CN104535383B - 一种用于样品前处理的三维可调机械爪手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于样品前处理的三维可调机械爪手，包括控制器和驱动系统，所述驱动系统包括旋转机构和试管抓取装置，所述试管抓取装置与旋转机构连接，所述旋转机构用于驱动试管抓取装置进行绕Z轴旋转或绕Y轴旋转或沿Z轴升降，所述试管抓取装置包括机械臂和限位系统，所述机械臂与样品试管配合连接，所述限位系统用于将样品试管固定在机械臂上。本发明结构简单，操作方便，在实验时可抓取任何尺寸的试管，并且牢固性高，大大降低了使用成本和提高了工作效率。

Description

一种用于样品前处理的三维可调机械爪手

技术领域

本发明涉及一种机械爪手，具体涉及一种用于样品前处理的三维可调机械爪手。

背景技术

元素分析通常需要面对各种复杂的基体以及低含量组分，消除基体干扰，提高分析灵敏度，延长仪器寿命是一个元素分析样品前处理普遍需要解决的问题。因此，样品前处理对于元素分析非常重要。迄今为止，样品前处理的方法很多，本质上可分为两大类：一类是对检测器响应弱(或无信号)的样品，通过衍生技术改变其物理和化学性质，使之成为可被检测的化合物。另一类是通过对复杂基体样品中低含量组分进行分离、纯化和富集以获得同样效果。这主要包括液—液萃取(LLE)、超临界流体萃取、微波辅助萃取、固相萃取(SPE)、固相微萃取(SPME)和液相微萃取(LPME)等。

样品前处理时一般采用机械爪手抓取试管，但是由于试管的尺寸变化很大，不同尺寸的试管需要不同的机械手去抓取，造成了成本的提高和降低了工作效率。

另外，在前处理时，机械爪手需要不同方位的切换，切换时非常麻烦，效率很低。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，从而提供一种可适合抓取不同尺寸试管的机械爪手。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于样品前处理的三维可调机械爪手，包括控制器和驱动系统，所述驱动系统包括旋转机构和试管抓取装置，所述试管抓取装置与旋转机构连接，所述旋转机构用于驱动试管抓取装置进行绕Z轴旋转或绕Y轴旋转或沿Z轴升降，所述试管抓取装置包括机械臂和限位系统，所述机械臂与样品试管配合连接，所述限位系统用于将样品试管固定在机械臂上。

在本发明的一个优选实施例中，所述旋转机构包括第一旋转机构、第二旋转机构和第三旋转机构，所述第二旋转机构设置在第一旋转机构上方，所述第一旋转机构驱动第二旋转机构绕Z轴旋转或沿Z轴升降，所述第三旋转机构与第二旋转机构水平连接，所述第二旋转机构驱动第三旋转机构绕Y轴旋转，所述机械臂设置在第三旋转机构上方，所述第三旋转机构驱动机械臂绕Z轴旋转。

在本发明的一个优选实施例中，所述限位系统设置在机械臂内部，所述限位系统包括电磁阀、自回弹簧、顶杆和试管抓取凸杆，所述电磁阀套设在顶杆上，所述电磁阀与控制器配合连接，所述自回弹簧连接于顶杆与电磁阀之间，所述自回弹簧带动顶杆在电磁阀内进行位移，所述试管抓取凸杆可穿过机械臂与样品试管接触，所述顶杆与试管抓取凸杆配合连接，所述顶杆可带动试管抓取凸杆进行位移。

在本发明的一个优选实施例中，所述机械臂底部水平设有磁场平台。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明结构简单，操作方便，在实验时可抓取任何尺寸的试管，并且牢固性高，大大降低了使用成本和提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为驱动系统的结构示意图；

图3为机械手的结构示意图；

图4为机械手的剖视图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1至图4，本发明提供的一种用于样品前处理的三维可调机械爪手，其包括控制器100和驱动系统200。

控制器100为整个分析仪的控制中心，具体可采用现有的分析仪上位机来实现，或者其他的硬件控制器。其为现有技术，此处不加以赘述。

驱动系统200为整个分析仪的传动部分，其主要包括旋转机构和试管抓取装置。

旋转机构，其是用于带动驱动试管抓取装置进行绕Z轴旋转或绕Y轴旋转或沿Z轴升降，其由第一旋转机构210、第二旋转机构220和第三旋转机构230组成。

第一旋转机构210，其是用于驱动第二旋转机构220绕Z轴旋转或沿Z轴升降，其主要包括支架211，在支架211上分别设有绕Z轴旋转驱动电机212和沿Z轴升降驱动电机213；

绕Z轴旋转驱动电机212和沿Z轴升降驱动电机213分别与第二旋转机构220驱动连接，绕Z轴旋转驱动电机212可驱动第二旋转机构220绕Z轴旋转，沿Z轴升降驱动电机213可驱动第二旋转机构220沿Z轴升降。

第二旋转机构220，其设置在第一旋转机构210上方，其是用于驱动第三旋转机构230绕Y轴旋转，其包括底座221，在底座221上设有绕Y轴旋转驱动电机222，绕Y轴旋转驱动电机222与第三旋转机构230连接，其可驱动第三旋转机构230绕Y轴旋转。

第三旋转机构230，其与试管抓取装置连接，其是用于驱动试管抓取装置绕Z轴旋转，其包括安装座231，在安装座231上设有绕Z轴旋转驱动电机232，绕Z轴旋转驱动电机232与试管抓取装置连接，其可驱动试管抓取装置绕Z轴旋转。

