CN107389964A - 一种三维自动取样系统 - Google Patents

Abstract

一种三维自动取样系统，包括：X方向运动部件包括有：竖直设置在两侧的安装板，在两个安装板之间沿X方向设置有第一丝杠和光轴，与第一丝杠一端连接有第一丝杠驱动部，穿过第一丝杠和光轴设置有运动块，运动块与第一丝杠组成传动结构；Y方向运动部件包括有：沿Y方向设置的第二丝杠，与第二丝杠一端连接有第二丝杠驱动部，与第二丝杠组成传动结构的样品托盘；Z方向运动部件包括有：设置在两个安装板之间、与第一丝杠和光轴平行设置的方轴，方轴穿过运动块，运动块上设置有齿轮，齿轮套设于所述方轴上，与齿轮配合设置有沿Z方向运动的齿条，与齿条连接设置有取样部，在方轴一端连接有方轴驱动部。本发明的三维自动取样系统取样效率高。

Description

一种三维自动取样系统

技术领域

本发明涉及自动取样系统，尤其涉及一种三维自动取样系统。

背景技术

在生物、化学、医疗、化工等领域，随着自动化技术的发展，自动取样系统已逐步代替手动取样、成为获取样品的关键环节之一。利用自动取样系统，用户可以完成从特定的样品容器中自动获取一定量的样品，然后将样品输送到混合器等目标容器中，等待对样品做进一步检测等处理。

如一款色谱分析仪器至少包括有：输液泵、自动取样系统、色谱柱、色谱检测系统、分析系统等。

所述输液泵用于为整个色谱仪分析仪器提供流动相，流动相即为色谱分析仪器中携带被检测的样品向前移动的物质，例如乙腈-水溶液、甲醇-水溶液等。

所述自动取样系统用于将被检测的样品自动从样品容器中取出，然后通过比例阀将样品与流动相混合，然后送入色谱柱中。

所述色谱柱用于可以将样品与流动相混合后的液体分离，由于样品中的各个组分与色谱柱中的固定相(固定相是色谱分析仪器中固定不动、分离样品的相，例如硅胶等)具有不同的极性，流动相流过色谱柱时，经过固定相的分离，样品依次被从流动相中析出，等待检测系统的检测。

色谱检测系统用于检测色谱柱中被分离出的样品，转换为对应的光信号或电信号，然后发送给分析系统进行定性和/或定量分析，色谱检测系统可是荧光检测系统、二极管阵列检测系统、电化学检测系统等。

分析系统是上位机软件，用于对色谱检测系统检测得到的光信号或电信号进行存储和分析，向用户展示分析结果。

现有的色谱分析仪器的分析效率很低，完成一次分析实验需要几十分钟甚至几个小时的时间，用时特别长，制约色谱分析仪器效率的因素有许多种，包括有：1、输液泵的压力低、效率低，2、自动取样系统的取样效率低，3、色谱检测系统的检测时间长、效率低，等等。

目前的色谱分析仪器中，逐步出现了用高压输液泵替代普通输液泵以解决输液泵的压力低、效率低的问题，也出现了检测速度更快的新型的色谱检测系统(如光电二极管阵列检测系统等)，但自动取样系统一直是限制色谱分析仪器的效率的问题之一。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三维自动取样系统，通过设置有两个三维自动取样系统，可以实现交叉取样和分别取样，提高了自动取样的效率。

本发明提供的三维自动取样系统包括有X方向运动系统、Y方向运动系统、Z方向运动系统：

所述X方向运动系统包括有两组平行设置的X方向运动部件，每一组X方向运动部件包括有：

竖直设置在两侧的安装板，在两个安装板之间沿X方向设置有第一丝杠和光轴，与所述第一丝杠一端连接有第一丝杠驱动部，穿过所述第一丝杠和所述光轴设置有运动块，所述运动块与所述第一丝杠组成传动结构；

所述Y方向运动系统包括有设置在所述两侧的安装板之间的两组Y方向运动部件，所述两组Y方向运动部件在Y方向平行设置，所述每一组Y方向运动部件包括有：

沿Y方向设置的第二丝杠，与所述第二丝杠一端连接有第二丝杠驱动部，与所述第二丝杠组成传动结构的样品托盘；

所述Z方向运动系统包括有两组分别安装在所述运动块上的Z方向运动部件，每一组Z方向运动部件包括有：

设置在两个安装板之间、与所述第一丝杠和光轴平行设置的方轴，所述方轴穿过所述运动块，所述运动块上设置有齿轮，所述齿轮套设于所述方轴上，与所述齿轮配合设置有沿Z方向运动的齿条，与所述齿条连接设置有取样部，在所述方轴一端连接有方轴驱动部。

