專利名稱：一種微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)，具體地說就是一種基于火星表面鉆探取樣設(shè)想，并能夠在火星地表鉆探取樣的過程中實(shí)現(xiàn)鉆桿的自動(dòng)連接和擰卸，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)鉆進(jìn)的微型鉆機(jī)。
背景技術(shù)：
目前巖心取樣鉆機(jī)可以分為立軸式、轉(zhuǎn)盤式、動(dòng)力頭(移動(dòng)回轉(zhuǎn)器)式三大類。這三類鉆機(jī)大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、整機(jī)尺寸大、質(zhì)量大，均需要人工操作。這些特點(diǎn)均決定了目前的普通鉆機(jī)不便于裝載和運(yùn)輸，不能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)鉆進(jìn)，不能滿足將鉆機(jī)運(yùn)載到火星表面進(jìn)行鉆探取樣的要求。為了滿足鉆機(jī)能運(yùn)載到火星表面進(jìn)行鉆探取樣的這一要求，必須改變現(xiàn)有鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)，開發(fā)一種全新的、結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕，能夠自動(dòng)完成鉆桿的連接和擰卸，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)鉆進(jìn)的微型取樣鉆機(jī)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決目前普通鉆機(jī)在火星表面鉆探取樣存在的技術(shù)問題，而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、整機(jī)尺寸小、重量輕，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆桿在鉆探過程中鉆桿自動(dòng)連接和擰卸，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)鉆進(jìn)的微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)。本實(shí)用新型為了解決以上技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案提供一種微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)，包括線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、夾持器機(jī)構(gòu)、鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)和外殼體，所述的線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)固定在上部外殼體中；所述的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過滾珠絲杠A和滾珠螺母A構(gòu)成的滾珠絲杠副與線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)相連；所述的鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)安裝在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)下方，并固定在大外殼體中；所述的夾持器機(jī)構(gòu)安裝在鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)下方，也固定在大外殼體中；所述的鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)安裝在夾持器機(jī)構(gòu)下方，通過連接桿與夾持器機(jī)構(gòu)相連；線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、夾持器機(jī)構(gòu)、鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)都通過直線導(dǎo)軌相連，并安裝在外殼體內(nèi)；所述的外殼體由上部外殼體、大外殼體、支撐鋼板、頂部鋼板和底部鋼板通過開槽圓柱頭螺釘固定構(gòu)成。所述的線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括直流伺服電機(jī)、行星輪減速箱A、大齒輪、小齒輪A、端蓋 A、滾珠絲杠A、直線導(dǎo)軌、套筒、角接觸球軸承A和平鍵A、線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐盤和上部外殼體；所述的直流伺服電機(jī)固定在行星輪減速箱A上，直流伺服電機(jī)和行星輪減速箱A組成一個(gè)整體并通過開槽圓柱頭螺釘固定在線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐盤上；行星輪減速箱A的軸端安裝有小齒輪A ；大齒輪安裝在滾珠絲杠A上并帶動(dòng)滾珠絲杠A回轉(zhuǎn)；在滾珠絲杠A的軸端安裝有起支承作用的角接觸球軸承A ；滾珠絲杠A的軸承外圈通過端蓋A進(jìn)行定位，端蓋A和調(diào)整墊片通過開槽圓柱頭螺釘固定在進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐盤上；線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐盤通過開槽圓柱頭螺釘固定在支撐鋼板上，支撐鋼板焊接在上部外殼體上。