專利名稱：行星土壤轉(zhuǎn)移及防塵密封裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種行星土壤轉(zhuǎn)移及防塵密封裝置，適用于在月球等天體對土壤 進行取樣后樣品轉(zhuǎn)移及防塵密封。
背景技術：
隨著自動控制和機器人技術的快速發(fā)展，人類越來越多地利用機器人等自動化設 備在深空天體中進行行星的表面巖土采集，在作業(yè)環(huán)境惡劣、人跡難至的太空中，人們需要 小巧輕便、低功耗及可靠的機器設備完成各項任務。我國的嫦娥探月工程第二階段需要對 月壤進行采樣分析，測定淺層月壤的氦3濃度。在取樣器取出月壤之后，需要通過一些方法 將采集到的月壤轉(zhuǎn)移至一容器，密封加熱后可揮發(fā)氣體通過管道傳送至氣體分析儀器進行 分析。將土壤取樣器采集到的行星土壤轉(zhuǎn)移至容器密封這一過程需要復雜的機械裝置 來完成。目前國外轉(zhuǎn)移密封過程主要采用多連桿機械手臂轉(zhuǎn)移行星土壤至分析儀器，由分 析儀器進行密封和分析，轉(zhuǎn)移機構(gòu)與密封機構(gòu)分離，增加了整體體積和重量，完成這一過程 需要兩套裝置協(xié)同工作，且無法保證密封口的防塵密封，增加了真空密封成本，而國內(nèi)尚未 有行星土壤轉(zhuǎn)移及密封裝置的公開。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供了一種體積小、重量輕、驅(qū)動電機少、可保證密封口防塵密封的行 星土壤轉(zhuǎn)移及防塵密封裝置。它可以應用于自動化設備和機器人的取樣裝置中，尤其適用 于月球等天體表面已采集樣品的轉(zhuǎn)移與密封。本實用新型包括基板、土壤轉(zhuǎn)移機構(gòu)以及防塵密封機構(gòu)；前述土壤轉(zhuǎn)移機構(gòu)包括兩個滑動支架，安裝在基板背面的左、右兩側(cè)；導軌，設置在兩個滑動支架之間；滑動基板，安裝在導軌上并可沿導軌來回移動；行程電機，設置在滑動基板上，其穿過滑動基板的轉(zhuǎn)軸上設有第一齒輪；齒條，固定在滑動支架之間，并與齒輪嚙合；漏斗，位于基板的正面，通過滑動橋與滑動基板相連，并可隨著滑動基板來回移 動；漏斗內(nèi)設有翻板，其穿出漏斗并穿過基板的轉(zhuǎn)軸上設有第二齒輪；觸發(fā)齒條，安裝在兩個滑動支架之間，位于第二齒輪的上方，并可與第二齒輪嚙 合；前述防塵密封機構(gòu)安裝在基板的正面，包括第一電機座，其內(nèi)設有音圈直線電機，音圈直線電機與第一電機座底部之間設有 壓簧；第二電機座，其上安裝有與旋轉(zhuǎn)軸相連的電機；[0017]旋轉(zhuǎn)蓋，安裝在旋轉(zhuǎn)軸上并與其間隙配合；旋轉(zhuǎn)蓋的一端設有供土壤通過的開口， 開口外圍設有防塵圈，旋轉(zhuǎn)蓋另一端為密封蓋，密封蓋上設有傳力桿；杯座，安裝在旋轉(zhuǎn)蓋的下方，其上設置有密封杯，杯座、密封杯與音圈直線電機的 電機軸位于同一條軸線上。為了保證漏斗內(nèi)的翻板在漏斗移動過程中保持水平狀態(tài)，同時在翻板翻轉(zhuǎn)后能及 時的恢復水平狀態(tài)，上述土壤轉(zhuǎn)移機構(gòu)還包括翻板復位機構(gòu)，該機構(gòu)包括連接在滑動橋上 的恢復支架以及一端與翻板的轉(zhuǎn)軸相連，另一端固定在恢復支架上的復位彈簧。為了防止密封前密封杯杯沿和旋轉(zhuǎn)蓋的密封蓋染塵影響密封效果，上述防塵密封 機構(gòu)還包括防塵蓋、防塵座、壓簧、支架，防塵蓋安裝在防塵座的一側(cè)，并與密封蓋的底部相 貼合；防塵座底部的支桿上套有壓簧，支桿的下端穿過支架。