一种步进电机丝杠推动双导杆定向柱式注射泵装置的制作方法

本实用新型属于环境在线定量分析测量领域，具体涉及一种步进电机丝杠推动双导杆定向柱式注射泵装置。

背景技术：

在线测量仪器，是在现场用机器模拟人在实验室手工操作，用光电传感器代替人眼，按程序完成定量的抽取样品，定量加入标定液，高温消解，光学分析测量的仪器。举例，在线分光光度法测量仪器，要顺序先抽取纯净水对实验器皿清洗、定量抽取污染物溶液样品、定量抽取纯净水稀释、定量加入表定液染色，搅拌均匀后注入消解池高温高压消解，冷却后，再用分光光度方法测量，得到污染数据，排出废液，清洗实验器皿，执行下一次测量。定量注射泵是在线分光光度法测量仪器的核心部件。注射泵的定量，可重复技术参数决定在线分析仪器的质量参数。现有的注射泵，普遍采用单导轨滑块驱动方式，即步进电机驱动丝杠转动、丝杠转动驱动丝杠螺母滑块直线移动、滑块移动带动注射器抽拉吸液或注射吸液，完成定量抽取或注射过程。由于滑块是单侧受力，使用时间长后容易形成滑块向受力一侧倾斜，摩擦力引起滑块运动受阻，丝杠用力过度而损坏。解决方法：如采用两个平行导杆滑块，即滑块沿两个相互平行的导杆滑动，滑块运动的稳定性高；采用高精度丝杠和丝杠螺母，步进电机丝杠转动角度控制注射泵定量抽取或注射。在步进电机丝杠转动的推动下，滑块沿两个导杆做直线运动，同时滑块精确带动注射泵活塞运动，完成定量抽取或注射。由于注射泵的外形是圆柱体，活塞是在注射泵的圆柱体运动是直线运动，也称柱式注射泵。一种步进电机丝杠推动双导杆定向柱式注射泵装置的总体结构，以矩形体外壳为主体，矩形体外壳的上壁、下壁、左壁和右壁，构成矩形体，步进电机固定在矩形体外壳的上壁，在矩形体外壳的左壁设置长槽形滑块窗口，注射泵固定面板安装在矩形体外壳的左壁；在矩形滑块室内，设置滑块、丝杠螺母、丝杠、两个导杆，滑块与丝杠螺母固定；矩形体外壳的上壁固定步进电机，步进电机的轴和丝杠是一体的，前端是丝杠，后端是步进电机的轴；步进电机转动，带动丝杠转动，推动滑块与丝杠螺母移动；矩形体外壳的左壁固定柱式注射泵，柱式注射泵的活塞连杆与滑块凸沿连接；步进电机转动，丝杠转动，滑块在丝杠作用下，沿双导杆上下移动；滑块凸沿与注射泵活塞连杆连接，带动活塞连杆上下移动，注射泵完成定量抽取或注射；步进电机正反转，滑块上下移动，带动注射泵活塞上下移动，完成定量抽取或注射。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供步进电机丝杠推动双导杆定向柱式注射泵装置的技术方案：一种步进电机丝杠推动双导杆定向柱式注射泵装置，包括，柱式注射泵固定面板(1)、步进电机(2)、步进电机固定螺丝(2.1)4个、矩形体外壳(3)、丝杠(4)、导杆(5)两个、导杆轴承(6)两个、丝杠螺母(7)、滑块(8)、长槽形滑块窗口(9)、防滑脱保险螺丝(10)、滑块与活塞连杆连接螺丝(11)、活塞连杆(12)、注射泵下固定耳(13)、注射泵泵体(14)、注射泵上固定耳(15)和柱式注射泵泵嘴三通阀(16)，如图1所示，其特征是，矩形体外壳(3)的上壁、下壁、左壁和右壁，构成矩形体，矩形体的厚度与步进电机的四棱柱厚度相同；矩形体外壳(3)的左壁设置竖立的长槽形滑块窗口，矩形体外壳(3)的下壁中心设置贯穿矩形体上下壁的丝杠孔，在丝杠孔的左右两侧设置导杆孔，两个导杆孔贯穿下壁，在上壁设置面向滑块室深度为5毫米深的导杆洞；矩形体外壳(3)的上壁四角设置步进电机固定螺丝孔；步进电机(2)是正四棱柱，四角是固定螺丝孔，矩形上壁对应四角是步进电机的固定螺丝孔，步进电机(2)的轴前端是丝杠(4)，后端是步进电机的轴，步进电机的轴与丝杠(4)是一体的；步进电机(2)及丝杠(4)由上向下插入矩形体外壳上壁丝杠通孔后，用由滑块室内部向外穿过上壁的四个螺丝固定，步进电机(2)固定在矩形体外壳(3)的上壁上；矩形体外壳(3)的内部是竖立的滑块室，滑块是左右长方体，长方体滑块的上面中心是丝杠螺母，丝杠与丝杠螺母螺纹连接，丝杠螺母与滑块固定，滑块上丝杠螺母的两侧是导杆轴承，导杆与导杆轴承滑动连接，导杆轴承与滑块固定；滑块的左侧是前后台阶的滑块凸沿，在滑块凸沿的表面设置一个连接螺丝孔，与连接螺丝孔对应的前面凸沿上设置一个防滑脱保险螺丝；滑块凸沿从矩形体左侧的长槽形滑块窗口伸出；步进电机转动，丝杠转动，丝杠螺母推动滑块(8)沿左右导杆，在滑块室内上下滑动；与滑块一体的滑块凸沿，沿长槽形滑块窗口，上下滑动；柱式注射泵固定面板(1)上也有与矩形体外壳左壁同样大小的长槽形滑块窗口，柱式注射泵固定面板(1)固定在矩形体外壳(3)的左壁上，两个长槽形滑块窗口重合；矩形体的下壁丝杠孔的左右等距位置设置由下向上的导杆孔，左右导杆穿透矩形体的下壁，穿过滑块上的导杆轴承，到达矩形体外壳(3)上壁的导杆洞，再用矩形体下壁左右的导杆固定螺丝固定；所述的丝杠(4) 与丝杠螺母螺纹连接，丝杠螺母固定在滑块中间；丝杠螺母的两侧是左右导杆轴承，左右导杆(5)由下上，穿过导杆轴承，导杆与导杆轴承之间是滑动连接，导杆轴承与滑块固定；左右导杆，以及丝杠之间，相互平行；步进电机转动，丝杠转动，滑块(8)在丝杠螺母的推动下，沿左右导杆(5)上下滑动，滑块凸沿在长槽形滑块窗口内上下滑动；在矩形体外壳(3)的左壁上，正对矩形体外壳的上壁和下壁位置，设置固定柱式注射泵固定面板的上下左右四个固定螺丝，柱式注射泵固定面板固定在矩形体外壳(3)的左壁上；在柱式注射泵固定面板上，设置上下两个注射泵支撑耳，注射泵活塞连杆正对长槽形滑块窗口，用连接螺丝把活塞连杆和滑块凸沿连接在一起，再用侧面滑块的防滑脱保险螺丝固定，这样，活塞连杆和滑块一体；步进电机正反转动，丝杠正反转动，丝杠螺母与滑块固定，滑块沿导杆上下滑动，带动注射泵活塞连杆上下移动，完成定量抽取或注射；在滑块(8)的背面，安装一个凸沿，滑块上下滑动，凸沿也上下移动；在矩形体背面设置零点监测电路板，零点监测电路板上设置一个光电对射开关；当滑块(8)向上移动的最高处，注射泵的活塞杆到零点位置，滑块表面的凸沿刚好插入光电对射开关的光路中，凸沿遮挡光线后，光电对射开关发出停止信号，步进电机(2)停止转动，注射泵活塞到零位停止。

