eficiencia y consistencia de energía evitar que C02 líquido entre en la cámara interior 26. Tubos anti-sifón se conocen en la técnica. Estos se instalan típicamente en el recipiente contenedor 24, el cual es comúnmente rellenable, y son doblados desde un recipiente de eje central de acuerdo con la orientación de botella deseada. Esto requiere "sincronizar" el tubo después de determinar dónde se detienen las cuerdas de fijación de la válvula en la parte superior del recipiente. La orientación adecuada del tubo anti-sifón es un proceso largo y no proporciona flujo libre de líquido en todas las orientaciones del recipiente. Asimismo, si el ángulo de flexión del tubo se coloca de manera inadecuada, líquido presurizado puede entrar en el tubo, dependiendo de la orientación de la herramienta. Este problema es más prevalente cuando la herramienta 70 se usa a ángulos impares o invertidos, para insertar elementos de fijación en áreas con acceso limitado.

En consecuencia, el recipiente o contenedor de fluido presurizado 24 es de preferencia suministrado con un tubo 106, preferiblemente un tubo anti-sifón configurado para depender en una cámara interior 108 del tubo. El propósito del tubo anti-sifón 106 es evitar el flujo del fluido presurizado tal como C02 en la fase líquida que sea extraído al interior de la cámara interior de la herramienta 26 o dentro del regulador 30 en donde se ha encontrado que afecta el desempeño de la herramienta. Este problema se ha encontrado que se presenta más frecuentemente cuando herramientas 10 convencionales se usan a un ángulo hacia la vertical, o son incluso invertidas a partir de la orientación ilustrada en la figura 1. De preferencia, la longitud del tubo anti-sifón 106 es de aproximadamente 33% a 66% de una longitud axial interior efectiva "A" del contenedor 24. Más preferiblemente, la longitud del tubo anti-sifón 106 es aproximadamente 50% de la longitud axial interior efectiva "A" del contenedor 24. Se contempla que la longitud del tubo anti-sifón 106 sea variable dependiendo de la cantidad de fluido en fase líquida en el contenedor 24 en la condición o estado inicial o de llenado. Dependiendo de la aplicación, el tubo 106 puede ser un tubo de sifón en lugar del tubo anti-sifón descrito arriba, y de esta manera se extiende casi por la longitud efectiva completa "A" en 106' (figura 8 mostrado desvanecido) del contenedor 24 y dentro de una fase líquida del fluido presurizado. En la segunda situación, se requerirían otros ajustes a la herramienta 70, como se conoce en la técnica de tal forma que la herramienta funcione en fluido líquido en lugar de gaseoso.

Más específicamente, el gas presurizado en el contenedor 24 se ilustra como estando en una fase de gas 1 10 y una fase líquida 1 12. Cuando la herramienta 10 es angulada, la tendencia a que la fase líquida 1 12 entre en el conducto de entrada 28 o aditamento de conexión 86 equivalente es incrementada. En consecuencia, el presente tubo anti-sifón 106 se proporciona de preferencia con una estructura para impedir el flujo de la fase líquida 1 12 dentro del tubo. En la modalidad preferida, esta estructura tiene la forma de una repisa de goteo 1 14 abocardada y generalmente cónica formada en un extremo libre del tubo 106, un fondo 1 16 sustancialmente cerrado con una abertura de entrada 1 18 relativamente pequeña, y al menos un escudo protector 120 anular dependiente. Estas estructuras se combinan para impedir la entrada de gas presurizado en la fase líquida 12 dentro del tubo 106. Además, el tubo anti-sifón 106 es provisto con un fuste tubular 122 usado para calcular la longitud deseada con relación a la longitud efectiva del contenedor "A", no obstante de si la repisa de goteo 1 14 y el protector 102 se proporcionan o no.

Opuesto a la abertura de entrada 1 12, el tubo anti-sifón 106 se conecta a un cierre 124 que tiene la forma de un tapón que acopla de manera sellable un cuello abierto 126 del recipiente 24. Como se muestra, y particularmente para usarse en contenedores rellenables 24, el tapón 124 se acopla en forma enroscada en el cuello 126; sin embargo otras tecnologías de fijación se contemplan para mantener al gas dentro del contenedor 24 a la presión deseada.

