CN204502467U - 全自动机械臂组分收集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全自动机械臂组分收集器，由基座平台、运动机械臂支撑架、X轴运动臂、Y轴运动臂、Z轴运动臂、组分收集阀、组分收集管、电源模块、运动控制器、液晶显示屏、薄膜键盘、RS232接口、以太网（LAN）接口和脉冲信号输入接口组成。该收集器采用高速高精度的32位微控制单元（MCU）为核心的运动控制系统，具有X、Y、Z三轴高精度运动平台，可自动按时间、体积、出峰信号等参数进行收集，具有运动定位精度高、组分收集速度快等优点。

Description

全自动机械臂组分收集器

技术领域

本实用新型涉及一种工业制备/半制备液相色谱系统的辅助装置—全自动机械臂组分收集器，属于制备色谱领域。

背景技术

液相色谱技术是一种对复杂混合物有着较高分离效率的方法，在医药提纯工业、生物技术和精细化工生产等方面已成为越来越重要的分离制备手段。

组分收集器—液相色谱仪的辅助装置，主要用于收集目标组分。组分收集器可按色谱峰显示的信号，以手动或自动控制方式进行收集。目前的发展趋势是实现进样和组分收集的自动化运行，如此可提高液相色谱的连续工作能力，降低仪器使用时人为因素所造成的各种误差和效率低下的操作模式，同时也节约人力成本。

目前市场上广泛使用的馏分收集装置或者组分收集器都以普通8位微控制单元(MCU)或可编程逻辑控制器 (PLC)为核心控制单元。采用普通8位低精度MCU，存在着处理速度慢、抗干扰能力差、存储数据易丢失等缺点，而采用PLC则存在硬件价格昂贵、扩展功能少、安装空间受限等问题。

发明内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种全自动机械臂组分收集器，采用高速高精度的32位MCU为核心的运动控制系统，具有X、Y、Z三轴高精度运动平台，可自动按时间、体积、出峰信号等参数进行收集，具有运动定位精度高、组分收集速度快等优点。

本实用新型是通过以下技术方案解决的：

一种应用于半制备/制备型液相色谱系统的全自动机械臂组分收集器，由基座平台、运动机械臂支撑架、 X轴运动臂、Y轴运动臂、Z轴运动臂、组分收集阀、组分收集管、电源模块、运动控制器、液晶显示屏、薄膜键盘、 RS232接口、以太网（LAN）接口和脉冲信号输入接口组成。基座平台用于安装运动机械臂支撑架；机械臂支撑架用于X轴、Y轴、Z轴运动臂的安装； X轴运动臂用于带动Y轴运动臂、Z轴运动臂在X方向做前后直线运动；Y轴运动臂带动Z轴运动臂在Y方向做前后直线运动；Z轴运动臂带动组分收集管在Z方向做垂直前后直线运动；组分收集阀用于馏分和废液的流动方向切换；组分收集管用于馏分和废液的流出；电源模块为整个系统提供电源；运动控制器用于X轴、Y轴、Z轴的运动控制、组分收集阀的开关、液晶屏的显示和按键输入的响应控制；液晶显示屏用于组分收集器状态参数的显示；薄膜键盘用于运动控制指令输入和收集方式的选择；RS232接口和以太网（LAN）接口用于上位机对组分收集器的通讯和远程控制；脉冲信号输入接口用于接收其他色谱分析设备发出的脉冲触发控制信号。

本实用新型提供的技术方案的有益效果如下：

1、本实用新型在充分考虑硬件开发成本和后期功能扩展的需求的基础上，摈弃了普通8位MCU的控制方式和硬件价格昂贵的PLC控制方式，使用32位MCU作为控制核心，运用其高速的数字信号处理能力、强大的多任务管理功能和嵌入式控制功能，摈弃了普通8位MCU程序处理速度慢、易死机、内存偏小和数据存储不可靠的缺点。

2、本实用新型的运动控制器利用32位MCU的强大的浮点运算功能，精确计算液体流出时间和流出体积，实现定时、定滴、定量的收集控制。通过快速扑捉其他色谱分析设备输出的出峰脉冲信号，来精确控制XYZ三维空间运动和组分收集阀的开启进行组分液体的收集。

3、本实用新型的组分收集管通过Z轴的上下运动，调整进入收集试管内部的高度，可满足不同高度的收集管架。通过更改运动控制程序，实现向自动进样器的升级改造，在技术上实现了一机多用的功能，降低了仪器的二次开发成本和技术难度。

4、本实用新型在Z轴方向移动组分收集管时，在运动机械臂支撑架左侧安装的组分收集阀能够控制溶液向废液管路排放，同时组分收集管在运行时，无液体洒落，避免了对组分收集管架造成的腐蚀。同时组分收集管在收集时进入收集试管，收集的液体不会飞溅到其它收集试管内。

