专利名称：打击式击昏器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种肉类加工作业中使用的动物击昏器。更具体说，本发明涉及通过使用打击式而不是穿透式来击昏动物的动物击昏器。
背景技术：
在牲畜和肉类加工作业中，进入的动物首先要用击昏器使之失去行动能力。一个早期的击昏方法是用手挥舞一个沉重的击昏锤。一个击昏锤可通过打击而不穿透头颅来实现其效果。但是，击昏锤很沉而且必须挥舞一段较长的时间才能达到产生打击所需的能量。这样的一个工具挥舞起来费力并且相对迟缓。最终，对于很多现代的肉类加工作业不再适用。
现代的动物击昏器使用一个进入动物头颅的气动穿透棒。这种类型的动物击昏器通过穿透以及机械破坏神经系统而非打击来达到击昏效果。尽管穿透棒的结构被证明非常有效，但是它们在屠宰作业中不能使用，因为文明和宗教禁止穿透动物的头颅。就算不考虑这些教义，目前对于任何肉类加工过程中穿透或暴露动物神经系统的任何部分而产生的潜在疾病污染的关注也逐渐增加。
迄今，已经普遍认为，打击式非穿透击昏器具有与获得所需适宜动物击昏的打击而非穿透的锤类似的特征。这样的工具包括一个沉重的打击头，需要相对长的加速距离和巨大的打击表面。这些特征和现代穿透棒结构以及肉类加工作业的高速要求相矛盾。
为通过打击完全击昏动物，打击头(以及附属移动部件)必须加速从而在冲击时产生充分的动能(打击能量)以提供必须的打击。由于现有的气动压力有限，一个沉重的打击头(和锤相比)不得不在相对长距离的驱动下或具有相当大的直径驱动活塞来获得必须的打击能量。这就使得工具大而笨重而无法采用。
已经发现，和一般的信条相反，一个打击式击昏器可制造一个非常轻质的打击头。打击头越轻，现有的气动压力产生的打击头速度越高。当打击头的速度翻倍时，对于固定的打击头重量，打击能量可增长四倍。对于可控制大小并在商业上成功的打击式击昏器，必须小于现有的穿透棒击昏器并且在现有的气动压力下运行。
尺寸和压力限制限定了施于击昏头以加速的力量和该力量施用的距离，从而限制了取决于击昏头质量的击昏头的速度。当击昏头的质量减小时，速度以几乎相同比例增加。由于击昏头的动能取决于其速度的平方和质量的乘积，提高的速度和按比例降低的质量的实际结果是增加击昏能量和工具产生的打击力。这样就发现优选减小打击式击昏器中击昏头(及附属移动部件)的质量以使打击能量最大化。
为避免穿透，一个打击式击昏器必须具有一个相对穿透棒结构更大的击昏头。但是，当试图降低质量并提高击昏棒速度时该直径的增加造成几个问题。一个问题在于击昏头大的直径会导致质量增加。这就降低了击昏头的速度从而对工具的运行产生负面影响。如若在有限的尺寸和压力限制下要取得所需的打击能量，打击头必须精心设计为低质量高强度。
第二个问题牵涉到打击头从工具的延伸距离和传至打击头的高打击能量。因为打击头不能穿透动物，其超出工具的距离比在穿透螺栓结构中的更为有限。如果工具被启动前工具与动物没有紧密接触，给予打击头的高能将被传至工具。如果这些重复发生就会损坏工具。因为不能完全避免偶尔不与动物接触的开火，必须使用工具内改进的能量吸收系统来阻止击昏头并且吸收击昏能量。
击昏头有限的延伸距离使得在工具前面设置一个致动器作为防止工具在确实与动物紧密接触前被启动的闭锁更加重要。美国专利申请6,135,871公开了一种用于穿透棒击昏器结构的致动器，包括一个围绕穿透棒的轴向滑动汽缸并当棒被收回时延伸超过棒。一个围绕冲击区域的致动器是有利的，因为这使致动器的感应末端尽可能地接近冲击区域。
但是，将这样一个理想的致动器用于一个大直径轻质的击昏头被证明是非常困难的。一个困难与致动器内大直径击昏棒前面的空气有关。当汽缸式致动器的开放前端按在动物上时，空气被截留在汽缸式致动器中击昏头和与动物接触的末端之间。打击式击昏头的大直径意味着击昏头前的空气具有比穿透棒结构更大的体积。如果击昏头被驱动向动物移动时这些增加的空气体积不能迅速溢出，就产生了一个压力累积。该击昏头的轻质意味着这样的一个压力累积可具有一个不成比例的巨大影响并降低了击昏头的速度使低于所需最小击昏能量。