本发明的三维自动取样系统设计了两组三维运动系统，包括了：两组X方向运动部件，两组Y方向运动部件，两组Z方向运动部件，两组X方向运动部件平行设置在X方向上，其中每个X方向运动部件的运动块均可以独立的在第一丝杠的驱动下沿X方向左右移动；而每个X方向运动部件的运动块各自连接有一个Z方向运动部件，每个Z方向运动部件可以在各自的方轴的驱动下沿Z方向上下运动，可以带动取样部进行取样；两个Y方向运动部件沿Y方向平行设置，Y方向运动部件用来放置样品，每个Y方向运动部件可以独立的沿Y方向前后运动，以带动样品到任意一个Z方向运动部件的取样部，使得任意一个Z方向运动部件的取样部可以从任意一个Y方向运动部件上获取样品。

因此，本发明的三维自动取样系统利用较小的空间实现了两组独立的三维自动取样系统方案，两个自动取样系统可以相互配合的实现多种取样方案，例如其中一个自动取样系统取样时、另一个自动取样系统可以对取样部的取样针进行洗针操作，然后再交替取样和洗针，这样就节省了因洗针带来的大量的时间浪费，加快了系统取样的速度，提高了自动取样系统的效率。

作为一种举例说明，本发明的三维自动取样系统中，所述每一组X方向运动部件中，所述光轴包括有第一光轴和第二光轴，所述第一丝杠设置在所述第一光轴和所述第二光轴之间，且所述第一光轴、所述第一丝杠、所述第二光轴在Z方向呈一条直线。

作为又一种举例说明，本发明的三维自动取样系统中，所述每一组X方向运动部件和对应的一组Z方向运动部件中，所述第一丝杠驱动部安装在所述两侧安装板中的一个安装板上，所述方轴驱动部安装在所述两侧安装板中的另一个安装板上。

作为又一种举例说明，本发明的三维自动取样系统中，所述每一组Y方向运动部件中，在所述第二丝杠的两侧设置有与所述第二丝杠平行的两个滑轨，所述样品托盘的底部安装有与所述第二丝杠配合的丝杠螺母，所述样品托盘的底部还设置有与所述两个滑轨配合的第一滑块和第二滑块。

作为又一种举例说明，本发明的三维自动取样系统中，所述两个滑轨均为圆柱形滑轨。

作为又一种举例说明，本发明的三维自动取样系统中，所述样品托盘包括有转接板、移动盖板、样品架，与所述第二丝杠配合的所述丝杠螺母、所述第一滑块和所述第二滑块设置在所述转接板的底部，所述移动盖板安装在所述转接板的上部，所述样品架安装在所述移动盖板的上部。

作为又一种举例说明，本发明的三维自动取样系统中，所述每一组Z方向运动部件中，所述取样部包括有：第一导轨，与所述齿条固定连接；第三滑块和第四滑块，均固定安装在所述运动块上，且分别与所述第一导轨滑动配合，使所述第一导轨沿所述第三滑块和所述第四滑块组成的路径滑动；取样组件，与所述第一导轨连接。

作为又一种举例说明，本发明的三维自动取样系统中，所述取样组件包括有：一个拉簧固定板、两个拉簧、一个第二导轨、一个第五滑块、一个连接块、一个压瓶块、一个取样针座，所述连接块与所述第一导轨固定连接，在所述连接块上分别固定有所述第五滑块和所述取样针座；所述第二导轨穿设于所述第五滑块上，使所述第二导轨与所述第五滑块组成滑动结构；所述第二导轨的上端固定有所述拉簧固定板，所述第二导轨的下端固定有所述压瓶块；所述两个拉簧分别设置在所述第二导轨的两侧，并安装在所述拉簧固定板和所述连接块之间，且在所述拉簧固定板和所述连接块的作用下处于被拉伸状态；所述取样针座上固定有取样针。

作为又一种举例说明，本发明的三维自动取样系统中，在所述连接块上分别固定有两个拉簧片，所述两个拉簧安装在所述拉簧固定板和所述拉簧片之间，且使得所述两个拉簧的轴心与所述第二导轨平行。

