土样研磨装置的制作方法

本发明涉及一种土样研磨装置。

背景技术

目前对土样都以人工研磨或者小型单一研磨机来实现土样的粉末化工作，人工研磨过程效率低，劳动强度大，耗时耗材，而小型单一研磨机不利于大批量的生产加工，也滞缓了土壤检测的工作。目前还不存在实现取料-研磨-下料一体的研磨装置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：现有的对土样进行人工研磨，劳动强度大，而小型研磨机研磨效率低，不适于批量研磨。

本发明的具体技术方案如下：一种土样研磨装置，包括：上下料单元，用于将待研磨土样输送给研磨单元并从研磨单元中取出研磨后土样；

研磨单元，设置在上下料单元的一侧，用于将上下料单元输送的土样粉末化；

所述上下料单元包括传输机构、上取料机构和下取料机构，上取料机构和下取料机构分别且对称地设置在传输机构的上方和下方；

其中传输机构包括传送架、电机、传送带和多个传动辊，多个传动辊间隔设置在传送架上，传送带套设在多个传动辊上，电机设置在传送架的一端并与其中一根传动辊连接；

上取料机构包括设置在传输机构上方的上支撑架和上取料部，上取料部设置在上支撑架上并在上支撑架上移动；上支撑架包括分别设置在传送架两侧的两竖架以及设置在两竖架顶端并向研磨单元延伸的导轨，导轨上设有齿形带；上取料部包括设置在上支撑架的导轨上的滑块、电机箱、气缸和气爪，电机箱安装在滑块的顶部，电机箱内安装有电机，气缸安装在滑块的底部，气爪安装在气缸活塞底部；电机的输出轴穿出电机箱连接有齿轮，该齿轮与齿形带啮合，电机运行驱动齿轮转动带动整个下取料部沿上支撑架的导轨移动；

下取料机构包括设置在传输机构下方的下支撑架和下取料部，下取料部设置在下支撑架上并在下支撑架上移动，下支撑架与上支撑架结构相同且上下对称设置；下取料部包括设置在下支撑架的导轨上的滑块、电机箱、气缸、翻转驱动件和旋转气爪，电机箱安装在滑块的底部，电机箱内设有电机，气缸安装在滑块的顶部，翻转驱动件安装在气缸活塞的顶部，旋转夹爪安装在翻转驱动件上，翻转驱动件用于驱动旋转夹爪在竖直面上转动；电机的输出轴穿出电机箱连接有齿轮，该齿轮与齿形带啮合，电机运行驱动齿轮转动带动整个下取料部沿下支撑架的导轨移动；

所述研磨单元包括研磨架、铣刀机构和铣刀驱动件，研磨架上设置有研磨盒，研磨盒上下两端开口且底部安装有筛网；铣刀机构包括铣刀架、安装在铣刀架端部的铣刀以及用于驱动铣刀架上下移动的气缸，气缸安装在研磨架上，铣刀的顶端固定有外齿轮；铣刀驱动件安装在上取料机构的导轨上，位于研磨盒的上方，铣刀驱动件包括固定在导轨上的气缸、安装在气缸活塞底部的电机箱和安装在电机箱内的电机，电机的输出轴从电机箱的底部穿出连接对接器，该对接器的中心设有与铣刀顶端的外齿轮匹配的内齿孔。

作为本发明的进一步改进，传送架的两侧分别固定有一条隔板，两条隔板之间形成传输通道，该传输通道的中部的宽度小于两端的宽度。

作为本发明的进一步改进，所述研磨架为方形，研磨架与上下料单元相邻的一侧为研磨侧，顺时针依次为清洗侧、喷气侧和烘干侧，清洗侧设置有清洗槽，清洗槽的槽壁上固定有雾化喷头，雾化喷头经软管与用于连接水箱的高压泵连接，软管上安装有电磁阀；喷气侧设置有喷气槽，喷气槽的槽壁上固定有喷气头，喷气头经过气管与气泵连接，气管上安装有电磁阀；烘干侧设置有烘干槽，烘干槽的槽壁上固定有风扇；铣刀机构的气缸安装在研磨架的中部，气缸活塞的顶部安装有用于驱动铣刀架在水平面旋转的旋转驱动件。

