CN106371134B - 一种伽马能谱仪自动进样取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为一种伽马能谱仪自动进样取样装置。属于仪器用自动进样装置技术领域。它主要是解决采用人工送样存在效率低下和样品摆放位置不准确的问题。它的主要特征是：包括升降装置、摆动装置、抓取装置和样品储存移动装置；升降装置包括由一级升降气缸、二级升降气缸构成的二级升降装置；摆动装置包括摆动气缸、摆臂支架、第一摆臂、悬臂支架、第二悬臂；抓取装置包括由手爪运动气缸、手爪及活动支架构成的样品抓取装置；样品储存移动装置包括储样架、齿轮组、链条、样品盒支架和步进电机。本发明具有自动进出样品、样品摆放位置准确、占用空间位置小和检测效率高的特点，主要用于伽马能谱仪等带有大体积样品仪器的自动进样取样装置。

Description

一种伽马能谱仪自动进样取样装置

技术领域

本发明属于仪器用自动进样装置技术领域，具体涉及一种伽马能谱仪自动进样取样装置。

背景技术

目前，在能谱仪等带有大体积样品的仪器中，一直是采用人工送样，测量结束后人工取样的方法。由于能谱仪测量样品的时间较长，通常大于一个小时。这就导致了操作人员既无法快速的连续测量样品，又无法空出整块时间去做其他事情。需要在一定时间间隔后重复进行取样、放样操作，严重降低了工作效率。同时手工放样难以保证每次样品摆放位置的准确度，导致了测量误差的引入。

在其他行业，有类似的自动进样设备，但是普遍采用的是平面导轨方案，该方案通过架设水平面的导轨，通过X、Y方向的移动来对样品进行平移。这个方案的缺点是，样品往往都是在水平面铺开摆放，架设的导轨的面积要大于仪器和摆放样品的总面积，就导致最后装置的占地面积较大，不适合大体积的样品。因为导轨本身的要求，很难对平面导轨改造加大，使得装置的可改装性降低。

发明内容

本发明提供一种伽马能谱仪自动进样取样装置，解决了在能谱仪等使用大体积大重量样品的仪器中，采用人工送样取样，导致的效率低下，样品摆放位置浮动导致测量误差的情况。提高了仪器的使用效率，可以24小时运行。采用机械摆放，保证了样品摆放位置的精度。

本发明的技术解决方案是：一种伽马能谱仪自动进样取样装置，其特征在于：包括升降装置、摆动装置、抓取装置、样品储存移动装置和平台；所述升降装置包括由一级升降气缸、二级升降气缸构成的二级升降装置，上端设有旋转固定支架，下端通过底座固定在平台上；所述摆动装置包括摆动气缸、摆臂支架、第一摆臂、悬臂支架、第二悬臂，摆动气缸的活塞杆固定在旋转固定支架上，摆臂支架、第一摆臂、悬臂支架和第二悬臂位次连接，摆臂支架固定在摆动气缸上；所述抓取装置包括由手爪运动气缸、手爪及活动支架构成的样品抓取装置，手爪运动气缸通过垂直固定支架固定在第二悬臂上；所述样品储存移动装置包括固定在平台上的储样架，通过带座轴承安装在于储样架、由两相对齿轮构成的齿轮组，将齿轮组各齿轮连接成闭环的链条，固定于两相对链条上的样品盒支架，固定于储样架的步进电机。

本发明的有益效果是：采用了循环滚动的样品储存装置，提升了空间利用率，减小了占地面积。采用旋转方式完成样品的平移，使得整个系统占地面积相对减小。采用气缸作为动力，适用于大体积，大重量的样品，可以调节抓取力，减少对样品的损坏。只需要加长或减小手臂的长度，就可以被改造适应其他情况，提升了装置的适应性。

