CN111122232A - 自动土壤取样钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自动土壤取样钻机，包括车体底盘，车体底盘设有翻转机构，翻转机构与取样装置驱动连接，取样装置包括上杆机构，上杆机构包括钻杆仓、滑移机构和夹指机构，钻杆仓设有分度板，分度板设有夹紧部，夹指机构与滑移机构驱动连接，夹指机构设有夹指部，能够自动化地进行钻杆更换，提高自动化水平，于车体的驱动下能够进入污染场所进行钻取作业。

Description

自动土壤取样钻机

技术领域

本发明涉及钻机技术领域，特别涉及自动土壤取样钻机。

背景技术

钻机用于对土壤进行钻取，国内传统的采样钻机功能较单一，不能满足各种场地的钻取要求，更不用说对污染场地进行钻取，存在不密闭、取杆效率低等局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供自动土壤取样钻机，设有上杆机构能够自动化地进行钻杆更换，提高自动化水平，解决现有钻机的钻杆更换效率低的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

自动土壤取样钻机，包括车体底盘，车体底盘设有翻转机构，翻转机构与取样装置驱动连接；

取样装置包括上杆机构，上杆机构包括钻杆仓、滑移机构和夹指机构；

钻杆仓设有分度板，分度板设有夹紧部；

夹指机构与滑移机构驱动连接，夹指机构设有夹指部。

由此，翻转机构能够调节取样装置的方向，可以是倾斜方向设置，也可以是竖直方向设置，通常是竖直方向设置，进行土壤钻取时，翻转机构驱动取样装置竖直放置，钻杆仓能够放置多个不同规格的钻头，通过滑移机构和夹指机构配合实现对钻杆的更换，提高钻机的适用范围和自动化水平，提高工作效率，且取样装置设置于车体底盘上，能够对污染场所进行取样，解决了钻杆更换效率低的问题。

在一些实施方式中，夹指机构还包括夹指油缸和框体，夹指部的中部铰接于框体，夹指油缸与夹指部的末端部铰接；

夹指部的前段的内侧为弧面状，并且设有防滑纹。

由此，夹指油缸的伸缩运动驱动夹指部张开和合闭，弧面状和防滑纹便于夹持钻杆。

在一些实施方式中，滑移机构包括滑移油缸和滑移架，滑移油缸的输出端与滑移架铰接；

支架设有安装孔，安装孔设置有销体，销体的一端向滑移架延伸形成导向部，滑移架设有与导向部相配合的导向槽。

由此，滑移油缸驱动滑移架移动，从而带动夹指机构运动，导向部和导向槽的设置提高滑移精度。

在一些实施方式中，夹紧部包括夹块和弹性件，分度板的边缘部设有容杆口，夹块对置地铰接于容杆口，夹块的前段为弧形，夹块的后段连接弹性件，相对的两夹块的后段设有可活动的螺栓体，弹性件以压缩状态套装于螺栓体。

由此，弹性件为弹簧，容杆口用于容纳钻杆，夹块于弹性件的弹力作用下夹紧钻杆，弹力设置夹块的开度便于钻杆的安装和更换。

在一些实施方式中，钻杆仓还包括挡板、托板和中心杆，中心杆与第二马达的输出轴驱动连接，分度板与中心杆联动，中心杆靠近第二马达的端部设有挡板，中心杆远离第二马达的端部设有托板，托板设有限位板，限位板设有与容杆口相对应的限位口。

由此，托板和挡板能够保护钻杆，限位板能够进一步固定钻杆的位置。

在一些实施方式中，取样装置还包括探测架、动力机构、夹持机构和卷扬提升机构；

探测架的一侧与翻转机构驱动连接，探测架的另一侧设有动力机构、夹持机构和卷扬提升机构。

由此，动力机构用于驱动工作钻杆转动，夹持机构用于夹持工作钻杆，卷扬提升机构用于将钻取的土壤提起。

在一些实施方式中，翻转机构包括翻转架和翻转油缸，翻转架的底部与车体底盘铰接，翻转架的顶部与翻转油缸的输出端铰接，翻转油缸的缸体端与车体底盘铰接，翻转架与取样装置连接。

