钻探采样臂及钻探机器人的制作方法

本实用新型涉及钻探采样技术领域，具体地，涉及一种钻探采样臂及钻探机器人，尤其涉及一种内螺旋钻探式采样臂及钻探机器人。

背景技术：

钻探采样是从钻探获得的岩(矿)心或岩(矿)粉、岩(矿)屑中采集样品的工作，是一项重要环节。钻探过程必须根据当地的地质特点出发，从而实现钻探工艺与地质特点的完美结合，但是在采样过程中，传统叶轮式采样头容易出现漏料、易卡、易堵、易磨损和体积大等诸多问题。

经过检索，专利文献cn202735119u，公开了一种螺旋式采样头。通过外筒内壁、刮板下端面、钻头上端面形成一个密闭的空间使采样头的采样间在运输过程中是一个密闭的空间，能够避免漏料的情况发生。现有技术中采用外螺旋采样头进行钻探采样，以弥补漏料的现有技术的缺点。但是其外螺旋采样头体积较大，仍然会出现漏料的情况，所以就现有技术来看，并没有完全解决此技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种钻探采样臂及钻探机器人。

根据本实用新型提供的一种钻探采样臂，包括：上部件和下部件，上部件与下部件相连，其中上部件包括：基础外壳、气缸、活动套连接件和活动套，气缸位于基础外壳内，气缸的出轴与活动套连接件相连，活动套位于气缸和活动套连接件的下方。

其中下部件包括：万向节、弹性元件、万向节壳、传感器安装板、测距传感器、电机、电机固定壳、连轴箱壳体、存样筒和采样头，弹性元件位于万向节壳的内部，万向节与基础外壳可拆卸连接；万向节与万向节壳相连,测距传感器与传感器安装板相连；传感器安装板与万向节壳相连,电机在电机固定壳的内部，电机固定壳与万向节壳、连轴箱壳体分别是可拆卸连接；存样筒与采样头相连。

优选地，连轴箱壳体包括：第一连轴件、第二连轴件和第三连轴件，第一连轴件、第二连轴件、第三连轴件分别依次连接。

优选地，连轴箱壳体中还包括承压轴承和滚珠轴承，滚珠轴承安装在连轴箱壳体的上、下两端，承压轴承紧固连接第二连轴件和第三连轴件。

优选地，第二连轴件和第三连轴件的接合面活动连接，并在接合面的几何等分点处通过凹凸配合做水平定位。

优选地，第三连轴件与存样筒紧固连接。

优选地，存样筒与采样头在几何等分点处设置有顶丝。

优选地，下部件水平方向在360度范围内与垂直方向最大偏移50度角。

优选地，电机的出轴与第一连轴件通过平键连接，第一连轴件通过外齿驱动第二连轴件内齿，带动第二连轴件、第三连轴件、存样筒和采样头一起转动。

优选地，第一连轴件、第二连轴件、第三连轴件、存样筒与采样头水平方向能够随电机正反向做360度旋转。

根据本实用新型提供的一种钻探机器人，适用于上述的钻探采样臂。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、通过采用内螺旋采样头解决了传统叶轮式采样头漏料、易卡、易堵、易磨损和体积大等诸多问题，使得钻探机器人能够高效地进行采样。

2、通过测距传感器测来的表层距离来监测采样深度，从而满足对物料表层以下不同深度采样点的要求，适用范围广。

3、通过测距传感器可以对物料装车过程中的移动车厢内的物料进行动态深部采样，而不只是车厢物料表层的采样。

4、通过电机正反向旋转，来实现钻探采样臂装料-卸料的作业。即当采样臂下移，电机正向旋转时，接触到的物料被内螺旋提升到存样筒中，此时保持电机一定转速采样臂上升，机器人带动采样臂在水平移动到指定位置，令电机反转，物料在内螺旋作用下脱落，完成卸料作业。通过控制采样机器人采样臂的正反向旋转及转速，完成采样、卸样全过程。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为钻探采样臂的正面截面图；

