一种自动定位机构及全自动智能离心机的制作方法

本发明涉及离心机技术领域，具体涉及一种自动定位机构及全自动智能离心机。

背景技术：

随现在体外诊断智能检测流水线发展非常快速，对检测所用的设备智能化要求越老越高。离心机是检测的常用设备之一，其智能化程度高低在一定程度上影响了检测的智能化，但是在我国智能离心机却是桎梏医疗检测流水线发展的一个瓶颈，现阶段还没有全自动的智能离心机被自主研发和生产出来。

离心机无法实现自动化的主要原因在于现阶段传统离心机没有定位停止的功能，全是离完心后随机停止，再通过人来拿出离完心的离心机，无法对样品进行准确定位、准确停止，这样会造成使用离心机时，一方面费时费力，另一方面，操作人员会伸入离心机里面放样取样，存在安全隐患，因此，研发生产全自动的智能离心机对本行业具有重要作用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：现有离心机不能定位停止，需要人工取拿样品，费时费力，且人与离心机直接交互，存在安全隐患。

本发明提供了解决上述问题的一种自动定位机构及全自动智能离心机。

本发明通过下述技术方案实现：

一种自动定位机构，包括离合器和旋转定位机构，所述离合器包括互锁盘和升降架构，所述互锁盘包括上下相互平行的上锁盘和下锁盘，所述上锁盘与离心机主轴固定连接，所述下锁盘与所述升降架构连接并在所述升降架构的驱动下与所述上锁盘锁紧或脱离从而对所述离心机主轴实现制动或者转动，从而达到定位，所述旋转定位机构与所述下锁盘连接并通过带动锁紧状态下的互锁盘转动从而带动所述离心机主轴转动。

本发明的设计原理为：设计上锁盘和下锁盘组成的互锁盘，通过升降架构驱动所述下锁盘向上运动与上锁盘紧密接触产生的锁紧力而使得上锁盘制动，由于上锁盘与离心机主轴是固定连接的，从而使得离心机主轴也停止转动，达到锁紧的目的，而在对转轴完成制动后，开启旋转定位机构工作，旋转定位机构旋转带动下锁盘转动，由于此时下锁盘与上锁盘是互锁的，因此随着下锁盘在旋转定位机构的驱动下转动，上锁盘也会转动，从而带动离心机主轴也一起转动，可以实现将离心机主轴转动到需要的位置上，这样通过离合器和旋转定位机构的组合结构实现了旋转制动、开启和精确定位，解决了现有技术中快速旋转后只能靠惯性停止不能精确定位停止位置的问题。

进一步地，所述上锁盘和下锁盘相向的端面设置有互锁结构，这样上锁盘和下锁盘在互锁时能增强限位和互锁能力。

进一步地，所述升降架构包括升降平台、升降架和升降电机，所述升降平台的底部连接升降架，所述升降平台的上表面与所述下锁盘转动连接，所述升降架与所述升降电机采用螺杆等力放大机构和弹性元件连接。

进一步地，所述升降平台与所述下锁盘采用连接轴连接，所述下锁盘可在连接轴上转动，当下锁盘在旋转定位机构的驱动下转动时，所述下锁盘可沿着连接轴转动，带动上锁盘转动，从而带动离心机主轴转动。

本发明优选的一种自动定位机构，所述旋转定位机构包括定位传感器、旋转电机和传动机构，所述传动机构的一端与所述旋转电机连接，所述传动机构的另一端与所述下锁盘连接，所述传动机构在所述旋转电机驱动下转动从而带动锁紧状态下的互锁盘转动。

