CN108487873A - 一种基于关节机器人的岩样取芯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于关节机器人的岩样取芯装置，包括关节机器人和冲洗液池，冲洗液池中设有夹具组合和取水泵，关节机器人上设有钻杆，一水管的一端连接取水泵，另一端位于钻杆内，当钻杆钻取岩芯时水管向外喷水且使水沿钻杆下流，夹具组合包括呈“木”字型分布的、铺设于冲洗液池底部的六根导轨，岩样位于六根导轨延长线的交汇处，导轨上具有紧固滑块，紧固滑块上设有竖直撑杆，竖直撑杆上具有上下设置的两个紧固推杆，每一紧固推杆设有推抵岩样的夹紧头，至少部分竖直撑杆通过对应的紧固滑块向岩样所在的方向运动，直至其夹紧头推抵岩样而共同将岩样夹紧固定，从而方便关节机器人使用钻杆钻取岩芯。

Description

一种基于关节机器人的岩样取芯装置

技术领域

本发明涉及岩样取芯设备技术领域，尤其涉及一种基于关节机器人的岩样取芯装置。

背景技术

岩样是钻机通过钻具及钻头在孔底回转破碎岩石，在岩心杆中提取柱状岩芯，从而得到的地层或矿产的岩样，以确定地质或矿产的情况。但是一般从野外勘查并提取地层岩样的直径长度和品质也各不相同，而实验室在对岩石的性质进行测定分析的时候通常对岩芯的规格尺寸具有一定的要求，因此野外钻探提取的岩样规格通常不能满足实验室对岩芯的分析要求。这时就需要在实验室进行岩样二次取芯，以便获取能够满足实验研究的岩样。目前，在实验室里通常对岩样进行切割、研磨和抛光操作，常用的仪器为三用磨片机，尽管该方式也可以完成对岩样的分析研究工作，但是其操作复杂、工艺流程繁琐、工作效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种操作简单、工艺流程简洁、效率高的基于关节机器人的岩样取芯装置。

本发明的实施例提供一种基于关节机器人的岩样取芯装置，包括关节机器人和冲洗液池，所述冲洗液池中设有夹持岩样的夹具组合和取水泵，所述关节机器人上设有用于钻取所述岩样岩芯的钻杆，一水管的一端连接所述取水泵，另一端位于所述钻杆内，当所述钻杆钻取所述岩芯时所述水管向外喷水且使水沿所述钻杆下流，所述夹具组合包括呈“木”字型分布的、铺设于所述冲洗液池底部的六根导轨，所述岩样位于六根所述导轨延长线的交汇处，每一所述导轨上具有一紧固滑块，所述紧固滑块上可拆卸的设有竖直撑杆，每一所述竖直撑杆上具有上下设置的两个紧固推杆，每一所述紧固推杆朝向所述岩样所在的方向的一端设有推抵所述岩样的夹紧头，至少部分所述竖直撑杆通过对应的所述紧固滑块向所述岩样所在的方向运动，直至其夹紧头推抵所述岩样而共同将所述岩样夹紧固定，从而方便所述关节机器人使用所述钻杆钻取所述岩芯。

进一步地，每一所述紧固滑块设有供对应的所述导轨穿过的滑槽，所述紧固滑块上包括对称设置的两紧固部，所述两紧固部分别位于与之对应的所述竖直撑杆的前后两侧，每一所述紧固部上设有连通所述滑槽的一螺纹通孔，一螺栓穿过所述螺纹通孔向下与所述导轨抵接从而将所述紧固滑块固定于所述导轨。

进一步地，所述紧固滑块包括位于正中心处的对接部，所述对接部为圆柱形，其外表面设有第一外螺纹，所述竖直撑杆的下端设有对接孔，所述对接孔内设有与所述第一外螺纹相配合的内螺纹，所述对接部***所述对接孔并通过所述内螺纹与所述第一外螺纹的啮合而相互对接。

进一步地，所述竖直撑杆的顶端设有向上突起的连接部，所述连接部的外表面设有第二外螺纹，所述连接部和所述对接部结构完全相同，所述第二外螺纹与所述第一外螺纹完全一致，所述连接部用于与另一所述竖直撑杆的所述对接孔对接以加长所述竖直撑杆。

