CN214224296U - 基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及检验检测设备技术领域，尤其涉及一种基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，包括振动台、往复机构以及位于所述振动台上并且可同所述振动台振动的盛样容器，所述盛样容器包括容器本体以及固定设置在容器本体内的容器往复杆，所述容器往复杆可伸入所述容器本体的出样孔；所述往复机构用于推动所述容器往复杆相对容器本体往复运动实现出样作业，所述容器往复杆设有起搅拌疏松试样作用的搅拌齿，通过往复机构推动容器本体内部试样持续不断向下流动，同时对出样孔的试样反复推出，在推动和振动双重作用下实现容器本体内部以及出样孔位置试样的顺利出样，通过称重传感器完成设定重量的固体粉末试样的自动称量。

Description

基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置

技术领域

本实用新型涉及检验检测设备技术领域，尤其涉及一种基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，可广泛应用于农林牧渔业、采矿业、制造业、科研和技术服务业、水利环境和公共设施管理业及教育业等行业，尤其适用于地矿、环保、农业、冶金、林业、医药、食品和建材等系统的实验室检测。

背景技术

在检验检测领域的实验室，称取样品是实验室最常见且必须的操作之一，凡进行定量分析的实验测试工作，样品准确定量称取是保证分析测试数据准确的首要步骤和前提。目前在检验检测领域的实验室，一般用电子天平称取样品，称样方式还是依赖传统的纯人工手动操作，用电子天平人工手动称取试样存在的问题和不足是：1、样品交叉污染。因一样多称，不同称样人员（或同一称样人员）多次使用同一称样刀（勺）造成样品间的潜在相互交叉污染，影响后续分析测试质量。2、出错率高。因是人工操作，常造成样品和器皿对应错号等误操作，直接造成返工。3、恒量称取样品时，样品称取的准确性难以现场逐一判定和验证；非恒量称取样品时，数据一般手工逐一记录，不能自动即时存储。4、整个称样过程须人工值守，操作人员须保持双臂架持状态，易疲劳，劳动强度大， 难以连续生产，生产效率低。5、整个称样过程完全依赖人工操作，人工成本高，经济效益低。因所需称样人员多，人员管理难度及成本均增大。

为解决人工称样存在的以上问题和不足，彻底改变劳动组织模式，可采用机器人代替人工称样，实现实验室称取样品全自动化。但使用机器人称样，首先需要解决的技术及工艺问题，就是如何以可控方式从储样容器中连续快速无污染地取出部分少量试样或试料。常用的符合技术要求且较经济方便的方式是通过微孔或狭缝振动出样。但是，在检验检测领域的实验室，用于分析测试的试样或试料粒度较小，为粉状，一般为20目～325目，即0.85mm～0.045mm，大多在120目～200目之间，即0.025mm～0.074mm；又因为须一样多称（即：一件样品分析测试多个元素或项目，因限于当前技术水平和工艺，只能采取多种分析测试方法才能全部完成该件样品的分析测试任务，该件样品就必须单独称取多次），储样容器中的试样一般不能少于10克～50克，致使在容积较小的储样容器中试样会形成层级压力，在振动出样过程中，由于试样颗粒之间存在的层级压力、附着力、凝聚力、静电作用和分子间作用力等原因，极易在粉体试样中造成架拱、鼠洞、搭桥和粘连等现象，造成振动出样失败，致使机器人称样自动化程序不能完成。

在现有技术中，中国专利CN 208187949 U公开了一种固体粉末进样装置，通过振动和旋转玻璃棒实现对玻璃漏斗内部的试样进行出样，但是在现有实验室中一般使用的是较大的试样存储罐，现有技术中无法实现对整体试样存储罐内部的试样进行搅拌振动出样，试样存储罐内部的试样还会存在架拱、鼠洞、搭桥和粘连等现象，造成振动出样失败。

因此，有必要提出一种新的改进，以克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有技术中的问题，提供一种基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，通过往复机构推动盛样容器内部试样持续不断向下流动，同时将出样孔上部的试样反复连续推出，在推动和振动双重作用下实现盛样容器内部以及出样孔位置试样的顺利出样和自动称重。

