一种用于样品容器的多通量旋盖及升降装置的制作方法

本发明涉及一种用于样品容器的多通量旋盖及升降装置，属于生物医疗器械技术领域。

背景技术：

现有的旋盖机构大多数适用于食品行业的包装上，一般采用固定式旋盖头或非固定式的机械爪。但是类似的旋盖机构很难应用在生物医疗器械行业中，这是因为一般的机械爪，体积大，抓取部分和旋转部分加起来需要庞大的体积(超过100立方毫米)才能满足食品行业的需求。而在生物医疗器械行业中，尤其是在初步试验阶段，往往需要体积很小的开盖、合盖装置去完成开盖、合盖、提取样品管、离心管等小剂量的样品容器，而且生物医疗器械行业要求体积小，抓取力大，失误率低，稳定耐用，全电动驱动，这些条件，现有的旋盖机构都很难满足。

此外，现有的旋盖机构多为单个样品管开盖，在面对多个样品需要同时操作时，效率低，而且旋盖机构结构复杂、占用的空间较大，成本较高。

技术实现要素：

针对上述突出问题，本发明提供一种用于样品容器的多通量旋盖及升降装置，本发明的装置结构简单，体积小，能够满足生物医疗器械领域对小而精的旋盖装置需求。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种用于样品容器的多通量旋盖及升降装置，包括如下部件：

机架10，所述机架10包括底座102和上支撑板101；

若干夹持机构，设置在所述底座102上，用于固定并夹紧样品容器；

若干旋盖机构，设置在所述底座102上，且与若干所述夹持机构一一对应设置，用于取下或合上样品容器盖；

升降机构，设置在所述上支撑板101上，用于驱动若干所述夹持机构和若干所述旋盖机构的升高或降落。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，所述夹持机构包括二号直线电机3和三号纵向传动轴6，所述二号直线电机3的输出端连接所述三号纵向传动6，所述三号纵向传动轴6上设置有夹持部件，用于夹持样品容器；

所述旋盖机构包括步进电机2和二号纵向传动轴4，所述步进电机2的输出端连接所述二号纵向传动轴4，所述二号纵向传动轴4通过皮带与环套在所述三号纵向传动轴6上的齿轮相连接；

所述升降机构包括一号直线电机1和一号纵向传动轴11，所述一号直线电机1的输出端连接所述一号纵向传动轴11，所述一号纵向传动轴11的下端连接所述上支撑板101。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，所述夹持部件包括滑块7和三个机械爪8，所述滑块7为中空圆柱体型，所述滑块7的空腔用于容纳所述三号纵向传动轴6；三个所述机械爪8均匀设置在所述滑块7的外侧壁上。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，所述机械爪8为耳型结构，其包括第一夹持部81和第二夹持部82，所述第二夹持部82固定在所述第一夹持部81的正下方，所述第一夹持部81上设置有第一夹持面85，所述第二夹持部82上设置有第二夹持面86，所述第一夹持面85和所述第二夹持面86分别用于夹持不同尺寸的样品容器盖。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，所述第一夹持面85和所述第二夹持面86上分别设置有凸棱84，用于夹紧样品容器盖，所述第二夹持部82的下端设置有向轴心凸起的台阶87，用于夹紧样品容器本体。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，所述第一夹持部81上设置有耳眼孔83，用于将所述机械爪8固定在所述滑块7的外侧壁上。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，还包括线路板9，设置在所述步进电机2和所述二号直线电机3的上方，所述线路板9上设置有编码器和光电开关，用于控制所述机械爪8的运动。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，还包括支撑杆横隔板13，所述支撑杆横隔板13固定在所述一号直线电机1的上方，所支撑杆横隔板13通过支撑杆12固定在所述上支撑板101上。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，所述支撑杆12与所述一号纵向传动轴11平行设置。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，所述三号纵向传动轴6为丝杆传动，通过丝杆的导程放大传动比，可在很小规格的电机下发挥出很大的夹持力，在旋盖过程中不会产生松脱现象。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，本发明中的三台电机通过电机控制器分别进行控制，能够实现对电机的一对一精准控制。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，所述二号纵向传动轴4和三号纵向传动轴6平行设置。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，所述滑块7的外部环套有保护罩14。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，所述步进电机2和所述二号直线电机3的数量为4个，二者均固定在所述底座上。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，所述第一夹持面85与水平面之间的夹角为锐角。

