CN111151318B - 一种移固器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移固器，包括移固器主体和枪头，移固器主体包括壳体、动力系统、称重系统和控制系统；动力系统包括驱动机构和传动轴，驱动机构的输出端向下与传动轴连接，传动轴下端具有传动轴头；称重系统包括称重传感器和套管，称重传感器安装于壳体内，套管套设于传动轴外周部，套管上端的凸缘压设在称重传感器上，套管下端具有尖端部；枪头包括枪头外壳、螺杆和枪头传动头，枪头外壳上部与尖端部配合对接，以卡住枪头，枪头传动头下部与螺杆上端固定连接，枪头传动头上部与传动轴头配合传动，以通过电机控制螺杆正反转，以旋进取入或旋出释放固体样品。该移固器可以对固体样品进行移取、称量和配给，取样简单、准确、快速，可靠性好。

Description

一种移固器

技术领域

本发明涉及固体样品取样技术领域，具体涉及一种移固器。

背景技术

化学、材料、医药和生物领域实验室经常需要对固体样品和液体样品进行移取、称量和分配。

移液器是一种在实验室中用于液体配给的手持装置。移液器中的活塞通过弹簧的伸缩运动排除部分气体，利用大气压吸入液体，再由活塞推动空气排出液体。

固体样品不能像液体样品一样可以利用空气位移（air displacement）的方法，通过移液器精准移取。传统的固体称量方法是通过药勺从试剂瓶中取出固体样品，一点一点加到电子秤上的称量纸上。整个过程费时费力不方便，并且会出现样品洒落，污染操作台的情况。

因此，研制出一种可靠性好、操作简单、称量准确快速的便携式固体移取仪器可以大大提高实验室的工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移固器，该移固器可以对固体样品进行移取、称量和配给，取样简单、准确、快速，可靠性好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种移固器，包括移固器主体和枪头，所述移固器主体包括壳体、动力系统、称重系统和控制系统；所述壳体内开设有上下贯通并用于置入动力系统和称重系统的内部型腔；所述动力系统包括驱动机构和传动轴，所述驱动机构安装于壳体内，且其输出端向下与传动轴连接，所述传动轴下端穿出壳体并具有用于与枪头传动头配合传动的传动轴头；所述称重系统包括称重传感器和套管，所述称重传感器安装于壳体内，所述套管套设于传动轴外周部，所述套管上端的凸缘压设在称重传感器上，所述套管下端穿出壳体并具有用于与枪头外壳配合对接的尖端部；所述控制系统设于壳体上部，包括控制器、显示模块、控制按钮、驱动模块和电源模块，所述显示模块用于显示相关称重信息和控制信息，所述控制按钮用于输入控制命令，所述驱动模块与驱动机构电性连接，以控制驱动机构工作，所述控制器分别与称重传感器、显示模块、控制按钮、驱动模块和电源模块电性连接；所述枪头包括枪头外壳、螺杆和枪头传动头，所述枪头外壳内开设有上下贯通的枪头型腔，所述枪头外壳上部具有与套管的尖端部配合对接的配合对接部，以在尖端部插入配合对接部时卡住枪头，所述螺杆和枪头传动头设于枪头型腔内，所述枪头传动头下部与螺杆上端固定连接，以带动螺杆绕枪头中心旋转，所述枪头传动头上部具有与传动轴头配合传动的配合传动部，以在传动轴头插入配合传动部时，通过电机控制传动轴的正反转，经枪头传动头带动螺杆正反转，以旋进取入或旋出释放固体样品。

进一步地，所述移固器主体上设有顶出机构，所述顶出机构包括安装架、按压部、中间连杆、顶出杆和顶出复位弹簧，所述安装架连接于壳体旁侧部，所述中间连杆安装于安装架上并可沿安装架上下滑动，所述按压部与中间连杆上端连接，以驱动中间连杆向下运动，所述顶出杆上端与中间连杆下端固定连接，下端靠设于穿出壳体的套管下端旁侧，以在中间连杆驱动下将枪头外壳向下顶，进而将枪头顶出移固器主体；所述顶出复位弹簧安装于顶出杆与安装架之间，以在顶出杆向下运动而后驱动其复位。

