CN110053030A - 一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置，包括X轴单元(1)、Y轴单元(2)和Z轴单元(3)，所述的X轴单元(1)包括第一直线模组(11)、第一重型滑轨(12)和第一伺服电机(13)，所述的Y轴单元(2)包括第二直线模组(21)、第二重型滑轨(22)和第二伺服电机(23)，所述的Z轴单元(3)上设有电动夹爪(4)。与现有技术相比，本发明具有精度高、速度快等优点。

Description

一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置
技术领域
本发明涉及一种高锰酸盐指数分析仪配套用机械抓取移动装置，尤其是涉及一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置。
背景技术
高锰酸盐指数，是指在酸性或碱性介质中，以高锰酸钾为氧化剂，处理水样时所消耗的量，以氧的mg/L来表示。水中的亚硝酸盐、亚铁盐，硫化物等还原性无机物和在此条件下可被氧化的有机物，均可消耗高锰酸钾。因此，高锰酸盐指数常被作为地表水体受有机污染物和还原性无机物污染程度的综合指标。
目前高锰酸盐指数测定主要多采用国标GB11892-1989的水浴加热草酸滴定的方法，该方法需要操作者手工对样品杯进行转移，在转移过程中，存在样品杯高温引起操作者受伤、样品转移过程杯内液体撒落等问题，而且人工移取操作的转移时间不能够完全一致，导致分析测试结果存在不确定性。随着自动化设备的研制，现在市售产品也出现了自动化高锰酸盐指数分析仪，如中国实用新型专利ZL201721380457.5公开了一种机器人高锰酸盐指数分析仪，：包括工作平台、样品杯移动机构、试剂添加机构；所述工作平台包括样品区、加热反应区和滴定区；所述样品杯移动机构在工作平台内进行三维运动，并将工作平台内的样品，按照指定的工作流程，依次取放到指定的工作位置；所述试剂添加机构在加热反应区和滴定区内进行移动，按指定的工作流程，对被放置于其工作范围内的样品进行指定试剂的添加，所述加热反应区对样品和试剂混合物进行加热，所述滴定区对样品颜色变化进行检测并对滴定反应终点进行判断。
这种自动化分析设备中，一般采用步进电机驱动丝杆运动实现三维空间的移动，以便实现样品移取的初步功能，但是仍存在转移速度慢、转移精度差等系列问题，对缩短测定时间、降低移取机械结构风险等均不能提供有效保障。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置，包括X轴单元、Y轴单元和Z轴单元，其特征在于，所述的X轴单元包括第一直线模组、第一重型滑轨和第一伺服电机，所述的Y轴单元包括第二直线模组、第二重型滑轨和第二伺服电机，所述的Z轴单元上设有电动夹爪。
所述的第一直线模组为高精度滚珠丝杆直线模组，该高精度滚珠丝杆直线模组连接第一伺服电机，通过第一伺服电机驱动高精度滚珠丝杆直线模组转动，带动Y轴单元在第一重型滑轨上运动。
所述的第二直线模组为高精度滚珠丝杆直线模组，连接第二伺服电机，第二伺服电机驱动第二直线模组转动，带动Z轴单元在第二重型滑轨上运动。
所述的Y轴单元垂直设置在X轴单元上，并与X轴单元上设有与Y轴单元连接的滑块，该滑块固定在Y轴单元底部，并与第一直线模组连接。
所述的Z轴单元为梯形丝杆模组或传动带模组，带动电动夹爪上下运动。
所述的Z轴单元包括上滚轴、下滚轴以及连接上下滚轴的同步带，所述的电动夹爪固定在同步带上，同步带上下运动带动电动夹爪上下运动。
所述的Z轴单元垂直设置在Y轴单元上。
所述的电动夹爪内设有光耦定位校准系统，光耦定位校准系统为贴合在电动夹爪的一个夹爪头撒上的光耦合器，以及设置在电动夹爪另一个夹爪头上的光耦挡片，电动夹爪开启时，光耦合器被光耦挡片挡住，当接收到夹持指令时两方夹爪头相向而行，光耦合器接收到从断到通的上升(或下降)沿突变，可判定夹爪已向内夹持，如果一定时间后(夹持动作完成)，光耦合器未再接收到从通到断的下降(或上升)沿突变，则说明加持机构成功夹持了样品。反之则代表夹空。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明将行程较长的X轴单元和Y轴单元采用高精度滚珠丝杆直线模组：保障了长距离、高负载情况下，定位精度达到0.05mm，甚至可达到0.01mm，而普通丝杆或传动带模组的精度仅为0.1-0.5mm；
2.采用伺服电机与高精度滚珠丝杆直线模组匹配控制X轴和Y轴方向的运动：伺服电机高转速大扭矩，从而弥补了滚珠丝杆导程短的技术短板，实现模组高速运动，内置闭环控制系统，可有效防止现有步进电机存在的过冲及丢步；现有步进电机的驱动速度仅有0.1m/s，而采用本阀门伺服电机驱动可将运动速度提高10倍，达到1m/s，而速度的提高必然会带来振动和噪声，本发明配合设计了重型滑轨，利用重型滑轨保证了X轴单元和Y轴单元的运行稳定性，降低了振动和噪声。
3.光耦定位校准系统：通过定位光耦进行运动控制闭环监控，防止外力引发的机械故障，并对每次运动进行在线校准，确保运动系统一直处于准确运行状态。
4.本发明Z轴单元采用梯形丝杆/传动带模组：由于垂直方向行程短、负载小，定位精度要求不高，而其运动速度有较高的需求，方案采用梯形丝杆/传动带模组作为运动传动组件，实现垂直方向的快速移取。
5.电动夹爪：可调夹持力的电动夹爪，与传统的气缸型夹爪相比，无须额外的高压气源需求，使用更加便捷，用户友好度更高。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明采用的各种直线模组、重型滑轨、伺服电机以及电动夹爪、光耦合器等均为本领域现有常规市售产品。
实施例1
如图1所示，一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置，包括X轴单元1、Y轴单元2和Z轴单元3，所述的X轴单元1包括第一直线模组11、第一重型滑轨12和第一伺服电机13，所述的Y轴单元2包括第二直线模组21、第二重型滑轨22和第二伺服电机23，所述的Z轴单元3上设有电动夹爪4。所述的Y轴单元2垂直设置在X轴单元1上，并与X轴单元1上设有与Y轴单元2连接的滑块，该滑块固定在Y轴单元2底部，并与第一直线模组11连接。所述的Z轴单元3垂直设置在Y轴单元2上。
所述的第一直线模组11为高精度滚珠丝杆直线模组，该高精度滚珠丝杆直线模组连接第一伺服电机13，通过第一伺服电机13驱动高精度滚珠丝杆直线模组转动，带动Y轴单元2在第一重型滑轨12上运动。
所述的第二直线模组21为高精度滚珠丝杆直线模组，连接第二伺服电机23，第二伺服电机23驱动第二直线模组21转动，带动Z轴单元3在第二重型滑轨22上运动。
所述的Z轴单元3为梯形丝杆模组或传动带模组，带动电动夹爪上下运动。本实施例中Z轴单元3位传动带模组，包括上滚轴、下滚轴以及连接上下滚轴的同步带，所述的电动夹爪4固定在同步带上，同步带上下运动带动电动夹爪4上下运动。
所述的电动夹爪4内设有光耦定位校准系统。光耦定位校准系统为贴合在电动夹爪的一个夹爪头撒上的光耦合器，以及设置在电动夹爪另一个夹爪头上的光耦挡片，电动夹爪开启时，光耦合器被光耦挡片挡住，当接收到夹持指令时两方夹爪头相向而行，光耦合器接收到从断到通的上升(或下降)沿突变，可判定夹爪已向内夹持，如果一定时间后(夹持动作完成)，光耦合器未再接收到从通到断的下降(或上升)沿突变，则说明加持机构成功夹持了样品。反之则代表夹空。

