CN102169124B - 一种行星土壤转移及防尘密封装置 - Google Patents
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Abstract
一种行星土壤转移及防尘密封装置，由基板、土壤转移机构和防尘密封机构组成。土壤转移机构包括：设置在两个滑动支架之间导轨，可沿导轨来回移动滑动基板，一端与行程电机相连、另一端穿过滑动基板的丝杆，可随着滑动基板来回移动的内设翻板的漏斗；前述防尘密封机构包括：固定有压紧电机和滑杆第二电机座，两端与滑杆滑动连接的施力杆，安装有与旋转轴相连的压紧电机的第三电机座，安装在旋转轴上并与其间隙配合的旋转盖，旋转盖的一端设有供土壤通过的开口，另一端为密封盖，密封盖上设有传力杆，以及安装在防尘圈的下方的密封杯及杯座。本发明通过转移触发机构和旋转密封机构具有体积小，重量轻、功耗低、所需电机少和防尘密封的特点。
Description
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的转移及防尘密封。
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。
将行星土壤取样器采集到的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；
丝杆，位于滑动支架之间，其一端与行程电机相连，另一端穿过滑动基板；
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，其与穿出漏斗并穿过基板的转轴固接；
前述防尘密封机构安装在基板的正面，包括：
第二电机座，其上固定有第一压紧电机和滑杆；
施力杆，其两端与滑杆滑动连接，施力杆中间的螺纹杆与螺筒螺纹连接，螺筒与压紧电机的转轴相连；
第三电机座，其上安装有与旋转轴相连的第二压紧电机；
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，安装在防尘圈的下方，其上设置有密封杯，杯座、密封杯与压紧电机的电机轴以及螺筒位于同一条轴线上。
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，该机构包括设置在触发杆旁边靠近滑动基板处的转轴和滑动桥之间的复位弹簧。
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。
为保证电机的轴与旋转轴之间保持较好地传动效率，同时也降低电机功耗，行程电机与丝杆之间、压紧电机与旋转轴之间均通过联轴器相连。
旋转轴通过其键与旋转盖的键槽间隙配合，与防尘座的通孔同轴，底端通过轴承固定在支架上，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1A-A局部剖视图。
图3是本发明之防尘密封结构的结构示意图。
图4是图3的B-B局部剖视图。
图5是图的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2，上、下两根导轨4设置在两个滑动支架2之间。滑动基板3套在导轨4上并可沿导轨4来回移动。
位于基板1反面左侧滑动支架的左边设有第一电机座7，其上固定的行程电机8通过联轴器6与在滑动支架2之间穿过滑动基板3螺孔且与其配合的丝杆5同轴连接。
位于基板1的正面的漏斗11通过滑动桥9与滑动基板3相连，并可随着滑动基板3来回移动；漏斗11内设有翻板16，其中贯穿穿出漏斗11并穿过基板1的转轴10。触发杆12位于转轴10轴向中心位置，其水平杆顶部安装触发轮13。安装在左侧滑动基座2上的触发台15与触发杆12的水平杆部分齐平并与触发轮处于同一水平位置。
设置在触发杆旁边靠近滑动基板处的转轴和滑动桥之间的复位弹簧与滑动桥以及转轴一起构成一个翻板复位机构。
参见图3，第二电机座18-1上安装有第一压紧电机17和滑杆18-2，施力杆20两端与两根滑杆18-2间隙配合，中间与固定在第一压紧电机17轴上的螺筒19螺纹配合。第三电机座22上安装有第二压紧电机21，其转轴通过联轴器23与旋转轴25相连。
参见图4和图5，旋转盖26中间部位的通孔26-6与旋转轴25的键25-1间隙配合，旋转盖26被旋转轴带动旋转，旋转过程中旋转盖26可在旋转轴25的轴向滑动旋转盖26的一端设有供土壤通过的开口26-4，开口外围设有防尘圈26-1，旋转盖26另一端设有密封盖26-2，密封盖26-2上设有传力杆26-3；
杯座32、密封杯31与第一压紧电机17的电机轴以及螺筒19位于同一条轴线上。
