一种自动拧盖装置的制作方法

本实用新型属于机械自动化技术领域，尤其涉及一种自动拧盖装置。

背景技术：

随着实验室自动化的不断提高，在实验过程中，通常需要采用自动拧盖装置来拧紧或拧松多种试剂瓶。

现有技术中，自动拧盖装置通常利用气缸将瓶盖和瓶身压紧，然后通过驱动夹持瓶盖的夹抓转动，使得瓶盖和瓶身相对转动，从而拧紧或拧松瓶盖。

但是，当气缸的压紧力过大时，瓶盖和瓶身之间的摩擦力过大，容易出现卡滞现象，使得瓶盖和夹抓之间打滑，导致瓶盖和瓶身不能拧紧或者不能拧到位。并且，用于驱动瓶盖旋转的气抓，不能进行连续地转动，需要不断地进行释放和夹紧瓶盖动作以及正转和反转的交替运动，导致拧紧或拧松瓶盖过程的控制复杂，容易出现错误。

同时，为了判断瓶盖是否拧紧，上述自动拧盖装置还需要配备外置的扭矩传感器，造成自动拧盖机构的结构相对复杂。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种自动拧盖装置，解决了现有技术中的自动拧盖装置容易出现卡滞现象、结构复杂和控制精度低的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种自动拧盖装置，包括框架、传动轴、驱动单元、供气单元和气抓；传动轴与框架转动连接，传动轴的上端与气抓固定连接；传动轴为中空结构，供气单元通过传动轴与气抓的气体进口连通；驱动单元与框架固定连接，驱动单元驱动传动轴做轴向和旋转运动。

进一步地，框架包括基座、上连接座、中间连接座和下连接座；上连接座的下端与基座的上表面固定连接，下连接座的上端与基座的下表面固定连接；传动轴穿过基座，传动轴的上端通过中间连接座与气抓固定连接；驱动单元与下连接座固定连接。

进一步地，传动轴通过换向阀与气抓的气体进口连通；换向阀与框架固定连接。

进一步地，自动拧盖装置还包括套设于传动轴外侧的滑环组件；换向阀通过滑环组件与外部电源电气连接。

进一步地，滑环组件包括滑环座以及与滑环座转动连接的滑环；环座与框架固定连接，滑环与传动轴固定连接。

进一步地，框架的下端设有上限位开关和下限位开关；传动轴的下端设有限位挡块，限位挡块位于上限位开关和下限位开关之间。

进一步地，驱动单元包括丝母组件以及驱动丝母组件轴向运动和轴向运动的伺服电机；伺服电机与框架固定连接；丝母组件通过螺纹与传动轴转动连接。

进一步地，丝母组件包括丝母座以及与丝母座固定连接的多个丝母；多个丝母通过螺纹与传动轴转动连接。

进一步地，伺服电机包括粗调伺服电机、微调伺服电机和行星减速机；微调伺服电机的动力输出轴与行星减速机的动力输入轴固定连接，行星减速机的动力输出轴通过同步组件与丝母连接；粗调伺服电机的动力输出轴通过同步组件与丝母连接。

进一步地，同步组件包括减速机同步轮、减速机同步带、伺服电机同步轮、伺服电机同步带和传动轴同步轮；行星减速机的动力输出轴依次通过减速机同步轮、减速机同步带和传动轴同步轮与丝母连接；粗调伺服电机的动力输出轴依次通过伺服电机同步轮、伺服电机同步带和传动轴同步轮与丝母连接。

与现有技术相比，本实用新型有益效果如下：

a)本实用新型提供的自动拧盖装置在拧盖过程中，无需压紧瓶身和瓶盖，使得拧盖过程顺畅，不会出现卡滞现象。

b)本实用新型提供的自动拧盖装置采用气抓夹持瓶身，能够适时地调整气抓的夹持空间，使其能够夹持各种形状和规格的瓶身。

c)本实用新型提供的自动拧盖装置结构紧凑，高度集成，控制精度高，控制简单调试方便。

d)本实用新型提供的自动拧盖装置采用中心供气的方式，避免了供气单元的气管缠绕的问题。

e)本实用新型提供的自动拧盖装置中的电磁阀能够控制通入气抓的压缩空气的压力，从而从控制气抓的夹持力，防止气抓与瓶身之间由于夹持力不足而产生的滑动以及由于夹持力过大而产生的瓶身变形等问题。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型实施例一的自动拧盖装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的自动拧盖装置的侧视图；

图3为本实用新型实施例一的自动拧盖装置的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。

实施例一

本实施例提供了一种自动拧盖装置，如图1至图3所示，包括框架10、传动轴20、驱动单元、供气单元(图中未示出)和气抓40。其中，传动轴20与框架10转动连接，传动轴20的上端与气抓40固定连接；传动轴20为中空结构，供气单元通过传动轴20与气抓40的气体进口连通；驱动单元与框架10固定连接，驱动单元驱动传动轴20做轴向和旋转运动。

实施时，气抓40夹持瓶身50，框架10与瓶盖60可拆卸地固接，供气单元中的压缩空气通过传动轴20输入到气抓40中，使得气抓40夹紧瓶身50；开启驱动单元，驱动单元驱动传动轴20以及气抓40进行轴向运动和周向运动(即螺旋运动)，导程为8毫米，该导程大小可根据瓶身50和瓶盖60之间的螺纹任意匹配，适应不同的煤样瓶，并进一步带动瓶身50相对于瓶盖60进行轴向运动和周向运动，使得带动瓶身50远离或靠近瓶盖60，从而完成自动拧盖。

