CN108535392A - 自动进样器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动进样器，包括主滑杆、齿条外壳、齿条、步进电机、编码条、编码条读头，齿条包括安装部与齿部，安装部位于齿条外壳内，齿部由后向前装入齿条外壳且齿部位于齿条外壳的外部，安装部上设有与齿条外壳配合的限位块，主滑杆沿上下方向穿装在齿条外壳上，步进电机的驱动轴上装有与齿条啮合传动的齿轮，齿条外壳的后侧安装有后盖，编码条安装在齿条外壳或后盖上，编码条与编码条读头配合使用，安装部的下端设有缓冲弹簧，齿条外壳的下部设有用于固定进样针的固定结构。在每次更换进样针时，进样器可以实现自动重新找原点，由控制程序记录，在编码条及编码条读头的配合下，保证进样针进样的进样精度，不用人工调整。

Description

自动进样器

技术领域

本发明涉及实验设备领域，具体涉及一种自动进样器。

背景技术

气相仪的进样方式大多采用手动进样方式，即操作者用注射器将样品定量注入色谱柱头，由于操作者的熟练程度和习惯不同，再加上人为的视觉误差，造成进样速度不稳定，定量误差大，从而分析结果的准确性降低了。自动进样器虽然精度高些，但大多操作复杂，由于驱动针芯的步进电机的跳动影响，容易产生气泡，和空隙，影响到进样精度。

步进电机的跳动影响具体分析如下，步进电机驱动通常带有细分，而停止时通常会停止在细分点，而不是磁极点上，那么停电后再次上电时驱动器不会按照停止时的各相电流进行分配，步进电机重新上电时会小振一下，转子迅速与初始定子磁场对应。

目前采用人工调整的方法减小步进电机跳动引起误差，操作较为繁琐，且智能程度低，每次更换零部件，都需要手动调整。现有技术的手动调整位置比较狭小，不易操作，况且只要有人为干预，就会出现误差，所以手动调整，并不是完全准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动进样器，以解决每次更换零部件都需要手动调整的技术问题。

为实现上述目的，本发明自动进样器采用如下技术方案：自动进样器，包括主滑杆、齿条外壳、齿条、步进电机、编码条、编码条读头，齿条外壳前后两侧开口，齿条包括安装部与齿部，所述安装部位于齿条外壳内，齿部由后向前装入齿条外壳且齿部位于齿条外壳的外部，安装部上设有与齿条外壳配合的限位块，主滑杆沿上下方向穿装在齿条外壳上，所述安装部的后侧设有与所述主滑杆上下滑动配合的滑槽，步进电机的驱动轴上装有与齿条啮合传动的齿轮，齿条外壳的后侧安装有后盖，编码条安装在齿条外壳或后盖上，编码条与编码条读头配合使用，所述安装部的下端设有轴，轴上套设有缓冲弹簧，缓冲弹簧位于齿条外壳内，齿条外壳的下部设有用于固定进样针的固定结构。

进一步优选，所述安装部设有朝向后侧的圆弧槽，圆弧槽内设有第一滑块、第二滑块，第一滑块、第二滑块均为弧形块且上下间隔布置，所述滑槽设置在第一滑块、第二滑块上。

进一步优选，所述自动进样器还包括辅助滑杆，所述齿条外壳上还设有导向块，导向块具有上下贯通的导向孔，辅助滑杆安装在导向块的导向孔中。

进一步优选，所述齿条外壳内还设有压板，编码条通过压板固定在所述后盖上，编码条夹在压板与后盖之间。

进一步优选，所述固定结构包括固定主体，固定主体上设有开口朝下的插装槽，进样针的针芯上部具有环形锥槽，插装槽结构与针芯上部适配，固定主体上还设有与插装槽连通的径向锁紧槽，径向锁紧槽内装有旋钮，旋钮的朝向径向锁紧槽一侧设有半环形凸筋，半环形凸筋的高度方向与旋钮的轴向一致，半环形凸筋的厚度方向与旋钮的径向一致，半环形凸筋呈等厚不等高的形状；半环形凸筋的端部为与针芯的环形锥槽配合的锥形部，以使旋钮旋转时可压紧针芯。

进一步优选，所述齿条外壳为塑胶件，所述固定主体内预埋有螺母，所述旋钮内设有与所述螺母适配的螺丝。

本发明的有益效果：在更换进样针时，断电状态下，下拉齿条及其他随动部件，使针芯插入齿条外壳的插装槽内，旋转旋钮压紧针芯；然后上电，此时步进电机会产生跳动，进样器复位，电机会带动齿条及其他随动部件，自动向上找原点(此原点为编码条绝对原点)，找到原点后，步进电机反转带动齿条及其他随动部件向下运动，待整个运动部件到最底部时齿条外壳及随动部件由于针芯已经到达底端位无法继续向下运动(此时编码条也无法继续向下移动)，由于步进电机的脉冲是持续输出的，因此齿条会克服缓冲弹簧的弹力继续向下，这时驱动程序会自动保存当前编码条读头读到的编码条数值，并传输给控制程序，控制程序会记录下这个值并设定为进样器原点。在每次更换进样针时，进样器可以实现自动重新找原点，由控制程序记录，在编码条及编码条读头的配合下，实现对进样针进样精度的精确控制，不用人工调整。