為保證電機的轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)軸之間保持較好地傳動效率，同時也降低電機18功耗， 所述土壤轉(zhuǎn)移機構(gòu)的電機的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)軸(21)相連。上述旋轉(zhuǎn)軸通過其鍵與旋轉(zhuǎn)蓋(22)的通孔間隙配合，這樣旋轉(zhuǎn)蓋即能沿旋轉(zhuǎn)軸上 下進行一定的位移，又能隨旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動本實用新型的優(yōu)點如下(1)結(jié)構(gòu)緊湊，使用體積小、重量輕、功率低的電機即可實現(xiàn)行星土壤的轉(zhuǎn)移和密 封；(2)行星土壤由取樣器至密封杯的傳送僅需一個電機驅(qū)動即可完成；(3)采用防塵模式與入料模式的切換可實現(xiàn)密封口無塵密封，增加了真空密封的 可靠性和可實現(xiàn)性，減少了密封成本。

圖1是本實用新型之土壤轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A-A局部剖視圖。圖3是本實用新型之防塵密封結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3的B-B局部剖視圖。圖5是圖4的C-C局部剖視圖。
具體實施方式
本實用新型包括基板1、主要安裝在基板1背面的土壤轉(zhuǎn)移機構(gòu)以及安裝在基板1 正面的防塵密封機構(gòu)三大部分。參見圖1和圖2，基板1背面的左、右兩側(cè)各安裝有一個滑動支架5，上、下兩根導 軌4設置在兩個滑動支架5之間?；瑒踊?套在導軌4上并可沿導軌4來回移動，其上 設置有行程電機3，行程電機3的轉(zhuǎn)軸穿過滑動基板2的一端設有第一齒輪11。第一齒輪 的底部與兩端與滑動支架相連的齒條6嚙合。位于基板1的正面的漏斗9通過滑動橋12與滑動基板12相連，并可隨著滑動基 板2來回移動；漏斗9內(nèi)設有翻板30，其穿出漏斗9并穿過基板1的轉(zhuǎn)軸8上設有第二齒 輪10。觸發(fā)齒條7安裝在兩個滑動支架5之間，位于第二齒輪10的上方，并可與第二齒輪 10嚙合。[0035]滑動橋12的底部設有恢復支架13，復位彈簧14的一端與翻板30的轉(zhuǎn)軸8相連， 另一端穿過滑動架12固定在恢復支架13上，構(gòu)成一個翻板復位機構(gòu)。參見圖3，第一電機座15內(nèi)設有音圈直線電機16，音圈直線電機16在未通電時由 一端接觸第一電機座15底部、一端抵住音圈直線電機16的壓簧17保持平衡狀態(tài)。第二電 機座19上安裝有電機18，其轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器20與旋轉(zhuǎn)軸21相連。參見圖4和圖5，旋轉(zhuǎn)蓋22中間部位的通孔22_6與旋轉(zhuǎn)軸21的鍵21_1間隙配 合，旋轉(zhuǎn)蓋22被旋轉(zhuǎn)軸帶動旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程中旋轉(zhuǎn)蓋22可在旋轉(zhuǎn)軸21的軸向滑動。