CN204302299U - 三维采样机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种三维采样机械臂。它包括升降机构、转动机构和采样机构；升降机构包括丝杠和与之相连的驱动器Ⅰ，丝杠上套设有与之相配合的螺母，一推杆连接于螺母上且套设于丝杠上，升降机构套设于一壳体内，推杆的顶部穿过壳体的顶部，且推杆游离于壳体的外部；转动机构包括减速机和与之相连的驱动器Ⅱ，一转台连接在减速机上，升降机构设置在转台上，壳体的底部与转台相连；采样机构包括一机械手和机械手的游离端设置至少一个采样针，机械手连接于推杆的顶部。本实用新型具有以下优点：能实现水平转动和升降运动，且能实现采样和送样的准确定位；壳体能保护并能防止灰尘等进入升降机构的内部结构，延长了维护周期，从而降低运行维护成本。

Description

三维采样机械臂

技术领域

本实用新型涉及一种三维采样机械臂，属于检测技术自动化领域。

背景技术

以液体为检测对象的测量和分析仪器通常由进样、化学反应和检测等部件组成，其中化学反应部件是根据测量原理，实现样品、载液、试剂、标样等液体在特定时序下的定量配比与反应。实现上述化学反应的自动化是检测仪器的主要功能之一，采用与反应体系不同液体连接的管路和多位阀和取样泵的配合工作下实现化学反应自动化是常用的技术手段。采用多位阀切换采样主要问题在于：

(1)该模式管路设计和控制较为复杂，如需要避免部分液体在流路公共区域的非必要混合而产生的干扰测量的化学反应，为了实现特定反应时序采样所需要的泵阀配合和液体流动控制复杂，同时也增大了检测周期。

(2)由于多位阀体内部结构精密，采样时，当样液中存在颗粒物时容易堵塞甚至损伤阀体，因此对液体纯净度要求高，从而限制了其应用范围。

(3)该模式通常需要较长的管路来连接液体和多位阀、多位阀与检测部件，带来液体用量大，设计不合理的管路还会存在死体积问题影响仪器性能。

(4)精密的多位阀及配套管路接头成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种三维采样机械臂，本实用新型结构简单，能同步实现水平转动和垂直升降运动，采样时能实现精确定位，并能满足对检测对象的洁净度要求。

本实用新型提供的三维采样机械臂，它包括升降机构、转动机构和采样机构；

所述升降机构包括丝杠和与之相连的驱动器Ⅰ，所述丝杠上套设有与之相配合的螺母，一推杆连接于所述螺母上且套设于所述丝杠上，所述升降机构套设于一壳体内，所述推杆的顶部穿过所述壳体的顶部，且所述推杆游离于所述壳体的外部；

所述转动机构包括减速机和与之相连的驱动器Ⅱ，一转台连接在所述减速机上，所述升降机构设置在所述转台上，所述壳体的底部与所述转台相连；

所述采样机构包括一机械手和所述机械手的游离端设置至少一个采样针，所述机械手连接于所述丝杠的顶部。

上述的三维采样机械臂，所述机械手与所述推杆为相互垂直的设置，所述机械手和所述推杆之间采用固定连接；

所述机械手与所述采样针之间采用开拆连接。

上述的三维采样机械臂，所述机械手位于所述壳体外部的部分，呈“L”形；

所述垂直臂的“L”形设置增加了所述机械手垂直运动时向下运动的范围。

上述的三维采样机械臂，所述机械手与所述壳体之间设有间隙，所述推杆与所述壳体之间设有间隙；

当所述驱动器Ⅰ带动所述丝杠转动，从而带动所述螺母和所述推杆的上下运动，所述推杆带动了所述机械手的运动，所述推杆穿过所述壳体顶部进行上下运动时，所述间隙的设置避免了所述机械手和所述推杆与所述壳体之间的摩擦。

上述的三维采样机械臂，一固定架的底部固定于所述驱动器Ⅰ上；

一导向器设于所述固定架的顶部，且所述导向器套设于所述推杆上；

所述螺母设于所述固定架内且与之设有间隙；

所述驱动器Ⅰ固定在所述转台上，所述驱动器Ⅰ带动所述丝杠转动，从而带动所述螺母进行上下运动，固定在所述螺母上的所述推杆与所述螺母进行同步上下运动，所述导向器对所述推杆进行顶端定位和导向作用，所述固定架能固定所述丝杠、所述推杆和所述导向器。

上述的三维采样机械臂，所述采样针为2个，所述机械手能同步控制2个所述采样针，提高可靠性，2个所述采样针能实现双通道液体的同步采样功能。

上述的三维采样机械臂，所述壳体顶部设有一光电开关Ⅰ，与所述光电开关Ⅰ相配合的挡片Ⅰ设于所述推杆的顶部；

使用本实用新型时，所述驱动器Ⅰ驱动所述丝杠上下运动时，当所述挡片Ⅰ与所述光电开关Ⅰ扣合时，为外接控制器检测并控制所述升降机构的起止位置，然后，即关闭所述驱动器Ⅰ，使所述升降机构不再向下运行，以保护所述升降机构。