防尘盖27-1、防尘座27-2、压簧28、支架30，防尘盖23-1安装在防尘座27-2的一侧，并与密封盖26-2的底部相贴合；防尘座27-2底部的支杆29上套有压簧28，支杆29的下端穿过支架30。通过支杆29上的压簧28使旋转盖26保持水平状态，通过压簧28、和旋转盖26重力的合力作用使旋转盖26的密封盖26-2与防尘盖27-1贴合，通过防尘盖27-2、密封杯31的支持力和旋转盖26的重力作用，使旋转盖26的防尘圈26-1贴合密封杯31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8转动时，通过联轴器6带动丝杆5转动，继而驱动与丝杆5配合的滑动基板3在导轨4上作直线运动，从而带动漏斗11一并作直线运动。复位弹簧14使翻板16在漏斗11到达密封杯31正上方前保持水平，防止土壤泄漏。当漏斗11运动至密封杯31正上方时，安装在触发杆12顶部的触发轮13恰好遇到触发台15，转轴10开始转动，使得在漏斗11内部一直保持水平位置的翻板16旋转而倾覆，将之前取样器采集的已洒落在翻板16上的土壤从漏斗11中倒入密封杯31内完成土壤的转移。
当完成土壤从漏斗11倒入密封杯31这一过程后，第三电机座22上的电机21旋转带动联轴器23继而带动旋转轴25旋转，旋转轴25通过其键25-1带动旋转盖26旋转，散落在旋转盖26的防尘圈26-1边沿上的土壤被一齐移走，这一过程中由于旋转盖26的凸出26-5与防尘座27-2的凹槽由初始的对齐随着转动错开，凸起26-5不再恰处于防尘座27-2凹槽，致使旋转盖26旋转过程中被抬起，防止密封部件相互摩擦影响密封效果，旋转盖26旋转180°后凸出26-5又与防尘座27-2凹槽对齐，使密封盖26-2紧贴密封杯31沿，其密封盖26-2到达密封杯31正上方，此时施力杆20与旋转盖26上的传力杆26-3正好位于同一条轴线上，然后第一压紧电机17通电旋转，同时带动螺筒19转动，与螺筒19配合的施力杆20向下运动，使传力杆26-3下压完成密封。密封杯31内的炉丝在密封后加热，将可挥发气体通过连接开口33的导管导入气体分析仪器分析。
Claims (8)
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（2），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（2）之间；
滑动基板（3），安装在导轨（4）上并可沿导轨（4）来回移动；
丝杆（5），位于滑动支架（2）之间，其一端与行程电机（8）相连，另一端穿过滑动基板（3）；
漏斗（11），位于基板（1）的正面，通过滑动桥（9）与滑动基板（3）相连，并可随着滑动基板（3）来回移动；漏斗（11）内设有翻板（16），其与穿出漏斗（11）并穿过基板（1）的转轴（10）固接；
前述防尘密封机构安装在基板（1）的正面，包括：
第二电机座（18-1），其上固定有第一压紧电机（17）和滑杆（18-2）；
施力杆（20），其两端与滑杆（18-2）滑动连接，施力杆（20）中间的螺纹杆与螺筒（19）螺纹连接，螺筒（19）与第一压紧电机（17）的电机轴相连；
第三电机座（22），其上安装有与旋转轴（25）相连的第二压紧电机（21）；
旋转盖（26），安装在旋转轴（25）上并与其间隙配合，旋转盖（26）的一端设有供土壤通过的开口（26-4），开口外围设有防尘圈（26-1），旋转盖（26）另一端为密封盖（26-2），密封盖（26-2）上设有传力杆（26-3）；
杯座（32），安装在防尘圈（26-1）的下方，其上设置有密封杯（31），杯座（32）、密封杯（31）与压紧电机（17）的电机轴以及螺筒（19）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，该机构包括安装在转轴（10）上的触发杆（12），安装在触发杆（12）水平杆顶端的触发轮（13），位于触发杆（12）与滑动基板（10）之间、两端分别与转轴（10）和滑动桥（9）连接的复位弹簧（14）以及安装在左侧滑动支架（2）上、与触发杆（12）的水平杆部分齐平的触发台（15）。
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（27-1）、防尘座（27-2）、压簧（28）、支架（30），防尘盖（27-1）安装在防尘座（27-2）的一侧，并与密封盖（26-2）的底部相贴合；防尘座（27-2）底部的支杆（29）上套有压簧（28），支杆（29）的下端穿过支架（30）。
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，其特征在于行程电机（8）安装在固定在基板（1）的第一电机座（7）上，第一电机座（7）位于左侧滑动支架（2）的左侧。
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，其特征在于行程电机（8）通过联轴器（6）与丝杆（5）相连。
6.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，其特征在于丝杆（5）与滑动基板（3）螺纹孔连接配合。
7.如权利要求3所述的行星土壤转移及防尘密封装置，其特征在于旋转轴（25）通过其键（25-1）与旋转盖（26）的通孔（26-6）间隙配合，与防尘座（27-2）的通孔同轴，底端通过轴承固定在支架（30）上。
8.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，其特征在于第二压紧电机（21）通过联轴器（23）与旋转轴（25）相连。
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