CN217980910U - 一种柔性连接取样机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及分析检测仪器配件技术领域，具体涉及一种柔性连接取样机构，包括底板、安装架、安装座、取样组件、X向驱动机构以及Z向驱动机构。通过分别设置X向驱动机构、Z向驱动机构配合工作，实现取样组件的横向及竖向上的移动，方便取样组件对不同位置的多个样品瓶内的样品进行吸取并向相应的检测仪器中实现自动进样，使用更加方便，自动化程度高，改善工作效率。通过设置第一柔性件以及第二柔性件即利用柔性件的柔性特征，可以降低配合精度的高要求，组装与使用更加方便；在动作过程中做到微量平行度的自适应调整，实现运动部件平稳可靠运行，有效降低了相关部件之间制造、装配以及调试精度的要求，减少磨损甚至卡死的现象，延长寿命。

Description

一种柔性连接取样机构

技术领域

本实用新型涉及分析检测仪器配件技术领域，具体涉及一种柔性连接取样机构。

背景技术

化学分析检测技术广泛应用于食品卫生安全、环境监测、医药卫生等多个领域，取样装置作为分析仪器中的重要组成部分，通常用于将样品从样品瓶中取出，配合后续液体泵送设备送入至检测设备中进行样品检测与分析。目前大多数的取样装置在对多个样品进行取样时，取样组件仅能实现上下往复移动以实现样品的吸取，使用并不方便；取样组件在运动过程中由于涉及多部件之间的相对移动，要求装配精度较高，组装工作难度大，否则装配精度低容易出现干涉、磨损甚至卡死等不良现象，影响其正常使用以及使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种柔性连接取样机构，以解决上述背景技术中存在的现有技术问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型提供的技术方案为：提供了一种柔性连接取样机构，包括底板、安装架、安装座、取样组件、X向驱动机构以及Z向驱动机构；所述安装架固定设置在底板上，所述安装座通过X向驱动机构与安装架滑动连接，所述X向驱动机构包括第一电机、皮带传动机构以及丝杠，所述第一电机固定设置在安装架上，所述第一电机通过皮带传动机构带动丝杠转动，所述安装座滑动套设在丝杠上；所述取样组件滑动设置在安装座上且由Z向驱动机构驱动滑动；所述安装座上设置有用于调整取样组件与安装座之间平行度的第一柔性件以及用于调整安装座与丝杠之间平行度的第二柔性件。

在上述技术方案基础上，所述第一柔性件设置为抵簧，所述抵簧一端固定设置在安装座上，另一端固定设置在抵簧座板上，所述抵簧座板套设在丝杠上且与安装座固定连接；所述第二柔性件为柔性弹片，所述柔性弹片一端套设在丝杠上且与抵簧座板固定连接，另一端固定设置在安装座上。

在上述技术方案基础上，所述丝杠与安装座之间设置有消间隙螺母，所述消间隙螺母套设在丝杠上，所述抵簧座板固定套设在消间隙螺母的外侧壁上。

在上述技术方案基础上，所述Z向驱动机构包括第二电机、皮带传动机构、花键轴、齿轮以及齿条，所述第二电机固定设置在安装架上，所述第二电机通过皮带传动机构驱动花键轴转动，所述齿轮套设在花键轴上且由花键轴驱动转动，所述齿条固定设置在取样组件上，所述齿条与齿轮啮合带动取样组件的Z向移动。

在上述技术方案基础上，所述齿轮的内侧壁上对称设置有容置槽，所述花键轴外侧壁上对应设置有键槽，所述容置槽与键槽扣合形成容置空间，所述容置空间内设置有滚珠。

在上述技术方案基础上，取样组件包括外壳、针座、缓冲弹簧以及内针，所述外壳固定设置在安装座上，所述针座滑动设置在外壳内部，所述缓冲弹簧套设在针座上且一端抵接在外壳内部顶端，另一端固定设置在针座上，所述内针一端固定设置在针座上，另一端延伸至外壳外部。

