高精度加樣裝置及安裝調試方法
2024-02-10 11:36:15
高精度加樣裝置及安裝調試方法
【專利摘要】一種高精度加樣裝置，包括底板（18）、第一支座（13）、第二支座（6）、步進電機（12）、同步傳動機構和注射器活塞杆（31）驅動機構，第一支座（13）和第二支座（6）安裝在底板（18）上，步進電機（12）安裝在第一支座（13）上，並通過同步傳動機構與注射器活塞杆驅動機構傳動連接。本發明的有益效果是：採用的消除間隙措施使整個裝置的回程的差可控制在0.1ul以內，能滿足現在體外診斷設備最小加樣量1ul的精度要求；同時通過注射器位置調試工裝能消除加工及組裝過程帶來的誤差，很好的保證注射器與導向軸的同軸度，大大延長注射器的使用壽命。
【專利說明】高精度加樣裝置及安裝調試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高精度加樣裝置及安裝調試方法，主要用於體外診斷醫療設備中。
【背景技術】
[0002]體外診斷技術是現代醫學中應用最為廣泛的診斷疾病的方法之一，其通過檢測人體血液、組織液或其它體液中特定物質的含量來輔助或直接診斷疾病。高精度的加樣系統是體外診斷醫療設備中的核心組成部分，其取樣精度直接決定測試結果的準確性，進而影響醫務人員的診斷。
[0003]現有的診斷儀器中，幾乎所有設備的加樣裝置均是將高精度步進電機和高精度注射器相結合來實驗吸樣和排樣，注射器多是採用兩點式固定，即注射器上端用螺紋連接在一個多通塊上，下端通過銷釘與驅動滑塊相聯，通過傳動機構推拉注射器活塞杆實現吸排。現有的加樣裝置有兩個缺點:一是系統回程差較大，往往給加樣系統帶來加樣誤差；二是目前國內的加工工藝很難保證螺紋的平行度、垂直度等指標，因此加樣裝置裝配完成後注射器與導向軸的同軸度就很難保證，運行中導致注射器密封結構磨損加劇，直接影響注射器的功能和使用壽命。現在多數機型中加樣系統的注射器都要頻繁更換，增加了用戶的使用成本，影響使用的便捷性。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種高精度加樣裝置及安裝調試方法，以解決現有技術存在的回程差較大和使用壽命短的問題。
[0005]本發明的技術方案是:一種高精度加樣裝置，包括底板(18)、第一支座(13)、第二支座(6 )、步進電機(12 )、同步傳動機構和注射器活塞杆(31)驅動機構，第一支座(13 )和第二支座(6)安裝在底板(18)上，步進電機(12)安裝在第一支座(13)上，並通過同步傳動機構與注射器活塞杆驅動機構傳動連接，其特徵在於，所述的注射器活塞杆驅動機構包括精密滾珠絲槓副(4)、張緊彈簧(16)、導向軸(10)、注射器滑塊(7)和注射器三通(1)，導向軸(10)連接在第一支座(13)與第二支座(6)之間，滾珠絲槓副(4)的絲槓兩端轉動安裝在第一支座(13)與第二支座(6)之間，在滾珠絲槓副(4)的絲槓上端臺階與第一支座(13)的下面之間安裝張緊彈簧(16);注射器滑塊(7)連接在滾珠絲槓副(4)的螺母上，兩根導向軸
(10)滑動穿過安裝在注射器滑塊(7)上的直線軸承(19)，為注射器滑塊(7)的上下滑動起導向作用；在底板的上端裝有用於固定注射器前部的注射器三通(1)，在注射器滑塊(7)的一端設有與所述的注射器三通(1)對應的用於固定注射器活塞杆的銷釘(5)，注射器活塞杆端部通過銷釘(5)固定在注射器滑塊(7)上，跟隨注射器滑塊(7)—起運動，注射器(3)頂端通過螺紋連接在三通塊(1)上。
