本發(fā)明屬于自動檢測領(lǐng)域，具體為一種基于負(fù)壓取樣法的自動出針式多樣本氣液取樣器。

背景技術(shù)：

在一些自動檢測場合，尤其是智能采樣機(jī)器人領(lǐng)域，為了保證所取樣本的科學(xué)有效性，需要對取樣總體進(jìn)行多點(diǎn)采樣，同時(shí)要保證各個(gè)樣本無交叉污染。目前，常用的氣體、液體取樣方法大部分可歸類為負(fù)壓法。即將取樣器伸入被采樣流體內(nèi)，通過負(fù)壓發(fā)生裝置在取樣器內(nèi)部產(chǎn)生低壓，利用大氣壓將流體壓入取樣器完成采樣。負(fù)壓發(fā)生裝置的設(shè)置使得單個(gè)取樣器的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。常用的氣體、液體取樣器只能采集單個(gè)樣本，而在進(jìn)行多點(diǎn)采樣時(shí)，每采集一個(gè)樣本就需更換一套取樣器，造成效率低下。尤其是在自動取樣領(lǐng)域，繁瑣且效率低下的重復(fù)更換操作也違反了自動化系統(tǒng)減少人為操作的原則。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種基于負(fù)壓取樣法的自動出針式多樣本氣液取樣器，該取樣器操作簡便，能夠在對氣體或液體進(jìn)行一次多點(diǎn)采樣過程中自動更換取樣針，同時(shí)也保證了多個(gè)樣本之間無交叉污染。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：包括換針取樣器以及與之相連的取樣容器；所述的換針取樣器包括與第一步進(jìn)電機(jī)相連的第一圓柱凸輪，第一圓柱凸輪通過滑塊連接取樣針，所述的滑塊設(shè)置在第一外圈滑道當(dāng)中，第一外圈滑道與第一圓柱凸輪同心設(shè)置，第一外圈滑道上開設(shè)有多個(gè)供滑塊運(yùn)動的滑槽，每個(gè)滑槽中均設(shè)有連接著取樣針的滑塊，第一外圈滑道的端面安裝端蓋，滑塊與端蓋之間均設(shè)有復(fù)位彈簧；所述第一外圈滑道上開設(shè)有取樣針槽，端蓋上開設(shè)有出針孔；取樣容器的結(jié)構(gòu)與換針取樣器相同，僅將取樣針替換為穿刺針，穿刺針與取樣針通過管路相連；每根穿刺針對應(yīng)由密封塞封閉的真空管，所述的取樣針運(yùn)動至待取樣環(huán)境，通過穿刺針扎破密封塞，在壓力作用下將樣本采集到真空管。

所述的第一步進(jìn)電機(jī)通過第一法蘭座與第一外圈滑道相連。

第一步進(jìn)電機(jī)輸出軸通過傳動軸連接第一圓柱凸輪，所述的第一法蘭座內(nèi)部安裝有軸承。

所述的第一外圈滑道上均布有六個(gè)取樣針槽，第一圓柱凸輪的壓力角為55°，螺旋角為55°，推程為25mm；第一步進(jìn)電機(jī)的出針轉(zhuǎn)動角為55°，回針角為5°。