所述的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括滾珠絲杠A和滾珠螺母A構(gòu)成的滾珠絲杠副、直線軸承、滑盤、端蓋B、調(diào)整墊片、無刷直流電機(jī)、行星輪減速箱B、周節(jié)節(jié)距梯形齒同步帶、大同步帶輪、小同步帶輪、鉆桿連接頭、角接觸球軸承B、平鍵B、平鍵C、擋板A ；所述的滾珠螺母A通過開槽圓柱頭螺釘固定在滑盤上；滾珠絲杠A的末端加工有螺紋并安裝有一對(duì)對(duì)頂圓螺母；所述的直線軸承安裝在直線導(dǎo)軌上，直線軸承通過開槽圓柱頭螺釘固定在滑盤上；無刷直流電機(jī)固定在行星輪減速箱B上，行星輪減速箱B通過開槽圓柱頭螺釘固定在滑盤上； 行星輪減速箱B的輸出軸上安裝有平鍵C和小同步帶輪；擋板A通過開槽圓柱頭螺釘固定在行星輪減速箱B的輸出軸上，并對(duì)小同步帶輪進(jìn)行軸向定位；鉆桿連接頭中間軸段安裝有一對(duì)角接觸球軸承B，角接觸球軸承B的軸承內(nèi)圈通過鉆桿連接頭的軸肩進(jìn)行定位，并通過小圓螺母鎖緊；鉆桿連接頭中部安裝在滑盤內(nèi)；端蓋B和調(diào)整墊片通過開槽圓柱頭螺釘固定在滑盤上，鉆桿連接頭的軸承外圈通過端蓋B進(jìn)行定位；鉆桿連接頭連接鉆桿的一端加工有管螺紋，另一端安裝有平鍵B和大同步帶輪；大同步帶輪通過平鍵B傳遞扭矩，通過軸肩進(jìn)行定位，并通過彈簧墊圈和小圓螺母鎖緊；大同步帶輪和小同步帶輪之間安裝有周節(jié)節(jié)距梯形齒同步帶，三者組成同步帶傳動(dòng)。所述的夾持器機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)安裝在夾持器支撐板上，夾持器機(jī)構(gòu)包括擋圈A、支撐架、連桿、圓錐銷、滾珠絲杠B、滾珠螺母B、絲杠支撐架、六角螺母、夾緊摩擦體、擋板B、角接觸球軸承C、步進(jìn)電機(jī)A、電機(jī)固定板A、套筒聯(lián)軸器、開口銷、軸瓦A、夾持器支撐板；所述的電機(jī)固定板A通過開槽圓柱頭螺釘固定在夾持器支撐板上；步進(jìn)電機(jī)A通過開槽圓柱頭螺釘固定在電機(jī)固定板A上；步進(jìn)電機(jī)A通過套筒聯(lián)軸器與滾珠絲杠B相連；滾珠絲杠B與滾珠螺母B構(gòu)成滾珠絲杠副；滾珠絲杠B安裝在絲杠支撐架的圓孔內(nèi)，且支承處安裝有角接觸球軸承C ；滾珠螺母B帶動(dòng)連桿A、連桿B、連桿C、連桿D運(yùn)動(dòng)；連桿B的末端安裝有夾緊摩擦體，連桿B安裝在支撐架B的圓孔內(nèi)，夾持器支撐板通過開槽圓柱頭螺釘與擋圈A相連， 擋圈A焊接在大外殼體上。所述的鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)包括上盤體和下盤體兩部分；所述的上盤體包括擋環(huán)、擋圈B、齒圈A、小齒輪B、回轉(zhuǎn)盤連接筒、連接盤A、鉆桿保持體A、軸瓦B、止推環(huán)、鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)支撐盤、行星減速步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)固定板B;所述的上盤體的擋圈B焊接在大外殼體上， 鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)支撐盤固定在擋圈B上，擋圈B上安裝有在回轉(zhuǎn)過程中起減小摩擦阻力作用的軸瓦B ；回轉(zhuǎn)盤連接筒、擋環(huán)、連接盤A和止推環(huán)通過開槽圓柱頭螺釘固定在一起，止推環(huán)與軸瓦B相接觸；鉆桿保持體A通過開槽圓柱頭螺釘固定在連接盤A上；電機(jī)固定板B焊接在大外殼體上，行星減速步進(jìn)電機(jī)固定在電機(jī)固定板B上；行星減速步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上安裝有小齒輪B，回轉(zhuǎn)盤連接筒上安裝有齒圈A，小齒輪B和齒圈A構(gòu)成齒輪傳動(dòng)副實(shí)現(xiàn)鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述的下盤體包括鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板、鉆桿保持體B、凸臺(tái) A、連接環(huán)；下盤體的鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板固定在回轉(zhuǎn)盤連接筒上；連接環(huán)固定在鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板上，鉆桿保持體B通過開槽圓柱頭螺釘固定在連接環(huán)上；凸臺(tái)A通過平墊圈、開槽圓柱頭螺釘固定在鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板上。所述的鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的上盤體和下盤體中的鉆桿保持體A與鉆桿保持體B之間設(shè)有存放10支鉆桿的空間。所述的鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)包括連接桿、步進(jìn)電機(jī)B、鉆頭保持筒、凸臺(tái)B、鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板、連接盤B、小齒輪C、齒圈B、平鍵D、連接軸、擋板C、角接觸球軸承D ；所述的連接桿的一端安裝在夾持器支撐板圓孔內(nèi)，并通過六角螺母鎖緊，連接桿的另一端加工出螺紋并與連接盤B固定在一起；連接軸上安裝有一對(duì)角接觸球軸承D，通過彈簧墊圈和六角螺母鎖緊，連接軸安裝在連接盤B中心孔內(nèi)，連接軸軸端安裝有平鍵D和鉆頭回轉(zhuǎn)盤底板；齒圈 B固定在鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板上；步進(jìn)電機(jī)B固定在連接盤B上，小齒輪C通過開槽錐端緊定螺釘安裝在步進(jìn)電機(jī)B的輸出軸上；鉆頭保持筒固定在鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板上；凸臺(tái)B 安裝在鉆頭保持筒內(nèi)，并通過平墊圈、開槽圓柱頭螺釘固定在鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板上；直線導(dǎo)軌末端加工有螺紋，穿過連接盤B，通過六角螺母安裝在鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板上。