一种自动进样器及其取样方法技术

本发明专利技术属于自动进样设备技术领域，涉及一种自动进样器及其取样方法。它解决了如何实现精确取样。自动进样器包括有取样机构，该取样机构包括：X轴运动组件、Y轴运动组件及Z轴运动组件。本发明专利技术通过步进电机精密控制进样针的水平运动，到样品瓶位置具有信号反馈，控制精度小于0.01mm，可有效解决直线运动过程中的失步、打滑等造成进样针失位现象，无需编码器，就实现进样针的精确定位。

Automatic sampler and sampling method thereof

The invention belongs to the technical field of automatic sampling equipment, relating to an automatic sampler and a sampling method thereof. It solves the problem of how to implement accurate sampling. The automatic sampler includes a sampling mechanism including: a X axis movement assembly, a Y axis movement assembly, and a Z axis movement assembly. The level of movement through the stepper motor control precision injection needle, with signal feedback to the sample bottle position, the control precision is less than 0.01mm, which can effectively solve the problem of linear motion in the process step, slipping caused by needle loss phenomenon, without encoder, can achieve precise positioning of the needle.

【技术实现步骤摘要】
一种自动进样器及其取样方法
本专利技术属于自动进样设备
，涉及一种自动进样器及其取样方法。
技术介绍
自动进样器作为液相色谱仪的重要部件，一个核心功能是从指定的样品瓶吸入样品，然后注入到色谱系统中，完成自动进样。在现有技术中，自动进样器的取样机构如图1-3所示：通常包含一套三维运动系统：X轴运动组件、Y轴运动组件、Z轴运动组件，所述X轴运动组件包括水平方向安装的导轨X1、同步带X2、基座板3、主动轮X4、步进电机X5，光耦X6及光耦挡片X7；Y轴运动组件包括垂直方向安装的导轨Y8、同步带Y9、底板10、主动轮Y11、步进电机Y12、光耦Y13及光耦挡片Y14；Z轴运动组件包括导轨Z15、丝杆16、同步带Z17、步进电机Z18、进样针19等。典型的取样过程：X轴运动：步进电机X5反方向运动，光耦X6中的光被光耦挡片X7遮挡，记为零点，步进电机X5正方向运动，通过主动轮X4，带动同步带X2及X轴组件运动，假定4号瓶离机械零点50mm，步进电机0.04mm/步，则步进电机X5从原点运行1250步，到达4号瓶上方，刺破瓶盖20，进入样品瓶21中完成取样。样品瓶盖20通常为硬质塑料结构，其中心留有直径为1mm的孔，内部装有样品瓶垫22，起密封作用，同时也是进样针19进出样品瓶21的通道。上述结构虽然能实现自动取样，但是，进样针19在X轴方向水平运动时，由于导轨与基座之间长时间的运动过程中，存在磨损现象，导致摩擦力矩加大，容易导致步进电机X5失步现象，也容易导致定位不准，使进样针19难以水平运行到指定位置，如样品瓶21的正上方，另外，由于步进电机X5没有反馈信号，系统无法准确监控到进样针19的实际位置，会导致进样针19插到瓶盖20上，引起硬件损坏。针对这一问题，往往在步进电机后端加装编码器，监测步进电机的运行状态，以此达到监测进样针的实际位置，但是如果长时间运行后，如出现同步带松弛或者同步带和主动轮打滑时，还是会出现此类故障。因此，这种方案增加了产品的成本，且只能在一定程度上解决上述问题，并不能彻底解决。
技术实现思路
本专利技术是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种自动进样器的取样机构及其取样方法，本专利技术所要解决的技术问题是：如何实现精确取样。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：本专利技术的其中一个目的是提供一种自动进样器，包括有取样机构，该取样机构包括：X轴运动组件、Y轴运动组件及Z轴运动组件；所述X轴运动组件包括有设置在基座上的X轴导轨，在X轴导轨上设置有基板座，在基板座上设置有X轴光耦，在基座上设置有X轴样品瓶定位片，X轴样品瓶定位片上设置有若干个定位凹槽，所述X轴光耦随基板座由X轴驱动机构带动沿X轴导轨往复移动，且基板座通过X轴光耦状态确定机械原点及移动至相应的样品瓶上方；所述Y轴运动组件包括有设置在基板上的Y轴导轨，在Y轴导轨上设置有样品瓶安装板，在样品瓶安装板的一侧设置有与Y轴导轨平行的Y轴样品瓶定位片，Y轴样品瓶定位片上设置有若干个定位凹槽，在基板上设置有Y轴光耦，所述Y轴样品瓶定位片随样品瓶安装板由Y轴驱动机构驱动沿Y轴导轨往复移动，且样品瓶安装板通过Y轴光耦状态确定机械原点及将样品瓶移动至相应的位置；所述Z轴运动组件包括有Z轴导轨，Z轴导轨设置在基板座上，在Z轴导轨上设置有进样针组件，进样针组件由Z轴驱动机构驱动沿Z轴导轨移动刺入样品瓶。