專利名稱：同軸集成式鉆具回轉(zhuǎn)及激振驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空航天技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在航天空間環(huán)境下鉆取外星表面土壤的裝置，特別是一種同軸集成式鉆具回轉(zhuǎn)及激振驅(qū)動(dòng)裝置，同時(shí)實(shí)現(xiàn)激振功能和回轉(zhuǎn)功能。
背景技術(shù)：
航天航空是人類探索自然界的前沿工程，走向太空已成為科技強(qiáng)國必不可少的標(biāo)志，探月工程是我國航天事業(yè)的一個(gè)中繼階段，踏出了我國對(duì)外星探索的第一步，此階段的成果將為下一步外層空間探索提供寶貴經(jīng)驗(yàn)，探月工程主要是通過遙測(cè)遙感和最終的登月來揭開月球環(huán)境的神秘面紗，登月后要針對(duì)月球展開一系列的科研項(xiàng)目，每個(gè)環(huán)節(jié)都非常重要，其中之一就是要獲取月球表面物質(zhì)標(biāo)本，這就涉及到了月球表面鉆探工具的研究開·發(fā)，在低引力環(huán)境下鉆采集月壤是一件十分不容易的事情，傳統(tǒng)鉆探工具重量重、體積大而且耗能極多，對(duì)于一個(gè)航天器來說空間和質(zhì)量是至關(guān)重要的，也是嚴(yán)格控制的關(guān)鍵項(xiàng)目，一個(gè)部件減輕質(zhì)量或節(jié)省了空間就意味著可以增加一部儀器或多一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以上天，所以傳統(tǒng)鉆探工具不適合用于登月航航天器，亟需一種體積重量更小、性能更好的鉆采工具進(jìn)行月壤的采集。

發(fā)明內(nèi)容
為了替代傳統(tǒng)鉆采工具，使之體積更小，重量更輕適合于發(fā)射到月球表面進(jìn)行鉆采，本發(fā)明提供了一種同軸集成式鉆具回轉(zhuǎn)及激振驅(qū)動(dòng)裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種同軸集成式鉆具回轉(zhuǎn)及激振驅(qū)動(dòng)裝置，包括殼體，其特征在于設(shè)有激振單元、回轉(zhuǎn)單元和電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器；激振單元設(shè)有激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)和激振行星減速器，激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子連接件一與激振行星減速器中心輪連接，激振行星減速器動(dòng)力輸出端連接有圓形軌道，對(duì)應(yīng)軌道設(shè)有激振連接體，軌道與激振連接體接觸面間設(shè)有凹凸配合的凸起，激振連接體與鉆桿連接，激振連接體與殼體間設(shè)有碟簧；回轉(zhuǎn)單元包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和回轉(zhuǎn)行星減速器，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子連接件二與回轉(zhuǎn)行星減速器中心輪連接；激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子、連接件一、激振行星減速器中心輪及動(dòng)力輸出端、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子、連接件二、回轉(zhuǎn)行星減速器中心輪及動(dòng)力輸出端同軸且中空，中空位置設(shè)有鉆桿，鉆桿通過內(nèi)外花鍵與回轉(zhuǎn)行星減速器動(dòng)力輸出端連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器分別同激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電氣連接。所述軌道與激振連接體接觸面間凹凸配合的凸起為軌道設(shè)有凸輪，激振連接體對(duì)應(yīng)面上設(shè)有滾動(dòng)軸承。所述激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)回和轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)為雙繞組電機(jī) 所述激振行星減速器、回轉(zhuǎn)行星減速器為二級(jí)行星減速器。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器安裝在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器安放位。本發(fā)明通過將激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)、激振行星減速器、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、回轉(zhuǎn)行星減速器同軸組合，在軸線中空位置設(shè)置鉆桿，可以大大減小鉆機(jī)體積和質(zhì)量，實(shí)用性高，鉆采效果好，對(duì)航天器提聞空間利用率和減重意義重大。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例軸向整體剖面結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明實(shí)施例單元部件布局結(jié)構(gòu) 圖3為本發(fā)明實(shí)施例激振單元二級(jí)行星減速器外部結(jié)構(gòu)圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例激振單元二級(jí)行星減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖中標(biāo)號(hào)名稱1殼體；2激振單元；3回轉(zhuǎn)單元；4激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)；5激振行星減速器；6連接件一 ；7軌道；8激振連接體；9鉆桿；10碟簧；11回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；12回轉(zhuǎn)行星減速器；13連接件二 ；14凸輪；15滾動(dòng)軸承；16電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器安放位；17齒圈。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例如圖I至4所示，該同軸集成式鉆具回轉(zhuǎn)及激振驅(qū)動(dòng)裝置外殼I內(nèi)部設(shè)有激振單元2、回轉(zhuǎn)單元3和電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器；激振單元2設(shè)有激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)4和激振行星減速器5，激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)4轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子連接件一 6與激振行星減速器5中心輪連接，激振行星減速器5動(dòng)力輸出端連接有圓形軌道7，對(duì)應(yīng)軌道7設(shè)有激振連接體8，軌道7上設(shè)有凸輪14，激振連接體8對(duì)應(yīng)凸輪14面上設(shè)有滾動(dòng)軸承15，激振連接體8與鉆桿9連接，激振連接體8與殼體I間設(shè)有碟簧10 ;回轉(zhuǎn)單元3包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11和回轉(zhuǎn)行星減速器12，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子連接件二 13與回轉(zhuǎn)行星減速器12中心輪連接；激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)4轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子、連接件一6、激振行星減速器5中心輪及動(dòng)力輸出端、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子、連接件二 