在上述技术方案基础上，所述取样组件还包括外针，所述外针固定设置在外壳底端且与外壳内部连通，所述外针套设在内针的外侧，所述内针与外针滑动连接。

在上述技术方案基础上，所述外壳上开设有通气孔，所述针座底端与外壳内部底端之间形成有腔室，所述通气孔、外针均与腔室连通。

在上述技术方案基础上，所述安装座上固定设置有位移传感器，所述针座外侧壁上固定设置有传感器挡块且在外壳开设的通槽内滑动，所述位移传感器与传感器挡块相适配。

本实用新型提供的技术方案产生的有益效果在于：

本实用新型中通过分别设置X向驱动机构、Z向驱动机构配合工作，实现取样组件的横向即X方向以及竖向即Z方向上的移动，方便取样组件对不同位置的多个样品瓶内的样品进行吸取并向相应的检测仪器中实现自动进样，使用更加方便，自动化程度高，改善工作效率，避免人工过多干预对样品造成的污染等不良影响。通过设置第一柔性件以及第二柔性件即利用柔性件的柔性特征，相较于传统的纯刚性件连接，实现运动部件平稳可靠运行，有效降低了相关部件之间制造、装配以及调试精度的要求，组装与使用更加方便；在动作过程中做到微量平行度的自适应调整，运行平稳可靠，降低精度要求，也避免了装配精度低即平行度较差造成的磨损甚至卡死的现象，延长其使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图一；

图2是本实用新型的立体结构示意图二；

图3是本实用新型的立体结构示意图三；

图4是本实用新型中取样组件的结构示意图；

图5是本实用新型中取样组件的内部结构示意图；

图6是本实用新型中齿轮与花键轴的内部结构示意图；

图7是本实用新型中齿轮的结构示意图；

图8是本实用新型中第一柔性件与第二柔性件的结构示意图；

图9是本实用新型中第一柔性件与第二柔性件的爆炸视图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、等指示的方位或位置关系均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。

实施例一

如图1至图9所示，一种柔性连接取样机构，包括底板1、安装架2、安装座3、取样组件4、X向驱动机构5以及Z向驱动机构6；所述安装架2固定设置在底板1上，所述安装座3通过X向驱动机构5与安装架2滑动连接，所述X向驱动机构5包括第一电机51、皮带传动机构以及丝杠52，所述第一电机51固定设置在安装架2上，所述第一电机51通过皮带传动机构带动丝杠52转动，所述安装座3滑动套设在丝杠52上；所述取样组件4滑动设置在安装座3上且由Z向驱动机构6驱动滑动；所述安装座3上设置有用于调整取样组件4与安装座3之间平行度的第一柔性件以及用于调整安装座3与丝杠52之间平行度的第二柔性件。

本实用新型中通过分别设置X向驱动机构5、Z向驱动机构6配合工作，实现取样组件的横向即X方向以及竖向即Z方向上的移动，方便取样组件对不同位置的多个样品瓶内的样品进行吸取并向相应的检测仪器中实现自动进样，使用更加方便，自动化程度高，改善工作效率，避免人工过多干预对样品造成的污染等不良影响。通过设置第一柔性件以及第二柔性件即利用柔性件的柔性特征，相较于传统的纯刚性件连接，实现运动部件平稳可靠运行，有效降低了相关部件之间制造、装配以及调试精度的要求，组装与使用更加方便；在动作过程中做到微量平行度的自适应调整，实现运动部件平稳可靠运行，有效降低了相关部件之间制造、装配以及调试精度的要求，也避免了装配精度低即平行度较差造成的磨损甚至卡死的现象，延长其使用寿命。

