专利名称：卷簧式可伸缩取样杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动控制的取样杆，尤其是涉及一种巻簧式小体积大行程可伸縮取样杆。
二背景技术：
在自动控制和机器人技术飞跃发展的背景下，人类越来越多地依靠机器人等自动化设备在人迹难至以及危险的地方采集物质进行分析，如依靠自动取样器采集月球、火星等太空领域以及南北极、核污染或化学污染区域的矿石、土壤、冰雪等物质。在上述地方工作的机器人等自动化设备的电源一般依靠太阳能、风能等提供，而这些绿色能源功率有限，这就对自动取样器的功率提出了要求。同时，由于自动取样器需要从本地运输到太空或偏远地方，这就对取样器的体积和重量也提出了要求，即在实现功能的前提下，取样器的功耗、体积和重量越小越好。此外对于取样器来说，取样工作行程和取样杆的强度较为重要，取样行程越大，取样器的工作范围就越大，取样杆的强度越大，允许取样的物质硬度就越高，因此，在体积和重量同等的情况下，取样器的取样深度和取样杆的强度越大越好。在取样器中，取样杆无论是体积、重量还是功耗都占很大比重，因此，小体积大行程低功耗高强度的取样杆的设计尤为重要。
目前国内外的取样杆主要有关节式多杆连接、齿轮齿条式多杆连接、螺筒螺杆式多杆连接等结构，它们主要是通过关节、齿轮齿条或螺纹螺杆的方式将多节子杆连接在一起，不工作时各子杆收縮在一起，工作时各子杆展开一字相连，从而实现工作行程的伸縮。由于它们是硬连接，因此存在收缩后占据空间大而展开后工作行程小以及重量大等缺点，并且一旦出现伸縮力超过子杆的强度，取样杆就会整体失效。
三
发明内容
本发明提供了一种有利于减小体积和重量、扩大行程的巻簧式可伸縮取样杆，它可以应用于自动化设备和机器人的取样器中。
本发明的技术方案是 一种巻簧式可伸縮取样杆，包括支架，在支架上设有巻簧收縮盒和电机，所述巻簧收縮盒包括外壳和横截面为"C"形的弹性杆，在外壳上设有供弹性杆出入的进出口，在外壳上转动连接有恢复轮盘，弹性杆的一端与恢复轮盘连接；在电机的转轴上连接有凸滚轮且凸滚轮与支架转动连接，在支架上滑动连接有凹滚轮支架，在凹滚轮支架上连接有与凸滚轮相匹配的凹滚轮，弹性杆的另一端夹持在凹滚轮与凸滚轮之间，所述凹滚轮支架的滑动方向与夹持弹性杆的夹持力平fi1，在所述凹滚轮支架与支架之间连接有拉簧。与现有技术相比，本发明的有益效果如下(1)本发明通过弹性杆巻縮于巻簧收縮盒内，实现了取样杆装置的体积小、重量轻；(2)本发明采用的弹性杆截面积为"C"形，强度较高且具有较大的纵向抗推拉力，同时由于伸縮杆可以多圈巻縮于巻簧收縮盒内，所以可以实现弹性杆的大行程工作；(3)本发明仅需要一个电机就可以带动伸縮杆的收缩和伸展，因此功耗低。(4)本发明采用的弹性杆折弯后不会损坏，克服了以往刚性杆受力过大会折断损坏的缺点；(5)本发明利用凸滚轮、凹滚轮与弹性杆的摩擦力驱动弹性杆的上下移动，增大面积，提了高摩擦力，同时也避免刚性传动损坏电机的可能，对电机具有保护作用；(6)本发明采用收縮巻簧带动恢复轮盘向内收紧，自动将弹性杆收縮进巻簧收縮壳内，当在弹性杆下端安装取样头时，取样头的重力和收縮巻簧的收縮力相平衡，提高了凸滚轮、凹滚轮与弹性杆的摩擦力转换为取样头钻进力的效率。本发明可以应用于利用太阳能、风能等绿色能源的自动化设备和机器人，尤其是应用于月球、火星等太空领域以及南北极、核污染、化学污染及其它人迹难至或危险区域的矿石、土壤、冰雪等的采集工作。
四
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例的局部后侧视图。
图3是本发明实施例中巻簧收縮盒的结构示意图。
五、 具体实施方案实施例1
本实施例涉及一种巻簧式小体积大行程可伸縮取样杆装置，巻簧收縮盒2、滚轮支架12及电机支架11都固定在固定板1上，电机9固定在电机支架11上并与联轴器8同轴相连，联轴器8又与凸滚轮6同轴相连，凸滚轮6通过轴承13固定在滚轮支架12上，凹滚轮5通过轴承13与两凹滚轮支架4相连，凹滚轮支架4通过拉簧10固定到滚轮支架12上，截面积为"C"形的弹性杆3被凸滚轮6和凹滚轮5夹持住，弹性杆3下端连接取样头7，当电机9正向旋转时，电机带动凸滚轮6正向旋转，拉簧10的收縮力使得凸滚轮6、弹性杆3和凹滚轮5之间产生摩擦力，凸滚轮6通过摩擦力带动弹性杆3向下运动，弹性杆3又带动凹滚轮5反向旋转，实现弹性杆3的向下伸长，从而带动取样头7向下运动取样，同样当电机9反向旋转时，拉簧10的收缩力使得凸滚轮6、弹性杆3和凹滚轮5之间产生摩擦力，电机带动凸滚轮6反向旋转，凸滚轮6通过摩擦力带动弹性杆3向上运动，弹性杆3又带动凹滚轮5正向旋转，实现弹性杆3的向上收縮，从而带动取样头7向上运动。