由此，翻转架、翻转油缸和车体底盘之间依次铰接，形成连杆结构，翻转油缸的伸缩运动带动翻转架的角度变动，实现取样装置水平与竖直方向切换。

在一些实施方式中，动力机构包括液压马达和减速机，减速机的输出端与钻杆驱动连接。

由此，动力机构通过导轨滑块结构连接于探测架上，实现动力机构上下运动，从而带动钻杆上下运动；液压马达通过减速机将动力传递至工作钻杆，带动工作钻杆转动。

在一些实施方式中，夹持机构包括动夹块和静夹块，动夹块与夹持油缸驱动连接。

由此，动夹块于夹持油缸的驱动下能够相对静夹块旋转运动，使工作钻杆连接于动力机构。

在一些实施方式中，卷扬提升机构包括卷扬马达、钢丝绳和打捞件，卷扬马达的输出端与转轮联动，钢丝绳的一端缠绕于转轮，钢丝绳的另一端与打捞件连接。

由此，卷扬马达为液压马达，能够带动钢丝绳将打捞件中的土壤向上提起。

本发明的有益效果：上杆机构的钻杆仓能够放置多种规格的钻杆，满足不同钻取要求，滑移机构和夹指机构的配合实现钻杆的自动化更换，提升工作效率；且设有托板和挡板形成保护钻杆的空间，限位板更进一步固定钻杆；

再者，设有翻转机构，能够对取样装置的角度进行调节，能够适应倾斜等复杂地形的钻取作业，且非工作状态下能够将取样装置水平收起，便于保护和存放；夹持机构具一定的浮动功能，减少对钻杆螺纹的损伤；

最后，取样装置设置于车体上，能够随车体移动，能够对污染场所等进行钻取作业，提高钻取安全性。

附图说明

图1为本发明的自动土壤取样钻机的轴测结构图；

图2为本发明的自动土壤取样钻机的前视图；

图3为本发明的自动土壤取样钻机的翻转机构结构图；

图4为本发明的自动土壤取样钻机的上杆机构结构图；

图5为本发明的自动土壤取样钻机的分度板结构图；

图6为本发明的自动土壤取样钻机的滑移机构结构图；

图7为本发明的自动土壤取样钻机的夹指机构结构图；

图8为本发明的自动土壤取样钻机的夹持机构结构图；

其中：1-车体底盘；2-翻转机构；21-翻转架；22-翻转油缸；3-取样装置；31-探测架；4-动力机构；5-夹持机构；51-动夹块；52-静夹块；6-上杆机构；61-钻杆仓；611-分度板；6111-容杆口；612-夹紧部；6121-夹块；6122-弹性件；6123-螺栓体；613-中心杆；614-挡板；615-托板；6151-限位板；616-第一马达；62-滑移机构；621-滑移油缸；622-滑移架；6221-导向槽；63-夹指机构；631-夹指部；632-夹指油缸；633-框体；634-转轴；64-支架；641-销体；6411-导向部；642-安装孔；7-卷扬提升机构；8-覆盖件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

参考图1至图8，自动土壤取样钻机，包括车体底盘1，车体底盘1设有翻转机构2，翻转机构2与取样装置3驱动连接；

取样装置3包括上杆机构6，上杆机构6包括钻杆仓61、滑移机构62和夹指机构63；

钻杆仓61设有分度板611，分度板611设有夹紧部612；

夹指机构63与滑移机构62驱动连接，夹指机构63设有夹指部631。

进一步说明，夹指机构63还包括夹指油缸632和框体633，夹指部631的中部铰接于框体633，夹指油缸632与夹指部631的末端部铰接；

夹指部631的前段的内侧为弧面状，并且设有防滑纹。

进一步说明，夹指机构63还包括转轴634和第二马达，第二马达的输出端与转轴634驱动连接，转轴634与夹指部631联动。

进一步说明，滑移机构62包括滑移油缸621和滑移架622，滑移油缸621的输出端与滑移架622铰接；

支架64设有安装孔642，安装孔642设置有销体641，销体641的一端向滑移架622延伸形成导向部6411，滑移架622设有与导向部6411相配合的导向槽6221。

