一种适用于机器人的钻探采样装置的制作方法

本发明涉及钻探采样设备，具体涉及一种适用于机器人的钻探采样装置。

背景技术：

1、采样是指从总体中抽取个体或样品的过程，也即对总体进行试验或观测的过程。在以往移动列车商品煤采样时，人工需要爬上火车，在移动的火车上用采样工具布点把煤样采出并转移至车下，送至制样车间进行人工破碎缩分，存在人员爬上火车取样的不安全因素，以及人力取样存在费时费力的情况；直至后来移动列车商品煤采样机器人投入运用，机器人直接从移动列车上采取样品，解决人员爬上火车的不安全因素，减少了采制样人员数量及劳动强度，提高了采制样的效率。

2、然而，该设备在后续的使用过程中，我们发现钻探式取样器的螺旋叶轮在对移动列车上煤介进行高速旋转钻取时，两者产生的摩擦易使螺旋叶轮升温，在长时间的钻探取样工作中，工况温度较高的螺旋叶轮与煤介摩擦也使得煤介易于升温，特别是在气候比较炎热的环境下，外界高温环境再加上螺旋叶轮本身的工况高温，在其钻取煤介时，存在摩擦产生火星的风险，存在取样工作安全隐患，且处于高温状态的螺旋叶轮疲劳程度加剧，影响其使用寿命；

3、因此，我们提供一种适用于机器人的钻探采样装置，通过在螺旋叶轮内布置水路，对其进行降温，消除钻探产生的摩擦高温安全隐患，也降低了螺旋叶轮的工作温度，有助于延长该零部件的使用寿命。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种适用于机器人的钻探采样装置，能够通过在螺旋叶轮内布置水路，对其进行降温，消除钻探产生的摩擦高温安全隐患，也降低了螺旋叶轮的工作温度，有助于延长该零部件的使用寿命。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种适用于机器人的钻探采样装置，包括采样臂及机器人，所述采样臂上可拆卸连接有取样筒，所述取样筒内设置有取样降温组件，所述机器人与取样筒连接有水循环组件；

4、所述取样降温组件包括转动设置在所述取样筒内的螺旋叶轮，所述螺旋叶轮内等间距分布有多个直径不一的水路，所述螺旋叶轮通过连接轴与所述采样臂上传动轴连接，所述连接轴内设置有与所述水路连通的进水道和回水道；所述取样降温组件通过所述螺旋叶轮在旋转取样的同时，又通过所述螺旋叶轮上分布的多个水路对螺旋叶轮及取样物进行降温/加热处理；

5、所述水循环组件包括有与所述取样筒可拆卸连接的第一密封板、第二密封板、第三密封板，所述第一密封板、第二密封板与所述取样筒筒壁及连接轴配合形成有进水舱，所述第二密封板、第三密封板与所述取样筒筒壁及连接轴配合形成有回水舱，所述进水舱和回水舱通过连接轴分别与所述水路的进水端路和回水端路连通；

6、所述机器人上设置有与所述进水舱和回水舱连通的水箱，所述水箱上连接有水管、加热器、制冷器以及水泵；所述水循环组件通过所述水箱向进水舱及水路输送冷却水/热水，通过所述回水舱回收水路内冷却水/热水，使所述螺旋叶轮内水路的水形成循环。

7、外界环境温度较高情况下，螺旋叶轮存在高温工况时，通过控制器控制水箱内制冷片对箱内冷却水进行制冷，送水泵抽取水箱内冷却水并通过进水管输送至进水舱内，进水舱内冷却水经过进水道流通至螺旋叶轮的进水端路处，进水端路处的冷却水沿螺旋叶轮内多个水路流通至回水端路处，与此同时，抽水泵通过回水管抽取回水舱内冷却水，使得水路内冷却水经过回水端路及回水道流通至回水舱内，抽水泵将抽回的冷却水再输送至水箱内，使其进行再次被制冷降温循环使用，达到螺旋叶轮内水路的冷却水循环流通效果，从而对螺旋叶轮进行降温处理，消除高温工况下与煤介产生的摩擦热所引发的安全隐患，也有效降低了螺旋叶轮因工况温度较高产生的疲劳损耗，有助于延长螺旋叶轮的使用寿命；

8、在温度较低的环境情况下，列车车厢中的煤介存在轻微冻结情况，采样器直接对其进行钻探取样，容易对螺旋叶轮造成硬性损伤；通过控制器控制水箱内电热丝进行工作，对水箱内冷却水进行加热处理，使螺旋叶轮内水路流通带有一定温度的水，从而对螺旋叶轮进行升温，有助于螺旋叶轮对煤介进行旋转钻取，有效降低了螺旋叶轮的硬性损伤，从而有助于延长螺旋叶轮的使用寿命。