作为又一种举例说明，本发明的三维自动取样系统中，所述滑块安装在由所述取样针座和所述连接块包围而成的空间内。

本发明提供的三维自动取样系统设计为两组独立的三维取样系统方案，由于X方向运动部件是相互平行设置，因此X方向几乎没有扩大尺寸，由于Y方向运动部件是相互平行设置，因此Y方向几乎没有扩大尺寸，Z方向运动部件安装在X方向运动部件的运动块上，也没有扩大Z方向的尺寸，因此整个三维自动取样系统基本没有扩大尺寸，尺寸小；由于包括有两组自动取样系统，可以相互交替的进行取样和洗针操作，因此大大提高了自动取样系统的取样效率，节约了取样时间；由于两组Y方向运动部件可以自由的运动到每一组取样部的对应位置，用户可以方便的设计各种样品容器的放置位置，取样方案设计灵活。

附图说明

图1是本发明的三维自动取样系统100的一种结构示意图；

图2是本发明的三维自动取样系统100的主视的结构示意图；

图3是本发明的三维自动取样系统100的俯视的结构示意图；

图4是本发明的X方向运动部件1的结构示意图；

图5是本发明的Y方向运动部件2的结构示意图；

图6是本发明的Y方向运动部件2的又一结构示意图；

图7是本发明的Z方向运动部件3的结构示意图；

图8是本发明的Z方向运动部件3的又一结构示意图；

图9是本发明的压瓶块511的结构示意图；

其中，100是三维自动取样系统，1和1’是X方向运动部件，2和2’是Y方向运动部件，3和3’是Z方向运动部件，4是底板，5是取样部，6是进样阀，11和12是安装板，13和15是光轴，14是第一丝杠，16是方轴，17是第一丝杠驱动部，18是运动块，21是第二丝杠，22是第二丝杠驱动部，23是丝杠螺母，24是转接板，25和26是滑轨，27是移动盖板，28是样品架，29是样品瓶，210是第一滑块，211是第二滑块，31是齿轮，32是方轴驱动部，33是齿条，51是第一导轨，52是第三滑块，53是第四滑块，54是连接块，55是第二导轨，56是第五滑块，57是取样针座，58是拉簧固定板，59和510是拉簧，511是压瓶块，512是取样针，513和514是拉簧片，515是光耦检测器，516是光耦挡片，517是通孔，61是连接层，62是支撑层，63是方形凹槽。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

结合参考附图1，附图1示出了本发明的一种三维自动取样系统100，包括有X方向运动系统、Y方向运动系统、Z方向运动系统以及底板4，X方向运动系统包括有平行设置的两组X方向运动部件1和1’，Y方向运动系统包括有平行设置的两组Y方向运动部件2和2’，Z方向运动系统包括有分别安装在两组X方向运动系统1和1’上的两组Z方向运动部件3和3’，其中X方向运动部件1和1’安装在底板4上，Y方向运动部件2和2’安装在X方向运动部件1和1’之间的底板4上。

结合参考附图2和附图4，本实施例以X方向运动部件1为具体实施例对X方向运动系统进行详细描述。

在本实施例中，X方向运动部件1包括有竖直设置在两侧的安装板11和12、光轴13和15、第一丝杠14、运动块18、第一丝杠驱动部17。

安装板11和12垂直安装在底板4上，安装板11和12、底板4共同构成了三维自动取样系统1的支撑结构。

光轴13和15、丝杠14沿X方向安装在两个安装板11和12之间，在本实施例中X方向即为水平方向，其中丝杠14安装在光轴13和光轴15的中间，使丝杠14、光轴13、光轴15在Z方向呈一条直线。

丝杠14的一端连接有丝杠驱动部17，本实施例中丝杠驱动部17安装在安装板11的外侧，丝杠驱动部17可以驱动丝杠14转动。丝杠驱动部17可以是由步进电机直接构成、步进电机直接与丝杠14连接，也可以是由步进电机通过同步带实现、步进电机通过同步带驱动丝杠14转动。

所述运动块18穿过所述丝杠14、光轴13和15设置，运动块18与丝杠14组成传动结构，丝杠驱动部17可以带动丝杠14转动，丝杠14的转动可以带动运动块18沿X方向左右运动，即将电机的转动运动转换为了运动块18的直线运动，运动块18的运动方向、运动速度、运动位置等受电机转动参数的控制。