附图说明

图1是本发明自动进样器的结构示意图(进样针未显示全)；

图2是本发明自动进样器的结构示意图(齿条外壳部分剖开后的示意图)；

图3是本发明自动进样器的爆炸示意图；

图4是本发明自动进样器中的旋钮与进样针配合的示意图；

图5是本发明自动进样器中的固定结构处的结构示意图。

图中各标记对应的名称：1、主滑杆，2、后盖，3、齿条外壳，4、步进电机，5、编码条读头，6、编码条，7、旋钮，8、进样针，9、齿轮，10、齿条，11、压板，12、缓冲弹簧，13、圆弧槽，14、导向块，15、辅助滑杆，16、螺母，17、半环形凸筋，18、针芯，19、固定主体，20、径向锁紧槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明自动进样器的实施例：如图1-图5所示，包括主滑杆、齿条外壳、齿条、步进电机、编码条、编码条读头。齿条外壳前后两侧开口，前后贯通，其内部的空间供装齿条，齿条包括安装部与齿部，安装部位于齿条外壳内，齿部由后向前装入齿条外壳且齿部位于齿条外壳的外部，安装部上设有与齿条外壳配合的限位块。

主滑杆沿上下方向穿装在齿条外壳上，安装部的后侧设有与主滑杆上下滑动配合的滑槽。安装部设有朝向后侧的圆弧槽，圆弧槽内设有第一滑块、第二滑块，第一滑块、第二滑块均为弧形块且上下间隔布置，所述滑槽设置在第一滑块、第二滑块上。通过设置滑块，减小滑槽与滑杆的接触面积，不仅降低了圆弧槽的加工精度，且更容易保证滑杆、滑槽的配合精度。自动进样器还包括辅助滑杆，齿条外壳上还设有导向块，导向块具有上下贯通的导向孔，辅助滑杆安装在导向块的导向孔中。

步进电机的驱动轴上装有与齿条啮合传动的齿轮，齿条外壳的后侧安装有后盖，编码条安装在后盖上，当然也可安装在齿条外壳上。齿条外壳内还设有压板，编码条通过压板固定在后盖上，编码条夹在压板与后盖之间。编码条与编码条读头配合使用，用于控制进样针的注射精度。

安装部的下端设有轴，轴上套设有缓冲弹簧，缓冲弹簧位于齿条外壳内。该轴的长度较短，缓冲弹簧自然状态下比轴的长度要长。齿条外壳的下部设有用于固定进样针的固定结构。固定结构包括固定主体，固定主体上设有开口朝下的插装槽，进样针的针芯上部具有环形锥槽，插装槽结构与针芯上部适配，固定主体上还设有与插装槽连通的径向锁紧槽，径向锁紧槽内装有旋钮，旋钮的朝向径向锁紧槽一侧设有半环形凸筋。半环形凸筋的高度方向与旋钮的轴向一致，半环形凸筋的厚度方向与旋钮的径向一致，半环形凸筋呈等厚不等高的形状。半环形凸筋的端部为与针芯的环形锥槽配合的锥形部，以使旋钮旋转时可压紧针芯。齿条外壳为塑胶件，固定主体内预埋有螺母，旋钮内设有与螺母适配的螺丝，螺丝未在图中示出。在安装进样针时，将针芯上部插入插装槽结构中，然后旋拧旋钮，由于半环形凸筋为等厚不等高的形状，旋至旋钮端部的锥形部位于针芯的环形锥槽内，两部件的锥面部分配合，实现将针芯端部的固定。

本发明进样器的工作流程简单描述如下：首先，断电状态下，把进样针安装到进样器的下部；下拉齿条及其他随动部件，使针芯插入齿条外壳的插装槽内，旋转旋钮压紧针芯；然后上电，此时步进电机会产生跳动，进样器复位，电机会带动齿条及其他随动部件，自动向上找原点(此原点为编码条绝对原点)，找到原点后，步进电机反转带动齿条及其他随动部件向下运动，待整个运动部件到最底部时齿条外壳及随动部件由于针芯已经到达底端位无法继续向下运动(此时编码条也无法继续向下移动)，但是齿条会克服弹簧的弹力继续向下，这时驱动程序会自动保存当前编码条读头读到的编码条数值，并传输给控制程序，控制程序会记录下这个值并设定为进样器原点，控制器部分图中没有示出。然后进样器的其他部件通过开槽光耦或者盘型编码器及磁性编码器回到原点位置，进样器开始正常运行。这里说的进样器其他部件是指本实施例中没有介绍的部分，附图及上述文字部分介绍的是进样器的核心部件。

