CN217561106U - 一种双工位石墨消解机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及实验仪器技术领域，尤其涉及一种双工位石墨消解机器人。该机器人包括机架，机架上至少设置有两个消解模块，两个消解模块上均设置有加热装置和升降振荡机构，升降振荡机构用于承载多个消解管和带动消解管靠近或者远离加热装置，加热装置用于对消解管进行加热，机架的一侧设置有多通道加样机构，多通道加样机构包括防腐机械手和泵浦机构，防腐机械手与泵浦机构连接，泵浦机构用于向消解管中添加试剂。该机器人集成化程度高，加液、加热消解过程均可自动化进行，显著降低了人工成本，提高了操作精度和操作安全性。

Description

一种双工位石墨消解机器人

技术领域

本实用新型涉及实验仪器技术领域，尤其涉及一种双工位石墨消解机器人。

背景技术

在进行水样、土壤样品、固体废弃物、大气采样、或纺织物样品中的无机元素的测定时，需要对样品进行消解处理。消解处理的作用是破坏有机物、溶解颗粒物，并将各种价态的待测元素氧化成单一高价态或转换成易于分解的无机化合物。消解又被称作湿法消化，是采用酸液或碱液在加热条件下破坏样品中的有机物或还原性物质的方法。

目前常规消解方法包括：电热板消解法、微波消解法和石墨消解法，其中，电热板消解法为人工手动操作的方法，其处理效率低，人工成本高，且易对操作人员造成伤害；微波消解法需先将溶剂与样品置入密封消解容器中，再通过微波处理进行消解，样品与溶剂在微波产生的交变磁场作用下，内部分子间剧烈振荡和碰撞，使加热物内部的温度迅速升高，在密闭容器里产生高压，具有一定的危险性，对容器的要求也很高，在取出样品前需要较长的冷却降压时间，处理效率较低；石墨消解法采用高纯石墨块作为加热源，其具有优良的导热性，经成型加工的石墨块可对样品进行环绕立体均匀加热，防止了热量散失，消除了同一样品不同位置的温度差，石墨消解法分为手动和自动两种，但是目前自动石墨消解装置仍需人工介入，且处理精度不佳。

实用新型内容

本实用新型提供了一种双工位石墨消解机器人，用以解决现有技术中石墨消解作业需要人工介入、其处理精度不佳的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种双工位石墨消解机器人，其特征在于，包括机架，所述机架上至少设置有两个消解模块，两个所述消解模块上均设置有加热装置和升降振荡机构，所述升降振荡机构用于承载多个消解管和带动消解管靠近或者远离所述加热装置，所述加热装置用于对消解管进行加热，所述机架的一侧设置有多通道加样机构，所述多通道加样机构包括防腐机械手和泵浦机构，所述防腐机械手与所述泵浦机构连接，所述泵浦机构用于向消解管中添加试剂。

在一种可能的实施方式中，优选的，所述升降振荡机构包括升降组件、振荡组件和支撑托架，所述升降组件和所述振荡组件均设置于所述机架上，所述升降组件和所述振荡组件均与所述支撑托架连接，所述支撑托架用于承载多个消解管。

在一种可能的实施方式中，优选的，所述升降组件包括第一电机、转动丝杆和升降板，所述第一电机固定设置于所述机架上，所述第一电机与所述转动丝杆通过同步带连接，所述转动丝杆的一端转动设置于所述机架上，所述转动丝杆的另一端与所述升降板通过丝杆螺母连接。

在一种可能的实施方式中，优选的，所述振荡组件包括第二电机、偏心轴和振荡板，所述第二电机和所述偏心轴均设置于所述机架上，所述第二电机与所述偏心轴通过同步带连接，所述振荡板设置于所述升降板上，所述振荡板和所述升降板通过导套连接，所述支撑托架与所述振荡板固定连接。

在一种可能的实施方式中，优选的，所述升降振荡机构还包括限位护板，所述限位护板设置于所述振荡板上方，所述转动丝杆远离所述机架的一端通过轴承转动设置于所述限位护板上。

在一种可能的实施方式中，优选的，所述加热装置包括隔热腔体、发热管、导热板和石墨炉，所述发热管、所述导热板和所述石墨炉依次叠加设置于所述隔热腔体内，所述石墨炉上开设有多个加热槽，所述加热槽用于容纳放置消解管。

