一种液体样品取样装置的制作方法

本实用新型涉及液体采集技术领域，尤其是一种液体样品取样装置。

背景技术：

随着技术的发展,在越来越多的产品及生产投入到实验环境中，而检测设备是必不可少的。而采样时通常考虑样品的代表性、典型性、时效性及样品检测的程序性，所以对于液体样品的取样装置也就有了一定的要求。

对于样品的采样检测设备，如申请号为“201520282469.9”的专利公开了一种大容量自动采水样仪，其结构包括仪器框体、安装于仪器框体内的X轴驱动机构、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构、吸液头组件以及蠕动泵；所述Z轴驱动机构用于驱动吸液头组件沿Z方向运动，包括：Z轴驱动装置和Z方向导轨，所述吸液头组件包括：安装于Z方向导轨上的针头支架和固定于针头支架上的工业针头，所述工业针头与蠕动泵通过硅胶管连通；所述Y轴驱动机构包括：Y轴驱动装置和Y方向导轨，所述Z轴驱动机构通过Z轴X轴滑台与Y轴驱动机构相连接并且能够在Y方向导轨上运动；所述X轴驱动机构包括：X轴驱动装置和X方向导轨，所述Y轴驱动机构通过Y轴X轴滑台与X轴驱动机构相连接并且能够在X方向导轨上运动；所述仪器框体内位于工业针头下方设有一试管架，试管架上形成有若干试管放置槽。此专利利用同步带驱动进行三轴间的联动配合，而同步带在一定程度上来说易造成故障，使用寿命相对较短；且在第一次取样之后因为样品性状的不同再次取样或许会造成误差；若是每一次取样之后，都更换工业针头，则耗费大量的时间和人工，所以现有技术仍存在许多不足之处，本实用新型将对这些问题提出改进方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单、驱动结构合理、可自动清洁、检测结构更可靠的一种液体样品取样装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种液体样品取样装置，包括机架、驱动结构、吸液头组件和清洁结构：

所述驱动结构，包括能联动配合的Z轴驱动机构、Y轴驱动机构和X轴驱动机构：X轴驱动机构，其设置于机架内，沿X轴方向延伸的X轴滑台、X轴滑块、X轴电机及X轴丝杆，所述X轴滑台及所述X轴电机分别设置于所述机架内，所述X轴滑台上设置有X方向导轨，所述X轴滑块与所述X方向导轨滑移配合，所述X轴丝杆安装于所述X轴滑台上，所述X轴电机的输出轴与所述X轴丝杆呈平行设置，所述X轴电机的输出轴上设置有同步轮，所述X轴丝杆的一端与所述X轴滑块传动连接，所述X轴丝杆的另一端设置有从动轮，所述同步轮与所述从动轮之间通过同步带传动连接；

所述Y轴驱动机构，包括安装于X轴滑台上的Y轴电机和Y轴滑台，所述所述Y轴滑台上设置有Y方向导轨，所述Y方向导轨上活动设置Y轴滑块，Y轴电机通过Y轴丝杆与Y轴滑块传动连接，所述Y轴电机驱动Y轴丝杆带动Y轴滑块沿Y方向导轨移动；

所述Z轴驱动机构，包括安装于Y轴滑台上的Z轴电机和Z轴滑台，所述Z轴滑台上设置Z方向导轨，所述Z方向导轨上活动设置Z轴滑块，Z轴电机通过Z轴丝杆与Z轴滑块传动连接，所述Z轴电机驱动Z轴丝杆带动Z轴滑块沿Z方向导轨移动；

所述吸液头组件，包括固定于Z轴滑块上的安装块和设置于安装块上的气动针管，在Z方向导轨上还设置带有导向通孔的导向块，所述导向块与安装块对应设置，气动针管取样时朝导向块移动并经所述导向通孔穿过导向块；

所述清洁结构，其置于Z轴驱动机构下方的工作台上，所述工作台在所述吸液头组件的吸液端的移动区域内分别设有清洁架和试管架，所述清洁架内设置有若干清洁槽，所述清洁槽内盛放有用于对吸液头组件的吸液端进行清洁的清洗液，所述试管架内设置有若干用于盛放样品的试管。

