CN109342143A - 土壤样品研磨筛分装瓶一体设备及处理方法 - Google Patents

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王伟民
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潘晓峰
许旺
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曾清怀
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Abstract

本发明涉及一种环境研究实验设备，尤其是土壤样品研磨筛分装瓶一体设备及处理方法，它包括主机架和辅助机架，所述主机架左部一侧设置有进料口，所述主机架左部另一侧设置有两个研磨机，所述主机架右部同第一研磨机一侧设置有空瓶存储箱和有效样品留存箱，所述主机架同进料口一侧从左到右依次设置有筛分机、电子称量器、废料回收端口和样品出口，所述主机架顶部设置有导轨，导轨通过行走小车连接有横梁，所述横梁上设有机械臂，使用可三维移动的机械臂实现稳定快速操作，避免抖动，实验结果具有很强的一致性；使用本设备实现土壤样品研磨筛分装瓶处理方法，自动清洗功能、自动编码功能以及样品制备过程无人工干扰，确保样品的真实性。

Description

土壤样品研磨筛分装瓶一体设备及处理方法
技术领域
本发明涉及一种环境研究实验设备，尤其是土壤样品研磨筛分装瓶一体设备及处理方法。
背景技术
长期以来对于土壤样品的研磨筛分装瓶都是采用人工称量、人工研磨、人工筛分和人工装瓶的纯人工手动操作。手工操作的最大弊端是：1、每个人的操作手法不尽相同，可能产生不同操作员之间的误差较大；2、手工操作不可避免的发生手抖等问题，导致误差较大；3、各个设备零散放置在实验室，占地面积较大。
针对上述问题，业内也进行了改良，例如福建师范大学设计了一种土壤分析样品筛选–研磨可移动式一体机，中国专利号：zl201310433185.0。该装置由机体、进料处理系统、研磨系统和分级筛选系统构成。
上述技术方案直接将土壤研磨筛分，没有进行有效标本(颗粒直径小于2mm)的留存。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种便于有效标本留存的土壤样品研磨筛分装瓶一体设备。
本发明的技术方案为：
土壤样品研磨筛分装瓶一体设备，其特征在于：它包括主机架和辅助机架，所述辅助机架设置在主机架左端，所述辅助机架通过隔板设有上下两层，所述辅助机架的上层设置有热风机、超声波清洗机，所述辅助机架下层设置有空气压缩机和吸尘器；
所述主机架左部一侧设置有进料口，所述进料口用于放置装有样品的样品瓶，所述主机架左部另一侧设置有第一研磨机，所述主机架中部同第一研磨机一侧设置有第二研磨机，所述主机架右部同第一研磨机一侧设置有空瓶存储箱和有效样品留存箱，所述主机架同进料口一侧从左到右依次设置有筛分机、电子称量器、废料回收端口和样品出口，所述废料回收端口通过管道连通辅助机架上的吸尘器；
所述主机架顶部设置有第一导轨和第二导轨，第一导轨和第二导轨分别通过行走小车连接有横梁，所述横梁上设置有可沿着横梁移动的机械臂，所述行走小车和机械臂的控制器设置在主机架的一侧外壁上。
所述第一研磨机和第二研磨机均设置有氧化锆研磨罐或者玛瑙研磨罐，所述氧化锆研磨罐或者玛瑙研磨罐内设有研磨球，其作用是提高研磨效果。
所述主机架和辅助机架均设置有清洗筛分机辅助机构，其作用是便于清洗使用后的筛分机。
所述有效样品留存箱和样品出口均设置有编码喷码机，其作用是在样品瓶上设置相应编码，防止混淆。
