CN103513047A

CN103513047A - 自动进样器

Info

Publication number: CN103513047A
Application number: CN201210202748.0A
Authority: CN
Inventors: 程涛; 彭小波; 冯平; 朱伟胜
Original assignee: SHENZHEN LIGHTSUN INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN LIGHTSUN TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2032-06-19
Also published as: CN103513047B

Abstract

本发明涉及一种自动进样器，包括X轴运动组件、Y轴运动组件、Z轴运动组件和进样装置（5），所述X轴运动组件包括底板（101）、第一导轨（102）、第一连接板（103）、第一电机（104）、第一丝杠（105）、两个第一同步轮（107），所述Y轴运动组件包括第二电机（204）、两个第二同步轮（205）、第二同步带（206）、第二导轨（202）、基座（201）和第二连接板（203），所述进样装置（5）与所述移动块（307）固定连接，所述Z轴运动组件包括第三电机（304）、两个第三同步轮（306）、第三同步带（305）、第三导轨（302）、支座（301）和移动块（307）。本发明自动进样器传统系统平稳，噪声小，抗外界干扰能力强。

Description

自动进样器

技术领域

本发明涉及生化医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种自动进样器。

背景技术

自动进样器可自动提取样品，有效提高了工作效率。自动进样器中的进样装置可在横向X轴、纵向Y轴和竖向Z轴三个方向移动，现有技术中的三维机械运动平台虽然可以满足三个方向的移动，但是现有的三维机械运动平台中的传动系统容易失效，零件易损坏，运动的过程中会出现颤动，运动不平稳，并且抗干扰能力差，受外界轻微撞击就会产生运动失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有的自动进样器运动不平稳、易颤抖的缺陷，提供一种运动平稳、抗干扰能力强的自动进样器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种自动进样器，包括X轴运动组件、Y轴运动组件、Z轴运动组件和进样装置，

所述X轴运动组件包括底板、第一导轨、第一连接板、第一电机、第一丝杠、两个第一同步轮，所述第一导轨和所述第一电机固定在所述底板上，所述第一电机和所述第一丝杠分别连接一个所述第一同步轮，两个所述第一同步轮通过第一同步带连接，所述第一丝杠上套装有螺母，所述第一连接板与所述螺母固定连接，所述第一连接板沿所述第一导轨运动；

所述Y轴运动组件包括第二电机、两个第二同步轮、第二同步带、第二导轨、基座和第二连接板，所述基座固定在所述第一连接板上，所述第二导轨和所述第二电机固定在所述基座上，一个所述第二同步轮安装在所述第二电机上，另一个所述第二同步轮安装在所述基座上，两个所述第二同步轮通过第二同步带连接，所述第二连接板固定在所述第二同步带的一侧，所述第二连接板沿所述第二导轨运动；

所述Z轴运动组件包括第三电机、两个第三同步轮、第三同步带、第三导轨、支座和移动块，所述支座固定在所述第二连接板上，所述第三导轨固定在所述支座上，所述第三电机固定在所述第一连接板上，一个所述第三同步轮安装在所述第三电机上，另一个所述第三同步轮安装在所述支座上，两个所述第三同步轮通过第三同步带连接，所述移动块固定在所述第三同步带的一侧，所述移动块沿所述第三导轨运动；

所述进样装置与所述移动块固定连接。

在本发明所述的自动进样器中，所述X轴运动组件还包括轴承座和轴承，所述轴承座固定在所述底板上，所述轴承安装在所述轴承座内，所述轴承支撑所述第一丝杠。

在本发明所述的自动进样器中，所述第一连接板上设有限位块，所述底板上设有限位开关，所述限位开关与所述第一电机电连接。

在本发明所述的自动进样器中，所述第二同步轮通过轴承支撑，所述基座内还设有限制所述第二同步轮轴向移动的限位板。

在本发明所述的自动进样器中，所述基座上设有限位开关，所述限位开关与所述第二电机电连接。

在本发明所述的自动进样器中，所述支座上设有限位开关，所述限位开关与所述第三电机电连接。

在本发明所述的自动进样器中，所述第三电机通过六角轴与所述第三同步轮连接，所述六角轴通过联轴器与所述第三电机连接，所述第三同步轮和所述六角轴通过轴承支撑。

在本发明所述的自动进样器中，所述自动进样器还包括稀释器，所述稀释器包括机座和设置在所述机座上的第四电机、第二丝杠、注射器、滑块和第四导轨，所述机座与所述底板固定连接，所述注射器上设有活塞杆和控制阀，所述控制阀与所述进样装置连通，所述第二丝杠与所述第四电机连接，所述第二丝杠上套装有螺母，所述活塞杆与所述螺母通过所述滑块固定连接，所述滑块沿所述第四导轨运动。