本实用新型的技术方案是：

基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，包括振动台2、往复机构8以及位于所述振动台2上并且可同所述振动台2振动的盛样容器1，所述盛样容器1包括容器本体101以及固定设置在容器本体101内的容器往复杆107，所述容器往复杆107可伸入所述容器本体101的出样孔102；所述往复机构8用于推动所述容器往复杆107相对容器本体101往复运动实现出样作业。

振动台实现对盛样容器的振动出样，在容器本体内部设置的容器往复杆可与往复机构连接，通过往复机构带动容器往复杆实现对容器本体内部的试样进行推动出样的效果。容器往复杆底端可伸入容器本体的出样孔，通过往复机构推动容器往复杆不断反复伸入出样孔内部，推动出样孔上部的试样不断从出样孔流出，实现对出样孔试样出样的作业，通过往复推动和振动两种作用保证出样的连续不间断，提高称样工作效率，以实现自动化称样流程。

作为一种优选的技术方案，所述容器往复杆107设有起搅拌疏松试样作用的搅拌齿108。

在容器往复杆设置有多个搅拌齿，搅拌齿也随同容器往复杆往复运动，通过搅拌齿实现对容器内部的试样的往复推动的作用，增加推动试样的面积，提高出样效率，有效防止容器内部试样出现粘连团聚现象，对试样起到搅拌疏松推动的作用。

作为一种优选的技术方案，所述容器本体101内部设有用于固定并限位容器往复杆107的第一固定板103和第二固定板105；所述第一固定板103设有第一限位孔104，所述第二固定板105设有第二限位孔106。

在容器往复杆做往复运动时，容器往复杆穿过第一固定板的第一限位孔和第二固定板的第二限位孔，通过第一固定板和第二固定板实现对容器往复杆的固定，防止往复运动出现偏移，同时对容器往复杆起限位作用，限制其运动范围，保证往复运动的平稳性。

作为一种优选的技术方案，所述容器往复杆107一端设有往复杆衔铁112。

容器往复杆的往复杆衔铁与往复机构上的电磁铁相互吸附，通过电磁铁通电后的磁力实现容器往复杆与往复机构的连接，实现往复运动力的传递。

作为一种进一步优选的技术方案，所述容器往复杆107还设有起限位作用的往复杆限位挡块111。

往复杆限位挡块设置在容器往复杆上，并且位于容器盖的上部，为了调节容器往复杆伸入容器本体的深度，借此可调节单次推样重量，同时在非工作状态，起到对容器往复杆限位的作用。

作为一种优选的技术方案，所述往复机构8固定设置在旋转台连杆7上，所述旋转台连杆7与所述电动旋转台6连接，所述往复机构8包括往复电机、往复连杆9以及位于往复连杆9底端的电磁铁10。

电动旋转台固定安装在振动台上方，通过电动旋转台控制旋转台连杆旋转，将旋转台连杆顶端的往复机构与盛样容器上下正对应，通过往复连杆上的电磁铁通电产生磁力与容器往复杆上的往复杆衔铁相吸引，实现容器往复杆与往复机构的连接。

作为一种优选的技术方案，所述容器本体101内部下端为锥形结构，所述出样孔102位于所述容器本体101底部中心。

为了在称样过程中便于试样的出样，将容器本体101内部下端设置为锥形结构，提高试样下落速度，然后通过出样孔102出样。

作为一种优选的技术方案，所述容器本体101的开口端设有容器盖109，所述容器盖109上开有进样口113，所述进样口113设有进样口盖板114；所述容器本体101的出料端设有容器底座110，所述容器底座110与所述容器本体101对应设有相互吸引的磁铁。

容器本体101与容器盖109卡接，容器底座110与容器本体101通过磁铁连接，便于对容器底座110的取放，实现容器本体101的出样孔102的开启或关闭。

作为一种进一步优选的技术方案，所述振动台2包括底座201、与底座201固定连接的支柱202、与支柱202固定连接的振动台面203以及位于振动台面203的振动器205，所述振动台面203开有对所述盛样容器1限位的振动限位孔204。