所述筛分机采用多层自动清理筛分机，其作用减少人工清洗的次数，提高使用寿命，减少工作强度。
所述筛分机设置有多个出料口，每个出料口对应的物料颗粒直径均不相同。
所述机械臂为三轴机器人(XYZ机器人)，其作用是便于样品的各个角度操作。
本发明的使用方法：
1、使用超声波清洗机清洗样品瓶；
2、使用热风机干燥样品瓶；
3、样品瓶装填样品；
4、样品瓶放入进料口；
5、使用机械臂夹取样品瓶进行粗研磨或者细研磨或者筛分等工作；
6、筛分后的样品可以放入有效样品留存箱或者样品出口。
针对现有技术的不足，本发明提供一种便于有效标本留存的土壤样品研磨筛分装瓶一体处理方法。
土壤样品研磨筛分装瓶一体处理方法，其特征在于：它包括以下步骤：
将单位重量的土壤样品装填入样品瓶内，每次十瓶放入进料口，机械臂按照顺序依次夹取样品瓶，每次夹取一瓶并将瓶内的样品土壤倒入第一研磨机的氧化锆研磨罐内并扣合罐体，第一研磨机进行研磨，与此同时机械臂打开筛分机机盖并装入孔径为2mm筛网，然后机械臂打开并夹持氧化锆研磨罐把物料倒入筛分机，颗粒直径大于2mm的沙砾与植物根系被筛选出来，机械臂夹取空样品瓶装取并将其倒入废料回收端口，颗粒直径小于2mm的样品被筛网漏出并使用机械臂夹取空样品瓶装取，然后将其中的3/8重量分数的样品均分成三份分别装入三个空样品瓶中，剩余的5/8重量分数的样品送到样品出口编码待取或者放入有效样品留存箱，将装有1/8重量分数的样品分别倒入第二研磨机的三个研磨罐，研磨后机械臂打开筛分机盖，放入孔径为1.0mm筛网，打开并夹持研磨罐，把其中一个研磨罐的物料倒入筛分机，把过筛后颗粒直径小于1mm的样品取出倒入空样品瓶编码待取；
研磨后机械臂打开筛分机盖，放入孔径为0.25mm筛网，打开并夹持研磨罐，把另一个研磨罐的物料倒入筛分机，把过筛后颗粒直径小于0.25mm的样品取出倒入空样品瓶编码待取；
研磨后机械臂打开筛分机盖，放入孔径为0.15mm筛网，打开并夹持研磨罐，把最后一个研磨罐的物料倒入筛分机，把过筛后颗粒直径小于0.15mm的样品取出倒入空样品瓶编码待取。
进一步地，所述研磨罐、研磨球、筛网在实验结束后放入超声波清洗机清洗，并使用暖风机吹干。
进一步地，所述超声波清洗机具有自动清洗功能，所述编码机具有自动编码功能，所述机械臂为智能机器人，故本发明的设备具有自动清洗功能、自动编码功能以及样品制备过程无人工干扰等优点，确保样品的真实性。
本发明的有益效果为：使用可三维移动的机械臂实现稳定快速操作，避免抖动，实验结果具有很强的一致性；在主机架内设置有空瓶存储箱和有效样品留存箱，可以在主机架内实现样品分瓶操作和有效样品留存操作，大大提高工作效率和效果，使实验更加严谨。自动清洗功能、自动编码功能以及样品制备过程无人工干扰，确保样品的真实性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1、主机架；2、辅助机架；3、进料口；4、第一研磨机；5、筛分机；6、电子称量器；7、第二研磨机；8、样品出口；9、机械臂；11、废料回收端口；12、空瓶存储箱；13、有效样品留存箱；21、超声波清洗机；22、热风机；23、清洗筛分机辅助机构；31、样品瓶；51、出料口；91、第一导轨；92、第二导轨；93、横梁；94、行走小车。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，土壤样品研磨筛分装瓶一体设备，它包括主机架1和辅助机架2，所述辅助机架2设置在主机架1左端，所述辅助机架2通过隔板设有上下两层，所述辅助机架2的上层设置有热风机22、超声波清洗机21，所述辅助机架2下层设置有空气压缩机和吸尘器；
