CN115848926A - 一种实验室用的物料运输系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实验室用的物料运输系统，属于物料运输技术领域，包括轨道模块、运输模块、泄漏处理模块、泄漏检测模块和控制模块，所述轨道模块、运输模块、泄漏处理模块和泄漏检测模块与控制模块通信连接，所述轨道模块包括导轨，所述运输模块滑动设置于导轨下方，所述泄漏检测模块包括若干泄漏检测传感器，若干所述泄漏检测传感器沿导轨等距离布置，所述泄漏处理模块包括若干泄漏处理箱，若干所述泄漏处理箱等距离布置于导轨下方；其平衡低污染风险和运输效率的同时对周围环境影响小，自动化程度高。

Description

一种实验室用的物料运输系统

技术领域

本发明属于物料运输技术领域，具体涉及一种实验室用的物料运输系统。

背景技术

随着生产力和物流技术的发展，生产车间、实验室等场景下，工作步骤数量及分工精细化程度也随之提高，因此在各步骤职能部门和各分工职能部门之间物料运输系统需要承载更多的转运工作，这对自动化的物料运输系统的要求也越来越高，物料运输是生产中的重要环节，其运输的速度关系着整个分工链条的工作效率，其运输的准确度关系着整个分工链条的工作质量。

在所有需要物料运输系统的场景中，实验室用的物料运输系统显得尤为特殊，一方面，实验室所用的物料大多只能在特定环境下进行操作，在非特定环境下对周边环境及具有污染性甚至危害性，因此，实验室用的物料运输系统在运输过程中往往需要配合物料容器防止物料泄漏，且一旦发生泄漏时能最大程度降低泄漏影响，同时，实验室作为实验用的场所，需要最大程度地尽可能控制实验变量，因此对所有周围环境因素做最严格的限定，比如运输系统产生的噪音，所以以诸如噪音和震动这样的环境干扰为代价提高运输效率会显得得不偿失，针对此，一般的技术方案为降低运输速度以减小运输震动进而降低物料泄漏风险，或利用磁轨降低运输噪音以控制实验环境变量，但是前者会导致运输效率下降，进而导致整个分工链条的效率下降，后者未能兼顾运输发生泄漏时对泄漏的处理，同时，现有的实验室用的物料运输系统方案未能与物料入库和登记系统进行有机结合，自动化程度较低，未能根据入库和登记系统中的物料数据灵活调整运输模式，因此需要一种兼顾污染风险低和运输效率的同时对周围环境影响小的自动化程度高的实验室用的物料运输系统。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种实验室用的物料运输系统，具有平衡低污染风险和运输效率的同时对周围环境影响小的自动化程度高的特点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种实验室用的物料运输系统，包括轨道模块、运输模块、泄漏处理模块、泄漏检测模块和控制模块，所述轨道模块、运输模块、泄漏处理模块和泄漏检测模块与控制模块通信连接，所述轨道模块包括导轨，所述运输模块滑动设置于导轨下方，所述泄漏检测模块包括若干泄漏检测传感器，若干所述泄漏检测传感器沿导轨等距离布置，所述泄漏处理模块包括若干泄漏处理箱，若干所述泄漏处理箱等距离布置于导轨下方。

通过将若干泄漏检测传感器沿导轨等距离布置，一旦物料在运输过程中发生泄漏，位于其附近的泄漏检测传感器可及时探测到泄漏并将警报上传至控制模块；同时通过将若干泄漏处理箱等距离布置于铁轨下方，一旦物料在运输过程中发生泄漏，运输模块可前往就近的泄漏处理箱并将物料送至其中进行处置，进一步降低泄漏造成的后果。

作为本发明的一种优选技术方案，所述导轨对称安装有导轨线圈，所述导轨安装有驱动线圈，任一所述运输模块包括动力单元和容纳单元，所述动力单元滑动设置于导轨下方并与导轨线圈配合安装有抬升线圈，所述动力单元与驱动线圈配合安装有驱动杆，所述控制单元控制运输模块的运动速度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述容纳单元与动力单元通过电磁铁可拆卸连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述泄漏处理模块还包括负压单元，所述负压单元一端与泄漏处理箱连接。

作为本发明的一种优选技术方案，任一所述泄漏处理箱内壁布设有缓冲垫。

作为本发明的一种优选技术方案，所述导轨和运输模块之间设有定位组件，定位组件包括防撞磁铁组和距离探测器，所述防撞磁铁组包括设置于导轨的第一磁铁和设置于运输单元的第二磁铁，两磁铁的位置对应匹配且磁极相反，两磁铁为电磁铁并与距离探测器通信连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述负压单元内设置有单向空气阀。

作为本发明的一种优选技术方案，所述泄漏处理模块还包括废弃物容纳单元，所述废弃物容纳单元与负压单元另一端连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述容纳单元为电磁屏蔽箱。