Como se ve en las figuras 5 y 6, cuando el contenedor 24 es angulado o invertido, la segunda posición usada comúnmente para rellenar el contenedor, la configuración del tubo anti-sifón 106 evita la entrada no deseada a través del regulador 30 de gas presurizado en la fase líquida 1 12.

En referencia ahora a las figuras 7 y 8, una modalidad alternativa del contenedor 24 se designa generalmente 130. Los componentes compartidos con el contenedor 24 son designados con números de referencia idénticos. La principal referencia entre los contenedores 24 y 130 es que el primer es rellenable, y el segundo es desechable. De esta manera, el contenedor 130 tiene un cierre 132 que adopta la forma de una tapa que se asegura en forma sellable al cuello abierto 126. El tubo anti-sifón 106 es sujetado, tal como por soldadura, adhesivo químico, formado integralmente tal como por moldeo, extracción de metal o similar a la tapa 132, y depende en una cámara interna 134 del contenedor 130 definida por una cubierta exterior 136.

Como se describió arriba en relación al contenedor 24, el tubo anti-sifón 106 se extiende entre aproximadamente 33% y 66% de la altura efectiva "A" del contenedor, y más específicamente alrededor de 50% de la altura específica, pero es variable como se describió arriba. Para los efectos de la presente invención, la "altura efectiva" se mide internamente desde un fondo hacia arriba hasta un punto en donde un diámetro más grande del contenedor 24 empieza a angostarse en dirección al cuello 126. Se ha encontrado que esta longitud reduce la tendencia a que líquido presurizado dentro del contenedor 130 entre en el tubo. Para soportar al tubo 106 dentro de la cámara 134, un mamparo 138 se extiende radialmente desde el tubo y hace contacto con una pared interior 140 de la cámara en una porción de cuerpo 142 del contenedor.

En referencia ahora a las figuras 8 y 10, la tapa 132 es de preferencia frangible, y, como se conoce en la técnica, es perforada por un dispositivo de punción con punta 144 en comunicación fluida con la cámara de alojamiento interior 26 por un conducto 28 o estructura equivalente. Se contempla que en el contenedor 130, el tubo 106 se proporcione opcionalmente con al menos uno de la repisa de goteo cónica 1 14, el extremo inferior 1 16 sustancialmente cerrado, la abertura restringida 1 18 y el anillo protector dependiente 120 como se ve en las figuras 4A, 4B.

En referencia ahora a la figura 9, una modalidad alternativa del contenedor 130 se designa generalmente 150. Los componentes compartidos con los contenedores 24 y 130 son designados con números de referencia idénticos. Una principal diferencia entre los contenedores 103 y 150 es que el segundo tiene un mamparo 152 que se extiende radialmente desde el tubo anti-sifón 106 y acopla la pared interior 140 de la cámara 134 en la región del cuello 126, a diferencia de la porción del cuerpo 142. El contenedor 150 también está equipado opcionalmente con al menos una de la repisa de goteo cónica 1 14, el extremo inferior 1 16 sustancialmente cerrado, la abertura restringida 1 18 y el anillo protector dependiente 120 como se ve en las figuras 4A, 4B.

En la presente herramienta 70 configurada para operación secuencial, la secuencia del ciclo de inserción de elementos de fijación es la siguiente con la herramienta en descanso y un recipiente de gas comprimido 24 unido. Después, el operador pone el WCE 96 contra la superficie de trabajo, cerrando el interruptor WCE 98, y jala el gatillo 40. El interruptor 94 está conectado eléctricamente al gatillo 40, y una vez activado o energizado, envía señales a circuitos de control o programación equivalente en el sistema de control o microprocesador 76 para activar la secuencia de disparo.

Se envía una señal desde el circuito de control para abrir la válvula solenoide 72. Después de la apertura, la válvula 72 permite que gas presurizado fluya desde el contenedor 24 hasta el regulador 30 en donde la presión se reduce (típicamente a 5.6-35.1 kg/cm2). El gas fluye después a través de la válvula solenoide 72 ahora abierta y dentro del cilindro impulsor 34. Después de la recepción del flujo de gas presurizado, el pistón impulsor 36 desciende entonces, entra en contacto con el siguiente elemento de fijación 20 que será insertado, y después inserta posteriormente al elemento de fijación dentro de la superficie de trabajo.