进一步地，所述移固器配设有多个不同尺寸规格的枪头，各枪头具有不同直径、不同长短的螺杆以及与螺杆相适应的枪头外壳，以根据样品的性质、用量以及试剂瓶的尺寸规格选用不同的枪头。

进一步地，所述传动轴下端的传动轴头为包括一字形、十字形、三角形、五角形和梅花形的凸凹结构，所述枪头传动头上的配合传动部为与之相适应的凹凸结构。

进一步地，所述套管的凸缘与称重传感器之间设有减震结构，以避免外力对移固器的损害。

进一步地，所述壳体外侧设有用于挂设移固器的支撑部。

进一步地，所述控制系统包括设于壳体上部的控制系统安装壳，所述控制按钮包括正反转按钮和用于进行除正反转控制外的其他设置或控制的操作按键，所述显示模块、操作按键安装于控制系统安装壳的上部面板上，所述正反转按钮安装于移固器主体的壳体上，所述控制器、驱动模块和电源模块安装于控制系统安装壳内；所述控制器上设有数据接口，以通过数据接口与上位机进行数据通信。

进一步地，所述驱动机构包括电机和联轴器，所述电机安装于壳体内，所述联轴器上端与电机的输出端固定连接，下端与传动轴固定连接。

进一步地，所述驱动机构包括电机以及主要由电动推杆和推杆电机组成的电动推杆机构，所述推杆电机向下安装于壳体内，所述电机的安装部向上与电动推杆固定连接，以在推杆电机的驱动下上下运动，所述电机的输出端向下与传动轴固定连接，以驱动传动轴旋转，并在推杆电机的驱动下带动传动轴上下运动。

进一步地，所述驱动机构包括电机、柱塞、柱塞连杆、柱塞复位弹簧以及相互配合工作的两个定位传感器，所述柱塞设于壳体上部并可沿壳体上下运动，所述柱塞向下与柱塞连杆上端固定连接，所述电机的安装部向上与柱塞连杆下端固定连接，以在柱塞的驱动下向下运动，所述电机的输出端向下与传动轴固定连接，以驱动传动轴旋转，所述柱塞复位弹簧安装于电机与壳体之间，以在放开柱塞后驱动柱塞复位；所述两个定位传感器分别安装于壳体内和柱塞连杆上，所述两个定位传感器与控制器电性连接，以在两个定位传感器相互接近时向控制器发出控制命令，控制电机正转，通过传动轴带动枪头中的螺杆正转，进而旋进取入固体样品。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：提供了一种可以进行固体样品移取、称量和分配的移固器，所述移固器通过移固器主体中动力系统、称重系统和控制系统等与枪头的配合工作，实现了固体样品的方便移取、称量和结果显示，克服了现有技术中固体样品移取不变，费时费力的问题，操作简单，取样快速、准确，可靠性好，大大提高工作效率，具有很强的实用性和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例一中移固器的整体结构示意图。