在上述的一种液体样品取样装置中，所述工作台在所述吸液头组件的吸液端的移动区域内还设置有检测台，所述检测台上设有进样口。

在上述的一种液体样品取样装置中，在工作台上设置与试管架底端相适配的嵌入槽，所述试管架设置为至少一组。

在上述的一种液体样品取样装置中，所述清洁架与X轴驱动机构平行设置。

在上述的一种液体样品取样装置中，所述清洁架与X轴驱动机构呈垂直设置。

在上述的一种液体样品取样装置中，所述导向块设置于Z轴驱动机构底端，所述导向通孔的上端呈锥形扩口状设置，导向通孔下端呈圆柱形设置。

在上述的一种液体样品取样装置中，在X轴丝杆两端分别设置支撑架，所述X轴丝杆与支撑架活动连接，所述支撑架与X轴滑台固定连接。

在上述的一种液体样品取样装置中，所述X轴滑台靠近所述X轴电机的输出轴的一端设置有供所述同步带穿过的避让孔。

在上述的一种液体样品取样装置中，所述Y轴电机的输出轴与Y轴丝杆通过Y轴联轴器传动连接。

在上述的一种液体样品取样装置中，所述Z轴电机的输出轴与Z轴丝杆通过Z轴联轴器传动连接。

本实用新型的有益效果为：

1、通过X轴的移动带动Y轴，通过Y轴的移动带动Z轴的移动，使三者联动配合，通过三轴的调整达到定位的效果。

2、上述的一种驱动装置将动力件设置在滑动导轨下方，将原有的动力件设置在位移机构的旁边节省了空间，使得整个设备结构更紧凑，设计更合理。

3、通过设置清洁架避免吸液头端在采集一次样品之后对第二次的采集造成影响。

4、多个清洁槽的设置是为了在吸头检测不同的样品时，样品间的性状差异过大，一个清洁槽易被污染起不到清洁效果。

5、吸管在Z轴驱动机构运动下向试管靠近，相比手动采样稳定更好。在机械化运作下对于未知液体的采集，采集的量也可以控制的更精确，相对安全性及数据的可靠性也进一步提升。

6、嵌入结构的设置是为了固定试管架，使试管架不易受到外力的影响而轻易移动导致三轴定位不准。

7、试管架可以根据检测需要，在三轴运动范围内多个设置，结构简单又操作便利。

8、电机均设置为伺服电机，使控制和自动化的准确度更高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中驱动机构的结构示意图。

图3是本实用新型驱动机构中X轴驱动机构的结构示意图。

图4是本实用新型驱动机构中Y轴驱动机构的结构示意图。

图5是本实用新型驱动机构中Z轴驱动机构的结构示意图。

图6是本实用新型X轴驱动机构中传动组件的结构示意图。

图7是本实用新型中吸液头组件的结构示意图。

图8是本实用新型中导向块的结构示意图。

图9是本实用新型中清洁结构的结构示意图。

图中：100、机架；110、检测台；111、进样口；120、试管架；121、试管放置槽；130、Z轴机架；131、导向滑槽；140、工作台；141、嵌入槽；200、驱动结构；210、Z轴驱动机构；210a、Z轴电机；210b、Z方向导轨；210c、Z轴丝杆；210d、Z轴滑台；210e、Z轴滑块；210f、Z轴联轴器；220、Y轴驱动机构；220a、Y轴电机；220b、Y方向导轨；220c、Y轴丝杆；220d、Y轴滑台；220e、Y轴滑块；220f、Y轴联轴器；230、X轴驱动机构；230a、X轴电机；230b、X方向导轨；230c、X轴丝杆；230d、X轴滑台；230e、X轴滑块；230f、支撑架；231a、同步轮；231b、从动轮；231c、同步带；231d、避让孔；300、吸液头组件；310、安装块；320、导向块；321、导向通孔；400、清洁结构；410、清洁架；411、清洁槽。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1至图9所示，一种液体样品取样装置，包括机架100和设置于机架100内的驱动结构200、吸液头组件300及清洁结构400。

所述驱动结构200，包括能联动配合的Z轴驱动机构210、Y轴驱动机构220和X轴驱动机构230。X轴驱动机构230其设置于机架100内，沿X轴方向延伸的X轴滑台230d、X轴滑块230e、X轴电机230a及X轴丝杆230c，所述X轴滑台230d及所述X轴电机230a分别设置于所述机架100内，所述X轴滑台230d上设置有X方向导轨230b，所述X轴滑块230e与所述X方向导轨230b滑移配合，所述X轴丝杆230c安装于所述X轴滑台230d上。

