CN219391403U - 一种土壤污染治理用土壤取样设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种土壤污染治理用土壤取样设备，包括取样机构和驱动机构；其中，还包括一运载底盘；所述驱动机构安装于所述运载底盘上，并负责运载所述驱动机构于外部环境。在应用时，所述取样机构沿Y轴向垂直钻取土壤；本实用新型通过取样机构及驱动机构之间的机械联动及其相互配合，在实际应用时通过不间断旋转的螺旋形表面钻取土壤取样；同时基于此钻取取样模式，还可通过三个不同轴向的线性自由度，且实现了万向方位及相对角度的调节，则可对外部指定区域内的土壤进行多点位采样的作业，有效满足了实际检测工序所需的多点位土壤样本进行快速取样，且无需对取样机构进行手动调节，有效满足了实际应用及其实用性需求。

Description

一种土壤污染治理用土壤取样设备

技术领域

本实用新型涉及土壤治理技术领域，特别涉及一种土壤污染治理用土壤取样设备。

背景技术

土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施，在土壤修复行业，已有的土壤修复技术达到一百多种，常用技术也有十多种，大致可分为物理、化学和生物三种方法，土壤修复之前需要用到采样装置对待要修复的土壤取样分析，然后才能确定用何种方法对土壤修复；

在传统技术中，如中国发明专利CN202222004509.6，“一种用于污染土壤修复用的土壤采样装置”所示，其仅通过单轴向的单线性自由度对土壤进行取样；基于对指定面积区域内进行多点位取样，以判断土壤污染的发生体积情况的技术需求，传统的相关装置在应用时已不甚理想。

为此，提出一种土壤污染治理用土壤取样设备。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例希望提供一种土壤污染治理用土壤取样设备，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；

本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：一种土壤污染治理用土壤取样设备，包括取样机构和驱动机构；

其中，还包括一运载底盘；所述驱动机构安装于所述运载底盘上，并负责运载所述驱动机构于外部环境。

在应用时，所述取样机构沿Y轴向垂直钻取土壤，其通过一个旋转高副对土壤进行取样；所述驱动机构输出至少三个且分别沿X、Y及Z轴向驱动的线性自由度；X、Z及Y轴向的所述线性自由度分别驱动调节Z、Y轴向的所述线性自由度及所述取样机构的行程起始点。

在上述实施方式中：上述的旋转高副对和线性自由度均为联动的关系，其相互之间为直接驱动模式，最终实现带动多端自由度的联动化驱动，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数；具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。

在上述实施方式中：上述的驱动模式并不局限于此；作为优选的技术方案，其还可优选选型为：所述取样机构包括沿Y轴向布置且输出端朝下的第二动力件，以及由所述第二动力件驱动的阿基米德蜗杆；所述阿基米德蜗杆输出所述旋转高副，通过不间断旋转的螺旋形表面钻取土壤取样。

在具体应用时，基于阿基米德蜗杆的齿面原理，通过不间断旋转的螺旋形表面钻取土壤取样；同时，上文所展示的取样机构已构成了传统技术中的取样装置的取样部分；在此基础上，本装置采用多自由度联动的形式，基于对指定面积区域内(即运载底盘的底部面积)进行多点位取样，以判断土壤污染的发生体积情况的技术需求；

其中在一种实施方式中：所述驱动机构包括第一机架、第二机架、第三机架，以及三个用于输出所述线性自由度的线性模组；所述第二机架沿X轴向滑动配合于所述第一机架，并由安装于所述第一机架上的X轴向的所述线性模组驱动所述第二机架进行方位调节；所述第三机架沿Z轴向滑动配合于所述第二机架，并由安装于所述第二机架上的Z轴向的所述线性模组驱动所述第三机架进行方位调节；所述取样机构沿Y轴向滑动配合于所述第三机架，并由安装于所述第三机架上的Y轴向的所述线性模组驱动所述取样机构进行方位调节。

在上述实施方式中：通过上述的第一机架、第二机架、第三机架及三组线性模组之间的机械联动及相互配合，通过输出三个不同交错轴向的线性自由度进行多端联动及其配合的形式，带动取样机构进行指定功能的运载及其驱动；基于上述驱动模式，取样机构获得了三个不同轴向的线性自由度，且实现了万向方位及相对角度的调节，则可对外部指定区域内的土壤进行多点位采样的作业。

在上述实施方式中：上述的驱动模式并不局限于此；作为优选的技术方案，其还可优选选型为：所述线性模组包括第一动力件和由所述第一动力件驱动的滚珠丝杠；X、Z及Y轴向的所述线性模组的所述滚珠丝杠的移动螺母，分别与所述第二机架的外表面、所述第三机架的外表面及所述取样机构非所述旋转高副发生位的部分固定连接。