本實(shí)用新型微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、 重量輕，在夾持器機(jī)構(gòu)和鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的配合下可以實(shí)現(xiàn)鉆桿的自動(dòng)連接和擰卸，并且在鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)中可以存放多種鉆頭，可以滿足在不同地質(zhì)條件下的鉆進(jìn)需求。

圖1為本微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)剖視示意圖(鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的上盤體未畫出鉆桿保持體A和鉆桿)。圖2為本實(shí)用新型鉆機(jī)的線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的主視示意圖。圖3為圖2的俯視示意圖。圖4為本實(shí)用新型鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的主視示意圖。 圖5為圖4的俯視示意圖。圖6為圖4的C向視圖。圖7為本實(shí)用新型鉆機(jī)的夾持器機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的主視示意圖。圖8為圖7的俯視示意圖。圖9為圖8中的D-D、E-E剖視圖(拆去夾持器支撐板)。圖10為本實(shí)用新型鉆機(jī)的鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)上盤體結(jié)構(gòu)的主視示意圖(拆去鉆桿保持體A及其連接的開槽圓柱頭螺釘)。圖11為圖10的俯視示意圖。圖12為本實(shí)用新型鉆機(jī)的鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)下盤體結(jié)構(gòu)的主視示意圖。圖13為圖12的俯視示意圖。圖14為本實(shí)用新型鉆機(jī)的鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的主視示意圖(最右側(cè)鉆頭保持筒未畫出)。圖15為圖14的俯視示意圖(拆去夾持器底板、連接桿和步進(jìn)電機(jī)B)。圖16為本實(shí)用新型鉆機(jī)的三維結(jié)構(gòu)示意圖(未畫出外殼體、鉆桿保持體A和鉆桿保持體B)。上述圖中201線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)、202回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、203夾持器機(jī)構(gòu)、204鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、205鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、206外殼體，1大齒輪、2調(diào)整墊片、3端蓋A、4開槽圓柱頭螺釘、5 滾珠絲杠A、6圓錐銷、7上部外殼體、8六角螺母、9直線導(dǎo)軌、10直流伺服電機(jī)、11行星輪減速箱A、12支撐鋼板、13線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐盤、14開槽錐端緊定螺釘、15小齒輪A、16角接觸球軸承A、17平鍵A、18彈簧墊圈、19套筒、20滑盤、21行星輪減速箱B、22圓螺母、23無刷直流電機(jī)、M滾珠螺母A、25周節(jié)節(jié)距梯形齒同步帶J6大同步帶輪、27鉆桿連接頭、觀端蓋 B,29小圓螺母、30平鍵B、31小同步帶輪、32擋板A、33平鍵C、34直線軸承、35大外殼體、 36擋圈A、37夾持器支撐板、38支撐架A、39連桿A、40支撐架B、41滾珠絲杠B、42夾緊摩擦體、43連桿B、44連桿C、45絲杠支撐架、46擋板B、47步進(jìn)電機(jī)A、48套筒聯(lián)軸器、49滾珠螺母B、50連桿D、51電機(jī)固定板A、52開槽盤頭螺釘、53銷軸、M開口銷、55軸瓦A、56開槽平端緊定螺釘、57擋環(huán)、58齒圈A、59回轉(zhuǎn)盤連接筒、60連接盤A、61鉆桿保持體A、62行星減速步進(jìn)電機(jī)、63擋圈B、64電機(jī)固定板B、65軸瓦B、66小齒輪B、67止推環(huán)、68鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)支撐盤、69鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板、70鉆桿保持體B、71凸臺(tái)A、72平墊圈、73連接環(huán)、 74連接桿、75步進(jìn)電機(jī)B、76鉆頭保持筒、77凸臺(tái)B、78鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板、79連接盤B、 80小齒輪C、81齒圈B、82平鍵D、83連接軸、84擋板C、85鉆桿孔、86鉆桿、161角接觸球軸承B、162角接觸球軸承C、163角接觸球軸承D、頂部鋼板164、底部鋼板165。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。實(shí)施例1 本實(shí)用新型微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)，其整體結(jié)構(gòu)參見圖1，整機(jī)的三維結(jié)構(gòu)如圖16所示。