X轴驱动机构230上还设置与Y轴驱动机构220连接的X轴滑块230e，所述X轴滑块230e与X轴驱动机构230固连，X轴电机230a驱动X 轴丝杆230c待动X轴滑块230e沿X方向导轨230b移动。X轴滑块230e的设置使整个结构更稳定。

此时，将Y轴电机220a设置于X轴驱动机构230的X轴滑块230e上，也起到一个平衡Y轴驱动机构220的作用，避免发生Y轴驱动机构220一端偏向一端的情况发生。

进一步地，本实用新型优选的将Y轴驱动机构220一端与Z轴驱动机构210的端部连接。此处所述的连接可以使固定连接，也可以是活动连接，可依据具体情况设置。

更进一步地，X轴驱动机构230包括X轴电机230a、X方向导轨230b和与X方向导轨230b平行设置的X轴丝杆230c，所述X轴电机230a驱动X轴丝杆230c带动Y轴驱动机构220移动。

在X轴丝杆230c两端分别设置支撑架230f，所述X轴丝杆230c与支撑架230f活动连接，所述支撑架230f与X轴滑台230d固定连接，设置支撑架230f使X轴丝杆230c结构更稳固。

具体的，所述支撑架230f与X轴丝杆230c活动连接，支撑架230f与X轴滑台230d固定连接。

X轴驱动机构230设置于X轴滑台230d上，X轴滑台230d与机架100固连，传动组件穿过X轴滑台230d连接Z轴电机210a和Z轴丝杆210c。X轴滑台230d的设置使结构更稳定。

所述X轴电机230a的输出轴与所述X轴丝杆230c呈平行设置，所述X轴电机230a的输出轴上设置有同步轮231a，所述X轴丝杆230c的一端与所述X轴滑块230e传动连接，X轴驱动机构230还包括传动组件，所述传动组件包括同动轮231a、从动轮231b和同步带231c。

所述X轴丝杆230c的另一端设置有从动轮231b，所述同步轮231a与所述从动轮231b之间通过同步带231c传动连接。

所述X轴电机230a与X轴丝杆230c通过传动组件连接。传动组件一端与X轴电机230a连接，另一端与X轴丝杆230c连接，在X轴电机230a作用下通过传动组件带动X轴丝杆230c转动，并在X方向导轨230b上作位移运动。

其中，在X轴丝杆230c和X轴电机230a上分别设置同动轮231a和从动轮231b，所述同步带231c套设于同动轮231a和从动轮231b上，同动轮231a带动同步带231c转动，同步带231c带动从动轮231b转动。

优选的，将同动轮231a和从动轮231b设置于同一水平面上，并分别位于X方向导轨230b的两侧。既节省了同动轮231a和从动轮231b之间的行程，也使整个设备的结构更紧凑，将机械运作效率达到最优化。

进一步地，所述X方向导轨230b下设置有X轴滑块230e，所述X轴滑块230e与机架100连接，在靠近传动组件的一端设置有与传动组件相适配的导向通孔321。X轴滑块230e地设置使得结构更稳定。

同动轮231a在X轴电机230a作用下先开始转动，带动同步带231c转动，同步带231c再带动从动轮231b转动。此间，产生一个主动和被动转动的关系。

此时，就是在X轴电机230a运作下，同动轮231a带动同步带231c转动，同步带231c带动从动轮231b转动，则从动轮231b转动带动X轴丝杆230c转动，X轴滑块230e配合X轴丝杆230c转动，并在X方向导轨230b上作位移运动。

所述传动组件也可以设置为齿轮结构和链条的结构，在X轴丝杆230c和X轴电机230a上分别设置第一齿轮和第二齿轮，所述链条与第一齿轮和第二齿轮啮合，第一齿轮带动同步带231c转动，链条带动第二齿轮转动。

同样的，优选将第一齿轮和第二齿轮设置于同一水平面上，并分别位于X轴滑台230d的两侧。既节省了第一齿轮和第二齿轮之间的行程，也使整个设备的结构更紧凑，将机械运作效率达到最优化。