[0006]還包括為所述的注射器滑塊(7)自動定位的自動定位裝置。
[0007]所述的自動定位裝置為光偶(11)和光偶擋片(8)，光偶(11)與靜止部件連接，光偶擋片(8)連接在注射器滑塊(7)上，光偶(11)在固定位置觸發為注射器的運動精確定位。
[0008]所述的同步傳動機構包括安裝在步進電機(12)的軸和滾珠絲槓軸端的一對同步帶輪(15)和同步帶(14)。
[0009]所述的注射器(3)與三通塊(1)之間安裝彈性密封墊(21)。
[0010]所述的滾珠絲槓副(4)的絲槓的兩端各用一個深溝球軸承(19)安裝在第一支座(13)和第二支座(6)上，所述的張緊彈簧(16)的上端頂在位於第一支座(13)上的深溝球軸承(19)的下端。
[0011]一種所述的高精度加樣裝置的安裝調試方法，其特徵在於，在安裝注射器三通塊
(1)與注射器(3)時，首先在對應於注射器的底板上臨時安裝一調試工裝(20)，在該調試工裝(20)的下端和上端分別設有定位孔和U型槽，兩個該定位孔通過定位銷釘(2)與底板上的銷孔連接，用於調試工裝(20)的定位；將注射器(3)與三通塊(1)連接，並將注射器(3)的活塞杆(31)放入該U型槽並與其滑動配合，限制注射器的水平偏擺；在注射器(3)定位後，將三通塊(1)用螺釘固定在底板(18)上；然後將注射器從三通塊上取下並去除調試工裝(20 )，最後再重新將注射器(3 )安裝在三通塊(1)上。
[0012]兩個定位銷釘(2)同時穿過第一支座(13)、底板(18)和注射器位置調試工裝(20)。
[0013]本發明的有益效果是:採用的消除間隙措施使整個裝置的回程的差可控制在
0.lul以內，能滿足現在體外診斷設備最小加樣量lul的精度要求；同時通過注射器位置調試工裝能消除加工及組裝過程帶來的誤差，很好的保證注射器與導向軸的同軸度，大大延長注射器的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明高精度加樣裝置的立體結構示意圖；
[0015]圖2是本發明高精度中樣裝置與注射器位置調試工裝的剖視圖(沿對稱中心剖切)。
【具體實施方式】
[0016]下面結合圖1和圖2對本發明的具體實施方案做進一步的詳細說明:
[0017]本發明整個裝置由底板18、第一支座13、第二支座6、步進電機12、同步帶14、同步帶輪(包括主動輪和從動輪)15、精密滾珠絲槓副(包括相互配合的絲槓和螺母)4、深溝球軸承19、軸承蓋板17、張緊彈簧16、導向軸10、注射器滑塊7、緊定銷釘5、注射器3、注射器三通1、定位銷2、光偶11、光偶擋片8組成。第一支座13和第二支座6安裝在底板18上，步進電機12安裝在第一支座13上，第一支座13與第二支座上有導向軸安裝孔和滾珠絲槓安裝孔，滾珠絲槓通過兩個深溝球軸承19及軸承蓋板17安裝在上述第一支座13和第二支座6間。在滾珠絲槓副4上端臺階與第一支座13內起支撐作用的深溝球軸承19之間安裝張緊彈簧16，導向軸10直接安裝在兩支座的精孔中，並用緊定螺釘使其固定在第二支座6上，電機軸和滾珠絲槓軸端安裝有同步帶輪15和同步帶14，精密滾珠絲槓副4包括滾珠絲槓上連接絲槓螺母，絲槓螺母通過法蘭固定在注射器滑塊7上，兩根導向軸10穿過安裝在注射器滑塊7中的直線軸承，為注射器滑塊7的上下滑動起導向作用。注射器活塞杆31端部通過緊定銷釘5固定在注射器滑塊7上，跟隨注射器滑塊7 —起運動，注射器3頂端通過螺紋連接在三通塊1上，注射器3與三通塊1之間安裝柔性密封墊21。注射器三通1和注射器3安裝在底板18的一側，其他部件安裝在底板18的另一側，注射器滑塊7與注射器活塞杆31連接的一端需要穿過底板上的長孔9，長孔9的長方向與滾珠絲槓副4的絲槓的軸向相同。同步帶14與一對同步帶輪15組成同步傳動機構；精密滾珠絲槓副(4)、張緊彈簧