所述的多通量旋盖及升降装置，优选地，所述第二夹持面86垂直于水平面。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明装置在对样品容器进行旋盖和夹持时，采用不同的电机进行驱动，能够避免只采用一个电机驱动时因动力不足而无法打开样品容器盖或夹持不稳的情况；

2、本发明通过在滑块的外侧壁上设置3个均匀分布的机械爪，在抓取样品容器时能够形成稳定的三角形结构，三个机械爪同时夹住样品容器盖，同心度高，旋开关动作稳定性强；

3、本发明通过在机械爪上设置两个夹持部，且两个夹持部的夹持面的夹持角度不同，这样能够夹持不同尺寸的样品容器盖，另外一方面通过在第一夹持面和第二夹持面上设置凸棱，使得在旋盖时，凸棱与样品容器盖上的螺纹匹配，增强夹持部件与旋盖的作用力，有利于开盖和合盖；在第二夹持部的下端设置台阶，能够快速将样品容器盖打开；

4、本发明中的二号直线电机采用丝杆传动，通过丝杆的导程放大传动比，可在很小规格的电机下发挥出很大的夹持力，在旋盖过程中不会产生松脱现象；

5、本发明中的步进电机采用皮带轮传动，通过主从动轮的齿数比放大扭矩，可在很小规格的电机下发挥出很大的旋转力，在旋盖过程中不会产生旋不开的现象；

6、本发明中的旋盖机构和夹持机构的电机通过编码器进行监控，可以通过编码器检测机械爪实际的运行情况，可以检测出机械爪的开合状态，并通过电流值反馈是否抓取到盖，如果机械爪在关闭的情况下没有收到正常电流值反馈，即判断抓取失败或样品容器放置实物，而且编码器能够对每个样品容器的旋盖、夹持状态进行反馈；

7、本发明装置结构简单，体积小，能够满足生物医疗器械领域对小而精的旋盖装置需求；另外一方面通过设置多个旋盖机构和夹持机构，能同时对多个样品容器进行旋盖和夹持，实现多通量操作。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构示意图；

图2为本发明装置中旋盖机构、夹紧机构的结构示意图；

图3为夹持部件的整体结构示意图；

图4为机械爪的结构示意图；

图中各标记如下：

1-一号直线电机；2-步进电机；3-二号直线电机；4-二号纵向传动轴；5-皮带；6-三号纵向传动轴；7-滑块；8-机械爪，81-第一夹持部，82-第二夹持部，83-耳眼孔，84-凸棱，85-第一夹持面，86-第二夹持面，87-台阶；9-线路板；10-机架，101-上支撑板，102-底座；11-一号纵向传动轴；12-支撑杆；13-支撑杆横隔板；14-保护罩。

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，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1至4所示，本实施例涉及一种用于样品容器的多通量旋盖及升降装置，包括如下部件：

机架10，所述机架10包括底座102和上支撑板101；

若干夹持机构，设置在所述底座102上，用于固定并夹紧样品容器；

若干旋盖机构，设置在所述底座102上，且与若干所述夹持机构一一对应设置，用于取下或合上样品容器盖；

升降机构，设置在所述上支撑板101上，用于驱动若干所述夹持机构和若干所述旋盖机构的升高或降落。

在本实施例中，优选地，所述夹持机构包括二号直线电机3和三号纵向传动轴6，所述二号直线电机3的输出端连接所述三号纵向传动6，所述三号纵向传动轴6上设置有夹持部件，用于夹持样品容器；