进一步地，所述下锁盘的底部固定连接有同步带轮，所述同步带轮的侧面设置有齿，所述同步带轮与所述传动机构连接，所述同步带轮与所述升降平台采用连接轴转动连接。

进一步地，所述传动机构为传动带或者齿轮，所述传动带的一端与所述旋转电机连接，所述传动带的另一端与所述同步带轮连接。

本发明优选的一种自动定位机构，所述离心机主轴位于所述上锁盘的上方位置处固定连接有定位盘，所述定位盘上具有用于传感器感知定位的通孔，所述定位传感器位于所述定位盘的上方，所述定位传感器的信号发射方向与所述定位盘垂直，当上锁盘和下锁盘互锁时，旋转电机转动，传动带转动从而带动同步带轮转动，同步带轮带动互锁盘转动，最终带动离心机主轴转动，同时定位传感器进行位置检测，当定位传感器的信号发射在定位盘上未穿过通孔，则反馈信号为未定位，离心机主轴继续转动，而当定位传感器的信号发射穿过通孔，则反馈信号为定位成功，此时，旋转电机停止工作，待操作完成后，旋转电机继续启动，重复上一过程。

全自动智能离心机，包括盖体、壳体和离心机构，所述离心机构位于所述壳体内，所述盖体位于所述壳体的顶部，所述离心机构下端连接自动定位机构。

本发明优选的全自动智能离心机，所述离心机构包括变频离心电机、离心机主轴、离心转子、离心栏和离心管托，所述变频离心电机与所述离心机主轴连接并驱动所述离心机主轴转动，所述离心转子与所述离心机主轴固定连接，所述离心栏与所述离心转子可拆卸连接，所述离心管托放置在所述离心栏中，所述上锁盘与所述离心机主轴固定连接，这样自动定位机构可以对离心机主轴的转动进行控制和定位。

本发明优选的全自动智能离心机，所述盖体的上方设置外接结构，所述外接结构包括支架、导轨、抓手、抓手臂和托盘，所述导轨设置在所述支架上，所述抓手臂的一端与所述导轨滑动连接，所述抓手臂的另一端连接抓手，用于抓取离心管托，离心机放置在所述支架的下方，所述托盘放置在所述导轨下方的支架上并位于所述壳体的外侧。

本发明优选的全自动智能离心机，所述盖体包括自动门和手动门，所述手动门与所述壳体铰接，所述自动门位于手动门上，用于作为自动定位后与外接结构进行交互的交互窗口。

本发明优选的全自动智能离心机，还包括离心机控制系统，所述离心机控制系统包括保护控制系统、运算控制系统、变频控制系统、定位控制系统和外接结构控制系统。

所述保护控制系统用于当门打开时，控制变频离心电机停止工作，防止发生安全事故，所述变频控制系统用于控制离心转速，离心启停，定位控制系统用于控制自动定位机构工作，所述外接结构控制系统用于控制外接结构工作，以上控制系统控制协调整个全自动智能离心机。

所述离心机控制系统还包括外接互联接口，能与终端连接进行实时查看。

进一步地，所述定位盘上的通孔沿所述离心机主轴在所述定位盘的周向上对称分布，所述通孔的数量等于所述离心栏的数量且与所述离心栏的位置上下对应设置，所述定位传感器安装的位置和与所述交互窗口对应的离心栏的位置沿着离心机主轴对称，这样当定位传感器的信号发射穿过通孔时，所述其中一个离心栏刚好处于所述交互窗口的下方，外接结构的抓手可以通过交互窗口进行离心管托的放置，启动旋转电机，所述定位盘继续转动，定位传感器继续进行检测，当定位盘旋转到下一个通孔位于所述定位传感器的检测位置时，第二个离心栏刚好位于所述交互窗口下方，然后在该离心栏中放置离心管托，如此反复操作，便可实现所有离心栏中离心管托的放置。