本发明具有自动进出样品、样品摆放位置准确、占用空间位置小和检测效率高的特点。本发明主要用于伽马能谱仪等带有大体积样品仪器的自动进样取样装置。

附图说明

图1是本发明的整体安装结构图。

图2是本发明的升降装置结构示意图。

图3是本发明的摆动装置示意图。

图4是本发明的抓取装置示意图。

图5是本发明的样品储存移动装置示意图。

图6是样品存储移动装置中的链条齿轮组合示意图。

附图标记说明：1-升降装置；101-旋转固定支架；102-一级升降气缸；103-上层轴套支架；104-导轨；105-一级弹簧；106-中层轴套支架；107-二级升降气缸；108-下层轴套支架；109-二级弹簧；110-底座；2-摆动装置；201-摆动气缸；202-摆臂支架；203-第一摆臂；204-悬臂支架；205-第二悬臂；3-抓取装置；301-垂直固定支架；302-手爪运动气缸；303-手爪连接杆支架；304-手爪连接杆；305-手爪；306-手爪支架；4-样品储存移动装置；401-储样架；402-带座轴承；403-样品盒支架；404-链条；405-电机支架；406-步进电机；407-原点检测传感器；408-轴；409-齿轮；5-平台。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示。按照本发明实现的伽马能谱仪自动进样取样装置的整体结构由升降装置1、摆动装置2、抓取装置3、样品储存移动装置4以及平台5组成。升降装置1和样品储存移动装置4都固定在平台5上面，二者保持一定的平面距离。摆动装置2固定在升降装置1的顶部。抓取装置3固定在摆动装置2的悬臂205的下端。

如图2所示。底座110固定在平台5安装平面上。两根导轨104固定在底座110的两侧。下层轴套支架108套装于两根导轨104上。二级升降气缸107固定在下层轴套支架108上，且缸体朝上，活塞杆朝下，且二级升降气缸107的活塞杆末端与底座110用螺栓固定。二级弹簧109套装于二级升降气缸107的活塞杆上。当二级升降气缸107没有气压作用的时候，由于二级弹簧109的弹力作用，二级升降气缸107的活塞杆处于行程最末端，而且二级弹簧109处于压缩状态。当二级升降气缸107有气压作用的时候，活塞杆内缩到气缸内部，压缩二级弹簧109 ，最终二级升降气缸107的活塞杆回到行程初始位置。

中层轴套支架106套装于两根导轨104上，和二级升降气缸107的顶部用螺栓固定。上层轴套支架103套装于两根导轨104上，且被导轨104的限位螺帽限位。一级升降气缸102的缸体固定在上层轴套支架103上，一级升降气缸102的缸体朝上，活塞杆朝下。一级升降气缸102的活塞杆末端固定在中层轴套支架106上，且一级升降气缸102的活塞杆处于行程最末端。一级弹簧105套装于一级升降气缸102的活塞杆上，且弹簧处于压缩状态。当一级升降气缸102没有气压作用的时候，由于一级弹簧105的弹力作用，一级升降气缸102的活塞处于行程最末端，且一级弹簧105处于压缩状态。当一级升降气缸102有气压作用的时候，活塞杆内缩到气缸内部，压缩一级弹簧105，最终一级升降气缸102的活塞杆回到初始行程位置。

旋转固定支架101通过螺栓固定在一级升降气缸102的顶部，同时通过螺栓固定摆动装置2的摆动气缸201的旋转活塞。

由上所述可知，升降装置1可以通过一级升降气缸102和一级弹簧105完成一级上升动作和一级下降动作；可以通过二级升降气缸107和二级弹簧109完成二级上升动作和二级下降动作，且一级升降动作和二级升降动作互不干扰，可以同时进行或者分开进行。