9、进一步的，所述取样降温组件还包括与所述连接轴可拆卸连接的从动轮，所述从动轮上圆周阵列有多个插孔，所述采样臂的传动轴连接有传动轮，所述传动轮上圆周阵列有多个插柱，多个所述插柱上均套设有弹簧，多个所述插柱与所述插孔滑动连接，所述弹簧位于所述传动轮与从动轮之间；取样筒与采样臂采用螺栓可拆卸连接方式，便于零部件的拆装检修，且两者拼装步骤简洁明了，给操作人员带来方便，从动轮的插孔对准传动轮上的插柱，使传动轮通过多个插柱带动从动轮运转，从而使螺旋叶轮运转，在螺旋叶轮进行钻探取样时，从动轮可以压缩弹簧向传动轮的方向运动，使螺旋叶轮相对于采样臂产生缓冲减震的效果，也降低了螺旋叶轮因下钻产生的硬性损伤的情况。

10、进一步的，所述取样筒上设置有多组第一限位孔，多组所述第一限位孔在所述取样筒上等间距排列，多组所述第一限位孔分别与所述第一密封板、第二密封板，以及第三密封板上的第二限位孔连通，所述第一限位孔与第二限位孔连接有限位栓，该设置便于多个密封板在取样筒上的拆装操作，有助于零部件的拆装检修或更换。

11、进一步的，所述连接轴贯穿所述第一密封板、第二密封板、第三密封板，所述第一密封板、第二密封板、第三密封板与连接轴之间均设置有旋转密封唇，通过选用材质较佳的旋转密封唇对连接轴与多个密封板之间进行密封，使进水舱和回水舱的密封性能佳，操作人员仅需定期更换旋转密封唇即可。

12、进一步的，所述螺旋叶轮由上叶轮和下叶轮配合焊接形成，所述螺旋叶轮的内侧轮与所述连接轴焊接，所述上叶轮和下叶轮上均等分布有多个直径不一的凹槽，所述上叶轮和下叶轮上的多个凹槽配合形成多个直径不一的水路，上叶轮和下叶轮均呈螺旋式，两者上的凹槽呈相对设置，将两者进行贴合时，两者上的凹槽配合形成水路，对两者的外部连接处进行密封焊接处理，预留两个口与连接轴上进水道和回水道对应连通。

13、进一步的，所述螺旋叶轮上多个水路的直径由内轮侧向外轮侧呈等比例增大，该设置是为了让进水道内的水在进入进水端路后，可以较好的分配到多个水路中，从而对螺旋叶轮起到良好的降温或升温的效果。

14、进一步的，所述螺旋叶轮的进水端路与所述连接轴的进水道的出水口连通，所述进水道的进水口与所述进水舱连通，所述回水端路与所述回水道的进水口连通，所述回水道的出水口与所述回水舱连通。

15、进一步的，所述取样筒上设置有与所述进水舱和回水舱分别连通的第一接头及第二接头，所述水管包括分别与所述第一接头和第二接头连接的进水管和回水管，所述水箱通过所述进水管与进水舱连通，所述水箱通过所述回水管与回水舱连通。

16、进一步的，所述水箱上水泵包括与进水管连通的送水泵，以及与所述回水管连通的抽水泵，所述加热器为电热丝，所述制冷器为制冷片，所述水箱内还设置有温度检测仪，温度检测仪检测水箱内冷却水温度数据并反馈至控制端供操作人员进行参考。

17、进一步的，所述取样筒上设置有筒连端，所述采样臂上设置有与所述筒连端对应的臂连端，所述筒连端与所述臂连端通过螺栓连接，所述采样臂上设置有测距传感器，所述机器人为六轴机器人。

18、本发明的有益效果为：

19、（1）通过设置的取样降温组件，螺旋叶轮存在高温工况时，送水泵将水箱内冷却水输送至进水舱内，进水舱内冷却水进入螺旋叶轮内多个水路后，流通经回水端路、回水道以及回水舱被抽水泵抽回至水箱内，使其进行再次被制冷降温循环使用，达到螺旋叶轮内水路的冷却水循环流通效果，从而对螺旋叶轮进行降温处理，消除高温工况下与煤介产生的摩擦热所引发的安全隐患，也有效降低了螺旋叶轮因工况温度较高产生的疲劳损耗，有助于延长螺旋叶轮的使用寿命。

20、（2）在温度较低的环境情况下，列车车厢中的煤介存在轻微冻结情况，采样器直接对其进行钻探取样，容易对螺旋叶轮造成硬性损伤；通过控制器控制水箱内电热丝进行工作，对水箱内冷却水进行加热处理，使螺旋叶轮内水路流通带有一定温度的水，从而对螺旋叶轮进行升温，有助于螺旋叶轮对煤介进行旋转钻取，有效降低了螺旋叶轮的硬性损伤，从而有助于延长螺旋叶轮的使用寿命。

21、（3）从动轮的插孔对准传动轮上的插柱，使传动轮通过多个插柱带动从动轮运转，从而使螺旋叶轮运转，在螺旋叶轮进行钻探取样时，从动轮可以压缩弹簧向传动轮的方向运动，使螺旋叶轮相对于采样臂产生缓冲减震的效果，也降低了螺旋叶轮因下钻产生的硬性损伤的情况。

22、（4）通过取样筒与采样臂采用螺栓可拆卸连接方式，便于零部件的拆装检修，且工装零部件拆装步骤简洁明了，给操作人员带来方便。