通过设置X向驱动机构5，第一电机51通过皮带传动机构带动丝杠52在安装架2上转动，可以驱动带有取样组件4的安装座3在安装架2上实现左右移动即X方向上的横向移动；同时安装座3与Z向驱动机构6中的花键轴62滑动连接，花键轴62可以在安装座3的运动过程中起到导向作用，运行过程更加平稳。其中需要说明的是，X向是指与丝杠平行的方向，Z向是指与取样组件中内针平行的方向，仅是为了方便结合附图对技术方案的描述与理解，并不构成对本申请技术方案的限制。其中如图2所示，皮带传动机构包括主动轮、皮带以及从动轮，工作时，电机驱动主动轮转动，主动轮通过皮带驱动从动轮转动，是本领域技术人员常用的传动机构的一种。在此X向驱动机构5中，丝杠52与从动轮同轴设置并由从动轮驱动转动。在Z向驱动机构6中皮带传动机构的工作原理是相同的，仅是从动轮驱动的部件不同，即在Z向驱动机构6中从动轮驱动花键轴62转动，下述即不再一一赘述。

优选的，所述安装架2顶端对称设置有位置传感器7，所述安装座3上固定设置有与位置传感器7对应的触发挡片8。在安装座3上设置有触发挡片8与位置传感器7相配合，是为了对安装座3的移动进行限定；更优选的，所述位置传感器7可采用光电式传感器、红外传感器或其他类型的传感器。当安装座3在丝杠52上移动至安装架2的端部位置时，触发挡片8与位置传感器7相适配且电信号传输至控制系统，对安装座3的位置进行定位或控制第一电机51接收电信号后停止工作或向相反的方向移动，可根据实际情况设定触发信号控制的操作步骤，操作更加方便，提升自动化程度。

优选的，所述安装座3上转动设置有导向轮9，所述导向轮9外侧壁与安装架2抵接。通过在安装座3上设置有导向轮9可以对安装座3的X方向的往复移动起到导向作用，运行更加平稳。

在上述技术方案基础上，所述第一柔性件设置为抵簧10，所述抵簧10一端固定设置在安装座3上，另一端固定设置在抵簧座板11上，所述抵簧座板11套设在丝杠52上且与安装座3固定连接；所述第二柔性件为柔性弹片12，所述柔性弹片12一端套设在丝杠52上且与抵簧座板11固定连接，另一端固定设置在安装座3上。

具体的，如图9所示，所述柔性弹片12设置为匚字型；将呈匚字型设置的柔性弹片12卡接在安装座3与丝杠52平行的侧壁上，柔性弹片12的一端固定设置在抵簧座板11上，另一端固定设置在安装座3上。利用柔性件的柔性特征，相较于传统的纯刚性件连接，可以降低配合精度的高要求，组装与使用更加方便。通过设置抵簧10，可以在Z方向运动过程中保证取样组件4与安装座3之间的相对平行度；具体的，本实用新型中在Z向运动过程中自适应调整齿条64与滑轨14之间的相对平行度。通过设置柔性弹片12，可以在X方向运动过程中保证安装座3与丝杠52之间的相对平行度，同时也相应对丝杠52与花键轴62之间的平行度进行微量调节。因此通过设置第一柔性件与第二柔性件可以在动作过程中做到微量平行度的自适应调整，实现运动部件平稳可靠运行，有效降低了相关部件之间制造、装配以及调试精度的要求，也避免了装配精度低即平行度较差造成的磨损甚至卡死的现象，延长其使用寿命。

在上述技术方案基础上，所述丝杠52与安装座3之间设置有消间隙螺母13，所述消间隙螺母13套设在丝杠52上，所述抵簧座板11固定套设在消间隙螺母13的外侧壁上。更优选的，所述柔性弹片12一端固定设置抵簧座板11与消间隙螺母13之间。通过设置消间隙螺母13，可以提高丝杠52与安装座3之间的配合精度，在丝杠运动速度较快时，可以起到防冲击作用，延长使用寿命。需要说明的是，所述消间隙螺母可从现有技术中获得。