在本发明所述的自动进样器中，所述机座上设有限位开关，所述限位开关与所述第四电机电连接。

在本发明所述的自动进样器中，所述进样装置包括吸针。

实施本发明的自动进样器，具有以下有益效果：X轴运动组件采用同步带同步轮和丝杠传动复合的传动方式，传动平稳，同步带不会断裂，并且提高了承载Y轴运动组件和Z轴运动组件的能力。Y轴运动组件和Z轴运动组件都采用同步带同步轮的方式传动，并通过导轨导向，运动过程平稳，抗外界干扰能力强。本发明自动进样器传统系统平稳，噪声小，抗外界干扰能力强。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明自动进样器中X轴运动组件的结构示意图；

图2是Y轴运动组件和Z轴运动组件的结构示意图；

图3是Z轴运动组件的结构示意图；

图4是稀释器的结构示意图；

图5是本发明自动进样器的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-图5所示，本发明自动进样器包括X轴运动组件、Y轴运动组件、Z轴运动组件和进样装置5，为了描述方便，指定横向为X轴，纵向为Y轴，竖向为Z轴。

其中，如图1所示，X轴运动组件包括底板101、第一导轨102、第一连接板103、第一电机104、第一丝杠105、两个第一同步轮107。底板101起固定支撑的作用，第一导轨102和第一电机104固定安装在底板101上。本发明自动进样器还可以设置试管架6，试管架6和底板101固定连接。一个第一同步轮107与第一电机104连接，另一个第一同步轮107和第一丝杠105连接，两个第一同步轮107通过第一同步带108连接，第一电机104带动同步轮转动从而驱动第一丝杠105转动。第一丝杠105上套装有螺母，第一丝杠105转动时，螺母沿X轴方向水平移动。第一连接板103与Y轴运动组件固定连接，第一连接板103还与螺母固定连接，第一连接板103沿第一导轨102运动。第一导轨102除了导向外，还可以支撑Y轴运动组件和Z轴运动组件。底板101上可以设置安装第一导轨102的导轨座106。第一丝杠105和螺母之间的传动可以是滑动的方式也可以是滚动的方式，优选为滚动丝杠105螺母传动，传动效率高。

进一步的，X轴运动组件还包括轴承座110和轴承109，轴承座110固定在底板101上，轴承109安装在轴承座110内，轴承109支撑第一丝杠105旋转，能有效减小磨损，并且运动更加平稳。

进一步的，第一连接板103上设有限位块112，底板101上设有限位开关111，限位开关111与第一电机104电连接。限位开关111可以是接近开关、行程开关、微动开关等。当限位块112与限位开关111接触时，第一电机104停止转动。限位块112和限位开关111用于确定X轴的原点位置。

如图2所示，Y轴运动组件包括第二电机204、两个第二同步轮205、第二同步带206、第二导轨202、基座201和第二连接板203。基座201起固定支撑的作用，基座201固定在第一连接板103上，第二导轨202和第二电机204固定在基座201上。两个第二同步轮205为有齿合金轮，一个第二同步轮205安装在第二电机204上，另一个第二同步轮205安装在基座201上，两个第二同步轮205通过第二同步带206连接。两个第二同步轮205是水平平齐的，第二电机204驱动第二同步轮205转动，第二同步带206也随之移动。第二连接板203固定在第二同步带206的一侧，第二同步带206第动第二连接板203沿第二导轨202Y向运动。

进一步的，两个第二同步轮205通过轴承109支撑，并且在基座201上还设有限位板，限位板可以防止第二同步轮205轴向移动，也就是Z向移动，避免第二同步轮205上下抖动，提高了稳定性，降低了因速度突变产生的打滑现象。

进一步的，基座201上设有限位开关111，限位开关111与第二电机204电连接。当第二连接板203与限位开关111接触时，第二电机204停止转动。限位开关111用于确定Y轴的原点位置。