作为本发明的进一步改进，所述铣刀架为十字形，铣刀架的四个端部均安装有铣刀，铣刀架的中部与旋转驱动件连接。

作为本发明的进一步改进，研磨单元还包括输送机构，输送机构包括链条传输带、齿轮和电机，链条传输带沿研磨架的一周布置，研磨盒固定在链条传输带上，电机经齿轮驱动链条传输带输送研磨盒依次经过研磨侧、清洗侧、喷气侧和烘干侧。

作为本发明的进一步改进，还包括控制柜，控制柜内安装有plc，传输机构的隔板中部安装有用于当样品盒位于传输通道中部时发送触发信号给plc的第一红外感应器，清洗槽的槽壁安装有用于当研磨盒或铣刀位于清洗槽中时发送触发信号给plc的第二红外感应器，喷气槽的槽壁上安装有用于当研磨盒或铣刀位于喷气槽中时发送触发信号给plc的第三红外感应器，烘干槽的槽壁上安装有用于当研磨盒或铣刀位于烘干槽中时发送触发信号给plc的第四红外感应器，plc用于控制传输机构的电机、上取料部的电机、下取料部的电机、铣刀驱动件的电机以及输送机构的电机的启停，控制上取料部的气缸、上取料部的气爪、下取料部的气缸、下取料部的旋转气爪、下取料部的翻转驱动件、铣刀驱动件的气缸、铣刀机构的气缸以及铣刀机构的旋转驱动件的动作，控制清洗侧的电磁阀和喷气侧的电磁阀的通断，以及控制烘干侧的风扇的启停。

作为本发明的进一步改进，研磨单元上方罩有透明防护罩，防护罩位于研磨侧的一侧开设有用于供铣刀驱动机构伸入及下取料部倒入土样的窗口。

作为本发明的进一步改进，上支撑架和下支撑架的导轨上均设有分别用于防止上取料部和下取料部滑出导轨的限位块。

本发明的有益效果：本发明提供的土样研磨装置，可实现上料-研磨-下料的整个过程，相比于人工研磨，本装置所需劳动强度大大减少，效率高；相比于小型单一研磨机，本装置可用于批量研磨；土样研磨前后均放入同一样品盒中，不易搞混，便于识别和管理。

附图说明

图1是本发明优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提出的一种土样粉末化研磨装置做进一步的解释说明。

如图1所示，本发明实施例提供一种土样研磨装置，包括：

上下料单元，用于将待研磨土样输送给研磨单元并从研磨单元中取出研磨后土样。

研磨单元，设置在上下料单元的一侧，用于将上下料单元传送的土样粉末化。

所述上下料单元包括传输机构、上取料机构和下取料机构，上取料机构和下取料机构分别且对称地设置在传输机构的上方和下方。

其中传输机构包括传送架111、多个传动辊、传送带113和电机114，多个传动辊间隔设置在传送架上，传送带套设在多个传动辊上(将所有传动辊视为一个整体，传送带套设在全部传动辊的外部)，电机114设置在传送架111的一端并与其中一根传动辊连接。传输机构运行时，电机驱动与其连接的传动辊轴转动，从而带动传送带沿多个传动辊移动，传送样品盒。

上取料机构包括设置在传输机构上方的上支撑架121和上取料部122，上取料部设置在上支撑架上并在上支撑架上移动。上支撑架包括分别设置在传送架两侧的两竖架以及设置在两竖架顶端并向研磨单元延伸的导轨，导轨上设有齿形带。上取料部包括设置在导轨上的滑块、安装在滑块顶部的电机箱、安装在电机箱内的电机、安装在滑块底部的气缸以及安装在气缸活塞底部的气爪，气缸用于驱动气爪上下移动，气爪用于抓取样品盒。电机的输出轴穿出电机箱连接有齿轮，该齿轮与导轨上的齿形带啮合，电机驱动齿轮转动带动整个上取料部沿导轨移动。