上述提到的缓冲弹簧的作用，主要是防止步进电机在换向时，齿条和齿条外壳相对运动产生回程间隙。进样针在装好后正常使用状态下是没啥问题的，在更换进样针时，受进样针型号或者安装位置变化的影响，如果不重新调整，进样精度是保证不了的；针芯处于下端时，步进电机重新上电会跳动，在针芯处于上端时，步进电机换向也不会产生跳动。缓冲弹簧设置的长度及弹簧系数应满足，在齿条和齿条外壳及其他随动部件一起向下运动到针芯的极限位置时，缓冲弹簧才会起作用。当该弹簧起作用的时候，编码条是不运动的，而编码条读头是实时监测的，所以编码条读头就会持续一段时间读取到的都是同一值。步进电机的脉冲是持续的，这样控制程序就会对比，在有脉冲输出且编码条读头监测的数值无变化时，说明针芯已经到达进样针最底部。在每次更换进样针时，进样器可以实现自动重新找原点，由控制程序记录，在编码条及编码条读头的配合下，实现对进样针进样精度的精确控制，不用人工调整。

本发明的进样器的效果，也可从反面举例说明：(1)当将齿条拉到最下端时，步进电机上电逆时针跳动(即齿条及随动部件向上跳动)，这样针芯跟进样针底部就会产生一定的空隙，在实际抽取样品的时候就无法保证抽取量，也就无法保证注射到色谱仪器中的进样量(即进样精度)。(2)拉到最下端的时候上电，电机顺时针跳动(即齿条及随动部件向下跳动)，针芯虽然会到达最底部，但是电机会因为跳动会向下始终有一个预压力，使得电机在反向转动的时候前几个脉冲就会先释放掉这个力，导致实际运动距离有偏差，同样也会影响到进样精度。

本实施例进样器采用的是闭环控制，编码条是装在最后一个运动部件上的，这样就能校准由于中间传动机构引起的运动误差和回程间隙，相对于现有技术利用盘型编码器直接安装到电机尾部的方式，精度更高。而且采用闭环控制的方式，可以直接监控到最终工作部件的运动状态，无需人为调整，利用程序控制运动即可克服安定点带来的精度误差。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.自动进样器，其特征在于：包括主滑杆、齿条外壳、齿条、步进电机、编码条、编码条读头，齿条外壳前后两侧开口，齿条包括安装部与齿部，所述安装部位于齿条外壳内，齿部由后向前装入齿条外壳且齿部位于齿条外壳的外部，安装部上设有与齿条外壳配合的限位块，主滑杆沿上下方向穿装在齿条外壳上，所述安装部的后侧设有与所述主滑杆上下滑动配合的滑槽，步进电机的驱动轴上装有与齿条啮合传动的齿轮，齿条外壳的后侧安装有后盖，编码条安装在齿条外壳或后盖上，编码条与编码条读头配合使用，所述安装部的下端设有轴，轴上套设有缓冲弹簧，缓冲弹簧位于齿条外壳内，齿条外壳的下部设有用于固定进样针的固定结构。

2.根据权利要求1所述的自动进样器，其特征在于：所述安装部设有朝向后侧的圆弧槽，圆弧槽内设有第一滑块、第二滑块，第一滑块、第二滑块均为弧形块且上下间隔布置，所述滑槽设置在第一滑块、第二滑块上。

3.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辅助滑杆，所述齿条外壳上还设有导向块，导向块具有上下贯通的导向孔，辅助滑杆安装在导向块的导向孔中。

4.根据权利要求1至3任一项所述的自动进样器，其特征在于：所述齿条外壳内还设有压板，编码条通过压板固定在所述后盖上，编码条夹在压板与后盖之间。

5.根据权利要求1至3任一项所述的自动进样器，其特征在于：所述固定结构包括固定主体，固定主体上设有开口朝下的插装槽，进样针的针芯上部具有环形锥槽，插装槽结构与针芯上部适配，固定主体上还设有与插装槽连通的径向锁紧槽，径向锁紧槽内装有旋钮，旋钮的朝向径向锁紧槽一侧设有半环形凸筋，半环形凸筋的高度方向与旋钮的轴向一致，半环形凸筋的厚度方向与旋钮的径向一致，半环形凸筋呈等厚不等高的形状；半环形凸筋的端部为与针芯的环形锥槽配合的锥形部，以使旋钮旋转时可压紧针芯。

6.根据权利要求5所述的自动进样器，其特征在于：所述齿条外壳为塑胶件，所述固定主体内预埋有螺母，所述旋钮内设有与所述螺母适配的螺丝。