(16)、導向軸(10)、注射器滑塊(7)、注射器三通(1)以及有關的上述部件組成注射器活塞杆驅動機構。
[0018]裝配注射器3時，先將注射器位置調試工裝20安裝於定位銷2中，將注射器3與三通塊1可靠連接，將注射器活塞杆31放入注射器位置調試工裝20的U型槽22中限制其水平偏擺，確定注射器3的安裝位置後用螺釘固定三通塊1，然後再取下調試工裝20。
[0019]本發明加樣裝置的具體工作方式為:加樣系統接收到吸樣或排樣指令，通過傳動t匕、注射器3的內徑等信息計算出步進電機12需運行的步數，加樣系統通過控制器發送脈衝信號驅動步進電機12轉動相應步數，步進電機12的轉動通過同步帶14傳送到滾珠絲槓，滾珠絲槓的轉動通過絲槓螺母轉化注射器滑塊7沿導向軸10的軸向滑動，注射器滑塊7帶動注射器活塞杆31進行上下運動完成吸排動作。一次加樣完成後，通過光偶傳感器11判斷位置信息回到初始零位。
[0020]本發明可用於全自動生化分析儀，其最小加樣量要求為1.5ul。電機與滾珠絲槓間的傳動比為1:2，選用C7精度等線的滾珠絲槓其導程為4mm，軸向間隙小於0.02mm，選用250ul行程為60mm的注射器，即每毫米行程對應4.17ul，這樣滾珠絲械軸向間隙導致的回程誤差為0.083ul，能滿足1.5ul的加樣要求，同時注射器位置調試工裝20很好地保證了注射器運行過程中與導向軸的同軸度，大大提高了注射器的使用壽命。
[0021]本發明所解決的技術問題的工作原理說明如下:
[0022]1.回程間隙的消除:
[0023]加樣裝置中可能引入回程間隙的環節包括:步進電機轉子與定子間的軸向跳動、絲槓的軸向安裝間隙及絲槓自身的間隙。步進電機12轉子與定子間的軸向跳動通過同步傳動機構與後續傳動機構隔離，轉子的軸向跳動只會引起主動帶輪的軸向跳動，而滾珠絲槓的旋轉量幾乎不受主動帶輪軸向跳動的影響，從而消除了的步進電機12軸向跳動的影響；在滾珠絲槓副4的絲槓上端臺階與第一支座13內起支撐作用的深溝球軸承19之間安裝張緊彈簧16，使絲槓螺母不論是向上運動還是向下運動，絲槓始終與第二支座6內深溝球軸承19緊密貼合，從而消除了絲槓的軸向安裝間隙。通過選用精密滾動絲槓，其間隙在0.02_以內，選擇活塞橫截面積較小的注射器3，整個加樣注射泵的回程間隙可控制在
0.lul以內，滿足現有現有檢驗儀器對加樣精度的要求。
[0024]2.注射器3與導向軸10同軸度的保證:
[0025]本發明用注射器位置調試工裝20安裝注射器3，兩個定位銷釘2同時穿過第一支座13、底板18和注射器位置調試工裝20，第一支座13上有導向軸10的安裝孔，通過高精度的數控工具機保證導向軸10安裝孔與銷孔的形位工差要求。裝配注射器3時，先將注射器位置調試工裝20安裝於上述銷孔中，將注射器3與三通塊1可靠連接，將注射器活塞杆放入注射器位置調試工裝20的U型槽中，確定注射的安裝位置後用螺釘固定三通塊1，然後取下調試工裝20。這樣在保證注射器3與導向軸10同軸度的前提下才固定三通塊1，即使三通塊1的螺紋孔形位公差誤差較大，通過調試環節也能很好地保證注射器3與導向軸10的同軸度。同時在注射器3與三通塊1之間安裝彈性密封墊21，一方向起到密封作用，另一方面，注射器3在一定範圍內可以上下左右搖擺，放寬了對注射器3安裝精度的要求。