同理，在X轴电机230a运作下，第一齿轮带动链条转动，链条带动第二齿轮转动，则第二齿轮转动带动X轴丝杆230c转动，X轴滑台230d配合X轴丝杆230c转动，并在X方向导轨230b上作位移运动。

所以，在所述X轴滑台230d靠近所述X轴电机230a的输出轴的一端设置有供所述同步带231c穿过的避让孔231d，以便传动组件穿过X轴滑台230d更顺利地作机械运动，外观也美观。

所述Y轴驱动机构220包括安装于X轴滑台230d上的Y轴电机220a、Y方向导轨220b和Y轴滑台220d，所述Y方向导轨220b上活动设置Y轴滑块220e，Y轴电机220a通过Y轴丝杆220c与Y轴滑块220e传动连接，所述Y轴电机220a驱动Y轴丝杆220c带动Y轴滑块220e沿Y方向导轨220b移动。

Y轴丝杆220c与机架100通过Y轴滑块220e连接，所述Y轴滑块220e在Y轴电机220a作用下，Z轴驱动机构210沿Y方向导轨220b移动。本实用新型将所述Y轴滑块220e不排除其他可替性零件，使Z轴驱动机构210沿着Y方向导轨220b移动。

所述Z轴驱动机构210包括安装于Y轴滑台220d上的Z轴电机210a、Z方向导轨210b和Z轴滑台210d，Z方向导轨210b上活动设置Z轴滑块210e，Z轴电机210a通过Z轴丝杆210c与Z轴滑块210e传动连接，所述Z轴电机210a驱动Z轴丝杆210c带动Z轴滑块210e沿Z方向导轨210b移动。

在Z轴丝杆210c上设置用于连接吸液头组件300的Z轴联轴器210f，所述Z轴联轴器210f在Z轴电机210a作用下带动吸液头组件300沿Z方向导轨210b移动。在Z轴丝杆210c的一端设置Z轴电机210a，另一端与Y轴驱动机构220连接。

本实用新型优选的将Z轴驱动机构210垂直与Y轴驱动机构220设计，使吸液头组件300采集样品更方便。

进一步地，所述Y轴电机220a的输出轴与Y轴丝杆220c通过Y轴联轴器220f传动连接，所述Z轴电机210a的输出轴与Z轴丝杆210c通过Z轴联轴器210f传动连接，设置Z轴联轴器210f使结构稳定性增强。

在Z轴滑台210d上设置有与安装块310滑移配合的Z方向导轨210b，所述安装块310穿过Z方向导轨210b并与Z轴滑块210e固定连接。

进一步地，Y轴驱动机构220上的Y方向导轨220b设置于靠近Z轴驱动机构210的侧壁上，且所述Y轴驱动机构220上的Y方向导轨220b与Y轴丝杆220c平行设置。

况且，在机架100上预设有移动的范围，既不阻碍三轴驱动的原理使移动更流畅，而且看上去又美观。

此时，在Y轴电机220a和X轴电机230a的同时作用下，X轴驱动机构230带动Y轴驱动机构220，而Y轴驱动机构220带动Z轴驱动机构210，三轴之间行成联动配合。同时，吸液头组件300在Z轴电机210a的作用下，在Z轴驱动机构210上移动进行取样。使用者可以根据需要利用驱动装置200对待测的样品进行定位和自动化操作。操作简单，节省人力。

进一步地，在所述Z轴驱动机构210外设置有相适配的Z轴机架130，在Z轴驱动机构210远离导向块320的一端设置电缆，对三轴起到一个保护作用，同时也使整个液体样品取样装置的外观更好看。

所述吸液头组件300包括固定于Z轴滑块210e上的安装块310和设置于安装块310上的吸液头组件300，在Z方向导轨210上还设置带有导向通孔321的导向块320，所述导向块320与安装块310对应设置，吸液端取样时朝导向块320移动并经所述导向通孔321穿过导向块320。

进一步地，所述吸液端一端与安装块310连接，另一端为吸液端，吸液端在安装块310运动下向导向块320靠近至吸液端穿过导向块320。

所述导向块320设置于Z轴驱动机构210底端，所述导向通孔321的上端呈锥形扩口状设置，其下端呈圆柱形设置。

也就是说，Z轴驱动机构210通过控制滑动Z轴驱动机构210的移动来控制吸液端的移动。从另一个角度来说，吸液端的速度也是由Z轴驱动机构210上的Z轴丝杆210c转速来决定。