所述旋盖机构包括步进电机2和二号纵向传动轴4，所述步进电机2的输出端连接所述二号纵向传动轴4，所述二号纵向传动轴4通过皮带与环套在所述三号纵向传动轴6上的齿轮相连接；

所述升降机构包括一号直线电机1和一号纵向传动轴11，所述一号直线电机1的输出端连接所述一号纵向传动轴11，所述一号纵向传动轴11的下端连接所述上支撑板101。

在本实施例中，优选地，所述夹持部件包括滑块7和三个机械爪8，所述滑块7为中空圆柱体型，所述滑块7的空腔用于容纳所述三号纵向传动轴6；三个所述机械爪8均匀设置在所述滑块7的外侧壁上。

在本实施例中，优选地，所述机械爪8为耳型结构，其包括第一夹持部81和第二夹持部82，所述第二夹持部82固定在所述第一夹持部81的正下方，所述第一夹持部81上设置有第一夹持面85，所述第二夹持部82上设置有第二夹持面86，所述第一夹持面85和所述第二夹持面86分别用于夹持不同尺寸的样品容器盖。

在本实施例中，优选地，所述第一夹持面85和所述第二夹持面86上分别设置有凸棱84，用于夹紧样品容器盖，所述第二夹持部82的下端设置有向轴心凸起的台阶87，用于夹紧样品容器本体。

在本实施例中，优选地，所述第一夹持部81上设置有耳眼孔83，用于将所述机械爪8固定在所述滑块7的外侧壁上。

在本实施例中，优选地，还包括线路板9，设置在所述步进电机2和所述二号直线电机3的上方，所述线路板9上设置有编码器和光电开关，用于控制所述机械爪8的运动。通过编码器检测机械爪实际的运行情况，可以检测出机械爪的开合状态，并通过电流值反馈是否抓取到盖，如果机械爪在关闭的情况下没有收到正常电流值反馈，即判断抓取失败或样品容器放置实物，而且编码器能够对每个样品容器的旋盖、夹持状态进行反馈。

在本实施例中，优选地，还包括支撑杆横隔板13，所述支撑杆横隔板13固定在所述一号直线电机1的上方，所支撑杆横隔板13通过支撑杆12固定在所述上支撑板101上。

在本实施例中，优选地，所述支撑杆12与所述一号纵向传动轴11平行设置。

在本实施例中，优选地，所述三号纵向传动轴6为丝杆传动，通过丝杆的导程放大传动比，可在很小规格的电机下发挥出很大的夹持力，在旋盖过程中不会产生松脱现象。

在本实施例中，优选地，所述二号纵向传动轴4和三号纵向传动轴6平行设置。

在本实施例中，优选地，所述滑块7的外部环套有保护罩14。

在本实施例中，优选地，所述步进电机2和所述二号直线电机3的数量为4个，二者均固定在所述底座上。

在本实施例中，优选地，所述第一夹持面85与水平面之间的夹角为锐角，锐角为75°。

在本实施例中，优选地，所述第二夹持面86垂直于水平面。

实施例2

本实施例提供一种实施例1所述装置的操作方法，包括如下步骤：

(1)启动所述一号直线电机1，旋盖机构和夹持机构在所述一号直线电机1的驱动下向下运动；

(2)当旋盖机构和夹持机构到达指定高度后，关闭一号直线电机1，开启所述二号直线电机3，所述机械爪8在所述二号直线电机3驱动下，夹持住样品容器本体；

(3)同时开启所述一号直线电机1和所述步进电机2，对样品容器进行提升并对样品容器盖进行开盖动作，取出样品；

(4)当取样操作完毕后，通过电机控制器控制所述一号直线电机1和所述步进电机2对样品容器进行下降和合盖，合盖完成后，通过电机控制器控制所述二号直线电机3，使机械爪8松开，将样品容器放到指定位置。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。