專利名稱：采收一體螺旋連續(xù)自容式采集器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種采收一體螺旋連續(xù)自容式采集器，具體地說是一種應用于月球、 其它星球探測取樣，或者不適合人類作業(yè)的環(huán)境中取樣的采集器。
背景技術：
隨著各航天大國對深空探測技術的發(fā)展，月球將成為繼公海和南極之后的又一個國際研究熱點，中國人也將在不遠的將來可實現(xiàn)太空探測的目標。月球上特有的礦產和能源是對地球資源的重要補充和儲備，因此隨著對深空探測及其他探測需求的進一步加大， 對于取樣器的要求也將進一步提高。而探測取樣環(huán)境的不斷變化，也需要不同種類和結構的取樣器來適應。近幾年來，美國、俄羅斯、歐共體、日本和印度等航天大國，都在不停地進行著表取末端取樣器的相關研究，機械手取樣方式是一種主要發(fā)展趨勢。目前現(xiàn)有的深空采集樣品的采集器有如基于NASA火星探測計劃設計了一種名為TERPS的采集器，還有美國“蜜蜂機器人”公司設計的ISAD取樣器，都存在結構復雜和功耗大的問題。我國對月表取樣器進行了一些研究，取樣器的取樣方式主要結合鉆取和表取，以鉆取為主，采用仿生蛘式鏟和轉塔式鉆機兩大部分組成，能夠有效地采集月壤等非常松散和干燥的樣品，因為結合了鉆取和表取，取樣器結構較復雜。總而言之，在現(xiàn)有的各種類型取樣器中，還沒有完全適合我國探月工程，基于著陸器、無月球車和非載人情況下，月面采樣任務由鉆進和表取兩種方式共同完成的表取采樣末端取樣器。因此，針對我國探月及其他深空探測工程的特定工程條件，研究和設計質量更輕、結構更加簡單、性能更加可靠且采樣效率更高的末端采樣器，是探月及其他深空探測工程必需的關鍵技術之一。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于月球、其它星球探測樣品采集，或者不適合人類作業(yè)的環(huán)境中樣品采集的結構簡單，功耗小和可以對樣品進行連續(xù)采樣，采集與樣品收集腔一體采集器。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是提供一種采收一體螺旋連續(xù)自容式采集器，包括有樣品收集腔、電機與鏈接孔，所述的樣品收集腔中部腔體的直徑比上部大，樣品收集腔上部設有收集腔上平臺，在收集腔上平臺上設有鉸鏈孔，樣品收集腔腔體中間有一內筒體；在所述的內筒體中安裝有旋轉軸，旋轉軸的最下端為觸探頭，旋轉軸的下部有螺旋翼、上部設有軸環(huán)；在所述的軸環(huán)上方安裝軸承，并采用螺母固定，在螺母的上方安裝有傳動圓錐齒輪；在所述的樣品收集腔的上平臺上安裝有腔體蓋，腔體蓋下蓋的下底面放在旋轉軸的軸環(huán)上，腔體蓋下蓋的上底面在所述的軸承下，腔體蓋的上蓋壓在樣品收集腔的收集腔上平臺上；所述的電機安裝在樣品收集腔的上平臺上，電機的主軸上安裝有電機軸齒輪，電機軸齒輪與所述的傳動圓錐齒輪組成齒輪副。本發(fā)明的采集器所述的樣品收集腔的收集腔上平臺、腔體和內筒體為同一鑄造體，樣品收集腔與腔體蓋通過螺紋連接。所述的旋轉軸與軸承之間為間隙配合。