Claims (8)

1.一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置，包括X轴单元(1)、Y轴单元(2)和Z轴单元(3)，其特征在于，所述的X轴单元(1)包括第一直线模组(11)、第一重型滑轨(12)和第一伺服电机(13)，所述的Y轴单元(2)包括第二直线模组(21)、第二重型滑轨(22)和第二伺服电机(23)，所述的Z轴单元(3)上设有电动夹爪(4)。
2.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置，其特征在于，所述的第一直线模组(11)为高精度滚珠丝杆直线模组，该高精度滚珠丝杆直线模组连接第一伺服电机(13)，通过第一伺服电机(13)驱动高精度滚珠丝杆直线模组转动，带动Y轴单元(2)在第一重型滑轨(12)上运动。
3.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置，其特征在于，所述的第二直线模组(21)为高精度滚珠丝杆直线模组，连接第二伺服电机(23)，第二伺服电机(23)驱动第二直线模组(21)转动，带动Z轴单元(3)在第二重型滑轨(22)上运动。
4.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置，其特征在于，所述的Y轴单元(2)垂直设置在X轴单元(1)上，并与X轴单元(1)上设有与Y轴单元(2)连接的滑块，该滑块固定在Y轴单元(2)底部，并与第一直线模组(11)连接。
5.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置，其特征在于，所述的Z轴单元(3)为梯形丝杆模组或传动带模组，带动电动夹爪上下运动。
6.根据权利要求1或5所述的一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置，其特征在于，所述的Z轴单元(3)包括上滚轴、下滚轴以及连接上下滚轴的同步带，所述的电动夹爪(4)固定在同步带上，同步带上下运动带动电动夹爪(4)上下运动。
7.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置，其特征在于，所述的Z轴单元(3)垂直设置在Y轴单元(2)上。
8.根据权利要求1所述的一种高锰酸盐指数分析仪用快速高精度自动化样品移取装置，其特征在于，所述的电动夹爪(4)内设有光耦定位校准系统。
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