CN112067835A

CN112067835A - 试剂瓶自动加液体样品装置

Info

Publication number: CN112067835A
Application number: CN202010940497.0A
Authority: CN
Inventors: 吴建康; 邓镭; 黄海艇
Original assignee: Shanghai Yangtai Medical Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Yangtai Medical Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-09
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2020-12-11
Anticipated expiration: 2040-09-09
Also published as: CN112067835B

Abstract

本发明涉及一种试剂瓶自动加液体样品装置，包括瓶体执行组件、瓶盖执行组件、破盖执行机构和机械手执行组件，瓶体执行组件包括瓶体升降机构、瓶体旋转机构和瓶体振荡机构；瓶盖执行组件设于所述瓶体执行组件上方，包括盖体摆动机构和盖体翻转机构；破盖执行机构具有尖头朝下的顶针以及破盖摆动执行机构；机械手执行组件包括横移机构、纵移机构和平移台，平移台上设置有用于对所述定位管内瓶体加入液体样品的第一机械手，以及用于夹取试管架上试剂瓶并放入所述定位管内的第二机械手。其优点是：结构简单，便于操作，智能化程度提高，安全，可以同时对多组试管进行处理。

Description

试剂瓶自动加液体样品装置

技术领域

本发明涉及化学测定设备领域，尤其涉及一种用于水质检测的试剂瓶自动加液体样品装置。

背景技术

随着社会经济的快速发展，化学需氧量COD示意化学方法测量水样中需要被氧化还原的还原性物质的量，在河流污染和工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中，它是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数，常以符号COD表示，定义是水样在一定条件下，以氧化一升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升水样全部被氧化后，需要的氧的毫克数，以mg/L表示，它反映了水中受还原性物质的污染程度，该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。

化学需氧量高意味着水中含有大量还原性物质，其中主要是有机污染物。化学需氧量越高，就表示江水的有机物污染越严重，这些有机物污染的来源可能是农药、化工厂、有机肥料等。如果不进行处理，许多有机污染物可在江底被底泥吸附而沉积下来，在今后若干年内对水生生物造成持久的毒害作用。在水生生物大量死亡后，河中的生态系统即被摧毁。人若以水中的生物为食，则会大量吸收这些生物体内的毒素，积累在体内，这些毒物常有致癌、致畸形、致突变的作用，对人极其危险。另外，若以受污染的江水进行灌溉，则植物、农作物也会受到影响，容易生长不良，而且人也不能取食这些作物。

随着我国环境排污总量控制政策的实施，对工业废水COD排放总量指标的测定计算已成为迫切需要。化学需氧量(COD)的分析通常是测定表面水和废水中的有机污染物的量。ISO的《ISO 15705-2002Water quality-Determination of the chemical oxygendemand index(ST-COD)-Small-scale sealed-tube method》和USEPA的《METHOD 410.4THEDETERMINATION OF CHEMICAL OXYGEN DEMAND BY SEMI-AUTOMATED COLORIMETRY》是采用密封管法进行COD测量的主要国际标准。我国对应的标准是《HJ/T 399-2007水质化学需氧量的测定快速消解分光光度法》。

密封管COD测量指采用密封管作为消解管，取小计量的水样和试剂于密封管中，放入小型恒温加热消解器中，恒温加热消解，并用分光光度法测定COD值。该方法的优点是采用预先制备好的密封管，使毒性和危险试剂的处理最小化。典型的密封管COD分析过程如下:

1、打开试剂管盖子

2、移取一定量的待测样品

3、将样品注入试剂管，拧紧试剂管盖子，混匀样品

4、将混匀后的样品管放在加热消解装置中

5、样品在150℃-165℃加热反应到规定的时间

6、反应时间到达后，将样品放入冷却支架

7、在冷却过程中进行样品混匀

8、冷却到规定温度后，测量COD浓度

该密封管具有耐酸，耐高温，抗压防爆裂性能，即可作为消解用，还可作为比色管用于比色测量用，称为消解比色管。

小型加热消解器以铝块为加热体，加热孔均匀分布，设定的加热温度为消解反应温度。同时，由于密封管适宜的尺寸，消解反应液占据密封管适宜的空间比例。盛有消解反应液的密封管一部分插入加热器加热孔中，密封管底部恒定165℃温度加热；密封管上部高出加热孔而暴露在空间，在空气自然冷却下使管口顶部降到85℃左右；温度的差异确保了小型密封管中反应液在该恒温下处于微沸腾回流状态。采用密封管消解反应后，密封比色管消解后可直接在COD专用光度计上测定。该方法具有占用空间小，能耗小，试剂用量小，废液减到最小程度，操作简便，安全稳定，准确可靠，适宜大批量测定等特点，弥补了经典标准方法的不足。

一般情况下上述工作过程主要是通过人工操作来实现，其存在的缺陷是：

(1)人工操作的工作效率低，水样处理是一个耗时耗力的过程。在处理过程当中，有相当一部分时间是消耗在试剂添加上；

(2)人工操作中极易产生人为误差，分配与转移的准确度、加热时间的控制较差，操作误差大；特别是对于样品量大时，长时间的手动操作很容易产生误差；

(3)容易造成实验设备及操作人员被污染的危险；

(4)消解过程中密封管处于高温环境，可能造成操作人员受伤。

因此现有的检测方法难以实现大规模、大批量的高效检测。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术结构上的缺点，提出一种试剂瓶自动加液体样品装置，其结构简单，便于操作，智能化程度提高，安全，可以同时对多组试管进行处理。

