TWI662266B - Automatic push sampling system - Google Patents

Abstract

本發明係有關自動推擠式採樣系統。該自動推擠式採樣系統包括一基座、一動力組、一日內瓦傳動組、一間歇傳動組、一垂直採樣傳動組、一夾具組及一採樣組。該動力組用以驅動該日內瓦傳動組；該日內瓦傳動組用以進行一第一間歇旋轉運動；該間歇傳動組用以進行一第二間歇旋轉運動；該垂直採樣傳動組配合該第二間歇旋轉運動進行一第三間歇旋轉運動；該夾具組配合該第三間歇旋轉運動進行一升降往覆運動；該採樣組配合該第一間歇旋轉運動及該升降往覆運動，用以進行一換管作業及一採樣作業。藉此，該自動推擠式採樣系統可利用單一動力源完成海床表面沉積物之定點採樣作業。

Description

自動推擠式採樣系統

本發明係有關於一種自動推擠式採樣系統。

海底沉積物的採樣、分析對於海洋生物、海洋地質、海洋化學等研究領域具有重要性。目前常見之採樣器大致可分為夾爪式採樣器、重力式採樣器及推擠式採樣器。其中該夾爪式採樣器及該重力式採樣器均可藉由自身重量，利用一工作母船之一絞機下放至海床進行採樣，完成採樣後，再利用該工作母船之絞機上拉回收。然而，使用該夾爪式採樣器及該重力式採樣器，均無法精準地選擇採樣點位，亦無法進行密集採樣。

該推擠式採樣器可由該工作母船上之駕駛員，透過一水下影像操縱遙控式水下載具(Remotely operated vehicle,ROV)進行移動且選擇採樣點位，並在選定採樣點位後，操作一機械手臂夾取採樣管進行沉積物採集。因此，相較於該夾爪式採樣器及該重力式採樣器，該推擠式採樣器可精準地選擇採樣點位，亦可進行密集採樣。然而，使用該推擠式採樣器，必需通過技術熟練之駕駛員操作該水下載具及該機械手臂，否則將容易影響作業效率。同時，在海況欠佳的作業環境下，即便熟練的駕駛員欲操作該水下載具及該機械手臂來完成採樣動作，亦是相當困難的任務。此外，對於中小型水下載具而言，通常難以配備高自由度之機械手臂，以致於無法利用該推擠式採樣器執行沉積物採樣。

本發明提供自動推擠式採樣系統。在一實施例中，該自動推擠式採樣系統包括一基座、一動力組、一日內瓦傳動組、一間歇傳動組、一垂直採樣傳動組、一夾具組及一採樣組。該動力組設置於該基座，該動力組具有一轉軸及一馬達，該轉軸耦接該馬達。該日內瓦傳動組設置於該基座，該日內瓦傳動組具有一主動件及一從動件，該主動件耦接該動力組之該轉軸，該從動件耦接該主動件，該主動件用以帶動該從動件進行一第一間歇旋轉運動。該間歇傳動組設置於該基座，該間歇傳動組具有一第一傳動件及一第二傳動件，該第一傳動件耦接該動力組之該轉軸，該第二傳動件耦接該第一傳動件，該第一傳動件用以配合該第二傳動件進行一第二間歇旋轉運動。該垂直採樣傳動組設置於該基座，該垂直採樣傳動組具有一第三傳動件、一第四傳動件及一第五傳動件，該第三傳動件耦接該間歇傳動組之該第二傳動件，該第三傳動件耦接該第四傳動件及該第五傳動件，該第三傳動件配合該間歇傳動組之該第二間歇旋轉運動，用以帶動該第四傳動件及該第五傳動件進行一第三間歇旋轉運動。該夾具組係耦接該垂直採樣傳動組之該第四傳動件及該第五傳動件，該夾具組配合該垂直採樣傳動組之該第三間歇旋轉運動，用以進行一升降往覆運動。該採樣組係耦接該日內瓦傳動組之該從動件，該採樣組設置數個採樣管，該等採樣管配合該從動件之該第一間歇旋轉運動及該夾具組之該升降往覆運動，用以分別進行一換管作業及一採樣作業。

因此，利用該動力組之馬達的單一動力源，可配合該日內瓦傳動組、該間歇傳動組、該垂直採樣傳動組、該夾具組及該採樣組，以完成該等採樣管之換管作業及採樣作業，可精簡該自動推擠式採樣系統之結構，更可搭配中小型水下載具完成海床表面沉積物之定點採樣作業，以達到提 升使用便利性之功效。

