CN103890270A - 用于从表面收集物质的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于从表面收集物质的装置（10，210，510）。所述装置特别地但不必须排他地适于收集动物粪便，该装置具有卡爪布置（22，224，524），该卡爪布置能够打开以限定用于容纳待收集的物质的口部（28）并且能够关闭以收集物质。输送机构（44，46，364）设置为将所收集的物质推进到壳体（12，512）中。内衬（33）设置在卡爪布置上以将卡爪布置与所收集的物质分离。输送机构用于使内衬与收集在内衬中的物质一起推进，由此物质能够收集到壳体中并保存在内衬中，而不与装置的表面进行接触。

Description

用于从表面收集物质的装置和方法

本发明涉及一种用于从表面收集物质的装置和方法，以及与这种装置一起使用的内衬（liner，衬套，衬层）。

特别地但不排他地，本发明可应用于收集动物粪便。对于狗主人，所涉及的问题是众所周知的。难以防止狗随意地排便。在城市环境中，遛狗的人经常需要收集他们的宠物的粪便并将粪便带到合适的处置地点。

为了避免直接接触粪便，常见的做法是用塑料袋覆盖在一只手上并且抓住物质，然后将袋子拉过来盖在手上，在处理中把里面翻出来，使得物质容纳在袋子中，然后可以绑上袋子的开口。这种做法存在以下缺陷：-

a.通过袋子感觉到温热的粪便是令人不快的；

b.宠物主人必须弯下腰去把废物捡起来；

c.所收集的物质必须带到处置地点并且经常在散步途中进行，所收集的物质处于可能没有完全密封的袋子中会导致泄漏的风险；以及

d.例如在粗糙地面上使用或在带走时，袋子可能会损坏或破裂。粪便与宠物主人的手指、衣物等接触会导致暴露于严重病原体的风险。

存在用于收集动物粪便的现有装置。人们当然可以使用铲子、簸箕和刷子、宠物真空吸尘器等。使用这些工具的问题在于它们的表面暴露于收集的物质，并且因此会被污染，需要后续进行清洗，这又再次使使用者暴露于粪便中可导致严重疾病的的病原体。市场上也存在各种“铲斗（scoop）”式装置。一个实例是以商标Flexrake33P进行出售，并具有细长手柄，其中在一端处具有一对枢转安装的铲斗状卡爪。沿手柄延伸的推/拉杆在一端处连接至使用者可移动的把手，并且在另一端处连接至卡爪，以便通过移动把手，使用者可以在待收集的物质周围一起拉动卡爪。没有提供用于保留所收集的物质的装置，因此所收集的物质需要随后存放在合适的容器中。同样地，装置的卡爪必须被所收集的物质污染。

用于收集狗粪的另一装置由英格兰兰开夏郡的Poopsta销售，并且包括具有由塑料袋所覆盖的开口端的中空圆柱形壳体。在壳体和袋子周围设置有橡皮筋以备该装置的使用。然后将壳体的开口端放在地上，在动物粪便之上，并且压下，使橡皮筋从壳体上滑落并收缩，使袋子的开口端在粪便下方滑动并将其抓入袋子中，然后由使用者将其放置在壳体内。接着使用可拆卸的盖子封闭该壳体。该装置具有的优点在于仅仅为塑料袋的内部的表面接触动物粪便。缺点包括使用者在每次使用时必须进行的操作的数量，包括拆除盖子、将塑料袋放置在壳体的开口端上、将橡皮筋放置在塑料袋周围、将装置放置在废物上方并压下该装置、将袋子和所收集的粪便放置在壳体中以及更换盖子。该操作还需要使用者弯腰或屈背以将壳体放置在地面上的位置。在没有清空的情况下装置可以使用的次数受到限制。

本发明的目的是提供一种改进的用于收集物质的装置，该物质特别地但非排他地为废物，但仍然更特别地为动物粪便。特别地，期望的是提供一种能够重复且方便使用的装置。还期望的是提供一种用于收集物质的装置，该装置能够在不被所收集的物质污染的情况下进行操作。

根据本发明的第一方面，具有一种用于从表面收集物质的装置，所述装置包括：壳体，该壳体用于容纳所收集的物质；卡爪布置，该卡爪布置能够打开以提供用于容纳物质的口部并且能够关闭以收集物质；以及输送机构，该输送机构用于将内衬与收集在该内衬中的物质一起推进到口部中，所述内衬设置在卡爪布置上以将卡爪布置与所收集的物质分离，由此物质能够收集到壳体中并保存在内衬中，而不与装置的表面进行接触。

本发明允许卡爪由内衬覆盖，所述卡爪另外地会被所收集的物质污染。所收集的物质可以由内衬容纳并移入用于输送/存储/处理的壳体中，而不需要使用者对物质进行处理并且也不会污染装置的任何内部部件。

尤其优选的是，输送机构在卡爪机构关闭时是能操作的。通过这种方式，卡爪可以在所收集的物质周围关闭，在分离的后续动作中，输送机可操作以使内衬和所收集的物质推进到壳体中。

还优选的是，卡爪机构和输送机构可独立地操作，使得卡爪机构能够在不使内衬推进的情况下打开和关闭。通过这种方式，在致动输送机以将物质移入壳体中之前，使用者可以根据需要多次尝试以关闭物质周围的卡爪以便收集物质。

根据本发明的第二方面，具有一种与收集装置一起使用的内衬，所述内衬包括由柔性材料制成的细长管，所述细长管被压扁、折叠成褶皱状或以其他方式压紧以形成具有开口的框架，从而允许框架设置在收集装置的一部分周围以用于安装。