本發(fā)明的采集器所述的旋轉軸旋轉帶動螺旋翼旋轉將樣品逐步旋轉提升進入樣品收集腔的內筒體中，最終進入樣品收集腔的腔體內。本發(fā)明的采集器所述的在收集腔上平臺上設有鉸鏈孔，在采集樣品時通過鉸鏈孔與控制操作的機械臂連接。本發(fā)明的采集器與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點
1、本發(fā)明的采集器集采收一體，具有傳動鏈短、功耗小。由于本發(fā)明采用螺旋式下鉆的方式同鉆機的原理，方便下鉆，同時達到取樣的目的。由于采集樣品采用的是螺旋翼向上推力進入樣品收集腔的內筒體中，在保證螺旋式上升的角度情況下，樣品就會逐步旋轉進入樣品收集腔內。2、本發(fā)明的采集器采集樣品時樣品是連續(xù)收集進樣品收集腔中，故可大大縮小樣品采集時間，一個回次完成全部采集任務，本樣品收集腔內為封閉式的，可避免樣品的灑落。3、采集樣品時本采集器與機械臂的連接簡單，可以簡化機械臂的設計，采集樣品時只需控制一個自由度，控制方式簡單易行，可靠性高。


圖1為本發(fā)明的采收一體螺旋連續(xù)自容式采集器外觀局部剖面結構示意圖。圖2為本發(fā)明采集器的總體外觀結構示意圖。圖3為本發(fā)明采集器的旋轉軸結構示意圖。圖4為本發(fā)明采集器的收集腔局部剖面結構示意圖。圖5為本發(fā)明采集器腔體蓋局部剖面結構示意圖。上述圖中1觸探頭、2旋轉軸、3螺旋翼、4軸環(huán)、5軸承、6螺母、7傳動圓錐齒輪、8 電機軸齒輪、9電機、10鉸鏈孔、11腔體蓋、12樣品收集腔、13收集腔上平臺、14內筒體。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1 本發(fā)明的一種采收一體螺旋連續(xù)自容式采集器，其結構如圖1、2所示， 包括旋轉軸2、軸承5、螺母6、傳動圓錐齒輪7、電機軸齒輪8、電機9、鉸鏈孔10、腔體蓋11 和樣品收集腔12。參見圖4，所述的樣品收集腔中部腔體的直徑比上部大，樣品收集腔上部設有收集腔上平臺13，在收集腔上平臺上設有鉸鏈孔10，樣品收集腔腔體中間有一內筒體14 ；在所述的內筒體中安裝有旋轉軸2，參見圖3，旋轉軸2的最下端為觸探頭1，旋轉軸的下部有螺旋翼3、上部設有軸環(huán)4 ；在所述的軸環(huán)上安裝軸承5，軸承5為一個標準件采用螺母固定在旋轉軸上，在螺母的上方安裝有傳動圓錐齒輪7 ；參見圖5，為腔體蓋11的局部結構。所述的腔體蓋11安裝在樣品收集腔的上部，從圖1可見，安裝后腔體蓋的下蓋下底面放在旋轉軸的軸環(huán)4上，腔體蓋下蓋的上底面壓在軸承5下，腔體蓋的上蓋壓在樣品收集腔的收集腔上平臺上；電機9安裝在樣品收集腔的收集腔上平臺13上，電機主軸上安裝有電機軸齒輪 8，電機軸齒輪與所述的傳動圓錐齒輪7組成傳動齒輪副。本發(fā)明的采集器的安裝順序是①將旋轉軸2的觸探頭1朝下，上端從樣品收集腔12的內筒體14內腔下方向上裝
入；
②腔體蓋11從樣品收集腔12上方向下旋緊，壓到旋轉軸的軸環(huán)4；
③將軸承5安裝到旋轉軸2中，壓在腔體蓋11的下底面，并用螺母6固定好；
④傳動圓錐齒輪7安裝到旋轉軸2中；