所述运动块18与丝杠14之间一般是通过丝杠螺母连接，在丝杠14上设置与之配合的丝杠螺母，然后将运动块18与丝杠螺母进行固定，即可实现丝杠14与运动块18之间的传动连接。

由于运动块18还穿过两个光轴13和15设置，运动块18在沿X方向运动时同时受光轴13、15和丝杠14的限制，使得运动块18不会产生前后的摆动或晃动，保证了运动块18在一条X方向的直线上左右运动，提高了自动取样系统100的精度。

作为一种变形，所述丝杠驱动部17还可以设置在安装板12的外侧。

作为一种变形，所述X方向运动部件1可以仅包括有光轴13和15中的一个。

作为一种变形，所述丝杠14的位置可以不在光轴13和光轴15之间，例如丝杠14设置在光轴13和光轴15的上方。

作为又一种变形，所述丝杠14、所述光轴13和15在Z方向上可以交错设置。

结合参考附图1、附图2、附图3、附图5和附图6，本实施例以Y方向运动部件2为具体实施例对Y方向运动系统进行详细描述。

Y方向运动部件2和2’安装在两个安装板11和12之间的底板4上，且是在Y方向平行安装，两个Y方向运动部件2和2’的结构一致。

Y方向运动部件2包括有固定架、第二丝杠21，第二丝杠驱动部22、样品托盘，其中丝杠21沿Y方向设置在固定架上，丝杠驱动部22固定在固定架上、且丝杠驱动部22的输出转轴与丝杠21固定连接，丝杠驱动部22可以驱动丝杠21转动，丝杠21与样品托盘组成传动结构，丝杠21的转动可以带动样品托盘沿Y方向直线运动。

在本实施例中，Y方向运动部件2还包括有两个滑轨25和26，样品托盘包括有转接板24、移动盖板27、样品架28。

滑轨25和26平行于丝杠21、且分别安装在丝杠21的两侧固定在固定架上，样品托盘的底部设置有丝杠螺母23，丝杠螺母23与丝杠21直接组成传动结构，在两个滑轨25和26上还分别设置有与之配合的第一滑块210和第二滑块211。丝杠驱动部22可以驱动丝杠21转动，丝杠21的转动驱动丝杠螺母23在Y方向向前或向后直线运动，丝杠螺母23由于是和样品托盘固定的，因此样品托盘在丝杠螺母23的带动下沿Y方向向前或向后直线运动。

由于样品托盘一般设置为可以防止许多样品瓶29的托盘，具有一定的长度和宽度，为了避免样品托盘向某一侧倾斜，设置有两个滑轨25和26来支撑样品托盘，使得样品托盘在丝杠21的驱动下运动时重力均匀分布，沿Y方向的滑动顺畅、准确；特别是当取样部对样品瓶29施加向下的力时，滑轨25和26可以有效的支撑样品托盘。

转接板24是样品托盘的最下侧部分，转接板24的底部分别与丝杠螺母23、滑块25和26固定连接，转接板24的上部安装所述移动盖板27，移动盖板27的上部安装所述样品架28，样品架28用于放置样品瓶29。这样的设置方式使得Y方向运动部件2易于组装，易于更换样品托盘。

