一种闸机及其闸机系统的制作方法

本发明涉及闸机技术领域，尤其涉及一种闸机及其闸机系统。

背景技术：

闸机，是一种通道阻挡装置，用于管理承载物的进出。其最基本的功能是实现一次通过一承载物，可用于各种共享物品柜或门禁场合的入口处或出口处。现有市面上的闸机装置，包含闸机转轮和驱动电机，驱动电机直接驱动并限制闸机转轮的转动。然而，该闸机装置存在如下缺陷：一、闸机装置只可单向运动，不可换向；二、不能通过机械转动的识别方式对通过的承载物数量进行统计；三、通过驱动电机直接动力于闸机转轮，功耗大，电机易损坏。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本申请提供了一种闸机，包含：壳体；闸机转轮，可枢转的安装于壳体，且闸机转轮上设有凸齿，随着闸机转轮的转动，所述凸齿阻挡或释放承载物；转动限位件，耦接闸机转轮，且转动限位件配置为限定闸机转轮向第一方向旋转预设角度和/或向第二方向旋转预设角度。

如上所述的闸机，其中，所述转动限位件包含第一转动件和第二转动件，且所述第一转动件配置为跟随所述闸机转轮向第一方向旋转，所述第二转动件配置为跟随所述闸机转轮向第二方向旋转。

如上所述的闸机，其中，第一转动件为第一棘轮，第一棘轮与所述闸机转轮耦接为一体，所述第一棘轮具有第一棘齿；第二转动件为第二棘轮，第二棘轮与所述第一棘轮或闸机转轮耦接为一体，所述第二棘轮具有第二棘齿，所述第二棘齿的齿向与所述第一棘齿的齿向相背；所述转动限位件还包括：第一棘爪，具有第一棘爪主体和第一棘爪尖部，所述第一棘爪尖部配置为对所述第一棘轮止逆；以及第二棘爪，具有第二棘爪主体和第二棘爪尖部，所述第二棘爪尖部配置为对所述第二棘轮止逆。

如上所述的闸机，其中，所述第一棘轮的上表面设有至少一个缺口，所述第二棘轮的下表面设有至少一个凸块，所述至少一个凸块适于伸入所述至少一个缺口中。

如上所述的闸机，其中，所述至少一个凸块突出于所述第一棘齿的顶面，所述第一棘齿的顶面和第二棘齿的底面存在间隙。

如上所述的闸机，其中，所述第一棘轮的上表面包括第一扇形缺口和第二扇形缺口，第一扇形缺口和第二扇形缺口相对向的分布在第一棘轮的中心的两侧，；所述第二棘轮的下表面包括第一扇形凸块和第二扇形凸块。可选的，第一扇形缺口的面积小于第二扇形缺口的面积，且第一扇形凸块的面积小于第二扇形凸块的面积。

如上所述的闸机，其中，所述闸机还包含：驱动件，配置为驱动所述第一棘爪对所述第一棘轮脱离止逆或驱动所述第二棘爪对所述第二棘轮脱离止逆。

如上所述的闸机，其中，所述驱动件包含驱动电机以及与所述驱动电机的输出轴相耦接的转轮，所述转轮具有近心端和远心端，所述第一棘爪和第二棘爪分别具有第一棘爪驱动端和第二棘爪驱动端，所述转轮位于所述第一棘爪驱动端和第二棘爪驱动端围设的空间内。

如上所述的闸机，其中，所述第一棘爪驱动端和第二棘爪驱动端分别具有第一棘爪弯折部和第二棘爪弯折部，随着转轮的转动，所述远心端择一的抵顶所述第一棘爪弯折部或第二棘爪弯折部到预设位置时，使得所述第一棘爪尖部脱离所述第一棘轮的棘齿或所述第二棘爪尖部脱离所述第二棘轮的棘齿，从而释放所述第一棘轮或第二棘轮。

如上所述的闸机，其中，所述第一棘爪和第二棘爪均可旋转的安装在第二旋转轴上，第二旋转轴上还安装有棘爪扭簧，所述棘爪扭簧的两端分别卡在所述第一棘爪的第一棘爪驱动端和第二棘爪的第二棘爪驱动端的外侧。

