一种用于智能化验系统的全自动包样装置

技术领域

本发明主要涉及样料包装技术领域，特指一种用于智能化验系统的全自动包样装置。

背景技术

碳和氢是煤有机质的主要组成元素，两者和氧加在一起占煤的有机质的95％以上；而氮是煤中唯一完全以有机形态存在的元素。因此，了解煤中碳氢氮含量对于了解煤的性质，核对其它指标检测结果，推算煤炭应用过程中热量、物料、污染物排放等指标都有着重要的意义。

现有技术中的煤中碳氢氮元素检测的方法是基于多种检测仪器，但是这些检测仪器只能够实现待测样品进入检测仪器后自动完成检测过程，对于待测样品称量、样品包锡纸准备、待测样品放入检测仪器指定位置等工序仍然需要人工操作，不仅操作繁琐、劳动强度大，而且有引入人为误差的危险性，给企业的煤炭管理工作带来了极大的困难。随着国内外煤炭生产、加工利用和贸易的发展，煤炭成为各用煤单位的主要成本，供需双方的煤炭质量纠纷时有发生。因此，检测环节的自动化、智能化和去人化将成为新的发展方向。

在智能化化验室项目中要求对碳氢氮元素分析仪的煤样载体，即锡箔纸，进行压紧排气制作。目前对于锡箔纸压紧排气制作都是通过工作人员的手工进行操作，手工操作可能会使锡箔纸压紧排气制作结果受到人为因素影响，如心情、手指力度掌握以及手套洁净程度。而且在需要处理大量锡箔纸压紧排气时，对操作人来说也是一项精神上和体力上劳动量都不小的工作。

在煤质分析智能化验系统中，使用自动测试设备测试用到的煤样载体分别为热值坩埚、灰分坩埚、挥发分坩埚和硫坩埚都是刚性硬质材料，可以采用通用的转移机构实现此硬质材料坩埚的转移、取放。而碳氢氮元素分析仪用到的煤样载体为锡箔纸，比较柔软，无法使用通用的转移机构来实现锡箔纸的转移、取放。同时在智能化验系统中，锡箔纸也无法利用通用的称量模块来实现称量。

如何实现样品测试中的样品自动包裹、样品自动转移是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、操作方便、能有效降低劳动强度、自动进行样品包裹的用于智能化验系统的全自动包样装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于智能化验系统的全自动包样装置，包括包样机构、夹持转移机构、夹爪、存取机构，所述夹爪设置在所述夹持转移机构上，以用于夹取样品载体；所述夹持转移机构带动夹爪在存取机构和包样机构之间进行移动；所述包样机构用于对样品载体进行自动包裹；所述存取机构用于放置样品载体托并与夹持转移机构配合完成样品载体与样品载体托的分离。

作为本发明的进一步改进：所述夹持转移机构包括平移组件和升降装置，所述夹爪通过升降装置与平移组件相连，所述升降装置用于带动夹爪进行升降运动，所述平移组件用于带动夹爪进行水平移动。

作为本发明的进一步改进：所述夹持转移机构还包括支架，所述平移组件安装在所述支架上。

作为本发明的进一步改进：所述包样机构包括包样底座、夹料组件、推杆、驱动装置，所述夹料组件包括多个三角形夹料块，所述包样底座用于容置所述夹料组件；所述推杆一端与其中任意一个三角形夹料块相连，另一端与所述驱动装置连接，所述多个三角形夹料块两两之间采用滑动配合连接，所述驱动装置用于驱动推杆运动以带动三角形夹料块沿推杆运动方向作反向运动， 进一步带动多个三角形夹料块运动呈近圆形收拢以实现样品载体包紧。

作为本发明的进一步改进：所述推杆包括平行对称设置的第一推杆和第二推杆，所述第一推杆和第二推杆分别与三角形夹料块的上顶面和下底面相连。

作为本发明的进一步改进：还包括凸台，所述凸台至少设置在与推杆相连的三角形夹料块的上顶面和下底面，所述第一推杆和第二推杆通过凸台与三角形夹料块相连。

作为本发明的进一步改进：所述包样底座的下底面开设有用于容纳所述凸台的导向槽。

作为本发明的进一步改进：所述凸台均匀或对称布置在多个三角形夹料块上。

作为本发明的进一步改进：所述包样底座下方设有第一开合机构，相对设置的第一样品载体固定件和第二样品载体固定件，所述第一样品载体固定件和第二样品载体固定件设置在所述第一开合机构上，所述第一开合机构带动相对设置的第一样品载体固定件和第二样品载体固定件沿直线相互靠拢和分开。