进一步说明，夹紧部612包括夹块6121和弹性件6122，分度板611的边缘部设有容杆口6111，夹块6121对置地铰接于容杆口6111，夹块6121的前段为弧形，夹块6121的后段连接弹性件6122，相对的两夹块6121的后段设有可活动的螺栓体6123，弹性件6122以压缩状态套装于螺栓体6123。

进一步说明，钻杆仓61还包括挡板614、托板615和中心杆613，中心杆613与第二马达的输出轴驱动连接，分度板611与中心杆613联动，中心杆613靠近第二马达的端部设有挡板614，中心杆613远离第二马达的端部设有托板615，托板615设有限位板6151，限位板6151设有与容杆口6111相对应的限位口。

进一步说明，取样装置3还包括探测架31、动力机构4、夹持机构5和卷扬提升机构7；

探测架31的一侧与翻转机构2驱动连接，探测架31的另一侧设有动力机构4、夹持机构5和卷扬提升机构7。

进一步说明，翻转机构2包括翻转架21和翻转油缸22，翻转架21的底部与车体底盘1铰接，翻转架21的顶部与翻转油缸22的输出端铰接，翻转油缸22的缸体端与车体底盘1铰接，翻转架21与取样装置3连接。

进一步说明，动力机构4包括液压马达和减速机，减速机的输出端与钻杆驱动连接。

进一步说明，夹持机构5包括动夹块51和静夹块52，动夹块51与夹持油缸驱动连接。

进一步说明，卷扬提升机构7包括卷扬马达、钢丝绳和打捞件，卷扬马达的输出端联动有转轮，钢丝绳的一端缠绕于转轮，钢丝绳的另一端与打捞件连接。

进一步说明，车体底盘1还设有柴油发动机和车轮，车体安装有覆盖件8。

工作原理：

车体于柴油发动机的驱动下能够运动，车体底盘1的前部设有翻转机构2，翻转机构2的翻转架21于翻转油缸22的驱动下能够调节角度，翻转架21与探测装置的探测架31连接，于非工作状态下，取样装置3可以倾斜地放置于车体底盘1上方，于工作状态下，取样装置3竖直放置或其他角度倾斜设置，以便钻杆能够对土壤等进行样品钻取。

动力机构4的液压马达通过减速机将动力传递给工作钻杆，且动力机构4通过设置于探测架31上导轨滑块结构配合升降油缸实现上下运动，从而带动工件钻杆上下运动对土壤进行钻取。

于动力机构4下方的两侧均设有上杆机构6，用于更换钻杆，上杆机构6包括钻杆仓61、滑移机构62和夹指机构63，钻杆仓61的分度板611能够放置钻杆，并用夹紧部612进行夹紧，夹紧部612的夹块6121通过弹簧等弹性件6122进行钻杆夹紧，利于钻杆更换，且夹紧可靠；滑移机构62能够驱动夹指机构63远离和靠近钻杆仓61运动，夹指机构63于第二马达的驱动下能够转动，于夹指油缸632的驱动下能够夹持和松开钻杆，实现钻杆自动化地进行更换，提高钻杆更换效率，减少人力。

第一马达616和第二马达均是液压马达，设有编码器和角度传感器，能够精确的传动。上述的液压马达、编码器和角度传感器均是现有技术，于此只是应用。

夹持机构5用于进一步夹持工作钻杆，动夹块51于夹持油缸的驱动下能够旋转，并与静夹块52扣接，通过旋转实现与工作钻杆螺纹式连接和松开于动力机构，且动夹块51设弹簧等浮动结构，使工作钻杆能够调节受力，减少钻杆螺纹损伤。

卷扬提升机构7的卷扬马达设于动力机构4的上方，通过钢丝绳与打捞件连接，打捞件能够存放钻取的土壤，将钻杆的内管的土壤向上提升。

车体的外观安装有覆盖件8，用于隔绝雨水以及灰尘，同时使钻机具备时尚感和科技感，且美观。

钻机还安装有多种传感器，如压力、流量、位移、角度、转速、转角、图像等传感器和可编程逻辑PLC控制器，能够感知和处理周围环境的变化，以调整柴油发动机的输出功率以适应不同工况要求，达到的节能环保；并且可以感知周围发生的各种突发情况(如人、大石块等)，以保证钻机和人的安全。上述传感器和PLC控制器均是现有技术。