讨论中的“框架”例如可以为圆形或方形。除内衬本身之外，该框架还可以由一些框架构件的形式支撑，但这不是必须的。

在一个实施例中，内衬具有沿着内衬的长度间隔开的密封条，该密封条在紧压密封条本身时能够在内衬上形成密封件。密封条本身可以是自粘胶条和拉链。

现在将仅通过实例的方式并参照附图来描述本发明的特定实施例，在附图中：

图1a至图1e是在逐点实施装置的操作时体现本发明的第一收集装置的简化透视图；

图2a至图2c是通过沿竖直平面截取的相同收集装置的截面，并且再次示出了装置操作时的连续阶段；

图3是相同装置的内部滑动套的分解图，并且包括由滑动套支撑的各个工作部件；

图4是相同装置的外壳的分解图，并且包括壳体支撑的各个工作部件；

图5是装置的壳体和相关部件的部分的透视图；

图6与图5类似，但示出了处于不同位置的手柄和相关部件；

图7a和图7b是装置的简化透视图，示出了装置可以如何打开以排出（eject，弹出）所收集的物质；

图8示出了与装置一起使用的内衬；

图9是在竖直平面中通过装置的简化截面图，示出了闭锁机构的细节；

图10a至图10c表示闭锁机构本身，并示出了在闭锁机构操作时的连续阶段；

图11是第一收集装置的修改形式的透视图；

图12示出了体现本发明的第二收集装置的并且从第一侧观察的一些内部部件；

图13是第二收集装置中使用的弹性连杆机构的放大图；

图14与图12类似，但从与第一侧相反的第二侧示出了装置的内部部件；

图15示出了从装置的前面观察的与图12和图14相同的内部部件；

图16是支撑用于体现本发明的收集装置的内衬的成形器（former）的透视图，省略内衬本身；

图17与图16类似，但另外包括内衬，示出了内衬展开以显示其形状；

图18是成形器、内衬（此时为紧凑的预使用结构）以及收集装置的壳体的适于容纳内衬的一部分的透视图；

图19是体现本发明的第三收集装置的透视图；

图20示出了从一侧观察的并且局部为截面的第三收集装置的下部；以及

图21示出了从上面观察的第三收集装置，该装置的一些部件被切去以显示其内部的细节。

附图中所示的收集装置全部旨在用于收集并携带动物粪便。特别地，这些收集装置可由遛狗的人用来从地上收集狗粪并允许狗粪安全运送至垃圾箱或其他废物处置设施。这种装置通俗称为“粪便铲斗”。然而，要注意的是，本发明在其他领域具有潜在的应用价值，如下文所述。

图1a至图1e示出了体现本发明的第一收集装置10的一些主要部件，并示出了装置操作中的步骤顺序。在图1a中，装置10构造用于携带。可以看出包括壳体12，在本实施例中该壳体大体为立方形并沿线14分为两个可分离的部件。壳体的其他形状和构造也是可能的。装置可以设置有一些带的形式或其他设备以便于携带，并且在本实施例中采取肩带16的形式。装置具有可延伸手柄18，在图1a中仅看到该手柄的端部，而手柄的其他部分容纳在壳体12中，使得装置形成可以方便携带的相对紧凑的形状。

为了使装置10准备好使用（图1b），从壳体12中抽出可延伸手柄18。使用者可以在手柄18的上端20处握住装置，并且因为手柄是细长的，所以使用者没有必要屈背或弯腰来从地上收集废物。在图1b中还看到卡爪布置22。当装置构造用于携带时（图1a），卡爪布置22容纳在壳体12内。拉开手柄18的动作促使卡爪布置22向下推进离开壳体12，并且还促使卡爪布置打开以准备用于收集废物。在所示的实施例中，卡爪布置包括各自枢转安装的一对卡爪24a、24b。在图1b中卡爪24a枢转所围绕的轴线示出为26。可以采用其他卡爪结构。例如，该布置可使用布置为与固定卡爪协作的单个可活动卡爪来收集废物。上下文中的术语“卡爪”指的是成形且布置为铲起或以其他方式从地面上收集废物的任何部件。在卡爪的打开构造中，这些卡爪形成用于容纳废物的口部28。使用者将装置放置在待收集的物质（其未在图1中示出）上方，其中物质在口部28中。卡爪24a、24b的下边缘此时优选地与地面接触。

使用者可操作的致动部件设置成使使用者能够关闭卡爪。在所示的实施例中采取朝向可延伸手柄18的上端的使用者可操作的杆30的形式。当手柄18从壳体12延伸时，杆30自动展开。为此，在所示的实施例中，杆30朝向打开位置弹出（图1b）。夹持杆30使卡爪布置22关闭，如从图1c可看出，从而收集卡爪之间的废物。

一旦物质以这种方式已收集到卡爪中，使用者就可以使物质推进到壳体中进行存储。在所示的实施例中，将手柄18推入其在壳体12内的存放位置的动作促使卡爪布置22缩回到壳体中，并且同时以下面将解释的方式使废物推进到壳体12中。当卡爪布置22缩回时，铰接活板（flap）32关闭壳体12的另外打开的下端，参见图1d。在使用之后，装置10恢复其携带构造，参见图1e。

图1中未见的装置的重要方面涉及内衬33的使用以覆盖卡爪布置，并因此使卡爪布置与所收集的物质分离，使得废物污染局限于内衬，装置10本身的表面不需要与所收集的废物接触。现在将尤其参照图2至图6来解释装置的内部机构的细节及这个方面。