工作说明：所述的一种步进电机丝杠推动双导杆定向柱式注射泵装置的工作过程简述：把图1上下颠倒后观看，在线测量仪器的 MCU系统，根据原设程序，滑块最大行程100毫米，按照细分，每毫米320步，步进电机(2)最大运转32000步；定量抽取过程：驱动步进电机(2)正转动，步进电机(2)转动带动丝杠(4)转动，丝杠(4)转动驱动丝杠(4)螺母向上移动，滑块(8)与丝杠(4) 螺母固定一体，带动滑块(8)向上移动，与滑块(8)凸沿连接一体的活塞连杆做抽拉运动，完成被测液体的定量抽取；定量注射过程：步进电机(2)反向转动，步进电机(2)转动带动丝杠(4)转动，丝杠(4)转动驱动丝杠(4)螺母向下移动，滑块(8)与丝杠(4) 螺母固定一体，带动滑块(8)向下移动，与滑块(8)一体的滑块(8) 带动注射泵的活塞连杆做推压运动，活塞到达零点，滑块(8)上的遮光凸沿刚好插入光电对射开关的光路中，光电对射开关遮光后，零点停止电路发出停止信号，MCU系统发出停止指令，步进电机(2) 停止转动，完成被测液体的定量注射过程。零点停止电路：在滑块(8) 背面，设置一个直立遮光凸沿，在滑块(8)室表面设置零点监测电路板，零点停止电路板上设置一个光电对射开关，注射泵的活塞杆到零点时，滑块(8)向下移动的最低处，滑块(8)表面的直立凸沿刚好插入光电对射开关的光路中，凸沿遮挡光线，光电对射开关发出停止信号，MCU系统停止步进电机(2)停止转动，滑块(8)到最低处停止。