图2是本发明实施例一中移固器主体的结构示意图。

图3是本发明实施例一中移固器配设的不同枪头的结构示意图。

图4是本发明实施例一中控制系统的原理框图。

图5是本发明实施例二中电动推杆缩回时移固器主体的结构示意图。

图6是本发明实施例二中电动推杆伸出时移固器主体的结构示意图。

图7是本发明实施例二中电动推杆缩回时移固器的整体结构示意图。

图8是本发明实施例二中电动推杆伸出时移固器的整体结构示意图。

图9是本发明实施例三中柱塞未压下时移固器主体的结构示意图。

图10是本发明实施例三中柱塞被压下时移固器主体的结构示意图。

图11是本发明实施例三中柱塞未压下时移固器的整体结构示意图。

图12是本发明实施例三中柱塞被压下时移固器的整体结构示意图。

图中，1-移固器主体，2-控制系统安装壳，3-显示模块，4-操作按键，5-电机，6-按压部，7-联轴器，8-中间连杆，9-传动轴，10-称重传感器，11-顶出复位弹簧，12-套管，13-顶出杆，14-传动轴头，15-尖端部，16-壳体，17-轴套，18-支撑部，19-正反转按钮，20-枪头传动头，21-枪头外壳，22-螺杆，23-推杆电机，24-电动推杆，25-丝杆，26-柱塞复位弹簧，27-安装架，28-柱塞，29-定位传感器，30-正反转按钮，31-柱塞连杆。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供了一种移固器，如图1、2所示，包括移固器主体1和枪头。所述移固器主体包括壳体16、动力系统、称重系统和控制系统。所述壳体16内开设有上下贯通并用于置入动力系统和称重系统的内部型腔。所述动力系统包括驱动机构和传动轴9，所述驱动机构安装于壳体16内，且其输出端向下与传动轴9连接，所述传动轴9下端穿出壳体16并具有用于与枪头传动头20配合传动的传动轴头14。所述称重系统包括称重传感器10和套管12，所述称重传感器10安装于壳体16内的定位环上，所述套管12套设于传动轴9外周部，所述套管12上端的凸缘压设在称重传感器10上，所述套管12下端穿出壳体16并具有用于与枪头外壳21配合对接的尖端部15。所述控制系统设于壳体16上部，如图4所示，所述控制系统包括控制器、显示模块3（即显示器）、控制按钮、驱动模块和电源模块（在本实施例中，电源模块采用可充电式的电池实现），所述显示模块3用于显示相关称重信息和控制信息，所述控制按钮用于输入控制命令，所述驱动模块与驱动机构电性连接，以控制驱动机构工作，所述控制器分别与称重传感器、显示模块、控制按钮、驱动模块和电源模块电性连接。所述枪头包括枪头外壳21、螺杆22和枪头传动头20，所述枪头外壳21内开设有上下贯通的枪头型腔，所述枪头外壳21上部具有与套管12的尖端部15配合对接的配合对接部，以在尖端部15插入配合对接部时卡住枪头，所述螺杆22和枪头传动头20设于枪头型腔内，所述枪头传动头20下部与螺杆22上端固定连接，以带动螺杆22绕枪头中心旋转，所述枪头传动头20上部具有与传动轴头14配合传动的配合传动部，以在传动轴头14插入配合传动部时，通过电机5控制传动轴9的正反转，经枪头传动头20带动螺杆22正反转，以旋进取入或旋出释放固体样品。

其中，所述移固器主体1上设有顶出机构，所述顶出机构包括安装架27、按压部6、中间连杆8、顶出杆13和顶出复位弹簧11，所述安装架27连接于壳体16旁侧部，所述中间连杆8安装于安装架上并可沿安装架上下滑动，所述按压部6与中间连杆8上端连接，以驱动中间连杆8向下运动，所述顶出杆13上端与中间连杆8下端固定连接，下端靠设于穿出壳体16的套管12下端旁侧，以在中间连杆8驱动下将枪头外壳21向下顶，进而将枪头顶出移固器主体1。所述顶出复位弹簧11安装于顶出杆13与安装架之间，以在顶出杆13向下运动而后驱动其复位。

如图3所示，为了适用于不同性质、用量固体样品的移取和不同大小的试剂瓶，所述移固器配设有多个不同尺寸规格的枪头，各枪头具有不同直径、不同长短的螺杆以及与螺杆相适应的枪头外壳，以根据样品的性质、用量以及试剂瓶的尺寸规格选用不同的枪头。

其中，所述传动轴下端的传动轴头14可以为包括一字形、十字形、三角形、五角形和梅花形的凸凹结构，所述枪头传动头上的配合传动部为与之相适应的凹凸结构。

其中，所述套管12的凸缘与称重传感器10之间设有减震结构，可以为减震弹簧或减震橡胶垫，以避免外力对移固器的损害。

其中，所述壳体外侧设有用于将移固器挂设于其他物体上的支撑部18。

如图2所示，所述控制系统包括设于壳体上部的控制系统安装壳2，所述控制按钮包括正反转按钮19和用于进行除正反转控制外的其他设置或控制的操作按键4，所述显示模块3、操作按键4安装于控制系统安装壳2的上部面板上，所述正反转按钮19安装于移固器主体1的壳体16上，所述控制器、驱动模块和电源模块安装于控制系统安装壳2内。如图4所示，所述控制器上设有数据接口，以通过数据接口与上位机进行数据通信。移固器的操作受控制器控制，控制器配置有用于存储预编程的操作和功能的存储器。使用者通过操作按键4、正反转按钮19结合显示器3发指令给控制器，控制器通过驱动模块控制电机5工作。控制器从称重传感器10接受信息，计算后将结果显示到显示器3上。