例如，内衬33可在图2a至图2c中看到。在本实施例中，内衬33形成为细长管。该内衬包括柔性的，并且优选地无渗透性的板材。在所示的实施例中，该材料是类似于塑料袋的材料的薄塑料。聚乙烯薄膜是一种合适的材料，但是也存在许多其他材料。内衬33穿过卡爪布置22周围和上方，通过卡爪布置的口部28返回并因此进入壳体12的内部。将所收集的废物推进到壳体12中的上述步骤包括将其中容纳有废物的内衬33推进到壳体中。因此，内衬33在壳体12内容纳废物，从而防止物质污染装置的内部。

更详细地观察图2，可以看出该装置包括安装在壳体12中并包括卡爪布置22的滑动组件。在所示的实施例中，该滑动组件包括滑动套34，该滑动套可在壳体12内上下移动以推进/缩回卡爪布置22。图3中示出了滑动组件的细节。滑动套34是形成在两个部件中的盒状中空结构，这两个部件在图3中彼此分离并在该附图中表示为34a和34b。形成在滑动套的第二部件34b上的滑行装置36b具有燕尾式或另外的底切式截面。互补形成的导向槽38设置在壳体12的第二部件12a上（参见图4）以容纳滑行装置36b，并因此可滑动地将第二套部件安装在第二壳体部件上。第一套部件34a通过铰接件37附接在第二套部件34b上（图3），并松弛地系在第一壳体部件12a上，使得当壳体12打开时，滑动套34与壳体一起打开。当壳体12关闭使用时，这两个套部件34a、34b彼此机械接合并因此作为一个整体移动。

套部件34a、34b中的每个都支撑一个卡爪24a、24b。在图3中，可以看出，卡爪24a、24b中的每个都包括通过各自的铰接件42a、42b枢转地附接在其各自的套部件34a、34b的其他部分上的下套部分40a、40b。

内衬33和所收集的物质到壳体12中的推进通过在本实施例中形成为带44、46的一组输送机来控制。现在将描述由第一套部件34a支撑的相关部件。由第一套部件34a支撑的部件在下列段落中通过后缀“a”表示。然而应理解的是，第二套部件34b具有带及相关部件的类似布置，并且在附图中这些通过后缀“b”表示。

第一套部件34a支撑彼此横向分离的一对带44a、46a。这些带支撑在下轴组件48a和上轴组件50a上（术语“上”和“下”在本文中指的是装置的在图1中所见的定向，其中卡爪最低）。下轴组件48a通过第一卡爪24a朝向其下端支撑。下轴组件48a支撑一对小齿轮52a、54a，相应的带44a、46a安装在这对小齿轮上，并且带从内部咬合以与小齿轮接合，从而提供正传动（positive drive）而不会滑动，使得装置的四条带彼此同步移动。上轴组件50a通过滑动套34安装并安装在该滑动套内，安装在其上端或至少朝向其上端安装，并支撑另一对小齿轮56a、58a，相应的带44a、46a安装在这对小齿轮上。为了在卡爪打开和关闭时保持带的张力，上轴组件50a是可移动的并受到张紧簧60a的作用（参见图2）。比较图2a和图2b，可以看出，这些弹簧在卡爪24a处于其打开位置时（图2a）延伸并且收缩，在卡爪移至其关闭位置时（图2b），向上拉动上轴组件50a以保持带的张力。在打开卡爪24a，24b时（尤其参见图2a），形成在滑动壳体34内的导向件62a约束由铰接件42附近的带44、46采用的路径，并在卡爪24a、24b打开时（特别地参见图2a），防止带与装置的其他部件摩擦。

由第一套部件34a支撑的两条带44a、46a通过一组收集叶板（paddle）64a相互连接。如本文中所使用的术语“叶板”本身并不表示这些部件的任何特定形状，其可呈现与它们的功能相称的多个不同形状中的任何形状。在所示的实施例中，这些叶板形成为从带的外表面竖立起来的伸长的细长面板。

如上所述，第二套部件34b支撑其本身的第二带44b、46b、第二上轴组件48b和下轴组件50b、第二小齿轮52-58b、第二张紧簧60b以及第二导向件62b的布置，所有这些装置都类似地形成为由第一套部件34a支撑的对应部件。

机构设置为使两组带44a、46a和44b、46b一起推进。在所示的实施例中，这是通过齿条齿轮驱动装置来实现的，该齿条齿轮驱动装置的齿条66由壳体12支撑并位于其内，并与安装在第二上轴组件50b上的小齿轮67啮合以驱动该小齿轮，并由此驱动第二带44b、46b。为了将驱动力传递至第一带44a、46a，第二上轴组件50b在套34的与齿条齿轮驱动装置相对的一侧上支撑传动齿轮68b，该传动齿轮与由第一上轴组件50a支撑的相同传动齿轮68a啮合（特别地参见图3）。棘轮机构47（参见图3）确保轴组件50a、50b以及它们支撑的带44a、46a、44b、46b可以仅沿一个方向转动。在图2b中，第一上轴组件50a仅能够顺时针转动，并且第二上轴组件50b仅能够反时针转动，从而使内衬33推进到壳体12中。

再次参照图2a至图2c，现在可以理解收集的废物推进到壳体12中的方式。在卡爪布置22已经关闭之后（图2b），滑动套34退回到壳体12中。套34的这种运动促使轴部件48、50转动，从而推进带44、46。在这种运动开始时，一对第一叶板64a和第二叶板64b相对并彼此相邻，并且位于它们各自的卡爪24a、24b的下端处。这些叶板收集并容纳废物（在图2中是物件70）。当带推进时，其周围的废物和内衬33通过叶板64a、64b的动作而移入装置的内部。注意，由于多对带44、46的横向分离（参见图3），废物没有夹在带之间，但相反允许废物在滑动套34内占据如它需要的一样多的容积，从而使内衬33相应凸起，如图2c中示出为72，同时保持在上方和下方的多对叶板64a、64b之间。