旋轉(zhuǎn) 蓋22的一端設有供土壤通過的開口 22-4，開口外圍設有防塵圈22-1，旋轉(zhuǎn)蓋22另一端密 封蓋22-2，密封蓋22-2上設有傳力桿22-3 ；杯座四安裝在旋轉(zhuǎn)蓋22的下方，其上設置有密封杯28，杯座四、密封杯28與音 圈直線電機16的電機軸42位于同一條軸線上。防塵蓋23-1、防塵座23-2、壓簧M、支架26，防塵蓋23_1安裝在防塵座23_2的一 側(cè)，并與密封蓋22-2的底部相貼合；防塵座23-2底部的支桿25上套有壓簧M，支桿25的 下端穿過支架26。通過支桿25上的壓簧M使旋轉(zhuǎn)蓋保持水平狀態(tài)，通過壓簧M和旋轉(zhuǎn)蓋 22重力的合力作用使旋轉(zhuǎn)蓋22的密封蓋22-2與防塵蓋23_1貼合，通過防塵蓋23_2、密封 杯觀的支持力和旋轉(zhuǎn)蓋22的重力作用，使旋轉(zhuǎn)蓋22的防塵圈22-1貼合密封杯觀杯沿， 保證倒入土壤及密封過程中密封部位的潔凈無塵。本實用新型的工作原理是行程電機3轉(zhuǎn)動時，齒輪11沿齒條6滾動，驅(qū)動滑動基板2在導軌4上作直線運 動，從而帶動漏斗9 一并作直線運動?；謴蛷椈?4使翻板30在漏斗9到達密封杯觀正上 方前保持水平，防止土壤泄漏。當漏斗9運動至密封杯觀正上方時，安裝在翻板軸8上的齒 輪10與觸發(fā)齒條7嚙合，使得在漏斗9內(nèi)部一直保持水平位置的翻板30旋轉(zhuǎn)而傾覆，將之 前取樣器采集的已灑落在翻板30上的土壤從漏斗9中倒入密封杯觀內(nèi)完成土壤的轉(zhuǎn)移。當完成土壤從漏斗9倒入密封杯28這一過程后，第二電機座19上的電機18帶 動聯(lián)軸器20繼而帶動旋轉(zhuǎn)軸21旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸21通過其鍵21-1帶動旋轉(zhuǎn)蓋22旋轉(zhuǎn)，散落 在旋轉(zhuǎn)蓋22的防塵圈22-1邊沿上的土壤被一齊移走，這一過程中由于旋轉(zhuǎn)蓋22的凸出 22-5與防塵座23-2的凹槽由初始的對齊隨著轉(zhuǎn)動錯開，凸起22-5不再恰處于防塵座23_2 凹槽，致使旋轉(zhuǎn)蓋旋轉(zhuǎn)過程中被抬起，防止密封部件相互摩擦，旋轉(zhuǎn)蓋22旋轉(zhuǎn)180°后凸出 22-5又與防塵座23-2凹槽對齊，使密封蓋22-2緊貼密封杯28沿，其密封蓋22_2到達密封 杯觀正上方，且旋轉(zhuǎn)蓋33的傳力桿22-3與音圈電機15的軸正好位于同一條軸線上，此時 音圈電機15通電向下運動，通過傳力桿22-3下壓完成密封。密封杯觀內(nèi)的爐絲在密封后 加熱，將可揮發(fā)氣體通過連接開口 27的導管導入氣體分析儀器分析。
權(quán)利要求1.一種行星土壤轉(zhuǎn)移及防塵密封裝置，其特征在于包括基板(1)、土壤轉(zhuǎn)移機構(gòu)以及 防塵密封機構(gòu)；前述土壤轉(zhuǎn)移機構(gòu)包括兩個滑動支架(5)，安裝在基板(1)背面的左、右兩側(cè)；導軌(4)，設置在兩個滑動支架(5)之間；滑動基板(2)，安裝在導軌(4)上并可沿導軌(4)來回移動；行程電機(3)，設置在滑動基板(2)上，其穿過滑動基板(2)的轉(zhuǎn)軸上設有第一齒輪 (11)；齒條(6)，固定在滑動支架(5)之間，并與齒輪(11)嚙合；漏斗(9)，位于基板(1)的正面，通過滑動橋(12)與滑動基板(2)相連，并可隨著滑動基 板(2)來回移動；漏斗(9)內(nèi)設有翻板(30)，其穿出漏斗(9)并穿過基板(1)的轉(zhuǎn)軸(8)上 設有第二齒輪(10);觸發(fā)齒條(7)，安裝在兩個滑動支架(5)之間，位于第二齒輪(10)的上方，并可與第二 