本发明的移固器的驱动机构有多种实现方案。

如图1、2所示，在实施例一中，所述驱动机构包括电机5和联轴器7，所述电机5安装于壳体16内，所述联轴器7上端与电机5的输出端固定连接，下端与传动轴9固定连接。

上述移固器在移取、称量和分配固体样品时，主机移固器主体1首先插入枪头，调节移固器尖端部15与枪头的位置，使传动轴头14与枪头的枪头传动头20衔接好。根据实际需要通过操作按键4和显示器3预设电机5转动条件。从手持处抓握移固器主体1，食指通过按压正反转按钮19自由的控制电机的正转、反转和停止。保持移固器枪头朝下呈垂直状态，大拇指按压操作按键4将称重传感器10发出的信号通过控制器反映到显示器3上，被人眼读出，并且进行称量设置。量取固体样品时，手握移固器将枪头伸入试剂瓶与固体样品接触，食指按压正转按钮19，电机5带动联轴器7和传动轴（主动轴）9一起正向转动，并通过传动轴头14和枪头传动头20将力传递给枪头的螺杆22上，轴套17保证了传动轴（主动轴）9稳定和同心转动。受力的枪头螺杆22开始正向转动并将固体样品卷入枪头内，随时松开移固器正转按钮19观察显示器3称量读数直至达到所需重量后撤出移固器。将移固器的枪头伸入另一个容器内，食指按压反转操作开关19，枪头的螺杆22在电机5的带动下反转，同时，将称量好的样品推入新的容器里。称量完毕后按下按压部6，顶出杆随即带动顶出杆13将套在移固器主机移固器主体尖端部15的枪头顶出。

由于传动轴头14与枪头传动头20接触可能对称量样品的结果有影响，为了克服这个缺点，提供称量精度，本发明又提供了如实施例二、三所示的电动推杆式移固器和按压式移固器。

如图5-8所示，在实施例二中提供了一种电动推杆式移固器。其主要特点在于，所述驱动机构包括电机5以及主要由电动推杆24、丝杆25和推杆电机23组成的电动推杆机构.所述推杆电机向下安装于壳体16内，所述电机5的安装部向上与电动推杆24固定连接，以在推杆电机23的驱动下上下运动，所述电机5的输出端向下与传动轴9固定连接，以驱动传动轴9旋转，并在推杆电机23的驱动下带动传动轴9上下运动。

上述移固器在移取固体样品之前，查看显示器3上空白称量读数。此时，电动推杆处于回缩状态（如图5和图7），传动轴头14回缩在套管12和移固器尖端部15内（如图5），并且传动轴头14与枪头的枪头传动头20脱离接触（如图7），避免了对空白称量结果的影响。按下移固器正转按钮19开始移取样品，在预编程的操作下，电动推杆电机23带动丝杆25开始正向转动，电动推杆24将传动轴头14推出（如图6）与枪头的枪头传动头接触配合（如图8）。随后，电机5开始正向转动，并通过传动轴头14和枪头传动头20将力传递给枪头的螺杆22上。受力的枪头螺杆22开始正向转动并将固体样品卷入枪头内。随时松开移固器正转按钮19，在预编程的操作下，电机5和枪头螺杆22停止转动，电动推杆电机23则立即反转并带动传动轴头14退回移固器尖端部15内部，脱离了与枪头传动头20的接触。观察显示器3称量读数，如果没达到预定重量，再按下移固器正操作开关19继续移取样品，经过数次重复操作直至达到所需重量。由于在称量时传动轴头14是退回移固器尖端部15内部的，这样就避免了与枪头传动头20接触而带来的干扰（如实施例一），提高了样品称量精度。