进一步地，所述夹紧头为V型夹，具有相对设置的两夹持臂和连接所述两夹持臂的主体，所述夹持臂用于推抵所述岩样。

进一步地，所述关节机器人包括旋转腰部和与所述旋转腰部连接以能随所述旋转腰部旋转的主构件和副构件，所述副构件与所述主构件在前后方向上并列设置，一大臂的下端通过大臂驱动电机可旋转的安装于所述主构件，所述大臂的上端与一上臂通过第一转动副转动连接，一第一小臂的上端与所述上臂通过第二转动副连接，所述第一小臂的下端可旋转的安装于所述主构件，所述大臂远离所述第二转动副的右端设有所述钻杆。

进一步地，一第二小臂的上端与所述上臂靠近所述第二转动副的左端铰接，所述第二小臂的下端通过小臂驱动电机可旋转的安装于所述副构件。

进一步地，所述上臂上设有一三角保护架，所述第一转动副和所述第二转动副可转动的位于所述三角保护架的两个顶点上，所述三角保护架的第三个顶点与一腕部水平保持连杆的一端铰接，所述上臂的右端向上凸设有一铰接部，所述腕部水平保持连杆的另一端与所述铰接部铰接。

进一步地，所述旋转腰部设有基座上，一腰部伺服电机与所述旋转腰部连接以驱动所述旋转腰部旋转。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：所述的基于关节机器人的岩样取芯装置，(1)通过所述夹具组合来固定所述岩样，通过所述关节机器人利用所述钻杆来对岩样进行取芯，操作简单，同时降低了人力操作的误差，提高了取芯效率；(2)当所述钻杆钻取所述岩芯时所述水管向外喷水且使水沿所述钻杆下流，从而在冷却所述钻杆的同时，还能及时将所述钻杆上粘附的岩屑冲洗干净，提高所述钻杆的工作效率；(3)所述取水泵位于所述冲洗液池，所述取水泵将所述冲洗液池中的冲洗液通过所述水管泵入所述钻杆，所述钻杆取岩芯时，冲洗液又从所述钻杆中流出，最终冲洗液又回到所述冲洗液池，在所述冲洗液池中沉淀后的冲洗液再次被所述取水泵抽走，从而实现冲洗液的循环使用，有助于节省开支、降低成本。

附图说明

图1是本发明基于关节机器人的岩样取芯装置的整体示意图；

图2是本发明基于关节机器人的岩样取芯装置的冲洗液池的示意图；

图3是本发明基于关节机器人的岩样取芯装置的紧固滑块的示意图；

图4是本发明基于关节机器人的岩样取芯装置的竖直撑杆的示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是本发明基于关节机器人的岩样取芯装置的冲洗液池中导轨铺设的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于关节机器人的岩样取芯装置，主要用于在实验室中对岩样300进行二次取芯，包括：相互独立设置的关节机器人100和冲洗液池200。

请参考图1，所述关节机器人100具有三个自由度，包括：基座，所述基座具有上支撑面102、下支撑面101，和连接所述上支撑面102和所述下支撑面101的四个支撑腿103，一腰部伺服电机104倒挂的安装于所述上支撑面102的下表面从而位于所述上支撑面102和所述下支撑面101之间，所述上支撑面102的上表面上安装有旋转腰部105，所述腰部伺服电机104向上通过减速器与所述旋转腰部105连接用于驱动所述旋转腰部105相对所述上支撑面102在水平面上旋转。所述旋转腰部105上设有能够随所述旋转腰部105旋转的主构件106和副构件107，所述主构件106与所述副构件107在前后方向上并列设置。