穿刺針與取樣針通過軟管相連，密封塞采用橡膠塞。

多根由密封塞封閉的真空管通過保持架與每根穿刺針相對應(yīng)，所述的真空管設(shè)置在外殼當(dāng)中，保持架安裝在外殼端部；取樣容器的第二外圈滑道外表面設(shè)有搭扣卡槽，外殼側(cè)面設(shè)有搭扣扳手，搭扣扳手鉸接搭扣搭桿，搭扣搭桿與搭扣卡槽相連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用步進(jìn)電機(jī)帶動圓柱凸輪，圓柱凸輪再通過滑塊帶動取樣針及穿刺針，滑塊連接復(fù)位彈簧，繼而實(shí)現(xiàn)往復(fù)動作。外圈滑道上開設(shè)有多個(gè)限位槽，每個(gè)限位槽中安裝一套滑塊及取樣針或穿刺針，外圈滑道與圓柱凸輪同心設(shè)置，穿刺針與取樣針通過管路相連，每根穿刺針對應(yīng)由密封塞封閉的真空管設(shè)置，取樣針運(yùn)動至待取樣環(huán)境，通過穿刺針扎破密封塞，在壓力作用下將樣本采集到真空管，實(shí)現(xiàn)了在一次采樣作業(yè)中采集到多個(gè)樣本。本發(fā)明采用具有一定真空度的樣本容器，精簡了結(jié)構(gòu)，便于樣本的取出以及部件的更換。本發(fā)明取樣器能夠?qū)崿F(xiàn)定量取樣，樣本容量可以通過更換不同容量的樣本容器任意增減，換針取樣器體積小巧，方便取樣器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)在其他工作平臺上的安裝布局。

進(jìn)一步的，本發(fā)明第一外圈滑道上均布有六個(gè)取樣針槽，第一圓柱凸輪的壓力角為55°，螺旋角為55°，推程為25mm，能夠滿足出針長度的需要。第一步進(jìn)電機(jī)的出針轉(zhuǎn)動角為55°，第一圓柱凸輪推動滑塊沿第一外圈滑道的圓柱面通直滑道進(jìn)行滑動，并停止在第一圓柱凸輪的最高點(diǎn)，完成出針動作，復(fù)位彈簧被壓縮。第一步進(jìn)電機(jī)的回針角為5°，滑塊越過第一圓柱凸輪的最高點(diǎn)，在復(fù)位彈簧作用下完成收針動作。

附圖說明

圖1本發(fā)明換針取樣器的結(jié)構(gòu)剖視圖(以1根取樣針為例)；

圖2本發(fā)明換針取樣器的等軸測圖；

圖3本發(fā)明取樣容器的結(jié)構(gòu)剖視圖；

附圖中：1-第一外圈滑道；2-第一圓柱凸輪；3-端蓋；4-第一法蘭座；5-傳動軸；6-軸承；7-復(fù)位彈簧；8-滑塊；9-取樣針；10-第一步進(jìn)電機(jī)；11-內(nèi)六角螺釘；12-搭扣卡槽；13-搭扣搭桿；14-搭扣扳手；15-保持架；16-真空管；17-外殼；18-穿刺針；19-第二步進(jìn)電機(jī)；20-第二法蘭座；21-第二外圈滑道；22-第二圓柱凸輪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

參見圖1-2，本發(fā)明換針取樣器包括一臺提供驅(qū)動力的第一步進(jìn)電機(jī)10，通過螺釘安裝在第一法蘭座4的方法蘭上，帶有圓柱面通直滑道的第一外圈滑道1，通過螺釘安裝在法蘭座4的圓法蘭上；傳動軸5通過軸承6安裝在法蘭座4的軸承座上，一端通過緊定螺釘與第一步進(jìn)電機(jī)10的輸出軸連接，另一端連接有第一圓柱凸輪2。第一外圈滑道1與第一圓柱凸輪2同心安裝。滑塊8與第一外圈滑道1的圓柱面通直滑道構(gòu)成低副，與第一圓柱凸輪2構(gòu)成高副；復(fù)位彈簧7一端套在滑塊8下端的導(dǎo)向桿上，另一端插入端蓋3的彈簧導(dǎo)向槽中；端蓋3通過螺釘安裝在第一外圈滑道1上；取樣針9的柄部卡在滑塊8的凹槽內(nèi)，隨滑塊一起運(yùn)動，并通過軟管(未圖示)與穿刺針18相連。如圖3所示，本發(fā)明取樣容器包括如下結(jié)構(gòu)：容器上部安裝有換針取樣器，換針取樣器通過外殼17兩側(cè)的搭扣與取樣容器連接，結(jié)構(gòu)上與換針取樣器所不同的是將換針取樣器的取樣針9換成了穿刺針18。外殼17底部設(shè)有均布坑位，真空管16的下部插入坑位中，上部插入保持架15；保持架15夾在換針取樣器下表面和外殼17的卡槽中間；穿刺針18通過軟管(未圖示)與取樣針9相連。