如图2、图3所示，Z轴运动组件包括第三电机304、两个第三同步轮306、第三同步带305、第三导轨302、支座301和移动块307。支座301固定在第二连接板203上，第三导轨302固定在支座301上，第三导轨302是竖直设置的。第三电机304固定在第一连接板103上。两个第三同步轮306为有齿合金轮，一个第三同步轮306安装在第三电机304上，另一个第三同步轮306安装在支座301上，两个第三同步轮306通过第三同步带305连接，移动块307固定在第三同步带305的一侧，移动块307沿第三导轨302运动。

进一步的，第三电机304通过六角轴303与第三同步轮306连接，一个第三同步轮306套装在六角轴303上。六角轴303通过联轴器308与第三电机304连接，第三同步轮306和六角轴303通过轴承109支撑。六角轴303转动时不易发生弯曲变形，并且不易磨损，提高了传动效率，增强了运动的平稳性。

进一步的，支座301上设有限位开关111，限位开关111与第三电机304电连接。当移动块307与限位开关111接触时，第三电机304停止转动。限位开关111用于确定Z轴的原点位置。

如图4所示，进一步的，自动进样器还包括稀释器，稀释器稀释液体。稀释器包括机座401和设置在机座401上的第四电机402、第二丝杠403、注射器404、滑块406和第四导轨405。机座401与底板101固定连接，机座401起固定支撑的作用，稀释器整体是固定不动的，不会沿X、Y、Z轴移动，机座401的安装位置可任意设置。第二丝杠403与第四电机402连接，本实施例中是通过联轴器308连接的。第二丝杠403通过轴承109支撑旋转，轴承109安装在轴承座110内。注射器404上设有活塞杆和控制阀407，控制阀407包括三通阀、夹管阀等，控制阀407可通过控制器控制开关。控制阀407与进样装置5连通，进样装置5吸取的液体经过控制阀407流入注射器404内，然后与其它液体混合进行稀释。通过活塞杆的运动可以完成吸、排液体的动作。第二丝杠403上套装有螺母，活塞杆通过滑块406与螺母固定连接，滑块406沿第四导轨405运动。

进一步的，机座401上设有限位开关111，限位开关111与第四电机402电连接。当滑块406与限位开关111接触时，第四电机402停止转动。限位开关111用于确定滑块406的原点位置。

本实施例中的进样装置5包括吸针，通过蠕动泵等动力装置可自动完成吸、排液体的动作。可以理解的是这只是一种优选的实施方式，进样装置5也可以是毛细玻璃管或吸管等其它装置。

本发明自动进样器的运动控制设计是通过控制器对第一电机104、第二电机204、第三电机304和第四电机402的控制实现在三维平面内的定点、定时、定顺序取样控制和对液体的吸、排量控制。本产品进样功能是根据进样列表进行顺序循环控制，直到取样点完成。即“原点-样品-原点”，在控制的过程中，要求各取样点之间吸取的空气段尽量短和均匀，因此需要对控制路径和速度进行详细规划。

路径规划是指进样器按照某一性能指标，如距离、时间、能量等，搜索一条从起始状态到目标状态的最优或次优路径。依据给定的路径，为了保证系统运动的平稳性，避免冲击和震荡，做到启动时不失步，停止时不超程，就必须对过渡过程进行专门而有效的加速控制，使加减速过程按照所采用的控制算法进行。对于自动进样器，由于控制路径是已知平面内的点到点的运动，在无障碍的情况下按照两点对角线距离最短原则即制定最优路径，通过直线或者圆弧插补准确的跟踪实现指令轨迹。

由于各采样点到原点的距离不等，但要求从原点运动到各采样点的时间相等且要求运行平稳，对各部件冲击小，因此对进样器何时加速、减速，以多大的速度运行都需要详细设计。分为两个步骤：一，计算从采样点运动到原点的最大和最小时间；二，以各采样点到原点时间相等为指导制定速度控制曲线，并防止出先加速度突变现象。

通过控制器实现对稀释器的稀释精度的控制，通过分析对稀释精度影响最大的是注射器404内的气泡量，而注射器404运行的速度直接影响到其内的气泡量。因此关键是对注射器404运行速度的规划控制，即制定加速度曲线方法，最大速度等。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种自动进样器，其特征在于，包括X轴运动组件、Y轴运动组件、Z轴运动组件和进样装置（5），