图2为钻探采样臂的上部件正面截面图；

图3为钻探采样臂的下部件正面截面图；

图4为钻探采样臂在最大倾角50°状态下的示意图；

图5为钻探采样臂连轴箱中部件14和17凸凹接合面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1、图2、图3所示，本实用新型提供的一种钻探采样臂，包括上下相连的上部件和下部件，上部件包括：基础外壳1、气缸2、活动套连接件3和活动套4；下部件包括：万向节5、弹性元件6、万向节壳7、传感器安装板8、测距传感器9、电机10、电机固定壳11、连轴箱壳体12、第一连轴件13、第二连轴件14、承压轴承15、滚珠轴承16、第三连轴件17、存样筒18和采样头19，气缸2的出轴与活动套连接件3连接，气缸2位于基础外壳1内，气缸2升降带动活动套4上下移动。

如图4所示，下降工作时，活动套4处于上端，其下方的万向节5处于自由状态，下部件水平方向能够在360°范围内与垂直方向可最大偏移50°角，以便适应运转状态的移动目标。活动套4处于下方时顶住万向节壳7，万向节5处于锁止状态，维持整体部件成刚性，以便整个采样臂在水平方向呈刚性快速移动。万向节壳7内的弹性元件6在采样臂下移与目标碰撞时起到缓冲作用。传感器安装板8固定测距传感器9，9用于工作时测量采用头19到目标点物料间的距离。电机固定壳11固定电机10。

如图5所示，第二连轴件14和第三连轴件17的接合面活动连接，并在接合面的几何等分点处通过凹凸配合做水平定位。图5所示为接合面的上下凸凹示意图。

电机10的出轴与第一连轴件13通过平键连接，第一连轴件13通过外齿直接驱动第二连轴件14内齿，使第二连轴件14、第三连轴件17、存样筒18和内螺旋采样头19与第一连轴件13一起转动。

连轴箱壳体12内的上、下端各装一个滚珠轴承16，用来第二连轴件14水平方向定位，中间的两个承压轴承15对第二连轴件14和第三连轴件17起到上下固定作用，并可减少高速旋转时的磨损。第二连轴件14和第三连轴件17接合面由9个螺栓固定，并在接合面三等分点处通过凹凸配合做水平定位。第三连轴件17与存样筒18结合处采用焊接。存样筒18与内螺旋采样头19采用螺纹连接，并在四周360°六个等分点处安装顶丝，避免水平方向松动，内螺旋采样头为易损件，可以随时更换。

基础外壳1和万向节5、万向节壳7和电机固定壳11、电机固定壳11和连轴箱壳体12均以螺栓连接，便于维修更换，连接后在水平方向是不可以旋转的，第一连轴件13、第二连轴件14、第三连轴件17、存样筒18和采样头19水平方向可以随电机正反向做360°旋转。

内螺旋结构与传统外筒加叶轮结构相比，其设计与加工均有一定难度。为此，我们采用三维软件设计、cnc加工中心加工，解决了设计与加工难题。

本实用新型还提供一种钻探机器人，能够适用该钻探采样臂。

接下来结合优选例，对本实用新型进一步做说明。

根据本实用新型提供的钻探采样臂，弹性元件可采用减震弹性元件，万向节壳可采用减震万向节壳能达到更好地减小万向节变换角度带来的晃动影响。

接下来结合变化例，对本实用新型进一步做说明。

根据本实用新型提供的钻探采样臂，可以在基础实施例上，采用外螺旋采样头。

工作原理：当采样臂下移，电机正向旋转时，接触到的物料被内螺旋提升到存样筒18中，此时保持电机一定转速采样臂上升，机器人带动采样臂在水平移动到指定位置、令电机反转，物料在内螺旋作用下脱落，完成卸料作业。

基于本实用新型提供的硬件平台，通过实时控制软件实现电机转速及正、反转向，例如：根据前端车厢位置传感器信号，命令机器人带动采样臂到指定采样点上方位置，当车厢到达采样点时，命令机器人下探及正向旋转采样臂下部，从物料表层到采样点深度，机器人带动采样臂上移到指定高度，并保持一定正向转速，使所采的样品不泄漏；机器人在水平方向带动采样臂移动到卸料点，命令采样臂下部以指定转速反转，完成卸料。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。