MXPA97003107A - Dispositivo de retencion de piston para herramientas accionadas por combustion - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una herramienta propulsada por combustión para impulsar un sujetador en una pieza de trabajo, que comprende:un compartimento con una pieza de boquilla dispuesta en un extremo del compartimento;un cuerpo de cilindro dispuesto dentro del compartimento y que posee un primer extremo adyacente a la pieza de boquilla del compartimento, y un segundo extremo dispuesto opuestamente al primer extremo;una cámara de combustión dispuesta adyacente al segundo extremo del cuerpo de cilindro;un pistón dispuesto recíprocamente dentro del cuerpo del cilindro;una hoja impulsora elongada unida al pistón;una muesca anular definida dentro de una porción interior de pared lateral del cuerpo de cilindro;un miembro radialmente desplegable y retráctil dispuesto dentro de la muesca anular definida dentro de la porción interior de pared lateral del cuerpo de cilindro;y un dispositivo de retención definido sobre el pistón y el miembro radialmente desplegable y retráctil para cooperar entre síde manera que el pistón quede retenido en una posición previa al disparo dentro del segundo extremo del cuerpo de cilindro mediante una fuerza de retención que acomoda el peso del pistón cuando la herramienta estádispuesta en una modalidad previa al disparo, pero donde la fuerza puede ser sobrepuesta para liberar el pistón cuando se dispara la herramienta.

Description

DISPOSITIVO DE RETENCIÓN DE PISTÓN PARA HERRAMIENTAS ACCIONADAS POR C0MBU8TIÓN ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere, en general, a los mejoramientos realizados en las herramientas accionadas por combustión, y de manera específica, al tipo de herramientas que tienen un dispositivo de retención de pistón para ser usado en el manejo de pernos de sujeción relativamente más duros, en acero, concreto, y otros sustratos duros. Las herramientas portátiles accionadas por combustión que se usan para manejar sujetadores dentro de las piezas de trabajo se describen en la patente de los Estados Unidos comúnmente asignada a Nikolich U. S. Pat. Re. No. 32,452, y las Patentes de los Estados Unidos Nos. 4,552,162; 4,483,473; 4,483,474; 4,403,722; y 5,263,439; las cuales se incorporan en la presente como referencia. Las herramientas de manejo similares de clavo y de grapa se encuentran disponibles en el mercado fabricadas por IT -Paslode de Lincolnshire, Illinois, bajo la marca IMPULSE®. Tales herramientas incorporan, generalmente, un compartimiento en forma de pistola, el cual contiene un pequeño moto de combustión interna accionado por un recipiente de gas combustible presurizado. Una poderosa unidad de bujía accionada por batería, produce la chispa necesaria para la ignición, y un ventilador localizado dentro de la cámara proporciona una eficiente combustión dentro de la misma, al igual que facilita el consumo, incluyendo la expulsión de los productos residuales de la combustión. El motor incluye un pistón que es recíproco con respecto a un aspa rígida alargada dispuesta dentro de un cuerpo de cilindro. Una cubierta de válvula es axialmente recíproca al cilindro y, a través de una unión, se desplaza para cerrar la cámara de combustión cuando un elemento de trabajo de contacto en el extremo de la unión es presionado contra la pieza de trabajo. La acción de presión ocasiona que una válvula medidora de combustible introduzca un volumen específico de combustible dentro de la cámara de combustión cerrada. A partir del momento en que se acciona el interruptor del disparador, lo cual ocasiona la ignición de una carga de gas dentro de la cámara de combustión, el pistón y el aspa impulsora son disparados hacia abajo para impactar un sujetador colocado en su posición, y dirigirlo hacia adentro de la pieza de trabajo. Después, el pistón regresa a su posición original o de "listo", por medio de las presiones diferenciales de gas dentro del cilindro. Los sujetadores se encuentran colocados en un portaobjetivos en el que son sujetados en una orientación de posición adecuada para recibir el impacto proveniente del aspa impulsora.