作为本发明的进一步改进：所述第一样品载体固定件和第二样品载体固定件的下方设有进样通道。

作为本发明的进一步改进：所述存取机构包括样品载体托放置架、样品载体定位机构、开合机构，所述样品载体定位机构设置在所述样品载体托放置架的上方，所述样品载体定位机构包括两个相对设置的定位夹爪，所述定位夹爪平行对称安装在第二开合机构上，所述第二开合机构带动相对设置的定位夹爪沿直线相互靠拢和分开。

作为本发明的进一步改进：所述第二开合机构上设有位置感应机构，所述位置感应机构用于检测相对平行设置的定位夹爪开合的距离。

作为本发明的进一步改进：所述样品载体托放置架上开设有与样品载体托形状相配合的通孔。

作为本发明的进一步改进：还包括安装架，所述样品载体托放置架设置在所述安装架上。

作为本发明的进一步改进：所述两个定位夹爪上对称设有凹槽，当所述定位夹爪相互靠拢时，所述凹槽夹紧样品载体托以矫正样品载体托的方向。

作为本发明的进一步改进：所述夹爪包括第三开合机构、第四开合机构，所述第三开合机构和第四开合机构通过固定支架呈上下交叉布置，所述第三开合机构和第四开合机构上分别对称设有夹杆。

作为本发明的进一步改进：第三开合机构和第四开合机构上设有第一位置感应机构，所述第一位置感应机构用于检测相对设置的夹杆开合的距离。

作为本发明的进一步改进：所述夹杆上设有保护套。

作为本发明的进一步改进：所述夹爪上设有样品载体检测装置，用于检测夹爪上是否夹有样品载体。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明全自动包样装置设计有包样机构、夹持转移机构、夹爪、存取机构，使用该装置对样品载体进行包样时，仅需利用机械手或人工将装有样品载体的样品载体托放置在存取机构，夹持转移机构能自动可靠地带动夹爪将样品载体从存取机构转移至包样机构，包样机构能自动感应是否放入样品载体，并实现自动包紧样品载体，利用该装置样品载体能实现可靠转移、自动包紧且样品不易溢出，整个装置结构简单且工作效率高，能满足智能化验系统自动包样的需求，包紧后的待测样品可自动落入碳氢氮元素分析仪进行测试。

附图说明

图1是本发明在具体实施例中的立体结构示意图。

图2是本发明在具体实施例中包样机构的立体结构示意图。

图3是本发明在具体实施例中包样机构的俯视结构示意图。

图4是本发明在具体实施例中包样机构的侧视剖面结构示意图。

图5是本发明在具体实施例中夹持转移机构的侧视结构示意图。

图6是本发明在具体实施例中夹爪的立体结构示意图。

图7是本发明在具体实施例中夹爪的侧视结构示意图。

图8是本发明在具体实施例中存取机构的立体结构示意图。

图例说明：

1、包样机构；11、包样底座；12、夹料组件；121、三角形夹料块；13、推杆；131、第一推杆；132、第二推杆；14、驱动装置；15、凸台；16、第一开合机构；17、第一样品载体固定件；18、第二样品载体固定件；19、进样通道；2、夹持转移机构；21、平移组件；22、升降装置；23、支架；3、夹爪； 31、第三开合机构；32、第四开合机构；33、固定支架； 34、夹杆；341、保护套；35、样品载体检测装置；36、第一位置感应机构；4、存取机构；41、样品载体托放置架；42、样品载体定位机构；421、定位夹爪；4211、凹槽；43、第二开合机构；44、第二位置感应机构；45、底座。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1至图8所示，一种用于智能化验系统的全自动包样装置，包括包样机构1、夹持转移机构2、夹爪3、存取机构4，夹爪3设置在夹持转移机构2上，以用于夹取样品载体；夹持转移机构2带动夹爪3在存取机构4和包样机构1之间进行转移；包样机构1用于对样品载体进行自动包裹；存取机构4用于放置样品载体托并与夹持转移机构2配合完成样品载体与样品载体托的分离。