在上述的一种自动进样器中，所述X轴驱动机构包括有X轴主动轮、X轴从动轮及连接X轴主动轮与X轴从动轮的同步带，X轴主动轮由X轴电机驱动转动；所述基板座固定在该同步带上并随该同步带一起移动。在上述的一种自动进样器中，所述Y轴驱动机构包括有Y轴主动轮、Y轴从动轮及连接Y轴主动轮与Y轴从动轮的同步带，Y轴主动轮由Y轴电机驱动转动；所述样品瓶安装板连接在该同步带上并随该同步带一起移动。在上述的一种自动进样器中，所述Z轴驱动机构包括有Z轴主动轮、Z轴从动轮及连接Z轴主动轮与Z轴从动轮的同步带，Z轴主动轮由Z轴电机驱动转动，所述Z轴从动轮设置在丝杆上，进样针组件设置在丝杆上并沿Z轴导轨往复移动。在上述的一种自动进样器中，所述X轴光耦、Y轴光耦上均设置有凹槽，所述X轴样品瓶定位片位于X轴光耦的凹槽中心，Y轴样品瓶定位片位于Y轴光耦的凹槽中心。本专利技术的另一个目的是提供一种自动进样器的进样方法，包括如下步骤：(1)X轴运动：由X轴驱动组件驱动基板座沿X轴导轨移动并根据X轴光耦的状态确定机械原点，然后控制基板座根据X轴光耦上的定位凹槽的位置判断并移动至样品瓶位置；(2)Y轴运动：由Y轴驱动组件驱动样品瓶安装板沿Y轴导轨移动并根据Y轴光耦的状态确定机械原点，然后控制样品瓶安装板上的样品瓶移动至相应的位置；(3)Z轴运动：由Z轴驱动组件驱动进样针组件沿着Z轴导轨向下移动并刺入样品瓶中，完成取样。在上述的一种自动进样器的进样方法中，所述基板座根据X轴光耦状态，如果X轴光耦未挡住，表面当前处于定位凹槽中，X轴驱动机构驱动基板座继续正向移动，直到X轴光耦被挡住；当X轴光耦状态显示挡住时，X轴驱动机构驱动基板座反方运动，直到X轴光耦不被挡住，显示当前处于定位凹槽状态，并计算当前定位凹槽的宽度，如果宽度小于设定值，则基板座继续往反向运动，直到找到大于设定值的定位凹槽位置，该位置为机械原点。在上述的一种自动进样器的进样方法中，基板座根据单片机设定的计时器n＝0,X轴驱动机构往正向运动，当检测到一个定位凹槽位置，则n＝n+1，检测到定位凹槽位置的数量即为该数量号次的样品瓶的位置，即所述定位凹槽的位置与样品瓶位置一一对应，定位凹槽的中心为样品瓶的中心。在上述的一种自动进样器的进样方法中，Y轴样品瓶定位片随样品瓶安装板一起移动，样品瓶安装板根据Y轴光耦状态，如果Y轴光耦未挡住，表面当前处于定位凹槽中，Y轴驱动机构驱动样品瓶安装板继续正向移动，直到Y轴光耦被挡住；当Y轴光耦状态显示挡住时，Y轴驱动机构驱动样品瓶安装板反向运动，直到Y轴光耦不被挡住，显示当前处于定位凹槽状态，并计算当前定位凹槽的宽度，如果宽度小于设定值，则样品瓶安装板继续往反向运动，直到找到大于设定值的定位凹槽的位置，该位置为机械原点。在上述的一种自动进样器的进样方法中，样品瓶安装板根据单片机设定的计时器n＝0,Y轴驱动机构往正向运动，当检测到一个定位凹槽位置，则n＝n+1，检测到定位凹槽位置的数量即为该数量号次的样品瓶要移动至的位置，定位凹槽的中心为样品瓶的中心。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术通过步进电机精密控制进样针的水平运动，到样品瓶位置具有信号反馈，控制精度小于0.01mm，可有效解决直线运动过程中的失步、打滑等造成进样针失位现象，无需编码器，就实现进样针的精确定位。2、本专利技术的样品瓶定位片的特殊结构，可以一次完成样品瓶定位和原点定位，无需两套定位设备即可实现，成本低，结构简单、可靠。附图说明图1是
技术介绍
的结构示意图。图2是
技术介绍
的样品瓶的结构示意图。图3是
技术介绍
的样品瓶的瓶盖的结构示意图。图4是本专利技术的结构示意图。图5是图4的A部放大示意图。图中，1、导轨X；2、同步带X；3、基座板；4、主动轮X；5、步进电机X；6、光耦X；7、光耦挡片X；8、导轨Y；9、同步带Y；10、底板；11、主动轮Y；12、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动进样器，包括有取样机构，其特征在于：该取样机构包括：X轴运动组件、Y轴运动组件及Z轴运动组件；所述X轴运动组件包括有设置在基座上的X轴导轨，在X轴导轨上设置有基板座，在基板座上设置有X轴光耦，在基座上设置有X轴样品瓶定位片，X轴样品瓶定位片上设置有若干个定位凹槽，所述X轴光耦随基板座由X轴驱动机构带动沿X轴导轨往复移动，且基板座通过X轴光耦状态确定机械原点及移动至相应的样品瓶上方；所述Y轴运动组件包括有设置在基板上的Y轴导轨，在Y轴导轨上设置有样品瓶安装板，在样品瓶安装板的一侧设置有与Y轴导轨平行的Y轴样品瓶定位片，Y轴样品瓶定位片上设置有若干个定位凹槽，在基板上设置有Y轴光耦，所述Y轴样品瓶定位片随样品瓶安装板由Y轴驱动机构驱动沿Y轴导轨往复移动，且样品瓶安装板通过Y轴光耦状态确定机械原点及将样品瓶移动至相应的位置；所述Z轴运动组件包括有Z轴导轨，Z轴导轨设置在基板座上，在Z轴导轨上设置有进样针组件，进样针组件由Z轴驱动机构驱动沿Z轴导轨移动刺入样品瓶。

