CN102128940A - 行星土壤转移及防尘密封装置 - Google Patents

Abstract

一种行星土壤转移及防尘密封装置，包括基板、土壤转移机构以及防尘密封机构；行星土壤移机构包括：设置在两个滑动支架之间的导轨，行程电机设置在可沿导轨来回移动滑动基板上，其转轴上设有与齿条啮合的第一齿轮；漏斗内设有翻板，其转轴上设有可与触发齿条啮合的第二齿轮；防尘密封机构包括：内设音圈直线电机的第一电机座及位于音圈直线电机底部的压簧；与旋转轴相连的电机；安装在旋转轴上并与其间隙配合旋转盖；旋转盖的一端设有供行星土壤通过的开口，另一端为密封盖，密封盖上设有传力杆；安装在旋转盖下方的杯座上设有密封杯。本发明具有体积小，重量轻、功耗低、所需电机少和防尘密封的特点。

Description

行星土壤转移及防尘密封装置

技术领域

本发明涉及一种行星土壤转移及防尘密封装置，适用于在月球等天体对土壤进行取样后样品转移及防尘密封。

背景技术

随着自动控制和机器人技术的快速发展，人类越来越多地利用机器人等自动化设备在深空天体中进行行星的表面岩土采集，在作业环境恶劣、人迹难至的太空中，人们需要小巧轻便、低功耗及可靠的机器设备完成各项任务。我国的嫦娥探月工程第二阶段需要对月壤进行采样分析，测定浅层月壤的氦3浓度。在取样器取出月壤之后，需要通过一些方法将采集到的月壤转移至一容器，密封加热后可挥发气体通过管道传送至气体分析仪器进行分析。

将土壤取样器采集到的行星土壤转移至容器密封这一过程需要复杂的机械装置来完成。目前国外转移密封过程主要采用多连杆机械手臂转移行星土壤至分析仪器，由分析仪器进行密封和分析，转移机构与密封机构分离，增加了整体体积和重量，完成这一过程需要两套装置协同工作，且无法保证密封口的防尘密封，增加了真空密封成本，而国内尚未有行星土壤转移及密封装置的公开。

发明内容

本发明提供了一种体积小、重量轻、驱动电机少、可保证密封口防尘密封的行星土壤转移及防尘密封装置。它可以应用于自动化设备和机器人的取样装置中，尤其适用于月球等天体表面已采集样品的转移与密封。

本发明包括基板、土壤转移机构以及防尘密封机构；

前述土壤转移机构包括：

两个滑动支架，安装在基板背面的左、右两侧；

导轨，设置在两个滑动支架之间；

滑动基板，安装在导轨上并可沿导轨来回移动；

行程电机，设置在滑动基板上，其穿过滑动基板的转轴上设有第一齿轮；

齿条，固定在滑动支架之间，并与齿轮啮合；

漏斗，位于基板的正面，通过滑动桥与滑动基板相连，并可随着滑动基板来回移动；漏斗内设有翻板，其穿出漏斗并穿过基板的转轴上设有第二齿轮；

触发齿条，安装在两个滑动支架之间，位于第二齿轮的上方，并可与第二齿轮啮合；

前述防尘密封机构安装在基板的正面，包括：

第一电机座，其内设有音圈直线电机，音圈直线电机与第一电机座底部之间设有压簧；

第二电机座，其上安装有与旋转轴相连的电机；

旋转盖，安装在旋转轴上并与其间隙配合；旋转盖的一端设有供土壤通过的开口，开口外围设有防尘圈，旋转盖另一端为密封盖，密封盖上设有传力杆；

杯座，安装在旋转盖的下方，其上设置有密封杯，杯座、密封杯与音圈直线电机的电机轴位于同一条轴线上。

为了保证漏斗内的翻板在漏斗移动过程中保持水平状态，同时在翻板翻转后能及时的恢复水平状态，上述土壤转移机构还包括翻板复位机构，该机构包括连接在滑动桥上的恢复支架以及一端与翻板的转轴相连，另一端固定在恢复支架上的复位弹簧。

