一种利用棘轮离合的周向蓄能击发结构及方法

本发明涉及机械设计，具体为一种利用棘轮离合的周向蓄能击发结构及方法。

背景技术：

1、随着科学技术的不断进步和创新，击发机构的设计也在不断地发展和改进过程中，以满足不断提出的新需求和挑战。当下常见的击发机构有摩擦轮击发机构、弹簧击发机构、电机直驱击发机构、电磁激发机构等。这些击发机构代表了不同击发原理在各种应用领域的常见技术。

2、就目前最为常见的击发结构来讲，大多是采用电机直接驱动。例如，摩擦轮击发机构直接通过包胶轮与被击发物体接触挤压将其击发出去，电机直驱击发机构先通过一定传动机构将电机旋转转换为直线运动，再向待击发物体给定一定初速击发。电机的功率一定程度上决定了整个装置对目标所施加的作用力极限，一定程度上限制了整个装置的使用空间。目前常见击发机构由于击发装置与电机直接相连，在击发机构运行时常常会因一些不可抗拒的原因导致电机过载的情况发生，使得电机得不到较好的保护作用，因此影响击发效果。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用棘轮离合的周向蓄能击发结构及方法，以解决击发物块时产生的不可抗拒因素而导致的电机过载的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供了一种利用棘轮离合的周向蓄能击发结构，包括第一支撑架、第二支撑架、蓄力传动组件、第一弹性击发组件、第二弹性击发组件、棘轮组件和击物杆；

4、所述第一支撑架和第二支撑架的底端分别设置底架上，第一支撑架和第二支撑架的顶端之间设有转动轴组件；所述击物杆的一端固定在转动轴组件上，并以转动轴组件为中心杆在第一支撑架和第二支撑架之间呈周向转动；

5、所述棘轮组件包括棘轮壳和棘齿轮；所述棘齿轮固定在转动轴组件上，与转动轴组件同步转动，所述棘轮壳套设在棘齿轮上，且棘轮壳内环绕设有若干棘爪，若干棘爪与棘齿轮的齿牙接触；所述第二支撑架上设有放置架；所述蓄力传动组件的一端设置在放置架上，另一端固定套设在棘轮壳，用于驱动棘轮壳转动；

6、所述第一弹性击发组件和第二弹性击发组件的底端分别固定在底架上，顶端分别固定在转动轴组件上，用于通过弹性驱动转动轴组件以及棘齿轮作周向运动。

7、优选的，棘轮壳和棘齿轮以及蓄力传动组件位于击物杆的同侧设置。

8、优选的，蓄力传动组件包括电机、第一传动齿轮、传动链条以及第二传动齿轮；所述电机放置在放置架上，电机的驱动端连接第一传动齿轮；所述第二传动齿轮固定套设在棘轮壳上，所述传动链条的一端与第一传动齿轮啮合设置，另一端与第二传动齿轮啮合设置。

9、优选的，传动轴组件包括第一凸耳、第二凸耳和转动轴；所述第一凸耳固定在第一支撑架的顶端，第二凸耳固定在第二支撑架的顶端，所述第一凸耳和第二凸耳相对设置，且在凸耳面板上同轴设有通孔，所述转动轴的两端转动设置在第一凸耳和第二凸耳的通孔内；所述击物杆的一端以及棘轮均固定设置在转动轴上；所述第一弹性击发组件和第二弹性击发组件的一端分别连接在转动轴的两端。

10、进一步的，第一弹性击发组件包括第一拉簧和第一连接杆；所述第一拉簧的顶端设有第一固定顶块，底端设有第一固定底块；所述第一固定底块设置在底架上，所述第一连接杆的一端连接在转动轴的一端，第一连接杆的另一端连接第一固定顶块；

11、所述第二弹性击发组件包括第二拉簧和第二连接杆；所述第二拉簧的顶端设有第二固定顶块，底端设有第二固定底块；所述第二固定底块设置在底架上，所述第二连接杆的一端连接在转动轴的另一端，第二连接杆的另一端连接第二固定顶块。

12、更进一步的，第一固定顶块和第一固定底块分别在第一拉簧的顶端以及底端同轴设置；所述第二固定顶块和第二固定底块分别在第二拉簧的顶端以及底端同轴设置。

13、更进一步的，第一拉簧和第二拉簧之间的相对线与第一支撑架和第二支撑架之间的相对线平行设置。

14、更进一步的，第一连接杆与第二连接杆的长度相等。

15、优选的，击物杆的长度小于第一支撑架和第二支撑架的高度。

16、第二方面，本发明还提供了一种利用棘轮离合的周向蓄能击发方法，基于上述所述的一种利用棘轮离合的周向蓄能击发结构，包括如下过程：

17、进行蓄力工作：

18、电机驱动第一传动齿轮转动，第一传动齿轮通过传动链条带动第二传动齿轮转动，第二传动齿轮固定套设在棘轮壳上，带动棘轮壳转动，通过棘轮壳上所设置的棘爪推动棘齿轮的齿牙带动棘齿轮转动，棘齿轮固定在转动轴上，带动转动轴转动，在转动轴上所设置的击物杆同步转动；同时转动轴两端的第一连接杆和第二连接杆通过转动轴的转动同步拉动第一拉簧和第二拉簧，直至击物杆到达死点，第一拉簧和第二拉簧呈拉紧状态，完成蓄力工作；