为了达到上述发明目的，本发明实施例提出的一种试剂瓶自动加液体样品装置，通过以下技术方案实现的:

一种试剂瓶自动加液体样品装置，涉及一种用于水样检测的消解比色管，该消解比色管的瓶盖的上下端均可与其瓶体的瓶口螺纹密封连接，且消解比色管出厂状态下瓶盖的一端通过铝箔密封有固体溶质，其特征在于包括：

瓶体执行组件，包括瓶体升降机构和瓶体旋转机构；所述瓶体升降机构用于对瓶体旋转机构可选择性的进行整体升降或整体振荡；所述瓶体旋转机构包括用于竖直放置消解比色管的定位管、受瓶体夹持执行机构驱动而选择性夹持所述定位管内消解比色管瓶体的瓶体夹具、驱动定位管和瓶体夹具绕所述定位管内消解比色管的轴线旋转的旋转执行机构；

瓶盖执行组件，包括盖体摆动机构和盖体翻转机构；所述盖体摆动机构用于使盖体翻转机构绕一竖直轴线间歇性摆动于第一极限位置和第二极限位置之间；所述盖体翻转机构包括在其处于第一极限位置时受盖体夹持执行机构驱动而选择性夹持定位管内消解比色管瓶盖的瓶盖夹具，以及在其处于第二极限位置时驱动瓶盖夹具绕一水平轴间隙性旋转的翻转执行机构；

破盖执行机构，具有尖头朝下的顶针，以及在所述瓶体旋转机构下降时驱动所述顶针摆动至所述定位管正上方的破盖摆动执行机构；

机械手执行组件，包括一个在横移机构和纵移机构驱动下移动于瓶体执行组件、加热执行组件和分光检测组件之间的平移台；所述平移台上设置有第一机械手、第二机械手以及两个分别驱动所述第一机械手、第二机械手相对平移台上下移动的机械手升降机构；所述第一机械手用于对液体样品进行搅拌的同时吸取液体样品并将液体样品加入所述定位管内的消解比色管内；所述第二机械手用于夹取消解比色管并放入所述定位管内。

所述瓶体夹具和瓶盖夹具均包括抓手支架、对称铰接于所述抓手支架上的左、右抓手，以及带动所述左、右抓手放开或抓拢的连杆机构；所述连杆机构连接有一滑块并随滑块运动而运动；所述瓶体夹持执行机构包括瓶体夹持驱动电机，所述瓶体夹持驱动电机所连接的丝杆上的螺母固定连接所述瓶体夹具的滑块，从而驱动所述瓶体夹具的滑块在对应导轨内滑动；所述定位管侧壁对称开设有两个窗口，所述瓶体夹具的左、右抓手被配置于所述窗口处；所述盖体夹持执行机构包括盖体夹持驱动电机，所述盖体夹持驱动电机所连接的丝杆上的螺母固定连接所述瓶盖夹具的滑块，从而驱动所述瓶盖夹具的滑块在对应导轨内滑动。

所述盖体摆动机构包括可转动设置的盖体转台、盖体摆动驱动电机、底板和设立在底板上的第一立板和第二立板，所示盖体摆动驱动电机通过齿轮传动机构驱动所述盖体转台绕其中心轴自转，所述底板固定安装于所述转台上。

所述翻转执行机构包括一旋转结构件和驱动旋转结构件的翻转驱动机构，所述旋转结构件中安装所述瓶盖夹具和盖体夹持执行机构，且所述瓶盖夹具的左、右抓手对称于所述旋转结构件轴线设置。

所述第一立板和第二立板上分别设有圆孔，所述圆孔上安装有轴承，这两个所述轴承同轴设置，且内圈均套设在旋转结构件上；所述旋转结构件在第一立板和第二立板之间的部分安装有一盖体翻转从动轮，所述翻转驱动机构包括盖体翻转驱动电机，所述盖体翻转驱动电机的输出轴上安装有盖体翻转主动轮，一盖体翻转皮带卷绕于盖体翻转主动轮和盖体翻转从动轮之间并张紧；所述旋转结构件沿其旋转轴线开设有中心通孔，此中心通孔构成瓶盖夹具上滑块的导轨。

所述瓶体升降机构包括多根竖直设立的导柱、连杆、转盘和驱动转盘在竖直平面自转的转盘驱动机构；所述瓶体旋转机构可活动设置于所述导柱上，所述连杆一端与所述转盘的外缘铰接，另一端与所述瓶体旋转机构铰接。

所述旋转执行机构包括升降板、瓶体转台和瓶体旋转驱动电机，所述升降板可活动设置于所述导柱上，所述连杆与所述升降板铰接；所述瓶体转台可转动式设立于所述升降板上，所述瓶体旋转驱动电机通过皮带传动结构驱动所述瓶体转台转动；所述瓶体转台的轴线竖直设置，且所述定位管固定设立于所述瓶体转台的中轴线上。