在上述技术方案基础上，所述Z向驱动机构6包括第二电机61、皮带传动机构、花键轴62、齿轮63以及齿条64，所述第二电机61固定设置在安装架2上，所述第二电机61通过皮带传动机构驱动花键轴62转动，所述齿轮63套设在花键轴62上且由花键轴62驱动转动，所述齿条64固定设置在取样组件4上，所述齿条64与齿轮63啮合带动取样组件4的Z向移动。优选的，所述安装座3上固定设置有滑轨14，所述齿条64一侧固定设置有滑块15，所述滑块15与滑轨14相适配且滑动连接。具体的，所述花键轴62上设置有键槽621，所述齿轮63套设在花键轴62的外侧，花键轴62的转动可以带动齿轮63转动，所述齿条64固定设置在安装座3的外侧壁上，所述齿条64与齿轮63啮合，在齿轮63转动时，齿条64带动取样组件4相对于安装座实现Z方向上的移动；同时通过滑轨14与滑块15的配合，起到导向作用，Z向移动更加稳定。更优选的，所述齿条64与外壳41设置有一体成型结构。

在上述技术方案基础上，如图6和图7所示，所述齿轮63的内侧壁上对称设置有容置槽631，所述花键轴62外侧壁上对应设置有键槽621，所述容置槽631与键槽621扣合形成容置空间，所述容置空间内设置有滚珠65。通过在齿轮63与花键轴62之间形成有容置空间且配合使用滚珠75的方式，可以实现花键轴62带动齿轮63转动，齿轮63与齿条64配合实现取样组件4在Z向上的移动；此外，花键轴62与齿轮63之间设置有滚珠，齿轮63相对于花键轴62还可以实现相对滑动，在X向驱动机构5驱动安装座3X向移动时，齿轮63与安装座3可以在花键轴62上X向同步移动，起到导向作用，如上所述，与导向轮9配合作用，使得安装座3在X方向上运行过程更加平稳。更优选的，如图7所示，所述齿轮63两侧对称设置有堵盖66，所述堵盖66的内侧壁上设置有与键槽621配合的导轨661，方便齿轮63与花键轴62的滑动过程。

因此本实用新型中通过设置齿轮63、滚珠65以及花键轴62配合结构实现转动以及滑动双重运动的方式，结构更加紧凑，大大缩小了传统齿轮齿条结构尺寸，提高了结构刚性及工作可靠性，装配与使用也更加方便。由于传统方式使用驱动轴驱动齿轮转动时，通常采用的结构为驱动轴的外侧套设有轴套，轴套与齿轮固定连接，装配结构较为复杂，体积较大，占用空间大，并且也不能实现横向移动起到导向作用。

更优选的，所述安装座3顶端固定设置有位置传感器7，所述齿条64的一侧固定设置有触发挡片8，所述触发挡片8与位置传感器7对应设置。与X向驱动机构5中类似的，Z向驱动机构6中同样设置有位置传感器7，为了对齿条64的运动位置及行程进行限定或控制，避免出现齿条64与齿轮63脱离等异常情况；如上所述，位置传感器7的触发原理都是相同的，此处不再赘述。

在上述技术方案基础上，取样组件4包括外壳41、针座42、缓冲弹簧43以及内针44，所述外壳41固定设置在安装座3上，所述针座42滑动设置在外壳41内部，所述缓冲弹簧43套设在针座42上且一端抵接在外壳41内部顶端，另一端固定设置在针座42上，所述内针44一端固定设置在针座42上，另一端延伸至外壳41外部。具体的，所述外壳41顶端固定设置有堵帽，所述缓冲弹簧43一端抵接在堵帽底端，另一端抵接在针座42上。需要说明的是，本实用新型中所述内针44的顶端连通有提供辅助吸力的装置完成自动取样；具体的在内针44的顶端通过管路与注射泵相连通以实现样品的自动吸取并泵入至需要检测的仪器中进行检测。所述注射泵的具体详细结构可以参照本司已申请的专利：专利申请号为CN202220013673.0，专利名称为一种高精度高压注射泵，本申请中不再赘述。