在上述实施方式中：为实现上述线性自由度对其所适配的结构部件进行驱动作业的模式；其中，转动驱动的自由度起始输出点可搭配一轴承与外部相对固定的结构进行连接，以实现支撑；线性自由度本身的行程量前后端均设置有一滑块组件，以适配该线性自由度运行导向的平稳性，并规范该线性自由度的运行轨迹满足理论设计需求。

在上述实施方式中：第二动力件和第一动力件均优选为伺服电机，通过伺服驱动系统配合外部控制器的模式，以实现上述元件的指定化驱动，实现取样机构及驱动机构之间的联动控制，以满足相关驱动及调节作业需求。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过取样机构及驱动机构之间的机械联动及其相互配合，在实际应用时通过不间断旋转的螺旋形表面钻取土壤取样；同时基于此钻取取样模式，还可通过三个不同轴向的线性自由度，且实现了万向方位及相对角度的调节，则可对外部指定区域内的土壤进行多点位采样的作业，有效满足了实际检测工序所需的多点位土壤样本进行快速取样，且无需对取样机构进行手动调节，有效满足了实际应用及其实用性需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一视角立体结构示意图；

图2为本实用新型的另一视角立体结构示意图；

图3为本实用新型的驱动机构立体结构示意图；

图4为本实用新型的取样机构和部分驱动机构(Y轴向的线性模组及第三机架)立体结构示意图。

附图标记：1、运载底盘；

2、取样机构；201、第二动力件；202、阿基米德蜗杆；

3、驱动机构；301、第一机架；302、第一动力件；303、滚珠丝杠；304、第二机架；305、第三机架。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制；

需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量；

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征；同时，所有的轴向描述例如X轴向、Y轴向、Z轴向、X轴向的一端、Y轴向的另一端或Z轴向的另一端等，均基于笛卡尔坐标系。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型；可以是机械连接，可以是直接相连，可以是焊接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书附图结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在现有技术中，仅通过单轴向的单线性自由度对土壤进行取样；基于对指定面积区域内进行多点位取样，以判断土壤污染的发生体积情况的技术需求，传统的相关装置在应用时已不甚理想；为此，请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案以解决上述技术问题：一种土壤污染治理用土壤取样设备，包括取样机构2和驱动机构3；

其中在本方案中，上述的取样机构2和驱动机构3为本具体实施方式提供的装置中的主体功能性机构；取样机构2沿Y轴向垂直钻取土壤，其通过一个旋转高副对土壤进行取样；驱动机构3输出至少三个且分别沿X、Y及Z轴向驱动的线性自由度；X、Z及Y轴向的线性自由度分别驱动调节Z、Y轴向的线性自由度及取样机构2的行程起始点；在上述机构的基础上，其安置于运载底盘1；具体的，运载底盘1作为整体装置的基准支撑结构及运载装置，为上述装置提供了针对外部环境配合的基础，并可适配外部工作人员对其进行保养、调节及相关零部件的装配等常规机械养护作业，并负责运载驱动机构3于外部环境；

具体的，运载底盘1上还可搭配常规的定位装置，辅助本装置进行相关定位、找平作业。

在本方案中，上述的旋转高副对和线性自由度均为联动的关系，其相互之间为直接驱动模式，最终实现带动多端自由度的联动化驱动，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数；具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图3～4：取样机构2包括沿Y轴向布置且输出端朝下的第二动力件201，以及由第二动力件201驱动的阿基米德蜗杆202；阿基米德蜗杆202输出旋转高副，通过不间断旋转的螺旋形表面钻取土壤取样。

在本方案中，基于阿基米德蜗杆202的齿面原理，通过不间断旋转的螺旋形表面钻取土壤取样；其中阿基米德蜗杆202即机械领域传统意义上的ZA型蜗杆；其具体的端面模数、螺旋角度、蜗杆分度圆直径等蜗杆常规参数基于实际情况根据产品规格进行定型设计，其仅需满足能够以螺旋运输的形式钻取并运输地下土壤即可；

优选的，阿基米德蜗杆202面向土壤的轴头还搭配一合金钻头，用于辅助钻掘土壤。

在本方案中，本装置整体的所有电器元件依靠运载底盘1内所安装的蓄电池进行供能；具体的，装置整体的电器元件与蓄电池输出端口处通过继电器、变压器和按钮面板等装置进行常规电性连接，以满足本装置的所有电器元件的供能需求。