实施例2
本实施例涉及一种巻簧式小体积大行程可伸縮取样杆装置，巻簧收縮盒2、滚轮支架12及电机支架11都固定在固定板1上，电机9固定在电机支架11上
并与联轴器8同轴相连，联轴器8又与凸滚轮6同轴相连，凸滚轮6通过轴承 13固定在滚轮支架12上，凹滚轮5通过轴承13与两凹滚轮支架4相连，凹滚 轮支架4通过拉簧10固定到滚轮支架12上，截面积为"C"形的弹性杆3被凸 滚轮6和凹滚轮5夹持住，弹性杆3巻绕在恢复轮盘14外侧，收縮巻簧16内 端固定于巻簧收縮盒外壳17内开"一字型"口的圆柱15的开口中，收縮巻簧 16外端与恢复滚轮14内侧固定连接，收缩巻簧16的向内巻縮力使得恢复轮盘 14始终向内收縮，从而使得连接于其上的弹性杆3始终处于向内收縮趋势，弹 性杆3下端连接取样头7，取样头7的重力与收縮巻簧16的向内巻縮力相平衡， 当电机9正向旋转带动弹性杆3向下伸长或电机9反向旋转带动弹性杆3向上 收縮时，提高了凸滚轮6、凹滚轮5与弹性杆3的摩擦力转换为取样头钻进力的 效率，当取样头7为电钻时，可以实现矿石的钻取，当取样头7为夹持器时可以 实现土壤、粉尘及雪的取样。
实施例3
本实施例涉及一种巻簧式可伸縮取样杆，包括支架，在支架上设有巻簧收 縮盒2和电机9，所述巻簧收縮盒2包括外壳17和横截面为"C"形的弹性杆3, 在外壳17上设有供弹性杆3出入的进出口，在外壳17上转动连接有恢复轮盘 14，弹性杆3的一端与恢复轮盘14连接，在电机9的转轴上连接有凸滚轮6且 凸滚轮6与支架转动连接，在支架上滑动连接有凹滚轮支架4，在凹滚轮支架4 上连接有与凸滚轮6相匹配的凹滚轮5，弹性杆3的另一端夹持在凹滚轮5与凸 滚轮6之间，凹滚轮支架4的滑动方向与夹持弹性杆3的夹持力平行，在所述 凹滚轮支架4与支架之间连接有拉簧10,在本实施例中，在恢复轮盘14上设有 空腔，在空腔内有圆柱15且圆柱15固定在外壳17上，在圆柱15与恢复轮盘 14之间连接有收縮巻簧16。
权利要求
1.一种卷簧式可伸缩取样杆，其特征在于，包括支架，在支架上设有卷簧收缩盒(2)和电机(9)，所述卷簧收缩盒(2)包括外壳(17)和横截面为“C”形的弹性杆(3)，在外壳(17)上设有供弹性杆(3)出入的进出口，在外壳(17)上转动连接有恢复轮盘(14)，弹性杆(3)的一端与恢复轮盘(14)连接；在电机(9)的转轴上连接有凸滚轮(6)且凸滚轮(6)与支架转动连接，在支架上滑动连接有凹滚轮支架(4)，在凹滚轮支架(4)上连接有与凸滚轮(6)相匹配的凹滚轮(5)，弹性杆(3)的另一端夹持在凹滚轮(5)与凸滚轮(6)之间，凹滚轮支架(4)的滑动方向与夹持弹性杆(3)的夹持力平行，在所述凹滚轮支架(4)与支架之间连接有拉簧(10)。
2.根据权利要求1所述巻簧式可伸縮取样杆，其特征在于在恢复轮盘(14) 上设有空腔，在空腔内有圆柱(15)且圆柱(15)固定在外壳(17)上，在圆 柱(15)与恢复轮盘(14)之间连接有收縮巻簧(16)。
全文摘要
一种卷簧式可伸缩取样杆，其特征在于，包括支架，在支架上设有卷簧收缩盒和电机，所述卷簧收缩盒包括外壳和横截面为“C”形的弹性杆，在外壳上设有供弹性杆出入的进出口，在外壳上转动连接有恢复轮盘，弹性杆的一端与恢复轮盘连接，在电机的转轴上连接有凸滚轮且凸滚轮与支架转动连接，在支架上滑动连接有凹滚轮支架，在凹滚轮支架上连接有与凸滚轮相匹配的凹滚轮，弹性杆的另一端夹持在凹滚轮与凸滚轮之间，凹滚轮支架的滑动方向与夹持弹性杆的夹持力平行，在所述凹滚轮支架与支架之间连接有拉簧，在恢复轮盘上设有空腔，在空腔内有圆柱且圆柱固定在外壳上，在圆柱与恢复轮盘之间连接有收缩卷簧。
文档编号G01N1/08GK101650269SQ20091003518
公开日2010年2月17日 申请日期2009年9月7日 优先权日2009年9月7日
发明者伟 卢, 宋爱国, 崔建伟, 梅 肖 申请人:东南大学