为了防止密封前密封杯杯沿和旋转盖的密封盖染尘影响密封效果，上述防尘密封机构还包括防尘盖、防尘座、压簧、支架，防尘盖安装在防尘座的一侧，并与密封盖的底部相贴合；防尘座底部的支杆上套有压簧，支杆的下端穿过支架。

为保证电机的转轴与旋转轴之间保持较好地传动效率，同时也降低电机18功耗，所述土壤转移机构的电机的转轴通过联轴器与旋转轴（21）。

上述旋转轴通过其键与旋转盖（22）的通孔间隙配合，这样旋转盖即能沿旋转轴上下进行一定的位移，又能随旋转轴转动

本发明的优点如下：

（1）结构紧凑，使用体积小、重量轻、功率低的电机即可实现行星土壤的转移和密封；

（2）行星土壤由取样器至密封杯的传送仅需一个电机驱动即可完成；

（3）采用防尘模式与入料模式的切换可实现密封口无尘密封，增加了真空密封的可靠性和可实现性，减少了密封成本。

附图说明

图1是本发明之土壤转移结构的结构示意图。

图2是图1的A-A局部剖视图。

图3是本发明之防尘密封结构结构示意图。

图4是图3的B-B局部剖视图。

图5是图4的C-C局部剖视图。

具体实施方式

本发明包括基板1、主要安装在基板1背面的土壤转移机构以及安装在基板1正面的防尘密封机构三大部分。

参见图1和图2，基板1背面的左、右两侧各安装有一个滑动支架5，上、下两根导轨4设置在两个滑动支架5之间。滑动基板2套在导轨4上并可沿导轨4来回移动，其上设置有行程电机3，行程电机3的转轴穿过滑动基板2的一端设有第一齿轮11。第一齿轮的底部与两端与滑动支架相连的齿条6啮合。

位于基板1的正面的漏斗9通过滑动桥12与滑动基板12相连，并可随着滑动基板2来回移动；漏斗9内设有翻板30，其穿出漏斗9并穿过基板1的转轴8上设有第二齿轮10。触发齿条7安装在两个滑动支架5之间，位于第二齿轮10的上方，并可与第二齿轮10啮合。

滑动桥12的底部设有恢复支架13，复位弹簧14的一端与翻板30的转轴8相连，另一端穿过滑动架12固定在恢复支架13上，构成一个翻板复位机构。

参见图3，第一电机座15内设有音圈直线电机16，音圈直线电机16在未通电时由一端接触第一电机座15底部、一端抵住音圈直线电机16的压簧17保持平衡状态。第二电机座19上安装有电机18，其转轴通过联轴器20与旋转轴21相连。

参见图4和图5，旋转盖22中间部位的通孔22-6与旋转轴21的键21-1间隙配合，旋转盖22被旋转轴带动旋转，旋转过程中旋转盖22可在旋转轴21的轴向滑动。旋转盖22的一端设有供土壤通过的开口22-4，开口外围设有防尘圈22-1，旋转盖22另一端密封盖22-2，密封盖22-2上设有传力杆22-3；

杯座29安装在旋转盖22的下方，其上设置有密封杯28，杯座29、密封杯28与音圈直线电机16的电机轴42位于同一条轴线上。

防尘盖23-1、防尘座23-2、压簧24、支架26，防尘盖23-1安装在防尘座23-2的一侧，并与密封盖22-2的底部相贴合；防尘座23-2底部的支杆25上套有压簧24，支杆25的下端穿过支架26。通过支杆25上的压簧24使旋转盖保持水平状态，通过压簧24和旋转盖22重力的合力作用使旋转盖22的密封盖22-2与防尘盖23-1贴合，通过防尘盖23-2、密封杯28的支持力和旋转盖22的重力作用，使旋转盖22的防尘圈22-1贴合密封杯28杯沿，保证倒入土壤及密封过程中密封部位的洁净无尘。

本发明的工作原理是：

行程电机3转动时，齿轮11沿齿条6滚动，驱动滑动基板2在导轨4上作直线运动，从而带动漏斗9一并作直线运动。恢复弹簧14使翻板30在漏斗9到达密封杯28正上方前保持水平，防止土壤泄漏。当漏斗9运动至密封杯28正上方时，安装在翻板轴8上的齿轮10与触发齿条7啮合，使得在漏斗9内部一直保持水平位置的翻板30旋转而倾覆，将之前取样器采集的已洒落在翻板30上的土壤从漏斗9中倒入密封杯28内完成土壤的转移。