作为一种更进一步优选的技术方案，还包括位于所述盛样容器1下端的称重传感器3、接样器皿4、用于夹取移动容器底座110的夹取机构5和控制器11。

本实用新型的基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，往复推杆与搅拌齿组合，内装于试样盛样容器，解决了固体粉状试样在振动时因颗粒之间存在的层级压力、附着力、凝聚力、静电作用及分子间作用力而常出现的团聚、堵塞出样孔、出样不连续等问题。同时利用往复杆上下运动推出样品，实现了强制出样；在往复推样和振动出样的共同作用下，实现了盛样容器内固体粉末试样的连续定量取出和自动称重。

附图说明

图1 为本实用新型总体结构示意图；

图2 为本实用新型盛样容器内部结构剖视图；

其中，盛样容器1、容器本体101、出样孔102、第一固定板103、第一限位孔104、第二固定板105、第二限位孔106、容器往复杆107、搅拌齿108、容器盖109、容器底座110、往复杆限位挡块111、往复杆衔铁112、进样口113、进样口盖板114、振动台2、底座201、支柱202、振动台面203、振动限位孔204、振动器205、称重传感器3、接样器皿4、夹取机构5、电动旋转台6、旋转连接杆7、往复机构8、往复连杆9、电磁铁10、控制器11。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、技术特征、实用新型目的与技术效果易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例一：

基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置包括盛样容器1、振动台2、称重传感器3、接样器皿4、夹取机构5、电动旋转台6、旋转连接杆7、往复机构8、往复连杆9、电磁铁10和控制器11。

盛样容器1包括容器本体101、出样孔102、第一固定板103、第一限位孔104、第二固定板105、第二限位孔106、容器往复杆107、搅拌齿108、容器盖109、容器底座110、往复杆限位挡块111、往复杆衔铁112、进样口113、进样口盖板114。

各部分作用如下。

容器本体101用于盛放试样，材质一般为塑料，也可为金属（本案例为塑料），外形为圆柱形，也可为方形或其它形状（本案例为圆柱形）。内部中空，壁厚一般为0.5mm～10mm，上部为圆柱形，下部为圆锥形，圆锥锥度应保证振动下样倾角大于试样的安息角。

出样孔102位于容器本体101底部正中心，为圆孔，也可为短狭缝（本案例为圆孔），孔直径一般为0.3mm～5mm,孔深一般为0.2mm～10mm, 振动工作时，用作试样被推出和振出容器本体101的通道。

第一固定板103两端分别水平刚性连接于容器本体101上部内壁，第一固定板103居中位置开有第一限位孔104；第二固定板105两端分别水平刚性连接于容器本体101下部内壁，第二固定板105居中位置开有第二限位孔106；第一限位孔104和第二限位孔106的圆心在垂直方向上均与圆柱形容器本体101的轴重合；第一固定板103和第二固定板105在水平方向上均与圆柱形容器本体101的轴垂直。第一限位孔104和第二限位孔106，用于支撑套装容器往复杆107。容器往复杆107上端穿过容器盖109出露于容器盖109上部，容器往复杆107最上部连接往复杆衔铁112，下端分别穿过第一限位孔104、第二限位孔106和出样孔102，工作时在往复机构带动下，在第一限位孔104、第二限位孔106和出样孔102中以设定频率上下往复运动，把聚集堆放于于出样孔102上部的试样推出至接样器皿4中。搅拌齿108以设定数量、间距、长度和角度连接于容器往复杆107上，工作时用于搅拌疏松试样，防止试样因团聚而出现架拱、鼠洞、搭桥和粘连等现象，保证试样能在工作时首先连续汇集堆放于出样孔102上部。

容器盖109固定盖于容器本体101上部，居中开有孔，容器盖109作用有两项，一是防止外部杂质进入容器本体101内部造成试样被污染，二是往复推样和振动出样时，防止试样飞溅出容器本体101造成试样损失。

往复杆限位挡块111刚性安装于容器往复杆107上，往复杆限位挡块111底部落于容器盖109上部，用于调整和限定容器往复杆107的高度，借此可调节单次推样重量，防止容器往复杆107下滑，非工作状态时容器往复杆107下端应与出样孔102底部相平或稍微出露于出样孔102。