所述关节机器人100还包括上臂114，所述上臂114的右端向下凸设有钻杆安装部，一钻杆116向下安装于所述钻杆安装部，所述上臂114的左端与一第二小臂110的上端铰接，所述第二小臂110的下端与所述副构件107铰接。所述上臂114上设有第一转动副和第二转动副，所述第二转动副和所述第一转动副左右设置，所述第二转动副位于所述第一转动副和所述左端之间，所述第一转动副与所述右端之间的距离大于其与所述左端之间的距离。一第一小臂111的上端与所述第二转动副可转动连接，所述第一小臂111的下端安装于所述主构件106，所述副构件107上设有小臂驱动电机，所述小臂驱动电机通过减速器与所述第二小臂110连接以驱动所述第二小臂110转动。一大臂108的上端与所述第一转动副可转动连接，所述大臂108的下端安装于所述主构件106，所述主构件106上设有大臂驱动电机109，所述大臂驱动电机109通过减速器与所述大臂108连接以驱动所述大臂108转动，所述第一小臂111和所述第二小臂110前后设置，且均位于所述大臂108的左侧。

所述上臂114上设有一三角保护架112，所述第一转动副和所述第二转动副可转动的位于所述三角保护架112的两个顶点上，所述三角保护架112的第三个顶点与一腕部水平保持连杆113的一端铰接，所述上臂114的右端向上凸设有一铰接部115，所述腕部水平保持连杆113的另一端与所述铰接部115铰接，所述腕部水平保持连杆113与所述上臂114间隔设置。

所述腰部伺服电机104驱动所述旋转腰部105在水平面上转动，将所述上臂114上的所述钻杆116旋转至指定位置，所述大臂驱动电机109和所述小臂驱动电机分别驱动所述大臂108和所述第二小臂110在竖直方向上左右转动，且转动的角速度不一样，从而使所述上臂114的右端上翘或者下沉，由于所述第一小臂111与所述上臂114铰接，所述大臂108和所述第二小臂110转动时，所述第一小臂111随之转动。由于所述第一转动副、所述第二转动副和所述腕部水平保持连杆113被所述三角保护架112牵制，所述腕部水平保持连杆113的相对两端分别与所述三角保护架112的第三个顶点和所述上臂114的右端的所述铰接部115铰接，从而使所述上臂114的右端随时都能保持平稳，不会因为所述钻杆116的工作而发生偏移从而影响所述钻杆116的岩样300的破碎取芯。

所述冲洗液池200中设有夹持岩样300的夹具组合和取水泵(未图示)，所述冲洗液池200内具有冲洗液，一水管(未图示)的一端连接所述取水泵，另一端位于所述钻杆116内，当所述钻杆116钻取所述岩芯时所述水管向外喷水且使水沿所述钻杆116下流，一方面冷却所述钻杆116，另一方面将粘附在所述钻杆116外的岩屑等冲洗干净，确保所述钻杆116正常工作。通过所述钻杆116重新流回所述冲洗液池200中的冲洗液经过简单的沉淀后可以再次被所述取水泵抽入所述水管，然后再次进入所述钻杆116，如此循环使用，既能充分利用所述冲洗液，还能节省开支降低成本。所述冲洗液池的一侧壁201上开设有用于将所述冲洗液池200中的冲洗液引出的引水管206，所述引水管206朝向所述冲洗液池200内的开口端设有滤网。所述引水管206用于将废弃的或者多余的冲洗液引出所述冲洗液池200，所述滤网用于防止所述引水管206被岩屑堵塞。

所述夹具组合包括呈“木”字型分布的、铺设于所述冲洗液池200底部的六根导轨207，每一所述导轨207上具有一紧固滑块205，每一所述紧固滑块205设有供对应的所述导轨207穿过的滑槽2054，所述紧固滑块205上包括对称设置的两紧固部和位于所述两紧固部中间的对接部2053，所述两紧固部分别位于与之对应的所述对接部2053的前后两侧，每一所述紧固部上设有连通所述滑槽2054的一螺纹通孔，一螺栓2052穿过所述螺纹通孔向下与所述导轨207抵接从而将所述紧固滑块205固定于所述导轨207，向外旋出二所述螺栓2052，二所述螺栓2052与所述导轨207之间的抵接力减小，甚至消失，从而可以使所述紧固滑块205沿对应的所述导轨207移动。