作为一种举例说明，本实施例中的滑轨210和211是圆柱形滑轨，对应的滑块210和211的内侧是圆柱形结构。

作为一种变形，滑轨25和26还可以采用方形滑轨等其他形状的滑轨。

作为又一种变形，本实施例中与滑轨25和26对应的滑块可以设置为更多个。

作为又一种变形，本实施例中的滑轨25和26也可以被省略，仅利用丝杠21本身作为样品托盘的支撑结构。

作为又一种变形，本实施例中的样品托盘还可以是一体成型的结构，而不是分立设计为转接板24、移动盖板27、样品架28。

作为说明，丝杠驱动部22可以是由步进电机直接构成、步进电机直接与丝杠21连接，也可以是由步进电机通过同步带实现、步进电机通过同步带驱动丝杠21转动。

作为说明，样品瓶29可以是现有的各种放置液体样品用的样品瓶。

作为说明，Y方向运动部件2和2’可以设置为完全一致，二者的丝杠驱动部也可以分别设置在Y方向的两侧。

结合参考附图1、附图2、附图4、附图7和附图8，本实施例以Z方向运动部件3为具体实施例对Y方向运动系统进行详细描述。

Z方向运动部件3和Z方向运动部件3’是完全一致的结构，分别安装在两个X方向运动部件1和1’上，在X方向运动部件1和1’的带动下沿X方向左右移动。

Z方向运动部件3包括有方轴16、齿轮31、方轴驱动部32、齿条33、取样部(也称为自动取样组件)5。

其中，方轴16设置在两个安装板11和12之间、与丝杠14以及光轴13和光轴15平行设置，齿轮31设置在运动块18上、且套设与方轴16上，方轴驱动部32与方轴16固定连接，齿轮31配合设置有沿Z方向的齿条33，取样部5与齿条33固定安装，齿条33、齿轮31、运动块18等共同组成了取样部5的固定部(也称为取样组件固定部)，可以带动取样部5沿X方向左右移动以及沿Z方向上下移动，方轴驱动部32设置在安装板12的外侧，也可以设置在安装板11的外侧。

由于齿轮31与运动块18固定连接，因此可以在运动块18的带动下沿X方向向左或向右运动，因此而带动取样部5可以沿X方向向左或向右运动。方轴驱动部32可以带动方轴16转动，方轴16的转动又可以带动齿轮31的转动，齿轮31的转动进而可以带动齿条33沿Z方向向上或向下运动，进而带动取样部5沿Z方向向上或向下运动，进行取样。

下面对取样部5进行详细说明。

取样部5包括有第一导轨51、第三滑块52、第四滑块53、连接块54、第二导轨55、第五滑块56、取样针座57、拉簧固定板58、拉簧59和510、压瓶块511、取样针512、拉簧片513和514、光耦检测器515、光耦挡片516。

所述第一导轨51与所述齿条33沿Z方向固定在一起，使得第一导轨51可以在齿条33的带动下沿Z方向上下运动。

滑块52和53均固定安装在运动块18上，滑块52和53与导轨51形成滑动配合结构，使得导轨51沿Z方向上下运动时是在滑块52和53组成的路径滑动，而不会产生左右偏移。

连接块54与导轨51固定连接，连接块54可以在导轨51的带动下沿Z方向上下运动。

第五滑块56和取样针座57均安装在连接块54上，且使滑块56安装在取样针座57和连接块54包围而成的空间内，节约了空间，也使得滑块56的安装更加牢固、不易产生偏移。

第二导轨55穿设于所述滑块56上，使导轨55与滑块56组成滑动结构，导轨55可以沿滑块56限定的直线上下运动。

导轨55的上端固定有拉簧固定板58，拉簧固定板58大致呈T型结构，两侧用于安装拉簧59和510，拉簧59和510分别设置在导轨55的两侧，且均安装在拉簧固定板58和连接块54之间，拉簧59和510均在拉簧固定板58和连接块54的作用下始终处于被拉伸状态。

在本实施例中，在连接块54的两侧分别固定有两个拉簧片513和514，拉簧片513和514和拉簧固定板58之间来安装拉簧59和510，并且使得拉簧59和510的轴心与导轨55平行，即使得两个拉簧59和510的轴心均是沿Z轴方向呈一条直线，可以达到最好的效果。

在导轨55的下端安装有压瓶块511，压瓶块511用于在取样时固定住样品瓶29，使得取样时样品瓶29不会晃动。

在取样针座57上安装有取样针512，在压瓶块511上设置有一个通孔517，使得取样针512可以穿过所述通孔517。

在本实施例中，结合参考附图9，所述压瓶块511包括有连接层61和支撑层62，连接层61的横切面呈U型结构，U型结构的上部设置为与导轨55匹配的方形凹槽63，U型结构的下部为通孔517，支撑层62呈圆筒型、设置在连接层61的底部，取样时支撑层62直接与样品瓶29接触，支撑层62的中部同样为所述通孔517，即通孔517穿过连接层61的下部和支撑层62，使得取样针512可以穿过通孔517而进入样品瓶29。

压瓶块511的方形凹槽63处还可以设置有一个螺钉孔，用于通过一个螺钉将压瓶块511与导轨55固定在一起。

在本实施例中，在所述连接块54上还设置有一个光耦检测器515，在导轨55上对应设置有光耦挡片516，光耦检测器515和光耦挡片516可以用于检测取样部5(自动取样组件)处于初始零位，或者在某一预定位置。