Si así está equipado, el resorte de retorno 100 u otro dispositivo de almacenamiento de energía instalado en el lado inferior del pistón 36 se comprime para proporcionar energía para impulsar al pistón de regreso a la posición inicial después de que se complete el ciclo de impulso. Después de la expiración de la señal de sincronización de control, ajustable por medio de la ¡nterfaz de usuario 80, la válvula solenoide 72 se cierra, obturando el suministro de gas al pistón 36. Se contempla que la válvula 72 sea cerrada antes de que el pistón 36 haya completado su viaje hacia abajo del cilindro 34. Después de descender hasta el fondo del cilindro 34, el pistón 36 es regresado a la posición inicial por la energía almacenada en el resorte de retorno 100. Como alternativa o además del resorte de retorno 100, el gas parcialmente expandido en el cilindro 34 sobre el pistón 36 se deja salir del volumen del cilindro por arriba del pistón y es encaminado al lado inferior del pistón. La válvula solenoide se deja, a través de la válvula de escape 102, dejar escapar el volumen por arriba del pistón 36 a la presión atmosférica y permitir que la fuerza bajo el pistón (resorte, presión de gas o combinación) desplace al pistón de regreso a la parte superior del cilindro 34.

La operación repetitiva también se contempla con el segundo interruptor 98 conectado al WCE 96. El circuito de control se pone en el modo de disparo por contacto.

El interruptor 98, en comunicación con el WCE 96, es activado por el operador al oprimir el WCE contra la superficie de trabajo después de que el interruptor de gatillo 94 sea primero activado. En este punto, se inicia la secuencia de impulso.

El tubo anti-sifón 106 descrito tiene una longitud de entre 33% y 66% (longitud de 50% preferida para una carga de fluido que tenga menos de 50% de carga líquida en un estado inicial del recipiente 24) de la longitud efectiva "A" del interior del recipiente cilindrico 24 típico, y se instala de preferencia en el eje del contenedor. Se entenderá que la longitud del tubo anti-sifón 106 es ajustable dependiendo de la cantidad de líquido en el recipiente en la etapa o condición inicial llenada. El tubo 106 descrito permite que el recipiente 24 sea puesto virtualmente en cualquier orientación y excluye que el líquido pase fuera del recipiente. Con la adición de la repisa de goteo 1 14, se impediría además que el líquido entrara en el tubo 106 una vez que el recipiente 24 fuera volteado y después posteriormente enderezado. El presente extremo de tubo, incluyendo componentes 1 14, 1 16, 1 18, 120 evita que gotas que fluyan hacia abajo del tubo entren en la entrada del tubo 1 18.

En referencia ahora a la figura 1 1 , una modalidad alternativa de la herramienta 70 se designa generalmente 160. Los componentes compartidos con la herramienta 70, así como la herramienta 10 son designados con números de referencia idénticos. Una principal diferencia entre las herramientas 160 y 70 es que en la primera, el interruptor 98 se reemplaza por un interruptor WCE 162 ubicado en la punta de herramienta 16 en proximidad relativamente cercana al WCE 96. Como se conoce en la técnica, el WCE 96 se fabrica de un material magnéticamente atraído, tal como acero o similar. En lugar de un resorte de retorno de WCE convencional (no mostrado), un imán 164, de preferencia un imán de tierra rara, sin embargo otros son contemplados, se fija a la punta de herramienta 16, por adhesivo químico, sujetadores mecánicos o similares, y mantiene al WCE 96 en la posición de pre-disparo o descanso mostrada en la figura 1 1 por atracción magnética. El WCE 96 se mueve recíprocamente con relación a la punta de herramienta 16 a través de acoplamiento deslizable en un carril de impulso 166 definido de preferencia por un par de elementos de guía 168 paralelos y separados los cuales también están fijados a la punta, y también están configurados para mantener al WCE sobre la punta de la herramienta. Aunque los elementos de guía 168 son alargados y tienen una forma de "L" invertida cuando se ven en corte transversal, su configuración puede variar para adaptarse a la aplicación, siempre y cuando el movimiento recíproco de deslizamiento y la retención del WCE 96 se logren.