如上所述的闸机，其中，所述闸机包含检测第一棘爪动作的第一检测件，检测第二棘爪动作的第二检测件；当所述远心端抵顶所述第一棘爪弯折部到预设位置时，所述第一棘爪的第一棘爪驱动端的外侧触发第一检测件；当所述远心端抵顶所述第二棘爪弯折部到预设位置时，所述第二棘爪的第二棘爪驱动端的外侧触发第二检测件。

如上所述的闸机，其中，所述闸机转轮、第一棘轮和第二棘轮均可旋转的安装在第一旋转轴上，且所述第一棘轮的顶部和底部分别与所述第二棘轮和闸机转轮相咬合。

如上所述的闸机，其中，所述闸机包含检测第一棘爪动作的第一检测件，检测第二棘爪动作的第二检测件，以及检测所述闸机转轮转动的第三检测件。

如上所述的闸机，其中，所述闸机还包含转动检测拨爪，所述转动检测拨爪具有检测端和触发端，所述检测端上设有弧形凸起，当所述闸机转轮的凸齿压抵所述弧形凸起时，所述触发端触发所述第三检测件。

根据本申请另一方面，提出了一种闸机系统，具有轨道和安装在轨道一端的如上所述的闸机。

本申请提供的闸机由于配置了与闸机转轮相耦接的转动限位件，例如转动限位件采用第一转动件和第二转动件，使得单个电机就可以限定闸机转轮向不同方向转动，且可避免驱动电机直接驱动闸机转轮，减少对驱动电机造成的损坏。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1a和图1b分别是根据本申请一个实施例的闸机的顶面和底面的结构示意图；

图2是图1a中闸机的闸机转轮和转动限位件的结构示意图；

图3a和图3b分别是图2中转动限位件的第一棘轮的顶面和底面的结构示意图；

图4a和图4b分别是图2中转动限位件的第二棘轮的顶面和底面的结构示意图；

图5是图2中转动限位件的第一棘爪的结构示意图；

图6是图2中转动限位件的第二棘爪的结构示意图；

图7是图1a中闸机的驱动件的结构示意图；

图8是图1a中闸机的爆炸示意图；

图9是图1a中闸机的工作过程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

闸机包含闸机转轮、限位杆和驱动电机，为了限制闸机转轮的旋转角度来通过或释放承载物，通常会在闸机转轮的两侧分别设置限位驱动机构，例如，闸机转轮的两侧分别设有驱动电机和限位杆，当闸机转轮旋转一定角度时，两侧的限位杆在驱动电机的驱动下，分别插入闸机转轮的两侧的凹槽进行锁定。然而，该闸机装置存在如下缺陷：一、闸机装置只可单向运动，不可换向；二、不能通过机械转动的识别的方式对通过的承载物数量进行统计；三、通过驱动电机直接动力于闸机转轮，功耗大，电机易损坏。

本申请提供了一种闸机，由于配置了与闸机转轮相耦接的转动限位件，例如转动限位件采用第一转动件和第二转动件，使得单个电机就可以限定闸机转轮向不同方向转动，且可避免驱动电机直接驱动闸机转轮，减少对驱动电机造成的损坏，并通过简单的机械转动的识别的方式对通过的承载物数量进行统计。

下面通过具体的实施例来进一步说明本申请技术方案。本领域技术人员应当理解，以下的描述仅仅是为了方便对本申请技术方案的理解，并不应当用来限制本申请的保护范围。

图1a和图1b分别是根据本申请一个实施例的闸机的顶面和底面的结构示意图。如图所示，闸机具有壳体，壳体包含下机构盒体11和上机构盒体12，下机构盒体11和上机构盒体12通过打螺丝或卡扣的方式相固定。壳体的底面安装有闸机转轮24，壳体内安装有限定闸机转轮24转动预设角度的转动限位件。根据一种实施例，闸机转轮24也可以安装在壳体内，闸机转轮24的凸齿从壳体的一侧开口伸出，从而对闸机转轮24进行安全防护。