包括線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)201、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)202、夾持器機(jī)構(gòu)203、鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)204、 鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)205和外殼體206，所述的線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)201固定在上部外殼體7中；所述的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)202通過滾珠絲杠A5和滾珠螺母AM構(gòu)成的滾珠絲杠副與線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)201 相連；所述的鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)204安裝在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)202的下方，并固定在大外殼體35中； 所述的夾持器機(jī)構(gòu)203安裝在鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)204下方，也固定在大外殼體35中；所述的鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)205安裝在夾持器機(jī)構(gòu)203下方，通過連接桿74與夾持器機(jī)構(gòu)203相連； 線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)201和鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)205通過直線導(dǎo)軌9相連，直線導(dǎo)軌9穿過回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 202、鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)204和夾持器機(jī)構(gòu)203，所有機(jī)構(gòu)均安裝在外殼體206內(nèi)；所述的外殼體206由上部外殼體7、大外殼體35、支撐鋼板12、頂部鋼板164和底部鋼板165通過開槽圓柱頭螺釘固定構(gòu)成，上部外殼體7、大外殼體35由無縫鋼管制成。本實(shí)用新型的線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)201的結(jié)構(gòu)參見圖2、3，其中滾珠絲杠A5軸端依次安裝有一對(duì)角接觸球軸承A16、套筒19、平鍵A17、大齒輪1、彈簧墊圈18和六角螺母；角接觸球軸承A16的內(nèi)圈分別通過滾珠絲杠A5的軸端軸肩和套筒19進(jìn)行定位；大齒輪1通過套筒19定位，并通過彈簧墊圈18和六角螺母鎖緊在滾珠絲杠A5上，大齒輪1通過平鍵A17向滾珠絲杠A5傳遞扭矩；端蓋A3和調(diào)整墊片2通過開槽圓柱頭螺釘4固定在進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐盤13上，角接觸球軸承A16的外圈通過端蓋A3進(jìn)行定位；直流伺服電機(jī)10和行星輪減速箱All組成一個(gè)整體并通過開槽圓柱頭螺釘固定在線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐盤13上；小齒輪A15 通過開槽錐端緊定螺釘14固定在行星輪減速箱All的輸出軸上，大齒輪1和小齒輪A15構(gòu)成齒輪副傳動(dòng)；上部外殼7焊接在支撐鋼板12上，線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐盤13通過圓錐銷6進(jìn)行定位，通過開槽圓柱頭螺釘4固定在支撐鋼板12上。本實(shí)用新型的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)202的結(jié)構(gòu)參見圖4、5、6，其中滾珠絲杠A5和滾珠螺母 A24構(gòu)成滾珠絲杠副，滾珠螺母AM通過開槽圓柱頭螺釘固定在滑盤20上，滾珠絲杠A5的末端加工有螺紋并安裝有一對(duì)對(duì)頂圓螺母22，防止?jié)L珠螺母AM帶動(dòng)滑盤20滑離滾珠絲杠 A5。直線軸承34在直線導(dǎo)軌9上滑動(dòng)，直線軸承34通過開槽圓柱頭螺釘固定在滑盤20上。 無刷直流電機(jī)23和行星輪減速箱B21組成一個(gè)整體，行星輪減速箱B21通過開槽圓柱頭螺釘固定在滑盤20上。行星輪減速箱B21的輸出軸上安裝有平鍵C33和小同步帶輪31。擋板A32通過開槽圓柱頭螺釘固定在行星輪減速箱B21的輸出軸上，并對(duì)小同步帶輪31進(jìn)行軸向定位，防止其發(fā)生軸向竄動(dòng)。鉆桿連接頭27中間軸段安裝有一對(duì)角接觸球軸承B161，角接觸球軸承B161的內(nèi)圈通過鉆桿連接頭27的軸肩進(jìn)行定位，并通過小圓螺母四鎖緊。 鉆桿連接頭27中部安裝在滑盤20內(nèi)。端蓋B^和調(diào)整墊片通過開槽圓柱頭螺釘固定在滑盤20上，軸承外圈通過端蓋似8進(jìn)行定位。鉆桿連接頭27連接鉆桿的一端加工有管螺紋， 另一端安裝有平鍵B30和大同步帶輪26。大同步帶輪沈通過平鍵B30傳遞扭矩，通過軸肩進(jìn)行定位，通過彈簧墊圈和小圓螺母鎖緊。大同步帶輪沈和小同步帶輪31之間安裝有周節(jié)節(jié)距梯形齒同步帶25，三者組成同步帶傳動(dòng)。本實(shí)用新型的夾持器機(jī)構(gòu)203的結(jié)構(gòu)參見圖7、8、9，其中步進(jìn)電機(jī)A47通過開槽圓柱頭螺釘固定在電機(jī)固定板A51上。