本实用新型一种步进电机丝杠推动双导杆定向柱式注射泵装置的有益之处是，矩形体结构简单，注射泵工作过程可见，采用两个导杆定向后，滑块稳定性增加，注射泵可靠性增加；采用零点停止电路，注射泵内无余量保障了每次抽取或注射的定量精度，零点停止也保证了注射泵的安全，从而提高该在线仪器的在线测量的精度，也延长了丝杠的使用寿命。

附图说明

图1一种步进电机丝杠推动双导杆定向柱式注射泵装置的立体结构图(左侧导杆被立体结构图掩蔽，看不到)

图中：1、柱式注射泵固定面板，2、步进电机，2.1、步进电机固定螺丝4个，3、矩形外壳，4、丝杠，5、导杆两个(图1中，左侧导杆被立体结构图掩蔽)，6、导杆轴承两个，7、滑块丝母，8、滑块， 9、长槽形滑块窗口，10、防滑脱保险螺丝，11、滑块与活塞连杆连接螺丝，12、活塞连杆，13、注射泵下固定耳，14、注射泵，15、注射泵上固定耳，16、柱式注射泵泵嘴三通阀。

具体实施方式

实施例以山西鑫华翔有限公司生产的在线COD分析仪 XHX-COD2017-2上安装的双导杆定向步进电机丝杠定量注射泵，说明如下：主要部件矩形体外壳加工：步进电机是正四棱柱体，矩形体外壳的厚度是步进电机的棱柱距离。矩形体外壳采用铝质精密铸造成型，然后用铣床加工外壳的外六面和内四面，先铣后磨削整理。在矩形体外壳的左壁铣出长槽形滑块窗口，在矩形体外壳的上壁中心，设置直通丝杠孔，并贯穿到矩形体外壳的下壁。在矩形体外壳的上壁的四角，以步进电机四角的固定螺丝间距为准，钻出四个通孔，用螺丝由内向外固定步进电机。在矩形体外壳的下壁，以丝杠通孔为中心，沿下壁中心线两侧20毫米，钻出导杆通孔，直达上壁，在上壁的导杆孔不穿透上壁，下孔上洞。在矩形体外壳的左壁的上下端设置注射泵固定面板的四个固定螺口。注射泵泵体的长度是100毫米，注射泵泵体的上下固定耳间距也是100毫米。把图1上下颠倒后观看，在线测量仪器的MCU系统，根据原设程序，滑块最大行程100毫米，按照细分，每毫米320步，步进电机(2)最大运转32000步；定量抽取过程：驱动步进电机(2)正转动，步进电机(2)转动带动丝杠(4) 转动，丝杠(4)转动驱动丝杠(4)螺母向上移动，滑块(8)与丝杠(4)螺母固定一体，带动滑块(8)向上移动，与滑块(8)凸沿连接一体的活塞连杆做抽拉运动，完成被测液体的定量抽取；定量注射过程：步进电机(2)反向转动，步进电机(2)转动带动丝杠(4) 转动，丝杠(4)转动驱动丝杠(4)螺母向下移动，滑块(8)与丝杠(4)螺母固定一体，带动滑块(8)向下移动，与滑块(8)一体的滑块(8)带动注射泵的活塞连杆做推压运动，活塞到达零点，滑块(8)上的遮光凸沿刚好插入光电对射开关的光路中，光电对射开关遮光后，零点停止电路发出停止信号，MCU系统发出停止指令，步进电机(2)停止转动，完成被测液体的定量注射过程。零点停止电路：在滑块(8)背面，设置一个直立遮光凸沿，在滑块(8)室表面设置零点监测电路板，零点停止电路板上设置一个光电对射开关，注射泵的活塞杆到零点时，滑块(8)向下移动的最低处，滑块(8) 表面的直立凸沿刚好插入光电对射开关的光路中，凸沿遮挡光线，光电对射开关发出停止信号，MCU系统停止步进电机(2)停止转动，滑块(8)到最低处停止。柱式注射泵泵嘴三通阀作用，抽取时，关闭一侧，开启另一侧；注射时，相反操作。

本实用新型一种步进电机丝杠推动双导杆定向柱式注射泵装置的有益之处是，矩形体结构简单，注射泵工作过程可见，采用两个导杆定向后，滑块稳定性增加，注射泵可靠性增加；采用零点停止电路，注射泵内无余量保障了每次抽取或注射的定量精度，零点停止也保证了注射泵的安全，从而提高该在线仪器的在线测量的精度，也延长了丝杠的使用寿命。