如图3所示。摆动气缸201的旋转活塞通过螺栓固定在升降装置1的旋转固定支架101上。摆臂支架202通过螺栓紧固在摆动气缸201的外壁上。第一摆臂203通过螺栓固定在摆臂支架202上，与摆动气缸201的气缸壁垂直。第一摆臂203的长度可以根据需求替换为不同的备用长度。悬臂支架204通过螺栓固定在第一摆臂203上。第二悬臂205通过螺栓固定在悬臂支架204上。第二悬臂205可以根据需求替换为不同的备用长度。第二悬臂205通过螺栓与抓取装置3的垂直固定支架301固定在一起。

由上述结构可知，因为摆动气缸201本身可以旋转0-270度而且旋转度数可调，所以悬臂205可以通过摆动气缸201的旋转完成平面的位移。

如图4所示。垂直固定支架301通过螺栓与手爪运动气缸302固定。垂直固定支架301同时与摆动装置2的第二悬臂205通过螺栓固定。手爪运动气缸302气缸没有活塞杆一端与垂直固定支架301通过螺栓固定，有活塞杆的一端气缸壁通过螺栓与手爪连接杆支架303固定。手爪连接杆304通过销钉与手爪连接杆支架303活动连接，手爪连接杆304可以以手爪连接杆支架303为支点进行上下转动。手爪支架306通过螺栓与手爪运动气缸302的活塞固定。手爪305通过销钉与手爪支架306活动连接，以手爪支架306为指点进行上下转动。手爪305与手爪连接杆304通过销钉活动连接。

由上述结构可知，当手爪运动气缸302的活塞处于行程初始位置时，与活塞固定的手爪支架306带动手爪305的根部上移，导致手爪305指头可以抓紧样品。当手爪运动气缸302的活塞处于行程末端时，与活塞固定的手爪支架306带动手爪305的根部下移，导致手爪305的指头外张，手爪呈现松开状态。在此过程中，手爪连接杆304的一端与手爪连接杆支架303活动连接，另一端与手爪305的中部活动连接，作为手爪305的活动支点。

由上述运动过程可知，通过手爪运动气缸302活塞的上下运动，可以使得手爪305的一端外张和内缩，完成抓取和放松样品的任务。

如图5、图6所示。储样架401放置于平台5平面上，其两侧横向杆开有孔位，作为整个结构的主体。带座轴承402通过螺栓固定在储样架401的两侧横向杆上。一根轴408通过定位销和机械配合，与两个齿轮409固定。一根轴408通过机械配合与带座轴承402的内圈配合，使得轴408可以自由转动。链条404通过齿的啮合，在两侧的齿轮组上分别形成了一个闭环。链条404上带有凸出的销钉，其中一根销钉比其他销钉更长。样品盒支架403两侧有孔，挂接于两侧的链条的凸出销钉上。样品盒支架403用于存放和移动样品盒。原点检测传感器407通过螺栓装配于储样架401横向杆中。通过调整装配关系，使得原点检测传感器407只能检测到最长的那根销钉，使得这个销钉对应的位置可以作为整个闭环链条的原点。电机支架405通过螺栓固定在储样架401的横向杆上。步进电机406的轴与某个轴通过定位销固定。

在本实例中，共选用了5组齿轮409与带座轴承402的组合，在实际应用中，可以自行加减齿轮组数量但是不得少于两组以形成链条闭环。

由以上结构分析可知，步进电机406带动其中一根轴408转动，在闭环的链条404的带动下，所有齿轮409开始转动，样品盒支架403挂接于链条404上，也跟着移动。通过控制步进电机的转动角度，可以控制每次样品盒支架403移动的距离。原点检测传感器407可以探测到链条404上的一根固定的长销钉，由此可以确定每次移动的原点位置。