1‧‧‧自動推擠式採樣系統

10‧‧‧基座

11‧‧‧座體

111‧‧‧第一表面

112‧‧‧第二表面

113‧‧‧透孔

114‧‧‧通孔

12‧‧‧定位架

13‧‧‧底板

131‧‧‧穿孔

14‧‧‧容置空間

15‧‧‧固定座

151‧‧‧樞接板

20‧‧‧動力組

21‧‧‧轉軸

22‧‧‧馬達

221‧‧‧減速齒輪組

30‧‧‧日內瓦傳動組

31‧‧‧主動件

311‧‧‧第一端面

312‧‧‧第二端面

32‧‧‧從動件

321‧‧‧徑向溝槽

322‧‧‧內凹圓弧部

33‧‧‧第一傘齒輪

34‧‧‧第二傘齒輪

35‧‧‧鎖定盤

351‧‧‧外凸圓弧部

352‧‧‧凹入部

36‧‧‧銷件

40‧‧‧間歇傳動組

41‧‧‧第一傳動件

411‧‧‧第一嚙齒部

412‧‧‧第一欠齒部

42‧‧‧第二傳動件

421‧‧‧第二嚙齒部

50‧‧‧垂直採樣傳動組

51‧‧‧第三傳動件

511‧‧‧第三嚙齒部

512‧‧‧第二欠齒部

52‧‧‧第四傳動件

521‧‧‧第四嚙齒部

53‧‧‧第五傳動件

531‧‧‧第五嚙齒部

54‧‧‧第六傳動件

55‧‧‧第七傳動件

60‧‧‧夾具組

61‧‧‧齒條

62‧‧‧採樣夾頭

621‧‧‧連接座

621a‧‧‧滑槽

622‧‧‧第一夾爪

622a‧‧‧第一立桿部

622b‧‧‧第一橫桿部

622c‧‧‧第一開口

622d‧‧‧第一斜切面

622e‧‧‧第一斜切面

623‧‧‧第二夾爪

623a‧‧‧第二立桿部

623b‧‧‧第二橫桿部

623c‧‧‧第二開口

623d‧‧‧第二斜切面

623e‧‧‧第二斜切面

624‧‧‧彈性元件

70‧‧‧採樣組

71‧‧‧採樣管

711‧‧‧致動端

712‧‧‧採樣端

72‧‧‧轉盤

721‧‧‧貫穿孔

73‧‧‧中心軸

D‧‧‧夾持距離

F‧‧‧側向推力

M1‧‧‧第一間歇旋轉運動

M2‧‧‧第二間歇旋轉運動

M3‧‧‧第三間歇旋轉運動

M4‧‧‧升降往覆運動

T1‧‧‧分度階段

T2‧‧‧作動階段

T3‧‧‧停歇階段

T4‧‧‧第一旋動階段

T5‧‧‧第二旋動階段

T6‧‧‧下降階段

T7‧‧‧上升階段

α、β、θ、θ_1、θ₂‧‧‧轉動夾角

圖1顯示本發明自動推擠式採樣系統之立體外觀圖；圖2顯示本發明自動推擠式採樣系統之基座、夾具組及採樣組之仰視立體分解圖；圖3顯示本發明自動推擠式採樣系統之動力組、日內瓦傳動組、間歇傳動組、垂直採樣傳動組及夾具組之立體外觀圖；圖4顯示本發明自動推擠式採樣系統之日內瓦傳動組進行第一間歇旋轉運動之示意圖；圖5顯示本發明自動推擠式採樣系統之日內瓦傳動組於一第一狀態之仰視示意圖；圖6顯示本發明自動推擠式採樣系統之日內瓦傳動組於一第二狀態之仰視示意圖；圖7顯示本發明自動推擠式採樣系統之日內瓦傳動組於一第三狀態之仰視示意圖；圖8顯示本發明自動推擠式採樣系統之日內瓦傳動組於一第四狀態之仰視示意圖；圖9顯示本發明自動推擠式採樣系統之間歇傳動組於一作動階段之正視示意圖；圖10顯示本發明自動推擠式採樣系統之間歇傳動組於一停歇階段之正視示意圖；圖11顯示本發明自動推擠式採樣系統之垂直採樣傳動組於一第一狀態之正視示意圖； 圖12顯示本發明自動推擠式採樣系統之垂直採樣傳動組於一第二狀態之正視示意圖；圖13顯示本發明自動推擠式採樣系統之垂直採樣傳動組於一第三狀態之正視示意圖；圖14顯示本發明自動推擠式採樣系統之垂直採樣傳動組於一第四狀態之正視示意圖；圖15顯示本發明自動推擠式採樣系統之夾具組於一下降階段之正視示意圖；圖16顯示本發明自動推擠式採樣系統之夾具組於一上升階段之正視示意圖；圖17顯示本發明自動推擠式採樣系統之夾具組之局部立體外觀圖；圖18顯示本發明自動推擠式採樣系統之第一夾爪及第二夾爪受一側向推力時之立體外觀圖；圖19顯示本發明自動推擠式採樣系統之夾具組夾持採樣管時之立體外觀圖；及圖20顯示本發明自動推擠式採樣系統之採樣管脫離採樣夾頭時之立體外觀圖。

本發明全文之「耦接」可定義為"直接耦接"或"間接耦接"。"直接耦接"係指二元件之間彼此相互連接，"間接耦接"係指二元件之間可透過另一元件，在不影響原有傳動方式之前提條件下，提供元件連接之功能。

圖1顯示本發明自動推擠式採樣系統之立體外觀圖。配合參閱圖1，在一實施例中，本發明自動推擠式採樣系統1包括一基座10、一動力組 20、一日內瓦傳動組30、一間歇傳動組40、一垂直採樣傳動組50、一夾具組60及一採樣組70。該自動推擠式採樣系統1主要用以進行海床表面沉積物之採樣作業，但不以上述為限。

圖2顯示本發明自動推擠式採樣系統之基座、夾具組及採樣組之仰視立體分解圖。配合參閱圖1及圖2，在一實施例中，該基座10具有一座體11、數個定位架12及一底板13。該座體11具有相對之一第一表面111及一第二表面112，該座體11設有貫穿該第一表面111及該第二表面112之數個透孔113及一通孔114，該等透孔113可於本發明自動推擠式採樣系統1設置於水下之過程中，用以有效減少水中阻力，該通孔114可供該夾具組60可順利進行升降活動。該等定位架12彼此之間相互連接構成一框架體，該框架體結合於該座體11之該第二表面112，以利用該等定位架12所構成之該框架體，使本發明自動推擠式採樣系統1可更穩固地設置於海床。該底板13連接該等定位架12，且該底板13設有一穿孔131，可供該採樣組70之相關構件通過，用以進行海床表面沉積物之採樣作業。