El interruptor WCE 162 de la figura 1 1 puede tener varias formas conocidas en la técnica, sin embargo se prefiere que el interruptor sea un interruptor de membrana u opto-interruptor, ambos de los cuales se conocen bien en la técnica. De preferencia, el interruptor WCE 162 se monta en cercana proximidad al extremo 170 de la punta de herramienta 16 en donde el elemento de fijación 20 es expulsado. En la herramienta 160, el desplazamiento o carrera del WCE 96 de la posición en descanso mostrada a una posición de accionamiento en donde el WCE hace contacto con el interruptor 162 se reduce sobre los sistemas actuales, toda vez que, cuando se proporciona como un interruptor de membrana, el interruptor 162 requiere muy poco movimiento para cambiar estados. Aunque se contemplan otras carreras, dependiendo de la aplicación, en la presente herramienta 160, la carrera de accionamiento del WCE 96 de la posición de descanso a una posición de accionamiento en contacto con el interruptor WCE es de aproximadamente .5 cm (3/16 pulgadas). Un resultado benéfico es velocidades de ciclo relativamente altas y una reducción en la fatiga del operador.

Montar el interruptor 162 a la punta de herramienta 16 en cercana proximidad al extremo 170 de la punta de herramienta 16 permite una herramienta 160 de peso relativamente liviano y compacta. Aunque el montaje de un interruptor convencional en esta ubicación es problemático, ya que esta área es sujeta a fuerzas "G" (gravedad) muy altas que pueden interferir con operación adecuada o causar ciclos de vida de interruptor muy bajos, la presente selección preferida de interruptores de membrana u opto-interruptores relativamente durables se ha encontrado que resuelve exitosamente estos problemas. El WCE 96 descrito arriba y el interruptor 162 pueden opcionalmente ser provistos con una profundidad de ensamble de ajuste de impulso, muchas de las cuales se conocen en la técnica de inserción de herramientas de elementos de fijación.

En operación, la punta de herramienta 16 es presionada contra la pieza de trabajo, y al hacer esto el WCE 96 es empujado hacia el interruptor WCE 162. La fuerza ejercida por el usuario supera la atracción magnética ejercida por el imán 164 y libera al WCE 96, permitiendo viaje en el carril de impulso 166 hacia el interruptor 162. El interruptor 162 cambia estados, lo cual se lee por el sistema de control 74. La fuerza del WCE 96 al chocar con el interruptor 162 es de preferencia disipada al montar el interruptor en un poste de soporte 172 relativamente sustancial. Además, al menos un elemento de sobrecarrera o amortiguación 174, tal como una almohadilla elástica o similar, es dispuesto opcionalmente en cada extremo del interruptor 162 para proporcionar protección adicional contra al interruptor contra fuerzas de impacto de WCE repetidas.

Una vez que se completa la secuencia de disparo, el operador levanta la herramienta 160 del substrato o pieza de trabajo. El WCE 96 es luego regresado a la posición pre-disparo por la fuerza atractiva magnética ejercida por el imán 164 debido a la potencia del imán y a la proximidad relativamente cercana del interruptor 162 al imán. Una vez que el imán 162 jala el WCE 96 a la posición inicial, el interruptor 162 se regresa a su condición pre-disparo, y envía una señal adecuada al sistema de control 74. Se apreciará que aunque el presente WCE 96, interruptor 162, carril impulsor 166 y componentes asociados descritos arriba se describen en relación con una herramienta 10, 70, 160 accionada neumáticamente, también se contempla que este ensamble se pueda montar también en otras herramientas de inserción de elementos de fijación, incluyendo pero no limitadas a herramientas accionadas eléctricamente y por combustión.

Aunque una modalidad particular de la presente herramienta de inserción de elementos de fijación con fuente de energía presurizada portátil ha sido descrita en la presente, se apreciará por aquellos expertos en la técnica que pueden hacerse cambios y modificaciones a la misma sin alejarse de la invención en sus aspectos más amplios y como se muestra en las siguientes reivindicaciones.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1 . Una herramienta de inserción de elementos de fijación accionada por una fuente de energía presurizada que tiene un suministro de fluido comprimido, la herramienta se caracteriza porque comprende: un cartucho asociado con la herramienta para almacenar y suministrar elementos de fijación a una punta de la herramienta; un cilindro en la herramienta con un pistón de movimiento recíproco asociado con una cuchilla impulsora que acopla secuencialmente sujetadores del cartucho mientras son alimentados en la punta de la herramienta; y un sistema de control configurado para controlar directamente en forma electrónica un flujo de fluido comprimido para impulsar dicho pistón.

2. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque la herramienta incluye además al menos una válvula solenoide operada por el sistema de control para controlar directamente el flujo del fluido comprimido dentro del cilindro para impulsar el pistón de movimiento recíproco.

3. La herramienta de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el sistema de control se configura para adaptarse al ajuste por usuario de un tiempo energizado de la por lo menos una válvula solenoide.

4. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque el sistema de control incluye un microprocesador.

5. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque incluye además un contenedor de fluido presurizado en comunicación fluida con el cilindro, un regulador de presión en comunicación fluida con el contenedor, y al menos una válvula solenoide está en comunicación fluida con el regulador para controlar el flujo de fluido presurizado.

6. La herramienta de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque el fluido presurizado tiene componentes de gas y líquidos, e incluye además un tubo anti-sifón en el contenedor, el tubo tiene una longitud que se extiende dentro de una altura efectiva del contenedor para excluir fluido en fase líquida.

7. La herramienta de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque el regulador de presión es dispuesto a lo largo de al menos un conducto entre el contenedor y la por lo menos una válvula solenoide.

8. La herramienta de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque incluye además un depósito en comunicación fluida con, y entre el regulador y el solenoide.

9. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque incluye además un mecanismo de retorno de pistón asociado con el cilindro para retornar el pistón de movimiento recíproco a una posición de inicio, el mecanismo de retorno de pistón incluye al menos uno de un retorno mecánico y un retorno neumático.

10. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque el sistema de control se configura para efectuar selectivamente operaciones secuenciales y repetitivas.

1 1 . La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque incluye además al menos un indicador de condición de herramienta conectado al sistema de control, el indicador incluye al menos uno de un indicador visual, un indicador audible y un indicador táctil.

12. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque incluye además un elemento de contacto con pieza de trabajo que se mueve de manera recíproca con relación a la punta de la herramienta, y un interruptor WCE correspondiente conectado al sistema de control y ubicado en la punta de la herramienta para activación por el WCE después de presionar la herramienta sobre una pieza de trabajo.

13. La herramienta de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque incluye además un imán asociado con la punta y configurado para mantener al elemento de contacto con pieza de trabajo en una posición de descanso, y regresar al elemento a la posición de descanso después de la inserción de elementos de fijación.

14. La herramienta de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el WCE se mueve recíprocamente sobre la punta de la herramienta en un carril de impulso definido por elementos de guía paralelos y separados.

15. La herramienta de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque incluye además al menos uno de un elemento de amortiguación o protector de sobrecarrera para proteger al interruptor contra las fuerzas de impacto del WCE.

16. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque el sistema de control se configura de tal manera que una interfaz de usuario presente visualmente o emita una alarma al usuario para reemplazar un contenedor que proporcione el suministro de fluido comprimido.

17. Una herramienta de inserción de elementos de fijación, caracterizada porque comprende: un cartucho asociado con herramienta para almacenar y suministrar elementos de fijación a una punta de la herramienta; un cilindro en la herramienta con un pistón de movimiento recíproco asociado con una cuchilla impulsora que acopla secuencialmente sujetadores del cartucho mientras son alimentados en la punta de la herramienta; un elemento de contacto con pieza de trabajo que se mueve recíprocamente en relación a la punta de herramienta, y un interruptor WCE correspondiente conectado a un sistema de control para su activación por el elemento de contacto con pieza de trabajo después de presionar la herramienta sobre una pieza de trabajo; y un imán configurado para mantener al elemento de contacto con pieza de trabajo en una posición en descanso, y regresar al elemento a la posición en descanso después de la inserción de elementos de fijación.

18. La herramienta de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque el interruptor WCE se ubica en la punta de la herramienta.

19. La herramienta de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque el elemento de contacto con pieza de trabajo se mueve recíprocamente sobre la punta de la herramienta en un carril de impulso definido por elementos de guía paralelos y separados.

20. La herramienta de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque incluye además al menos uno de un elemento de amortiguación o de protección contra sobre-viaje para proteger al interruptor contra las fuerzas de impacto de WCE.