控制击昏头超出工具前面的延伸距离是另一个在打击式结构而在穿透棒结构中没有的困难。在一个打击式击昏器中，击昏头必须不穿透动物，而必须用充足的力量产生必要的冲击力冲击动物。
鉴于现有技术中的问题和缺陷，因此本发明的目的在于提供一种气动动物击昏器，通过打击击昏动物，与穿透棒击昏器具有类似的重量和尺寸，并且能够用类似的气动压力和流动速率操作。
本发明的另一些目的和优点在详细说明中可以部分明显看出。
发明内容
本发明的以上和其它目的对本领域技术人员非常明显，上述目的在于一种气动动物击昏器以通过打击而非穿透动物来击昏动物。该打击式击昏器包括一个在击昏器外壳内的一个汽缸内滑动的活塞。一个致动器位于外壳的前端以在工具与动物的接触时检测。活塞和外壳的内部限定了一个压力腔并且一个扳机控制了加压流体，如空气，从源向压力腔的流动。
当击昏棒被释放时活塞驱动击昏棒向外壳的前端移动。该击昏棒具有足够大的直径以防止穿透动物。一个位于外壳内的捕捉器在一个可收回位置抵住加压流体施于活塞的压力可松开地保持活塞。该致动器可操作地连接至捕捉器以使捕捉器释放活塞并当致动器与动物接触时使活塞驱动击昏棒向外壳前端移动。
击昏棒相对前端具有受限的延伸距离，可防止穿透。击昏棒和活塞相对于加压流体作用于活塞的力量充分轻的重量，使当击昏棒被加压流体驱动向外壳前端最大限度地移动时击昏棒具有最低的击昏速度和击昏能量来通过冲击力击昏动物且并不穿透。
打击式击昏器的活塞优选与击昏棒一体制造，并且冲击头和捕捉端连接到其上。这就使得活塞和击昏棒由比冲击头和捕捉端更轻质的材料制成。击昏棒，捕捉端和冲击头优选中空的以降低重量。因为捕捉端和冲击头是可移动的，它们可用与击昏棒不同的材料制成。特别地，捕捉端可用更耐磨的材料制成并且冲击头可更耐冲击。
本发明的另一个方面在于击昏棒的有限延伸距离，优选为可调节的。本发明的又一个方面在于缓冲器单元的结构以防止击昏棒的向前运动并当工具与动物非紧密接触时吸收击昏能量。缓冲器的形状使空气可在缓冲器邻近内表面流动以增加从缓冲器转移的热量。在优选的结构中，至少设计两个缓冲器。
本发明的另一个方面在于致动器被设计为围绕击昏棒轴向滑动的套筒并且包括一个或多个开口以排出击昏棒前面的空气。该通气防止击昏棒前导致其速度减缓和击昏棒能量降低的压力的累积。这也防止空气通过击昏棒压入动物的头颅。
可选择地，使用一个使位于致动器和捕捉器之间的相应扳机阀操作的一个第二扳机。该第二扳机使相应扳机阀致动以释放捕捉器。
本发明的另一个方面在于提供了一种汽缸内表面的抗摩擦涂层。当活塞驱动击昏棒移动时该抗摩擦涂层通过减少汽缸和活塞之间的摩擦提高了击昏棒速度。
旨在提高击昏棒速度的本发明的一个附加方面在于多个旋转的捕捉突指形成的低摩擦转动门闩装置。该捕捉突指当旋转至开放位置时迅速完全地释放活塞。
本发明的特征是具有新颖性的并且本发明的部件特征将在所附的权利要求中详细说明。附图仅作为说明而非限定性的。发明自身，然而，包括装置和操作方法，结合附图和详细描述能够得到最好的说明。
图1为根据本发明的打击式击昏器的横截面图。
图2为表示图1所示的打击式击昏器的捕捉装置的横截面详图。图1中的捕捉装置在此被拉近，捕捉装置与击昏棒的捕捉端连接。在该图中阻挡部件都被移开，这样捕捉装置可以看的更清楚。
图3为与图2相同的捕捉装置的另一个横截面详图。但是该图中捕捉装置位于在击昏棒的捕捉端被释放后的开放位置。
图4为第二扳机和阀部件的横截面详图。
具体实施例方式
为描述本发明的最佳实施例，将参照附图1-4，其中相同数字代表发明中的相同技术特征。