該座體11、該等定位架12及該底板13可共同圍繞形成一容置空間14，該座體11、該等定位架12及該底板13彼此之間的固定方式可選用如鎖固、卡合或焊接等，該容置空間14用以容置該夾具組60及該採樣組70。

該基座10之該第一表面111可設置一固定座15，該固定座15可設置數個樞接板151，該等樞接板151之間各具有一間距，用以結合該動力組20、該日內瓦傳動組30、該間歇傳動組40及該垂直採樣傳動組50等相關構件。

圖3顯示本發明自動推擠式採樣系統之動力組、日內瓦傳動組、間歇 傳動組、垂直採樣傳動組及夾具組之立體外觀圖。配合參閱圖1及圖3，在一實施例中，該動力組20設置於該基座10，該動力組20具有一轉軸21及一馬達22，該馬達22耦接該轉軸21，用以帶動該轉軸21旋轉作動。該轉軸21係可旋轉地結合於該固定座15之該等樞接板151，該馬達22可固定於該固定座15，使該動力組20可穩固地結合該基座10。其中該馬達22可選擇直接連接該轉軸21；或者，如圖3所示，該馬達22亦可間接利用一減速齒輪組221連接該轉軸21，確保該馬達22可穩定提供一旋轉動力，且該馬達22可選用一沉水馬達。在一實施例中，該馬達22可由一電池(圖未示出)或電纜線(圖未示出)提供所需電力，且該馬達22可由一控制器(圖未示出)控制其運轉。

配合參閱圖1及圖3，在一實施例中，該日內瓦傳動組30設置於該基座10，該日內瓦傳動組30具有一主動件31及一從動件32，該主動件31耦接該動力組20之該轉軸21，該從動件32耦接該主動件31。本發明之該日內瓦傳動組30(即日內瓦機構，Genava Mechanism)係基於具有分度(Index)功能的前提條件下，選用可進行間歇旋轉運動之結構組成的日內瓦機構，故不加以限制該日內瓦傳動組30之型式及種類。舉例而言，圖4顯示本發明自動推擠式採樣系統之日內瓦傳動組進行第一間歇旋轉運動之示意圖。配合參閱圖3及圖4，本發明之該日內瓦傳動組30係以該主動件31進行等速旋轉運動，該主動件31可用以控制該從動件32進行一第一間歇旋轉運動M1，該第一間歇旋轉運動M1包括數個分度階段T1。

再配合參閱圖1及圖3，在一實施例中，該日內瓦傳動組30之該主動件31具有相對之一第一端面311及一第二端面312，該第二端面312朝向該基座10之該第一表面111。該日內瓦傳動組30之該主動件31及該從動件32 係可旋轉地結合於該座體11之該固定座15，使該主動件31及該從動件32可於該固定座15上穩定旋轉作動。其中該主動件31及該從動件32可選用如連接軸或軸承等元件與該固定座15結合，但不以上述為限。

在一實施例中，該主動件31可選擇利用一第一傘齒輪33及一第二傘齒輪34連接該轉軸21。該第一傘齒輪33設置於該轉軸21，用以配合該轉軸21旋轉；該第二傘齒輪34設置於該主動件31之該第一端面311，用以配合該主動件31旋轉，該第一傘齒輪33及該第二傘齒輪34相互嚙合，用以使該轉軸21可控制該主動件31旋轉作動。利用該第一傘齒輪33及該第二傘齒輪34之設計，可將該轉軸21所提供之一垂直方向之旋轉，轉換為該主動件31之一水平方向之旋轉，以達到一動力轉向功能。

圖5顯示本發明自動推擠式採樣系統之日內瓦傳動組於一第一狀態之仰視示意圖。配合參閱圖3至圖5，在一實施例中，該日內瓦傳動組30所進行之該第一間歇旋轉運動M1係包括六個分度階段T1，但不以上述為限。本實施例中，該主動件31之該第二端面312設置一鎖定盤35及一銷件36。該鎖定盤35之外周設有一外凸圓弧部351及一凹入部352，該銷件36與該鎖定盤35之凹入部352相對。該從動件32之外周設有數個徑向溝槽321及數個內凹圓弧部322，該內凹圓弧部322可與該鎖定盤35之該外凸圓弧部351相互對合。由於本實施例之日內瓦機構係包括六個分度階段T1，因此，該等徑向溝槽321各具有自該從動件32之中心點向外徑向延伸之一槽中心線，該等徑向溝槽321之該等槽中心線之間各具有一轉動夾角θ，該轉動夾角係為60°。藉此，任二個該徑向溝槽321之間各具有一個該內凹圓弧部322，即該等徑向溝槽321及該等內凹圓弧部322之數量分別為六個，以對應該第一間歇旋轉運動M1所包括之六個分度階段T1。

承上，該日內瓦傳動組30之每一個分度階段T1之作動方式大致可區分為四種狀態。圖5所揭示之實施例係為第一狀態，該第一狀態係揭示該銷件36尚未進入該從動件32之該徑向溝槽321；此時，該從動件32之該內凹圓弧部322係與該鎖定盤35之該外凸圓弧部351相互對合，故該從動件32為靜止不動之狀態。

圖6顯示本發明自動推擠式採樣系統之日內瓦傳動組於一第二狀態之仰視示意圖。配合參閱圖6，該第二狀態係揭示當該轉軸21帶動該主動件31旋轉時，該鎖定盤35及該銷件36亦可配合旋轉，由於該鎖定盤35具有該凹入部352，故該鎖定盤35將不會限制該從動件32之旋轉，該銷件36可順利進入該從動件32之該徑向溝槽321，以便後續可推動該從動件32開始轉動。