通过在针座42上套设有缓冲弹簧43，内针44触碰至其他物品时会使得缓冲弹簧43发生形变，进而判断目前取样针头的工作状态；需要说明的是，内针44正常刺破样品瓶顶端软胶垫时缓冲弹簧43也会发生形变，但此时的形变量并不会被检测到，即缓冲弹簧43的异常形变量才会被检测到，该形变量在自动进样设备的控制系统中可根据需要提前预设。通过设置缓冲弹簧43以及对其形变量预设并检测，对取样组件4中的内针44的运动状态进行判断，发生异常及时处理，对内针44进行有效保护，延长其使用寿命，减少维修与更换，提升工作效率。

具体的，使用前对内针44的运动设定好预设距离即取样针在Z方向上移动至样品瓶内规定的距离；在实际取样运动过程中，会出现以下几种状态：

如果取样组件4的内针44没有运动至预设距离，缓冲弹簧43即被检测到形变，说明取样针扎在其他的部件上，例如取样瓶顶端的边缘较硬的塑料材质部分、刺到样品架等较坚硬的部件上，发生异常报警提醒工作人员处理；

如果取样组件4的内针44运动至预设距离，缓冲弹簧43被检测到形变，说明取样针扎到样品瓶，说明工作状态正常；

如果取样组件4的内针44运动至预设距离，缓冲弹簧43并未被检测到形变，说明为刺空状态，例如此处未放置样品瓶或取样组件偏至样品架以外等。

在上述技术方案基础上，如图4所示，所述安装座3上固定设置有位移传感器16，所述针座42外侧壁上固定设置有传感器挡块17且在外壳41开设的通槽411内滑动，所述位移传感器16与传感器挡块17相适配。通过设置位移传感器16以及对应设置的传感器挡块17，在内针44针头在刺到取样瓶软胶垫以外的位置时，形变量异常，内针44带动针座42向上移动，缓冲弹簧43发生形变，传感器挡块17与位移传感器16相适配，位移传感器16检测到出传感器挡块17的移动，相应的对取样针头的工作状态是否正常进行判断。本实用新型中使用的位移传感器16为光电式传感器，另外也可以采用红外传感器或其他类型的传感器，只要能检测出针座42的移动，从而判断缓冲弹簧43的形变即可。

实施例二

在上述技术方案基础上，所述取样组件4还包括外针45，所述外针45固定设置在外壳41底端且与外壳41内部连通，所述外针45套设在内针44的外侧，所述内针44与外针45滑动连接。通过在内针44的外侧套设有外针45，在内针44刺破样品瓶进行取样的运动过程中起到导向作用，并且由于内针44较细还可以避免内针44的晃动以及损伤，增强整体取样针的稳定性与使用寿命。

实施例三

在上述技术方案基础上，如图4和图5所示，所述外壳41上开设有通气孔46，所述针座42底端与外壳41内部底端之间形成有腔室47，所述通气孔46、外针45均与腔室47连通。在外壳41上设置通气孔46并与外针45连通，一方面，在对封闭式样品瓶即顶端软胶垫取样前处于完全密封状态，内针44刺破后样品瓶内仍然保持密封状态，负压状态下吸取样品体积准确性差，因此通过外针45连通通气孔46实现与大气连通，可以平衡样品瓶内的压力，容易控制吸取样品的体积，避免影响样品测试结果的准确性。更优选的，在适用于样品粘度较大时，内针44吸取较为困难时，通过通气孔46连接高压气体压入样品瓶内，可以辅助内针44与注射泵对粘度较大的样品取出，适用范围更广泛。另一方面，针头完成一次取样后，通气孔46外部连接气泵对其内部通入气体，通气孔46内的空气通过腔室47进入外针45内部，这样可以将外针45内侧壁与内针44外侧壁之间空隙内的残留的样品进行清除，有效避免样品残留对后续其他样品的浓度等参数检测造成不良影响，尤其适用于痕量检测。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，因此应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种柔性连接取样机构，其特征在于，包括底板(1)、安装架(2)、安装座(3)、取样组件(4)、X向驱动机构(5)以及Z向驱动机构(6)；所述安装架(2)固定设置在底板(1)上，所述安装座(3)通过X向驱动机构(5)与安装架(2)滑动连接，所述X向驱动机构(5)包括第一电机(51)、皮带传动机构以及丝杠(52)，所述第一电机(51)固定设置在安装架(2)上，所述第一电机(51)通过皮带传动机构带动丝杠(52)转动，所述安装座(3)滑动套设在丝杠(52)上；所述取样组件(4)滑动设置在安装座(3)上且由Z向驱动机构(6)驱动滑动；所述安装座(3)上设置有用于调整取样组件(4)与安装座(3)之间平行度的第一柔性件以及用于调整安装座(3)与丝杠(52)之间平行度的第二柔性件。