参照图1，本发明的打击式击昏器包括一个具有位于其内部的汽缸12和在汽缸内滑动的活塞14的外壳10。活塞14优选作为具有一个捕捉端18和一个冲击头20的击昏棒16的一部分一体形成。结合的活塞14和击昏棒16优选由轻质材料制成，如铝，以减少重量。
捕捉端18优选由耐磨材料制成，如钢。一种耐冲击材料用于冲击头20。工具钢，不锈钢和类似材料适用于冲击头20和捕捉端18。如果需要，捕捉端和冲击头可被拆除。这就使得这些零件磨损后可被更换，或需要时可改变冲击头的形状。
第一扳机22用于控制一个阀系统24以将加压流体，优选压缩空气，供应至形成于外壳10内的一个压力腔。该压力腔包括围绕汽缸12外周的标号26和28标出的区域以及位于活塞14后面的汽缸12的内部区域32。压缩空气可自由迅速地从区域26和28通过开口30移至活塞14后面的区域32以对活塞的后侧提供压力把它向工具的前部推动。
扳机22通过为工具加压被用于打击式击昏器开火的准备，实际上没有释放活塞和击昏棒来进行击昏过程。图2和3所示的捕捉装置防止活塞14和击昏棒16向前移动。在优选方案中，捕捉装置释放前必须具备两个额外的条件。位于工具前部的致动器42必须与动物接触以接受打击并且第二扳机70(参见图4)必须手动操作。
捕捉端18被多个围绕相应轴36旋转的捕捉突指34限制。当捕捉滑块38位于后方位置时，如图1和2所示，捕捉突指保持在闭合位置并且捕捉端18受限。当捕捉滑块38向工具前部移动时，如图3所示，捕捉滑块直径的减小使得捕捉突指34的后端向彼此移动并且捕捉突指的前端打开。当捕捉突指34向开放位置绕轴转动，释放捕捉端18，活塞14和击昏棒16可自由向工具的前部迅速加速以给予打击。
捕捉滑块38通过捕捉活塞40轴向移动以接合和释放捕捉突指。捕捉活塞40通过致动器42和第二扳机70控制的气压移动。当致动器42压在动物身上时，压缩空气被导为一条通过被第二扳机70控制的第二阀72的线(参见图4)并且最终到达捕捉活塞40的后方。施于捕捉活塞40背部的压力驱动其向工具前部移动，从而使捕捉滑块38向前移动并且释放捕捉突指。
第二扳机70和阀72位于一个可能位于工具外壳上部任何适宜位置并且通过压缩空气软管与主工具连接的第二扳机外壳74内。该工具通常通过首先挤压扳机22为活塞后部提供压缩空气来开动。接着将工具与动物接触，将前端致动器42移至后方。致动器的向后运动将压缩空气释放至第二扳机并且工具预备开火。当操作者扣动第二扳机，捕捉活塞40向前运动，击昏棒被释放并且给予打击。
两个扳机的使用确保了操作者的手远离工具的工作端。支撑棒44位于工具的后部以提供悬挂和抵衡工具重量的可调节的安装点。
致动器42包括一个在其外周形成气动阀狭缝48的轴向滑动部件46。当致动器滑向后方时，狭缝48允许压缩空气通过阀开口50流出并最终到达第二扳机阀72。致动器46的前端52被车以外螺纹连接并且接合调节帽54上的对应内螺纹。通过在螺纹52上旋转调节帽54，可改变工具和致动器42的长度。
通过改变致动器42的长度，冲击头20超过工具前部的延伸距离被控制并受到限制。这就使得对传至动物的冲击力有额外控制并且防止穿透，从而确保动物仅被冲击力击昏。击昏棒巨大的直径也促进了击昏但不穿透的目的。最后，冲击头被定形以避免被无意穿透。冲击头不应该具有任何可能引发穿透的形状，例如尖锐端或尖端。相反，优选平面，略圆形或略半球形末端。
弹簧56位于致动器周围，调节帽54后方，不断驱使滑动致动器向工具前面移动。这就防止了工具在其与动物接触好之前被启动。
为将击昏棒16的速度提高到最大，它被制造为尽可能的轻。击昏棒和活塞共同的重量相对于压缩空气作用于活塞的力量要足够低，使击昏棒具有所需最低的击昏速度和击昏能量来通过冲击力击昏动物且并不穿透。除使用相对轻质的材料如铝作为击昏棒外，优选其为中空的。捕捉端18(见图2)和冲击头20也优选为中空的。
该工具使用工具内事先充气的压力室驱动受限活塞的设计，这就避免了早先的设计中需要在击昏过程中压缩空气流过一个扳机阀。工具在启动前被完全充气并且不需要在实际击昏期间压缩空气流过受限的小直径阀通道。