在一种可能的实施方式中，优选的，所述隔热腔体外包裹设置有防护板，所述隔热腔体内还设置有温度检测器，所述温度检测器用于检测所述隔热腔体内的温度值。

在一种可能的实施方式中，优选的，所述防腐机械手包括第一转动轴、连接臂、第二转动轴和操作臂，所述第一转动轴转动设置于所述机架上，所述连接臂的两端分别与所述第一转动轴和所述第二转动轴固定连接，所述第二转动轴与所述操作臂转动连接，所述操作臂与所述泵浦机构连接。

在一种可能的实施方式中，优选的，所述泵浦机构包括滴液管和注射泵，所述注射泵与所述滴液管连通，所述滴液管固定设置于所述防腐机械手上。

在一种可能的实施方式中，优选的，所述双工位石墨消解机器人外部设置有防腐涂层。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出一种双工位石墨消解机器人，该机器人包括机架和设置在机架上的多个消解模块，每个消解模块上均设置有加热装置和升降振荡机构，升降振荡机构用于承载消解管和带动消解管靠近或者远离加热装置，加热装置用于对消解管进行加热，同时在机架的一侧设置有多通道加样机构，多通道加样机构包括防腐机械手和泵浦机构，防腐机械手与泵浦机构连接，泵浦机构用于向消解管中添加试剂或者溶液，通过加热装置和升降振荡机构能够实现对消解管中试剂进行加热，同时通过防腐机械手驱动泵浦机构向消解管中添加试剂，使得该机器人的集成化程度有效的提升，加液、加热消解过程均可自动化进行，显著降低了人工成本，极大的提高了操作精度和操作安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了双工位石墨消解机器人的整体结构示意图；

图2示出了升降振荡机构的整体结构示意图；

图3示出了加热装置的爆炸结构示意图；

图4示出了防腐机械手的整体结构示意图；

图5示出了泵浦机构的整体结构示意图。

主要元件符号说明：

100-机架；110-消解模块；200-加热装置；210-隔热腔体；220-发热管；230-导热板；240-石墨炉；241-加热槽；250-防护板；260-温度检测器；300-升降振荡机构；310-升降组件；311-第一电机；312-转动丝杆；313-升降板；314-丝杆螺母；320-振荡组件；321-第二电机；322-偏心轴；323-振荡板；324-导套；330-支撑托架；340-限位护板；400-多通道加样机构；410-防腐机械手；411-第一转动轴；412-连接臂；413-第二转动轴；414-操作臂；420-泵浦机构；421-滴液管；4210-进液口；4211-出液口；422-注射泵；423-储液瓶；500-消解管；600-控制终端。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

请参阅图1，本实用新型提供一种双工位石墨消解机器人(以下简称机器人)，该机器人包括机架100，机架100上设置有至少两个消解模块110(消解模块是指能够单独对多个消解管500进行承载、加热和振荡的一个整体)，在每一个消解模块110上均设置有加热装置200和升降振荡机构300，升降振荡机构300用于承载多个消解管500，并且升降振荡机构300能够带动消解管500靠近或者远离加热装置200，加热装置200用于对消解管500进行加热。

在机架100的一侧还设置有多通道加样机构400(多通道加样机构是指能够同时对多个消解管进行加液动作的机构)，多通道加样机构400包括防腐机械手410和泵浦机构420，防腐机械手410和泵浦机构420连接，防腐机械手410用于驱使泵浦机构420靠近或者远离消解管500，泵浦机构420用于向消解管500中添加试剂或者溶液。

优选的，机架100还用于承载其它部件，机架100呈中空长方体结构，其具有用于容置其它部件的容置腔，机架100的四周设置有装饰玻璃件，底部设置有聚四氟乙烯(PTFE)材质的脚垫，起到支撑机架100的作用，聚四氟乙烯材质抗腐蚀性能好，防止了长时间使用下脚垫被腐蚀，且机架100表面设置有防腐层，进而能够使该机器人在高温、高腐蚀的环境中进行作业。

请参阅图1和图2，具体的，升降振荡机构300包括升降组件310、振荡组件320和支撑托架330，升降组件310和振荡组件320均设置于机架100上，同时升降组件310和振荡组件320均与支撑托架330连接，升降组件310用于驱动支撑托架330向上或者向下运动，振荡组件320用于驱动支撑托架330进行摇动，支撑托架330用于放置多个消解管500。

