專利名稱：行星土壤轉移及防塵密封裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種行星土壤轉移及防塵密封裝置，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，在作業環境惡劣、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 將采集到的月壤轉移至一容器，密封加熱后可揮發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。目前國外轉移密封過程主要采用多連桿機械手臂轉移行星土壤至分析儀器，由分 析儀器進行密封和分析，轉移機構與密封機構分離，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，而國內尚未 有行星土壤轉移及密封裝置的公開。
發明內容
本發明提供了一種體積小、重量輕、驅動電機少、可保證密封口防塵密封的行星土 壤轉移及防塵密封裝置。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移與密封。本發明包括基板、土壤轉移機構以及防塵密封機構； 前述土壤轉移機構包括
兩個滑動支架，安裝在基板背面的左、右兩側；
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 斗內設有翻板，其穿出漏斗并穿過基板的轉軸上設有第二齒輪；
觸發齒條，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； 前述防塵密封機構安裝在基板的正面，包括
第一電機座，其內設有音圈直線電機，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，其上安裝有與旋轉軸相連的電機；
旋轉蓋，安裝在旋轉軸上并與其間隙配合；旋轉蓋的一端設有供土壤通過的開口，開口 外圍設有防塵圈，旋轉蓋另一端為密封蓋，密封蓋上設有傳力桿；
杯座，安裝在旋轉蓋的下方，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。為了保證漏斗內的翻板在漏斗移動過程中保持水平狀態，同時在翻板翻轉后能及 時的恢復水平狀態，上述土壤轉移機構還包括翻板復位機構，該機構包括連接在滑動橋上 的恢復支架以及一端與翻板的轉軸相連，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蓋的密封蓋染塵影響密封效果，上述防塵密封機 構還包括防塵蓋、防塵座、壓簧、支架，防塵蓋安裝在防塵座的一側，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。為保證電機的轉軸與旋轉軸之間保持較好地傳動效率，同時也降低電機18功耗， 所述土壤轉移機構的電機的轉軸通過聯軸器與旋轉軸(21)。上述旋轉軸通過其鍵與旋轉蓋(22)的通孔間隙配合，這樣旋轉蓋即能沿旋轉軸上 下進行一定的位移，又能隨旋轉軸轉動
本發明的優點如下
(1)結構緊湊，使用體積小、重量輕、功率低的電機即可實現行星土壤的轉移和密封；
(2)行星土壤由取樣器至密封杯的傳送僅需一個電機驅動即可完成；
(3)采用防塵模式與入料模式的切換可實現密封口無塵密封，增加了真空密封的可靠 性和可實現性，減少了密封成本。
圖1是本發明之土壤轉移結構的結構示意圖。圖2是圖1的A-A局部剖視圖。圖3是本發明之防塵密封結構結構示意圖。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。
具體實施例方式本發明包括基板1、主要安裝在基板1背面的土壤轉移機構以及安裝在基板1正面 的防塵密封機構三大部分。參見圖1和圖2，基板1背面的左、右兩側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。滑動基板2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內設有翻板30，其穿出漏斗9并穿過基板1的轉軸8上設有第二齒
4輪10。觸發齒條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。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的轉軸8相連， 另一端穿過滑動架12固定在恢復支架13上，構成一個翻板復位機構。
參見圖3，第一電機座15內設有音圈直線電機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。第二電機座 19上安裝有電機18，其轉軸通過聯軸器20與旋轉軸21相連。參見圖4和圖5，旋轉蓋22中間部位的通孔22_6與旋轉軸21的鍵21_1間隙配 合，旋轉蓋22被旋轉軸帶動旋轉，旋轉過程中旋轉蓋22可在旋轉軸21的軸向滑動。旋轉 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 ；
杯座四安裝在旋轉蓋22的下方，其上設置有密封杯觀，杯座四、密封杯觀與音圈直 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，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使旋轉蓋保持水平狀態，通過壓簧M和旋轉蓋 22重力的合力作用使旋轉蓋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蓋22的重力作用，使旋轉蓋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。本發明的工作原理是
行程電機3轉動時，齒輪11沿齒條6滾動，驅動滑動基板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。恢復彈簧14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與觸發齒條7嚙合，使得在漏斗9內部一直保持水平位置的翻板30旋轉而傾覆，將之前 取樣器采集的已灑落在翻板30上的土壤從漏斗9中倒入密封杯觀內完成土壤的轉移。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 動聯軸器20繼而帶動旋轉軸21旋轉，旋轉軸21通過其鍵21-1帶動旋轉蓋22旋轉，散落 在旋轉蓋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動錯開，凸起22-5不再恰處于防塵座23_2 凹槽，致使旋轉蓋旋轉過程中被抬起，防止密封部件相互摩擦，旋轉蓋22旋轉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。密封杯觀內的爐絲在密封后 加熱，將可揮發氣體通過連接開口 27的導管導入氣體分析儀器分析。
權利要求
1.一種行星土壤轉移及防塵密封裝置，其特征在于包括基板(1)、土壤轉移機構以及 防塵密封機構；前述土壤轉移機構包括兩個滑動支架(5)，安裝在基板(1)背面的左、右兩側；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)內設有翻板30，其穿出漏斗(9)并穿過基板(1)的轉軸(8)上設 有第二齒輪(10);觸發齒條(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；前述防塵密封機構安裝在基板(1)的正面，包括第一電機座(15)，其內設有音圈直線電機(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)，其上安裝有與旋轉軸(21)相連的電機(18)；旋轉蓋(22)，安裝在旋轉軸(21)上并與其間隙配合；旋轉蓋(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.如權利要求1所述的行星土壤轉移及防塵密封裝置，其特征在于所述土壤轉移機構 還包括翻板復位機構，該機構包括連接在滑動橋(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.如權利要求1所述的行星土壤轉移及防塵密封裝置，其特征在于所述防塵密封機構 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，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.如權利要求1或2或3所述的行星土壤轉移及防塵密封裝置，其特征在于所述防塵 密封機構的電機(18)的轉軸通過聯軸器(20)與旋轉軸(21)相連。
5.如權利要求1或2或3所述的行星土壤轉移及防塵密封裝置，其特征在于所述旋轉 軸(21)通過其鍵(21-1)與旋轉蓋(22)的通孔(22-6)間隙配合。
全文摘要
一種行星土壤轉移及防塵密封裝置，包括基板、土壤轉移機構以及防塵密封機構；行星土壤移機構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，其轉軸上設有與齒條嚙合的第一齒輪；漏斗內設有翻板，其轉軸上設有可與觸發齒條嚙合的第二齒輪；防塵密封機構包括內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；與旋轉軸相連的電機；安裝在旋轉軸上并與其間隙配合旋轉蓋；旋轉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；安裝在旋轉蓋下方的杯座上設有密封杯。本發明具有體積小，重量輕、功耗低、所需電機少和防塵密封的特點。
文檔編號G01N35/02GK102128940SQ201010614798
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者凌云, 盧偉, 宋愛國 申請人:東南大學