具体的，本装置的外部还设有一控制器，该控制器用于连接并控制本装置整体的所有电器元件按照预先设置的程序作为预设值及驱动模式进行驱动；需要指出的是，上述驱动模式即对应了下文中的相关电器元件之间对应的启停时间间距、转速、功率等输出参数，即满足了下文所述的相关电器元件驱动相关机械装置按其所描述的功能进行运行的需求。

优选的，控制器为PLC控制器，通过梯形图、顺序功能图、功能块图、指令表或结构文本的等常规PLC控制的模式完成上述控制需求；需要指出的是，其所驱动的电器元件或其它动力元件的运行启停时间间距、转速、功率等输出参数是非限定性的；具体的，依据实际使用需求进行相关驱动控制上的调节。

在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图3～4：驱动机构3包括第一机架301、第二机架304、第三机架305，以及三个用于输出线性自由度的线性模组；

第二机架304沿X轴向滑动配合于第一机架301，并由安装于第一机架301上的X轴向的线性模组驱动第二机架304进行方位调节；

第三机架305沿Z轴向滑动配合于第二机架304，并由安装于第二机架304上的Z轴向的线性模组驱动第三机架305进行方位调节；

取样机构2沿Y轴向滑动配合于第三机架305，并由安装于第三机架305上的Y轴向的线性模组驱动取样机构2进行方位调节；

在本方案中，通过上述的第一机架301、第二机架304、第三机架305及三组线性模组之间的机械联动及相互配合，通过输出三个不同交错轴向的线性自由度进行多端联动及其配合的形式，带动取样机构2进行指定功能的运载及其驱动；基于上述驱动模式，取样机构2获得了三个不同轴向的线性自由度，且实现了万向方位及相对角度的调节，则可对外部指定区域内的土壤进行多点位采样的作业；

在本方案中，上述的第一机架301、第二机架304、第三机架305之间作为滑动配合连接的关系，二者在相互滑动的一面还设置有一滑台组件，该滑台组件的布置轴向与上述部件的滑动方向相同，用于适配对应的线性自由度，在运行时提供导向的平稳性，并规范该线性自由度的运行轨迹满足理论设计及实际应用需求；

具体的，滑台组件包括相互滑动配合的滑块和滑轨；

优选的，线性模组包括第一动力件302和由第一动力件302驱动的滚珠丝杠303；X、Z及Y轴向的线性模组的滚珠丝杠303的移动螺母，分别与第二机架304的外表面、第三机架305的外表面及取样机构2非旋转高副发生位的部分固定连接。

在具体应用时，为实现上述线性自由度对其所适配的结构部件进行驱动作业的模式；其中，转动驱动的自由度起始输出点可搭配一轴承与外部相对固定的结构进行连接，以实现支撑；

同时，第一动力件302驱动滚珠丝杠303的螺纹杆旋转，滚珠丝杠303的移动螺母进行线性驱动；进而通过上述的配合连接方式，三组线性模组的三个不同轴向进行输出调节，在具体应用时，取样机构2最终获得了三个不同轴向的线性自由度，且实现了万向方位及相对角度的调节，则可对外部指定区域内的土壤进行多点位采样的作业；

需要指出的是，在本具体实施方式中，上述“外部指定区域内的土壤”即当前运载底盘1运载取样机构2及驱动机构3到达的指定位置，即三个线性模组的最大行程量所扩充的一个投影面积。

需要指出的是，在本具体实施方式中，对外部指定区域内的土壤进行多点位采样的作业时，可通过上述PLC控制器对三个第一动力件302进行指定运行启停时间间距、转速、功率的调节，进而预设并形成取样机构2沿上述指定区域进行钻掘-取样-复位-方位调节-钻掘的循环驱动模式；其具体的可设置为阵列式取样、间距式取样。

需要指出的是，在本具体实施方式中，Y轴向的滚珠丝杠303的移动螺母与第二动力件201的外表面配合的架体固定连接。

优选的，第二动力件201为伺服电机；第一动力件302为伺服电机；通过伺服驱动系统配合外部控制器的模式，以实现上述元件的指定化驱动，实现取样机构2及驱动机构3机构之间的联动控制，以满足相关驱动及调节作业需求；

优选的，PLC控制器外还配置无线发射模块和无线接收模块，无线发射模块发出工作或暂停的指令信号经由介质传送至无线接收模块；必要时，工作人员可通过后台无线遥控装置对该无线收发模块输入指令，以远程控制控制器，并进而遥控本装置的所有电器元件按照相关驱动模式进行驱动；同时，无线收发模块还可传递本装置中相关传感元件，或伺服驱动元件的系统所检测的相关系数或其他信息于后台的工作人员。