Las herramientas accionadas por combustión de la generación actual son usadas para manejar sujetadores e introducirlos dentro de superficies de madera y de concreto. En general, la fuerza de impulso desarrollada en dichas herramientas es insuficiente para introducir sujetadores en superficies más duras, tales como el concreto duro o el acero. De igual manera, hasta ahora, estos últimos tipos de aplicaciones han continuado apoyándose en el uso de herramientas de tecnología activada por pólvora (PAT) . Con el fin de incrementar la eficiencia de salida de las herramientas convencionales accionadas por combustión, uno puede incrementar la energía de entrada, usar la energía de salida existente de manera más eficiente, o ambas a la vez. En términos prácticos, dichos principios se son aplicados por medio de la determinación de la combinación apropiada entre la velocidad del pistón y la masa del pistón, lo cual varia con cada aplicación en particular. En algunas aplicaciones, tales como la sujeción de materiales metálicos de techado sobre viguetas de celosía de acero, los operadores han desarrollado una cierta preferencia por un perno sujetador más delgado, lo cual no produce en las relativamente delgadas viguetas de celosía el mismo daño que en caso de los pernos más gruesos usados anteriormente. Sin embargo, los pernos más delgados usados recientemente necesitan velocidades de impacto relativamente mayores par poder lograr la adecuada penetración de las viguetas de celosía de acero. Recientemente se ha descubierto que las velocidades de pistón incrementadas pueden lograrse mediante el alargamiento del cuerpo de cilindro de la herramienta. Tales velocidades incrementadas son deseables para introducir los sujetadores en piezas de trabajo metálicas relativamente delgadas, tales como las viguetas de celosía mencionadas anteriormente. Además, por medio del alargamiento del cuerpo del cilindro y/o el incremento de la masa del pistón, la energía de salida suficiente puede ser desarrollada dentro de una herramienta accionada por combustión, con el fin de introducir los sujetadores dentro de superficies más duras. Sin embargo, en la práctica, el hecho de agregar masa al pistón y de alargar el cuerpo del cilindro, ocasiona un a elevación de los problemas de operación que deben ser solucionados. Los pistones más pesados y de movimiento más veloz de las herramientas de mayor tamaño accionadas por combustión, no tienden a permanecer en la posición de disparo apropiada en la parte superior del cilindro. Lo anterior puede ocasionar que la herramienta haga un mal disparo, o no dispare en lo absoluto. En la mayoría de las aplicaciones, las herramientas de mayor tamaño accionadas por combustión, son usadas con un cilindro que se encuentra sujeto en una posición vertical. En las herramientas convencionales accionadas por combustión, las fuerzas de fricción entre el pistón y la pared del cilindro, y el aspa impulsora y su guía, son suficientes para sujetar el pistón en la posición de disparo adecuada. Sin embargo, con un pistón más pesado, la fuerza de gravedad que actúa sobre el pistón puede superar las fuerzas de fricción y, cuando la herramienta se obtiene en posición vertical, el pistón puede empezar a deslizarse hacia la parte inferior del cilindro. Con el pistón alejado a causa de su desplazamiento hacia la parte inferior del cilindro, la cámara de combustión se alarga de manera no intencional. El volumen agregado dentro de la cámara de combustión reduce la compresión de la mezcla de combustible que ingresa, dando por resultado una combustión ineficiente cuando la herramienta es disparada. Lo anterior conduce a una menor potencia imprimida sobre el pistón y la hoja impulsora anexa, y a una menor energía liberada para introducir el perno sujetador dentro de la pieza de trabajo. Al incrementar la longitud del cuerpo del cilindro se ocasiona un problema similar. Con una longitud de carrera incrementada, el pistón experimenta velocidades de regreso mucho más altas después de introducir el perno sujetador dentro de la pieza de trabajo. El impacto de parada del pistón en la parte superior del cilindro puede hacer que el pistón rebote de regreso hacia la parte posterior del cilindro, alejándose de la posición de disparo adecuada, incrementando, otra vez de manera no intencional, el volumen de la cámara de combustión. Además de lo anterior, cuando se usa un pistón de velocidad más alta, es necesario contar con elementos para detener el pistón de manera resistente en la parte superior del cilindro, y para mantener el pistón en la posición de disparo adecuada. El alargamiento del cuerpo del cilindro también puede crear un problema para guiar el pistón hacia arriba y hacia abajo dentro del cilindro. Cuando el cuerpo del cilindro se encuentra extendido, el cilindro se hace más largo que el aspa impulsora anexa al pistón. Cuando el pistón es elevado hacia el extremo superior del cilindro, el extremo inferior del aspa impulsora pende libremente del fondo del pistón. El alargamiento del aspa impulsora para compensar esta diferencia espacial, agrega masa extra al pistón e incrementa la longitud de la pieza portaobjetivos y de la herramienta, siendo ambas condiciones del todo indeseables. Debido a que el pisón debe viajar a lo largo de la longitud total del cilindro, cualquier mecanismo de intervención para guiar el aspa impulsora hacia la pieza portaobjetivos para impactar de manera apropiada el perno sujetador, podría interferir con la trayectoria del pistón. Es de importancia crítica el hecho de que el pistón viaje en línea recta hacia la parte inferior del cilindro para asegurar un apropiado alineamiento del aspa impulsora y de la pieza portaobjetivos . Un objetivo general de la presente invención es proporcionar una mejorada herramienta de uso pesado accionada por combustión para introducir pernos sujetadores dentro de superficies más duras tales como el concreto y el acero. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una herramienta de combustión mejorada, que tiene una incrementada potencia de salida liberada a través de un pistón relativamente más pesado y/o de movimiento más rápido. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una mejorada herramienta accionada por combustión en la que el pistón se encuentra sostenido en posición en la parte superior del cilindro hasta que la herramienta es disparada. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una mejorada herramienta accionada por combustión, que tiene un pistón autoguiado que asegura que el aspa impulsora anexa entre de manera apropiada en la pieza portaobjetivos cuando la herramienta es disparada. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un pistón autoguiado para ser usado en herramientas accionadas por combustión de la manera descrita anteriormente, que tiene miembros estabilizadores formados integralmente, configurados para acoplarse físicamente a la pared del cilindro. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una mejorada herramienta accionada por combustión que tiene un dispositivo de retención de pistón montado en la pared del cilindro, el cual es capaz de acoplarse de manera liberable con el pistón, cuando el pistón se encuentra en la posición de disparo. Otro objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una mejorada herramienta accionada por combustión con un pistón de velocidad relativamente mayor. Dicha herramienta proporciona, preferiblemente, un sistema para la detención resistente del pistón en la parte superior del cilindro, y para sostener el pistón en la posición de disparo adecuada. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una mejorada herramienta accionada por combustión que tiene un pistón de alta velocidad y un dispositivo de retención de pistón en forma de una clavija compresible que engancha un seguro de leva que se encuentra sobre la superficie interior del pistón. La clavija también actúa para absorber el impacto de regreso del pistón de alta velocidad. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una mejorada herramienta accionada por combustión que tiene un dispositivo de retención de pistón que es capaz de sostener el pistón en su posición hasta un poco antes de que la herramienta sea disparada, el tiempo suficiente para permitir que se obtenga una presión de combustión más elevada antes de liberar el pistón. Cuando el dispositivo de retención del pistón finalmente libera el pistón, la más alta presión de combustión imprime una mayor velocidad al pistón.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención alcanza y/o logra los objetivos mencionados anteriormente al proporcionar una mejorada herramienta accionada por combustión para introducir pernos sujetadores dentro de concreto y acero. La presente herramienta accionada por combustión tiene un pistón relativamente más pesado y un cuerpo de cilindro más largo que las herramientas accionadas por combustión convencionales. Una característica de la presente invención es un dispositivo de retención de pistón que se encuentra localizado en el extremo superior del cilindro para sostener el pistón en su posición hasta justamente después de que la herramienta ha sido disparada, por medio de lo cual, evita que el pistón se deslice hacia la parte inferior del cilindro, evitando también el alargamiento no intencional de la cámara de combustión, al igual que logra que una mayor presión de combustión sea aplicada sobre el pistón antes de que el mismo sea liberado. Otra característica de la presente invención es que la masa agregada al pistón por medio de miembros estabilizadores formados integralmente, que se encuentran dispuestos sobre la superficie superior del pistón, o en los extremos exteriores de un miembro sujetador en forma de tuerca. Los miembros estabilizadores están configurados para acoplarse físicamente con la pared del cilindro, y para guiar el pistón cuando éste es disparado dentro del cilindro. Los miembros estabilizadores aseguran que el pistón se mantenga alineado durante su viaje por el cilindro. Además, el aspa impulsora anexa será alineada de manera apropiada para ingresar en la pieza del portaobjetivos para impactar directamente el sujetador. En una primera modalidad, el mecanismo de detención de pistón está formado por un miembro anular compresible que se encuentra dispuesto en un reborde dentro de la pared del cilindro cerca de la parte superior del cuerpo del cilindro. El miembro anular tiene una superficie con rebordes conformada para acoplarse de manera liberable con una superficie similar, pero opuesta, que se encuentra en los miembros estabilizadores de pistón. Un resorte que ese encuentra colocado entre la pared posterior del reborde y el miembro anular, proporciona una fuerza radialmente diagonal hacia el interior, que incrementa la fricción entre el miembro anular y los miembros estabilizadores del pistón. Más específicamente, una mejorada herramienta accionada por combustión para introducir pernos sujetadores dentro de piezas de trabajo que incluye un compartimiento principal que, al menos parcialmente, contiene un cilindro y una cámara de combustión adyacente. Una pieza portaobjetivos para hacer contacto con las piezas de trabajo, se encuentra sujeta a dicho compartimiento en el extremo opuesto a la cámara de combustión, y sostiene los pernos sujetadores que van a ser introducidos en la pieza de trabajo. Un pistón colocado de manera recíproca se encuentra montado dentro del cilindro, y está sujeto a un aspa impulsora alargada, y dicha aspa impulsora es usada para impactar los pernos e introducirlos dentro de la pieza de trabajo. El dispositivo de retención es suficientemente fuerte para acomodar el peso del pistón, pero está diseñado para ser superado cuando la herramienta es disparada. Una segunda modalidad de la presente invención muestra una herramienta accionada por combustión con un pistón autoguiado de alta velocidad y un cuerpo de cilindro aún más largo. Esta segunda modalidad proporciona un dispositivo de retención de pistón con la forma de una clavija compresible que se acopla a un seguro de leva localizado sobre la superficie superior del pistón. La clavija también sirve para la doble función de absorber una parte de la fuerza cuando el pistón se impacta contra la parte superior del cilindro durante la carrera ascendente de velocidad más alta. En la modalidad anterior de la presente invención, se encuentran contemplados dos diferentes diseños de pistón. El primer diseño incorpora miembros estabilizadores formados integralmente similares a aquellos que fueron descritos anteriormente. Sin embargo, en este caso las superficies interiores de los miembros estabilizadores cooperan con la clavija de retención para formar la parada del pistón.