圖7顯示本發明自動推擠式採樣系統之日內瓦傳動組於一第三狀態之仰視示意圖。配合參閱圖7，該第三狀態係揭示當該主動件31、該鎖定盤35及該銷件36於旋轉過程中，該銷件36可於該從動件32之該徑向溝槽321中滑動，並持續地推動該從動件32繼續轉動。

圖8顯示本發明自動推擠式採樣系統之日內瓦傳動組於一第四狀態之仰視示意圖。配合參閱圖8，該第四狀態係揭示當該銷件36離開該從動件32之該徑向溝槽321後，該從動件32之該內凹圓弧部322將可重新與該鎖定盤35之該外凸圓弧部351相互對合，使該從動件32呈靜止不動之狀態。

再配合參閱圖4及圖6，當該動力組20之該轉軸21控制該主動件31旋轉一圈時，該從動件32可完成一個該分度階段T1。以該第一間歇旋轉運動M1包括六個分度階段T1為例，該主動件31旋轉一圈時，該從動件32之轉動夾角θ=60°。又，該主動件31旋轉一圈中之一轉動夾角α=120°的轉 動時間，用以設定為該從動件32之一轉動時間；該主動件31旋轉一圈中之另一轉動夾角β=240°的轉動時間，用以設定為該從動件32之一靜止時間。藉此，該從動件32於該靜止時間中，該採樣組70可完成一次海床表面沉積物之採樣作業，該從動件32於該轉動時間中，該採樣組70可完成一次換管作業(詳參後續該採樣組70之說明)。

再配合參閱圖1及圖3，在一實施例中，該間歇傳動組40設置於該基座10，該間歇傳動組40具有一第一傳動件41及一第二傳動件42，該第一傳動件41耦接該動力組20之該轉軸21，該第二傳動件42耦接該第一傳動件41。該第一傳動件41及該第二傳動件42係可旋轉地結合於該座體11之該等樞接板151，使該第一傳動件41及該第二傳動件42可於該等樞接板151之間穩定旋轉作動。其中該第一傳動件41及該第二傳動件42可選用如連接軸或軸承等元件與該等樞接板151結合，但不以上述為限。

圖9顯示本發明自動推擠式採樣系統之間歇傳動組於一作動階段之正視示意圖，圖10顯示本發明自動推擠式採樣系統之間歇傳動組於一停歇階段之正視示意圖。配合參閱圖3、圖9及圖10，在一實施例中，該第一傳動件41之外周設有一第一嚙齒部411及一第一欠齒部412，該第二傳動件42之外周設有一第二嚙齒部421。該第一傳動件41連接該轉軸21，以供該轉軸21可帶動該第一傳動件41旋轉作動，該第二傳動件42與該第一傳動件41相互對接。藉此，如圖9所示，當該第一傳動件41於旋轉過程中，該第一嚙齒部411與該第二傳動件42之該第二嚙齒部421相對，使該第一嚙齒部411嚙合該第二嚙齒部421時，該第一傳動件41可帶動該第二傳動件42旋轉作動，即該第一傳動件41用以配合該第二傳動件42進行一第二間歇旋轉運動M2之一作動階段T2。如圖10所示，當該第一欠齒部412與該 第二傳動件42之該第二嚙齒部421相對，使該第二傳動件42之該第二嚙齒部421未嚙合該第一嚙齒部411時，該第二傳動件42係靜止不動，即該第一傳動件41用以配合該第二傳動件42進行該第二間歇旋轉運動M2之一停歇階段T3。

配合參閱圖3、圖9及圖10，在一實施例中，該第一傳動件41為一齒輪，該第一傳動件41之該齒輪可基於"模數=3"及"齒數=21"所設計之不完全齒輪，其完整齒數為14齒，係作為該第一嚙齒部411，該第一欠齒部412之外周所對應之齒數則為7齒(實際上未具有齒)，即該第一嚙齒部411及該第一欠齒部412對應齒數之比例為"14：7=2：1"。該第二傳動件42亦為一齒輪，該第二傳動件42之該齒輪可基於"模數=3"及"齒數=15"所設計之完全齒輪。藉此，當該馬達22透過該轉軸21帶動該第一傳動件41旋轉一圈時，其中"一轉動夾角θ1=240°"為該作動階段T2(即該第二傳動件42配合旋轉一圈)；其中"另一轉動夾角θ2=120°"為該停歇階段T3(即該第二傳動件42靜止不動)。該第一傳動件41及該第二傳動件42之齒輪規格的選用不以上述為限，仍可依實際作業需求選用其他規格之齒輪。

再配合參閱圖1及圖3，在一實施例中，該垂直採樣傳動組50設置於該基座10，該垂直採樣傳動組50具有一第三傳動件51、一第四傳動件52及一第五傳動件53，該第三傳動件51耦接該間歇傳動組40之該第二傳動件42，該第三傳動件51耦接該第四傳動件52及該第五傳動件53。該第三傳動件51、該第四傳動件52及該第五傳動件53係可旋轉地結合於該座體11之該等樞接板151，使該第三傳動件51、該第四傳動件52及該第五傳動件53可於該等樞接板151之間穩定旋轉作動。其中該第三傳動件51、該第四傳動件52及該第五傳動件53可選用如連接軸或軸承等元件與該等樞接 板151結合，但不以上述為限。

圖11顯示本發明自動推擠式採樣系統之垂直採樣傳動組於一第一狀態之正視示意圖。配合參閱圖3及圖11，在一實施例中，該第三傳動件51之外周設有一第三嚙齒部511及一第二欠齒部512，該第四傳動件52之外周設有一第四嚙齒部521，該第五傳動件53之外周設有一第五嚙齒部531。該第三傳動件51連接該間歇傳動組40之該第二傳動件42，使該第二傳動件42於旋轉過程中，可帶動該第三傳動件51旋轉作動，該第四傳動件52及該第五傳動件53與該第三傳動件51相互對接，且該第三傳動件51位於該第四傳動件52及該第五傳動件53之間。