所述对接部2053为圆柱形，其外表面设有第一外螺纹，对应每一所述对接部2053，均设有一竖直撑杆202，所述竖直撑杆202的下端设有对接孔2022，所述对接孔2022内设有与所述第一外螺纹相配合的内螺纹，所述对接部2053***所述对接孔2022并通过所述内螺纹与所述第一外螺纹的啮合而相互对接，从而将所述竖直撑杆202竖直的固定于所述紧固滑块205，且能随所述紧固滑块205的移动而移动。

所述岩样300位于六根所述导轨207延长线的交汇处，每一所述竖直撑杆202上具有上下设置的至少两个紧固推杆203，每一所述紧固推杆203朝向所述岩样300所在的方向的一端设有推抵所述岩样300的夹紧头204，所述夹紧头204为V型夹，具有相对设置的两夹持臂和连接所述两夹持臂的主体，所述夹持臂用于推抵所述岩样300。

当所述岩样300为圆柱形或者大致呈圆柱形时，使用其中三个所述导轨207上的所述紧固滑块205上的所述夹紧头204推抵所述岩样300，这三个所述导轨207分别位于“木”字的头、一撇和一捺所在的位置，这三个所述导轨207上的所述紧固滑块205能够构成一个正三角形，从而使与这三个所述紧固滑块205对应的所述夹紧头204形成自定心机构，能够更加稳定夹紧和定位所述岩样300，方便对所述岩样300进行破碎取芯。

当所述岩样300为方形或者多边形时，使用其中四个所述导轨207上的所述紧固滑块205上的所述夹紧头204推抵所述岩样300，这四个所述导轨207延长后为“木”字中的“十”，这四个所述导轨207上的所述紧固滑块205能够构成一个正四边形，从而使这四个所述紧固滑块205对应的所述夹紧头204形成自定心机构，能够更加稳定夹紧和定位所述岩样300，方便对所述岩样300进行破碎取芯。

当所述岩样300较高时，为了保持对所述岩样300夹持的稳定性和均匀性，每一所述竖直撑杆202可以加长。具体的，每一所述竖直撑杆202的顶端设有向上突起的连接部2021，所述连接部2021的外表面设有第二外螺纹，所述连接部2021和所述对接部2053结构完全相同，所述第二外螺纹与所述第一外螺纹完全一致，所述连接部2021用于与另一所述竖直撑杆202的所述对接孔2022对接从而在竖直方向上加长所述竖直撑杆202，使加长后的所述竖直撑杆202能够更好地夹持所述岩样300，使所述岩样300在被破碎时，受力均匀，能够提高破碎取芯的效果。

当所述岩样300被所述夹具组合定位后，所述关节机器人100启动，使所述钻杆对准所述岩样300，然后所述取水泵启动，接着所述钻杆116启动，开始对所述岩样300进行取芯破碎，在取芯过程中，适当调整所述夹具组合确保所述岩样300始终被稳定固定，直至取芯完成。

所述的基于关节机器人的岩样取芯装置，(1)通过所述夹具组合来固定所述岩样300，通过所述关节机器人100利用所述钻杆116来对岩样300进行取芯，操作简单，同时降低了人力操作的误差，提高了取芯效率；(2)当所述钻杆116钻取所述岩芯300时，所述水管向外喷水且使水沿所述钻,116下流，从而在冷却所述钻杆116的同时，还能及时将所述钻杆116上粘附的岩屑冲洗干净，提高所述钻杆116的工作效率；(3)所述取水泵位于所述冲洗液池200，所述取水泵将所述冲洗液池200中的冲洗液通过所述水管泵入所述钻杆116，所述钻杆116取岩芯时，冲洗液又从所述钻杆116中流出，最终冲洗液又回到所述冲洗液池200，在所述冲洗液池200中沉淀后的冲洗液再次被所述取水泵抽走，从而实现冲洗液的循环使用，有助于节省开支、降低成本。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于关节机器人的岩样取芯装置，其特征在于：包括关节机器人和冲洗液池，所述冲洗液池中设有夹持岩样的夹具组合和取水泵，所述关节机器人上设有用于钻取所述岩样岩芯的钻杆，一水管的一端连接所述取水泵，另一端位于所述钻杆内，当所述钻杆钻取所述岩芯时所述水管向外喷水且使水沿所述钻杆下流，所述夹具组合包括呈“木”字型分布的、铺设于所述冲洗液池底部的六根导轨，所述岩样位于六根所述导轨延长线的交汇处，每一所述导轨上具有一紧固滑块，所述紧固滑块上可拆卸的设有竖直撑杆，每一所述竖直撑杆上具有上下设置的两个紧固推杆，每一所述紧固推杆朝向所述岩样所在的方向的一端设有推抵所述岩样的夹紧头，至少部分所述竖直撑杆通过对应的所述紧固滑块向所述岩样所在的方向运动，直至其夹紧头推抵所述岩样而共同将所述岩样夹紧固定，从而方便所述关节机器人使用所述钻杆钻取所述岩芯。