Generalmente, la clavija es cónica, con un reborde inclinado y dirigido hacia el interior aproximadamente hasta la mitad de su longitud. Las superficies internas de los miembros estabilizadores tienen rebordes inclinados que protruyen hacia el interior, los cuales forman un seguro de leva. El seguro de leva se acopla con el reborde inclinado que se encuentra sobre la clavija, para evitar que el pistón se deslice de regreso hacia abajo hasta que la herramienta sea disparada. La clavija de retención también puede ser configurada como un resorte cargado a manera de un árbol de balas. En este caso, mientras que la clavija entra en el seguro de leva, el resorte cargado con balas se comprime para permitir que la clavija ingrese, pero inmediatamente se extiende una vez que la clavija ha pasado la porción de retención del seguro de leva. De esta manera, la clavija se resiste a ser retirada del seguro de leva. Cuando el pistón regresa a la parte superior del cilindro a alta velocidad, la clavija se engancha con un divertículo en forma de huso formado en la parte superior del pistón. Mientras que la clavija, que se abre gradualmente, es forzada, más y más, hacia el divertículo en forma de huso, la clavija es comprimida, absorbiendo el momentum del pistón que regresa. De esta forma, la clavija actúa como un dispositivo para la detención resistente del pistón de alta velocidad, al igual que como un dispositivo de detención para sujetar el pistón en la parte superior del cilindro. El segundo diseño de pistón incorpora un estabilizador de pistón sencillo que se extiende alrededor de la circunferencia total del pistón. El perfil exterior del estabilizador es similar al de los miembros estabilizadores descritos anteriormente; sin embargo, dado que el estabilizador se extiende alrededor de la circunferencia total del pistón, el estabilizador se acopla físicamente con la circunferencia total de la pared del cilindro. La porción interior del estabilizador es generalmente hueca, y forma una estructura en forma de taza en la parte superior del pistón. Un extremo roscado del aspa impulsora se extiende a través del fondo del pistón y hacia la región hueca, y una tuerca de sujeción se enrosca después en el aspa impulsora para sujetar juntos el aspa impulsora y el pistón. En este diseño, la tuerca de sujeción agrega masa al conjunto pistón/aspa impulsora, y proporciona el seguro de leva para el acoplamiento con la clavija de retención. La estructura interior de la tuerca de sujeción, la cual forma el seguro de leva, es similar a la de los miembros estabilizadores mencionados anteriormente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Fig. 1 es una vista fragmentaria seccional de una herramienta accionada por combustión de conformidad con la primera modalidad de la presente invención.

La Fig. 2 es una vista seccional cruzada fragmentaria aumentada de la herramienta, tomada en el mismo plano que en la FIG. 1, que muestra el extremo superior del cuerpo del cilindro y el pistón. La Fig. 3 es una vista seccional del cuerpo del cilindro y junto con el pistón, tomados a lo largo de la línea 3-3 de la Fig. 2 y en la dirección indicada generalmente. La Fig. 4 es una vista seccional cruzada aumentada tomada a lo largo del mismo plano de la Fig. 2, que muestra un miembro anular compresible y un resorte radial comprimido dentro de una muesca en la pared del cuerpo del cilindro por medio de la superficie exterior del pistón cuando el pistón se encuentra cerca de la parte superior del cilindro. La Fig. 5 es una vista seccional cruzada aumentada tomada a lo largo del mismo plano que en la Fig. 2, que muestra el miembro anular compresible y el resorte expandido hacia adentro, de manera que la superficie con rebordes del miembro anular casa con una cavidad de recesión que se encuentra en la superficie externa del pistón cuando el pistón se encuentra en su posición en la parte superior del cuerpo del cilindro. La Fig. 6 es una vista seccional parcial de una herramienta accionada por combustión, de conformidad con una modalidad alternativa de la presente invención. Las Figs. 7 a 9 son vistas seccionales cruzadas fragmentarias de la herramienta tomadas a lo largo del mismo plano que en la Fig. 6, que muestran la secuencia de acoplamiento del pistón con el extremo superior del cuerpo del cilindro. La Fig. 10 es una vista seccional cruzada de otra modalidad alternativa de la presente invención, de un pistón adecuado para ser usado con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Haciendo ahora referencia a la Fig. 1, una herramienta accionada por combustión del tipo adecuado para ser usada con la presente invención es designada, en general, con el número 10. La herramienta 10 tiene un compartimiento 12 que incluye una cámara principal 14 de dimensiones suficientes para alojar una fuente interna de energía de combustión autocontenida, una cámara de celdas de combustible 16 que es generalmente paralela a la cámara principal 14 adyacente, y una porción de asa 18 que se extiende desde un lado de la cámara de celda de combustible y en dirección opuesta a la cámara principal. Una pieza de portaobjetivos 20 que pende del extremo inferior 22 de la cámara principal 14, y una batería (no se muestra) que es alojada de manera liberable dentro de un compartimiento tubular (no se muestra) localizado sobre el lado opuesto de la porción de asa 18. El uso de los términos "inferior" y "superior" en la presente descripción, está hecho en relación a la herramienta 10 en su posición de operación, tal y como se muestra en la Fig. 1; sin embargo, debe entenderse que la presente invención puede ser usada en una variedad de orientaciones, dependiendo de la aplicación. Una cabeza de cilindro 40 se encuentra dispuesta en el extremo superior 24 de la cámara principal, y se extiende hacia adentro de la cámara de celda de combustible 16, definiendo una abertura de celda de combustible 32. La cabeza de cilindro 40 también define el extremo superior de la cámara de combustión 42, y proporciona un punto de montaje para el interruptor principal, una bujía, y un anillo sellador (0-ring) , los cuales no se muestran, y un motor de ventilador eléctrico 44. El ventilador 46 está sujeto a la armadura del motor 44, y está localizado dentro de la cámara de combustión 42. El ventilador 46 refuerza el