进一步地，所述托盘上设置离心区和待离心区。

全自动智能离心机的工作过程为：先由操作人员将待离心物放在离心管托里，完毕后，抓手自动将装好离心物的离心管托转移到待离心区，此时若离心机处于待用状态即停止状态且内部没有离心管托，即可直接打开离心机自动窗口将离心管托放进离心机离心栏中，待离心的变频离心电机处于停止状态，升降电机推动升降平台上升，所述下锁盘向上运动与上锁盘紧密接触后相互锁紧，旋转电机通过互锁盘带动离心机主轴转动从而带动离心转子转动，再通过定位传感器定位，当定位传感器的信号发射穿过通孔，则反馈信号为定位成功，离心机的第一个离心栏定位处于离心机的交互窗口下方，将待离心区的离心管托放入离心机的第一个离心栏内，放置完毕后，旋转定位机构的传动机构继续转动带动离心机主轴及离心转子转动将第二个离心栏定位至离心机的交互窗口下方，抓手将重复上一次动作，依次进行，直至将所有离心栏操作完毕，然后离心机的自动门关闭，即交互窗口关闭；升降电机退回，叉型升降架下降，互锁盘之间脱离开一定距离，互锁盘解除对离心机主轴的制动，离心机在变频离心电机驱动下开始离心，同时抓手将托盘内的离心管托进行调整，将离完心的离心物品转移到离心区进行处理，将装好离心物的离心管托转移到待离心区，离心完成后变频离心电机停止工作，离心转子停止转动，升降架构将离合器的互锁盘锁死，通过旋转定位机构带动离心机主轴缓慢旋转，将第一个离心栏定位至离心机的交互窗口下方，定位传感器感应到第一个离心栏定位至离心机的交互窗口下方后系统自动停止，然后自动门打开；抓手将离完心的离心管托抓出，将待离心区的离心管托放入第一个离心栏，离心机定位机构转动将第二个离心栏定位至离心机交互位置，抓手将重复上一次动作，依次进行；离心机的自动门关闭；离合器脱离开；离心机自动离心。

本发明具有如下的有益效果：

1.本发明通过与离心机主轴连接的离合器来实现转轴的制动和旋转，和旋转定位机构来实现离心机转轴制动和定位，安全，且定位精确。

2.本发明通过定位传感器和定位盘共同对离心栏的位置进行定位，并通过外部抓手进行联动操作，在离心和取放样过程中实现全自动，人机交互界面地方在于人与外部托盘交互，而不于离心机直接交互，避免了高速操作下的安全风险。

3.离心管托内部循环，离心机利用率大大提高。

4.通过外部接口能实时了解到离心机现有状态。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明离心机的立体结构示意图。

图2为本发明离心机去壳的立体结构示意图。

图3为本发明离心机去盖的俯视结构示意图。

图4为本发明离心机去壳后的正视结构示意图。

图5为本发明a位置的放大图。

图6为本发明自动定位机构示意图。

图7为本发明b位置的放大图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-支架，2-导轨，3-抓手臂，4-抓手，5-托盘，6-手动门，7-自动门，8-壳体，9-自动定位机构，90-离合器，900-上锁盘，901-下锁盘，902-升降平台，903-升降架，904-升降电机，91-旋转定位机构，910-定位传感器，911-旋转电机，912-传动机构，913-同步带轮，914-定位盘，915-通孔，10-离心机主轴，11-变频离心电机，12-离心转子，13-离心栏，14-离心管托，15-配重块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图4-图7所示，一种自动定位机构，包括离合器90和旋转定位机构91，所述离合器90包括互锁盘和升降机构，所述互锁盘包括上下相互平行的上锁盘900和下锁盘901，所述上锁盘900与离心机主轴10固定连接，所述下锁盘901与所述升降机构连接并在所述升降机构的驱动下与所述上锁盘900锁紧或脱离从而对所述离心机主轴10实现制动或者转动，所述旋转定位机构91与所述下锁盘901连接并通过带动锁紧状态下的互锁盘转动从而带动所述离心机主轴10转动。

设计上锁盘900和下锁盘901组成的互锁盘，通过升降机构驱动所述下锁盘901向上运动与上锁盘900紧密接触产生的摩擦力而使得上锁盘900制动，由于上锁盘900与离心机主轴10是固定连接的，从而使得离心机主轴10也停止转动，达到锁紧的目的，而在对离心机主轴10完成制动后，开启旋转定位机构91工作，旋转定位机构91旋转带动下锁盘901转动，由于此时下锁盘901与上锁盘900是互锁的，因此随着下锁盘901在旋转定位机构91的驱动下转动，上锁盘900也会转动，从而带动离心机主轴10也一起转动，可以实现将离心机主轴10转动到需要的位置上，这样通过离合器90和旋转定位机构91的组合结构实现了旋转制动、开启和精确定位，解决了现有技术中快速旋转后只能靠惯性停止不能精确定位停止位置的问题。