齒輪(10)嚙合；前述防塵密封機構(gòu)安裝在基板(1)的正面，包括第一電機座(15)，其內(nèi)設有音圈直線電機(16)，音圈直線電機(16)與第一電機座(15) 底部之間設有壓簧(17);第二電機座(19)，其上安裝有與旋轉(zhuǎn)軸(21)相連的電機(18)；旋轉(zhuǎn)蓋(22)，安裝在旋轉(zhuǎn)軸(21)上并與其間隙配合；旋轉(zhuǎn)蓋(22)的一端設有供土壤通 過的開口(22-4)，開口外圍設有防塵圈(22-1)，旋轉(zhuǎn)蓋(22)另一端為密封蓋(22-2)，密封 蓋(22-2)上設有傳力桿(22-3)；杯座(29)，安裝在旋轉(zhuǎn)蓋(22)的下方，其上設置有密封杯(28)，杯座(29)、密封杯(28) 與音圈直線電機(16)的電機軸(42)位于同一條軸線上。
2.如權(quán)利要求1所述的行星土壤轉(zhuǎn)移及防塵密封裝置，其特征在于所述土壤轉(zhuǎn)移機構(gòu) 還包括翻板復位機構(gòu)，該機構(gòu)包括連接在滑動橋(12)上的恢復支架(13)以及一端與翻板 (30)的轉(zhuǎn)軸(8)相連，另一端固定在恢復支架(13)上的復位彈簧(14)。
3.如權(quán)利要求1所述的行星土壤轉(zhuǎn)移及防塵密封裝置，其特征在于所述防塵密封機構(gòu) 還包括防塵蓋(23-1)、防塵座(23-2)、壓簧(24)、支架(26)，防塵蓋(23-1)安裝在防塵座 (23-2)的一側(cè)，并與密封蓋(22-2)的底部相貼合；防塵座(23-2)底部的支桿(25)上套有 壓簧(24)，支桿(25)的下端穿過支架(26)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的行星土壤轉(zhuǎn)移及防塵密封裝置，其特征在于所述防塵 密封機構(gòu)的電機(18)的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器(20)與旋轉(zhuǎn)軸(21)相連。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的行星土壤轉(zhuǎn)移及防塵密封裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn) 軸(21)通過其鍵(21-1)與旋轉(zhuǎn)蓋(22)的通孔(22-6)間隙配合。
專利摘要一種行星土壤轉(zhuǎn)移及防塵密封裝置，包括基板、土壤轉(zhuǎn)移機構(gòu)以及防塵密封機構(gòu)；行星土壤轉(zhuǎn)移機構(gòu)包括設置在兩個滑動支架之間的導軌，行程電機設置在可沿導軌來回移動滑動基板上，其轉(zhuǎn)軸上設有與齒條嚙合的第一齒輪；漏斗內(nèi)設有翻板，其轉(zhuǎn)軸上設有可與觸發(fā)齒條嚙合的第二齒輪；防塵密封機構(gòu)包括內(nèi)設音圈直線電機的第一電機座及位于音圈直線電機底部的壓簧；與旋轉(zhuǎn)軸相連的電機；安裝在旋轉(zhuǎn)軸上并與其間隙配合旋轉(zhuǎn)蓋；旋轉(zhuǎn)蓋的一端設有供行星土壤通過的開口，另一端為密封蓋，密封蓋上設有傳力桿；安裝在旋轉(zhuǎn)蓋下方的杯座上設有密封杯。本實用新型具有體積小，重量輕、功耗低、所需電機少和防塵密封的特點。
文檔編號G01N35/02GK201917577SQ20102069057
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者凌云, 盧偉, 宋愛國 申請人:東南大學