2.如权利要求1所述的基于关节机器人的岩样取芯装置，其特征在于：每一所述紧固滑块设有供对应的所述导轨穿过的滑槽，所述紧固滑块上包括对称设置的两紧固部，所述两紧固部分别位于与之对应的所述竖直撑杆的前后两侧，每一所述紧固部上设有连通所述滑槽的一螺纹通孔，一螺栓穿过所述螺纹通孔向下与所述导轨抵接从而将所述紧固滑块固定于所述导轨。

3.如权利要求1所述的基于关节机器人的岩样取芯装置，其特征在于：所述紧固滑块包括位于正中心处的对接部，所述对接部为圆柱形，其外表面设有第一外螺纹，所述竖直撑杆的下端设有对接孔，所述对接孔内设有与所述第一外螺纹相配合的内螺纹，所述对接部***所述对接孔并通过所述内螺纹与所述第一外螺纹的啮合而相互对接。

4.如权利要求3所述的基于关节机器人的岩样取芯装置，其特征在于：所述竖直撑杆的顶端设有向上突起的连接部，所述连接部的外表面设有第二外螺纹，所述连接部和所述对接部结构完全相同，所述第二外螺纹与所述第一外螺纹完全一致，所述连接部用于与另一所述竖直撑杆的所述对接孔对接以加长所述竖直撑杆。

5.如权利要求3所述的基于关节机器人的岩样取芯装置，其特征在于：所述夹紧头为V型夹，具有相对设置的两夹持臂和连接所述两夹持臂的主体，所述夹持臂用于推抵所述岩样。

6.如权利要求3所述的基于关节机器人的岩样取芯装置，其特征在于：所述冲洗液池的一侧壁上开设有用于将所述冲洗液池中的冲洗液引出的引水管，所述引水管朝向所述冲洗液池内的开口端设有滤网。

7.如权利要求1所述的基于关节机器人的岩样取芯装置，其特征在于：所述关节机器人包括旋转腰部和与所述旋转腰部连接以能随所述旋转腰部旋转的主构件和副构件，所述副构件与所述主构件在前后方向上并列设置，一大臂的下端通过大臂驱动电机可旋转的安装于所述主构件，所述大臂的上端与一上臂通过第一转动副转动连接，一第一小臂的上端与所述上臂通过第二转动副连接，所述第一小臂的下端可旋转的安装于所述主构件，所述大臂远离所述第二转动副的右端设有所述钻杆。

8.如权利要求7所述的基于关节机器人的岩样取芯装置，其特征在于：一第二小臂的上端与所述上臂靠近所述第二转动副的左端铰接，所述第二小臂的下端通过小臂驱动电机可旋转的安装于所述副构件。

9.如权利要求8所述的基于关节机器人的岩样取芯装置，其特征在于：所述上臂上设有一三角保护架，所述第一转动副和所述第二转动副可转动的位于所述三角保护架的两个顶点上，所述三角保护架的第三个顶点与一腕部水平保持连杆的一端铰接，所述上臂的右端向上凸设有一铰接部，所述腕部水平保持连杆的另一端与所述铰接部铰接。

10.如权利要求7所述的基于关节机器人的岩样取芯装置，其特征在于：所述旋转腰部设有基座上，一腰部伺服电机与所述旋转腰部连接以驱动所述旋转腰部旋转。