下取料机构包括设置在传输机构下方的下支撑架131和下取料部132，下取料部设置在下支撑架上并在下支撑架上移动，下支撑架与上支撑架结构相同且上下对称设置。下取料部包括设置在下支撑架的导轨上的滑块、安装在滑块底部的电机箱、安装在电机箱内的电机、安装在滑块顶部的气缸、安装在气缸活塞顶部的翻转驱动件以及安装在翻转件上的旋转夹爪，气缸用于驱动翻转驱动件及旋转夹爪上下移动，翻转驱动件用于驱动旋转夹爪在竖直状态和水平状态之间翻转切换。电机的输出轴穿出电机箱连接有齿轮，该齿轮与齿形带啮合，电机运行驱动齿轮转动带动整个下取料部沿着导轨移动。具体的，上述翻转驱动件包括顶部和一侧部开口的盒体，盒体内设有翻转铁板，翻转铁板的底端与盒体底部铰接，盒体的侧壁和底壁分别安装有电磁铁，盒体侧壁的电磁铁通电且盒体底壁的电磁铁断电时，翻转铁板呈竖直态贴于盒体侧壁，盒体侧壁的电磁铁断电且盒体底壁的电磁铁通电时，翻转铁板呈水平态贴于盒体底壁，旋转夹爪安装在翻转铁板的顶端，通过控制两个电磁铁的通断电，翻转铁板带动旋转夹爪转动，使得旋转夹爪夹取样品盒时样品盒在竖直状态和水平状态之间翻转切换。需要说明的是，翻转驱动件不仅仅局限于上述结构，凡是能实现驱动旋转夹爪在竖直面上转动的结构均可用于本发明。

所述研磨单元包括研磨架21、铣刀机构和铣刀驱动件23，研磨架上设置有研磨盒211，研磨盒底部安装有筛网。铣刀机构包括铣刀架221、安装在铣刀架端部的铣刀222以及用于驱动铣刀架上下移动的气缸223，气缸安装在研磨架上。铣刀驱动件安装在上支撑架121的导轨上，位于研磨盒211的上方，铣刀驱动件23包括固定在导轨上的气缸、安装在气缸活塞底部的电机箱和安装在电机箱内的电机，电机的输出轴从电机箱的底部穿出连接对接器，该对接器的中心设有与铣刀顶端的外齿轮匹配的内齿孔，当对接器套接在铣刀顶端的外齿轮上时，内齿孔与外齿轮啮合，电机运行驱动对接器转动，从而带动铣刀转动对土样进行研磨。

还包括气泵3，用于为上取料部的气缸、上取料部的气爪、下取料部的气缸、下取料部的旋转气爪、铣刀机构的气缸以及铣刀驱动件的气缸提供气源。

本发明实施例提出的土样研磨装置的工作过程如下：

准备工作，将带有盖子的样品盒摆放在传送带的输入端，上取料机构的上取料部位于初始位置(传输机构的中部)，上取料部的气缸活塞位于初始位置，下取料机构的下取料部位于初始位置(传送架靠近研磨单元的一侧)，下取料部的气缸活塞位于初始位置，下取料部的翻转驱动件驱动旋转气爪处于竖直位置且夹爪开口朝上，铣刀机构的铣刀位于研磨盒的上方，铣刀驱动件的气缸活塞位于初始位置。

传输机构工作，启动传输机构的电机，驱动传送带运动，样品盒随着传送带向前移动，到达上取料机构下方时，停止电机，传送带停止运动。

上取料部工作，上取料部的气缸活塞带动气爪向下运动到达样品盒停止，气爪动作抓住样品盒顶部(盒盖)，气缸活塞向上运动回到初始位置，启动上取料部的电机，驱动整个取料部沿导轨向靠近研磨单元方向运动，到达下取料机构的下取料部的上方停止，上取料部的气缸活塞向下运动到达下取料部的旋转气爪处停止。

下取料部工作，下取料部的旋转气爪动作抓住样品盒底部并做顺时针旋转，同时下取料部的气缸活塞向下运动，使样品盒的盒体与盒盖分开，启动下取料部的电机，驱动整个下取料部沿导轨向靠近研磨单元方向运动直至接近研磨盒停止，下取料部的翻转驱动件动作带动盒体翻转，翻转过程中盒体中的土样被倒入研磨盒中，翻转驱动件带动样品盒翻转成竖直状态，下取料部的气缸活塞向下运动到达第二位置，启动下取料部的电机，带动整个下取料部沿导轨移动到研磨盒的正下方，下取料部的气缸活塞向上运动使得盒体顶端与研磨盒底端相接。