导向块320地设计是为了使吸液端在向下移动过程中，避免收到外力作用产生倾斜，从而产生采集了错误地样本，导致检测产生误差。

圆锥形的导向通孔321的设计是为了与吸液端相适配，也是为了避免因试管过于细致，针头地轻微倾斜导致误差。

进一步地，吸液端的长度小于Z轴丝杆210c的长度，所述吸液端向下移动至吸液端采集到试管内的样品。所以，Z轴驱动机构210的Z轴丝杆210c限制了吸液端的长度，但是吸液端的宽度不在限制范围内，吸液端所吸取的量在一定程度上来说是内有限制的。

再进一步地，所述吸液端向下朝这试管内待测液体移动，直至吸液端采集到试管内的样品。这一过程可以设置为自动完成，也可以设置为手动完成，根据实际情况而定。

所述清洁结构400置于Z轴驱动机构210下方的工作台140上，所述工作台140在所述吸液头组件300的吸液端的移动区域内分别设有清洁架410和试管架，所述清洁架410内设置有若干清洁槽，所述清洁槽内盛放有用于对吸液头组件300的吸液端进行清洁的清洗液，所述试管架内设置有若干用于盛放样品的试管。

进一步地，所述工作台140在所述吸液头组件300的吸液端的移动区域内还设置有检测台，所述检测台上设有进样口。

进一步地，在检测台110上设置有至少一个进样口111。进一步地，清洗机构设置于机架100上，所述清洗机构包括清洁架410和设置于清洁架410上的多个清洁槽411，吸液端在Z轴驱动结构210、Y轴驱动结构220和X轴驱动结构230的联动配合作用下带动针头伸入清洁架410。

清洁架410的高度设置为低于Z轴驱动机构210底端，并在清洁架410上开设多个盛放清洁液的清洁槽411，所述吸液头组件300在X轴驱动机构230、Y轴驱动机构220和Z轴驱动机构210的驱动下向清洁槽411移动。

优选的，将检测台110设置于清洁架410一端。如此，在进行下一次采样时，可以直接就近清洗针头，减少三轴移动行程，结构简单、设计合理。

进一步地，所述检测台110的设置不高于Y轴驱动结构220，以避免针头无法移动到检测台110上，待测样品不能与进样口111接触。

当针头采集样品结束后，通过Y轴驱动结构220或X轴驱动结构230地作用，将吸液端移动到检测台110上方，针头与进样口111对应。待检测样品与进样口111接触，进样口111接受数据后将样品数据传达出去。

再进一步地，在工作台140上设置与试管架120底端相适配的嵌入槽141，所述试管架120设置为至少一组。

其中，在吸液头组件300下方设有多组试管架120，所述试管架120上设置有等距的试管放置槽121，所述试管架120嵌入机架100内。

进一步地，多个清洁槽411的设置是为了在吸液头组件300检测不同的样品时，样品间的性状差异过大，一个清洁槽411易被污染而起不到清洁效果。所以，所述试管架120设置为至少一个，在所测样品地性状近似时。

其中，将所述清洁架410与X轴驱动结构230平行设置。

进一步地，将清洁架410置于X轴驱动结构230与试管架120之间。

此时，当针头采集样品结束后，只需Z轴驱动结构210和Y轴驱动结构220的联动配合，就能进行清洁工作。X轴驱动结构230不需要调整，使操作更便利。

同样的，将清洁架410与X轴驱动机构230呈垂直设置。

此时，当吸液头组件300采集样品结束后，只需Z轴驱动结构210和X轴驱动结构230的联动配合，就能进行清洁工作。Y轴驱动结构220不需要调整，使操作更便利。

本液体样品取样装置，在电机作用下所述吸液头组件300在Z轴驱动结构210、Y轴驱动结构220和X轴驱动结构230的联动配合下移动到试管架120上方，所述吸液头组件300上的吸液端带动针头沿Z方向导轨210b逐渐靠近待检测液体样品，吸液头穿过导向块320上的避让孔231d采集试管内的液体样品后，再通过Z轴驱动结构210、Y轴驱动结构220和X轴驱动结构230的联动配合移动到检测台110的进样口111上，然后进样口111传输数据。最后将吸液端伸入清洁结构就近的清洁槽411内进行简单清洁，再重复新的液体样品采集过程。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。