一种低温环境自密封型水质自动采样器的制作方法

本专利涉及环保设备行业，尤其是一种低温环境自密封型水质自动采样器。

背景技术

现行国标hj493-2009《水质采样样品的保存和管理技术规定》中的要求，中，对于采取的水样需要进行密封保存，但是在现有行业中很少有对水样进行冷藏状态下的密封保存，并且现有技术中保存效果不好容易在高温环境中水样变质，并且自动化程度低无法高效的进行自动化采样，并且现有技术中操作人员对水样的检测结果干扰较大，容易对水样造成污染。

技术实现要素：

本发明为了解决上述现有的采样器保存环境恶劣，达不到标准要求，提供了一种低温环境自密封型水质自动采样器。

一种低温环境自密封型水质自动采样器，包括顶架10和低温冷藏箱9，顶架固定在低温冷藏箱的顶端，位于低温冷藏箱内设有水平延伸的采样板6.1，位于采样板上方设有可三维移动的移动台，移动台可三维滑动的滑块上固定竖板5.2，沿着竖板配装有竖向齿条5.1，竖向齿条与移动台的z轴在竖直方向上交叠，竖板的一侧固定有竖向电机5.3，位于竖向齿条上配装有相啮合的齿条驱动件5.5，在齿条驱动件的下方设有用于夹取瓶盖的自动夹手1，竖向电机与齿条驱动件联动，自动夹手预留有供竖向齿条竖直滑移穿过的空腔，所述的自动夹手固定在所述的z轴的底端，所述的竖向齿条内开有中空的软管通道，采样软管穿过软管通道延伸至竖向齿条底部，位于顶架中设有蠕动泵，采样软管与蠕动泵相配装。

进一步的，所述的移动台包括用于纵向滑移的y轴移动台2、位于y轴移动台的y向滑块上固定有可以横向移动的x轴移动台3、位于x轴移动台的x向滑块上固定有可以竖直移动的z轴移动台4，y轴移动台高于z轴移动台的底端。

进一步的，所述的齿条驱动件包括限位板、主动齿轮5.51、两个随动限位轮，主动齿轮、两个随动限位轮都枢接在限位板上，齿条驱动件穿过限位板上预留的通口，主动齿轮位于竖向齿条的一侧，随动限位轮位于竖向齿条的另一侧对齿条驱动件进行竖直方向限位，主动齿轮转动带动竖向齿条升降。

进一步的，所述的竖向电机通过驱动带5.4与主动齿轮相连接，主动齿轮为塔式齿轮结构，驱动带与竖板和竖向电机形成直角三角形支撑结构。

进一步的，所述的自动夹手包括环抱固定板，环抱固定板与竖板固定连接，位于环抱固定板下方设有底板1.2，所述的舵机固定在底板上方，位于底板的底面枢接有对称设置的主动弯臂和从动弯臂，主动弯臂与从动弯臂通过齿轮结构相啮合以联动，舵机1.1与主动弯臂的旋轴相连，位于主动弯臂1.5和从动弯臂1.3的下表面各固定有一个带有弧形槽的夹臂1.4。

进一步的，所述的主动弯臂与从动弯臂结构相同，主动弯臂的一端为圆形齿轮部，所述的圆形齿轮部上开有半齿轮结构，主动弯臂和从动弯臂通过半齿轮结构相啮合，由圆形齿轮部上延伸出弯臂，所述的夹臂1.6固定在弯臂下方，夹臂与弯臂正交。

进一步的，位于自动夹手的背面设有第一电容，第一电容的自动夹手的夹取端相对，位于竖板内设有第二电容，第二电5.7容位于竖向齿条中部的一侧，y轴移动台、x轴移动台和z轴移动台的滑台出都设有零位电容。

进一步的，所述的采样板下方平行设有瓶座板7，采样板与瓶座板上一一对应的开有多个正对的开口，每个正对的开口都形成一用于置入采样瓶的通路，位于采样板上的十字联结处都开设瓶盖卡口。

进一步的，所述的x轴移动台包括架设在低温冷藏箱内的第一光轴2.2和第二光轴，第一光轴和第二光轴位于同一水平面内平行设置，在第一光轴和第二光轴下方各设有一x向同步带，位于第一光轴和第二光轴上配装的x向滑块2.1与对应的x向同步带固定连接，所述的x向同步带都通过正交的第一传动轴传动，所述的第一传动轴分别连接至双输出电机2.3对应的输出轴上，双输出电机沿着y轴方向固定在低温冷藏箱内；