所述转盘驱动机构包括瓶体升降驱动电机，所述瓶体升降驱动电机通过皮带传动驱动所述转盘转动。

所述纵移机构包括纵移皮带、纵移驱动电机、纵移平台、端面板和连接于所述纵移平台和端面板之间的纵移导轨构成，纵移皮带在一对纵移带轮之间卷绕，这对带轮直径相同，其一带轮安装在纵移驱动电机的输出轴上，另一纵移带轮可转动设置在一从动轮座上,使纵移皮带水平纵向布置；所述平移台可活动设置于所述导柱上，并与纵移皮带一侧固定，由此平移台能在纵移皮带的带动下沿纵移导轨滑动；

所述横移机构包括横移皮带、横移驱动电机、第一横移导轨和第二横移导轨；所述第一横移导轨和第二横移导轨平行且垂直于所述纵移导轨设置；所述纵移平台固定于所述第一横移导轨的滑块上，所述端面板可活动设置于所述第二横移导轨上；所述横移皮带在一对横移带轮之间卷绕，这对横移带轮直径相同，其一横移带轮安装在所述横移驱动电机的输出轴上，另一横移带轮可转动设置在一横移从动轮座上，从而使横移皮带水平横向布置；所述纵移机构与横移皮带一侧固定，由此纵移机构能在横移皮带的带动下沿第一横移导轨和第二横移导轨滑动。

所述的两个机械手升降机构均包括一个机械手升降电机和一组两端分别通过连接座固定为一体的导柱和齿条；所述平移台上开设有竖直设置的四个通孔，所述导柱和齿条分别被套设一个通孔内，并可沿通孔上下移动；所述机械手升降电机安装于所述纵移平台，其输出轴连接一个沿纵移导轨长度方向设置的花键轴；所述花键轴的两端分别由纵移平台和端面板上的轴承支撑；这两个花键轴与两个所述齿条以直接或间接的方式啮合传动。

本发明的优点是：结构简单，便于操作，智能化程度提高，安全，可以同时对多组试管进行处理。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1为本发明实施例所使用的试剂瓶结构示意图；

图2为本发明实施例水样自动检测设备的整体结构示意图；

图3为本发明实施例瓶体执行组件3、瓶盖执行组件4和破盖执行机构5的结构示意图；

图4为本发明实施例破盖执行机构的结构示意图；

图5为本发明实施例瓶盖执行组件的结构示意图I；

图6为本发明实施例瓶盖执行组件的结构示意图II；

图7为本发明实施例瓶盖执行组件的剖视图；

图8为本发明实施例瓶体执行组件的结构示意图；

图9为本发明实施例瓶体执行组件的剖视图；

图10为本发明实施例机械手执行组件结构示意图I；

图11为本发明实施例机械手执行组件结构示意图II；

图12为本发明实施例放置试剂瓶步骤的示意图；

图13为本发明实施例戳破瓶盖铝膜步骤的示意图；

图14为本发明实施例旋转开盖步骤的示意图；

图15为本发明实施例加样及翻转瓶盖步骤的示意图；

图16为本发明实施例旋紧瓶盖步骤的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

参见图1-16所示，标号分别表示：

消解比色管1

瓶盖11、瓶体12

机体2

机柜21

水样试管工位211

试管架212

拉手2121

消解比色管工位213

消解比色管架214

拉手2141

机械手清洗工位215

上部框架22

机架23

顶板231、底板232、侧板233

瓶体执行组件3

瓶体升降机构31

导柱311、瓶体升降驱动电机312、瓶体升降主动轮313、瓶体升降皮带314、连杆315、转盘316、瓶体升降从动轮317

瓶体旋转机构32

定位管321

窗口3211

瓶体夹具322

抓手支架3221、左抓手3222、右抓手3223、连杆机构3224、滑块3225

旋转执行机构323

升降板3231、瓶体转台3232、瓶体旋转驱动电机3233、皮带3234

瓶体夹持执行机构324

瓶体夹持驱动电机3241、丝杆3242、螺母3243

瓶盖执行组件4

盖体摆动机构41

底板411、第一立板412、第二立板413、盖体转台414、盖体摆动驱动电机415、齿轮传动机构416

盖体翻转机构42

瓶体夹持执行机构421

盖体夹持驱动电机4211、丝杆4212、螺母4213

瓶盖夹具422

抓手支架4221、左抓手4222、右抓手4223、连杆机构4224、滑块4225

翻转执行机构423

旋转结构件4231、盖体翻转皮带4232、盖体翻转驱动电机4233、轴承4234、轴承4235、盖体翻转从动轮4236、盖体翻转主动轮4237

破盖执行机构5

顶针51、顶针摆动驱动电机52、摆臂53

机械手执行组件6

横移机构61

横移皮带611、横移驱动电机612、第一横移导轨613、滑块6131、第二横移导轨614、横移带轮615

纵移机构62

滚轮621、纵移皮带622、纵移驱动电机623、和纵移导轨624、纵移平台625、端面板626

平移台63

第一机械手631

导柱6311、齿条6312、连接座6313、吸管6314、搅拌棒6315、花键轴6316、第一机械手升降电机6317

第二机械手632

导柱6321、齿条6322、第一机械手升降电机6323、花键轴6324、气缸6325、夹具6326、连接座6327

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实施例提供一种试剂瓶自动加液体样品装置，该试剂瓶自动加液体样品装置涉及一种特制的试剂瓶，参见图1所述该试剂瓶1的瓶盖11的上下端均可密封盖合于其瓶体12上，且试剂瓶1出厂状态下，瓶盖12上端通过铝箔密封有固体溶质。