本申请的闸机的转动限位件与闸机转轮相耦接，能择一的限定闸机转轮向第一方向或向第二方向旋转预设角度。具体的，转动限位件包含第一转动件和第二转动件，且所述第一转动件配置为跟随所述闸机转轮第一方向旋转，所述第二转动件配置为跟随所述闸机转轮第二方向旋转。由于闸机转轮可双向转动控制承载物的进出，不仅实现一次只通过一个承载物，还使得承载物可从同一个轨道口进或出，极大提升闸机的便利性。例如，当将该闸机应用在共享晴雨伞柜中，用户在任意的轨道口处，均可借出或归还晴雨伞。

根据本申请的一个实施例，如图2所示，转动限位件采用双棘轮机构，包含第一棘轮21和第二棘轮22，以及第一棘爪54和第二棘爪52。所述闸机转轮24、第一棘轮21和第二棘轮22均可旋转的安装在第一旋转轴23上，且所述第一棘轮21的顶部和底部分别与所述第二棘轮22和闸机转轮24相咬合。其中，第一棘轮21，构成上述第一转动件，与所述闸机转轮24耦接为一体，所述第一棘轮21具有第一棘齿211；第二棘轮22，构成上述第二转动件，与所述第一棘轮21或闸机转轮24耦接为一体，所述第二棘轮22具有第二棘齿221，且所述第二棘齿221的齿向与所述第一棘齿211的齿向相背；第一棘爪54，具有第一棘爪主体和第一棘爪尖部，所述第一棘爪尖部配置为对所述第一棘轮止逆；第二棘爪52，具有第二棘爪主体和第二棘爪尖部，所述第二棘爪尖部配置为对所述第二棘轮止逆。

根据本申请的一个实施例，闸机转轮24和转动限位件之间的连接关系如图3a、图3b、图4a、图4b以及图8所示。所述第一棘轮21的上表面或顶面设有缺口212，所述第二棘轮22的下表面或底面设有凸块222，所述凸块222插入所述缺口212中定位咬合。具体的，所述缺口212的数量具有两个，分别为第一扇形缺口和第二扇形缺口，第一扇形缺口和第二扇形缺口相对向的分布在第一棘轮21的中心的两侧；所述凸块222的数量具有两个，分别为第一扇形凸块和第二扇形凸块，第一扇形凸块与所述第一扇形缺口相适配，第二扇形凸块与所述第二扇形缺口相适配。可选的，第一扇形缺口的面积小于第二扇形缺口的面积，且第一扇形凸块的面积小于第二扇形凸块的面积。也即，当所述第二棘轮22的下表面的凸块222插入所述第一棘轮21的上表面的缺口212时，所述第一棘轮21和第二棘轮22相互咬合成一体，共同运动。类似的，第一棘轮21的下表面设有凸块213，闸机转轮24的上表面设有缺口243，当所述第一棘轮21的下表面的凸块213插入所述闸机转轮24的上表面的缺口243时，所述第一棘轮21和闸机转轮24相互咬合成一体，共同运动。

如图2、图5和图6所示，第一棘爪54和第二棘爪52结构类似。以第一棘爪54进行说明，第一棘爪54包含棘爪主体，以及位于棘爪主体的两端的第一棘爪尖部543和第一棘爪驱动端，且第一棘爪驱动端具有位于内侧的第一棘爪弯折部541和位于外侧的第一棘爪角端542。需要指出的是，第一棘爪驱动端的内侧和外侧是以驱动件6作为参照物，靠近驱动件6的一侧为内侧，远离驱动件6的一侧为外侧。其中，第一棘爪尖部543插入第一棘轮21的第一棘齿211的齿槽中时，第一棘轮21被止逆，不能沿顺时针方向或第一方向继续转动。类似的，第二棘爪52包含棘爪主体，以及位于棘爪主体的两端的第二棘爪尖部523和第二棘爪驱动端，且第二棘爪驱动端具有位于内侧的第二棘爪弯折部521和位于外侧的第二棘爪角端522。第二棘爪尖部523插入第二棘轮22的第二棘齿221的齿槽中时，第二棘轮22被止逆，不能沿逆时针方向或第二方向继续转动。