圖12顯示本發明自動推擠式採樣系統之垂直採樣傳動組於一第二狀態之正視示意圖。配合參閱圖3及圖12，在一實施例中，該第三傳動件51於旋轉過程中，當該第三嚙齒部511與該第四傳動件52之該第四嚙齒部521相對，使該第四嚙齒部521嚙合該第三嚙齒部511時，該第三傳動件51可帶動該第四傳動件52旋轉作動；此時，該第三傳動件51之該第二欠齒部512與該第五傳動件53之該第五嚙齒部531相對，該第三傳動件51將不會限制該第五傳動件53之作動。藉此，該第三傳動件51可用以配合該第四傳動件52進行一第三間歇旋轉運動M3之一第一旋動階段T4。

圖13顯示本發明自動推擠式採樣系統之垂直採樣傳動組於一第三狀態之正視示意圖，圖14顯示本發明自動推擠式採樣系統之垂直採樣傳動組於一第四狀態之正視示意圖。配合參閱圖3、圖13及圖14，在一實施例中，該第三傳動件51於旋轉過程中，當該第三嚙齒部511與該第五傳動件53之該第五嚙齒部531相對，使該第五嚙齒部531嚙合該第三嚙齒部511時，該第三傳動件51可帶動該第五傳動件53旋轉作動；此時，該第三傳 動件51之該第二欠齒部512與該第四傳動件52之該第四嚙齒部521相對，該第三傳動件51將不會限制該第四傳動件52之作動。藉此，該第三傳動件51可用以配合該第五傳動件53進行該第三間歇旋轉運動M3之一第二旋動階段T5。

配合參閱圖3、圖11至圖14，在一實施例中，本實施例中，該第三傳動件51為一齒輪，該第三傳動件51之該齒輪可基於"模數=3"及"齒數=29"所設計之不完全齒輪，其完整齒數為13齒，係作為該第三嚙齒部511，該第二欠齒部512之外周所對應之齒數則為16齒(實際上未具有齒)。該第四傳動件52及該第五傳動件53亦分別為一齒輪，該第四傳動件52及該第五傳動件53之該等齒輪分別可基於"模數=3"及"齒數=14"所設計之完全齒輪。藉此，當該第二傳動件42帶動該第三傳動件51旋轉一圈時，其中180°為該第一旋動階段T4(即該第四傳動件52被帶動旋轉一圈)，另一180°為該第二旋動階段T5(即該第五傳動件53被帶動旋轉一圈)。該第三傳動件51、該第四傳動件52及該第五傳動件53之齒輪規格的選用不以上述為限，仍可依實際作業需求選用其他規格之齒輪。

再配合參閱圖1及圖3，在一實施例中，該垂直採樣傳動組50之該第四傳動件52及該第五傳動件53可分別利用一第六傳動件54及一第七傳動件55耦接該夾具組60。其中該第六傳動件54可連接該第四傳動件52，用以配合該第四傳動件52同步旋轉作動。該第七傳動件55可連接該第五傳動件53，用以配合該第五傳動件53同步旋轉作動。該第六傳動件54及該第七傳動件55之間具有一間距，且該第六傳動件54及該第七傳動件55亦可分別為一齒輪，該第六傳動件54及該第七傳動件55之該等齒輪分別可基於"模數=3"及"齒數=30"所設計之完全齒輪，但不以上述為限，仍可 依實際作業需求選用其他規格之齒輪。

在一實施例中，該夾具組60具有一齒條61及一採樣夾頭62。該齒條61可活動穿伸於該基座10之該通孔114，且該齒條61可與該垂直採樣傳動組50之該第六傳動件54及該第七傳動件55相互對接，使該第六傳動件54及該第七傳動件55可嚙合於該齒條61之相對二側，藉此，該齒條61可通過該第六傳動件54及該第七傳動件55耦接該第四傳動件52及該第五傳動件53。

圖15顯示本發明自動推擠式採樣系統之夾具組於一下降階段之正視示意圖，配合參閱圖12及圖15，在一實施例中，該夾具組60可配合該垂直採樣傳動組50之該第一旋動階段T4作動。該第一旋動階段T4中，該第四傳動件52可旋轉作動。藉此，該第六傳動件54可被該第四傳動件52帶動呈逆時針方向旋轉，用以帶動該夾具組60之該齒條61進行一升降往覆運動M4之一下降階段T6。此時，由於該第三傳動件51未限制該第五傳動件53之作動，故連接該第五傳動件53之該第七傳動件55可配合該齒條61之作動呈順時針方向旋轉。

圖16顯示本發明自動推擠式採樣系統之夾具組於一上升階段之正視示意圖，配合參閱圖13、圖14及圖16，在一實施例中，該夾具組60可配合該垂直採樣傳動組50之該第二旋動階段T5作動。其中圖13為該齒條61完成該下降階段T6，欲轉換作動方向之階段，此時，該第四傳動件52及該第五傳動件53為靜止不動之狀態。該第二旋動階段T5中，該第五傳動件53可旋轉作動。藉此，該第七傳動件55可被該第五傳動件53帶動呈逆時針方向旋轉，用以帶動該夾具組60之該齒條61進行該升降往覆運動M4之一上升階段T7。此時，由於該第三傳動件51未限制該第四傳動件52之 作動，故連接該第四傳動件52之該第六傳動件54可配合該齒條61之作動呈順時針方向旋轉。