铣刀机构工作，铣刀机构的气缸活塞向下运动带动铣刀支架末端的铣刀向下运动到达研磨盒内停止，铣刀驱动件的气缸活塞带动电机和连接器向下运动，当连接器与铣刀顶部的外齿轮连接后停止，启动铣刀机构的电机，驱动铣刀旋转，铣刀机构的气缸活塞和铣刀驱动件的气缸活塞同时向下运动，对土样进行研磨，当铣刀到达研磨盒底部时两个气缸活塞停止运动，铣刀驱动件的电机停止，研磨成粉状的土样从研磨盒底部的筛网漏入盒体中，铣刀驱动件的气缸活塞向上运动到达初始位置，铣刀机构的气缸活塞向上运动带动铣刀到达初始位置。

下取料部工作，下取料部的气缸活塞带动盛有研磨后土样的盒体向下运动，启动下取料部的电机，带动整个下取料部沿导轨向远离研磨单元方向运动，到达上取料部的正下方停止，下取料部的气缸活塞向上运动使得盒体的顶端到达上取料部的气爪位置，盒体在下取料部的旋转气爪作用下逆时针旋转与盒盖连成一体，下取料部的气缸活塞和旋转气爪停止工作。

上取料部工作，上取料部的气缸活塞向上运动，启动上取料部的电机，带动整个上取料部沿导轨向远离研磨单元方向运动到达初始位置停止，上取料部的气缸活塞向下运动到达传送带停止，气爪松开将样品盒放到传动带上停止，上取料部的气缸活塞向上运动到达初始位置。

传输机构工作，启动传输机构的电机，驱动传动带带着装有研磨后土样的样品盒向传输机构的输出端运动。

完成一个样品盒土样的研磨过程，后续循环进行。

本发明实施例提供的土样研磨装置，可实现上料-研磨-下料的整个过程，相比于人工研磨，本装置所需劳动强度大大减少，效率高；相比于小型单一研磨机，本装置可用于批量研磨；土样研磨前后均放入同一样品盒中，不易搞混，便于识别和管理。

在本发明优选实施例中，传送架111的两侧分别固定有一条隔板115，两条隔板之间形成传输通道，该传输通道的中部的宽度小于两端的宽度，用于限流，使得样品盒一个一个依次通过。具体的，传送架侧边与隔板之间通过间隔设置的多个伸缩杆连接，调节伸缩杆的长度，可调整隔板与传送架侧边的距离，从而调整两个隔板之间的距离，即传输通道的宽度。将传输通道的中部(位于上支撑架的下方，下支撑架的上方)的宽度调节成与样品盒的大小匹配，传输机构运行时，装有土样的样品盒在传送带上沿着传输通道移动，当样品盒到达传输通道中部时，即位于上支撑架下方时，样品盒只能一个一个依次通过，便于控制上取料部进行一个一个抓取。

在本发明优选实施例中，所述研磨架为方形，研磨架与上下料单元相邻的一侧为研磨侧，顺时针依次为清洗侧、喷气侧和烘干侧，清洗侧设置有清洗槽212，清洗槽的槽壁上固定有雾化喷头213，雾化喷头经软管与高压泵连接，软管上安装有电磁阀，高压泵用于与水箱连通。喷气侧设置有喷气槽214，喷气槽的槽壁上固定有喷气头215，喷气头经过气管与气泵3连接，气管上安装有电磁阀。烘干侧设置有烘干槽216，烘干槽的槽壁上固定有风扇217。铣刀机构的气缸223安装在研磨架的中部，气缸活塞的顶部安装有用于驱动铣刀架在水平面上旋转的旋转驱动件224。具体的，上述旋转驱动件可采用但不局限于电机驱动方式，只要可实现驱动铣刀架在水平面上旋转依次循环经过研磨侧、清洗侧、喷气侧和烘干侧的结构均可使用在本发明中。铣刀每完成一个样品盒的土样研磨后，旋转至清洗侧的清洗槽中进行冲水清洗，然后旋转至喷气侧的喷气槽中进行喷气清洗，然后旋转至烘干槽中进行烘干，最后旋转至研磨侧，等待研磨下一个样品盒中的土样，防止铣刀上残留的土样造成土样之间的交叉感染。