上述的三维采样机械臂，所述驱动器Ⅱ上设有一光电开关Ⅱ，与所述光电开关Ⅱ相配合的挡片Ⅱ设于所述转台的侧壁上；

使用本实用新型时，所述驱动器Ⅱ驱动所述减速机水平转动时，当所述挡片Ⅱ与所述光电开关Ⅱ扣合时，为外接控制器检测并指示所述升降机构的起止位置。

上述的三维采样机械臂，所述驱动器Ⅰ和所述驱动器Ⅱ均为步进马达。

上述的三维采样机械臂，所述减速机为蜗轮蜗杆减速机；

使用时，所述驱动器Ⅱ驱动所述减速机运动，所述减速机带动所述转台转动，从而带动所述升降机构转动。

本实用新型中，所述壳体的设置能保护所述升降机构的内部结构，又能防止灰尘等进入到所述丝杠及所述驱动器Ⅰ的内部；

采用所述步进马达与所述丝杠相连的设置，所述步进马达直接控制所述丝杠转动，以消除了升降转动过程中的转动回差等问题，提高了控制所述机械手起止位置的精度。

使用本实用新型三维采样机械臂进行采样的工作过程如下：

驱动器Ⅰ和驱动器Ⅱ均外接于一控制器上，控制器通过设定参数分别控制驱动器Ⅰ和驱动器Ⅱ的启闭，以控制升降机构和转动机构的上下运动和水平转动的位置。开启驱动器Ⅰ，驱动器Ⅰ带动丝杠转动，丝杠驱动螺母和固定在螺母上的推杆同步上下运动从而带动机械手的运动；与此同时，开启驱动器Ⅱ带动蜗轮蜗杆减速机的转动，依次带动转台和升降机构的转动，从而使机械手水平运动。当机械手达到控制器设定采样或送样位置时，控制驱动器Ⅰ和驱动器Ⅱ停止运动，机械手上设置的采样针通过连接的采样泵驱动进行采样或送样。同时，当挡片Ⅰ与光电开关Ⅰ扣合时，即为控制器检测升降机构的起止位置，然后可关闭驱动器Ⅰ。当挡片Ⅱ与光电开关Ⅱ扣合时，即为控制器检测制转动机构的起止位置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、壳体的设置能保护升降机构的内部结构，又能防止灰尘等进入到丝杠及驱动器的内部，延长了维护周期，从而降低运行维护成本。

2、光电开关的寿命长，抗干扰能力强，结构上简单，使用时稳定可靠，能及时反馈接收的光信号，以起到准确指示机械手起止位置的作用。

3、本实用新型三维采样机械臂能同步实现水平转动和垂直方向上的升降运动，转动和升降运动均有光电开关控制，能实现采样和送样的准确定位。

4、采样针降低了采样管路的复杂性，使用时不易堵塞，避免采样死体积。

5、转动机构采用减速器实现对马达运动的减速传递，能实现较大减速比，从而提高了转动控制精度。

6、本实用新型三维采样机械臂结构简单，性能稳定，维护方便，制造成本低。

附图说明

图1为本实用新型三维采样机械臂的结构示意图。

图2为本实用新型的局部剖面图。

图中标记如下：

1光电开关Ⅰ，2挡片Ⅰ，3壳体，4步进马达Ⅱ，5光电开关Ⅱ，6挡片Ⅱ，7转台，8蜗轮蜗杆减速机，9采样针，10机械手，11推杆，12固定架，13步进马达Ⅰ，14丝杠，15螺母，16导向器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1和图2所示，为本实用新型三维采样机械臂的结构示意图，本实用新型三维采样机械臂包括升降机构、转动机构和采样机构；升降机构包括丝杠14和与之相连的步进马达Ⅰ13，丝杠14上套设有与之配套的螺母15，推杆11连接于螺母15上且套设于丝杠14上，螺母15设于固定架12内且与之设有间隙，固定架12的底部固定于步进马达Ⅰ13上，导向器16设于固定架12的顶部且套设于推杆11上，导向器16对推杆11具有导向和定位的作用，升降机构套设于壳体3内，且丝杠14的上部连接推杆11，推杆11顶部穿过壳体3的顶部且游离于壳体3的外部，推杆11与壳体3之间设有间隙；转动机构包括蜗轮蜗杆减速机8和与之相连的步进马达Ⅱ4，转台7连接在蜗轮蜗杆减速机8上，升降机构通过步进马达Ⅰ13设置在转台7上，壳体3的底部与转台7相连；采样机构包括机械手10(位于壳体3外部的部分，呈“L”形)和机械手10的游离端采用开拆连接设置的2个采样针9，机械手10能同步控制2个采样针9，提高了可靠性，2个采样针能实现双通道液体的同步采样功能，机械手10固定连接于推杆11的顶部，机械手10与推杆11为相互垂直的设置，机械手10与壳体3之间设有间隙，推杆11穿过壳体3顶部进行上下运动，带动机械手10的上下运动。