如图2和图7所示，驱动件6包含驱动电机62和转轮61。其中，转轮61与驱动电机62的输出轴相耦接，且转轮61具有近心端612和远心端611。驱动电机62驱动转轮61转动，转轮61对应择一的驱动第一棘爪54或第二棘爪52摆动，从而择一的驱动所述第一棘爪54对所述第一棘轮21脱离止逆或驱动所述第二棘爪52对所述第二棘轮22脱离止逆。根据本申请的一种实施例，所述转轮61采用盘形凸轮，所述盘形凸轮位于所述第一棘爪驱动端和第二棘爪驱动端围设的空间内。随着盘形凸轮61的转动，所述远心端611择一的抵顶所述第一棘爪弯折部541或第二棘爪弯折部521时，使得所述第一棘爪尖部543脱离所述第一棘轮21的棘齿或所述第二棘爪尖部523脱离所述第二棘轮22的棘齿，从而释放所述第一棘轮21或第二棘轮22。由于转轮61转动过程中需要一定的高度空间，第一棘轮21的上表面设置的缺口212突出于所述第一棘齿211的顶面，使得所述第一棘齿211的顶面和第二棘齿221的底面存在间隙。

为了检测闸机1的转动情况，从而对承载物通过的数量进行统计，所述闸机包含检测第一棘爪动作的第一检测件，检测第二棘爪动作的第二检测件，以及检测所述闸机转轮转动的第三检测件。例如，第一检测件、第二检测件和第三检测件分别采用微动开关k1、微动开关k2和微动开关k3。需要说明的是，本申请并不限制第一检测件、第二检测件和第三检测件的类型，任一检测件均可采用微动开关、红外光耦或霍尔开关等。

结合图1-图7，根据本申请的一个实施例，闸机的装配过程及工作原理如图8和图9所示。壳体的下机构盒体11、上机构盒体12通过一定数量的螺钉13(例如7颗螺钉)固定成一体，起整体结构支撑作用。闸机1整体固定在轨道8的一端，例如轨道的入口处或出口处。闸机转轮24从下机构盒体11下方穿过中孔111，其上表面设置的缺口243与第一棘轮21的下表面的凸块213相互咬合。第一棘轮21的上表面的缺口212与第二棘轮22的下表面的凸块222相互咬合。第一旋转轴23从上方向下依次穿过第二棘轮22，第一棘轮21，下机构盒体11，闸机转轮24以及垫片25。卡簧26卡住第一旋转轴23的尾部卡簧槽，将以上各部件同轴固定。第二旋转轴51依次穿过第二棘爪52，棘爪扭簧53和第一棘爪54，并固定在下机构盒体11的转轴孔112处，且棘爪扭簧53两端分别卡在第二棘爪52的第二棘爪驱动端和第一棘爪54的第一棘爪驱动端的外侧。在棘爪扭簧53的弹力作用下，第二棘爪尖部523可插入第二棘轮22的第二棘齿221的齿槽处，第一棘爪尖部543可插入第一棘轮21的第一棘齿211的齿槽处。转轮61套设在所述驱动电机62输出轴上，驱动电机62置于下机构盒体的驱动电机槽113内。4颗螺钉43将微动开关k141及微动开关k242固定在上机构盒体12对应的开关固定槽内，其中，微动开关k1、微动开关k2、微动开关k3既可以为相同类型微动开关，也可以为不同类型微动开关。2颗螺钉43将微动开关k335固定在下机构盒体11外的微动开关固定槽内。螺钉31依次穿过垫片32，转动检测拨爪33，和转动检测扭簧34，固定在下机构盒11体下方的螺柱上。转动检测扭簧34的一端插入下机构盒体11的长圆孔，另一端卡在转动检测拨爪33的外侧，使转动检测拨爪33压住微动开关k335。