请继续参阅图1和图2，具体的，升降组件310包括第一电机311、转动丝杆312和升降板313，第一电机311固定设置于机架100上，转动丝杆312转动设置于机架100上，第一电机311的输出端与转动丝杆312的一端通过同步带进行连接，同时转动丝杆312的另一端通过丝杆螺母314与升降板313连接。

可以理解的是，当第一电机311动作带动转动丝杆312转动，设置于转动丝杆312上的丝杆螺母314将在转动丝杆312上进行滑动，进而带动升降板313向上或者向下运动，进而升降板313能够带动支撑托架330实现向上或者向下运动。

请继续参阅图1和图2，在上述方案的基础上，振荡组件320包括第二电机321、偏心轴322和振荡板323，第二电机321固定设置于机架100上，同时偏心轴322转动设置于机架100上，第二电机321的输出端与偏心轴322通过同步带进行连接，振荡板323通过轴承(可以采用使其能够相互滑动的结构件对轴承进行替换，结构件可以采用滑轮等)与机架100连接，或者振荡板323与偏心轴322连接，或者振荡板323通过导套324与升降板313连接。

优选的，振荡板323设置于升降板313上，同时振荡板323与升降板313通过导套324进行连接。

可以理解的是，当第一电机311和第二电机321动作时，转动丝杆312能够带动丝杆螺母314进行滑动，进而带动升降板313向上或者向下运动，同时第二电机321能够驱动偏心轴322动作，进一步的偏心轴322转动后能够提供一个离心力带动振荡板323进行摇动，通过升降组件310和振荡组件320的相互配合，能够实现对支撑托架330的上下运动动作和摇动动作，能够使消解管500内的试剂的受热面积得到扩大。

在上述方案的基础上，升降振荡机构300还包括限位护板340，限位护板340设置于振荡板323的上方位置，限位护板340设置成矩形结构，进而能够对振荡板323进行覆盖，同时偏心轴322和转动丝杆312远离机架100的一端通过轴承连接设置在限位护板340上，限位护板340在升降组件310驱动升降板313进行向上运动时，限位护板340能够对升降板313的运动位置进行限定，进而能够避免升降板313发生运动过线造成磨损的问题，极大的提高了该机器人的作业稳定性。

在上述方案的基础上，为了在升降过程中更好的控制运动精度，可以在升降板313、振荡板323和限位护板340之间设置导向杆，导向杆还能够为升降板313的升降运动起到导向支撑的作用，导向杆外部还设置有导向杆轴套，导向杆轴套可采用石墨或陶瓷材质，具有自润滑、耐高温、耐腐蚀、使用寿命长的优点，可满足机器人长时间在高温环境下保持平稳运行。

请参阅图1和图3，机器人用于对消解管500进行加热的加热装置200包括隔热腔体210、发热管220、导热板230、石墨炉240，其中发热管220、导热板230和石墨炉240依次叠加设置在隔热腔体210内，同时在石墨炉240上开设有用于容纳放置多个消解管500的多个加热槽241。

优选的，在隔热腔体210内设置有温度检测器260，在隔热腔体210的外侧包裹设置有防护板250，温度检测器260与外部的电控装置(电控装置可以为终端或者电路板等，但需要解释的是，电控装置不在本方案改进的范围内中)电性连接，温度检测器260用于对隔热腔体210内的温度进行检测，防护板250能够对隔热腔体210起到防护的作用，同时还具有隔热的效果，进而能够避免操作人员烫伤的情况发生。

可以理解的是，当支撑托架330带动消解管500向下运动时，消解管500能够进入加热槽241中，进一步的发热管220接通后，导热板230将对多个消解管500进行加热。

请参阅图1、图4和图5，在上述方案的基础上，防腐机械手410包括第一转动轴411、连接臂412、第二转动轴413和操作臂414，其中第一转动轴411的一端转动设置于机架100上，第一转动轴411的另一端与连接臂412的一端固定连接，连接臂412的另一端与第二转动轴413的一端固定连接，第二转动轴413的另一端与操作臂414转动连接。

优选的，在防腐机械手410的外侧设置有防腐涂层，在防腐涂层上喷涂有防腐材料。

泵浦机构420包括滴液管421和注射泵422，滴液管421和注射泵422连通，滴液管421连接设置在防腐机械手410的操作臂414上，通过操作臂414能够驱动滴液管421靠近或者远离消解管500，在注射泵422开启后能够向消解管500中添加试剂。