⑤在電機主軸上安裝電機軸齒輪8，將電機安裝在收集腔上平臺13上，并使電機軸齒輪8與傳動圓錐齒輪7相互嚙合。所述的電機采用小型步進電機。實施例2 本發(fā)明的一種采收一體螺旋連續(xù)自容式采集器，其工作過程是采集樣品時，先將收集腔上平臺13上的鉸鏈孔10與太空上使用的機械臂相連；將機械臂上的電源與電機9連接；控制電機轉動，電機帶動電機軸齒輪旋轉，通過兩個齒輪的嚙合，帶動旋轉軸2旋轉下鉆，同時采集的樣品沿著螺旋翼不斷上升，最后落入樣品收集腔內。將樣品倒出時，采集器豎直放置，先卸下電機，然后旋出腔體蓋11，帶出旋轉軸2及軸上其他零件，將樣品收集腔倒置，樣品從腔體內倒出。本發(fā)明的采集器結構簡單，具有傳動鏈短、功耗??；控制方式簡單易行，只需控制一個自由度，可靠性高；采集與樣品收集腔一體，可連續(xù)采樣，大大縮小樣品采集的時間，一個回次完成全部采集任務，且無樣品灑落；本發(fā)明的采集器適用于月球及其它星球探測取樣，或者不適合人類作業(yè)的環(huán)境中取樣。
權利要求
1.一種采收一體螺旋連續(xù)自容式采集器，包括有樣品收集腔、電機與鏈接孔，其特征在于所述的樣品收集腔中部腔體的直徑比上部大，樣品收集腔上部設有收集腔上平臺，在收集腔上平臺上設有鉸鏈孔，樣品收集腔腔體中間有一內筒體；在所述的內筒體中安裝有旋轉軸，旋轉軸的最下端為觸探頭，旋轉軸的下部有螺旋翼、上部設有軸環(huán)；在所述的軸環(huán)上方安裝軸承，并采用螺母固定，在螺母的上方安裝有傳動圓錐齒輪；在所述的樣品收集腔的上平臺上安裝有腔體蓋，腔體蓋下蓋的下底面放在旋轉軸的軸環(huán)上，腔體蓋下蓋的上底面在所述的軸承下，腔體蓋的上蓋壓在樣品收集腔的收集腔上平臺上；所述的電機安裝在樣品收集腔的上平臺上，電機的主軸上安裝有電機軸齒輪，電機軸齒輪與所述的傳動圓錐齒輪組成齒輪副。
2.根據(jù)權利要求1所述采收一體螺旋連續(xù)自容式采集器，其特征在于所述的樣品收集腔的收集腔上平臺、腔體和內筒體為同一鑄造體，樣品收集腔與腔體蓋通過螺紋連接。
3.根據(jù)權利要求1所述采收一體螺旋連續(xù)自容式采集器，其特征在于所述的旋轉軸與軸承之間為間隙配合。
4.根據(jù)權利要求1所述采收一體螺旋連續(xù)自容式采集器，其特征在于所述的旋轉軸旋轉帶動螺旋翼旋轉將樣品逐步旋轉提升進入樣品收集腔的內筒體中，最終進入樣品收集腔的腔體內。
5.根據(jù)權利要求1所述采收一體螺旋連續(xù)自容式采集器，其特征在于所述的在收集腔上平臺上設有鉸鏈孔，在采集樣品時通過鉸鏈孔與控制操作的機械臂連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采收一體螺旋連續(xù)自容式采集器，包括設有觸探頭、螺旋翼和軸環(huán)的旋轉軸，電機、傳動齒輪副和樣品收集腔，樣品收集腔中部腔體直徑比上部大，上部有收集腔上平臺設有鉸鏈孔和安裝有電機，旋轉軸裝在樣品收集腔的內筒體中，旋轉軸的上部安裝有傳動圓錐齒輪；腔體蓋與樣品收集腔由螺紋連接；所述電機主軸上裝有電機軸齒輪與傳動圓錐齒輪組成傳動齒輪副。采樣時通過鉸鏈孔、電機分別與控制操作的機械臂和電源連接，控制電機帶動圓錐齒輪副轉動，旋轉軸旋轉時螺旋翼鏟取樣品，樣品隨著螺旋翼的向上推力進入樣品收集腔中。本采集器集采收一體，結構簡單、傳動鏈短、功耗低，可與操作機械臂結合用于月球或不適合人類作業(yè)的環(huán)境中取樣。
文檔編號G01N1/08GK102331357SQ20111014278
公開日2012年1月25日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權日2011年5月31日
發(fā)明者嚴日明, 康紅梅, 張偉民, 朱培民, 李波 申請人:中國地質大學(武漢)