電機(jī)固定板A51通過開槽圓柱頭螺釘4固定在夾持器支撐板37上。步進(jìn)電機(jī)A47輸出軸通過套筒聯(lián)軸器48與滾珠絲杠B41相連。滾珠絲杠 B41的軸端安裝有一對(duì)角接觸球軸承C 162，其角接觸球軸承C162的內(nèi)圈通過軸肩進(jìn)行定位，并通過彈簧墊圈18和六角螺母8鎖緊，防止發(fā)生軸向竄動(dòng)。滾珠絲杠B41上安裝有滾珠螺母B49，兩者構(gòu)成滾珠絲杠副，滾珠絲杠B41的末端加工出螺紋并安裝有六角螺母8，防止?jié)L珠螺母B49滑離滾珠絲杠B41。絲杠支撐架45通過開槽盤頭螺釘52固定在夾持器支撐板37上，滾珠絲杠B41的軸端安裝在絲杠支撐架45的圓孔內(nèi)。擋板B46通過開槽圓柱頭螺釘固定在絲杠支撐架45上，并固定住軸承外圈，防止其發(fā)生軸向竄動(dòng)。連桿D50通過開槽圓柱頭螺釘固定在滾珠螺母B49上，連桿C44通過開槽圓柱頭螺釘固定在連桿D50上。 連桿A39 —端通過銷軸53與連桿B43相連，連桿A39另一端也通過銷軸與連桿C44相連， 并全部通過開口銷M鎖緊。連桿B43的末端安裝有夾緊摩擦體42，保證在夾緊孔內(nèi)鉆桿時(shí)提供足夠大的支持力。支撐架A38和支撐架B40分別通過開槽盤頭螺釘52固定在夾持器支撐板37上，軸瓦A55通過開槽平端緊定螺釘56固定在支撐架A38和支撐架B40的圓孔內(nèi)。連桿B43、連桿C44分別安裝在支撐架A38和支撐架B40中心軸瓦A55的圓孔內(nèi)。夾持器機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)安裝在夾持器支撐板37上，夾持器支撐板37通過開槽圓柱頭螺釘4與擋圈A36相連，擋圈A36焊接在大外殼體35上。本實(shí)用新型的鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)204中包括上盤體和下盤體兩部分。上盤體結(jié)構(gòu)參見圖10、11，其中擋圈B63焊接在大外殼體35上，鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)支撐盤68通過開槽圓柱頭螺釘4固定在擋圈B63上。鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)支撐盤68上安裝有軸瓦B65，在回轉(zhuǎn)過程中起到減小摩擦阻力的作用?；剞D(zhuǎn)盤連接筒59、擋環(huán)57、連接盤A60和止推環(huán)67通過開槽圓柱頭螺釘固定在一起，止推環(huán)67與軸瓦B65相接觸，擋環(huán)57防止回轉(zhuǎn)盤連接筒59發(fā)生軸向竄動(dòng)。鉆桿保持體A61通過開槽圓柱頭螺釘固定在連接盤A60上。電機(jī)固定板B64焊接在大外殼體35上，行星減速步進(jìn)電機(jī)62通過開槽圓柱頭螺釘固定在電機(jī)固定板B64上。小齒輪B66通過開槽錐端緊定螺釘14固定在行星減速步進(jìn)電機(jī)62的輸出軸上。齒圈A58通過開槽圓柱頭螺釘固定在回轉(zhuǎn)盤連接筒59上。小齒輪B66和齒圈A58構(gòu)成齒輪傳動(dòng)副，從而實(shí)現(xiàn)鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)204的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)204中的下盤體結(jié)構(gòu)參見圖12、13，其中鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板69 通過開槽圓柱頭螺釘固定在回轉(zhuǎn)盤連接筒59上，并通過六角螺母鎖緊。連接環(huán)73通過開槽圓柱頭螺釘固定在鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板69上，鉆桿保持體B70通過開槽圓柱頭螺釘固定在連接環(huán)73上。凸臺(tái)A71通過平墊圈72、開槽圓柱頭螺釘4固定在鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板 69上。凸臺(tái)A71對(duì)鉆桿86進(jìn)行徑向尺寸定位。上盤體和下盤體中的鉆桿保持體A61與鉆桿保持體B70之間的空間存放鉆桿86，可存放10支鉆桿，參見圖16。[0036]本實(shí)用新型的鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)205結(jié)構(gòu)參見圖14、15，其中鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的連接桿74的一端安裝在夾持器支撐板37的圓孔內(nèi)，并通過六角螺母鎖緊。連接桿74的另一端加工出螺紋并與連接盤B79固定在一起。連接軸83上安裝有一對(duì)角接觸球軸承D163， 角接觸球軸承D163的內(nèi)圈通過軸肩進(jìn)行定位，并通過彈簧墊圈和六角螺母鎖緊，連接軸 83的另一端安裝有平鍵D82，連接軸83安裝在連接盤B79的中心孔內(nèi)和鉆頭回轉(zhuǎn)盤底板78 上，并通過彈簧墊圈和六角螺母鎖緊。鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板78通過平鍵D82用來傳遞扭矩；擋板C84通過開槽圓柱頭螺釘4固定在連接盤B79上，并鎖緊軸承外圈。齒圈B81通過開槽圓柱頭螺釘固定在鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板78上，并通過六角螺母鎖緊。步進(jìn)電機(jī)B75通過開槽圓柱頭螺釘固定在連接盤B79上，小齒輪C80通過開槽錐端緊定螺釘14安裝在步進(jìn)電機(jī)B75的輸出軸上。小齒輪C80和齒圈B81構(gòu)成齒輪傳動(dòng)副。鉆頭保持筒76通過開槽圓柱頭螺釘固定在鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板78上，并通過彈簧墊圈和六角螺母鎖緊。