本发明的有益效果为：

（1）通过将若干泄漏检测传感器沿导轨等距离布置，一旦物料在运输过程中发生泄漏，位于其附近的泄漏检测传感器可及时探测到泄漏并将警报上传至控制模块；

（2）通过将若干泄漏处理箱等距离布置于铁轨下方，一旦物料在运输过程中发生泄漏，运输模块可前往就近的泄漏处理箱并将物料送至其中进行处置，进一步降低泄漏造成的后果；

（3）通过设置导轨线圈、抬升线圈、驱动线圈和驱动杆，使得运输模块可以免于和导轨接触的同时完成物料的运输，泄漏风险低且对周围产生的噪音和震动较小。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明轨道模块和运输模块的结构剖面示意图；

图2为本发明结构剖面示意图的A处放大图；

图3为本发明轨道模块和运输模块的结构剖面示意图；

图4为本发明整体系统控制回路示意图。

主要元件符号说明：

图中：1、控制模块；2、轨道模块；21、导轨；22、导轨线圈；23、驱动线圈；24、第一磁铁；3、运输模块；31、动力单元；32、容纳单元；33、抬升线圈；34、驱动杆；35、第二磁铁；4、泄漏处理模块；41、泄漏处理箱；42、负压单元；43、单向空气阀；44、废弃物容纳单元；5、泄漏检测模块。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

请参阅图1-4，一种实验室用的物料运输系统，包括轨道模块2、运输模块3和控制模块1，轨道模块2包括导轨21，运输模块3滑动设置于导轨21下方，控制模块1与轨道模块2和运输模块3电连接，并控制轨道模块2的通电和运输模块3的启停及前进方向，使用时，导轨21负责为运输模块3规定前进方向，运输模块3负责承载货物并沿导轨21方向运动，而因为实验室往往空间有限，导致导轨21无法布设于地板上，因此本发明中，导轨21布设在天花板上，运输模块3设置于导轨21下方；而在运输模块3运行于导轨21上时存在脱轨事故的潜在风险，为减小脱轨风险，导轨21整体形状呈工字形，运输模块3和导轨21连接处为C字形空腔，C字形空腔套于工字形导轨21的下半部分外，在运行时，工字形导轨21可对含有C字形空腔的运输模块3起限位作用，减小脱轨事故的概率。

由于实验室的情况较为特殊，所用的物料一旦逸散至非指定环境下对周边环境时，轻则干扰实验结果，重则污染环境危害人身安全，为降低污染风险，本发明还包括泄漏检测模块5和控制模块1，使用时，控制模块1与泄漏处理模块4和泄漏检测模块5通信连接并负责处理泄漏检测模块5的数据，泄漏检测模块5包括若干泄漏检测传感器，负责在实验室物料发生泄漏时探测泄漏导致的环境变化，并将数据发送至控制模块1，而在运输模块3承载实验室物料在导轨21上运行时，物料有可能在运输全路径的任一一处发生泄漏，为使泄漏检测能覆盖全路径的任一一处，若干泄漏检测传感器沿导轨21等距离布置，一旦物料在运输过程中发生泄漏，位于其附近的泄漏检测传感器可及时探测到泄漏并将警报上传至控制模块1。

为使泄漏造成的后果能降到最低，本发明还包括泄漏处理模块4，泄漏处理模块4和控制模块1通信连接并受控制模块1控制，泄漏处理模块4包括若干泄漏处理箱41，泄漏处理箱41布置于铁轨下方，且高度低于滑动于导轨21上的运输模块3，泄漏处理箱41上方开设有受控制模块1控制的闸门，当控制模块1接收到泄漏检测传感器发出探测到泄漏的信号时，操控运输模块3前往对应的泄漏处理箱41并打开该泄漏处理箱41的闸门，位于上方的运输模块3可方便地将物料通过重力快速投送至泄漏处理箱41中，完成泄漏物料的快速处置，避免物料在无处理手段的环境中持续泄漏，同样地，为使泄漏处理能覆盖全路径的任一一处，若干泄漏处理箱41等距离布置于铁轨下方，使用时，一旦物料在运输过程中发生泄漏，运输模块3可前往就近的泄漏处理箱41并将物料送至其中进行处置，进一步降低泄漏造成的后果。