需要说明的是，在实施时，可以采用气抓40夹持瓶盖60，框架10与瓶身50可拆卸地连接，同样能够完成自动拧盖。

此外，需要说明的是，驱动单元驱动传动轴20做轴向和旋转运动的方式，可以采用直线电机或丝母和丝杠相互配合来实现传动轴20的轴向运动，通过旋转电机来实现传动轴20的旋转运动，或者现有技术中，其他任何能够实现传动轴20轴向和旋转运动的驱动单元均可，在此不一一限定。

与现有技术相比，本实用新型提供的自动拧盖装置，在拧盖过程中，无需压紧瓶身50和瓶盖60，使得拧盖过程顺畅，不会出现卡滞现象。并且，采用气抓40夹持瓶身50，能够适时地调整气抓40的夹持空间，使其能够夹持各种形状和规格的瓶身50。上述自动拧盖装置结构紧凑，高度集成，控制精度高，控制简单调试方便。

此外，上述自动拧盖装置的传动轴20为中空结构，采用中心供气的方式，避免了供气单元的气管缠绕的问题。

具体来说，上述框架10可以包括基座11、上连接座12、中间连接座13和下连接座14；上连接座12的下端与基座11的上表面固定连接，下连接座14的上端与基座11的下表面固定连接；传动轴20穿过基座11，传动轴20的上端通过中间连接座13与气抓40固定连接；驱动单元与下连接座14固定连接。

为了能够实现气抓40的正转和反转，传动轴20可以通过换向阀70与气抓40的气体进口连通；换向阀70与框架10固定连接。

为了控制气抓40的夹持力，传动轴20可以通过减压阀(图中未示出)与供气单元连接。减压阀能够控制通入气抓40的压缩空气的压力，从而控制气抓40的夹持力，防止气抓40与瓶身50之间由于夹持力不足而产生的滑动以及由于夹持力过大而产生的瓶身50变形等问题。

为了实现换向阀70与外部电源之间的连接，上述自动拧盖装置还可以包括套设于传动轴20外侧的滑环组件80；换向阀70通过滑环组件80与外部电源(图中未示出)电气连接。在拧盖过程中，换向阀70随着传动轴20转动，而外部电源处于固定状态，为了实现旋转体(换向阀70)与固定体(外部电源)之间的电连接和信号连接，两者可以通过滑环组件80连接。

具体来说，滑环组件80可以包括滑环座81以及与滑环座81转动连接的滑环82；滑环座81与框架10固定连接，滑环82通过花键套与传动轴20连接。

为了实现供气单元、传动轴20和气爪40之间的密封连通，供气单元可以通过旋转接头21与传动轴20的下端连接；同样地，气爪40可以通过气动接头22与传动轴20的上端连接。而为了防止传动轴20发生攒动，保证整体结构的稳定性，传动轴20的上端可以依次通过涨紧套和旋转法兰与框架10连接。

对于驱动单元，其可以包括丝母组件31以及驱动丝母组件31周向运动和轴向运动的伺服电机32；伺服电机32与框架10固定连接；丝母组件31通过螺纹与传动轴20转动连接。采用伺服电机32的扭矩控制模式，根据拧盖所需扭矩量控制伺服电机32的输出扭矩量，无需另外设置扭矩传感器，就能够控制瓶身50和瓶盖60之间的松紧度，结构简单紧凑。

具体来说，丝母组件31包括丝母座33以及与丝母座33固定连接的多个丝母34；多个丝母34通过螺纹与传动轴20转动连接。

为了进一步精确控制瓶身50和瓶盖60之间的松紧度，伺服电机32包括粗调伺服电机35、微调伺服电机36和行星减速机37；微调伺服电机36的动力输出轴与行星减速机37的动力输入轴固定连接，行星减速机37的动力输出轴通过同步组件30与丝母34连接；粗调伺服电机35的动力输出轴通过同步组件30与丝母34连接。拧盖初始阶段，可以采用粗调伺服电机35驱动传动轴20转动，实现传动轴20周向和轴向的大幅度运动，当瓶身50和瓶盖60之间的松紧度接近预设值时，可以采用微调伺服电机36与行星减速机37驱动传动轴20转动，使得传动轴20周向和轴向的小幅度运动，从而实现瓶身50和瓶盖60之间的松紧度的精确控制。

其中，对于同步组件30的结构，其可以包括主动同步轮、同步带和被动同步轮，主动同步轮通过同步带与被动同步轮连接。示例性地，行星减速机37的动力输出轴依次通过涨紧套、主动同步轮、同步带、被动同步轮和螺钉与丝母34连接；粗调伺服电机35的动力输出轴依次通过涨紧套、主动同步轮、同步带、被动同步轮和螺钉与丝母34连接。

为了防止拧松瓶盖60的过程中瓶身50与瓶盖60距离过大，或者拧紧瓶盖60的过程中瓶身50与瓶盖60之间的拧紧力过大，框架10的下端可以设有上限位开关90和下限位开关91；传动轴20的下端可以设有限位挡块92，限位挡块92位于上限位开关90和下限位开关91之间。拧紧瓶盖60过程中，传动轴20在驱动单元的驱动下向上螺旋运动，当瓶身50与瓶盖60之间的拧紧力达到预设预紧力后，传动轴20上的限位挡块92与上限位开关90相接触，驱动单元停止工作，传动轴20停止运动；拧松瓶盖60过程中，传动轴20在驱动单元的驱动下向下螺旋运动，当瓶身50与瓶盖60距离达到预设距离后，传动轴20上的限位挡块92与下限位开关91相接触，驱动单元停止工作，传动轴20停止运动。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。