凸臺(tái)B77 安裝在鉆頭保持筒76內(nèi)，并通過平墊圈72、開槽圓柱頭螺釘固定在鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板78 上。鉆頭放置在鉆頭保持筒76內(nèi)，并使凸臺(tái)B77卡放在鉆頭內(nèi)，凸臺(tái)B77和鉆頭保持筒76 對(duì)鉆頭進(jìn)行徑向尺寸定位。直線導(dǎo)軌9末端加工有螺紋，安裝在連接盤B79上。實(shí)施例2 應(yīng)用本實(shí)用新型的微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)，其工作過程如下⑴、微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)各機(jī)構(gòu)處于初始位置，并都保持靜止?fàn)顟B(tài)，鉆桿連接頭27 位于最上方；(2)、鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)204回轉(zhuǎn)，使第一根鉆桿中心線與鉆桿連接頭27中心線重合， 鉆桿連接頭連接第一根鉆桿，并將該鉆桿提起；鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)恢復(fù)到初始位置，開始下鉆至鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)205的上方；⑶、鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)205回轉(zhuǎn)，到達(dá)所需鉆頭放置的鉆頭保持筒76的上方，使所需要的鉆頭的中心線與鉆桿連接頭中心線重合，連接鉆頭，并將該鉆頭提起，鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu) 205恢復(fù)到初始位置；⑷、鉆進(jìn)開始，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)202完成回轉(zhuǎn)破碎巖石的動(dòng)作，線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)201 —直實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)直到鉆進(jìn)到最低位置；(5)、夾持器機(jī)構(gòu)203夾緊孔內(nèi)鉆桿，鉆桿連接頭和鉆桿分離并重新返回到最高位置，為下一次鉆進(jìn)做好準(zhǔn)備；(6)、鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)204回轉(zhuǎn)，使得鉆桿連接頭連接一根新鉆桿并將其連接到鉆桿孔85內(nèi)的鉆桿上，然后夾持器機(jī)構(gòu)203松開，繼續(xù)實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)過程；依次重復(fù)連接鉆桿的動(dòng)作直到完成規(guī)定的鉆進(jìn)深度；(7)、鉆進(jìn)完成后線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)201帶動(dòng)滾珠絲杠A5反向回轉(zhuǎn)，從而向上移動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)202，實(shí)現(xiàn)將鉆頭和鉆桿86提起。當(dāng)鉆頭移動(dòng)到鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板78的上方時(shí)，鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)205回轉(zhuǎn)，將鉆頭放置在空的鉆頭保持筒76內(nèi)，并使凸臺(tái)B77卡放在鉆頭內(nèi)， 并將鉆頭擰卸下來。當(dāng)各節(jié)鉆桿移動(dòng)到鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板69上方時(shí)，鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu) 204回轉(zhuǎn)，將各節(jié)鉆桿依次卡放在凸臺(tái)A71上，并將各節(jié)鉆桿擰卸下來。本實(shí)用新型的微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕，在夾持器機(jī)構(gòu)和鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的配合下可以實(shí)現(xiàn)鉆桿的自動(dòng)連接和擰卸，并且在鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)中可以存放多種鉆頭，基本鉆進(jìn)參數(shù)為鉆進(jìn)深度2m，取樣質(zhì)量1kg，鉆頭回轉(zhuǎn)速度100 300r/ min0本微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)能夠完成火星地表淺層自動(dòng)取樣鉆進(jìn)的工作，能滿足鉆探取樣的需求，本微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)具有良好的推廣應(yīng)用前景。