实验室除物料有潜在的泄漏风险外，还对实验环境有严格要求，需要避免一些因素作为变量对实验的影响，比如噪音和震动，而运输模块3通过传统的电机驱动和导轮在导轨21上运行时，电机会产生较大噪音，导轮和导轨21接触并不断转动的过程会产生较多震动，为最大减小噪音和震动对实验环境的影响，导轨21为磁悬浮轨道结构，工字形导轨21下部横杠的上表面对称安装有导轨线圈22，导轨线圈22通电后产生的磁场方向垂直于导轨21向上，同时，运输模块3包括动力单元31和容纳单元32，容纳单元32用于盛放物料，本实施例中，容纳单元32侧面开有活动门并通过活动门放置或取出物料，同时，动力单元31滑动设置于导轨21下方并与导轨线圈22配合安装有抬升线圈33，抬升线圈33通电后产生的磁场垂直于导轨21向下，同时为避免驱动磁场和抬升磁场互相干扰，导轨21在下表面中心额外安装有驱动线圈23，驱动线圈23通电后产生的磁场垂直于导轨21向上，动力单元31与驱动线圈23配合的位置安装有可通电的驱动杆34，驱动杆34水平布置并垂直于导轨21布设方向，此时驱动杆34和驱动线圈23产生的磁场垂直，需要运输模块3滑动时，导轨线圈22和抬升线圈33首先通电后产生相反方向的磁场，互斥力带动运输模块3克服重力向上浮起，随后，驱动线圈23和驱动杆34通电，驱动线圈23产生垂直于导轨21向上的磁场，垂直于磁场方向的驱动杆34通电后，磁场对驱动杆34中的运动电荷产生洛伦兹力，驱动杆34带动运输模块3加速前进，而在运动过程中，控制模块1通过改变驱动杆34中的电流方向，即可改变洛伦兹力的方向，完成运输模块3的减速及反向前进，通过设置导轨线圈22、抬升线圈33、驱动线圈23和驱动杆34，使得运输模块3可以免于和导轨21接触的同时完成物料的运输，泄漏风险低且对周围产生的噪音和震动较小。

实验室中所需要运输的物料往往是多样化的，其易破裂程度和泄漏后的危险程度也是多样的，在运输易破裂程度和泄漏后的危险程度较高的物料时，需要适当降低速度以保证安全性，而在运输易破裂程度和泄漏后的危险程度较低的货物时，继续维持较低的速度反而会降低本应具有的效率，而随着实验复杂程度和分工精细化程度的提高，需要运输的物料越来越多，通过人工调整运输速度显得效率低下，为此需要和实验室中已经存在的物料入库和登记系统进行有机结合，在需要运输前先将物料在入库和登记系统中对应的数据输入至控制模块1中，控制模块1根据物料数据判断物料的运输易破裂程度和泄漏后的危险程度，随后自动计算本次运输的速度上限，并相应地调整驱动杆34的电流大小以调整洛伦兹力，平衡运输安全性和运输效率的同时保证自动化程度，降低操作人员的工作耗时。

为方便将容纳单元32中的泄漏物料及时投送进泄漏处理箱41中，进一步降低泄漏造成的后果，进行容纳单元32与动力单元31通过电磁铁可拆卸连接，需要对泄漏物料进行处理时，控制单元可在运输单元运动至就近泄漏处理箱41上方后，直接使动力单元31的连接电磁铁断电，即可使容纳单元32脱离与动力单元31的连接，随后容纳单元32在重力作用下连带着其中的泄漏物料落入泄漏处理箱41中，提升处理泄漏物料的处理速度，进一步降低泄漏造成的后果。

为进一步降低泄漏造成的后果，泄漏处理模块4还包括负压单元42，本实施例中，负压单元42为一排风机构，其一端与泄漏处理箱41连接，在容纳单元32落入泄漏处理箱41后，控制模块1启动排风机构将泄漏处理箱41内的空气排至预定地点，在此过程中，有可能对环境造成污染的粉尘及挥发的泄漏物料随着排风机构一起排出，在泄漏物料进入泄漏处理箱41后进一步控制泄漏后果。

为防止容纳单元32落至泄漏处理箱41的过程中与发生硬性碰撞造成的泄漏扩大，任一泄漏处理箱41内壁布设有缓冲垫，在容纳单元32落入泄漏处理箱41后，缓冲垫与容纳单元32进行接触并形变以降低对容纳单元32的冲击力，减少二次泄漏及泄漏扩大的概率。

运输模块3在导轨21上滑动时，虽然上下方向有互斥电磁铁以防止与导轨21的磕碰，但左右方向上的磕碰无法通过上下方向磁场的互斥电磁铁进行避免，为避免导轨21和运输模块3在左右方向上的磕碰，导轨21和运输模块3之间设有定位组件，定位组件包括两防撞磁铁组，防撞磁铁组包括设置于导轨21的第一磁铁24和设置于运输单元的第二磁铁35，两磁铁的位置对应匹配且磁极相反，在运输模块3在导轨21上滑动时，两个防撞磁铁组保证运输模块3在左右其中一个方向上过于靠近导轨21时，相互之间的斥力增大，使运输模块3停止继续靠近并远离导轨21，同时，为避免防撞磁铁互斥力无法防止运输模块3和导轨21相撞这类紧急情况的发生，定位组件还包括距离探测器，两磁铁为电磁铁并与距离探测器通信连接，使用时，距离探测器探测到运输模块3和导轨21之间的距离低于阈值时，距离探测器向第一磁铁24的控制电路发送信号，加大第一磁铁24的电流以加大磁场强度，避免紧急情况下导轨21和运输模块3在左右方向上的磕碰。