在预编程的操作下，电动推杆平时处于收缩状态，只有在按下移固器正或反转操作开关时才开始伸展，将传动轴头推出并与枪头的枪头传动头接触配合，实现螺杆正或反转。一旦松开正或反转操作开关并开始称量样品时传动轴头立刻退回移固器尖端部内部，这样就避免了与枪头传动头接触而带来的干扰，提高了样品称量精度。

如图9-12所示，在实施例三中提供了一种按压式移固器。其主要特点在于，所述驱动机构包括电机5、柱塞28、柱塞连杆31、柱塞复位弹簧26以及相互配合工作的两个定位传感器29。所述柱塞28设于壳体16上部并可沿壳体16上下运动，所述柱塞28向下与柱塞连杆31上端固定连接，所述电机5的安装部向上与柱塞连杆31下端固定连接，以在柱塞28的驱动下向下运动，所述电机5的输出端向下与传动轴9固定连接，以驱动传动轴9旋转.所述柱塞复位弹簧26安装于电机5与壳体16之间，以在放开柱塞后驱动柱塞28复位。所述两个定位传感器29分别安装于壳体16内和柱塞连杆31上，所述两个定位传感器29与控制器电性连接，以在两个定位传感器29相互接近时向控制器发出控制命令，控制电机5正转，通过传动轴9带动枪头中的螺杆正转，进而旋进取入固体样品。

上述移固器在柱塞复位弹簧26的弹力作用下传动轴头14回缩在套管12和移固器尖端部15内（如图9），并且传动轴头14与枪头的枪头传动头20脱离接触（如图11）。通过操作按钮4和显示器3进行称量和电机5转动设置，读取未加样品时空重读数。此时的定位传感器29相互分离，电机5处于停止状态。轻触一下正转触摸按钮30可将正转信号传输给驱动控制电路2储存下来，按下柱塞28，传动轴头14伸出移固器尖端部15外（如图10）与枪头的枪头传动头接触配合（如图12）。同时定位传感器29相互接近，移固器的动力系统电路通电，由预储存正传信号的驱动控制电路2操作下，电机5带动枪头的螺杆22开始正转将并将固体样品卷入枪头内。松开柱塞28，在柱塞复位弹簧26的弹力作用下传动轴头14回缩在套管12内，定位传感器29相互分离，电机5停止转动。观察显示器3称量读数，如果没达到预定重量，再按下柱塞28，继续移取样品，经过数次重复操作直至达到所需重量。由于在称量时传动轴头14是退回移固器尖端部15内部的，这样就避免了与枪头传动头20接触而带来的干扰，提高了样品称量精度。

未移取固体样品前，传动轴头与枪头的枪头传动头是脱离接触的。按下柱塞，传动轴头伸出移固器尖端部外与枪头的枪头传动头接触配合。由预储存正传信号的驱动控制电路操作下，电机带动枪头的螺杆开始正转将并将固体样品卷入枪头内。一旦松开柱塞并开始称量样品时传动轴头立刻退回移固器尖端部内部，这样就避免了与枪头传动头接触而带来的干扰，提高了样品称量精度。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种移固器，其特征在于，包括移固器主体和枪头，所述移固器主体包括壳体、动力系统、称重系统和控制系统；所述壳体内开设有上下贯通并用于置入动力系统和称重系统的内部型腔；所述动力系统包括驱动机构和传动轴，所述驱动机构安装于壳体内，且其输出端向下与传动轴连接，所述传动轴下端穿出壳体并具有用于与枪头传动头配合传动的传动轴头；所述称重系统包括称重传感器和套管，所述称重传感器安装于壳体内，所述套管套设于传动轴外周部，所述套管上端的凸缘压设在称重传感器上，所述套管下端穿出壳体并具有用于与枪头外壳配合对接的尖端部；所述控制系统设于壳体上部，包括控制器、显示模块、控制按钮、驱动模块和电源模块，所述显示模块用于显示相关称重信息和控制信息，所述控制按钮用于输入控制命令，所述驱动模块与驱动机构电性连接，以控制驱动机构工作，所述控制器分别与称重传感器、显示模块、控制按钮、驱动模块和电源模块电性连接；所述枪头包括枪头外壳、螺杆和枪头传动头，所述枪头外壳内开设有上下贯通的枪头型腔，所述枪头外壳上部具有与套管的尖端部配合对接的配合对接部，以在尖端部插入配合对接部时卡住枪头，所述螺杆和枪头传动头设于枪头型腔内，所述枪头传动头下部与螺杆上端固定连接，以带动螺杆绕枪头中心旋转，所述枪头传动头上部具有与传动轴头配合传动的配合传动部，以在传动轴头插入配合传动部时，通过电机控制传动轴的正反转，经枪头传动头带动螺杆正反转，以旋进取入或旋出释放固体样品。

