[發明專利]同軸集成式鉆具回轉及激振驅動裝置

有效

• 申請號: 201210200206.X
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102720430A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 姜生元;鄧宗全;全齊全;李鵬;高瞻;楊學寧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: E21B6/04
• 分類號: E21B6/04
• 代理公司: 大慶禹奧專利事務所 23208
• 代理人: 朱士文;楊曉梅

技術領域

本發明屬于航空航天技術領域，涉及一種在航天空間環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及激振驅動裝置，同時實現激振功能和回轉功能。

背景技術

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國必不可少的標志，探月工程是我國航天事業的一個中繼階段，踏出了我國對外星探索的第一步，此階段的成果將為下一步外層空間探索提供寶貴經驗，探月工程主要是通過遙測遙感和最終的登月來揭開月球環境的神秘面紗，登月后要針對月球展開一系列的科研項目，每個環節都非常重要，其中之一就是要獲取月球表面物質標本，這就涉及到了月球表面鉆探工具的研究開發，在低引力環境下鉆采集月壤是一件十分不容易的事情，傳統鉆探工具重量重、體積大而且耗能極多，對于一個航天器來說空間和質量是至關重要的，也是嚴格控制的關鍵項目，一個部件減輕質量或節省了空間就意味著可以增加一部儀器或多一個實驗項目可以上天，所以傳統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行月壤的采集。

發明內容

為了替代傳統鉆采工具，使之體積更小，重量更輕適合于發射到月球表面進行鉆采，本發明提供了一種同軸集成式鉆具回轉及激振驅動裝置。

本發明采用的技術方案是：一種同軸集成式鉆具回轉及激振驅動裝置，包括殼體，其特征在于設有激振單元、回轉單元和電機驅動控制器；激振單元設有激振驅動電機和激振行星減速器，激振驅動電機轉子通過轉子連接件一與激振行星減速器中心輪連接，激振行星減速器動力輸出端連接有圓形軌道，對應軌道設有激振連接體，軌道與激振連接體接觸面間設有凹凸配合的凸起，激振連接體與鉆桿連接，激振連接體與殼體間設有碟簧；回轉單元包括回轉驅動電機和回轉行星減速器，回轉驅動電機轉子通過轉子連接件二與回轉行星減速器中心輪連接；激振驅動電機轉子及轉子、連接件一、激振行星減速器中心輪及動力輸出端、回轉驅動電機轉子及轉子、連接件二、回轉行星減速器中心輪及動力輸出端同軸且中空，中空位置設有鉆桿，鉆桿通過內外花鍵與回轉行星減速器動力輸出端連接；電機驅動控制器分別同激振驅動電機、回轉驅動電機電氣連接。

所述軌道與激振連接體接觸面間凹凸配合的凸起為：軌道設有凸輪，激振連接體對應面上設有滾動軸承。

所述激振驅動電機回和轉驅動電機為雙繞組電機

所述激振行星減速器、回轉行星減速器為二級行星減速器。

所述電機驅動控制器安裝在電機驅動控制器安放位。

本發明通過將激振驅動電機、激振行星減速器、回轉驅動電機、回轉行星減速器同軸組合，在軸線中空位置設置鉆桿，可以大大減小鉆機體積和質量，實用性高，鉆采效果好，對航天器提高空間利用率和減重意義重大。

附圖說明

圖1為本發明實施例軸向整體剖面結構圖；

圖2為本發明實施例單元部件布局結構圖；

圖3為本發明實施例激振單元二級行星減速器外部結構圖。

圖4為本發明實施例激振單元二級行星減速器內部結構圖。

圖中標號名稱：1殼體；2激振單元；3回轉單元；4激振驅動電機；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回轉驅動電機；12回轉行星減速器；13連接件二；14凸輪；15滾動軸承；16電機驅動控制器安放位；17齒圈。

具體實施方式

本發明實施例如圖1至4所示，該同軸集成式鉆具回轉及激振驅動裝置外殼1內部設有激振單元2、回轉單元3和電機驅動控制器；激振單元2設有激振驅動電機4和激振行星減速器5，激振驅動電機4轉子通過轉子連接件一6與激振行星減速器5中心輪連接，激振行星減速器5動力輸出端連接有圓形軌道7，對應軌道7設有激振連接體8，軌道7上設有凸輪14，激振連接體8對應凸輪14面上設有滾動軸承15，激振連接體8與鉆桿9連接，激振連接體8與殼體1間設有碟簧10；回轉單元3包括回轉驅動電機11和回轉行星減速器12，回轉驅動電機11轉子通過轉子連接件二13與回轉行星減速器12中心輪連接；激振驅動電機4轉子及轉子、連接件一6、激振行星減速器5中心輪及動力輸出端、回轉驅動電機11轉子及轉子、連接件二13、回轉行星減速器12中心輪及動力輸出端同軸且中空，中空位置設有鉆桿9，鉆桿9通過內外花鍵與回轉行星減速器12動力輸出端連接；激振驅動電機4、回轉驅動電機11為雙繞組電機，分別與電機驅動控制器電氣連接，電機驅動控制器安裝在電機驅動控制器安放位16，激振行星減速器5、回轉行星減速器12為二級行星減速器，其結構為一級中心輪與一級行星輪嚙合，一級行星輪與齒圈17嚙合，一級行星架通過連接件與二級中心輪連接，二級中心輪與二級行星輪嚙合，二級行星輪與齒圈17嚙合，由二級行星架輸出動力，每級減速比i=4:1；需要鉆采時，在電機驅動控制器控制驅動下，啟動回轉驅動電機11，經回轉行星減速器12進行16:1減速后，動力輸出端通過內外花鍵與鉆桿9嚙合傳動，帶動鉆桿9旋轉，實現轉機回轉；當鉆機遇到較硬層面時在電機驅動控制器控制驅動下，根據需要啟動激振驅動電機4，經激振行星減速器5減速，帶動軌道7開始旋轉，在凸輪14作用下通過滾動軸承15向上抬起激振連接體8，同時帶動鉆桿9軸向上行，并壓縮碟簧10，當滾動軸承15滾動到凸輪14末端時，在碟簧10彈力作用下激振連接體8向下跌落，同時帶動鉆桿9向下沖擊，激振驅動電機4不停轉沖擊將往復循環，達到激振目的；通過電機驅動控制器控制可實現回轉模式、沖擊模式和回轉沖擊模式三種工作模式，以適應未知的月壤層。