往复杆衔铁112刚性连接于容器往复杆107上端，工作时用于与电磁铁10配对吸合连接，以便往复连杆9带动容器往复杆107上下运动。

进样口113开于容器盖109上，用于装填或倒出试样；进样口盖板114通过折页安装于容器盖109上，用于打开或关闭进样口113。

容器底座110放置于容器本体101下部，材质同容器本体101，用于封堵出样孔102，防止试样自然落出容器本体101造成试样损失。振动工作时，由夹取机构5移走容器底座110，打开出样孔102。

容器本体101各部件材质以不污染试样为选择使用原则。

试样为干燥固体粉末，粒度和含水率等技术指标须符合行业标准规定的技术要求，工作前装填于容器本体101内备用。

振动台2包括底座201、支柱202、振动台面203、振动限位孔204和振动器205。

各部分作用如下。

底座201和支柱202独立安装于工作面，是整个振动台2的支撑部件；振动台面203通过柔性连接方式与支柱202连接，与工作面水平，用于负载盛样容器1和振动器205，在振动台面203上垂直开有振动限位孔204，用于限位插放盛样容器1。

振动器205安装于振动台面203上，作为震源提供振动力给盛样容器1中的试样，使试样在搅拌齿108的作用下，首先能连续汇集堆放于出样孔102上部，随后在容器往复杆107连续往复运动作用下，从出样孔102中连续被推出和振出至接样器皿4中。

称重传感器3位于振动限位孔204正下方，工作时用于将推出和振落下的试样的质量信号转变为电信号反馈至控制器11，借助控制器11打开或关闭振动器205，借此实现定量称重。

接样器皿4放置于称重传感器3上，用于接收盛放由出样孔102推出和振落下的试样。

夹取机构5水平安装于支柱202右侧，高度与盛样容器1插放在振动限位孔204时的底部相平，用于夹取移动容器底座115借此打开或关闭出样孔102。

电动旋转台6安装于支柱202右侧上部位置，安装高度应使往复连杆9处于最低位置时电磁铁10的底平面与往复杆衔铁112上平面齐平。工作时按设定程序水平旋转设定角度，用于连接或断开往复杆衔铁112，也便于在振动限位孔204中更换插放盛样容器1。

旋转台连杆7左端刚性水平连接电动旋转台6工作端，右端刚性连接往复机构8；

往复机构8垂直安装于旋转台连杆7右端，往复机构8包括往复电机、往复连杆以及电磁铁，往复电机可优选可调速往复电机；也可为其它能完成往复动作的机构。

往复连杆9上端垂直连接往复机构8工作端，往复连杆9下端刚性连接电磁铁10。

电磁铁10与往复杆衔铁112组合使用，通电时吸合往复杆衔铁112，断电时释放往复杆衔铁112，借此完成连接或断开容器往复杆的动作。

控制器11与振动器205、称重传感器3、夹取机构5、电动旋转台6、往复机构8和电磁铁10电连接，工作时按设定程序打开或关闭各电气元件。

工作流程：

1、清扫容器本体101内部，把容器底座110安装于容器本体101底部，封住出样孔102。

2、把盛样容器1整体限位插放在振动限位孔204内。然后把试样通过进样口113倒入容器本体101，盖上容器盖109。把接样容器4放置在称重传感器3上，使接样容器4接样口正对上方的出样孔102。

3、启动装置市电，接通称重传感器3并存取初始数据，待称重。

4、启动电动旋转台6，使电动旋转台6带动电磁铁10旋转设定角度至往复杆衔铁112上部，使电磁铁10底平面与往复杆衔铁112上平面齐平。

5、接通夹取机构5，夹取并水平移走容器底座110，借此打开出样孔102。

6、启动振动器205，使盛样容器1受迫振动；接通电磁铁10，使与往复杆衔铁112吸合在一起。启动往复机构8，带动容器往复杆107以设定频率上下往复运动。在搅拌齿108和振动器205共同作用下，试样连续不断被汇集堆放于出样孔102上部，借助容器往复杆107的上下周期性运动，均匀连续把试样推出出样孔102，通过自由落体落在接样容器4内，至设定称样重量时，由称重传感器3反馈信号至控制器11，关闭往复机构8和振动器205；接通夹取机构5，把容器底座110移回安装在容器本体101底部，封闭出样孔102。读数稳定后称重传感器3储存称样重量。关闭电磁铁10电源。启动电动旋转台6，使电动旋转台6带动往复机构8和电磁铁10旋转设定角度返回至原位，断开与往复杆衔铁112的吸合连接。