作为一种变形，所述拉簧59和510的轴向也可以偏离Z轴方向，例如两个拉簧59和510的下部可以向导轨55的方向内收。

作为一种变形，所述连接块54可以直接与拉簧59和510连接，而不需要拉簧片513和514。

作为一种变形，所述滑块56也可以不在由连接块54和取样针座57包围的空间内，而是单独安装。

作为一种变形，所述压瓶块511上也可以通过设置半包围孔等方式固定样品瓶29、并使取样针512穿过压瓶块511而进入样品瓶29。

作为一种变形，所述压瓶块511也可以仅采用如梯形、长方形等形状的结构，也能达到固定样品瓶29的效果。

作为一种举例说明，所述光耦挡片516呈L型，其中一条边与导轨55固定，另一条边与光耦检测器515的检测位对应，光耦挡片516可以在导轨55的带动下到达光耦检测器515的检测位，此时表明取样部5到达了预定的初始零位，当取样时，在导轨55的带动下、光耦挡片516离开光耦检测器515的检测位，进行取样。

作为一种举例说明，所述拉簧片513和514上排列设置有多个拉簧固定孔，可以根据拉簧59和510的拉力的大小而选择不同的拉簧固定孔。

下面结合附图1-附图9对具体的取样过程进行详细说明。

以附图2示出的方向为正向，当用户使用本发明所述的三维自动取样系统100进行取样时，用户需要在Y方向运动部件2和2’的样品架28上放置内装有样品的样品瓶29，样品瓶29根据需要可以选择不同的型号，样品架28上可以放置有许多个样品瓶29，在两个Y方向运动部件2和2’上的样品瓶内可以放置有相同的样品、也可以放置有不同的样品。

所述两个Z方向运动部件3和3’的两个取样针512的固定端均通过各自的导管连接到同一个进样阀6，进样阀6可以是六通阀、八通阀等，附图1中示出的进样阀6即为六通阀。

具体连接时，Z方向运动部件3的取样针512通过导管连接到进样阀6的其中一个进样端，Z方向运动部件3’的取样针通过导管连接到进样阀6的另一个进样端。

当具体取样时，X方向运动部件1中，第一丝杠驱动部17驱动丝杠14转动，丝杠14带动运动块18和连接运动块18的整个Z方向运动部件3沿X方向向左运动到Y方向运动部件2的上方，Y方向运动部件2，在第二丝杠驱动部22的驱动下、丝杠21转动带动样品架28沿Y方向向前运动到X方向运动部件1的下方，使得Z方向运动部件3的取样针512对准Y方向运动部件2上的样品瓶29；X方向运动部件1’中，第一丝杠驱动部驱动丝杠转动，丝杠带动运动块和连接运动块的整个Z方向运动部件沿X方向向右运动到Y方向运动部件2’的上方，Y方向运动部件2’中，在第二丝杠驱动部的驱动下、丝杠转动带动样品架28沿Y方向向后运动到X方向运动部件1’的下方，使得Z方向运动部件3’的取样针对准Y方向运动部件2’上的样品瓶。

将取样阀6切换到Z方向运动部件3的取样针512连接的通路中，然后Z方向运动部件3的方轴驱动部32运动，带动方轴16和齿轮31转动，齿轮31的转动会带动齿条33行下运动，齿条33会带动和齿条33固定连接的导轨51同步向下运动，导轨51则会带动连接块54向下运动，与连接块54连接的整个取样部5均会向下运动，在向下运动的过程中压瓶块511首先接触并压住样品瓶29，在方轴驱动部32的驱动下，整个取样部5继续向下运动，此时由于压瓶块511已经与样品瓶29固定接触，压瓶块511和导轨55均不再运动，而齿条33、导轨51、连接块54、取样针512等均继续向下运动，连接块54的向下运动和导轨55的静止不动会不断拉伸两个拉簧59和510，拉簧59和510不断受拉力的作用而进一步拉伸，直到取样针512扎破样品瓶29的橡胶瓶盖、进入样品瓶29中进行取样，取样针512进入样品瓶29中取得的样品会进入进样阀6的定量环中、完成一次取样，然后方轴驱动部32反向转动、带动方轴16反向转动，方轴16会带动齿轮31反向转动，齿轮31的反向转动会带动齿条33和导轨51向上运动，导轨51会带动连接块54等向上运动，由于拉簧59和510的拉力继续给导轨55施加向下的力，压瓶块511保持不动，取样针512逐步脱力样品瓶29的橡胶瓶盖，然后在连接块54继续向上运动的过程中、拉簧59和510的拉力逐步缩小，导轨55的自由度逐步被释放，带动压瓶块511离开样品瓶、恢复到初始位置，第一步的取样过程完成。