13、回轉(zhuǎn)行星減速器12中心輪及動(dòng)力輸出端同軸且中空，中空位置設(shè)有鉆桿9，鉆桿9通過內(nèi)外花鍵與回轉(zhuǎn)行星減速器12動(dòng)力輸出端連接；激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)4、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11為雙繞組電機(jī)，分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器電氣連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器安裝在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器安放位16，激振行星減速器5、回轉(zhuǎn)行星減速器12為二級(jí)行星減速器，其結(jié)構(gòu)為一級(jí)中心輪與一級(jí)行星輪嚙合，一級(jí)行星輪與齒圈17嚙合，一級(jí)行星架通過連接件與二級(jí)中心輪連接，二級(jí)中心輪與二級(jí)行星輪嚙合，二級(jí)行星輪與齒圈17嚙合，由二級(jí)行星架輸出動(dòng)力，每級(jí)減速比i=4:l ;需要鉆采時(shí),在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器控制驅(qū)動(dòng)下,啟動(dòng)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11，經(jīng)回轉(zhuǎn)行星減速器12進(jìn)行16:1減速后，動(dòng)力輸出端通過內(nèi)外花鍵與鉆桿9嚙合傳動(dòng)，帶動(dòng)鉆桿9旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)回轉(zhuǎn)；當(dāng)鉆機(jī)遇到較硬層面時(shí)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器控制驅(qū)動(dòng)下，根據(jù)需要啟動(dòng)激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)4，經(jīng)激振行星減速器5減速，帶動(dòng)軌道7開始旋轉(zhuǎn)，在凸輪14作用下通過滾動(dòng)軸承15向上抬起激振連接體8，同時(shí)帶動(dòng)鉆桿9軸向上行，并壓縮碟簧10，當(dāng)滾動(dòng)軸承15滾動(dòng)到凸輪14末端時(shí)，在碟簧10彈力作用下激振連接體8向下跌落，同時(shí)帶動(dòng)鉆桿9向下沖擊，激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)4不停轉(zhuǎn)沖擊將往復(fù)循環(huán)，達(dá)到激振目的；通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器控制可實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)模式、沖擊模式和回轉(zhuǎn)沖擊模式三種工作模式，以適應(yīng)未知的月壤層。
權(quán)利要求
1.一種同軸集成式鉆具回轉(zhuǎn)及激振驅(qū)動(dòng)裝置，包括殼體(1)，其特征在于設(shè)有激振單元(2)、回轉(zhuǎn)單元(3)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器；激振單元(2)設(shè)有激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)和激振行星減速器(5 )，激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4 )轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子連接件一(6 )與激振行星減速器(5 )中心輪連接，激振行星減速器(5 )動(dòng)力輸出端連接有圓形軌道(7 )，對(duì)應(yīng)軌道(7 )設(shè)有激振連接體(8 )，軌道(7)與激振連接體(8)接觸面間設(shè)有凹凸配合的凸起，激振連接體(8)與鉆桿(9)連接，激振連接體(8 )與殼體(I)間設(shè)有碟簧(10);回轉(zhuǎn)單元(3)包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)和回轉(zhuǎn)行星減速器(12)，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子連接件二(13)與回轉(zhuǎn)行星減速器(12)中心輪連接；激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子、連接件一(6)、激振行星減速器(5)中心輪及動(dòng)力輸出端、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子、連接件二(13)、回轉(zhuǎn)行星減速器(12)中心輪及動(dòng)力輸出端同軸且中空，中空位置設(shè)有鉆桿(9)，鉆桿(9)通過內(nèi)外花鍵與回轉(zhuǎn)行星減速器(12)動(dòng)力輸出端連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器分別同激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同軸集成式鉆具回轉(zhuǎn)及激振驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述軌道(7 )與激振連接體(8 )接觸面間凹凸配合的凸起為軌道(7 )設(shè)有凸輪(14 )，激振連接體(8 )對(duì)應(yīng)面上設(shè)有滾動(dòng)軸承(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同軸集成式鉆具回轉(zhuǎn)及激振驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)(4)回和轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)為雙繞組電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同軸集成式鉆具回轉(zhuǎn)及激振驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述激振行星減速器(5)、回轉(zhuǎn)行星減速器(12)為二級(jí)行星減速器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同軸集成式鉆具回轉(zhuǎn)及激振驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器安裝在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器安放位(16 )。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種同軸集成式鉆具回轉(zhuǎn)及激振驅(qū)動(dòng)裝置，包括殼體，其特征在于設(shè)有激振單元、回轉(zhuǎn)單元和電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器；激振單元激振驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子連接件一與激振行星減速器中心輪連接，激振行星減速器動(dòng)力輸出端連接有圓形軌道，對(duì)應(yīng)軌道設(shè)有激振連接體，軌道與激振連接體接觸面間設(shè)有凹凸配合的凸起，激振連接體與鉆桿連接，激振連接體與殼體間設(shè)有碟簧；回轉(zhuǎn)單元回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子連接件二與回轉(zhuǎn)行星減速器中心輪連接；激振單元、回轉(zhuǎn)單元同軸且中空，中空位置設(shè)有鉆桿，鉆桿通過內(nèi)外花鍵與回轉(zhuǎn)行星減速器動(dòng)力輸出端連接；本發(fā)明可以大大減小鉆機(jī)體積和質(zhì)量，實(shí)用性高，鉆采效果好，對(duì)航天器提高利用利用率和減重意義重大。
文檔編號(hào)E21B6/04GK102720430SQ20121020020
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者全齊全, 姜生元, 李鵬, 楊學(xué)寧, 鄧宗全, 高瞻 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)