proceso de combustión y facilita el enfriamiento y el consumo. Un dispositivo de válvula recíproca 48, generalmente cilindrica, es desplazado dentro de la cámara principal 14 por medio de un elemento localizador de pieza de trabajo 50, usando una unión de la manera ya conocida. Las paredes laterales de la cámara de combustión 42 son proporcionadas por medio del dispositivo de válvula 48. La porción inferior 52 del dispositivo de válvula 48 circunscribe el cuerpo del cilindro 54, el cual es generalmente cilindrico. Dentro del cuerpo del cilindro 54 se encuentra un pistón 56 dispuesto de manera recíproca, al cual se encuentra sujeto un aspa impulsora 58 que es rígida y alargada, la cual es usada para impulsar los pernos sujetadores y las uñas, que se encuentran colocadas de manera adecuada en la pieza portaobjetivos 20, hacia la pieza de trabajo. En la modalidad preferida, los sujetadores usados son pernos sujetadores relativamente de trabajo pesado, del tipo comúnmente usado con herramientas PAT. Un primer extremo inferior del cuerpo del cilindro 54 proporciona un asiento 60 para un amortiguador 62, el cual define el límite inferior del viaje del pistón 56. La presente herramienta accionada por combustión 10 difiere de las herramientas convencionales en que el cuerpo de cilindro 54 es alargado axialmente para incrementar la potencia y/o la velocidad del aspa impulsora. Ahora, haciendo referencia a las Figs. 2 y 3, el pistón 56 tiene una porción inferior 64, la cual es semejante a la configuración de pistón usada en las herramientas accionadas por combustión convencionales. La porción inferior 64 contiene una ranura anular (no se muestra) , para aceptar el anillo del pistón de acuerdo con el procedimiento conocido en el ramo. La superficie superior 66 de la porción inferior 64 define el extremo inferior de la cámara de combustión 42 cuando el pistón 56 es elevado hasta el segundo extremo superior 57 del cuerpo de cilindro 54. Por lo menos tres miembros estabilizadores formados integralmente 68 están unidos a la superficie superior 66 del pistón 56. En la modalidad preferida, los tres miembros estabilizadores 68 se encuentran espaciados equitativamente alrededor de la circunferencia del pistón 56, y se extienden radialmente hacia afuera. Cada miembro estabilizador 68 tiene una porción superior 70, la cual forma un arco hacia afuera, en dirección contraria al eje central del pistón 56, y tiene una superficie curvada exterior 72. En la configuración, los miembros estabilizadores 68 se encuentran orientados hacia cada una de las superficies exteriores 72, y se acoplarán físicamente con la pared interna 74 del cuerpo de cilindro 54. Los miembros estabilizadores 68 tienden a mantener el pistón 56 alineado durante su viaje hacia arriba y hacia abajo a lo largo del cuerpo de cilindro 54. Lo anterior asegura que el aspa impulsora anexa 58 viajará directamente siguiendo el eje central del cuerpo del cilindro 54, y se impactará apropiadamente con el perno sujetador que se encuentra en su posición en la pieza portaobjetivos 20. Un beneficio adicional de los miembros estabilizadores 68 es la masa adicional agregada al pistón. Haciendo referencia a las Figs. 4 y 5, una característica significativa del pistón 56 de la presente modalidad de la invención es que las superficies externas 72 de los miembros estabilizadores 68 cuentan con una serie de rebordes inclinados transversales. Dichos rebordes forman un perfil de seguro de leva a lo largo de las superficies exteriores 72 desde la parte superior hasta el fondo. En la modalidad preferida de la presente invención, seis segmentos lineales consecutivos forman el perfil de cada una de las superficies exteriores 72. Un primer segmento 76 se extiende desde la parte superior de la superficie exterior 72 hasta un segundo segmento 78, y se inclina ligeramente hacia afuera desde la parte superior hasta el fondo. Entre el primer segmento 76 y el tercer segmento 80, el segundo segmento 78 es generalmente paralelo al eje del pistón 56. El tercer segmento 80 se encuentra entre el segundo segmento 78, y un cuarto segmento 82, y está inclinado marcadamente hacia el interior. Entre el tercer segmento 80 y el quinto segmento 84, el cuarto segmento 82 se extiende generalmente paralelo al eje del pistón 56. El quinto segmento 84 se encuentra entre el cuarto segmento 82 y el sexto segmento 86, y está inclinado ligeramente hacia el exterior. Finalmente, el sexto segmento 86 se extiende desde el quinto segmento 84 hasta el fondo de la superficie exterior 72, y es generalmente paralelo al eje del pistón 56. La región definida por el tercero, cuarto, y quinto segmentos, 80, 82, y 84, respectivamente, forma una cavidad de recesión inclinada 88 dentro de la superficie exterior 72 de cada uno de los correspondientes miembros estabilizadores 68. Haciendo referencia ahora a las Figuras 3, 4, y 5, una muesca anular 90 está cortada dentro de la pared interna 74 del cuerpo de cilindro 54, cerca del extremo inferior de la cámara de combustión 42, o en la cercanía próxima del límite superior de la carrera del pistón 56. Incluido en la muesca 90 se encuentra una pared posterior 92 paralela al eje del cuerpo de cilindro 54, que normalmente extiende las paredes superior e inferior 94, y 96, respectivamente. Un miembro anular compresible 98 se encuentra dispuesto dentro de la muesca 90 para formar una parada de pistón por medio del acoplamiento por fricción de las superficies exteriores 72 de los miembros estabilizadores de pistón 68. Es preferible que la fuerza de fricción entre el miembro anular 98 y los miembros estabilizadores de pistón 68 sea suficiente para sostener el pistón 56 en la parte superior del cuerpo de cilindro 54 hasta que la herramienta sea disparada. Un expansor circular, o expansor lineal plegado o resorte 100 se encuentra dispuesto dentro de la muesca 90 entre la pared posterior 92 y el miembro anular 98. El resorte 100 ejerce una fuerza de dirección orientada radialmente hacia el interior, contra el miembro anular 98, por medio de lo cual, incrementa la fricción entre el miembro anular 98 y el pistón 56. En la modalidad preferida, la superficie externa del miembro anular 98 cuenta con una muesca 101 configurada para acomodar el resorte 100 cuando el pistón 56 se encuentra en la posición que se muestra en la Figura 4.