机构设置为使滑动套34在图2c的缩回位置与图2a和图2b的推进位置之间移动。在图4中可以最佳地示出该机构。如上所述，在所示的实施例中，延伸/缩回手柄18的动作促使滑动套34和卡爪布置22推进/缩回。然而，手柄18移动通过的距离大于滑动套34移动通过的距离。该问题的一个解决方案是使手柄18与套34接合仅其行程的一短部分。然而，可在本实施例中找到更好的解决方案，该解决方案为使用者提供机构的致动上的机械优势。一对致动杆76、78支撑在第二壳体部件12b上。每个杆绕各自的支点80、82枢转，支点相对于壳体12固定。每个杆都具有沿其长度延伸的相应的狭槽84、86。手柄18支撑致动销88，该致动销在滑动配合时容纳在两个狭槽84、86中。在支点80、82与致动销88的相对侧上，每个致动杆76、78都具有各自的接合销90，92，接合销突伸入形成在滑动套34中的对应的横向狭槽79中（参见图3）。

移动手柄18促使致动杆76、78转动，并由此促使滑动套34向上/向下移动。注意，当该机构提供方向的反转——当手柄18向下移动以缩回时，滑动套34向上移动以相应地使卡爪布置22缩回。此外，因为支点76或78与致动销88之间的距离大于支点76或78与相应的接合销90、92之间的距离，所以该机构提供了所需的机械优点，也就是说，手柄18移动通过的行程比滑动套34长。

手柄18以提供其延伸/缩回运动的方式与壳体12耦接。在所示的实施例中，手柄18终止于托架板94，该托架板可滑动地安装在形成在壳体12内的两个导轨96之间。

使用者可操作的机构设置为关闭卡爪布置22。在这点上应注意，使用者能够独立地控制推进的卡爪布置的运动和卡爪的缩回，使得根据需要，在通过缩回卡爪并由此使所收集的物质移入壳体12中而完成处理之前，使用者可以多次尝试关闭废物周围的卡爪。卡爪24a、24b中的每个通过相应的一对卡爪致动杆100a、100b进行控制。每对中的一个可见于图3，安装在滑动套34的侧表面上。每对中的另一构件位于滑动套34的相对侧上，并因此附图中不可见。每个卡爪致动杆100a、100b通过横向偏离对应的铰接件42a、42b的相应的枢轴102a、102b而与相应的铰接的套部分40a、40b耦接，使得通过移动卡爪致动杆100a、100b，可以打开并关闭卡爪24a、24b。

卡爪致动杆100a、100b通过滑动套34的侧壁中的狭槽耦接至图4至图6中所见的L形耦接部件104、106，并布置在滑动套34外侧且位于滑动套的相对侧上。图5示出了与卡爪致动杆100枢转地接合的枢轴杆108、110。两个耦接部件104、106由横梁112连接，使得它们一起移动以打开并关闭卡爪。枢轴杆108、110容纳在为待缩回的卡爪组件提供自由的狭槽107（参见图3）中。

如上所述，使用者通过杆30关闭卡爪，该杆靠近可延伸手柄18的上端。为此，手柄18是中空的且包括（如图4所示）一对耦接杆114、116，以将杆30的旋转运动转换为延伸通过手柄18的耦接杆118的线性运动，该耦接杆出现在外壳12中并位于手柄的下端处以与T形条（bar）120相交，该T形条通过蘑菇状按钮122、124支撑在托架板94下方。按钮在托架板94中的短狭槽125中捕获式地滑动，以允许T形条120相对于托架板94移动。

当使用者挤压杆30时，耦接杆118向上脱出。该运动通过抵靠横梁112的T形条120传递至耦接部件104、106，并由此传递至卡爪致动杆100a、100b且传递至卡爪24a、24b，从而使卡爪关闭。

注意，因为T形条120不与横梁112耦接，所以机构不会阻碍手柄18缩回壳体12中。如图6所示，缩回简单地致使这些部件远离彼此移动。因此该机构可以促使卡爪关闭但不会使它们打开。卡爪的打开通过弹簧布置产生，该弹簧布置在图中不可见，但例如可以包括作用于套部分40a、40b的扭簧。

收集装置可在其需要清空之前多次使用。也就是说，使用者可以参照图1所示出的步骤顺序重复两次或更多次。然而，当使用者到达合适的废物处理点时，装置则需要清空。图7a和图7b示出了可以实现这种情况的一种方式。如上所述，壳体12可以形成为两个可分离的部件。在本实施例中，这些部件沿它们的顶部边缘通过壳体铰接件128耦接。绕铰接件打开壳体12使滑动套34的两个部件分离，从而允许内衬33中携带的所收集的物质落下或从装置中移除（图7b）。

为了方便使用者，本实施例包括用于打开壳体12的释放按钮130。在图4中，可以看出，释放安装在壳体12的第一部件12a中且位于其上壁中，并通过解锁条132与装置的相对侧上的一对螺栓136耦接，该解锁条通过弹簧134向上偏置并绕壳体12的内周边延伸。当使用者通过一起推动壳体12的两个部件来关闭壳体时，螺栓136首先沿形成在套的第二部件12b上的钩扣140的倾斜表面138骑行，然后卡扣入钩扣140的底切式内表面142中以将套部件12a、12b固定在一起。压下释放按钮130使螺栓136向下滑动，从而将其与钩扣140分开并允许壳体12打开。