这样，通过第一旋转机构210、第二旋转机构220和第三旋转机构230之间的配合，可实现带动试管抓取装置进行多方位旋转和移动。

另外，为了便于安装和保护旋转机构，在第一旋转机构210、第二旋转机构220和第三旋转机构230外分别套设有可拆卸地第一外壳310、第二外壳320和第三外壳330。

再者，在第一旋转机构210、第二旋转机构220和第三旋转机构230上分别设有一光耦传感器400，光耦传感器400与控制器100配合连接。

第一旋转机构210的绕Z轴旋转驱动电机212和沿Z轴升降驱动电机213分别与第一旋转机构210上的光耦传感器400对应连接；

第二旋转机构220的绕Y轴旋转驱动电机222与第二旋转机构220上的光耦传感器400对应连接；

第三旋转机构230的绕Z轴旋转驱动电机232与第三旋转机构230上的光耦传感器400对应连接。

光耦传感器400是用于确定第一旋转机构210、第二旋转机构220和第三旋转机构230的初始位置和检测Z轴旋转驱动电机212、沿Z轴升降驱动电机213、绕Y轴旋转驱动电机222和绕Z轴旋转驱动电机232的转速，并将检测到的信息发送给控制器100，从而提高旋转机构的精度。

试管抓取装置，其是用于抓取试管和带动试管进行多方位旋转和移动来进行实验，其主要包括机械臂240和限位系统。

机械臂240，其由连臂241、臂身242和臂爪243组成，连臂241与第三旋转机构230固定连接，臂爪243是用于固定试管，在臂身242一侧设有通孔244。

限位系统，其是用于将样品试管固定在臂爪243内，其包括电磁阀261、自回弹簧262、顶杆263和试管抓取凸杆264；

电磁阀261套设在顶杆263上，自回弹簧262连接于顶杆263与电磁阀261之间，这样电磁阀261可通过自回弹簧262控制顶杆263在其内部进行左右位移，电磁阀261具体与控制器100配合连接，控制器100通过脉冲信号控制电磁阀261工作。

试管抓取凸杆264，其可通过通孔244穿过臂身242与臂爪243内的样品试管接触，其是用于顶住臂爪243内的样品试管，从而将样品试管固定在臂爪243内；

顶杆263与试管抓取凸杆264配合连接，具体可在顶杆263的末端设有一T形连接端263a，在试管抓取凸杆264的顶端设有一与T形连接端263a相配合的燕尾槽264a，顶杆263通过连接端263a安插在燕尾槽264a内，这样，当电磁阀261可通过自回弹簧262控制顶杆263在其内部进行左右位移时，顶杆263可带动试管抓取凸杆264一起移动；

另外，为了防止试管抓取凸杆264顶住试管，当顶杆263向左位移时，试管抓取凸杆264可完全缩进臂身242内；

自回弹簧262，其与电磁阀261相配合，当电磁阀261工作时，电磁阀261可拉动自回弹簧262处于拉伸状态，当电磁阀261不工作时，自回弹簧262可进行复位。

磁场平台250，其通过水平板251可拆卸地水平设置在机械臂240的底端，其是用于与试管内的物质相配合进行磁化处理，其可根据实际需求进行设置。

下面是本发明的具体工作原理：

首先通过第一旋转机构210和第二旋转机构220将试管抓取装置的实验位置调整好；

然后将试管穿过臂爪243安置在水平板251上，控制器100控制电磁阀261工作，电磁阀261会将自回弹簧262拉伸，顶杆263被自回弹簧262带动向右位移，顶杆263会将试管抓取凸杆264从臂身242内顶出，这时试管抓取凸杆264会顶住试管，从而将试管固定，然后就可以通过第三旋转机构230驱动机械臂240进行工作；

工作完毕后，控制器100控制电磁阀261停止工作，自回弹簧262会进行复位，自回弹簧262复位时会拉动顶杆263向左位移，顶杆263会带动试管抓取凸杆264向左位移，试管抓取凸杆264会缩回臂身242内，这时试管就可拿出。

通过上述实施，使得本发明可适合与任何尺寸的试管相配合，并且牢固性高，操作方便，大大降低了使用成本和提高了工作效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种用于样品前处理的三维可调机械爪手，包括控制器和驱动系统，其特征在于，所述驱动系统包括旋转机构和试管抓取装置，所述试管抓取装置与旋转机构连接，所述旋转机构用于驱动试管抓取装置进行绕Z轴旋转或绕Y轴旋转或沿Z轴升降，所述试管抓取装置包括机械臂和限位系统，所述机械臂与样品试管配合连接，所述限位系统用于将样品试管固定在机械臂上，所述限位系统设置在机械臂内部，所述限位系统包括电磁阀、自回弹簧、顶杆和试管抓取凸杆，所述电磁阀套设在顶杆上，所述电磁阀与控制器配合连接，所述自回弹簧连接于顶杆与电磁阀之间，所述自回弹簧带动顶杆在电磁阀内进行位移，所述试管抓取凸杆可穿过机械臂与样品试管接触，所述顶杆与试管抓取凸杆配合连接，所述顶杆可带动试管抓取凸杆进行位移。

2.根据权利要求1所述的一种用于样品前处理的三维可调机械爪手，其特征在于，所述旋转机构包括第一旋转机构、第二旋转机构和第三旋转机构，所述第二旋转机构设置在第一旋转机构上方，所述第一旋转机构驱动第二旋转机构绕Z轴旋转或沿Z轴升降，所述第三旋转机构与第二旋转机构水平连接，所述第二旋转机构驱动第三旋转机构绕Y轴旋转，所述机械臂设置在第三旋转机构上方，所述第三旋转机构驱动机械臂绕Z轴旋转。

3.根据权利要求1所述的一种用于样品前处理的三维可调机械爪手，其特征在于，所述机械臂底部水平设有磁场平台。