(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202222316285.2 (22)申请日 2022.08.31 (73)专利权人 吉林大学 地址 130012 吉林省长 春市前进大街269 9 号 (72)发明人 张楠　王瑛雨　宫达　李冰　 范晓鹏　王亮　王婷　魏贤哲　 吕欣雨　 (74)专利代理 机构 长春市吉利专利事务所(普 通合伙) 22206 专利代理师 王楠楠　李晓莉 (51)Int.Cl. B23K 26/38(2014.01) B23K 26/08(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)实用新型名称 一种转速角度可控式激光切割冰芯的装置 (57)摘要 本实用新型提出了一种转速角度可控式激 光切割冰芯的装置， 属于极地工程装备领域， 包 括控温保温箱、 激光器、 导光臂、 激光切割头、 导 轨、 工作平台、 螺杆驱动件、 螺杆、 冰芯运动控制 装置和融水导流区， 螺杆有左右两组， 两侧均有 螺杆驱动件控制， 所述螺杆驱动件为涡轮蜗杆减 速电机， 螺杆驱动件与螺杆通过联轴器相连接， 可驱动螺杆控制冰芯运动控制装置同步向左、 向 右运动， 也可单独控制一个向左、 向右运动， 使得 冰芯运动控制装置更多自由度， 其不受冰芯长度 地制约。 在保证原有激光切割冰芯优势的同时可 以实现对冰芯转速和角度的实时控制， 并保证冰 芯切割过程中稳定与精度。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 217859431 U 2022.11.22 CN 217859431 U 1.一种转速角度可控式激光切割冰芯的装置， 包括控温保温箱(1)、 激光器(3)、 导光臂 (4)、 激光切割头(5)、 导轨(8)和工作平台(18)， 所述控温保温箱(1)的顶部一侧设置有立 板， 控温保温箱(1)内部 设有温度传感器和加热器； 所述激光器(3)设置在 控温保温箱(1)内 部； 所述导光臂(4)与激光器(3)连接， 导光臂(4)的出光口正对激光切割头(5)的入光口； 所 述激光切割头(5)安装在导光臂(4)上； 所述导轨(8)安装在所述立板上； 所述工作平台(18) 安装在控温保温箱(1)的顶部； 其特征在于， 还包括： 螺杆驱动件(6)、 螺杆(9)、 冰芯运动控 制装置(10)和融水导流区(11)， 螺杆驱动件(6)、 螺杆(9)和冰芯运动控制装置(10)数量均 为两个且一一对应， 螺杆驱动件(6)为涡轮蜗杆减速电机， 螺杆驱动件(6)与螺杆(9)通过联 轴器相连接， 同时螺杆驱动件(6)与主控制器连接， 螺杆驱动件(6)用于驱动螺杆(9)旋转； 两个所述螺杆(9)同轴心设置； 每个所述冰芯运动控制装置(10)包括滑块( 1001)、 电机 (1002)、 齿形带轮( 1003)、 传动带( 1004)、 卡爪控制器( 1005)和冰芯卡爪(1006)， 滑块 (1001)与导轨(8)啮合连接， 同时滑块(1001)穿套在对应的螺杆(9)上， 滑块(1001)的内壁 上设有与螺杆(9)螺纹连接的内螺纹； 电机(1002)安装在滑 块(1001)底部， 电机(1002)与主 控制器电连接， 齿形带轮(1003)设置在电机(1002)的输出轴上， 所述齿形带轮(1003)与 设 置在卡爪控制器(1005)上的传动齿轮通过传动带(1004)连接； 卡爪控制器(1005)安装在滑 块(1001)内侧， 卡爪控制器(1005)与主控制器电连接， 每个卡爪控制器(1005)内部都设置 有一个卡爪气缸， 卡爪气缸与冰芯卡爪(1006)连接； 所述融水导流区(11)设置在工作平 台 (18)上， 位于 激光融冰区域的下 方区域， 融水导 流区(11)具有2％的导 流坡度。 2.根据权利要求1所述的转速角度可控式激光切割 冰芯的装置， 其特征在于： 所述激光 器(3)设置在激光器安置台(2)上。 3.根据权利要求1所述的转速角度可控式激光切割 冰芯的装置， 其特征在于： 所述导光 臂(4)由导 光臂支架(13)架设在工作平台(18)上。 