Para incrementar adicionalmente la fuerza de sujeción del dispositivo de parada de pistón, una serie de segmentos inclinados están formados sobre la superficie interna del miembro anular 98. Tomado en combinación, estos dichos segmentos forman un perfil de seguro de leva. El perfil de la superficie interna del miembro anular 98 es similar, pero opuesta a, o inversa a, el perfil de las superficies exteriores 72 de los miembros estabilizadores de pistón 68. Cuatro segmentos lineales consecutivos forman el perfil de la superficie interna del miembro anular 98. El primer segmento 101 se extiende desde el borde superior periférico del miembro anular 98, hasta el segundo segmento 104, y es generalmente paralelo al eje del cuerpo de cilindro 54. El segundo segmento 104 se encuentra entre el primero y el tercer segmento 100 y 106, respectivamente, y está inclinado marcadamente hacia afuera. Entre el segundo segmento 104 y el cuarto segmento 108, el tercer segmento 106 se extiende generalmente paralelo al eje del cuerpo de cilindro 54. El cuarto segmento 108 se extiende desde el tercer segmento 106 hasta el fondo del miembro anular 98, y está inclinado ligeramente hacia el interior. Un reborde inclinado 110 está formado por el segundo, el tercero, y el cuarto segmentos, 104, 106, y 108, respectivamente, y tiene una forma tal que se acopla en la cavidad de recesión inclinada 88 de las superficies exteriores 72 de los miembros estabilizadores de pistón 68. Además, el dispositivo de detención de pistón formado por la muesca 90, el resorte 100, y el miembro anular 98, se acopla de manera liberable con los miembros estabilizadores de pistón 68 cuando el pistón 56 se encuentra colocado en el extremo superior del cuerpo de cilindro 54. Durante su operación, cuando el cilindro 56 regresa al límite superior de su carrera después de impulsar un perno sujetador, el segmento inclinado exteriormente 76 de los miembros estabilizadores de pistón 68 se acoplarán y se deprimirán momentáneamente, o desplazarán radialmente al miembro anular 98. En este punto, la fuerza de orientación del resorte 100 es superada temporalmente. Una vez que el primer segmento 76 sobre el pistón pasa los segmentos opuestos 106 y 108 del miembro anular, el resorte 100 dirigirá el miembro radialmente hacia el interior, de manera que los segmentos inclinados 104 y 108 del miembro anular 98, se acoplarán con los segmentos inclinados hacia el interior 80 y 84 del pistón 56 correspondientes. De esta manera se evita que el relativamente pesado pistón 56 falle en regresar al cuerpo de cilindro 54 antes del disparo de la bujía. Además, las dimensiones de la cámara de combustión son ahora más uniformes debido al hecho de que el pistón regresa a una posición específica cada ciclo. A partir de la ignición del combustible dentro de la cámara de combustión 42, la fuerza de combustión impulsará el pistón 56 hacia abajo, y los segmentos 80 y 82 superarán momentáneamente la fuerza del resorte 100, y retraerán temporalmente el miembro anular 98 para liberar el pistón. Haciendo ahora referencia a la Figura 6, una segunda modalidad de la invención es designada generalmente con el número 150. Aquellos componentes de la herramienta 150 que corresponden con sus contrapartes de la herramienta 10 han sido designados con los mismos números de referencia. En la presente modalidad de la invención, la herramienta accionada por combustión 150 tiene un cuerpo de cilindro aún más largo 152, para incrementar la velocidad del pistón 154. La diferencia fundamental entre la primera y la segunda modalidades de la presente invención, además de la longitud del cuerpo de cilindro 152, es el sistema usado para sujetar el pistón 154 en la posición adecuada de disparo en la parte superior del cilindro. Mientras que en la primera modalidad se utiliza un dispositivo de retención del pistón empotrado dentro de la pared del cilindro, la presente modalidad de la invención se apoya en una clavija de retención 168, la cual pende de un soporte 170 que se encuentra dentro del cuerpo del cilindro 152. La clavija de retención 168 se acopla con un seguro de leva 166 que está localizado sobre la superficie superior del pistón 154, para sujetar el pistón en la posición adecuada de disparo en la parte superior del cilindro 152. Dos diseños de pistón independientes son considerados para la presente modalidad, y ambos son descritos individualmente a continuación. Haciendo referencia a las Figuras 6 a 9, la segunda modalidad de la presente invención se muestra usando un primer diseño de pistón. Al igual que en la primera modalidad de la invención, el pistón 154 está formado por al menos tres miembros estabilizadores formados integralmente 156, sujetos a la superficie superior. Aquí, sin embargo, las superficies exteriores de los miembros estabilizadores 158 son lisas y corren al mismo nivel contra la pared interna 160 del cuerpo de cilindro 152. Entre los miembros estabilizadores 156, se forma un divertículo en forma de huso 162 dentro de la superficie superior del pistón 154, a lo largo del eje central del pistón. En la modalidad preferida, el divertículo 162 es un inserto separado enroscado dentro de un orificio axial 163 del pistón 154. Cerca de la parte superior de cada uno de los miembros estabilizadores 156, un reborde inclinado 164 es formado sobre la superficie interior del miembro estabilizador sobre el divertículo en forma de huso 162. Los rebordes inclinados 164 mencionados anteriormente forman un seguro de leva 166 en la abertura del divertículo en forma de huso, el seguro de leva 166 coopera con la clavija de detención resistente 168 que está fijada al extremo superior del cuerpo de cilindro 152, para formar un dispositivo de detención de pistón.