權(quán)利要求1.一種微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)，包括線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、夾持器機(jī)構(gòu)、鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)和外殼體，其特征在于所述的線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)固定在上部外殼體中；所述的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過滾珠絲杠A和滾珠螺母A構(gòu)成的滾珠絲杠副與線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)相連；所述的鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)安裝在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)下方，并固定在大外殼體中；所述的夾持器機(jī)構(gòu)安裝在鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)下方，也固定在大外殼體中；所述的鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)安裝在夾持器機(jī)構(gòu)下方，通過連接桿與夾持器機(jī)構(gòu)相連；線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、夾持器機(jī)構(gòu)、鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)都通過直線導(dǎo)軌相連，并安裝在外殼體內(nèi)；所述的外殼體由上部外殼體、大外殼體、支撐鋼板、頂部鋼板和底部鋼板通過開槽圓柱頭螺釘固定構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)，其特征在于所述的線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括直流伺服電機(jī)、行星輪減速箱A、大齒輪、小齒輪A、端蓋A、滾珠絲杠A、直線導(dǎo)軌、套筒、 角接觸球軸承A和平鍵A、線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐盤和上部外殼體；所述的直流伺服電機(jī)固定在行星輪減速箱A上，直流伺服電機(jī)和行星輪減速箱A組成一個(gè)整體并通過開槽圓柱頭螺釘固定在線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐盤上；行星輪減速箱A的軸端安裝有小齒輪A ；大齒輪安裝在滾珠絲杠A上并帶動(dòng)滾珠絲杠A回轉(zhuǎn)；在滾珠絲杠A的軸端安裝有起支承作用的角接觸球軸承 A ；滾珠絲杠A的軸承外圈通過端蓋A進(jìn)行定位，端蓋A和調(diào)整墊片通過開槽圓柱頭螺釘固定在進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐盤上；線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐盤通過開槽圓柱頭螺釘固定在支撐鋼板上，支撐鋼板焊接在上部外殼體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)，其特征在于所述的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括滾珠絲杠A和滾珠螺母A構(gòu)成的滾珠絲杠副、直線軸承、滑盤、端蓋B、調(diào)整墊片、無刷直流電機(jī)、行星輪減速箱B、周節(jié)節(jié)距梯形齒同步帶、大同步帶輪、小同步帶輪、鉆桿連接頭、角接觸球軸承B、平鍵B、平鍵C、擋板A ；所述的滾珠螺母A通過開槽圓柱頭螺釘固定在滑盤上； 滾珠絲杠A的末端加工有螺紋并安裝有一對(duì)對(duì)頂圓螺母；所述的直線軸承安裝在直線導(dǎo)軌上，直線軸承通過開槽圓柱頭螺釘固定在滑盤上；無刷直流電機(jī)固定在行星輪減速箱B上， 行星輪減速箱B通過開槽圓柱頭螺釘固定在滑盤上；行星輪減速箱B的輸出軸上安裝有平鍵C和小同步帶輪；擋板A通過開槽圓柱頭螺釘固定在行星輪減速箱B的輸出軸上，并對(duì)小同步帶輪進(jìn)行軸向定位；鉆桿連接頭中間軸段安裝有一對(duì)角接觸球軸承B，角接觸球軸承B 的軸承內(nèi)圈通過鉆桿連接頭的軸肩進(jìn)行定位，并通過小圓螺母鎖緊；鉆桿連接頭中部安裝在滑盤內(nèi)；端蓋B和調(diào)整墊片通過開槽圓柱頭螺釘固定在滑盤上，鉆桿連接頭的軸承外圈通過端蓋B進(jìn)行定位；鉆桿連接頭連接鉆桿的一端加工有管螺紋，另一端安裝有平鍵B和大同步帶輪；大同步帶輪通過平鍵B傳遞扭矩，通過軸肩進(jìn)行定位，并通過彈簧墊圈和小圓螺母鎖緊；大同步帶輪和小同步帶輪之間安裝有周節(jié)節(jié)距梯形齒同步帶，三者組成同步帶傳動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)，其特征在于所述的夾持器機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)安裝在夾持器支撐板上，夾持器機(jī)構(gòu)包括擋圈A、支撐架、連桿、圓錐銷、滾珠絲杠B、 滾珠螺母B、絲杠支撐架、六角螺母、夾緊摩擦體、擋板B、角接觸球軸承C、步進(jìn)電機(jī)A、電機(jī)固定板A、套筒聯(lián)軸器、開口銷、軸瓦A、夾持器支撐板；所述的電機(jī)固定板A通過開槽圓柱頭螺釘固定在夾持器支撐板上；步進(jìn)電機(jī)A通過開槽圓柱頭螺釘固定在電機(jī)固定板A上；步進(jìn)電機(jī)A通過套筒聯(lián)軸器與滾珠絲杠B相連；滾珠絲杠B與滾珠螺母B構(gòu)成滾珠絲杠副；滾珠絲杠B安裝在絲杠支撐架的圓孔內(nèi)，且支承處安裝有角接觸球軸承C ；滾珠螺母B帶動(dòng)連桿A、連桿B、連桿C、連桿D運(yùn)動(dòng)；連桿B的末端安裝有夾緊摩擦體，連桿B安裝在支撐架B 的圓孔內(nèi)，夾持器支撐板通過開槽圓柱頭螺釘與擋圈A相連，擋圈A焊接在大外殼體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)，其特征在于所述的鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)包括上盤體和下盤體兩部分；所述的上盤體包括擋環(huán)、擋圈B、齒圈A、小齒輪B、回轉(zhuǎn)盤連接筒、連接盤A、鉆桿保持體A、軸瓦B、止推環(huán)、鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)支撐盤、行星減速步進(jìn)電機(jī)、 