【權利要求】
1.一種高精度加樣裝置，包括底板(18)、第一支座(13)、第二支座(6)、步進電機(12)、同步傳動機構和注射器活塞杆(31)驅動機構，第一支座(13)和第二支座(6)安裝在底板(18)上，步進電機(12)安裝在第一支座(13)上，並通過同步傳動機構與注射器活塞杆驅動機構傳動連接，其特徵在於，所述的注射器活塞杆驅動機構包括精密滾珠絲槓副(4)、張緊彈簧(16)、導向軸(10)、注射器滑塊(7)和注射器三通(1)，導向軸(10)連接在第一支座(13)與第二支座(6)之間，滾珠絲槓副(4)的絲槓兩端轉動安裝在第一支座(13)與第二支座(6)之間，在滾珠絲槓副(4)的絲槓上端臺階與第一支座(13)的下面之間安裝張緊彈簧(16);注射器滑塊(7)連接在滾珠絲槓副(4)的螺母上，兩根導向軸(10)滑動穿過安裝在注射器滑塊(7)上的直線軸承(19)，為注射器滑塊(7)的上下滑動起導向作用；在底板的上端裝有用於固定注射器前部的注射器三通(1)，在注射器滑塊(7)的一端設有與所述的注射器三通(1)對應的用於固定注射器活塞杆的銷釘(5)，注射器活塞杆端部通過銷釘(5)固定在注射器滑塊(7)上，跟隨注射器滑塊(7) —起運動，注射器(3)頂端通過螺紋連接在三通塊(1)上。
2.根據權利要求1所述的高精度加樣裝置，其特徵在於，還包括為所述的注射器滑塊(7)自動定位的自動定位裝置。
3.根據權利要求2所述的高精度加樣裝置，其特徵在於，所述的自動定位裝置為光偶(11)和光偶擋片(8)，光偶(11)與靜止部件連接，光偶擋片(8)連接在注射器滑塊(7)上，光偶(11)在固定位置觸發為注射器的運動精確定位。
4.根據權利要求2所述的高精度加樣裝置，其特徵在於，所述的同步傳動機構包括安裝在步進電機(12)的軸和滾珠絲槓軸端的一對同步帶輪(15)和同步帶(14)。
5.根據權利要求2所述的高精度加樣裝置，其特徵在於，所述的注射器(3)與三通塊(1)之間安裝彈性密封墊(21)。
6.根據權利要求2所述的高精度加樣裝置，其特徵在於，所述的滾珠絲槓副(4)的絲槓的兩端各用一個深溝球軸承(19)安裝在第一支座(13)和第二支座(6)上，所述的張緊彈簧(16)的上端頂在位於第一支座(13)上的深溝球軸承(19)的下端。
7.—種權利要求1所述的高精度加樣裝置的安裝調試方法，其特徵在於，在安裝注射器三通塊(1)與注射器(3)時，首先在對應於注射器的底板上臨時安裝一調試工裝(20)，在該調試工裝(20)的下端和上端分別設有定位孔和U型槽，兩個該定位孔通過定位銷釘(2)與底板上的銷孔連接，用於調試工裝(20)的定位；將注射器(3)與三通塊(1)連接，並將注射器(3)的活塞杆(31)放入該U型槽並與其滑動配合，限制注射器的水平偏擺；在注射器(3)定位後，將三通塊(1)用螺釘固定在底板(18)上；然後將注射器從三通塊上取下並去除調試工裝(20 )，最後再重新將注射器(3 )安裝在三通塊(1)上。
8.根據權利要求7所述的高精度加樣裝置的安裝調試方法，其特徵在於，兩個定位銷釘(2)同時穿過第一支座(13)、底板(18)和注射器位置調試工裝(20)。
【文檔編號】G01N35/10GK103630701SQ201310522146
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】不公告發明人 申請人:北京利德曼生化股份有限公司