Una cubierta pendiente 169 retiene la clavija 168 en el soporte de montaje 170, el cual se extiende cruzado sobre la parte superior del cuerpo de cilindro 152. La clavija de detención 168 pende del soporte 170 hacia el interior del cuerpo de cilindro 152. Una ranura axial 171 está definida entre por lo menos dos piernas 172 de la clavija 168, para permitir la compresión de la clavija de una manera similar a los alfileres de seguridad para ropa, cuando la clavija es forzada hacia el interior del divertículo en forma de huso 162. Esta compresibilidad de las piernas 172 también crea una fuerza de inclinación radial que genera fricción entre la clavija 168 y el pistón 154. En la modalidad preferida, el perfil eterno de la clavija 118 tiene la forma de una flecha. Una porción de flecha más angosta 174 de cada pierna 172 se extiende desde la pestaña de montaje 170 hacia el interior del cuerpo de cilindro 152. Aproximadamente la mitad de la longitud de cada pierna 172 está formada en el extremo inferior del interior de la porción de cabeza 176, teniendo una configuración generalmente cónica invertida. Una porción de base 178 generalmente inclinada de la porción de cabeza tiene un diámetro mayor que la porción de flecha 174. Una porción de punta en forma de huso 180 es similar en la forma a la configuración del divertículo en forma de huso 162 sobre el pistón 154. Durante el ciclo completo de disparo de la herramienta 150, la clavija 168 experimenta tres compresiones separadas. Cuando la herramienta se encuentra lista para ser disparada, como se muestra en la Figura 8, la porción de base 178 de la porción de cabeza 176 de la clavija 168 se acopla dentro del seguro de leva 166 para asegurar el pistón 154. Haciendo referencia a la Figura 7, cuando la herramienta es disparada, la fuerza descendente del pistón 154 es más que suficiente para comprimir las piernas 172 de la clavija 168, y el seguro de leva 166 se desliza sobre la porción de base 178 de la clavija. El pistón 154 se dispara a través del cuerpo de cilindro alargado 152, se impacta contra el sujetador a una muy alta velocidad, y regresa a la parte superior del cuerpo de cilindro. Después, la clavija 168 experimenta una segunda compresión cuando el seguro de leva 166 es forzado sobre la clavija en la carrera de regreso. Haciendo referencia ahora a la Figura 8, una vez que la porción de base 178 pasa el seguro de leva 166, las piernas 172 se descomprimen y actúan para hacer más lenta la carrera ascendente del pistón. Se podrá observar que la porción de base 178 ejerce una fuerza radial contra las superficies interiores del miembro estabilizador 156 para asistir en el proceso de aminora la velocidad de carrera del pistón 154. Sin embargo, haciendo referencia a la Figura 9, el pistón retenido 154 tiene suficiente momentum para pasar en forma ascendente hasta un punto en el que la porción de punta 180 es comprimida hacia el interior del extremo cerrado del divertículo en forma de huso 162. Además, la compresión final de la clavija 168 ocurre cuando el pistón 154 alcanza la parte más extrema de la porción de cilindro 152. Por medio del forzamiento de la clavija 168 hacia el interior del divertículo en forma de huso 162, el choque de regreso del pistón 154 es absorbido. En caso de que se requiera de un mayor amortiguamiento durante la desaceleración del pistón 154, puede montarse un amortiguador de energía (no se muestra) , entre la clavija 168 y la pestaña de montaje 170. Adicionalmente, la clavija 168 y el seguro de leva 166 forman un dispositivo de detención de pistón para sostener el pistón autoguiado 154 en el extremo del cuerpo de cilindro de longitud extendida 152. El dispositivo de detención de pistón es suficiente para soportar el peso del pistón 154, pero es fácilmente superado cuando la herramienta es disparada. La clavija 168 presenta la característica de una segunda función, dado que actúa como un elemento de absorción de impacto para la desaceleración del pistón que regresa. Lo anterior ayuda a asegurar la prevención de un desacoplamiento prematuro cuando el pistón 154 choca contra el extremo superior del cilindro 152 al final de la carrera de regreso. Ahora, haciendo referencia a las Figuras 6 y 10, se muestra un diseño de pistón alternativo para ser usado con una segunda