通过程序控制各机构的运动，还设有陀螺仪检测取样装置3的角度，能够精确且自动化地进行土壤钻取作业，大大提升工作效率和自动化水平。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。

Claims (10)

1.自动土壤取样钻机，其特征在于，包括车体底盘(1)，所述车体底盘(1)设有翻转机构(2)，所述翻转机构(2)与取样装置(3)驱动连接；

所述取样装置(3)包括上杆机构(6)，所述上杆机构(6)包括钻杆仓(61)、滑移机构(62)和夹指机构(63)；

所述钻杆仓(61)设有分度板(611)，所述分度板(611)设有夹紧部(612)；

所述夹指机构(63)与所述滑移机构(62)驱动连接，所述夹指机构(63)设有夹指部(631)。

2.根据权利要求1所述自动土壤取样钻机，其特征在于，所述夹指机构(63)还包括夹指油缸(632)和框体(633)，所述夹指部(631)的中部铰接于所述框体(633)，所述夹指油缸(632)与所述夹指部(631)的末端部铰接；

所述夹指部(631)的前段的内侧为弧面状，并且设有防滑纹。

3.根据权利要求1所述自动土壤取样钻机，其特征在于，所述滑移机构(62)包括滑移油缸(621)和滑移架(622)，所述滑移油缸(621)的输出端与所述滑移架(622)铰接；

所述上杆机构(6)还包括支架(64)，所述支架(64)设有安装孔(642)，所述安装孔(642)设置有销体(641)，所述销体(641)的一端向所述滑移架(622)延伸形成导向部(6411)，滑移架(622)设有与所述导向部(6411)相配合的导向槽(6221)。

4.根据权利要求1所述自动土壤取样钻机，其特征在于，所述夹紧部(612)包括夹块(6121)和弹性件(6122)，所述分度板(611)的边缘部设有容杆口(6111)，所述夹块(6121)对置地铰接于所述容杆口(6111)，所述夹块(6121)的前段为弧形，所述夹块(6121)的后段连接所述弹性件(6122)，相对的两所述夹块(6121)的后段设有可活动的螺栓体(6123)，所述弹性件(6122)以压缩状态套装于所述螺栓体(6123)。

5.根据权利要求4所述自动土壤取样钻机，其特征在于，所述钻杆仓(61)还包括挡板(614)、托板(615)和中心杆(613)，所述中心杆(613)与第二马达的输出轴驱动连接，所述分度板(611)与所述中心杆(613)联动，所述中心杆(613)靠近所述第二马达的端部设有所述挡板(614)，所述中心杆(613)远离所述第二马达的端部设有所述托板(615)，所述托板(615)设有限位板(6151)，所述限位板(6151)设有与所述容杆口(6111)相对应的限位口。

6.根据权利要求1所述自动土壤取样钻机，其特征在于，所述取样装置(3)还包括探测架(31)、动力机构(4)、夹持机构(5)和卷扬提升机构(7)；

所述探测架(31)的一侧与翻转机构(2)驱动连接，所述探测架(31)的另一侧设有所述动力机构(4)、夹持机构(5)和卷扬提升机构(7)。

7.根据权利要求1所述自动土壤取样钻机，其特征在于，所述翻转机构(2)包括翻转架(21)和翻转油缸(22)，所述翻转架(21)的底部与车体底盘(1)铰接，所述翻转架(21)的顶部与翻转油缸(22)的输出端铰接，所述翻转油缸(22)的缸体端与所述车体底盘(1)铰接，所述翻转架(21)与所述取样装置(3)连接。

8.根据权利要求6所述自动土壤取样钻机，其特征在于，所述动力机构(4)包括液压马达和减速机，所述减速机的输出端与钻杆驱动连接。

9.根据权利要求6所述自动土壤取样钻机，其特征在于，所述夹持机构(5)包括动夹块(51)和静夹块(52)，所述动夹块(51)与夹持油缸驱动连接。

10.根据权利要求6所述自动土壤取样钻机，其特征在于，所述卷扬提升机构(7)包括卷扬马达、钢丝绳和打捞件，所述卷扬马达的输出端与转轮联动，所述钢丝绳的一端缠绕于所述转轮，所述钢丝绳的另一端与所述打捞件连接。

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