【技术特征摘要】
1.一种自动进样器，包括有取样机构，其特征在于：该取样机构包括：X轴运动组件、Y轴运动组件及Z轴运动组件；所述X轴运动组件包括有设置在基座上的X轴导轨，在X轴导轨上设置有基板座，在基板座上设置有X轴光耦，在基座上设置有X轴样品瓶定位片，X轴样品瓶定位片上设置有若干个定位凹槽，所述X轴光耦随基板座由X轴驱动机构带动沿X轴导轨往复移动，且基板座通过X轴光耦状态确定机械原点及移动至相应的样品瓶上方；所述Y轴运动组件包括有设置在基板上的Y轴导轨，在Y轴导轨上设置有样品瓶安装板，在样品瓶安装板的一侧设置有与Y轴导轨平行的Y轴样品瓶定位片，Y轴样品瓶定位片上设置有若干个定位凹槽，在基板上设置有Y轴光耦，所述Y轴样品瓶定位片随样品瓶安装板由Y轴驱动机构驱动沿Y轴导轨往复移动，且样品瓶安装板通过Y轴光耦状态确定机械原点及将样品瓶移动至相应的位置；所述Z轴运动组件包括有Z轴导轨，Z轴导轨设置在基板座上，在Z轴导轨上设置有进样针组件，进样针组件由Z轴驱动机构驱动沿Z轴导轨移动刺入样品瓶。2.根据权利要求1所述的一种自动进样器，其特征在于：所述X轴驱动机构包括有X轴主动轮、X轴从动轮及连接X轴主动轮与X轴从动轮的同步带，X轴主动轮由X轴电机驱动转动；所述基板座固定在同步带上并随同步带一起移动。3.根据权利要求1所述的一种自动进样器，其特征在于：所述Y轴驱动机构包括有Y轴主动轮、Y轴从动轮及连接Y轴主动轮与Y轴从动轮的同步带，Y轴主动轮由Y轴电机驱动转动；所述样品瓶安装板连接在同步带上并随同步带一起移动。4.根据权利要求1所述的一种自动进样器，其特征在于：所述Z轴驱动机构包括有Z轴主动轮、Z轴从动轮及连接Z轴主动轮与Z轴从动轮的同步带，Z轴主动轮由Z轴电机驱动转动，所述Z轴从动轮设置在丝杆上，进样针组件设置在丝杆上并沿Z轴导轨往复移动。5.根据权利要求1所述的一种自动进样器，其特征在于：所述X轴光耦、Y轴光耦上均设置有凹槽，所述X轴样品瓶定位片位于X轴光耦的凹槽中心，Y轴样品瓶定位片位于Y轴光耦的凹槽中心。6.一种如权利要求1-5所述的一种自动进样器的进样方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)X轴运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小靖，江仁谦，徐力，
申请(专利权)人：浙江福立分析仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33