所述主机架1左部一侧设置有进料口3，所述进料口3用于放置装有样品的样品瓶31，所述主机架1左部另一侧设置有第一研磨机4，所述主机架1中部同第一研磨机4一侧设置有第二研磨机7，所述主机架1右部同第一研磨机4一侧设置有空瓶存储箱12和有效样品留存箱13，所述主机架1同进料口3一侧从左到右依次设置有筛分机5、电子称量器6、废料回收端口11和样品出口8，所述废料回收端口11通过管道连通辅助机架2上的吸尘器；
所述主机架1顶部设置有第一导轨91和第二导轨92，第一导轨91和第二导轨92分别通过行走小车94连接有横梁93，所述横梁93上设置有可沿着横梁93移动的机械臂9，所述行走小车94和机械臂9的控制器设置在主机架1的一侧外壁上。
所述第一研磨机4和第二研磨机7均设置有氧化锆研磨罐或者玛瑙研磨罐，所述氧化锆研磨罐或者玛瑙研磨罐内设有研磨球，其作用是提高研磨效果。
所述主机架1和辅助机架2均设置有清洗筛分机辅助机构23，其作用是便于清洗使用后的筛分机5。
所述有效样品留存箱13和样品出口8均设置有编码喷码机，其作用是在样品瓶31上设置相应编码，防止混淆。
所述筛分机5采用多层自动清理筛分机，其作用减少人工清洗的次数，提高使用寿命，减少工作强度，具体来说，本实施例采用新乡市金禾机械有限公司生产销售的多层自动清理筛分机。
所述筛分机5设置有多个出料口51，每个出料口51对应的物料颗粒直径均不相同。
所述机械臂9为三轴机器人，其作用是便于样品的各个角度操作。
实施例
土壤样品研磨筛分装瓶一体处理方法，包括以下步骤：
将1000克(本实施例装填1000克，具体实施中可根据需要自行设定装填重量)的土壤样品装填入样品瓶内，每次十瓶放入进料口，机械臂按照顺序依次夹取样品瓶，每次夹取一瓶并将瓶内的样品土壤倒入第一研磨机的氧化锆研磨罐内并扣合罐体，第一研磨机进行研磨，与此同时机械臂打开筛分机机盖并装入孔径为2mm筛网，然后机械臂打开并夹持氧化锆研磨罐把物料倒入筛分机，颗粒直径大于2mm的沙砾与植物根系被筛选出来(约200克)，机械臂夹取空样品瓶装取并将其倒入废料回收端口，颗粒直径小于2mm的样品被筛网漏出(约800克)并使用机械臂夹取空样品瓶装取，然后将其中的3/8重量分数的样品均分成三份分别装入三个空样品瓶中(每个样品瓶约100克，分装时可采用每次倾倒少量土壤然后称量剩余重量的方式实现均匀分装，由于土壤检测一般为定性检测而非定量检测，故分装时无需十分精确)，剩余的5/8重量分数的样品(约500克)送到样品出口编码待取或者放入有效样品留存箱，将装有1/8重量分数的样品分别倒入第二研磨机的三个研磨罐，研磨后机械臂打开筛分机盖，放入孔径为1.0mm筛网，打开并夹持研磨罐，把其中一个研磨罐的物料倒入筛分机，把过筛后颗粒直径小于1mm的样品取出倒入空样品瓶编码待取；
研磨后机械臂打开筛分机盖，放入孔径为0.25mm筛网，打开并夹持研磨罐，把另一个研磨罐的物料倒入筛分机，把过筛后颗粒直径小于0.25mm的样品取出倒入空样品瓶编码待取；
研磨后机械臂打开筛分机盖，放入孔径为0.15mm筛网，打开并夹持研磨罐，把最后一个研磨罐的物料倒入筛分机，把过筛后颗粒直径小于0.15mm的样品取出倒入空样品瓶编码待取。
所述研磨罐、研磨球、筛网在实验结束后放入超声波清洗机清洗，并使用暖风机吹干。所述超声波清洗机具有自动清洗功能，所述编码机具有自动编码功能，所述机械臂为智能机器人，故本发明的设备具有自动清洗功能、自动编码功能以及样品制备过程无人工干扰等优点，确保样品的真实性。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，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。