需要注意的是，本发明所公开的试剂瓶自动加液体样品装置并非仅仅适用于上述的特制消解比色管，而是采用上述特制的消解比色管能够实现整个检测程序全自动检测，是效率最高的一种方案。而其他常规的消解比色管同样适用于本发明所公开的加液体样品装置，仅是在加入试剂过程中需要人工作业或者其他设备辅助作业。

对于采用这种消解比色管的原因，以下将结合装置结构进行详细描述。参见图2-9所示，本实施例中试剂瓶自动加液体样品装置包括：

一、机体2

机体2为试剂瓶自动加液体样品装置的主体，下部设置机柜21，在机柜21的后侧通过立柱设置有上部框架22。

机柜21用于安装水样试管工位、消解比色管工位、机械手清洗工位、加热执行组件7、分光检测组件8、瓶体执行组件3、瓶盖执行组件4、破盖执行机构5和控制器。

上部框架22用于安装机械手执行组件6。

水样试管工位211用于放置并定位试管架212，试管架212用于盛放装有水样的试管。试管架212的中心处向上延伸凸起有一拉手2121，用于人工上样。

消解比色管工位213用于放置并定位消解比色管架214，消解比色管架214用于盛放消解比色管，人工上样(比色管)后，中心处向上延伸凸起有一拉手2141，用于机械手执行组件6将之整体夹持进行移动，例如放置在加热执行组件7内。

机械手清洗工位215位于水样试管工位211旁，其下为一个腔体，腔体内装有喷头等清洗装置。当机械手进行吸取水样和搅拌的工序后，移动至该腔体内对于机械手进行清洗，避免多次水样混杂造成测量偏差。

机体2的内部设置有一机架23，机架23呈长方体状，其具有顶板231、底板232和两块侧板233。机架23成为瓶体执行组件3、瓶盖执行组件4和破盖执行机构5的安装平台。

二、瓶体执行组件3

参见图2、图3、图8所示，瓶体执行组件3用于实现对瓶体12的各种动作指令，其包括瓶体升降机构31、瓶体旋转机构32。瓶体升降机构31用于对瓶体旋转机构32进行整体升降或振荡。

2.1瓶体旋转机构32

参见图8和图9所示，瓶体旋转机构32包括定位管321、瓶体夹具322、旋转执行机构323和瓶体夹持执行机构324。其中：

定位管321大致呈中空的管状结构，其上端敞口，其中空的腔体恰可竖直放置消解比色管1。定位管321的侧壁上对称开设有两个窗口3211，此两个窗口3211处配置有瓶体夹具322的左、右抓手。

瓶体夹具322受瓶体夹持执行机构324驱动而选择性夹持定位管321内消解比色管1的瓶体12。瓶体夹具322包括由滑块3225和导轨构成的导轨副、抓手支架3221、对称铰接于抓手支架3221上的左抓手3222和右抓手3223，以及带动左抓手3222和右抓手3223放开或抓拢的连杆机构3224。左抓手3222和右抓手3223上相对的侧面具有适配瓶体12的凹槽。连杆机构3224连接滑块3225并随该滑块3225运动而运动。

瓶体夹持执行机构324包括瓶体夹持驱动电机3241，瓶体夹持驱动电机3241的转轴连接有丝杆3242，丝杆3242上安装有螺母3243，螺母3243与滑块3225连接并驱动滑块3225在对应导轨内滑动。由此，当瓶体夹持驱动电机3241运行时，其转轴带动丝杆3242转动，进而带动螺母3243在丝杆3242上垂直移动，滑块3225随之运动从而使连杆机构3224拉动左抓手3222和右抓手3223放开或者抓拢。

旋转执行机构323用于驱动定位管321、瓶体夹具322和瓶体夹持执行机构324绕定位管321内消解比色管1轴线自转。

旋转执行机构323包括升降板3231、瓶体转台3232和瓶体旋转驱动电机3233。瓶体转台3232可转动式竖直设立于升降板3231上，而瓶体旋转驱动电机3233通过皮带3234驱动转台3232转动，由于皮带传动结构为本领域常见传动手段，故在此不再赘述。瓶体转台3232的轴线竖直设置，且所述定位管321固定设立于瓶体转台3232的中轴线上。

2.2瓶体升降机构31

参见图3和图8所示，瓶体升降机构31包括四根导柱311、瓶体升降驱动电机312、连杆315、转盘316以及在一个瓶体升降主动轮313和瓶体升降从动轮317之间卷绕的瓶体升降皮带314。

四根导柱311竖直设立于机架23的底板232。升降板3231对应开设有套装于导柱311的孔，并可活动设置于导柱311上，沿导柱311上下活动。

转盘316具有转轴，其由位于底板232上的一个支架的轴承支撑，并可在竖直平面自转，转盘316与瓶体升降从动轮317同轴固定，并在瓶体升降从动轮317带动下转动。

瓶体升降驱动电机312转轴上安装有瓶体升降主动轮313，通过瓶体升降皮带314传动带动转盘316的转动。转盘316的外缘处铰接连杆315，连杆315的另一端与升降板3231铰接；由此随转盘316转动，瓶体旋转机构32被连杆315带动沿导柱311上下周期性运动。