19、进行击发工作：

20、电机依次驱动第一传动齿轮、传动链条、第二传动齿轮以及棘轮壳带动击物杆越过死点位置，第一拉簧和第二拉簧进行释放弹性势能，并通过第一连接杆和第二连接杆带动转动轴的转动，转动轴转动同时带动击物杆从死点位置朝下快速击发以及带动棘齿轮快速转动，此时棘齿轮快速转动，并通过棘爪与棘轮壳以及第二传动齿轮、传动链条、第一传动齿轮和电机分离，完成击发工作。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

22、本发明提供了一种利用棘轮离合的周向蓄能击发结构，第一支撑架和第二支撑架的底端分别设置底架上，第一支撑架和第二支撑架的顶端之间设有转动轴组件；所述击物杆的一端固定在转动轴组件上，并以转动轴组件为中心杆在第一支撑架和第二支撑架之间呈周向转动，棘轮组件包括棘轮壳和棘齿轮；所述棘齿轮固定在转动轴组件上，与转动轴组件同步转动，棘轮壳套设在棘齿轮上，且棘轮壳-内环绕设有若干棘爪，若干棘爪与棘齿轮的齿牙接触；棘齿轮通过棘爪与棘轮壳分离或者合并，避免在击发过程中带动棘轮壳转动，而导致电机过载；第二支撑架上设有放置架；所述蓄力传动组件的一端设置在放置架上，另一端固定套设在棘轮壳，用于驱动棘轮壳转动，使得在蓄力过程中通过蓄力传动组件驱动击物杆升起到死点位置，并通过蓄力传动组件驱动击物杆越过死点位置，第一弹性击发组件和第二弹性击发组件通过释放弹性势能带动转动轴组件作周向运动，无需电机驱动，则可实现击物杆的迅速下落，同时棘齿轮与棘轮壳为分离状态，因此避免电机过载问题。

23、进一步的，棘轮壳和棘齿轮以及蓄力传动组件位于击物杆的同侧设置，便于操作。

24、进一步的，蓄力传动组件包括电机、第一传动齿轮、传动链条以及第二传动齿轮；所述电机-放置在放置架上，电机的驱动端连接第一传动齿轮；所述第二传动齿轮固定套设在棘轮壳上，所述传动链条的一端与第一传动齿轮啮合设置，另一端与第二传动齿轮啮合设置，有效的提高了传动势能，便于通过电机驱动使得击物杆上升。

25、进一步的，击物杆的一端以及棘轮均固定设置在转动轴上，与转动轴呈一体结构，第一弹性击发组件和第二弹性击发组件的一端分别连接在转动轴的两端，便于通过第一弹性击发组件和第二弹性击发组件通过传动轴以此来带动击物杆和棘轮的同步转动。

26、进一步的，第一固定顶块和第一固定底块分别在第一拉簧的顶端以及底端同轴设置；第二固定顶块和第二固定底块分别在第二拉簧的顶端以及底端同轴设置，可以使第一拉簧以及第二拉簧产生相同的弹性势能，使其参与了蓄力和击发两个过程。

27、进一步的，击物杆的长度小于第一支撑架和第二支撑架的高度，避免击物杆在下落到最低点时被折断。

28、本发明还提供了一种利用棘轮离合的周向蓄能击发方法，通过蓄力传动组件带动转动轴组件上的棘轮组件进行蓄力工作，并将击物杆在第一支撑架和第二支撑架之间转动到最高点，此时蓄力传动组件驱动击物杆越过死点位置，第一弹性击发组件和第二弹性击发组件的弹性势能达到最大值进行击发工作，第一弹性击发组件和第二弹性击发组件快速收缩，使得击物杆快速从最高点周向转动至最低点，此时蓄力传动组件与棘齿轮呈分离状态，通过第一弹性击发组件和第二弹性击驱动击物杆转动，使得在击发过程中转动轴组件以及棘齿轮与蓄力传动组件完全分离，避免电机过载。

29、进一步的，采用弹簧装置储存弹性势能的方式，实现小电机，蓄大能的目的。可通过更换弹簧型号改变弹性模量，或者更改弹簧的长度来变换面对击发不同物体时所需力的大小。以上方法相对于更换电机有着更简单的操作方式，并且大幅度的减少了传统击发装置因力的需求过大，导致适配电机带来的成本等问题。利用棘轮的结构，实现由电机到击发装置的离合控制，有效的降低了装置所带来的冲击及过载问题，有效的降低了传统击发机构的制作成本、提升了装置整体的安全性。