当上述第一步的取样完成后、第一丝杠驱动部17会带动整个取样部5继续向左运动到洗针位置，进行洗针(包括取样针512的内壁和外壁等)操作。

在上述洗针操作的过程中，将取样阀6切换到Z方向运动部件3’的取样针连接通路中，Z方向运动部件3’重复上述Z方向运动部件3的取样过程：Z方向运动部件3’的方轴驱动部运动，带动方轴和齿轮转动，齿轮的转动会带动齿条行下运动，齿条会带动和齿条固定连接的导轨同步向下运动，导轨则会带动连接块向下运动，与连接块连接的整个取样部均会向下运动，在向下运动的过程中压瓶块首先接触并压住样品瓶，在方轴驱动部的驱动下，整个取样部继续向下运动，此时由于压瓶块已经与样品瓶固定接触，压瓶块和导轨均不再运动，而齿条、导轨、连接块、取样针等均继续向下运动，连接块的向下运动和导轨的静止不动会不断拉伸两个拉簧和，拉簧和不断受拉力的作用而进一步拉伸，直到取样针扎破样品瓶的橡胶瓶盖、进入样品瓶中进行取样，取样针进入样品瓶中取得的样品会进入进样阀的定量环中、完成一次取样，然后方轴驱动部反向转动、带动方轴反向转动，方轴会带动齿轮反向转动，齿轮的反向转动会带动齿条和导轨向上运动，导轨会带动连接块等向上运动，由于拉簧和的拉力继续给导轨施加向下的力，压瓶块保持不动，取样针逐步脱力样品瓶的橡胶瓶盖，然后在连接块继续向上运动的过程中、拉簧和的拉力逐步缩小，导轨的自由度逐步被释放，带动压瓶块离开样品瓶、恢复到初始位置，第二步的取样过程完成。

当上述第二步的取样完成后、第一丝杠驱动部会带动整个取样部继续向左(或向右)运动到洗针位置，进行洗针(包括取样针的内壁和外壁等)操作，X方向运动部件1和Z方向运动部件3继续下一步的取样操作，并依序重复上述过程。

需要说明的是，上述取样过程中，两个Y方向运动部件2和2’之间可以互换，或者仅采用一个Y方向运动部件也可以完成上述取样过程、只是需要Y方向运动部件在每次取样时进行前后运动。

需要进一步说明的是，由于本发明的三维自动取样系统100包括有可以自由组成取样系统的两组取样系统，还可以完成同时进行两种样品的取样工作，例如X方向运动部件1、Y方向运动部件2、Z方向运动部件3用于对其中的样品1进行取样，X方向运动部件1’、Y方向运动部件2’、Z方向运动部件3’用于对其中的样品2进行取样，使得取样方案更加多样化。

通过上述的取样过程的描述可以看出，本发明所述的取样部5由于采用自由导轨55和拉簧59和510作为压瓶块511的固定方式，可以完美的适应不同高度的样品瓶29，不会因用力过大的压住样品瓶29，在取样针512脱离样品瓶29的过程中拉簧59和510产生的力又可以压住压瓶块511，使得压瓶块511在取样针512脱离样品瓶29前一直能压住样品瓶29，整个取样过程快速、准确、效率高，因此本发明的取样部5的方案解决了样品瓶尺寸多种多样带来的如何正确、不会用力过大压住样品瓶的问题，以及取样针如何快速脱离样品瓶而不会带起样品瓶的问题。

本发明的三维自动取样系统100的取样过程在两个三维自动取样系统(分别由X方向运动部件1、Y方向运动部件2、Z方向运动部件3和X方向运动部件1’、Y方向运动部件2’、Z方向运动部件3’组成)之间依次切换，即使在其中一个三维取样系统洗针操作过程中、另一个三维取样系统也可以持续工作，大大提高了自动取样系统的取样效率，降低了两次取样之间的时间间隔，可以提高应用所述三维自动取样系统100的色谱分析仪器的分析效率，缩短分析时间，因此本发明的三维自动取样系统解决了自动取样系统的取样效率低的问题。

以上所述的仅为本发明的具体实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维自动取样系统，包括有X方向运动系统、Y方向运动系统、Z方向运动系统，其特征在于：