5、本实用新型的LCD液晶显示屏和PVC薄膜键盘组成良好的人机交互界面，用户不仅能按照需要，进行不同收集方式及参数的设定，也能更好的监控组分收集器的运行状态。

        附图说明：

图1为本实用新型的工作状态俯视图。其中，1、X轴运动臂 6、基座平台

图2为本实用新型的工作状态左视图。其中，2、Y轴运动臂 3、Z轴运动臂 10、RS232接口 11、以太网接口 12、脉冲信号输入接口

图3为本实用新型的工作状态主视图。其中，4、组分收集阀 5、运动机械臂支撑架 7、液晶显示屏 8、薄膜键盘 9、组分收集管

图4为本实用新型的工作原理框图。其中，1、X轴运动臂 2、Y轴运动臂 3、Z轴运动臂 4、组分收集阀 6、基座平台 7、液晶显示屏 8、薄膜键盘 9、组分收集管 13、电源模块 14、运动控制器。

        具体实施方式：

结合附图详细说明本实用新型的具体实施过程。本实用新型的主要结构及构件如下：基座平台6，设置在基座平台上的运动臂支撑架5，支撑架5上设置有X轴运动臂1及Y轴运动臂2，Y轴运动臂2上设置有Z轴运动臂3，在运动臂支撑架5外侧装有组分收集阀4，组分收集阀4上设有一流出馏分的收集管9，在基座平台6内部安装有用于控制X轴运动臂1、Y轴运动臂2、Z轴运动臂3及组分收集阀4开关的运动控制器14，在基座平台6下部正面设有对运动控制器14进行控制方法和控制参数设置的液晶显示屏7和薄膜键盘8，在基座平台6左侧面设有用于可连接其他控制系统的RS232接口10、以太网（LAN）接口11和接收其他色谱分析设备的脉冲信号输入接口12。

本实用新型有三种工作模式：即自主工作模式、受控工作模式和主控工作模式。在自主工作模式时组分收集系统单独运行，通过薄膜键盘8输入运动控制指令，通过液晶显示屏7显示组分收集系统的工作状态。受控工作模式是通过标准的RS232串口10或以太网（LAN）接口11连接其他外部设备进行联机操作，组分收集器与其他外部设备可自动进行数据通信，从外部设备读取压力、流速等信息，此时组分收集器的收集模式由外部泵控系统进行操作。主控工作模式是组分收集器的脉冲信号接口12可接收其他色谱分析设备的脉冲信号或上位PC机发出的控制方法进入主控工作模式。

下面以自主工作模式说明本实用新型的实施过程。电源模块13驱动运动控制器14进行工作，通过液晶显示屏7和薄膜键盘8，对运动控制器14进行指令控制，并实时反馈组分收集器的工作状态。运动控制器14对X轴运动臂1、Y轴运动臂2、Z轴运动臂3及组分收集阀4进行控制。组分收集器运行时，组分收集管9流出的组分液体，通过X轴运动臂1、Y轴运动臂2、Z轴运动臂3精确的定位运动使组分收集管9对准基座平台6上的试管，从而使组分液体流到相应的试管中，当收集满管后，组分收集管9运行至下一个待收集试管，直到按照设定方法全部运行完成。

Claims (3)

1.全自动机械臂组分收集器，由X轴运动臂（1）、Y轴运动臂（2）、Z轴运动臂（3）、组分收集阀（4）、运动机械臂支撑架（5）、基座平台（6）、液晶显示屏（7）、薄膜键盘（8）、组分收集管（9）、RS232接口（10）、以太网接口（11）、脉冲信号输入接口（12）、电源模块（13）和运动控制器（14）组成，各部分之间连接情况如下：基座平台（6），设置在基座平台（6）上的运动机械臂支撑架（5），运动机械臂支撑架（5）上设置有X轴运动臂（1）及Y轴运动臂（2），Y轴运动臂（2）上设置有Z轴运动臂（3），在运动机械臂支撑架（5）外侧装有组分收集阀（4），组分收集阀（4）上设有一流出馏分的组分收集管（9），在基座平台（6）内部安装有用于控制X轴运动臂（1）、Y轴运动臂（2）、Z轴运动臂（3）及组分收集阀（4）开关的运动控制器（14），在基座平台（6）下部正面设有对运动控制器（14）进行控制方法和控制参数设置的液晶显示屏（7）和薄膜键盘（8），在基座平台（6）左侧面设有用于可连接其他控制系统的RS232接口（10）、以太网接口（11）和接收其他色谱分析设备的脉冲信号输入接口（12）。

2.根据权利要求1所述的全自动机械臂组分收集器，其特征在于：组分收集管（9）可通过Z轴运动臂（3）做上下运动。

3.根据权利要求1所述的全自动机械臂组分收集器，其特征在于：运动控制器（14）采用32位MCU作为控制中心。