電機(jī)固定板B ；所述的上盤體的擋圈B焊接在大外殼體上，鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)支撐盤固定在擋圈B上，擋圈B上安裝有在回轉(zhuǎn)過程中起減小摩擦阻力作用的軸瓦B ；回轉(zhuǎn)盤連接筒、擋環(huán)、 連接盤A和止推環(huán)通過開槽圓柱頭螺釘固定在一起，止推環(huán)與軸瓦B相接觸；鉆桿保持體A 通過開槽圓柱頭螺釘固定在連接盤A上；電機(jī)固定板B焊接在大外殼體上，行星減速步進(jìn)電機(jī)固定在電機(jī)固定板B上；行星減速步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上安裝有小齒輪B，回轉(zhuǎn)盤連接筒上安裝有齒圈A，小齒輪B和齒圈A構(gòu)成齒輪傳動(dòng)副實(shí)現(xiàn)鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述的下盤體包括鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板、鉆桿保持體B、凸臺(tái)A、連接環(huán)；下盤體的鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板固定在回轉(zhuǎn)盤連接筒上；連接環(huán)固定在鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板上，鉆桿保持體B通過開槽圓柱頭螺釘固定在連接環(huán)上；凸臺(tái)A通過平墊圈、開槽圓柱頭螺釘固定在鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)，其特征在于所述的鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的上盤體和下盤體中的鉆桿保持體A與鉆桿保持體B之間設(shè)有存放10支鉆桿的空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)，其特征在于所述的鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)包括連接桿、步進(jìn)電機(jī)B、鉆頭保持筒、凸臺(tái)B、鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板、連接盤B、小齒輪C、 齒圈B、平鍵D、連接軸、擋板C、角接觸球軸承D ；所述的連接桿的一端安裝在夾持器支撐板圓孔內(nèi)，并通過六角螺母鎖緊，連接桿的另一端加工出螺紋并與連接盤B固定在一起；連接軸上安裝有一對(duì)角接觸球軸承D，通過彈簧墊圈和六角螺母鎖緊，連接軸安裝在連接盤B中心孔內(nèi)，連接軸軸端安裝有平鍵D和鉆頭回轉(zhuǎn)盤底板；齒圈B固定在鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板上；步進(jìn)電機(jī)B固定在連接盤B上，小齒輪C通過開槽錐端緊定螺釘安裝在步進(jìn)電機(jī)B的輸出軸上；鉆頭保持筒固定在鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板上；凸臺(tái)B安裝在鉆頭保持筒內(nèi)，并通過平墊圈、開槽圓柱頭螺釘固定在鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板上；直線導(dǎo)軌末端加工有螺紋，穿過連接盤B，通過六角螺母安裝在鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)底板上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)，是一種基于火星表面鉆探取樣的需求，能在火星地表鉆探取樣的過程中實(shí)現(xiàn)鉆桿的自動(dòng)連接和擰卸，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)鉆進(jìn)的微型鉆機(jī)。包括有線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、夾持器機(jī)構(gòu)、鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)和外殼體，線性進(jìn)給機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)分別完成鉆進(jìn)過程中的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)破碎巖石的運(yùn)動(dòng)。夾持器機(jī)構(gòu)完成對(duì)孔內(nèi)鉆桿的夾緊。鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)存放十根鉆桿，可以實(shí)現(xiàn)一定深度的持續(xù)鉆進(jìn)。夾持器機(jī)構(gòu)和鉆桿回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)互相配合完成鉆桿的自動(dòng)連接和擰卸。鉆頭回轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)存放多種類型的鉆頭，可以滿足在不同地質(zhì)條件下的鉆進(jìn)需求。本微型自動(dòng)取樣鉆機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)鉆進(jìn)。
文檔編號(hào)E21C51/00GK202325523SQ20112048060
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者劉東升, 徐廣龍, 饒建華 申請(qǐng)人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)