由上可知，当需要瓶体旋转机构32缓速升降时，控制瓶体升降驱动电机312以低速转动。而需要瓶体旋转机构32进行振荡时，控制瓶体升降驱动电机312以高速转动。

三、瓶盖执行组件4

参见图5、图6所示，瓶盖执行组件4设于瓶体执行组件3上方，用于实现对瓶盖11的各种动作指令，其包括盖体摆动机构41和盖体翻转机构42。其中：

3.1盖体摆动机构41

参见图5所示，盖体摆动机构41用于使盖体翻转机构42绕一竖直轴线间歇性摆动于第一极限位置和第二极限位置之间。

盖体摆动机构41包括盖体转台414、盖体摆动驱动电机415、底板411和设立在底板411上的第一立板412和第二立板413。

盖体摆动驱动电机415安装于机架23的顶板231的下表面，而盖体转台414可转动式设置于机架23的顶板231的上表面，并通过一组齿轮机构416连接盖体摆动驱动电机415的输出轴，由此盖体摆动驱动电机415运行时通过一组齿轮传动机构416驱动转台转动。而盖体转台414的转轴所在轴线即构成了上述的盖体翻转机构42摆动所围绕的竖直轴线。由于齿轮传动结构为本领域常见传动手段，故在此不再赘述。

第一立板412设立于底板411一段并组合形成L形，而第二立板413平行于第一立板412设置，并设立在底板411的中部。底板411固定在盖体转台414上。

3.2盖体翻转机构42

参见图5-7所示，盖体翻转机构42安装在第一立板412和第二立板413上，其包括瓶体夹持执行机构421、瓶盖夹具422和翻转执行机构423。

在盖体翻转机构42处于第二极限位置时，翻转执行机构423驱动瓶盖夹具422绕一水平轴间隙性旋转。在盖体翻转机构42处于第一极限位置时，瓶盖夹具422受盖体夹持执行机构驱动而选择性夹持定位管321内消解比色管1的瓶盖11。

翻转执行机构423包括旋转结构件4231、盖体翻转皮带4232和盖体翻转驱动电机4233。第一立板412和第二立板413上同轴开设有圆孔，第一立板412孔的孔径大于第二立板413上的孔的孔径，第一立板412圆孔上安装有轴承4234(与轴承4234的外圈固定连)，第二立板413圆孔上安装有轴承4235(与轴承4235的外圈固定连)。轴承4234和轴承4235的内圈套设在旋转结构件4231上，并固定连接。由此，旋转结构件4231可活动设置于第一立板412和第二立板413，并绕一水平轴线自转。旋转结构件4231在第一立板412和第二立板413之间的部分安装有一盖体翻转从动轮4236。而盖体翻转驱动电机4233固定安装于和第二立板413的侧面，其输出轴上安装有盖体翻转主动轮4237，盖体翻转皮带4232卷绕于盖体翻转主动轮4237和盖体翻转从动轮4236之间并张紧。由此，盖体翻转驱动电机4233启动时，通过皮带传动带动旋转结构件4231自转。

旋转结构件4231沿其旋转轴线开设有中心通孔，此中心通孔构成一个导向的导轨。

瓶盖夹具422包括由滑块4225、抓手支架4221、对称铰接于抓手支架4221上的左抓手4222和右抓手4223，以及带动左抓手4222和右抓手4223放开或抓拢的连杆机构4224。

抓手支架4221固定于旋转结构件4231上，具体的说固定在旋转结构件4231位于第一立板412外侧的端面上。左抓手4222和右抓手4223上相对的侧面具有适配瓶盖11的凹槽。连杆机构4224分别与左抓手4222和右抓手4223铰接，并连接滑块4225从而随该滑块4225运动而运动。滑块4225大致呈圆柱状，其被套设于旋转结构件4231的中心通孔内，并与中心通孔构成一个导轨副。左抓手4222和右抓手4223对称于旋转结构件4231轴线设置。

盖体夹持执行机构421包括盖体夹持驱动电机4211，盖体夹持驱动电机4211的转轴连接有丝杆4212，丝杆4212上安装有螺母4213，螺母4213与滑块4225连接并驱动滑块4225在对应的中心通孔内滑动。由此，当盖体夹持驱动电机4211运行时，其转轴带动丝杆4212转动，进而带动螺母4213在丝杆4212上水平移动，滑块4225随之运动从而使连杆机构4224拉动左抓手4222和右抓手4223放开或者抓拢。

四、破盖执行机构5

参见图4所示，破盖执行机构5包括顶针51、摆臂53以及破盖摆动执行机构。破盖摆动执行机构包括顶针摆动驱动电机52，顶针摆动驱动电机52固定设于机架23的顶板231的底面，其输出轴向上延伸到顶板231上。摆臂53一端连接顶针摆动驱动电机52的输出轴，另一端固定有顶针51。顶针51的尖头朝下设置，其顶针51的尖头朝向和顶针摆动驱动电机52的输出轴的轴向均垂直于摆臂53的长度方向。由此，当瓶体旋转机构32降下时，顶针摆动驱动电机52驱动摆臂53摆动，顶针51恰可移动至定位管321正上方。当瓶体旋转机构32重新升起，则恰可戳破定位管321内消解比色管1的瓶盖11铝膜。