所述的y轴移动台包括在每个x向滑块上固定的y向端座，在所述的y向端座之间架设有位于同一竖直面内上下设置的第三光轴和第四光轴，在第三光轴和第四光轴之间设有y向同步带3.2，y向同步带由y向电机3.1驱动，y向同步带与y向滑块3.5固定连接，所述的y向滑块同时与第三光轴3.3和第四光轴3.4相配装；

所述的z轴移动台4为有z轴单机4.1驱动的滚珠丝杠副，z轴移动台固定在y向滑块上。

进一步的，还包括控制单元，所述的控制单元的电机输出端口与x向电机、y向电机和z向电机、竖向电机的信号接收端口相连，控制单元的舵机输出端口与舵机的信号接收端口相连，控制单元的蠕动泵控制端口与蠕动泵的信号接受端口相连。

本发明相对于现有技术而言具有的有益效果在于：

本装置提出了三维平台的结构体系，在三维平台的基础上组合升降平台，可以延展竖直方向的移动量，为取出取样瓶内液体而提供的双向竖向叠加结构增加竖直方向位移量，结构较为新颖，相对于以往的冗余结构本结构更加高效。

本装置的三维平台结构x向和y向采取不同的结构设计，x向和y向搭配重心偏中运行更加稳定，不会出现洒液的情况。

本装置的夹手部分，采用舵机搭配半齿轮的结构设计理念，并通过两个传感器的搭配使用，在使用过程中定位准确，夹取过程连贯。

本装置的齿条驱动件中的电机采用了偏置设计的结构，电机位于一侧，齿条位于中央，齿条通过了限位进行夹紧，齿条一侧通过限位轮一侧通过啮合的主动齿轮进行夹紧，这样的限位一方面实现了速度传递，一方面实现了限位效能。

本发明的结构较为精简，整体结构的自动化效能较高，简单高效。

通过在竖向齿条中央设置通路作为吸液管路，集成度较高。

通过两个半齿轮驱动夹手，夹手的动作较为连贯，自动化性能好。

附图说明

图1为本发明的轴视图；

图2为可三维移动的移动台的结构图；

图3为可三维移动的移动台的内部原理图；

图4为x轴轴移动台的结构图；

图5为y轴移动台的结构图；

图6为竖向齿条和竖向电机、齿条驱动件的轴视图；

图7为竖向齿条和竖向电机、齿条驱动件的结构图；

图8为自动夹手的结构图；

图9为自动夹手的仰视图；

图10为自动夹手的轴视图；

附图中的标记为：

自动夹手1、舵机1.1、底板1.2、和从动弯臂1.3、夹臂1.4、主动弯臂1.5；

y轴移动台2、x向滑块2.1、第一光轴2.2、双输出电机2.3；

x轴移动台3、y向电机3.1、y向同步带3.2、第三光轴3.3、第四光轴3.4、y向滑块3.5；

z轴移动台4、z轴电机4.1；

取样装置5、竖向齿条5.1、固定竖板5.2、竖向电机5.3、齿条驱动件5.5、主动齿轮5.51、驱动带5.4、第二电容5.7；

移动台框6、采样板6.1；

瓶座板7、低温冷藏箱9、顶架10、采样瓶11；

具体实施方式

以下根据附图1-10进行说明：

如图1所示，一种低温环境自密封型水质自动采样器，包括顶架10和低温冷藏箱9，顶架固定在低温冷藏箱的顶端，位于低温冷藏箱内设有水平延伸的采样板6.1，位于采样板上方设有可三维移动的移动台，所述的移动台包括用于纵向滑移的y轴移动台2、位于y轴移动台的y向滑块上固定有可以横向移动的x轴移动台3、位于x轴移动台的x向滑块上固定有可以竖直移动的z轴移动台4，y轴移动台高于z轴移动台的底端，移动台可三维滑动的滑块上取样装置5。

如图1-图5，所述的x轴移动台包括架设在低温冷藏箱内的第一光轴2.2和第二光轴，第一光轴和第二光轴位于同一水平面内平行设置，在第一光轴和第二光轴下方各设有一x向同步带，位于第一光轴和第二光轴上配装的x向滑块2.1与对应的x向同步带固定连接，所述的x向同步带都通过正交的第一传动轴传动，所述的第一传动轴分别连接至双输出电机2.3对应的输出轴上，双输出电机沿着y轴方向固定在低温冷藏箱内；

