[发明专利]一种多杆深层月壤采样器的换杆定位机构及换杆定位方法

摘要

本发明提出一种多杆深层月壤采样器的换杆定位机构及换杆定位方法。所述的换杆定位机构包括夹持机构和换杆机构；所述的夹持机构包括下端支撑机构、上端导向机构和中心转轴。所述的下端支撑机构包括筒形夹具、拉紧弹簧、筒形夹具转轴、夹具转盘、螺栓A和螺母A；所述的上端导向机构包括导向把手、螺钉A、导向转盘、螺栓B和螺母B；所述的换杆机构包括定位滑块A、定位滑块B、杠杆框转轴、支点支架、复位弹簧、杠杆框、螺钉B、支点转轴和齿轮箱。该换杆定位机构的结构简单，能耗低，简化了控制过程，同时该换杆定位机构在换杆定位时还解决了运动干涉问题，使钻杆能实现完全下钻，达到预期的采样深度。

主权项

一种多杆深层月壤采样器的换杆定位机构，其特征在于：所述的换杆定位机构包括夹持机构和换杆机构；所述的夹持机构包括上端导向机构、下端支撑机构和中心转轴，所述的换杆机构、上端导向机构和下端支撑机构分别位于中心转轴的顶端、中间位置和底端；所述的下端支撑机构包括筒形夹具、拉紧弹簧、筒形夹具转轴、夹具转盘、螺栓A和螺母A；所述的夹具转盘为带有对称C型叉架的圆盘结构，中心位置通过螺栓A和螺母A固定连接在中心转轴上；每个C型叉架的两个自由端上分别具有两个插孔；所述的筒形夹具为中空的圆筒形薄壁结构，由两个对称的夹片组成，每个夹片为半圆筒形薄壁结构，两个夹片的半径大小满足筒形夹具在闭合时的内径与搭配使用的钻杆的外径相同；每个夹片的两条侧边的中部分别具有一个凸出的转轴孔A，转轴孔A的外边缘为圆弧形，筒形夹具转轴穿过两个转轴孔A和夹具转盘的C型叉架的插孔，将两个夹片与夹具转盘上的叉架相连接；所述的上端导向机构包括导向把手、螺钉A、导向转盘、螺栓B和螺母B；所述的导向转盘通过螺栓B和螺母B固定连接于中心转轴的中间位置；所述的导向把手均匀对称分布在导向转盘的水平圆周方向上，并通过螺钉A固定于导向转盘上，所述的导向把手为半圆管形结构，各个导向把手的半圆管结构的开口方向一致，并且半圆管结构的中心轴线平行于中心转轴，各个导向把手均经过磁化处理，以便对钻杆产生磁力吸引作用，导向把手的内径与钻杆的外径相同，且导向把手半圆管与筒形夹具同轴心布置；所述的换杆机构包括定位滑块A、定位滑块B、杠杆框转轴、支点支架、复位弹簧、杠杆框、螺钉B、支点转轴和齿轮箱；所述的齿轮箱的上表面固定，齿轮箱下表面具有通孔，通孔的大小和形状使定位滑块A和定位滑块B只产生轴向运动而不产生周向的转动；中心转轴的顶端从上至下分为齿轮连接轴段、光轴段和外花键结构轴段三个部分，顶端的齿轮连接轴段穿过齿轮箱下表面的通孔与齿轮箱中的齿轮相配合，由齿轮带动中心转轴转动；所述的定位滑块A和定位滑块B均为半圆环形结构，两端具有凸缘，该半圆环形结构的内表面具有齿和槽，形状为内花键结构，外表面为光滑表面；将定位滑块A和定位滑块B的开口对接在一起，并通过螺钉B在凸缘处连接固定，组成一个圆环形的完整定位滑块，中心具有内孔；所述的中心转轴的光轴段的高度为h1，且h1＞h，其中h为定位滑块A和定位滑块B的高度，所述的中心转轴的外花键结构轴段的高度为h2，且1/3h≤h2≤h；外花键结构轴段的齿和槽的大小与完整定位滑块的齿和槽相配合，该外花键结构轴段穿过完整定位滑块的内孔，通过完整定位滑块的轴向运动与中心转轴进行咬合与分离；咬合时，完整定位滑块的上端位于齿轮箱的下表面之上，分离时完整定位滑块的下端位于齿轮箱的下表面之下；所述杠杆框的两端连接有两个细长的臂A和臂B，臂A和臂B在同一直线上，两个杠杆框转轴分别穿过杠杆框上的两个转轴孔B和定位滑块A上的盲孔、定位滑块B上的盲孔，将杠杆框与定位滑块A和定位滑块B连接，经过杠杆框转轴的连接后完整定位滑块随着杠杆框的移动在中心转轴上沿中心转轴的轴向上下移动；所述的复位弹簧的一端与杠杆框的臂A边缘固定连接，另一端固定在齿轮箱下表面上；杠杆框的臂B插在竖直支点支架底端的内部，支点支架的底部具有一个水平长槽形孔，支点转轴穿过长槽形孔将支点支架和杠杆框的臂B活动连接，支点支架的顶部固定不动，当臂A向靠近齿轮箱的下表面运动时，臂B在长槽形孔内左右移动。