Claims (10)

1.土壤样品研磨筛分装瓶一体设备，其特征在于：它包括主机架和辅助机架，所述辅助机架设置在主机架左端，所述辅助机架通过隔板设有上下两层，所述辅助机架的上层设置有热风机、超声波清洗机，所述辅助机架下层设置有空气压缩机和吸尘器；
所述主机架左部一侧设置有进料口，所述主机架左部另一侧设置有第一研磨机，所述主机架中部同第一研磨机一侧设置有第二研磨机，所述主机架右部同第一研磨机一侧设置有空瓶存储箱和有效样品留存箱，所述主机架同进料口一侧从左到右依次设置有筛分机、电子称量器、废料回收端口和样品出口，所述废料回收端口通过管道连通辅助机架上的吸尘器；
所述主机架顶部设置有第一导轨和第二导轨，第一导轨和第二导轨分别通过行走小车连接有横梁，所述横梁上设置有可沿着横梁移动的机械臂，所述行走小车和机械臂的控制器设置在主机架的一侧外壁上。
2.根据权利要求1所述的土壤样品研磨筛分装瓶一体设备，其特征在于：所述第一研磨机和第二研磨机均设置有氧化锆研磨罐或者玛瑙研磨罐，所述氧化锆研磨罐或者玛瑙研磨罐内设有研磨球。
3.根据权利要求1所述的土壤样品研磨筛分装瓶一体设备，其特征在于：所述主机架和辅助机架均设置有清洗筛分机辅助机构。
4.根据权利要求1所述的土壤样品研磨筛分装瓶一体设备，其特征在于：所述有效样品留存箱和样品出口均设置有编码喷码机。
5.根据权利要求1所述的土壤样品研磨筛分装瓶一体设备，其特征在于：所述筛分机采用多层自动清理筛分机。
6.根据权利要求5所述的土壤样品研磨筛分装瓶一体设备，其特征在于：所述筛分机设置有多个出料口，每个出料口对应的物料颗粒直径均不相同。
7.根据权利要求1所述的土壤样品研磨筛分装瓶一体设备，其特征在于：所述机械臂为三轴机器人。
8.土壤样品研磨筛分装瓶一体处理方法，其特征在于：土壤样品研磨筛分装瓶一体处理方法，其特征在于：它包括以下步骤：
将单位重量的土壤样品装填入样品瓶内，每次十瓶放入进料口，机械臂按照顺序依次夹取样品瓶，每次夹取一瓶并将瓶内的样品土壤倒入第一研磨机的氧化锆研磨罐内并扣合罐体，第一研磨机进行研磨，与此同时机械臂打开筛分机机盖并装入孔径为2mm筛网，然后机械臂打开并夹持氧化锆研磨罐把物料倒入筛分机，颗粒直径大于2mm的沙砾与植物根系被筛选出来，机械臂夹取空样品瓶装取并将其倒入废料回收端口，颗粒直径小于2mm的样品被筛网漏出并使用机械臂夹取空样品瓶装取，然后将其中的3/8重量分数的样品均分成三份分别装入三个空样品瓶中，剩余的5/8重量分数的样品送到样品出口编码待取或者放入有效样品留存箱，将装有1/8重量分数的样品分别倒入第二研磨机的三个研磨罐，研磨后机械臂打开筛分机盖，放入孔径为1.0mm筛网，打开并夹持研磨罐，把其中一个研磨罐的物料倒入筛分机，把过筛后颗粒直径小于1mm的样品取出倒入空样品瓶编码待取；
研磨后机械臂打开筛分机盖，放入孔径为0.25mm筛网，打开并夹持研磨罐，把另一个研磨罐的物料倒入筛分机，把过筛后颗粒直径小于0.25mm的样品取出倒入空样品瓶编码待取；
研磨后机械臂打开筛分机盖，放入孔径为0.15mm筛网，打开并夹持研磨罐，把最后一个研磨罐的物料倒入筛分机，把过筛后颗粒直径小于0.15mm的样品取出倒入空样品瓶编码待取。
9.根据权利要求8所述的土壤样品研磨筛分装瓶一体处理方法，其特征在于：所述研磨罐、研磨球、筛网在实验结束后放入超声波清洗机清洗，并使用暖风机吹干。
10.根据权利要求9所述的土壤样品研磨筛分装瓶一体处理方法，其特征在于：所述超声波清洗机具有自动清洗功能，所述编码机具有自动编码功能，所述机械臂为智能机器人。
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