modalidad de la presente invención, y es generalmente designado con el número de referencia 181. Aquí, en vez de tener tres miembros estabilizadores individuales, un solo miembro estabilizador de pistón 182 se extiende alrededor de la circunferencia total del pistón 183, que es equivalente al pistón 154 de la Figura 6. El perfil exterior del estabilizador de pistón 182 es similar al de los miembros estabilizadores de pistón descritos anteriormente, en que la superficie exterior 184 del estabilizador está configurada para acoplarse con la pared del cilindro 152. La región interior del estabilizador es hueca, y define un receso en forma de taza 186 sobre el extremo superior del pistón. En el presente diseño, el extremo superior 188 del aspa impulsora 58 está enroscado y se extiende a través del pistón 183 y hacia el interior del receso 186 definido por el estabilizador 182. Un miembro sujetador en forma de tuerca 190 está enroscado en el aspa impulsora para mantener firmemente unido el conjunto pistón/aspa impulsora. Los extremos del miembro sujetador 186 pueden ser agrandados según sea necesario, para agregar masa al conjunto. En la modalidad preferida, el miembro sujetador está hecho de acero para una mayor durabilidad y resistencia al calor. Sin embargo, se contempla el uso de otros materiales dependiendo de la aplicación. Un seguro de leva 192 está formado internamente sobre el miembro sujetador 190, y está configurado para acoplarse a la clavija de retención 156 según se describió anteriormente (véase detalladamente en la Figura 7) . La porción enroscada del aspa impulsora define un divertículo en forma de huso 94, el cual se comunica con el seguro de leva 192 cuando el pistón 183, el aspa impulsora 58, y el miembro sujetador 190 están ensamblados. Durante su operación, el seguro de leva 192, la clavija 156, y el divertículo en forma de huso 194 funcionan de la misma forma que se describió anteriormente en relación a las Figuras 7 a 9. Mientras que las modalidades particulares del pistón autoguiado con un dispositivo de retención de pistón para herramientas accionadas por combustión de la presente invención ha sido mostrado y descrito, será evidente para aquellos experimentados en el ramo, que éstas pueden sufrir cambios y modificaciones sin alejarse del espíritu de la presente invención en sus aspectos más amplios, y de acuerdo a lo establecido en las siguientes reivindicaciones.

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES 1. Una herramienta accionada por combustión para impulsar un perno sujetador dentro de una pieza de trabajo, que comprende un compartimiento, un cuerpo de cilindro dispuesto de manera longitudinal, al menos parcialmente, dentro de dicho compartimiento, y el cuerpo de cilindro tiene un primer extremo adyacente a una pieza portaobjetivos y un segundo extremo opuesto al primer extremo antes mencionado; una cámara de combustión adyacente al segundo cuerpo de cilindro; un pistón autoguiado dispuesto recíprocamente dentro del cuerpo de cilindro; un aspa impulsora alargada sujeta al pistón, y elementos para retener el pistón en el segundo extremo del cuerpo de cilindro, siendo dichos elementos de retención suficientes para acomodar el peso del pistón, pero son superados cuando la herramienta es disparada.
2. 2. Una herramienta accionada por combustión, de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizada porque el cuerpo de cilindro tiene una muesca anular colocada en el segundo extremo del cuerpo de cilindro, y los elementos de retención están dispuestos dentro de la muesca.
3. 3. Una herramienta accionada por combustión, de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 2, caracterizada porque también incluye un miembro de dirección colocado entre la pared interna de la muesca para proporcionar un impulso dirigido radialmente oblicuo hacia el interior contra los elementos de retención.
4. 4. Una herramienta accionada por combustión, de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 2, caracterizada porque los elementos de retención también incluyen un miembro anular colocado dentro de la muesca antes mencionada, de manera que el miembro anular se acopla con el pistón por medio de la fricción cuando el pistón se encuentra colocado en su posición en el segundo extremo del cuerpo de cilindro.
5. 5. Una herramienta accionada por combustión, de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 4, caracterizada porque el miembro anular incluye también una superficie interior que tiene un reborde transversal protruyente.
6. 6. Una herramienta accionada por combustión, de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 1, caracterizada porque el pistón incluye también por lo menos un miembro estabilizador.
7. 7. Una herramienta accionada por combustión, de conformidad con lo reclamado en la reivindicación 6, caracterizada porque cada miembro estabilizador incluye por lo menos una superficie exterior que tiene una porción configurada y arreglada para acoplarse de manera deslizable con el cilindro.