所述X轴运动组件包括底板（101）、第一导轨（102）、第一连接板（103）、第一电机（104）、第一丝杠（105）、两个第一同步轮（107），所述第一导轨（102）和所述第一电机（104）固定在所述底板（101）上，所述第一电机（104）和所述第一丝杠（105）分别连接一个所述第一同步轮（107），两个所述第一同步轮（107）通过第一同步带（108）连接，所述第一丝杠（105）上套装有螺母，所述第一连接板（103）与所述螺母固定连接，所述第一连接板（103）沿所述第一导轨（102）运动；

所述Y轴运动组件包括第二电机（204）、两个第二同步轮（205）、第二同步带（206）、第二导轨（202）、基座（201）和第二连接板（203），所述基座（201）固定在所述第一连接板（103）上，所述第二导轨（202）和所述第二电机（204）固定在所述基座（201）上，一个所述第二同步轮（205）安装在所述第二电机（204）上，另一个所述第二同步轮（205）安装在所述基座（201）上，两个所述第二同步轮（205）通过第二同步带（206）连接，所述第二连接板（203）固定在所述第二同步带（206）的一侧，所述第二连接板（203）沿所述第二导轨（202）运动；

所述Z轴运动组件包括第三电机（304）、两个第三同步轮（306）、第三同步带（305）、第三导轨（302）、支座（301）和移动块（307），所述支座（301）固定在所述第二连接板（203）上，所述第三导轨（302）固定在所述支座（301）上，所述第三电机（304）固定在所述第一连接板（103）上，一个所述第三同步轮（306）安装在所述第三电机（304）上，另一个所述第三同步轮（306）安装在所述支座（301）上，两个所述第三同步轮（306）通过第三同步带（305）连接，所述移动块（307）固定在所述第三同步带（305）的一侧，所述移动块（307）沿所述第三导轨（302）运动；

所述进样装置（5）与所述移动块（307）固定连接。

2.根据权利要求1所述的自动进样器，其特征在于，所述X轴运动组件还包括轴承座（110）和轴承（109），所述轴承座（110）固定在所述底板（101）上，所述轴承（109）安装在所述轴承座（110）内，所述轴承（109）支撑所述第一丝杠（105）。

3.根据权利要求1所述的自动进样器，其特征在于，所述第一连接板103上设有限位块（112），所述底板（101）上设有限位开关（111），所述限位开关（111）与所述第一电机（104）电连接。

4.根据权利要求1所述的自动进样器，其特征在于，所述第二同步轮（205）通过轴承（109）支撑，所述基座（201）内还设有限制所述第二同步轮（205）轴向移动的限位板。

5.根据权利要求1所述的自动进样器，其特征在于，所述基座（201）上设有限位开关（111），所述限位开关（111）与所述第二电机（204）电连接。

6.根据权利要求1所述的自动进样器，其特征在于，所述支座（301）上设有限位开关（111），所述限位开关（111）与所述第三电机（304）电连接。

7.根据权利要求1所述的自动进样器，其特征在于，所述第三电机（304）通过六角轴（303）与所述第三同步轮（306）连接，所述六角轴（303）通过联轴器（308）与所述第三电机（304）连接，所述第三同步轮（306）和所述六角轴（303）通过轴承（109）支撑。

8.根据权利要求1所述的自动进样器，其特征在于，所述自动进样器还包括稀释器，所述稀释器包括机座（401）和设置在所述机座（401）上的第四电机（402）、第二丝杠（403）、注射器（404）、滑块（406）和第四导轨（405），所述机座（401）与所述底板（101）固定连接，所述注射器（404）上设有活塞杆和控制阀（407），所述控制阀（407）与所述进样装置（5）连通，所述第二丝杠（403）与所述第四电机（402）连接，所述第二丝杠（403）上套装有螺母，所述活塞杆与所述螺母通过所述滑块（406）固定连接，所述滑块（406）沿所述第四导轨（405）运动。

9.根据权利要求8所述的自动进样器，其特征在于，所述机座（401）上设有限位开关（111），所述限位开关（111）与所述第四电机（402）电连接。

10.根据权利要求1所述的自动进样器，其特征在于，所述进样装置（5）包括吸针。