闸机1置于轨道8的一端，例如轨道的入口处或出口处。闸机转轮24具有六个凸齿241，用以控制承载物7通过。闸机转轮24每转动一个凸齿，也即闸机转轮24每旋转预设角度，例如60度，两凸齿间的承载部242携带一个承载物7进或出闸机1。闸机转轮24，第一棘轮21、第二棘轮22同轴且两两咬合成一体，三者同步转动。常态下或初始状态下，例如驱动电机未开始工作，第二棘爪52，第一棘爪54在棘爪扭簧53弹力作用下，第二棘爪52的第二棘爪尖部523卡住第二棘轮22的第二棘齿221，使闸机转轮24不能逆时针转动；第一棘爪54的第一棘爪尖部543卡住第一棘轮21的第一棘齿211，使闸机转轮24不能顺时针转动。

驱动电机62是闸机打开或关闭的动力源，驱动电机62输出轴带动转轮61转动。转轮61向右转动时(如图8所示)，转轮61的远心端611推动第二棘爪52的第二棘爪弯折部521的圆弧面，当远心端611抵顶所述第二棘爪弯折部521到预设位置时，第二棘爪52的第二棘爪角端522抵到微动开关k242时，驱动电机62停转。此时，第二棘爪52的第二棘爪尖部523与第二棘轮22的第二棘齿221脱离，使闸机转轮24可以逆时针转动，承载物7可以向左通过。转轮61向左转动时，转轮61的远心端611推动第一棘爪54的第一棘爪弯折部541的圆弧面，当远心端611抵顶所述第一棘爪弯折部541到预设位置时，第一棘爪54的第一棘爪角端542抵到微动开关k141时，驱动电机62停转。此时，第一棘爪54的第一棘爪尖部543与第一棘轮21的第一棘齿211相脱离，使闸机转轮24可以顺时针转动，承载物7可以向右通过。

当承载物7(例如，雨伞、充电宝、单车、轮椅等)向左或向右通过时，闸机转轮24的凸齿241会推动转动检测拨爪33的检测端331，例如检测端331具有弧形凸起，即闸机转轮24的凸齿241压抵所述弧形凸起时，使转动检测拨爪33的触发端脱离微动开关k335，从而触发微动开关k3。该微动开关k3的信号跳变即为闸机转轮24转动的依据。闸机系统可根据该信号执行驱动电机62回转到初始位置。这样就可以只允许当前通过的承载物7通过，通过后不允许下一承载物通过。当承载物7向左通过时，在触发了前述微动开关k335后，承载物7向左完全通过时，第一棘爪54的第一棘爪角端542触到微动开关k141后再放开。此时，微动开关k141的跳变信号为承载物7完全通过的依据。对此信号进行统计，即可确定通过的承载物7的数量。当承载物7向右通过时，在触发了前述微动开关k335后，承载物7向左完全通过时，上棘爪52的第二棘爪角端522的圆弧面触到微动开关k242后再放开。此时，通过获取微动开关k242的跳变信号，进而判断承载物7是否完全通过。对此信号进行统计，即可确定通过的承载物7的数量。通过以上方法，驱动电机62的不同转动方向控制承载物7可通过的方向。通过统计承载物7的数量、检测微动开关k335和微动开关k242的转动,以及驱动电机62回位后达到锁止闸机转轮24，可以精确的控制通过闸机的承载物7的数量。

本申请的闸机由于配置了与闸机转轮相咬合的第一转动件和第二转动件，可具有如下效果：

1、用两个棘爪与棘轮的离合控制闸轮的可转动方向，使得单个闸机或驱动电机就可以限定承载物的通过方向；

2、通过电机输出轴上的转轮带动两个棘爪与棘轮之间的咬合，进而控制可转动方向，可避免驱动电机直接驱动闸机转轮，减少对驱动电机造成的损坏；

3、闸机转轮处于初始状态或转动初期，与闸机转轮配合的转动检测拨爪压抵检测开关，使得可以对闸机转轮的初始状态及其运动的检测；

4、每通过一个承载物，闸机都会触动一次微动开关，可通过闸机系统统计开关触动的次数，进而统计通过承载物的数量；或者当承载物达到规定的数量后，闸机系统控制驱动电机转动，锁闭闸机，进而控制允许通过的承载物的数量。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。