所述X方向运动系统包括有两组平行设置的X方向运动部件，每一组X方向运动部件包括有：

竖直设置在两侧的安装板，在两个安装板之间沿X方向设置有第一丝杠和光轴，与所述第一丝杠一端连接有第一丝杠驱动部，穿过所述第一丝杠和所述光轴设置有运动块，所述运动块与所述第一丝杠组成传动结构；

所述Y方向运动系统包括有设置在所述两侧的安装板之间的两组Y方向运动部件，所述两组Y方向运动部件在Y方向平行设置，所述每一组Y方向运动部件包括有：

沿Y方向设置的第二丝杠，与所述第二丝杠一端连接有第二丝杠驱动部，与所述第二丝杠组成传动结构的样品托盘；

所述Z方向运动系统包括有两组分别安装在所述运动块上的Z方向运动部件，每一组Z方向运动部件包括有：

设置在两个安装板之间、与所述第一丝杠和光轴平行设置的方轴，所述方轴穿过所述运动块，所述运动块上设置有齿轮，所述齿轮套设于所述方轴上，与所述齿轮配合设置有沿Z方向运动的齿条，与所述齿条连接设置有取样部，在所述方轴一端连接有方轴驱动部。

2.根据权利要求1所述的三维自动取样系统，其特征在于：

所述每一组X方向运动部件中，所述光轴包括有第一光轴和第二光轴，所述第一丝杠设置在所述第一光轴和所述第二光轴之间，且所述第一光轴、所述第一丝杠、所述第二光轴在Z方向呈一条直线。

3.根据权利要求1或2所述的赛维自动取样系统，其特征在于：

所述每一组X方向运动部件和对应的一组Z方向运动部件中，所述第一丝杠驱动部安装在所述两侧安装板中的一个安装板上，所述方轴驱动部安装在所述两侧安装板中的另一个安装板上。

4.根据权利要求1所述的三维自动取样系统，其特征在于：

所述每一组Y方向运动部件中，在所述第二丝杠的两侧设置有与所述第二丝杠平行的两个滑轨，所述样品托盘的底部安装有与所述第二丝杠配合的丝杠螺母，所述样品托盘的底部还设置有与所述两个滑轨配合的第一滑块和第二滑块。

5.根据权利要求4所述的三维自动取样系统，其特征在于：

所述两个滑轨均为圆柱形滑轨。

6.根据权利要求5所述的三维自动取样系统，其特征在于：

所述样品托盘包括有转接板、移动盖板、样品架，

与所述第二丝杠配合的所述丝杠螺母、所述第一滑块和所述第二滑块设置在所述转接板的底部，所述移动盖板安装在所述转接板的上部，所述样品架安装在所述移动盖板的上部。

7.根据权利要求1所述的三维自动取样系统，其特征在于：

所述每一组Z方向运动部件中，所述取样部包括有：

第一导轨，与所述齿条固定连接；

第三滑块和第四滑块，均固定安装在所述运动块上，且分别与所述第一导轨滑动配合，使所述第一导轨沿所述第三滑块和所述第四滑块组成的路径滑动；

取样组件，与所述第一导轨连接。

8.根据权利要求7所述的三维自动取样系统，其特征在于：

所述取样组件包括有：一个拉簧固定板、两个拉簧、一个第二导轨、一个第五滑块、一个连接块、一个压瓶块、一个取样针座，

所述连接块与所述第一导轨固定连接，在所述连接块上分别固定有所述第五滑块和所述取样针座；

所述第二导轨穿设于所述第五滑块上，使所述第二导轨与所述第五滑块组成滑动结构；

所述第二导轨的上端固定有所述拉簧固定板，所述第二导轨的下端固定有所述压瓶块；

所述两个拉簧分别设置在所述第二导轨的两侧，并安装在所述拉簧固定板和所述连接块之间，且在所述拉簧固定板和所述连接块的作用下处于被拉伸状态；

所述取样针座上固定有取样针。

9.根据权利要求8所述的三维自动取样系统，其特征在于：

在所述连接块上分别固定有两个拉簧片，所述两个拉簧安装在所述拉簧固定板和所述拉簧片之间，且使得所述两个拉簧的轴心与所述第二导轨平行。

10.根据权利要求9所述的三维自动取样系统，其特征在于：

所述滑块安装在由所述取样针座和所述连接块包围而成的空间内。