所述的y轴移动台包括在每个x向滑块上固定的y向端座，在所述的y向端座之间架设有位于同一竖直面内上下设置的第三光轴和第四光轴，在第三光轴和第四光轴之间设有y向同步带3.2，y向同步带由y向电机3.1驱动，y向同步带与y向滑块3.5固定连接，所述的y向滑块同时与第三光轴3.3和第四光轴3.4相配装；

所述的z轴移动台4为有z轴电机4.1驱动的滚珠丝杠副，滚珠丝杠副枢接在z向支架上，z向支架固定在y向滑块上。

如图6-图8所示，所述的取样装置5包括固定竖板5.2，沿着竖板配装有竖向齿条5.1，竖向齿条与移动台的z轴在竖直方向上交叠，竖板的一侧固定有竖向电机5.3，位于竖向齿条上配装有相啮合的齿条驱动件5.5，在齿条驱动件的下方设有用于夹取瓶盖的自动夹手1，竖向电机与齿条驱动件联动，自动夹手预留有供竖向齿条竖直滑移穿过的空腔，所述的自动夹手固定在所述的z轴的底端，所述的竖向齿条内开有中空的软管通道，采样软管穿过软管通道延伸至竖向齿条底部，位于顶架中设有蠕动泵，采样软管与蠕动泵相配装。

所述的齿条驱动件包括限位板、主动齿轮5.51、两个随动限位轮，主动齿轮、两个随动限位轮都枢接在限位板上，齿条驱动件穿过限位板上预留的通口，主动齿轮位于竖向齿条的一侧，随动限位轮位于竖向齿条的另一侧对齿条驱动件进行竖直方向限位，主动齿轮转动带动竖向齿条升降。

所述的竖向电机通过驱动带5.4与主动齿轮相连接，主动齿轮为塔式齿轮结构，驱动带与竖板和竖向电机形成直角三角形结构，驱动带倾斜延伸至主动齿轮处，当旋转时会带动主动齿轮旋转，近而带动齿条竖直升降。

如图9-10所示，所述的自动夹手包括环抱固定板，环抱固定板与竖板固定连接，位于环抱固定板下方设有底板1.2，所述的舵机固定在底板上方，位于底板的底面枢接有对称设置的主动弯臂和从动弯臂，主动弯臂与从动弯臂通过齿轮结构相啮合以联动，舵机1.1与主动弯臂的旋轴相连，位于主动弯臂1.5和从动弯臂1.3的下表面各固定有一个带有弧形槽的夹臂1.4。

所述的主动弯臂与从动弯臂结构相同，主动弯臂的一端为圆形齿轮部，所述的圆形齿轮部上开有半齿轮结构，主动弯臂和从动弯臂通过半齿轮结构相啮合，由圆形齿轮部上延伸出弯臂，所述的夹臂1.4固定在弯臂下方，夹臂与弯臂正交。

位于自动夹手的背面设有第一电容，第一电容与自动夹手的夹取端相对，位于竖板内设有第二电容，第二电容5.7容位于竖向齿条中部的一侧，y轴移动台、x轴移动台和z轴移动台的滑台出都设有零位电容。

如图1所示，如图所述的采样板下方平行设有瓶座板7，采样板与瓶座板上一一对应的开有多个正对的开口，每个正对的开口都形成一用于置入采样瓶的通路，位于采样板上的十字联结处都开设瓶盖卡口。

为保证良好的自动化控制效能还包括控制单元，所述的控制单元的电机输出端口与x向电机、y向电机和z向电机、竖向电机的信号接收端口相连，控制单元的舵机输出端口与舵机的信号接收端口相连，控制单元的蠕动泵控制端口与蠕动泵的信号接受端口相连。

所述的低温冷藏箱为冰箱。

以下对本发明的运行方法做进一步说明：

在使用过程中每个方向的移动台由各自的电机通过驱动带带动滑块移动以实现三维动作，竖向电机5.3通过带动驱动带5.4驱动塔式齿轮旋转，塔式齿轮在旋转过程中会带动竖向齿条5.1升降，竖向齿条5.1的升降可以带动其中穿过的软管的升降，于此同时舵机1.1带动主动弯臂1.5摆动进而驱动从动弯臂1.3摆动，当主动弯臂1.5和从动弯臂1.3合拢时夹臂1.4。