在上述方案的基础上，泵浦机构420还包括储液瓶423，储液瓶423用于储放试剂，在滴液管421上开设有进液口4210和多个出液口4221，进液口4210可以通过导管与注射泵422连通，注射泵422可以通过导管与储液瓶423连通。

可选的，在滴液管421的内部设置有多个支管，多个支管连通不同的试储液瓶423，从而实现多通道加样，在防腐机械手410上还可以设置用于检测消解管500内添加溶液的液位的超声波测距传感器，作为可变换的实施方式，超声波测距传感器还可采用其它用于检测液位的传感器装置，比如激光传感器等。

请参阅图1，在本实用新型的技术方案中，可以采用电控装置对各部件的运动进行控制，具体的第一电机311和第二电机321均与控制终端600电性连接，同时加热装置200、注射泵422和防腐机械手410也均与控制终端600电性连接，控制终端600能够根据设定的时间和速度控制第一电机311和第二电机321的开启或者关闭，控制终端600能够根据设定的温度和加热时间控制加热装置200的加热动作，以及控制终端600能够控制防腐机械手410和注射泵422的动作。

需要解释的是，如何通过控制终端600控制各部件的动作为成熟的现有技术，且不在本技术方案的改进范围中。控制终端600可以为计算机、平板等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种双工位石墨消解机器人，其特征在于，包括机架，所述机架上至少设置有两个消解模块，两个所述消解模块上均设置有加热装置和升降振荡机构，所述升降振荡机构用于承载多个消解管和带动消解管靠近或者远离所述加热装置，所述加热装置用于对消解管进行加热，所述机架的一侧设置有多通道加样机构，所述多通道加样机构包括防腐机械手和泵浦机构，所述防腐机械手与所述泵浦机构连接，所述泵浦机构用于向消解管中添加试剂。

2.根据权利要求1所述的双工位石墨消解机器人，其特征在于，所述升降振荡机构包括升降组件、振荡组件和支撑托架，所述升降组件和所述振荡组件均设置于所述机架上，所述升降组件和所述振荡组件均与所述支撑托架连接，所述支撑托架用于承载多个消解管。

3.根据权利要求2所述的双工位石墨消解机器人，其特征在于，所述升降组件包括第一电机、转动丝杆和升降板，所述第一电机固定设置于所述机架上，所述第一电机与所述转动丝杆通过同步带连接，所述转动丝杆的一端转动设置于所述机架上，所述转动丝杆的另一端与所述升降板通过丝杆螺母连接。

4.根据权利要求3所述的双工位石墨消解机器人，其特征在于，所述振荡组件包括第二电机、偏心轴和振荡板，所述第二电机和所述偏心轴均设置于所述机架上，所述第二电机与所述偏心轴通过同步带连接，所述振荡板设置于所述升降板上，所述振荡板和所述升降板通过导套连接，所述支撑托架与所述振荡板固定连接。

5.根据权利要求4所述的双工位石墨消解机器人，其特征在于，所述升降振荡机构还包括限位护板，所述限位护板设置于所述振荡板上方，所述转动丝杆远离所述机架的一端通过轴承转动设置于所述限位护板上。

6.根据权利要求1所述的双工位石墨消解机器人，其特征在于，所述加热装置包括隔热腔体、发热管、导热板和石墨炉，所述发热管、所述导热板和所述石墨炉依次叠加设置于所述隔热腔体内，所述石墨炉上开设有多个加热槽，所述加热槽用于容纳放置消解管。

7.根据权利要求6所述的双工位石墨消解机器人，其特征在于，所述隔热腔体外包裹设置有防护板，所述隔热腔体内还设置有温度检测器，所述温度检测器用于检测所述隔热腔体内的温度值。

8.根据权利要求1所述的双工位石墨消解机器人，其特征在于，所述防腐机械手包括第一转动轴、连接臂、第二转动轴和操作臂，所述第一转动轴转动设置于所述机架上，所述连接臂的两端分别与所述第一转动轴和所述第二转动轴固定连接，所述第二转动轴与所述操作臂转动连接，所述操作臂与所述泵浦机构连接。

9.根据权利要求1所述的双工位石墨消解机器人，其特征在于，所述泵浦机构包括滴液管和注射泵，所述注射泵与所述滴液管连通，所述滴液管固定设置于所述防腐机械手上。

10.根据权利要求1所述的双工位石墨消解机器人，其特征在于，所述双工位石墨消解机器人外部设置有防腐涂层。

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