除了使活塞和击昏棒尽可能轻之外，减小摩擦和击昏棒前进运动中其它类型的阻力也是适宜的。考虑至此，绕轴旋转的捕捉结构尤其有利，因为它一旦释放，其摩擦力与展示一个穿透棒击昏器的美国专利申请6,135,871描述的收集型的捕捉装置相比极小。关于阀装置24的操作以及气压排序以收缩活塞14的细节在该专利中也有详细描述并且在此处作为参考。
另一个摩擦力来源，最好也被减小的，就在于活塞14的外表面和汽缸12的内表面之间的接触。为减小该摩擦，汽缸12优选具有内抗摩擦涂层。为进一步减小棒和其滑入的轴承之间的磨损，由铝制成的击昏棒被严格阳极化处理。
然而另一个摩擦力来源是由必须被提前放入移动活塞和击昏棒内的空气向前加速造成的。汽缸12内的活塞的前面区域和致动器42内冲击头20前面的区域包括一个充满释放活塞前具有大气气压的空气的巨大容积。当活塞向前运动时，该两区域内的空气被迅速移动。
汽缸14前面区域具有多个孔开口68以最后将空气排入扳机22所处的把手60的前面。冲击头20前面的区域也限定了一个包括将被排出的空气的容积。
由于击昏棒的大直径，冲击头20前面的区域限定了一个比穿透棒结构内的容积更大的容积。当致动器42的开口端按在动物上时，它使冲击头20出现处工具的的开口端封闭。这可造成冲击头20前面的容积被加压同时给予打击。该加压可直接减慢轻质活塞的速度并减小工具的打击能量。它也可将空气压入动物皮下或进入动物头颅。
调节帽54的开口62允许冲击头20前面的空气迅速有效地排出并且防止冲击头20前面加压。在击昏完成之后，扳机22和70被释放并且空气通过阀系统24导回活塞14前面的区域以收缩活塞并重置工具。该重置操作是公知的并且在美国专利申请6,135,871中有描述。
通过减小击昏棒(以及附连的移动部件)的重量，减小摩擦并在击昏棒前面提供改进的空气排出，图1中的打击式击昏器为击昏棒提供了极高的击昏能量以对动物产生适宜的打击。致动器42完全围绕意图冲击区域的结构，使之很难启动击昏器，除非帽54与动物接触良好。
但是，在没有和动物良好接触时工具偶尔也会被启动。这种情形下，击昏棒必须减速并且击昏棒的击昏能量必须在工具内被安全吸收。在现有技术的穿透棒击昏器结构中，弹性材料的单个缓冲器被用来吸收棒的冲击。当缓冲器被打击，击昏能量传至单个缓冲器并且转化为热。
该用于冲击产生的内热对用于制造缓冲器的材料的弹性特性是有害的。因此，在本发明中，缓冲器有两个部件64和66构成，允许空气在两者间流通。前缓冲器64和后缓冲器66被一条气缝隔开。当活塞14在汽缸16内往复运动时，空气从排泄孔68被泵出。该空气流通也可移动缓冲器间的空气并且有效带走包括缓冲器64和66的缓冲器单元内部多余的热量。
尽管优选的设计使用了两个独立的缓冲器，也可使用其它包括两个以上缓冲器部件或使用凸缘或在单个缓冲器上形成开口的结构。这些结构允许空气在缓冲器单元的内部区域流通并且带走多余的热量。通过增加缓冲器单元的表面积并且允许空气在缓冲器相邻内表面流动，缓冲器的寿命可大大延长。
本发明已结合特定的优选实施例具体描述，在前面描述的基础上本领域技术人员显然明了很多可选择的方案，改进和变化。故此本发明所附的权利要求包括任何此类可选择方案，改进和变化，均在本发明的实际范围和主旨之内。
因此，所述的发明要求以下权利
权利要求
1.一个通过冲击击昏动物的气动动物击昏器，包括一个具有一个前端和一个内室的外壳；一个安装于外壳前端的致动器；一个可移动地安装在外壳的内室内的活塞，该活塞和内壳限定了一个压力腔；一个由活塞驱动的向外壳前端移动的击昏棒，该击昏棒具有大到足以防止穿透动物的直径；一个位于外壳内的捕捉器并适于在一个可收回位置可松开地保持活塞；以及一个适于控制加压流体从加压流体源向压力腔的流动并对活塞施加力的扳机；该致动器可操作地连接至捕捉器以使捕捉器释放活塞并当致动器与动物接触时使活塞驱动击昏棒向外壳前端移动；该击昏棒相对外壳前端具有受限的延伸距离以防止穿透动物；该击昏棒和活塞具有相对于加压流体作用于活塞的力量的充分轻的重量，使当击昏棒被加压流体驱动向外壳前端最大限度地移动时，击昏棒具有最低的击昏速度和击昏能量来通过冲击击昏动物且并不穿透。