查看图2将认识到，支撑在滑动套34的相对部件上的叶板64a、64b需要成对对齐以发挥它们的作用。当壳体12和滑动套34关闭时，传动齿轮68与从动齿轮的啮合确保了叶板同步推进并保持适当的对齐。然而，当滑动套34打开时，这些齿轮分离，并且一个齿轮将可能相对于另一个转动，从而使叶板失准（不对齐）。为了防止这种情况发生，当滑动套34打开时，闭锁机构将齿轮锁定。图3示出了细节。上轴组件50a、50b均支撑与相应的锁条146a、146b相关联的闭锁齿轮144a、144b，该锁条偏置成与其闭锁齿轮接合以防止旋转。推杆148a、148b布置为在滑动套34关闭时与锁条脱离连接。当滑动套34打开时，推杆释放，锁条接合并防止齿轮机构旋转。

还需要对内衬33插入收集装置中的方式进行考虑以备使用。可以以图8中所示的形式将内衬33提供给使用者。满足多种用途的管状内衬材料的长度以呈褶皱状（concertina）的方式折叠成小体积并支撑在矩形框架上，使得在滑动套34周围将折叠起皱的衬垫容易地插入装置中。为了安装内衬33以备使用，内衬的端部在延伸且打开的卡爪布置22周围向下拉动，并且然后放回到卡爪的开口部28中。此时，内衬33需要通过叶板64夹持以使其能够推进到收集装置中。为此，装置包括卡爪闭锁机构，使得卡爪可以用手推动关闭（从而夹持内衬33）并在机构推进时保持关闭。闭锁机构在卡爪缩回时自动释放。图9以及图10a-10c示出了适合的卡爪闭锁机构，该机构包括枢转地安装在一个卡爪24a上并布置为可与位于另一个卡爪24b上的闭锁销152接合的钩150，以将这些卡爪锁定关闭。钩150以允许安装在滑动套34上的闭锁杆154纵向移动的方式与闭锁杆耦接，闭锁杆的上端弯曲以形成侧向突出弹簧臂156。销钉157设置在壳体12的内表面上并布置为接合弹簧臂156。最初，在手动关闭卡爪布置22之后，弹簧臂156位于销钉157下方（图10a）并将钩150保持在其“闭锁”位置。然而，随着滑动套34缩回壳体12中，迫使弹簧臂越过销钉157，以释放闭锁机构，使得随后卡爪可以打开以便使用。

内衬33可以是端部封闭（blind-ended）的。也就是说，内衬33的用于插入口部28中的端部是封闭的。此外，内衬的该端部可以设置有可夹持部件159，叶板可以与该可夹持部件接合以夹住内衬33。

期望的是使装置的外部尺寸最小以使得尽可能方便携带。为此，叶板64可以以允许叶板在其返回路径上“平掠回桨（feather）”的方式形成，抵靠它们支撑于其上的带44、46，并因此使装置内需要提供给它们的体积最小。图3省略了大部分叶板64本身，仅示出了叶板安装在其上的衬垫158，但示出了内部导向板160，该内部导向板促使叶板64在经过倾斜的导向表面162时平躺下以抵靠带，所述叶板可以由弹性材料制成或者例如可以通过枢轴安装在衬垫158上。

期望的是一旦物质已经收集到内衬33中则要防止任何物质漏出。在一些实施例中，叶板64单独用于保持所收集的物质。然而，设备可以设置为在所收集的物质下方的内衬上形成密封件。在一个这样的实施例（未示出）中，自粘胶条间隔地设置在内衬33的内部上并定位为通过叶板64压在一起以形成所需的密封。替代方式为提供具有在内衬33已推进之后对内衬进行热密封的设备的收集装置。另一替代方式为间隔地沿内衬使用例如模制塑料类型的拉链来封闭内衬。

可以通过在叶板64的外部边缘上为叶片提供加热元件来实现热密封。在这种情况下，叶板可以布置为沿叶板支撑于其上的带的运行方向平行成对地紧密隔开，使得一对中的主叶板将用于容纳所收集的物质。这对中的另一个叶板设置有加热元件并紧挨着第一叶板。通过这种方式，防止加热元件与所收集的物质紧密接触。

尽管上述实施例提供了打开以排出所收集的物质的壳体，但是另一种可能性是使所收集的物质从装置中输出。图11示出了原理。内衬33能够通过壳体12的顶部露出。内部机构例如可能够靠惯性滑行（freewheel）以允许内衬穿出，或者可替换地，机构的重复致动可以用于排出内衬和收集在内衬中的物质。

图12至图15中示出的收集装置210与上述收集装置10的不同之处在于其机构的特定部件是动力操作的，而不是手动操作的。更具体地，收集装置210使用电动机来驱动（a）卡爪的打开和关闭移动以及（b）传送机构的推进以将所收集的物质卷入装置中。这两个功能都是独立地由动力驱动的，并且如下面将进一步阐述，操作顺序可以以电机驱动形式进行电控制。

用于驱动卡爪打开并关闭的机构的细节最佳地在图12中示出。该附图示出了与先前描述的实施例的滑动套34类似的滑动套234，且该滑动套还包括铰接耦接的第一套部件234a和第二套部件234b。与每个套部件234a、234b枢转耦接的是相应的卡爪224a、224b。第二收集装置210的输送机构未在附图中示出，但可以类似于第一收集装置10的输送机构。

图12至图15同样省略了（a）第一收集装置的附图中的外部壳体物件12以及（b）在壳体内移动滑动套234以推进/缩回卡爪的机构。此外，第二装置210的这些方面可以与第一装置10的对应的部件匹配。特别地，卡爪和滑动套的推进和缩回可以使用图4的手动杆布置和可缩回手柄来实现，但在其他实施例中此功能也可以被机械化。