圖17顯示本發明自動推擠式採樣系統之夾具組之局部立體外觀圖。配合參閱圖1及圖17，在一實施例中，該採樣夾頭62設置於該齒條61之一端，且該採樣夾頭62可位於該基座10之該容置空間14。該採樣夾頭62具有一連接座621、一第一夾爪622、一第二夾爪623及一彈性元件624。該連接座621設置於該齒條61之一端，該第一夾爪622及該第二夾爪623可活動地結合於該連接座621之二相對滑槽621a，該第一夾爪622及該第二夾爪623之間具有一夾持距離D。

該第一夾爪622具有二第一立桿部622a及一第一橫桿部622b，該等第一立桿部622a及該第一橫桿部622b相互連接且共同形成一第一開口622c，該等第一立桿部622a之內側面分別形成一第一斜切面622d、622e，且該等第一立桿部622a之第一斜切面622d、622e均朝向同一方向。又，該第二夾爪623同樣具有二第二立桿部623a及一第二橫桿部623b，該等第二立桿部623a及該第二橫桿部623b相互連接且共同形成一第二開口623c，該等第二立桿部623a之內側面分別形成一第二斜切面623d、623e，且該等第二立桿部623a之第二斜切面623d、623e均朝向同一方向。

該彈性元件624連接該第一夾爪622及該第二夾爪623，其中該彈性元件624可選用如一拉伸彈簧、一彈性膠條或其他具有相同彈性功能之元件。藉此，當該第一夾爪622及該第二夾爪623受一側向推力，而於該連接座621之該等滑槽621a中移動呈張開狀後，仍可於該側向推力消失後，再利用該彈性元件624回歸至原位。如圖17所示之實施例中，該彈性元件 624係為一彈性膠條，該彈性膠條套設於該第一夾爪622及該第二夾爪623之外周面。

再配合參閱圖1至圖3，在一實施例中，該採樣組70係耦接該日內瓦傳動組30之該從動件32，該採樣組70可設置數個採樣管71。該採樣組70具有一轉盤72及一中心軸73，該轉盤72設有數個貫穿孔721，該等採樣管71分別可活動地容置於該等貫穿孔721中，該中心軸73之一端係連接該日內瓦傳動組30之該從動件32，另一端係連接該轉盤72，藉此，該轉盤72可配合該從動件32同步進行該第一間歇旋轉運動M1。

該等採樣管71可選用各種市面上常見之推擠式採樣器。配合參閱圖1及圖2，在一實施例中，該等採樣管71之相對二端分別設有一致動端711及一採樣端712，該致動端711可選用一T形把手，該採樣端712可抵接於該基座10之該底板13，但不以上述為限。該採樣管71可被該採樣夾頭62夾取後，利用該齒條61之帶動通過該底板13之該穿孔131，以利用該採樣端712採樣海床表面之沉積物，並藉由該等採樣管71內部之一單向水閥排出海水，以順利完成該等採樣管71之採樣作業。

詳言之，該採樣組70可配合該日內瓦傳動組30之該第一間歇旋轉運動M1，以及配合該夾具組60之該升降往覆運動M4作動，用以分別完成海床表面沉積物之一採樣作業及一換管作業。配合參閱圖2、圖4至圖8，以該日內瓦傳動組30之一個該分度階段T1為例，由於該採樣組70之該轉盤72可通過該中心軸73與該從動件32同步旋轉作動，因此，在該從動件32之該轉動時間中，設置於該轉盤72上之該等採樣管71亦可配合依該從動件32之該轉動夾角θ進行相同角度的轉動，此時，可設定為該等採樣管71之一換管時間，用以完成該換管作業。又，在該從動件32之該靜止時間 中，該夾具組60之該採樣夾頭62可夾持該轉盤72上之該等採樣管71的其中之一，以配合該夾具組60之該齒條61進行該升降往覆運動M4，此時，可設定為該採樣管71之一採樣時間，用以完成海床表面沉積物之該採樣作業。

圖18顯示本發明自動推擠式採樣系統之第一夾爪及第二夾爪受一側向推力時之立體外觀圖(彈性元件未繪示)。配合參閱圖17及圖18，在該等採樣管71之該換管時間中，當該等採樣管71之其中一採樣管71之致動端711於轉動過程中接觸該採樣夾頭62，該致動端711可對該第一夾爪622及該第二夾爪623產生一側向推力F，利用該第一夾爪622之該第一斜切面622d及該第二夾爪623之該第二斜切面623d之設計，該第一夾爪622及該第二夾爪623可被迫向二側呈張開狀。此時，如圖17之該彈性元件624可呈拉伸狀，該夾持距離D亦相對延長，以供該採樣管71之致動端711可順利進入該第一夾爪622之該第一開口622c及該第二夾爪623之該第二開口623c。

圖19顯示本發明自動推擠式採樣系統之夾具組夾持採樣管時之立體外觀圖(彈性元件未繪示)。配合參閱圖15、圖16及圖19，當該採樣管71之該致動端711進入該第一夾爪622之該第一開口622c及該第二夾爪623之該第二開口623c之後，即為該採樣管71之該採樣時間，且該採樣管71之該採樣端712可對應該底板13之該穿孔131位置。此時，該齒條61之該下降階段T6，將帶動該採樣管71通過該底板13之該穿孔131，以利用該採樣端712採樣海床表面之沉積物。當完成該等採樣管71之採樣作業後，該齒條61之該上升階段T7，將再帶動該採樣管71通過該底板13之該穿孔131，以回歸至原位，並切換為該等採樣管71之該換管時間。