本发明全自动包样装置设计有包样机构1、夹持转移机构2、夹爪3、存取机构4，使用该装置对样品载体进行包样时，仅需利用机械手或人工将装有样品载体的样品载体托放置在存取机构4，夹持转移机构2能自动可靠地带动夹爪3将样品载体从存取机构4转移至包样机构1，包样机构1能自动感应是否放入样品载体，并实现自动包紧样品载体，利用该装置样品载体能实现可靠转移、自动包紧样品载体且不易溢出样品，整个装置结构简单且工作效率高，能满足智能化验系统自动包样的需求，包紧后的待测样品可自动落入碳氢氮元素分析仪进行自动测试。

本实施例中，夹持转移机构2包括平移组件21和升降装置22，夹爪3通过升降装置22与平移组件21相连，升降装置22用于带动夹爪3进行升降运动，平移组件21用于带动夹爪3进行水平移动，夹持转移机构2还包括支架23，平移组件21安装在支架23上。使用时，通过机械手或人工将带有样品载体（针对碳氢氮测试仪用的样品载体为锡箔纸或锡箔杯）的样品载体托防止在存取机构4上，升降装置22在平移组件21上移动至存取机构4的上方，然后升降装置22带动夹爪3作升降运动从存取机构4中取走样品载体并转移至包样机构1处。通过夹持转移机构2能可靠的将样品载体从存取机构4处转移至包样机构1，实现了样品载体的自动转移、取放。

本实施例中，包样机构1包括包样底座11、夹料组件12、推杆13、驱动装置14，夹料组件12包括多个三角形夹料块121，包样底座11用于容置夹料组件12；推杆13一端与其中任意一个三角形夹料块121相连，另一端与驱动装置14连接，多个三角形夹料块121两两之间采用滑动配合连接，驱动装置14用于驱动推杆13运动以带动三角形夹料块121沿推杆13运动方向作反向运动， 进一步带动多个三角形夹料块121运动呈近圆形收拢以实现样品载体的包紧。

当夹持转移机构2将样品载体（如锡箔纸或锡箔杯）放入包样机构1时，驱动装置14驱动推杆13运动，从而带动与推杆13相连的三角形夹料块121运动，由于多个三角形夹料块121两两之间滑动配合连接，因此当与推杆13相连的三角形夹料块121运动，其他三角形夹料块121同步运动，三角形夹料块121的顶角朝着圆心靠近从而呈近圆形逐渐收拢完成样品载体的夹紧。整个机构结构简单，操作方便，且能自动高效的完成样品载体的包样工作，大大降低了劳动强度。

本实施例中夹料组件12由9个大小规格相同三角形夹料块121组成，每个三角形夹料块121顶角的角度为40°。需要说明的是，三角形夹料块121的数量不局限于9个，只需满足多个三角形夹料块121顶角合起来为360°即可。

本实施例中，还包括盖板，盖板设置在夹料组件12的上方，盖板中心开有用于放入样品载体的放样口。

本实施例中，推杆13包括平行对称设置的第一推杆131和第二推杆132，第一推杆131和第二推杆132分别与三角形夹料块121的上顶面和下底面相连。推杆13采用平行对称设置，能确保三角形夹料块121上下对称受力，从而避免多个三角形夹料块121在包样底座1中运动出现卡滞现象。

本实施例中，包样机构1还包括凸台15，凸台15至少设置在与推杆13相连的三角形夹料块121的上顶面和下底面，第一推杆131和第二推杆132通过凸台15与三角形夹料块121相连。

在优先实施例中，凸台15除了在于推杆13相连的三角形夹料块121的上顶面和下底面设置，与该三角形夹料块121两边分别间隔两个三角形夹料块121的另外两个三角形夹料块121的上顶面和下底面也设有凸台15，从而确保设置有凸台15的三角形加料块121呈均匀布置，确保整个夹料组件12能平衡受力。且三角形夹料块121的上顶面和下底面的凸台15设计为对称结构，确保受力均匀，能使驱动装置14的驱动力均匀的作用在三角形夹料块121上。