2.根据权利要求1所述的一种柔性连接取样机构，其特征在于，所述第一柔性件设置为抵簧(10)，所述抵簧(10)一端固定设置在安装座(3)上，另一端固定设置在抵簧座板(11)上，所述抵簧座板(11)套设在丝杠(52)上且与安装座(3)固定连接；所述第二柔性件为柔性弹片(12)，所述柔性弹片(12)一端套设在丝杠(52)上且与抵簧座板(11)固定连接，另一端固定设置在安装座(3)上。

3.根据权利要求2所述的一种柔性连接取样机构，其特征在于，所述丝杠(52)与安装座(3)之间设置有消间隙螺母(13)，所述消间隙螺母(13)套设在丝杠(52)上，所述抵簧座板(11)固定套设在消间隙螺母(13)的外侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种柔性连接取样机构，其特征在于，所述Z向驱动机构(6)包括第二电机(61)、皮带传动机构、花键轴(62)、齿轮(63)以及齿条(64)，所述第二电机(61)固定设置在安装架(2)上，所述第二电机(61)通过皮带传动机构驱动花键轴(62)转动，所述齿轮(63)套设在花键轴(62)上且由花键轴(62)驱动转动，所述齿条(64)固定设置在取样组件(4)上，所述齿条(64)与齿轮(63)啮合带动取样组件(4)的Z向移动。

5.根据权利要求4所述的一种柔性连接取样机构，其特征在于，所述齿轮(63)的内侧壁上对称设置有容置槽(631)，所述花键轴(62)外侧壁上对应设置有键槽(621)，所述容置槽(631)与键槽(621)扣合形成容置空间，所述容置空间内设置有滚珠(65)。

6.根据权利要求1所述的一种柔性连接取样机构，其特征在于，取样组件(4)包括外壳(41)、针座(42)、缓冲弹簧(43)以及内针(44)，所述外壳(41)固定设置在安装座(3)上，所述针座(42)滑动设置在外壳(41)内部，所述缓冲弹簧(43)套设在针座(42)上且一端抵接在外壳(41)内部顶端，另一端固定设置在针座(42)上，所述内针(44)一端固定设置在针座(42)上，另一端延伸至外壳(41)外部。

7.根据权利要求6所述的一种柔性连接取样机构，其特征在于，所述取样组件(4)还包括外针(45)，所述外针(45)固定设置在外壳(41)底端且与外壳(41)内部连通，所述外针(45)套设在内针(44)的外侧，所述内针(44)与外针(45)滑动连接。

8.根据权利要求7所述的一种柔性连接取样机构，其特征在于，所述外壳(41)上开设有通气孔(46)，所述针座(42)底端与外壳(41)内部底端之间形成有腔室(47)，所述通气孔(46)、外针(45)均与腔室(47)连通。

9.根据权利要求6所述的一种柔性连接取样机构，其特征在于，所述安装座(3)上固定设置有位移传感器(16)，所述针座(42)外侧壁上固定设置有传感器挡块(17)且在外壳(41)开设的通槽(411)内滑动，所述位移传感器(16)与传感器挡块(17)相适配。

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