当完成土壤从漏斗9倒入密封杯28这一过程后，第二电机座19上的电机18带动联轴器20继而带动旋转轴21旋转，旋转轴21通过其键21-1带动旋转盖22旋转，散落在旋转盖22的防尘圈22-1边沿上的土壤被一齐移走，这一过程中由于旋转盖22的凸出22-5与防尘座23-2的凹槽由初始的对齐随着转动错开，凸起22-5不再恰处于防尘座23-2凹槽，致使旋转盖旋转过程中被抬起，防止密封部件相互摩擦，旋转盖22旋转180°后凸出22-5又与防尘座23-2凹槽对齐，使密封盖22-2紧贴密封杯28沿，其密封盖22-2到达密封杯28正上方，且旋转盖33的传力杆22-3与音圈电机15的轴正好位于同一条轴线上，此时音圈电机15通电向下运动，通过传力杆22-3下压完成密封。密封杯28内的炉丝在密封后加热，将可挥发气体通过连接开口27的导管导入气体分析仪器分析。

Claims (5)

1.一种行星土壤转移及防尘密封装置，其特征在于包括基板（1）、土壤转移机构以及防尘密封机构；

前述土壤转移机构包括：

两个滑动支架（5），安装在基板（1）背面的左、右两侧；

导轨（4），设置在两个滑动支架（5）之间；

滑动基板（2），安装在导轨（4）上并可沿导轨（4）来回移动；

行程电机（3），设置在滑动基板（2）上，其穿过滑动基板（2）的转轴上设有第一齿轮（11）；

齿条（6），固定在滑动支架（5）之间，并与齿轮（11）啮合；

漏斗（9），位于基板（1）的正面，通过滑动桥（12）与滑动基板（2）相连，并可随着滑动基板（2）来回移动；漏斗（9）内设有翻板30，其穿出漏斗（9）并穿过基板（1）的转轴（8）上设有第二齿轮（10）；

触发齿条（7），安装在两个滑动支架（5）之间，位于第二齿轮（10）的上方，并可与第二齿轮（10）啮合；

前述防尘密封机构安装在基板（1）的正面，包括：

第一电机座（15），其内设有音圈直线电机（16），音圈直线电机（16）与第一电机座（15）底部之间设有压簧（17）；

第二电机座（19），其上安装有与旋转轴（21）相连的电机（18）；

旋转盖（22），安装在旋转轴（21）上并与其间隙配合；旋转盖（22）的一端设有供土壤通过的开口（22-4），开口外围设有防尘圈（22-1），旋转盖（22）另一端为密封盖（22-2），密封盖（22-2）上设有传力杆（22-3）；

杯座（29），安装在旋转盖（22）的下方，其上设置有密封杯（28），杯座（29）、密封杯（28）与音圈直线电机（16）的电机轴（42）位于同一条轴线上。

2.如权利要求1所述的行星土壤转移及防尘密封装置，其特征在于所述土壤转移机构还包括翻板复位机构，该机构包括连接在滑动桥（12）上的恢复支架（13）以及一端与翻板（30）的转轴（8）相连，另一端固定在恢复支架（13）上的复位弹簧（14）。

3.如权利要求1所述的行星土壤转移及防尘密封装置，其特征在于所述防尘密封机构还包括：防尘盖（23-1）、防尘座（23-2）、压簧（24）、支架（26），防尘盖（23-1）安装在防尘座（23-2）的一侧，并与密封盖（22-2）的底部相贴合；防尘座（23-2）底部的支杆（25）上套有压簧（24），支杆（25）的下端穿过支架（26）。

4.如权利要求1或2或3所述的行星土壤转移及防尘密封装置，其特征在于所述防尘密封机构的电机（18）的转轴通过联轴器（20）与旋转轴（21）相连。

5.如权利要求1或2或3所述的行星土壤转移及防尘密封装置，其特征在于所述旋转轴（21）通过其键（21-1）与旋转盖（22）的通孔（22-6）间隙配合。

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