五、机械手执行组件6

参见图10和图11所示，机械手执行组件6包括横移机构61、纵移机构62和平移台63。横移机构61用于对纵移机构62进行整体水平横向平移，而纵移机构62用于对平移台63进行整体水平纵向平移。

5.1横移机构61

横移机构61包括横移皮带611、横移驱动电机612、第一横移导轨613和第二横移导轨614。第一横移导轨613和第二横移导轨614均水平横向设置，第一横移导轨613由多个并列的直线导轨构成，该些直线导轨各具有滑块6131。纵移机构62一端固定于滑块6131上，另一端设有滚轮621，滚轮621滚动设置于第二横移导轨614上，由此实现纵移机构62的横向平移。

横移皮带611在一对横移带轮615之间卷绕，这对一对横移带轮615直径相同，其一横移带轮615安装在横移驱动电机612的输出轴上，另一横移带轮可转动设置在一从动轮座上，并能够绕自身转轴转动。通过一对横移带轮615的支撑，横移皮带611水平横向布置。纵移机构62与横移皮带611一侧固定，纵移机构62能在横移皮带611的带动下沿第一横移导轨613和第二横移导轨614滑动。

5.2纵移机构62

纵移机构62包括纵移皮带622、纵移驱动电机623和纵移导轨624、纵移平台625和端面板626构成，其中纵移平台625与滑块6131固定连接，而滚轮621则可转动式安装于端面板626上。纵移导轨624由至少三根导柱构成，该些导柱平行并连接于纵移平台625和端面板626之间，将纵移导轨624、纵移平台625和端面板626连接为一体。而平移台63可活动设置于该些导柱上。

纵移皮带622在一对纵移带轮之间卷绕，这一对纵移带轮直径相同，其一纵移带轮安装在一驱动电机623的输出轴上，另一纵移带轮可转动设置在一从动轮座上，并能够绕自身转轴转动。通过一对纵移带轮的支撑，纵移皮带622水平纵向布置。平移台63与纵移皮带622一侧固定，由此平移台63能在纵移皮带622的带动下沿导轨624滑动。

5.3平移台63

平移台63上设置有第一机械手631、第二机械手632、第一机械手升降电机6317和第二机械手升降电机6323。

第一机械手631包括导柱6311和齿条6312，导柱6311和齿条6312均大致呈圆柱体状，二者的上下两端通过连接座6313固定连接为一体。而平移台63上开设有竖直设置的多个通孔，导柱6311和齿条6312分别被套设一个通孔内，并可沿通孔上下移动。位于下端的连接座6313上安装有吸管6314和搅拌电机(图中未示)，搅拌电机的输出轴向下延伸设置，并连接有一搅拌棒6315，搅拌棒6315低于吸管6314设置。吸管6314连接注射器装置，搅拌棒6315用于对液体样品进行搅拌的同时吸取液体样品并将液体样品加入所述定位管321内的消解比色管瓶体12内。

第二机械手632和第一机械手631结构大致相同，同样包括导柱6321和齿条6322。导柱6321和齿条6322均大致呈圆柱体状，二者的上下两端通过连接座6327固定连接为一体。导柱6321和齿条6322分别被套设一个通孔内，并可沿通孔上下移动。位于下端的连接座6327上安装有气缸6325。气缸6325的执行端上安装有夹具6326，由气缸6325驱动夹具6326执行夹取动作，用于夹取试管架、消解比色管架或者消解比色管，并放入对应位置。

第一机械手升降电机6317的输出轴连接一个沿导轨624长度方向设置的花键轴6316，第二机械手升降电机6323的输出轴连接一个沿导轨624长度方向设置的花键轴6324。花键轴6324和花键轴6316两端由纵移平台625和端面板626上的轴承支撑并旋转。花键轴6316与齿条6312，花键轴6324和齿条6322通过设置在花键轴上的齿轮相啮合，由此当第一机械手升降电机6317或第二机械手升降电机6323在运行时，带动花键轴转动，进而使齿条上下运行，第一机械手631或第二机械手632也随之上下移动。

六、控制器

控制器控制连接瓶体升降机构、瓶体夹持执行机构、旋转执行机构、盖体摆动机构、盖体夹持执行机构、翻转执行机构、破盖摆动执行机构、第一机械手、第二机械手、机械手升降机构、横移机构和纵移机构。以下将结合本装置的动作原理和动作逻辑，对于控制器进行说明。另外，控制器还连接人机交互模块，用于控制器与外界的信息交流。

结合上述装置结构，以下对于本发明实施例工作原理和具体动作步骤进行详细说明：

A、夹取处理前消解比色管

启动横移驱动电机612和纵移驱动电机623，控制平移台63移动，将第二机械手632移动至消解比色管工位213，并对准消解比色管架214上待夹取的消解比色管1。

之后启动第二机械手升降电机6323，控制第二机械手632向下移动，当到位后启动气缸驱动其上夹具夹紧消解比色管1。

B、放置消解比色管

见图12所示，此时瓶体旋转机构32处于升起状态，盖体翻转机构42处于第一极限位置，且瓶盖夹具422的左抓手4222和右抓手4223处于张开状态。

启动第二机械手升降电机6323启动抬起第二机械手632，之后启动横移驱动电机612和纵移驱动电机623，控制平移台63移动，将第二机械手632经由左抓手4222和右抓手4223之间的张开处，移动至对应定位管321上方。