需要指出的是，在本具体实施方式中，运载底盘1可选为动力型和非动力型；其中动力型可对本装置的取样机构2和驱动机构3进行主动运输，例如拖车；非动力型则如图1和2所示的车架型，其需搭配外部的一个主动牵引装置或由人力牵动以对外部环境进行配合。

对上述所有具体实施方式总结性的：通过取样机构2及驱动机构3之间的机械联动及其相互配合，在实际应用时通过不间断旋转的螺旋形表面钻取土壤取样；同时基于此钻取取样模式，还可通过三个不同轴向的线性自由度，且实现了万向方位及相对角度的调节，则可对外部指定区域内的土壤进行多点位采样的作业，有效满足了实际检测工序所需的多点位土壤样本进行快速取样，且无需对取样机构进行手动调节，有效满足了实际应用及其实用性需求。

以上所述具体实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述具体实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

实施例

为使本发明的上述具体实施方式更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的示例性的说明。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的实施例的限制。

本实施例基于上述具体实施方式中描述的相关原理，其中示例性应用时：

S1、运载底盘1运载其余所有装置到达指定区域；

S2、确定该区域的具体取样面积，即当前运载底盘1运载取样机构2及驱动机构3到达的指定位置，即三个线性模组的最大行程量所扩充的一个投影面积；

S3、驱动机构3驱动取样机构2，通过输出三个不同交错轴向的线性自由度进行多端联动及其配合的形式，带动取样机构2进行指定功能的运载及其驱动；基于上述驱动模式，取样机构2获得了三个不同轴向的线性自由度，且实现了万向方位及相对角度的调节，则可对外部指定区域内的土壤进行多点位采样的作业；

S4、对外部指定区域内的土壤进行多点位采样的作业时，可通过上述PLC控制器对三个第一动力件302进行指定运行启停时间间距、转速、功率的调节，进而预设并形成取样机构2沿上述指定区域进行钻掘-取样-复位-方位调节-钻掘的循环驱动模式；其具体的可设置为阵列式取样、间距式取样；

S5、在S4中，取样机构2的阿基米德蜗杆202输出旋转高副，通过不间断旋转的螺旋形表面钻取土壤取样。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种土壤污染治理用土壤取样设备，其特征在于，包括取样机构(2)和驱动机构(3)；

所述取样机构(2)沿Y轴向垂直钻取土壤，其通过一个旋转高副对土壤进行取样；

所述驱动机构(3)输出至少三个且分别沿X、Y及Z轴向驱动的线性自由度；X、Z及Y轴向的所述线性自由度分别驱动调节Z、Y轴向的所述线性自由度及所述取样机构(2)的行程起始点。

2.根据权利要求1所述的一种土壤污染治理用土壤取样设备，其特征在于：还包括一运载底盘(1)；所述驱动机构(3)安装于所述运载底盘(1)上，并负责运载所述驱动机构(3)于外部环境。

3.根据权利要求1所述的一种土壤污染治理用土壤取样设备，其特征在于：所述取样机构(2)包括沿Y轴向布置且输出端朝下的第二动力件(201)，以及由所述第二动力件(201)驱动的阿基米德蜗杆(202)；

所述阿基米德蜗杆(202)输出所述旋转高副，通过不间断旋转的螺旋形表面钻取土壤取样。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种土壤污染治理用土壤取样设备，其特征在于：所述驱动机构(3)包括第一机架(301)、第二机架(304)、第三机架(305)，以及三个用于输出所述线性自由度的线性模组；

所述第二机架(304)沿X轴向滑动配合于所述第一机架(301)，并由安装于所述第一机架(301)上的X轴向的所述线性模组驱动所述第二机架(304)进行方位调节；

所述第三机架(305)沿Z轴向滑动配合于所述第二机架(304)，并由安装于所述第二机架(304)上的Z轴向的所述线性模组驱动所述第三机架(305)进行方位调节；

所述取样机构(2)沿Y轴向滑动配合于所述第三机架(305)，并由安装于所述第三机架(305)上的Y轴向的所述线性模组驱动所述取样机构(2)进行方位调节。

5.根据权利要求4所述的一种土壤污染治理用土壤取样设备，其特征在于：所述线性模组包括第一动力件(302)和由所述第一动力件(302)驱动的滚珠丝杠(303)；

X、Z及Y轴向的所述线性模组的所述滚珠丝杠(303)的移动螺母，分别与所述第二机架(304)的外表面、所述第三机架(305)的外表面及所述取样机构(2)非所述旋转高副发生位的部分固定连接。

6.根据权利要求3所述的一种土壤污染治理用土壤取样设备，其特征在于：所述第二动力件(201)为伺服电机。

7.根据权利要求5所述的一种土壤污染治理用土壤取样设备，其特征在于：所述第一动力件(302)为伺服电机。