圖20顯示本發明自動推擠式採樣系統之採樣管脫離採樣夾頭時之立體外觀圖(彈性元件未繪示)。配合參閱圖17及圖20，當切換為該等採樣管71之該換管時間中，被該採樣奏頭62所夾持之該採樣管71於轉動過程中，該致動端711將再次對該第一夾爪622及該第二夾爪623產生一側向推力F，利用該第一夾爪622之另一該第一斜切面622e及該第二夾爪623之另一該第二斜切面623e之設計，該第一夾爪622及該第二夾爪623可被迫再次向二側呈張開狀。此時，如圖17之該彈性元件624可呈拉伸狀，該夾持距離D亦相對延長，以供該採樣管71之致動端711可順利脫離該第一夾爪622之該第一開口622c及該第二夾爪623之該第二開口623c。該側向推力F消失後，利用該彈性元件624之彈性復位功能，該第一夾爪622及該第二夾爪623可回歸至原位，再進行下一個採樣管71之該換管作業及該採樣作業。

以下係說明本發明本發明自動推擠式採樣系統1用於進行海床表面沉積物之採樣作業時，其完整實施流程。

配合參閱圖1，本發明自動推擠式採樣系統1可搭配中小型水下載具進行移動且選擇採樣點位，並在選定採樣點位後，將該自動推擠式採樣系統1沉入水中，並確保該基座10可設置於海床上。

配合參閱圖3，該動力組20之該馬達22可持續地帶動該轉軸21旋轉作動。

配合參閱圖3至圖8，該日內瓦傳動組30用以進行該第一間歇旋轉運動M1。該轉軸21可帶動該日內瓦傳動組30之該主動件31旋轉作動，該主動件31係傳動該從動件32進行數個分度階段T1。藉此，該轉軸21控制該主動件31旋轉一圈時，該從動件32可對應完成一個該分度階段T1。如圖6 所示，在一個該分度階段T1中，該從動件32包括該轉動時間(即轉動夾角α)及該靜止時間(即轉動夾角β)。

配合參閱圖3、圖9及圖10，該間歇傳動組40用以進行該第二間歇旋轉運動M2。該轉軸21可帶動該間歇傳動組40之該第一傳動件41旋轉作動，該第一傳動件41係傳動該第二傳動件42進行該作動階段T2及該停歇階段T3。藉此，該轉軸21帶動該第一傳動件41旋轉一圈時，該第一傳動件41之該轉動夾角θ1為該第二傳動件42之作動階段T2(即該第二傳動件42配合旋轉一圈)；該第一傳動件41之該轉動夾角θ2為該第二傳動件42之停歇階段T3(即該第二傳動件42靜止不動)。

配合參閱圖3、圖11至圖14，該垂直採樣傳動組50用以進行該第三間歇旋轉運動M3。該第二傳動件42於該作動階段T2時，可帶動該垂直採樣傳動組50之該第三傳動件51旋轉作動，該第三傳動件51係傳動該第四傳動件52及該第六傳動件54進行該第一旋動階段T4，以及傳動該第五傳動件53及該第七傳動件55進行該第二旋動階段T5。藉此，當該第三傳動件51旋轉一圈時，其中180°為該第一旋動階段T4(即該第四傳動件52及該第六傳動件54被帶動旋轉一圈)，另一180°為該第二旋動階段T5(即該第五傳動件53及該第七傳動件55被帶動旋轉一圈)。

配合參閱圖3、圖15及圖16，該夾具組60用以進行該升降往覆運動M4。該第四傳動件52及該第六傳動件54於該第一旋動階段T4時，可帶動該夾具組60之該齒條61進行該下降階段T6；該第五傳動件53及該第七傳動件55於該第二旋動階段T5時，可帶動該齒條61進行該上升階段T7。

配合參閱圖1、圖2、圖17至圖20，上述該從動件32之該轉動時間中(對應該第二傳動件42之停歇階段T3)，可設定為該採樣組70之該等採樣管 71之該換管時間，上述該從動件32之該靜止時間中(對應該第二傳動件42之作動階段T2)，可設定為該等採樣管71之該採樣時間。在該等採樣管71之該換管時間中，該採樣組70之該轉盤72可帶動一採樣管71至該夾具組60之正下方，且該採樣夾頭62亦可順利夾持該採樣管71。此時，為該等採樣管71之該採樣時間，配合該夾具組60之該升降往覆運動M4，以利用該採樣管71完成海床表面沉積物之採樣作業。當完成該採樣管71之採樣作業後，即回歸至該等採樣管71之該換管時間，以重覆上述動作，進行下一個採樣管71之換管作業及採樣作業。

綜上所述，本發明自動推擠式採樣系統1可利用該動力組20之馬達22的單一動力源，配合該日內瓦傳動組30、該間歇傳動組40、該垂直採樣傳動組50、該夾具組60及該採樣組70之結構設計，以完成該等採樣管71之換管作業及數次的採樣作業。因此，具有結構精簡及降低使用成本等功效。再者，藉由本發明自動推擠式採樣系統1之自動化構構設計，更可在無需依靠機械手臂之前提條件下，搭配中小型水下載具完成海床表面沉積物之定點採樣作業，以提升使用便利性。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非限制本發明。習於此技術之人士對上述實施例所做之修改及變化仍不違背本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

Claims (14)