在本发明优选实施例中，所述铣刀架221为十字形，铣刀架的四个端部均安装有铣刀222，铣刀架的中部与旋转驱动件224连接。当一个铣刀完成一个样品盒的土样研磨后，将该铣刀旋转至清洗侧，位于它逆时针方向的相邻的铣刀被转至研磨侧，此时该铣刀可进行研磨工作，前一个铣刀进行清洗，后一个铣刀进行烘干，这样依次循环，一直能提供干净的铣刀，提高了研磨的效率。

在本发明优选实施例中，研磨单元还包括输送机构，输送机构包括链条传输带31、齿轮和电机32，链条传输带沿研磨架的一周布置，研磨盒211固定在链条传输带31上，电机经齿轮驱动链条传输带输送研磨盒依次经过研磨侧、清洗侧、喷气侧和烘干侧。每完成一个样品盒的土样研磨后，研磨盒在链条传输带的传送下到清洗侧的清洗槽中进行冲水清洗，然后到喷气侧的喷气槽中进行喷气清洗，然后到烘干槽中进行烘干，最后再到研磨侧，等待盛放下一个样品盒中的土样，防止研磨盒内残留的土样造成土样之间的交叉感染。

在本发明优选实施例中，还包括控制柜4，控制柜内安装有plc，传输机构的隔板中部安装有用于当样品盒位于传输通道中部时发送触发信号给plc的第一红外感应器，清洗槽的槽壁安装有用于当研磨盒或铣刀位于清洗槽中时发送触发信号给plc的第二红外感应器，喷气槽的槽壁上安装有用于当研磨盒或铣刀位于喷气槽中时发送触发信号给plc的第三红外感应器，烘干槽的槽壁上安装有用于当研磨盒或铣刀位于烘干槽中时发送触发信号给plc的第四红外感应器，plc用于控制传输机构的电机、上取料部的电机、下取料部的电机、铣刀驱动件的电机以及输送机构的电机的启停，控制上取料部的气缸、上取料部的气爪、下取料部的气缸、下取料部的旋转气爪、下取料部的翻转驱动件、铣刀驱动件的气缸、铣刀机构的气缸以及铣刀机构的旋转驱动件的动作，控制清洗侧的电磁阀和喷气侧的电磁阀的通断，以及控制烘干侧的风扇的启停。整个土样研磨装置的工作均由plc控制，实现研磨过程全自动化，使用方便，批量研磨效率高。

在本发明优选实施例中，研磨单元上方罩有透明防护罩，防护罩位于研磨侧的一侧开设有用于供铣刀驱动机构伸入及下取料部倒入土样的窗口。防护罩用于保护研磨单元的部件，防止研磨、清洗及烘干过程进入异物，影响土样纯度。

在本发明优选实施例中，上支撑架和下支撑架的导轨上均设有分别用于防止上取料部和下取料部滑出导轨的限位块，起到限位和保护作用。

本发明优选实施例提出的土样研磨装置的工作过程如下：

准备工作，将带有盖子的样品盒摆放在传送带的输入端，上取料机构的上取料部位于初始位置(两条隔板形成的输出通道的中部的上方)，上取料部的气缸活塞位于初始位置，下取料机构的下取料部位于初始位置(传送架靠近研磨单元的一侧)，下取料部的气缸活塞位于初始位置，下取料部的翻转驱动件驱动旋转气爪处于竖直位置且夹爪开口朝上，铣刀机构的一个铣刀位于研磨盒的上方，铣刀驱动件的气缸活塞位于初始位置。

传输机构工作，启动传输机构的电机，驱动传送带运动，样品盒随着传送带沿着两条隔板形成的传输通道向前移动，当一个样品盒到达传输通道的中部，即上取料机构下方时，第一红外感应器受到触发，停止电机，传送带停止运动。