氣體取樣器與液體取樣器容器結(jié)構(gòu)相同，穿刺針18接大氣，不與取樣針9相連。通過以上設(shè)計(jì)，能使取樣器內(nèi)的取樣針或穿刺針在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動下依次出針。以換針取樣器為例：主要采用了圓柱凸輪原理實(shí)現(xiàn)了出針動作，第一圓柱凸輪2的推程即為換針器出針長度。第一步進(jìn)電機(jī)10做單向間歇轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)動方向與第一圓柱凸輪2的螺旋線方向相反，通過傳動軸5帶動第一圓柱凸輪2轉(zhuǎn)動。第一步，第一步進(jìn)電機(jī)10轉(zhuǎn)動α角，第一圓柱凸輪2推動滑塊8沿第一外圈滑道1的圓柱面通直滑道滑動，并停止在凸輪最高點(diǎn)，完成出針動作。此時(shí)復(fù)位彈簧7被壓縮。下一步，步進(jìn)電機(jī)10轉(zhuǎn)動β角，滑塊8越過第一圓柱凸輪2的最高點(diǎn)，在復(fù)位彈簧7的回復(fù)力作用下復(fù)位，完成收針動作。重復(fù)以上兩步，實(shí)現(xiàn)換針器依次出針。

本發(fā)明換針取樣器內(nèi)部均布六只取樣針，第一圓柱凸輪2的壓力角為55°，螺旋角為55°，推程為25mm；第一步進(jìn)電機(jī)10轉(zhuǎn)動α角為55°，β角為5°。換針取樣器內(nèi)部共有六只取樣針9，分別通過細(xì)軟管取樣容器內(nèi)部的六只穿刺針18相連。設(shè)取樣針9的編號為A1，A2，A3，A4，A5，A6；對應(yīng)穿刺針18的編號為a1，a2，a3，a4，a5，a6。

本發(fā)明的取樣過程為：第一次取樣。第一步，換針取樣器的第一步進(jìn)電機(jī)10轉(zhuǎn)動α角，驅(qū)動第一圓柱凸輪2推動滑塊8沿第一外圈滑道1的圓柱面通直滑道滑動，并停止在凸輪最高點(diǎn)，完成出針動作，取樣針A1伸出，并插入被取樣液面以下。第二步，換針取樣器的第一步進(jìn)電機(jī)10轉(zhuǎn)動α角，驅(qū)動第一圓柱凸輪2推動滑塊8沿第一外圈滑道1的圓柱面通直滑道滑動，并停止在凸輪最高點(diǎn)，完成出針動作，穿刺針a1伸出，穿刺針刺穿真空管橡膠塞，液體在真空管16內(nèi)負(fù)壓作用下被壓入管內(nèi)，至管內(nèi)真空度耗盡停止。第三步，換針取樣器的第一步進(jìn)電機(jī)10轉(zhuǎn)動β角，滑塊8越過第一圓柱凸輪2的最高點(diǎn)，在復(fù)位彈簧7的回復(fù)力作用下復(fù)位，完成收針動作，穿刺針a1收回。第四步，換針取樣器的第一步進(jìn)電機(jī)10轉(zhuǎn)動β角，滑塊8越過第一圓柱凸輪2的最高點(diǎn)，在復(fù)位彈簧7的回復(fù)力作用下復(fù)位，完成收針動作，取樣針A1收回。完成一次取樣。第n次取樣，重復(fù)以上操作，直至取完六個(gè)樣本。

更換取樣針9、穿刺針18、連接軟管和真空管16即可進(jìn)行下一個(gè)六樣本取樣工作。

氣體取樣，只需重復(fù)執(zhí)行第二、三步即可。