2.如权利要求1所述的气动动物击昏器，其中，活塞与击昏棒连为一个整体。
3.如权利要求2所述的气动动物击昏器，其中，一体化的活塞和击昏棒具有一个独立的冲击头和捕捉端，该活塞和击昏棒由比冲击头和捕捉端更轻的材料制成。
4.如权利要求2所述的气动动物击昏器，其中，击昏棒为中空的。
5.如权利要求1所述的气动动物击昏器，其中，击昏棒具有一个独立的冲击头，该冲击头在击昏过程中与动物接触。
6.如权利要求5所述的气动动物击昏器，其中，冲击头是可移动和可置换的。
7.如权利要求1所述的气动动物击昏器，其中，击昏棒具有一个独立的捕捉端以与捕捉器连接，该捕捉端由比击昏棒更耐磨的材料制成。
8.如权利要求1所述的气动动物击昏器，其中，击昏棒的受限延伸距离是可调的。
9.如权利要求8所述的气动动物击昏器，其中，致动器具有一个可调长度，击昏棒的延伸距离随着致动器长度的增加而缩短。
10.如权利要求1所述的气动动物击昏器，还包括一个缓冲器以阻止击昏棒的向前运动。
11.如权利要求10所述的气动动物击昏器，其中，缓冲器包括至少两个部分。
12.如权利要求10所述的气动动物击昏器，其中，缓冲器的形状允许空气在邻近缓冲器的内表面流动以增加从缓冲器传走的热量。
13.如权利要求1所述的气动动物击昏器，其中，致动器包括一个环绕击昏棒的轴向滑动的套管。
14.如权利要求13所述的气动动物击昏器，其中，该套管包括一个前端，该套管前端包括至少一个开口以排出击昏棒前面的空气。
15.如权利要求13所述的气动动物击昏器，其中，该套管包括一个可移动前端以改变套管的长度并调节击昏棒的延伸距离，该套管的可调节的前端包括至少一个开口以排出击昏棒前面的空气。
16.如权利要求13所述的气动动物击昏器，其中，致动器包括一个气动阀并且该捕捉器由致动器气动操纵。
17.如权利要求16所述的气动动物击昏器，还包括一个第二扳机，并且对应的扳机阀位于致动器和捕捉器之间，该第二扳机操纵相应的扳机阀以释放捕捉器。
18.如权利要求1所述的气动动物击昏器，其中，致动器包括一个安装于外壳前端的动物头部接触器。
19.如权利要求18所述的气动动物击昏器，其中，捕捉器由加压流体源操纵并且动物头部接触器适于控制加压流体从加压流体源向捕捉器流动以释放活塞。
20.如权利要求1所述的气动动物击昏器，其中，击昏棒包括一个半球形的冲击头以防止穿透。
21.如权利要求1所述的气动动物击昏器，其中，击昏棒包括一个中空的铝杆和一个钢制的冲击头。
22.如权利要求1所述的气动动物击昏器，其中，活塞在外壳内的一个汽缸内滑动，并且所述汽缸具有抗摩擦涂层。
23.如权利要求1所述的气动动物击昏器，其中，捕捉器包括多个枢轴转动的捕捉突指。
全文摘要
一种气动动物击昏器，通过加速一个轻质击昏棒至高速来获得高的击昏能量以产生打击并击昏而非穿透动物。为减轻重量，击昏棒优选中空并且由轻质材料制成。一个在汽缸内滑动并具有抗摩擦涂层的活塞驱动击昏棒。该汽缸在运行前被加压并且一个捕捉器限制活塞直到它被启动。为提高击昏棒速度，击昏棒前的空气被排出以防止可能降低击昏棒速度的加压空气的累积。击昏棒的一端具有一个大直径的由抗变形材料制成的冲击头。另一端由抗磨损材料制成并且与捕捉器连接。冲击头超出工具前端的延伸距离是有限的并且优选为可调节的。提供一个特定形状的气冷内缓冲器以吸收击昏棒的高击昏能量以防止其损坏。
文档编号A22B3/00GK1764383SQ03826304
公开日2006年4月26日 申请日期2003年9月30日 优先权日2003年4月17日
发明者A·琼斯 申请人:贾维斯产品公司