1. 一種自動推擠式採樣系統，包括： 一基座； 一動力組，設置於該基座，該動力組具有一轉軸及一馬達，該轉軸耦接該馬達； 一日內瓦傳動組，設置於該基座，該日內瓦傳動組具有一主動件及一從動件，該主動件耦接該動力組之該轉軸，該從動件耦接該主動件，該主動件用以帶動該從動件進行一第一間歇旋轉運動； 一間歇傳動組，設置於該基座，該間歇傳動組具有一第一傳動件及一第二傳動件，該第一傳動件耦接該動力組之該轉軸，該第二傳動件耦接該第一傳動件，該第一傳動件用以配合該第二傳動件進行一第二間歇旋轉運動； 一垂直採樣傳動組，設置於該基座，該垂直採樣傳動組具有一第三傳動件、一第四傳動件及一第五傳動件，該第三傳動件耦接該間歇傳動組之該第二傳動件，該第三傳動件耦接該第四傳動件及該第五傳動件，該第三傳動件配合該間歇傳動組之該第二間歇旋轉運動，用以帶動該第四傳動件及該第五傳動件進行一第三間歇旋轉運動； 一夾具組，係耦接該垂直採樣傳動組之該第四傳動件及該第五傳動件，該夾具組配合該垂直採樣傳動組之該第三間歇旋轉運動，用以進行一升降往覆運動；及 一採樣組，係耦接該日內瓦傳動組之該從動件，該採樣組設置數個採樣管，該等採樣管配合該從動件之該第一間歇旋轉運動及該夾具組之該升降往覆運動，用以分別進行一換管作業及一採樣作業。
2. 如請求項1所述之自動推擠式採樣系統，其中該日內瓦傳動組之該主動件具有相對之一第一端面及一第二端面，該第二端面朝向該基座，該主動件之該第二端面設置一鎖定盤及一銷件，該鎖定盤之外周設有一外凸圓弧部及一凹入部，該銷件與該鎖定盤之凹入部相對，該從動件之外周設有數個徑向溝槽及數個內凹圓弧部，該內凹圓弧部用以與該鎖定盤之該外凸圓弧部相互對合，任二個該徑向溝槽之間各具有一個該內凹圓弧部。
3. 如請求項2所述之自動推擠式採樣系統，其中該日內瓦傳動組之該主動件以一第一傘齒輪及一第二傘齒輪連接該轉軸，該第一傘齒輪設置於該轉軸，該第二傘齒輪設置於該主動件之該第一端面，該第一傘齒輪及該第二傘齒輪相互嚙合。
4. 如請求項1所述之自動推擠式採樣系統，其中該間歇傳動組之該第一傳動件之外周設有一第一嚙齒部及一第一欠齒部，該第二傳動件之外周設有一第二嚙齒部，該第二傳動件與該第一傳動件相互對接。
5. 如請求項1所述之自動推擠式採樣系統，其中該垂直採樣傳動組之該第三傳動件之外周設有一第三嚙齒部及一第二欠齒部，該第四傳動件之外周設有一第四嚙齒部，該第五傳動件之外周設有一第五嚙齒部，該第四傳動件及該第五傳動件與該第三傳動件相互對接，且該第三傳動件位於該第四傳動件及該第五傳動件之間。
6. 如請求項1所述之自動推擠式採樣系統，其中該垂直採樣傳動組之該第四傳動件及該第五傳動件分別以一第六傳動件及一第七傳動件耦接該夾具組，該第六傳動件連接該第四傳動件，該第七傳動件連接該第五傳動件。
7. 如請求項6所述之自動推擠式採樣系統，其中該基座具有一座體及數個定位架，該等定位架彼此之間相互連接構成一框架體，該框架體結合該座體，該座體設有一通孔，該座體及該等定位架共同形成一容置空間，該夾具組具有一齒條及一採樣夾頭，該齒條穿伸於該基座之該通孔，該垂直採樣傳動組之該第六傳動件及該第七傳動件嚙合於該齒條之相對二側，該採樣夾頭設置於該齒條之一端，且該採樣夾頭位於該基座之該容置空間。
8. 如請求項7所述之自動推擠式採樣系統，其中該採樣夾頭具有一連接座、一第一夾爪、一第二夾爪及一彈性元件，該連接座設置於該齒條之一端，該第一夾爪及該第二夾爪可活動地結合該連接座，該第一夾爪及該第二夾爪之間具有一夾持距離，該彈性元件連接該第一夾爪及該第二夾爪。
9. 如請求項8所述之自動推擠式採樣系統，其中該採樣夾頭之該第一夾爪具有二第一立桿部及一第一橫桿部，該等第一立桿部及該第一橫桿部相互連接且共同形成一第一開口，該等第一立桿部之內側面分別形成一第一斜切面，且該等第一立桿部之第一斜切面均朝向同一方向。
10. 如請求項8所述之自動推擠式採樣系統，其中該採樣夾頭之該第二夾爪具有二第二立桿部及一第二橫桿部，該等第二立桿部及該第二橫桿部相互連接且共同形成一第二開口，該等第二立桿部之內側面分別形成一第二斜切面，且該等第二立桿部之第二斜切面均朝向同一方向。
11. 如請求項7所述之自動推擠式採樣系統，其中該基座另具有一底板，該底板連接該等定位架，該底板設有一穿孔，該採樣組之該等採樣管之相對二端分別設有一致動端及一採樣端，該採樣端抵接於該基座之該底板。
12. 如請求項1所述之自動推擠式採樣系統，其中該採樣組具有一轉盤及一中心軸，該轉盤設有數個貫穿孔，該等採樣管分別設置於該等貫穿孔，該中心軸之一端連接該日內瓦傳動組之該從動件，另一端連接該轉盤。
13. 如請求項1所述之自動推擠式採樣系統，其中該基座設置一固定座，該固定座設置數個樞接板，該動力組之該轉軸可旋轉地結合於該等樞接板，該日內瓦傳動組之該主動件及該從動件可旋轉地結合於該固定座，該間歇傳動組之該第一傳動件及該第二傳動件可旋轉地結合於該等樞接板，該垂直採樣傳動組之該第三傳動件、該第四傳動件及該第五傳動件可旋轉地結合於該等樞接板。
14. 如請求項13所述之自動推擠式採樣系統，其中該馬達固定於該固定座，該馬達以一減速齒輪組連接該轉軸。