上取料部工作，上取料部的气缸活塞带动气爪向下运动到达样品盒停止，气爪动作抓住样品盒顶部(盒盖)，气缸活塞向上运动回到初始位置，启动上取料部的电机，驱动整个取料部沿导轨向靠近研磨单元方向运动，到达下取料机构的下取料部的上方停止，上取料部的气缸活塞向下运动到达下取料部的旋转气爪处停止。

下取料部工作，下取料部的旋转气爪动作抓住样品盒底部并做顺时针旋转，同时下取料部的气缸活塞向下运动，使样品盒的盒体与盒盖分开，启动下取料部的电机，驱动整个下取料部沿导轨向靠近研磨单元方向运动直至接近研磨盒停止，下取料部的翻转驱动件动作带动盒体翻转，翻转过程中盒体中的土样被倒入研磨盒中，翻转驱动件带动样品盒翻转成竖直状态，下取料部的气缸活塞向下运动到达第二位置，启动下取料部的电机，带动整个下取料部沿导轨移动到研磨盒的正下方，下取料部的气缸活塞向上运动使得盒体顶端与研磨盒底端相接。

铣刀机构工作，铣刀机构的气缸活塞向下运动带动铣刀支架末端的铣刀向下运动到达研磨盒内停止，铣刀驱动件的气缸活塞带动电机和连接器向下运动，当连接器与铣刀顶部的外齿轮连接后停止，启动铣刀机构的电机，驱动铣刀旋转，铣刀机构的气缸活塞和铣刀驱动件的气缸活塞同时向下运动，对土样进行研磨，当铣刀到达研磨盒底部时两个气缸活塞停止运动，铣刀驱动件的电机停止，研磨成粉状的土样从研磨盒底部的筛网漏入盒体中，铣刀驱动件的气缸活塞向上运动到达初始位置，铣刀机构的气缸活塞向上运动带动铣刀到达初始位置。

铣刀机构的旋转驱动件动作，驱动铣刀支架带动铣刀到达清洗槽中停止，清洗侧的高压泵和电磁阀开启，高压泵从水箱中抽取水输送给雾化喷头，对铣刀进行冲洗，旋转驱动件动作，驱动铣刀支架再顺时针旋转，带动铣刀到达喷气槽中停止，喷气侧的电磁阀开启，气泵输送高压气给喷气头，对铣刀进行再次清洗，旋转驱动件动作，驱动铣刀支架顺时针旋转，带动铣刀到达烘干槽中停止，风扇开启，对铣刀进行烘干处理，旋转机构再次驱动铣刀架顺时针旋转，到达研磨侧等待研磨下一个样品盒的土样。

输送机构工作，启动输送机构的电机，经齿轮驱动链条传输带携带研磨盒进入清洗槽中，清洗侧的电磁阀开通，雾喷冲洗头对铣刀进行冲洗，再进入喷气槽中，由高压(气)喷嘴对铣刀进行清洗，再进入烘干槽中，由风机对研磨盒进行烘干处理，最后进入研磨侧的初始位置等待下一次研磨。

下取料部工作，下取料部的气缸活塞带动盛有研磨后土样的样品盒向下运动到达第三位置停止，启动下取料部的电机，带动整个下取料部沿导轨上的齿形带向远离研磨单元方向运动，到达初始位置(上取料部的正下方)停止，下取料部的气缸活塞向上运动使得样品盒的顶端到达上取料部的气爪位置，盒体在下取料部的旋转气爪作用下逆时针旋转与盒盖连成一体，下取料部的气缸活塞和旋转气爪停止工作。

上取料部工作，上取料部的气缸活塞向上运动到达初始位置，启动上取料部的电机，带动整个上取料部沿导轨向远离研磨单元方向运动到达初始位置停止，上取料部的气缸活塞向下运动到达传送带停止，气爪松开将样品盒放到传动带上停止，上取料部的气缸活塞向上运动到达初始位置。

传输机构工作，启动传输机构的电机，驱动传送带带着装有研磨后土样的样品盒沿传输通道向传输机构的输出端运动。

完成一个样品盒土样的研磨过程，后续循环进行。