本实施例中，盖板上开设有与凸台15数量相匹配、且结构相配合的通孔，包样底座11的下底面开设有用于容纳凸台15的导向槽，导向槽的数量与凸台15的数量相匹配。

本实施例中9个三角形夹料块121中每间隔两个三角形夹料块121设置一个带凸台15的三角形夹料块121，盖板上开设有三个相配合的通孔，包样底座11的下底面开设有三个相配合的导向槽。安装时，先将盖板安装在夹料组件12上，凸台15从通孔穿过与第一推杆131相连，然后将夹料组件12放置于包样底座11内，夹料组件12下底面的凸台15穿过包样底座11的导向槽与第二推杆132相连。

本实施例中，包样底座11下方设有第一开合机构16，相对设置的第一样品载体固定件17和第二样品载体固定件18，第一样品载体固定件17和第二样品载体固定件18设置在第一开合机构16上，第一开合机构16带动相对设置的第一样品载体固定件17和第二样品载体固定件18沿直线相互靠拢和分开。当夹持转移机构2的夹爪3将样品载体送入包样机构时，此时第一样品载体固定件17和第二样品载体固定件18在第一开合机构16作用下相互靠拢，能夹住样品载体防止样品载体掉落；当样品载体完成包裹时，第一样品载体固定件17和第二样品载体固定件18在第一开合机构16作用下相互分开，此时包裹好的样品从第一样品载体固定件17和第二样品载体固定件18的下方的进样通道19落入分析仪器内进行自动测试。

本实施例中，存取机构4包括样品载体托放置架41、样品载体定位机构42、第二开合机构43，样品载体定位机构42设置在样品载体托放置架41的上方样品载体托放置架41上开设有用于容置样品载体托的通孔，样品载体定位机构42包括两个相对设置的定位夹爪421，定位夹爪421平行对称安装在第二开合机构43上，第二开合机构43带动相对设置的定位夹爪421沿直线相互靠拢和分开，第二开合机构43上设有第二位置感应机构44，第二位置感应机构44用于检测相对平行设置的定位夹爪421开合的距离；存取机构4还包括底座45，样品载体托放置架41设置在底座45上。具体使用时，通过机械手或人工将装有样品载体的样品载体托放入样品载体托放置架41的通孔内，两个相对设置的定位夹爪421在第二开合机构的43的作用下相互靠拢夹紧样品载体托并对样品载体托的方向进行矫正。

本实施例中，两个定位夹爪421上对称设有凹槽4211，当定位夹爪421相互靠拢时，凹槽4211夹紧并矫正样品载体托的方向。凹槽4211的具体结构依据样品载体托设计，与样品载体托相匹配。

本实施例中，夹爪3包括第三开合机构31、第四开合机构32，第三开合机构31和第四开合机构32通过固定支架33呈上下交叉布置，第三开合机构31和第四开合机构32上分别对称设有夹杆34，夹杆34上设有保护套341。在优选实施例中，保护套341采用软性材料制作，由于在碳氢氮分析中装样的锡箔纸或锡箔杯重量轻、表面光滑，通过软性材质的保护套341能提供足够的摩擦力，且在夹取过程中不易夹偏或夹坏锡箔纸或锡箔杯。

本实施例中，第三开合机构31和第四开合机构32上设有第一位置感应机构36，第一位置感应机构36用于检测相对设置的夹杆34开合的距离，通过检测夹杆34之间的开合距离，能判断是否误夹到样品载体托。夹爪3上设有样品载体检测装置35，用于检测夹爪3上是否夹有样品载体，提高了样品自动转移的可靠性。

包样装置整体操作流程如下：

第一步：机械手或者人工把带有样品载体的样品载体托放置在存取机构4上；

第二步：存取机构4上的样品载体定位机构42矫正并夹紧样品载体托；

第三步：夹持转移机构2带动夹爪3运动至存取机构4的上方，并夹住样品载体使其与脱离样品载体托；

第四步：夹持转移机构2将夹持有样品载体的夹爪3移动到包样机构1的上方。

第五步：夹持转移机构2将夹有样品载体的夹爪3伸入包样机构1的放入口，然后包样底座11下方的第一样品载体固定件17和第二样品载体固定件18靠拢闭合夹住样品载体的下部分后，夹爪3松开，夹持转移机构2带动夹爪移开。然后包样机构1的夹料组件12的三角形夹料块121的顶角朝着圆心靠近从而呈近圆形逐渐收拢完成样品载体的夹紧，此时第一样品载体固定件17和第二样品载体固定件18松开，最后夹料组件12松开，包好的样品通过进样通道19落入下方的测试设备中（如碳氢氮元素分析仪）。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。