样品储存移动装置4的步进电机406转动，带动链条404移动，当原点检测传感器407感应到链条404上的加长销钉时，找到初始位置，步进电机406停止转动。

本实例的一个应用过程为：摆动装置2摆动到初始位置，抓取装置3悬吊于摆动装置2的第二悬臂205上，抓取装置3的手爪305外张，此时抓取装置3的手爪305悬于样品正上方。升降装置1进行一级下降动作，手爪305到达样品附近位置。手爪305抓取样品，升降装置1进行一级上升动作。摆动装置2进行旋转一定角度的动作，到达目标位置。升降装置1进行二级下降动作，然后把抓取装置3放下样品。升降装置1进行二级上升工作。待测量完成后，升降装置1进行二级下降动作，抓取装置3抓取样品，升降装置1进行二级上升动作。然后摆动装置2旋转回初始位置，升降装置1进行一级下降动作，抓取装置3放下样品，升降装置1进行一级上升动作。样品储存移动装置4的链条404移动带动样品盒支架403移动一段距离。由此，完成了一个完整的动作过程。

Claims (2)

1.一种伽马能谱仪自动进样取样装置，其特征在于：包括升降装置（1）、摆动装置（2）、抓取装置（3）、样品储存移动装置（4）和平台（5）；所述升降装置（1）包括由一级升降气缸（102）、二级升降气缸（107）构成的二级升降装置，上端设有旋转固定支架（101），下端通过底座（110）固定在平台（5）上；所述摆动装置（2）包括摆动气缸（201）、摆臂支架（202）、第一摆臂（203）、悬臂支架（204）、第二悬臂（205），摆动气缸（201）的活塞杆固定在旋转固定支架（101）上，摆臂支架（202）、第一摆臂（203）、悬臂支架（204）和第二悬臂（205）位次连接，摆臂支架（202）固定在摆动气缸（201）上；所述抓取装置（3）包括由手爪运动气缸（302）、手爪（305）及活动支架构成的样品抓取装置，手爪运动气缸（302）通过垂直固定支架（301）固定在第二悬臂（205）上；所述样品储存移动装置（4）包括固定在平台（5）上的储样架（401），通过带座轴承（402）安装于储样架（401），由两相对齿轮构成的齿轮组，将齿轮组各齿轮（409）连接成闭环的链条（404），固定于两相对链条（404）上的样品盒支架（403），固定于储样架（401）的步进电机（406）；所述储样架（401）上固定有原点检测传感器（407）；链条（404）上设有与原点检测传感器（407）配合的感应销钉；所述升降装置（1）还包括上层轴套支架（103）、两平行导轨（104）、一级弹簧（105）、中层轴套支架（106）、下层轴套支架（108）和二级弹簧（109）；两平行导轨（104）下端固定在底座（110）上，上端设有限位螺帽；上层轴套支架（103）、中层轴套支架（106）和下层轴套支架（108）套装于两平行导轨（104）上；上层轴套支架（103）固定在一级升降气缸（102）上，中层轴套支架（106）和下层轴套支架（108）分别固定在二级升降气缸（107）的上、下端，一级升降气缸（102）的活塞杆与二级升降气缸（107）固定连接，二级升降气缸（107）的活塞杆固定在底座（110）上；一级弹簧（105）、二级弹簧（109）分别套装在一级升降气缸（102）、二级升降气缸（107）的活塞杆上；所述齿轮组的两相对齿轮（409）是通过轴（408）与带座轴承（402）连接；所述链条（404）上间隔设有凸出的销钉，样品盒支架（403）两端挂接于两相对链条（404）的销钉上；步进电机（406）通过电机支架（405）固定在储样架（401）上，步进电机（406）的转动轴通过联轴器与轴（408）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种伽马能谱仪自动进样取样装置，其特征在于：所述的活动支架包括手爪连接杆支架（303）、手爪连接杆（304）和手爪支架（306）；手爪连接杆支架（303）固定在手爪运动气缸（302）上，手爪支架（306）固定在手爪运动气缸（302）的活塞杆上；手爪（305）为一组沿手爪支架（306）周围分布、且一端与手爪支架（306）铰接的L型手爪，手爪（305）中部分别与手爪连接杆（304）铰接，手爪连接杆（304）另一端与手爪连接杆支架（303）铰接。

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