电动机300驱动卡爪224a、224b。该电机通过装置的壳体中携带的一个或多个电池来供电，但壳体适于容纳电池是常见做法并且未在附图中示出。从电机通向每个卡爪224a、224b的相应的驱动机构以及，该驱动机构包括放大可从电机300获得的转矩的减速齿轮系以及通向卡爪224a、224b的曲柄和推杆布置。齿轮系使用支撑在电动机300的轴304上的蜗杆302来驱动咬合涡轮306。与涡轮306同轴并安装为与涡轮一起旋转的小齿轮307驱动由相应的套部件234a、234b支撑的第一曲柄齿轮308a和第二曲柄齿轮308b。

由第一套部件234a支撑的第一曲柄齿轮308a通过至第一推杆312a的枢转耦接件310a而用作曲柄。推杆具有至第一卡爪224a的另一枢转耦接件314a，该耦接件偏离枢轴316a，卡爪通过该枢轴安装。当电机轴304转动时，第一曲柄齿轮308a与电机轴一起转动并往复驱动第一推杆312a以在卡爪的关闭与打开位置之间移动第一卡爪224a。

由第二套部件234b支撑的齿轮装置与由第一套部件234a支撑的齿轮装置的不同之处仅在于其还包括位于第二曲柄齿轮308b与小齿轮307之间的换向齿轮313。这是必须的，以便第一曲柄齿轮308a和第二曲柄齿轮308b以相反的方向旋转。第二推杆312b将第二曲柄齿轮308b耦接至第二卡爪224b以使卡爪在其关闭与打开位置之间移动，并且当然该齿轮装置布置成使得卡爪224a、224b一致地打开并关闭。

推杆312a、312b包括用于保护卡爪驱动机构免受损害的相应的弹性耦接件320a、320b。如果出于一些原因而向卡爪224a、224b施加了过度的力以倾向于打开或关闭卡爪，则弹性耦接件320a、320b允许卡爪独立于它们的驱动机构移动，以免使它们过载。图13示出了弹性耦接件320中的一个，在该特定实施例中这个耦接件使用彼此相反作用的一对预应力螺旋弹簧。推杆312分为两个部件322、324。由一个推杆部件322支撑的销钉326突伸出穿过另一推杆部件324中的狭槽328（参见图12）。两个弹簧330、332各自与销钉326耦接并沿相反方向从销钉延伸至由另一个推杆部件324支撑的相应的另一销钉334、336。如果推杆312上的力在任一方向上沿其长度超过弹簧330、332通过其受到预应力的力，则推杆的长度随着它的两个部件相对于彼此滑动而发生改变，从而允许对应的卡爪224a或224b移动。显然，可将所需的弹力以多种其他方式并入驱动机构中。

在本实施例中，卡爪224a、224b绕与各自的输送机带364a、364b（仅在图14中可见）的中心线重合的轴316a、316b铰接，使得输送机的路径的长度不会随着卡爪224a、224b移动而发生明显变化。因此，可以省去第一实施例的张紧簧60a、60b。

用于驱动输送机的机构见于图14且包括第二电动机350，该第二电动机的轴352支撑用于驱动涡轮356的蜗杆354和与涡轮同轴的小齿轮358的蜗杆354。第一套部件234a具有第一输送机主动齿轮360a，该齿轮与小齿轮358啮合并安装在第一输送机轴362a上，该第一输送机轴驱动第一输送机布置，该第一输送机布置的带中的一条在附图中可见为364a。通向由第二套部件234b支撑的第二输送机轴362b的齿轮系的不同之处在于该齿轮系包括换向齿轮366，以便输送机轴362a、362b以相反的方向旋转。

在所述的第一收集装置10中，闭锁机构设置为在使用者打开滑动套34时锁定输送机构，以防止由套部件34a、34b支撑的相应的输送机构彼此失准（不对齐）。第二收集装置210不需要任何这样的闭锁机构，这是因为当装置的套234打开时，用于驱动卡爪和输送机的齿轮系不分离。再次查看图12，例如，小齿轮307的轴线与耦接两个套部件234a、234b的铰接件的轴线重合。当套部件绕该轴线相对于彼此枢转时，第一曲柄齿轮308a和换向齿轮313描绘出绕该轴线的圆弧，并因此保持与小齿轮307啮合。图15示出了齿轮小307和小齿轮358支撑在相同的轴366上，该轴用作耦接两个套部件234a、234b的铰接件，但允许这两个小齿轮独立旋转，该轴形成在两个同心部件368、370中，一个容纳在另一个中。

机械化机构通过手柄上携带的使用者可操作的开关（未示出）来控制，在本实施例中，该手柄在构造上可大体上类似于第一实施例的手柄18。卡爪控制开关可以由使用者在正向、反向以及关闭位置之间移动，从而使卡爪致动电机300沿一个方向运行以打开卡爪，并沿相反方向运行以关闭卡爪。其他类型的限位开关或传感器（未示出）设置为检测卡爪在任一方向上的行进何时已达到极限，并作为响应而关闭电机300。限位开关可以与齿轮装置或与卡爪224a、224b接合。

使用者可操作的输送机开关（未示出）由手柄携带，且可由使用者致动以起动输送机电机350。

提供一种从传感器/开关接收信号的逻辑电路，以确保操作按适当的顺序实现，例如通过（a）检测一对叶板何时在卡爪224a、224b的底部处定位成彼此相邻，准备收集下一废物的负载，并作为响应停止输送机电机350；（b）检测何时插入袋子；（c）检测卡爪是否缩回并防止卡爪在电机300正在运行时致动电机运行等。逻辑电路可以包括离散电子部件、合适的开关布置和/或编程微处理器。逻辑电路的设计对技术人员来说是直观的，因此本文不提供细节。