为避免负压单元42对泄漏处理箱41时进行排期处理时泄漏物料的回流造成污染，负压单元42内设置有单向空气阀43，单向空气阀43在抽气时打开以方便带有泄漏物料的空气排出，在抽气完成后空气停止流动时单向空气阀43自动关闭，防止带有泄漏物料的空气排走后回流，造成污染，进一步降低泄漏造成的后果。

为对泄漏物料进行统一集中处理，泄漏处理模块4还包括废弃物容纳单元44，废弃物容纳单元44与负压单元42另一端连接，在容纳单元32落入泄漏处理箱41后，控制模块1启动排风机构将泄漏处理箱41内的空气排至废弃物容纳单元44，完成对泄漏物料进行统一集中处理。

为避免磁轨道模块2和动力单元31的强磁场对待运输物料的干扰，容纳单元32为电磁屏蔽箱，防止磁轨道模块2和动力单元31的强磁场对电磁敏感的物料的干扰。

本发明的工作原理及使用流程：使用时，导轨21负责为运输模块3规定前进方向并配合运输模块3的抬升线圈33将运输模块3抬起，运输模块3负责承载货物并通过给驱动杆34通电配合导轨21中的驱动线圈23使自身沿导轨21方向运动，控制模块1根据物料数据判断物料的运输易破裂程度和泄漏后的危险程度，控制驱动杆34中的电流从而控制运输模块3的运动速度；在此过程中，一旦物料在运输过程中发生泄漏，位于其附近的泄漏检测传感器可及时探测到泄漏并将警报上传至控制模块1，控制模块1控制运输模块3运动至最近的泄漏处理模块4并将容纳单元32投入泄漏处理箱41内，随后泄漏处理箱41启动负压单元42，将含有泄漏物的空气排至废弃物容纳单元44内。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种实验室用的物料运输系统，其特征在于：包括轨道模块(2)、运输模块(3)、泄漏处理模块(4)、泄漏检测模块(5)和控制模块(1)，所述轨道模块(2)、运输模块(3)、泄漏处理模块(4)和泄漏检测模块(5)与控制模块(1)通信连接，所述轨道模块(2)包括导轨(21)，所述运输模块(3)滑动设置于导轨(21)下方，所述泄漏检测模块(5)包括若干泄漏检测传感器，若干所述泄漏检测传感器沿导轨(21)等距离布置，所述泄漏处理模块(4)包括若干泄漏处理箱(41)，若干所述泄漏处理箱(41)等距离布置于导轨(21)下方。

2.根据权利要求1所述的一种实验室用的物料运输系统，其特征在于：所述导轨(21)对称安装有导轨线圈(22)，所述导轨(21)安装有驱动线圈(23)，所述运输模块(3)包括动力单元(31)和容纳单元(32)，所述动力单元(31)滑动设置于导轨(21)下方并与导轨线圈(22)配合安装有抬升线圈(33)，所述动力单元(31)与驱动线圈(23)配合安装有驱动杆(34)，所述控制单元控制运输模块(3)的运动速度。

3.根据权利要求2所述的一种实验室用的物料运输系统，其特征在于：所述容纳单元(32)与动力单元(31)通过电磁铁可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的一种实验室用的物料运输系统，其特征在于：所述泄漏处理模块(4)还包括负压单元(42)，所述负压单元(42)一端与泄漏处理箱(41)连接。

5.根据权利要求1所述的一种实验室用的物料运输系统，其特征在于：任一所述泄漏处理箱(41)内壁布设有缓冲垫。

6.根据权利要求1所述的一种实验室用的物料运输系统，其特征在于：所述导轨(21)和运输模块(3)之间设有定位组件，定位组件包括防撞磁铁组和距离探测器，所述防撞磁铁组包括设置于导轨(21)的第一磁铁(24)和设置于运输单元的第二磁铁(35)，两磁铁的位置对应匹配且磁极相反，两磁铁为电磁铁并与距离探测器通信连接。

7.根据权利要求4所述的一种实验室用的物料运输系统，其特征在于：所述负压单元(42)内设置有单向空气阀(43)。

8.根据权利要求1所述的一种实验室用的物料运输系统，其特征在于：所述泄漏处理模块(4)还包括废弃物容纳单元(44)，所述废弃物容纳单元(44)与负压单元(42)另一端连接。

9.根据权利要求2所述的一种实验室用的物料运输系统，其特征在于：所述容纳单元(32)为电磁屏蔽箱。

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