这里需要注意的是，在优选的实施例中无论消解比色管架放置于何处，第二机械手632移动至定位管321上方前的路径均经过左抓手4222和右抓手4223之间的张开处。这是因为：一方面虽然可以通过将盖体翻转机构42摆动至第二极限位置的方式来使机械手运动路径更短，但增加了摆动动作而得不偿失。另一方面当瓶盖夹具422完成旋盖动作后松开瓶盖11，不需要增加额外动作即处于张开状态。因此选择机械手通过瓶盖夹具422张开处进入指定位置。

启动第二机械手升降电机6323，控制第二机械手632向下移动，当到位后启动气缸驱动其上夹具松开消解比色管1，消解比色管1进入定位管321，启动瓶体夹持驱动电机3241，控制左抓手3222和右抓手3223抓拢，消解比色管1被固定于定位管321内。

启动第二机械手升降电机6323控制第二机械手632升起，之后启动横移驱动电机612和纵移驱动电机623，控制平移台63移动至次一待抓取消解比色管位置，等待下一轮作业。

C、戳破瓶盖铝膜

见图13所示，启动瓶体升降驱动电机312，控制瓶体旋转机构32下降。

启动破盖执行机构5的顶针摆动驱动电机52，驱动摆臂53摆动，顶针51移动至定位管321正上方。

启动瓶体升降驱动电机312，控制瓶体旋转机构32重新升起，则恰可戳破定位管321内消解比色管1的瓶盖11铝膜,并使铝膜内的固体溶质暴露(固体溶质呈块状并与瓶盖11的内壁结合，在翻转时不会洒出)。

启动顶针摆动驱动电机52，驱动摆臂53摆回原位，等待下一轮作业。

D、旋转开盖

见图14所示，启动瓶体升降驱动电机312，使瓶体旋转机构32升起至其上瓶盖11位于左抓手4222和右抓手4223之间。

启动盖体夹持驱动电机4211，控制左抓手4222和右抓手4223抓拢瓶盖12。

启动瓶体旋转驱动电机3233，控制驱动定位管321和瓶体夹具322旋转，进而带动瓶体12旋转，同时有升降驱动电机312向下缓慢运动，从而使瓶盖11脱离瓶盖体12。

E、翻转瓶盖

见图15所示，启动盖体摆动驱动电机415，驱动盖体翻转机构42移动至第二极限位置。

启动盖体翻转驱动电机4233，驱动旋转结构件4231旋转180度，而左抓手4222和右抓手4223所抓紧的瓶盖11也随之旋转180度，完成翻转。

F、吸取水样

在盖体翻转机构42移开后，启动横移驱动电机612和纵移驱动电机623，控制平移台63移动，将第一机械手631移动至水样试管工位211上方，之后启动第一机械手升降电机6317，控制第一机械手631下降，吸管6314和搅拌棒6315进入试管架212上装有水样的试管中，搅拌棒6315对水样进行搅拌的同时吸管6314吸取水样，吸取水样后停止搅拌。

G、注入水样并清洗第一机械手

启动横移驱动电机612和纵移驱动电机623，控制平移台63移动，将第一机械手631移动至定位管321上方，之后启动第一机械手升降电机6317，控制第一机械手631下降，到位后吸管6314向定位管321内的瓶体12注入水样。

启动第一机械手升降电机6317，控制第一机械手631抬起，之后启动横移驱动电机612和纵移驱动电机623，控制平移台63移动，将第一机械手631移动至机械手清洗工位215上方，之后启动第一机械手升降电机6317，控制第一机械手631下降进行清洗，之后再次抬起等待下一轮作业。

H、旋紧瓶盖

见图16所示，启动盖体摆动驱动电机415，驱动盖体翻转机构42移动至第一极限位置，此时瓶盖11正位于瓶体12上方。

启动瓶体旋转驱动电机3233，控制驱动定位管321和瓶体夹具322旋转，进而带动瓶体12旋转，同时有升降驱动电机312向上缓慢运动，从而使瓶盖11与瓶盖体12旋紧。

启动盖体夹持驱动电机4211，控制左抓手4222和右抓手4223张开放开瓶盖12。

I、振荡消解比色管

启动瓶体升降驱动电机312，瓶体旋转机构32及其上的消解比色管1被转盘316及连杆315带动上下周期性振荡。通过振荡消解比色管1内的水样接触瓶盖12的溶质并对之进行溶解，溶解完成后停止振荡。

J、放置处理后的消解比色管

启动瓶体升降驱动电机312，使瓶体旋转机构32升起。

启动瓶体夹持驱动电机3241，控制左抓手3222和右抓手3223张开。

启动横移驱动电机612和纵移驱动电机623，控制平移台63移动，将第二机械手632移动至定位管321正上方。

启动第二机械手升降电机6323启动抬起第二机械手632，之后启动横移驱动电机612和纵移驱动电机623，控制平移台63移动至消解比色管工位213。

启动第二机械手升降电机6323，控制第二机械手632向下移动，当到位后启动气缸驱动其上夹具松开消解比色管1，消解比色管1进入消解比色管架214，启动横移驱动电机612和纵移驱动电机623，控制平移台63移动至次一待抓取消解比色管位置，等待下一轮作业。