如在先前的实施例中，收集装置210使用齿条齿轮布置（未示出）来驱动卡爪推进和缩回，但替代方式为同样使该功能机械化。例如，开关或传感器可以设置为检测手柄何时折叠并作为响应使卡爪缩回。

图16至图18示出了用于封装并用于安装内衬的替代设备，该内衬用于防止装置的部件接触所收集的物质。框架400支撑内衬402。图16单独示出了框架，并且在本实施例中，该框架包括形成具有开口404和拉片406的矩形形状的平板材料。用于框架400的优选的材料是纸板，但也可以使用塑料板或其他合适的材料。当提供给使用者时，内衬402在压紧状态下支撑在框架上，折叠成褶皱状或以其他方式压扁成位于框架附近（图18）。内衬的口部附接在框架400上并包围开口404，如从图17可理解。该附接可以通过粘接形成。壳体412在其一个侧表面中具有狭槽410，压紧状态下的内衬402和框架400可以插入该狭槽中，并且壳体具有内部部件（未示出），诸如容纳并定位框架400的导轨。拉片406的腰部411夹入狭槽410周边中的凹部413中以将框架和内衬保持在位。铰接的密封盖（未示出）可捕获（trap）拉片406并封闭狭槽410以将任何气味密封在壳体中。为了将框架400和内衬402插入壳体412中，卡爪24a、24b或224a、224b必须缩回，在此状态下这些卡爪位于框架400上方。当卡爪推进时，卡爪移动穿过框架400中的开口404，通过卡爪抽出内衬402使得通过内衬402覆盖卡爪。内衬需要返回到由卡爪24a、24b，224a、b形成的口部28中，以使其能够通过输送机卷入装置中（例如再次参照图2a，其示出了合适的构造中的内衬33），但这种情况可通过使使用者将内衬推入口部28中，或简单地通过所收集的物质70（再次参见图2a）的作用（将内衬压入口部28中）来容易地实现。注意，在本实施例中，内衬402以袋子的形式形成，具有封闭端414。这种类型的内衬可以形成为在它必须替换之前仅允许小数量的收集操作，例如两次。在这种情况下，收集装置的输送机可以仅需要对应数量的叶板。在收集物质之后，可以从框架400上撕下拉片406以拉紧拉带416，从而防止释放出所收集的物质。

应该理解的是，上述收集装置仅用作如何实施本发明的实例。现在将对一些变型进行描述。

尽管上述装置特别地旨在用于收集动物粪便，但本发明的实施例可以适用于任何其他使用范围。存在其他需要收集物质而不污染收集装置的情况。例如，有害废物可能需要进行这样的处理。尽管所示的实施例是手动致动的，但其他实施例可使用动力设备来提供所需的致动。

内衬33、402可以具有带纹理且长而尖的表面，或者可以具有辅助收集的粘性表面。叶板可以具有带缺口的、锯齿状的（进行适当成形以便不损坏内衬）或者以另外的方式成形为辅助收集物质的边缘。叶板可以具有柔性指部以允许不平坦的表面轮廓。叶板可以包括磁体以便同时吸引多对叶板，从而改善内衬33、402上的密封。叶板可以由一系列诸如橡胶、金属或塑料的材料形成。优选地，带和叶板应由单一件模制形成。在沿输送机的短间隔之后，一对叶板可接着另一对叶板，以便这两对叶板形成抵制物质漏出的双重密封。

在其他实施例中，咬合的带44、46例如可用链条、平带、V型带等替换。尽管用于使内衬和所收集的物质推进到壳体中的机构在本文中的不同部分被称为“输送机”，但是这仅意味着其能够将内衬和所收集的物质输送到壳体中，并且不必须要求使用链条或带。例如，内衬可通过辊子推进，或通过往复装置夹持并拉动。

在本发明的范围内，收集装置的构造和操作可能存在许多变型。例如，图19、图20以及图21示出了体现本发明的大致圆柱形的收集装置510。在该实施例中，壳体512是中空的圆柱体并支撑一组卡爪524，这组卡爪绕壳体的中央轴线等角间隔。所述实例具有八个卡爪524，但也可使用不同数量的卡爪。每个卡爪524其自身具有支撑叶板564的输送机544，叶板呈三角形形状，并且在卡爪524关闭时（图21）完全嵌合以封闭装置的口部并将物质收集到其中。如在前述实施例中，收集装置510具有用于覆盖卡爪并保护卡爪防止与所收集的物质接触的内衬。图19至图21中省略该内衬。卡爪524通过齿轮装置或一些其他致动机构（未示出）耦接以一致地打开并关闭，并且如在先前描述的实施例中，一旦卡爪已经关闭以收集废物，就通过输送机544将废物卷入壳体512中。在本实施例中，卡爪524和输送机544经由容纳在装置的滑动套534的顶部中的轨道齿轮通过电动机驱动。卡爪524由从滑动套534用悬臂支撑的托架600支撑。壳体512的上部上的开关602释放伸缩式手柄518以允许壳体512降至地面并允许打开一对活板532且推进卡爪524。壳体512形成为两个部件，该两个部件绕图19中的线606彼此铰接。压下释放按钮604允许壳体的两个部件绕铰接件打开以允许移除所收集的物质。

在收集装置的其他变型中，可使用单个可活动卡爪。例如，该可活动卡爪可与静态卡爪相对。

Claims (38)