4.根据权利要求1所述的转速角度可控式激光切割 冰芯的装置， 其特征在于： 还包括用 于托举冰芯的冰芯托架(12)， 所述冰芯托架(12)设置在工作平台(18)上。 5.根据权利要求1所述的转速角度可控式激光切割 冰芯的装置， 其特征在于： 还包括融 水收集系统(17)， 所述融水收集系统(17)设置在融水导 流区(11)的导流出口。 6.根据权利要求1所述的转速角度可控式激光切割 冰芯的装置， 其特征在于： 两个所述 螺杆驱动件(6)通过两个固定端头(7)分别固定在同轴心设置的两个螺杆(9)的外端。 7.根据权利要求1所述的转速角度可控式激光切割 冰芯的装置， 其特征在于： 所述冰芯 卡爪(1006)内部与冰芯接触面处安装有压力传感器， 所述压力传感器与主控制器连接 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217859431 U 2一种转速角度可控式激光切割冰芯的装 置 技术领域 [0001]本实用新型属于极地工程装备领域， 特别是涉及 一种转速角度可控式激光切割冰 芯的装置 。 背景技术 [0002]极地冰芯样品对于获取地球古气候信息具有很高 的研究价值。 钻取冰芯后要对冰 芯进行切割以及分析 处理， 由于获取难度大、 样品珍贵， 传统机械切割方式极易使冰芯受扰 动而产生破碎， 给冰芯分析带来不便。 对此， 人们引入了激光切割冰芯的方式。 该方式可以 有效避免传统机械式切割所带来的冰样破碎、 污染等问题。 而以往的激光切割装置， 如中 国 专利文献中涉及的 “一种用于低温环境下的冰芯旋转激光切割装置 ”， 公开号 CN213764533U， 在切割过程中， 虽然避免了传统机械式切割所带来的冰样破碎、 污染等问 题， 但是由于冰芯融化， 致使滚轴不能始终稳定有效地控制冰芯的转速和角度， 造成较大的 实验误差 。 实用新型内容 [0003]针对以往激光切割冰芯装置虽有效解决了传统机械切割对冰芯扰动大、 冰芯损失 量大、 存在污染、 速度 慢等问题， 但在切割过程中存在 冰芯融水使滚轴不能稳定控制冰芯转 动、 冰芯融水不能有组织排出、 导光臂易因震动或人为误触偏移、 冰芯运动方向单一等问 题， 而提出了一种转速角度可控式激光切割冰芯的装置， 不仅保持了以往激光切割冰芯装 置的优点， 而且可以在切割过程中满足对冰芯转速和角度的实时控制、 冰芯融水有组织排 出、 导光臂稳定定位、 冰芯运动更加灵活且稳定等要求， 适合在极地和山地冰川等低温环 境 下的使用。 [0004]本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是： 一种转速角度可控式激光切割 冰芯的装置， 包括控温保温箱、 激光器、 导光臂、 激光切割头、 导轨和工作平台， 所述控温保 温箱的顶部一侧设置有立板， 控温保温箱内部设有温度传感器和加热器； 所述激光器设置 在控温保温箱内部； 所述导光臂与激光器连接， 导光臂的出光口正对激光切割头的入光口； 所述激光切割头安装在导光臂上； 所述导轨安装在所述立板上； 所述工作平台安装在控温 保温箱的顶部； 其特征在于， 还包括： 螺杆驱动件、 螺杆、 冰芯运动控制装置和融水导流区， 螺杆驱动件、 螺杆和冰芯运动控制装置数量均为两个且一一对应， 螺杆驱动件为涡轮蜗杆 减速电机， 螺杆驱动件与螺杆通过联轴器相连接， 同时螺杆驱动件与主控制器连接， 螺杆驱 动件用于驱动螺杆旋转； 两个所述螺杆同轴心设置； 每个所述冰芯运动控制装置包括滑块、 电机、 齿形带轮、 传动带、 卡爪控制器和冰芯卡爪， 滑 块与导轨啮合连接， 同时滑块穿套在 对 应的螺杆上， 滑块的内壁上设有与螺杆螺纹连接的内螺纹； 电机安装在滑块底部， 电机与主 控制器电连接， 齿形带轮设置在电机的输出轴 上， 所述齿形带轮与设置在卡爪控制器上 的 传动齿轮通过传动带连接； 卡爪控制器安装在滑 块内侧， 卡爪控制器与主控制器电连接， 每 个卡爪控制器内部都设置有一个卡爪气缸， 所述卡爪气缸与冰芯卡爪连接， 冰芯卡爪作为说　明　书 1/4 页 3 CN 217859431 U 3