2.根据权利要求1所述的一种移固器，其特征在于，所述移固器主体上设有顶出机构，所述顶出机构包括安装架、按压部、中间连杆、顶出杆和顶出复位弹簧，所述安装架连接于壳体旁侧部，所述中间连杆安装于安装架上并可沿安装架上下滑动，所述按压部与中间连杆上端连接，以驱动中间连杆向下运动，所述顶出杆上端与中间连杆下端固定连接，下端靠设于穿出壳体的套管下端旁侧，以在中间连杆驱动下将枪头外壳向下顶，进而将枪头顶出移固器主体；所述顶出复位弹簧安装于顶出杆与安装架之间，以在顶出杆向下运动而后驱动其复位。

3.根据权利要求1所述的一种移固器，其特征在于，所述移固器配设有多个不同尺寸规格的枪头，各枪头具有不同直径、不同长短的螺杆以及与螺杆相适应的枪头外壳，以根据样品的性质、用量以及试剂瓶的尺寸规格选用不同的枪头。

4.根据权利要求1所述的一种移固器，其特征在于，所述传动轴下端的传动轴头为包括一字形、十字形、三角形、五角形和梅花形的凸凹结构，所述枪头传动头上的配合传动部为与之相适应的凹凸结构。

5.根据权利要求1所述的一种移固器，其特征在于，所述套管的凸缘与称重传感器之间设有减震结构，以避免外力对移固器的损害。

6.根据权利要求1所述的一种移固器，其特征在于，所述壳体外侧设有用于挂设移固器的支撑部。

7.根据权利要求1所述的一种移固器，其特征在于，所述控制系统包括设于壳体上部的控制系统安装壳，所述控制按钮包括正反转按钮和用于进行除正反转控制外的其他设置或控制的操作按键，所述显示模块、操作按键安装于控制系统安装壳的上部面板上，所述正反转按钮安装于移固器主体的壳体上，所述控制器、驱动模块和电源模块安装于控制系统安装壳内；所述控制器上设有数据接口，以通过数据接口与上位机进行数据通信。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种移固器，其特征在于，所述驱动机构包括电机和联轴器，所述电机安装于壳体内，所述联轴器上端与电机的输出端固定连接，下端与传动轴固定连接。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种移固器，其特征在于，所述驱动机构包括电机以及主要由电动推杆和推杆电机组成的电动推杆机构，所述推杆电机向下安装于壳体内，所述电机的安装部向上与电动推杆固定连接，以在推杆电机的驱动下上下运动，所述电机的输出端向下与传动轴固定连接，以驱动传动轴旋转，并在推杆电机的驱动下带动传动轴上下运动。

10.根据权利要求1-7任一项所述的一种移固器，其特征在于，所述驱动机构包括电机、柱塞、柱塞连杆、柱塞复位弹簧以及相互配合工作的两个定位传感器，所述柱塞设于壳体上部并可沿壳体上下运动，所述柱塞向下与柱塞连杆上端固定连接，所述电机的安装部向上与柱塞连杆下端固定连接，以在柱塞的驱动下向下运动，所述电机的输出端向下与传动轴固定连接，以驱动传动轴旋转，所述柱塞复位弹簧安装于电机与壳体之间，以在放开柱塞后驱动柱塞复位；所述两个定位传感器分别安装于壳体内和柱塞连杆上，所述两个定位传感器与控制器电性连接，以在两个定位传感器相互接近时向控制器发出控制命令，控制电机正转，通过传动轴带动枪头中的螺杆正转，进而旋进取入固体样品。

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