为了精确控制采样的位置，壳体3顶部设有光电开关Ⅰ1，与光电开关Ⅰ1相配合的挡片Ⅰ2设于推杆11的顶部，使用本实用新型时，推杆11上下运动，当挡片Ⅰ2与光电开关Ⅰ1扣合时，即为外接控制器检测并控制升降机构的起止位置；然后，即可关闭步进马达Ⅰ13，使升降机构不再向下运行，以保护升降机构。步进马达Ⅱ4上设有光电开关Ⅱ5，与光电开关Ⅱ5相配合丝杠的挡片Ⅱ6设于转台7的侧壁上，使用本实用新型时，步进马达Ⅱ4驱动蜗轮蜗杆减速机8水平转动时，当挡片Ⅱ6与光电开关Ⅱ5扣合时，为外接控制器检测并指示驱动器转动起止位置。

使用本实用新型三维采样机械臂进行采样的工作过程如下：

步进马达Ⅰ13和步进马达Ⅱ4均外接于一控制器上，控制器通过设定参数分别控制步进马达Ⅰ13和步进马达Ⅱ4的启闭，以控制升降机构和转动机构的上下运动和水平转动的位置。开启步进马达Ⅰ13，步进马达Ⅰ13带动丝杠14转动，从而带动螺母15和固定在螺母上的推杆11作垂直运动，从而带动机械手10的垂直运动；与此同时，开启步进马达Ⅱ4带动蜗轮蜗杆减速机8的转动，依次带动转台7和升降机构的转动，从而使机械手10水平运动。当机械手10达到控制器设定采样或送样位置时，控制器控制步进马达Ⅰ13和步进马达Ⅱ4停止运动，机械手10上设置的采样针9通过连接的采样泵驱动进行采样或送样。同时，当挡片Ⅰ2与光电开关Ⅰ1扣合时，即为控制器检测升降机构的起止位置，然后可关闭步进马达Ⅰ13。当挡片Ⅱ6与光电开关Ⅱ5扣合时，即为控制器检测制转动机构的起止位置。

Claims (10)

1.一种三维采样机械臂，其特征在于：它包括升降机构、转动机构和采样机构；

所述升降机构包括丝杠和与之相连的驱动器Ⅰ，所述丝杠上套设有与之相配合的螺母，一推杆连接于所述螺母上且套设于所述丝杠上，所述升降机构套设于一壳体内，所述推杆的顶部穿过所述壳体的顶部，且所述推杆游离于所述壳体的外部；

所述转动机构包括减速机和与之相连的驱动器Ⅱ，一转台连接在所述减速机上，所述升降机构设置在所述转台上，所述壳体的底部与所述转台相连；

所述采样机构包括一机械手和所述机械手的游离端设置至少一个采样针，所述机械手连接于所述推杆的顶部。

2.根据权利要求1所述的三维采样机械臂，其特征在于：所述机械手与所述推杆为相互垂直的设置，所述机械手和所述推杆之间采用固定连接；

所述机械手与所述采样针之间采用开拆连接。

3.根据权利要求1或2所述的三维采样机械臂，其特征在于：所述机械手位于所述壳体外部的部分，呈“L”形。

4.根据权利要求3所述的三维采样机械臂，其特征在于：所述机械手与所述壳体之间设有间隙，所述推杆与所述壳体之间设有间隙。

5.根据权利要求4所述的三维采样机械臂，其特征在于：一固定架的底部固定于所述驱动器Ⅰ上；

一导向器设于所述固定架的顶部，且所述导向器套设于所述推杆上；

所述螺母设于所述固定架内且与之设有间隙。

6.根据权利要求5所述的三维采样机械臂，其特征在于：所述采样针为2个。

7.根据权利要求6所述的三维采样机械臂，其特征在于：所述壳体顶部设有一光电开关Ⅰ，与所述光电开关Ⅰ相配合的挡片Ⅰ设于所述推杆的顶部。

8.根据权利要求7所述的三维采样机械臂，其特征在于：所述驱动器Ⅱ上设有一光电开关Ⅱ，与所述光电开关Ⅱ相配合的挡片Ⅱ设于所述转台的侧壁上。

9.根据权利要求8所述的三维采样机械臂，其特征在于：所述驱动器Ⅰ和所述驱动器Ⅱ均为步进马达。

10.根据权利要求9所述的三维采样机械臂，其特征在于：所述减速机为蜗轮蜗杆减速机。