至此，往复推样和振动出样称重流程结束。

本实用新型提出设计了一种往复推杆与搅拌齿组合装置，利用搅拌齿对粉体试样进行疏松，解决了固体粉末试样振动时在微小出样孔附近出现架拱、鼠洞、搭桥和粘连的工艺难题；借助垂直往复推杆在出样孔内的上下运动，利用往复杆推力连续推出固体粉末试样。同时利用往复推样和振动出样，能够完成设定重量的固体粉末试样的连续取出和自动称重。

往复推杆与搅拌齿组合装置部件结构简单，经实际生产验证，实用有效。

借助垂直往复推杆与搅拌齿组合装置分取试样，试样被取出后直接进入接样器皿，取消了人工称样使用称样刀（勺）的中间环节，完全避免了不同试样间潜存的相互交叉污染，保证了后续分析测试质量。

综上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本实用新型的技术范畴。

Claims (10)

1.基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，包括振动台(2)、往复机构(8)以及位于所述振动台(2)上并且可同所述振动台(2)振动的盛样容器(1)，其特征在于：所述盛样容器(1)包括容器本体(101)以及固定设置在容器本体(101)内的容器往复杆(107)，所述容器往复杆(107)可伸入所述容器本体(101)的出样孔(102)；所述往复机构(8)用于推动所述容器往复杆(107)相对容器本体(101)往复运动实现出样作业。

2.根据权利要求1所述的基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，其特征在于：所述容器往复杆(107)设有起搅拌疏松试样作用的搅拌齿(108)。

3.根据权利要求1所述的基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，其特征在于：所述容器本体(101)内部设有用于固定并限位容器往复杆(107)的第一固定板(103)和第二固定板(105)；所述第一固定板(103)设有第一限位孔(104)，所述第二固定板(105)设有第二限位孔(106)。

4.根据权利要求1所述的基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，其特征在于：所述容器往复杆(107)一端设有往复杆衔铁(112)。

5.根据权利要求1所述的基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，其特征在于：所述容器往复杆(107)还设有起限位作用的往复杆限位挡块(111)。

6.根据权利要求1所述的基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，其特征在于：所述往复机构(8)固定设置在旋转连接杆(7)上，所述旋转连接杆(7)与电动旋转台(6)连接，所述往复机构(8)包括往复电机、往复连杆(9)以及位于往复连杆(9)底端的电磁铁(10)。

7.根据权利要求1所述的基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，其特征在于：所述容器本体(101)内部下端为锥形结构，所述出样孔(102)位于所述容器本体(101)底部中心。

8.根据权利要求1所述的基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，其特征在于：所述容器本体(101)的开口端设有容器盖(109)，所述容器盖(109)上开有进样口(113)，所述进样口(113)设有进样口盖板(114)；所述容器本体(101)的出料端设有容器底座(110)，所述容器底座(110)与所述容器本体(101)对应设有相互吸引的磁铁。

9.根据权利要求1所述的基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，其特征在于：所述振动台(2)包括底座(201)、与底座(201)固定连接的支柱(202)、与支柱(202)固定连接的振动台面(203)以及位于振动台面(203)的振动器(205)，所述振动台面(203)开有对所述盛样容器(1)限位的振动限位孔(204)。

10.根据权利要求1-9任一一项所述的基于外置垂直往复机构储样容器的实验室自动称样装置，其特征在于：还包括位于所述盛样容器(1)下部的称重传感器(3)、接样器皿(4)、用于夹取移动容器底座(110)的夹取机构(5)和控制器(11)。

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