所述上锁盘900和下锁盘901相向的端面设置有互锁齿，这样上锁盘900和下锁盘901在互锁时能增强限位和互锁能力，所述互锁盘能传递10牛米以上扭矩而不发生相对位移。

所述升降机构包括升降平台902、升降架903和升降电机904，所述升降平台902的底部连接升降架903，所述升降平台902的上表面与所述下锁盘901转动连接，所述升降架903与所述升降电机904采用螺杆等力放大机构和弹性元件连接，所述等力放大机构为丝杠，所述弹性元件为弹簧。

所述升降平台902与所述下锁盘901采用连接轴连接，所述下锁盘901可在连接轴上转动，当下锁盘901在旋转定位机构91的驱动下转动时，所述下锁盘901可沿着连接轴转动，带动上锁盘900转动，从而带动离心机主轴10转动。

所述旋转定位机构91包括定位传感器910、旋转电机911和传动机构912，所述传动机构912的一端与所述旋转电机911连接，所述传动机构912的另一端与所述下锁盘901连接，所述传动机构912在所述旋转电机911驱动下转动从而带动锁紧状态下的互锁盘转动。

所述旋转电机911安装在所述升降平台902上。

所述下锁盘901的底部固定连接有同步带轮913，所述同步带轮913的侧面设置有齿，所述同步带轮913与所述传动机构912连接，所述同步带轮913与所述升降平台902采用连接轴连接。

所述传动机构912为传动带，所述传动带的一端与所述旋转电机911连接，所述传动带的另一端与所述同步带轮913连接所述离心机主轴10位于所述上锁盘900的上方位置处固定连接有定位盘914，所述定位盘914上具有用于传感器感知定位的通孔915，所述定位传感器910位于所述定位盘914的上方，所述定位传感器910的信号发射方向与所述定位盘914垂直，当上锁盘900和下锁盘901互锁时，旋转电机911转动，传动带转动从而带动同步带轮913转动，同步带轮913带动互锁盘转动，最终带动离心机主轴10转动，同时定位传感器910进行位置检测，当定位传感器910的信号发射在定位盘914上未穿过通孔915，则反馈信号为未定位，离心机主轴10继续转动，而当定位传感器910的信号发射穿过通孔915，则反馈信号为定位成功，此时，旋转电机911停止工作，待操作完成后，旋转电机911继续启动，重复上一过程。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，所述传动机构912为齿轮，旋转电机911带动齿轮转动，从而驱动下锁盘901带动离心机主轴转动实现定位。

实施例3

如图1-图7所示，全自动智能离心机，包括盖体、壳体8和离心机构，所述离心机构位于所述壳体8内，所述盖体位于所述壳体8的顶部，所述离心机构下端连接自动定位机构9。

所述离心机构包括变频离心电机11、离心机主轴10、离心转子12、离心栏13和离心管托14，所述变频离心电机11与所述离心机主轴10连接并驱动所述离心机主轴10转动，所述离心转子12与所述离心机主轴10固定连接，所述离心栏13与所述离心转子12可拆卸连接，所述离心管托14放置在所述离心栏13中，所述上锁盘900与所述离心机主轴10固定连接，这样自动定位机构9可以对离心机主轴10的转动进行控制和定位。

所述变频离心电机11下方连接配重块15，可以有效保证离心过程中设备的稳定。

所述离心栏13为四个，离心栏13通过销孔配合挂在在离心转子12上，离心栏13在离心转子12上能自由晃动，偏摆正负90度，离心栏13的栏口四周均有大倒角，离心管托14放于离心栏13内部。

所述盖体包括自动门7和手动门6，所述手动门6与所述壳体8铰接，所述自动门7位于手动门6上，用于作为自动定位后与外接结构进行交互的交互窗口，当自动门7打开时，抓手4可对交互窗口下方的离心栏13进行操作，而在离心过程中，自动门7关闭。