1.一种用于从表面收集物质的装置，所述装置包括：壳体，所述壳体用于容纳所收集的物质；卡爪布置，所述卡爪布置能够打开以提供用于容纳所述物质的口部并且能够关闭以收集所述物质；以及输送机构，所述输送机构用于将内衬与收集在所述内衬中的物质一起推进到所述口部中，所述内衬设置在所述卡爪布置上以将所述卡爪布置与所收集的所述物质分离，由此所述物质能够收集到所述壳体中并保存在所述内衬中，而不与所述装置的表面进行接触。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述输送机构在所述卡爪机构关闭时是能操作的。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其中，所述卡爪机构能独立于所述输送机构操作，使得所述卡爪机构能够在不推进所述内衬的情况下打开和关闭。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述输送机构适于在所述输送机构每次操作时推进一预定距离。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述输送机构包括至少一个带或链条。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述带或所述链条绕安装在所述卡爪布置的能活动的卡爪上的构件行进，使得所述带或所述链条在所述卡爪打开和关闭时与所述卡爪一起移动。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述带或所述链条承载用于收集物质的至少一个叶板。

8.根据权利要求7所述的装置，包括彼此分离并通过所述叶板连接的至少一对带或链条。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括各自携带多个叶板的至少两个带或链条，所述多个叶板定位为在所述卡爪关闭时彼此接触以收集物质。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述卡爪能缩回到所述壳体中。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述卡爪承载在所述壳体内的滑动组件上。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述滑动组件包括滑动套，所述内衬通过所述输送机构推进到所述滑动套中。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的装置，进一步包括用于使所述滑动组件以往复运动的方式移动的机构。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的装置，其中，所述滑动组件

的移动促使所述输送机构推进。

15.根据权利要求14所述的装置，进一步包括齿条齿轮机构，所述齿条齿轮机构布置为当所述滑动组件移动时驱动所述输送机。

16.根据权利要求15所述的装置，进一步包括棘轮机构，所述棘轮机构布置为确保所述输送机仅沿一个方向移动，从而将所述内衬推进到所述壳体中。

17.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括细长且能纵向移动的手柄，所述手柄由所述壳体容纳，并且所述手柄通过至少一个杆与所述滑动组件耦接，使得移动所述手柄致使移动所述滑动组件。

18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述杆提供方向的反转，使得沿一个方向移动所述手柄致使沿相反的方向移动所述滑动组件。

19.根据权利要求17或权利要求18所述的装置，其中，所述杆提供机械优势，使得所述手柄的行进的范围比所述滑动组件的行进的范围长。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的装置，其中

所述手柄能缩回到所述壳体中，并且缩回所述手柄的动作促使所述输送机构推进并促使所述卡爪布置缩回到所述壳体中；以及

后续延伸所述手柄的动作促使所述卡爪机构从所述壳体中推出并打开备用。

21.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述卡爪布置包括一对相对的能枢转地移动的卡爪。

22.根据权利要求21所述的装置，进一步包括用于沿相反的旋转方向同时移动两个所述卡爪的共用机构。

23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述机构包括耦接杆，所述耦接杆能由使用者移动，并且所述耦接杆使对各个卡爪起作用的卡爪致动杆移动。

24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述耦接杆能由使用者通过与所述耦接杆耦接的杆移动。

25.根据权利要求23或权利要求24所述的装置，其中，所述耦接杆穿过所述装置的能延伸的手柄。

26.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述壳体形成为使所述壳体能够打开以移除所收集的物质的两个部件。

27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述壳体的两个部件都承载相应的输送机，并且所述两个部件都具有闭锁机构，所述闭锁机构在所述壳体打开时自动接合以防止所述输送机在所述壳体打开时移动。

28.根据权利要求27所述的装置，进一步包括用于在所述内衬上形成密封以保持所收集的物质的密封设备。

29.根据权利要求28所述的装置，其中，所述密封设备通过热焊接所述内衬进行操作。

30.与根据前述权利要求中的任一项所述的装置一起使用的内衬。

31.与根据权利要求1至29中任一项所述的收集装置一起使用的内衬，所述内衬包括由柔性材料制成的细长管，所述细长管被压扁、折叠成褶皱状或以其他方式压紧以形成具有开口的框架，从而允许所述框架设置在所述收集装置的一部分周围以用于安装。

32.根据权利要求31所述的内衬，其中，所述内衬能够从所述框架中和所述收集装置的所述卡爪周围抽去。

33.根据权利要求31或权利要求32所述的内衬，所述内衬具有沿着所述内衬的长度间隔开的密封条，所述密封条在紧压所述密封条本身时能够在所述内衬上形成密封。

34.根据权利要求33所述的内衬，其中，所述密封条是自粘胶和拉链中的一个。

35.根据权利要求31至34中任一项所述的内衬，进一步包括承载被压紧的所述内衬的相对刚性的支撑框架。

36.一种从表面收集物质的方法，包括使用这样的装置，所述装置包括用于容纳所收集的物质的壳体并包括卡爪布置，所述方法包括：将内衬设置在所述装置的所述卡爪周围，并将所述内衬插入由所述卡爪形成的口部中，使得所述卡爪由所述内衬覆盖并防止所述卡爪接触所收集的所述物质；将所述装置的所述口部设置在待收集的所述物质上方；关闭所述卡爪以收集所述物质；并且然后将所述内衬推进到所述壳体中，从而将容纳在所述内衬中的所收集的所述物质运送到所述壳体中。

37.一种大致如本文参照附图所述且如附图所示的收集装置。

38.一种用于收集装置的内衬，所述内衬大致如本文参照附图所述且如附图所示。

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