以上通过实施例对于本发明的发明意图和实施方式进行详细说明，但是本发明所属领域的一般技术人员可以理解，本发明以上实施例仅为本发明的优选实施例之一，为篇幅限制，这里不能逐一列举所有实施方式，任何可以体现本发明权利要求技术方案的实施，都在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种试剂瓶自动加液体样品装置，涉及一种用于水样检测的消解比色管，该消解比色管的瓶盖的上下端均可与其瓶体的瓶口螺纹密封连接，且消解比色管出厂状态下瓶盖的一端通过铝箔密封有固体溶质，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述的一种试剂瓶自动加液体样品装置，其特征在于：所述瓶体夹具和瓶盖夹具均包括抓手支架、对称铰接于所述抓手支架上的左、右抓手，以及带动所述左、右抓手放开或抓拢的连杆机构；所述连杆机构连接有一滑块并随滑块运动而运动；所述瓶体夹持执行机构包括瓶体夹持驱动电机，所述瓶体夹持驱动电机所连接的丝杆上的螺母固定连接所述瓶体夹具的滑块，从而驱动所述瓶体夹具的滑块在对应导轨内滑动；所述定位管侧壁对称开设有两个窗口，所述瓶体夹具的左、右抓手被配置于所述窗口处；所述盖体夹持执行机构包括盖体夹持驱动电机，所述盖体夹持驱动电机所连接的丝杆上的螺母固定连接所述瓶盖夹具的滑块，从而驱动所述瓶盖夹具的滑块在对应导轨内滑动。

3.根据权利要求1所述的一种试剂瓶自动加液体样品装置，其特征在于：所述盖体摆动机构包括可转动设置的盖体转台、盖体摆动驱动电机、底板和设立在底板上的第一立板和第二立板，所示盖体摆动驱动电机通过齿轮传动机构驱动所述盖体转台绕其中心轴自转，所述底板固定安装于所述转台上。

4.根据权利要求3所述的一种试剂瓶自动加液体样品装置，其特征在于：所述翻转执行机构包括一旋转结构件和驱动旋转结构件的翻转驱动机构，所述旋转结构件中安装所述瓶盖夹具和盖体夹持执行机构，且所述瓶盖夹具的左、右抓手对称于所述旋转结构件轴线设置。

5.根据权利要求4所述的一种试剂瓶自动加液体样品装置，其特征在于：所述第一立板和第二立板上分别设有圆孔，所述圆孔上安装有轴承，这两个所述轴承同轴设置，且内圈均套设在旋转结构件上；所述旋转结构件在第一立板和第二立板之间的部分安装有一盖体翻转从动轮，所述翻转驱动机构包括盖体翻转驱动电机，所述盖体翻转驱动电机的输出轴上安装有盖体翻转主动轮，一盖体翻转皮带卷绕于盖体翻转主动轮和盖体翻转从动轮之间并张紧；所述旋转结构件沿其旋转轴线开设有中心通孔，此中心通孔构成瓶盖夹具上滑块的导轨。

6.根据权利要求1所述的一种试剂瓶自动加液体样品装置，其特征在于：所述瓶体升降机构包括多根竖直设立的导柱、连杆、转盘和驱动转盘在竖直平面自转的转盘驱动机构；所述瓶体旋转机构可活动设置于所述导柱上，所述连杆一端与所述转盘的外缘铰接，另一端与所述瓶体旋转机构铰接。

7.根据权利要求6所述的一种试剂瓶自动加液体样品装置，其特征在于：所述旋转执行机构包括升降板、瓶体转台和瓶体旋转驱动电机，所述升降板可活动设置于所述导柱上，所述连杆与所述升降板铰接；所述瓶体转台可转动式设立于所述升降板上，所述瓶体旋转驱动电机通过皮带传动结构驱动所述瓶体转台转动；所述瓶体转台的轴线竖直设置，且所述定位管固定设立于所述瓶体转台的中轴线上。

8.根据权利要求7所述的一种试剂瓶自动加液体样品装置，其特征在于：所述转盘驱动机构包括瓶体升降驱动电机，所述瓶体升降驱动电机通过皮带传动驱动所述转盘转动。

9.根据权利要求8所述的一种试剂瓶自动加液体样品装置，其特征在于：所述纵移机构包括纵移皮带、纵移驱动电机、纵移平台、端面板和连接于所述纵移平台和端面板之间的纵移导轨构成，纵移皮带在一对纵移带轮之间卷绕，这对带轮直径相同，其一带轮安装在纵移驱动电机的输出轴上，另一纵移带轮可转动设置在一从动轮座上,使纵移皮带水平纵向布置；所述平移台可活动设置于所述导柱上，并与纵移皮带一侧固定，由此平移台能在纵移皮带的带动下沿纵移导轨滑动；

10.根据权利要求9所述的一种试剂瓶自动加液体样品装置，其特征在于：所述的两个机械手升降机构均包括一个机械手升降电机和一组两端分别通过连接座固定为一体的导柱和齿条；所述平移台上开设有竖直设置的四个通孔，所述导柱和齿条分别被套设一个通孔内，并可沿通孔上下移动；所述机械手升降电机安装于所述纵移平台，其输出轴连接一个沿纵移导轨长度方向设置的花键轴；所述花键轴的两端分别由纵移平台和端面板上的轴承支撑；这两个花键轴与两个所述齿条以直接或间接的方式啮合传动。