所述定位盘914上的通孔915沿所述离心机主轴10在所述定位盘914的周向上对称分布，所述通孔915的数量等于所述离心栏13的数量且与所述离心栏13的位置上下对应设置，所述定位传感器910安装的位置和与所述交互窗口对应的离心栏13的位置沿着离心机主轴10对称，这样当定位传感器910的信号发射穿过通孔915时，其中一个离心栏13刚好处于所述交互窗口的下方，外接结构的抓手4可以通过交互窗口进行离心管托14的放置，启动旋转电机911，所述定位盘914继续转动，定位传感器910继续进行检测，当定位盘914旋转到下一个通孔915位于所述定位传感器910的检测位置时，第二个离心栏13刚好位于所述交互窗口下方，然后在该离心栏13中放置离心管托14，如此反复操作，便可实现所有离心栏13中离心管托14的放置。

所述升降机构通过其底部的固定底座与离心机的壳体8采用螺栓螺母连接。

实施例4

本实施例与实施例3的区别在于，所述盖体的上方设置外接结构，所述外接结构包括支架1、导轨2、抓手4、抓手臂3和托盘5，所述导轨2设置在所述支架1上，所述抓手臂3的一端与所述导轨2滑动连接，所述抓手臂3的另一端连接抓手4，用于抓取离心管托14，离心机放置在所述支架1的下方，所述托盘5放置在所述导轨2下方的支架1上并位于所述壳体8的外侧。

离心栏13和离心管托14底部有大倒角，方便抓手4自动取放。

全自动智能离心机，还包括离心机控制系统，所述离心机控制系统包括保护控制系统、运算控制系统、变频控制系统、定位控制系统和外接结构控制系统。

所述保护控制系统用于当门打开时，控制变频离心电机11停止工作，防止发生安全事故，所述变频控制系统用于控制离心转速，离心启停，定位控制系统用于控制自动定位机构9工作，所述外接结构控制系统用于控制外接结构工作，以上控制系统控制协调整个全自动智能离心机。

所述离心机控制系统还包括外接互联接口，能与终端连接进行实时查看。

所述托盘5上设置离心区和待离心区。

全自动智能离心机的工作过程为：先由操作人员将待离心物放在离心管托14里，完毕后，抓手4自动将装好离心物的离心管托14转移到待离心区，此时若离心机处于待用状态即停止状态且内部没有离心管托14，即可直接打开离心机自动窗口将离心管托14放进离心机离心栏13中，待离心的变频离心电机11处于停止状态，升降电机904推动升降平台902上升，所述下锁盘901向上运动与上锁盘900紧密接触后相互锁紧，旋转电机911通过互锁盘带动离心机主轴10转动从而带动离心转子12转动，再通过定位传感器910定位，当定位传感器910的信号发射穿过通孔915，则反馈信号为定位成功，离心机的第一离心栏13定位处于离心机的交互窗口下方，将待离心区的离心管托14放入离心机的第一离心栏13内，放置完毕后，旋转定位机构91的传动机构912继续转动带动离心机主轴10及离心转子12转动将第二离心栏13定位至离心机的交互窗口下方，抓手4将重复上一次动作，依次进行，直至将所有离心栏13的位置操作完毕，然后离心机的自动门7关闭，即交互窗口关闭；升降电机904退回，叉型升降架903下降，互锁盘之间脱离开一定距离，互锁盘解除对离心机主轴10的制动，离心机在变频离心电机11驱动下开始离心，同时抓手4将托盘5内的离心管托14进行调整，将离完心的离心物品转移到离心区进行处理，将装好离心物的离心管托14转移到待离心区，离心完成后变频离心电机11停止工作，离心转子12停止转动，升降机构将离合器90的互锁盘锁死，通过旋转定位机构91带动离心机主轴10缓慢旋转，将第一离心栏13定位至离心机的交互窗口下方，定位传感器910感应到第一离心栏13定位至离心机的交互窗口下方后系统自动停止，然后自动门7打开；抓手4将离完心的离心管托14抓出，将待离心区的离心管托14放入第一离心栏13，离心机定位机构转动将第二离心栏13定位至离心机交互位置，抓手4将重复上一次动作，依次进行；离心机的自动门7关闭；离合器90脱离开；离心机自动离心。

本发明中，所述“上”、“下”“底”“顶”等均以附图的方位为准。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。