一种用于试管开盖和合盖的机械手的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种用于试管开盖和合盖的机械手。


背景技术：

2.在医疗行业，经常进行核酸、血液、尿液等样本检测中，这些样本都是在采样后，都是放置于试管中，为避免倾洒和感染，试管都是配备盖子以进行封闭。这些样本检测都是通过仪器进行检测中，因此需要对试管进行开盖和合盖。以前大多通过医护人员人工进行开盖和合盖，操作不方便，并且工作效率低。目前，已有多种试管的开盖和合盖装置，能够自动化进行开盖和合盖。
3.现有的试管开盖和合盖装置，通常包括夹持机构和旋转机构，在使用时，将试管固定，夹持机构固定住试管的盖子，旋转机构带动夹持机构转动，即可实现开盖和合盖。但是，目前的开盖和合盖装置每次只能对一个试管进行开盖或合盖，效率低，样本处理的速度太慢，很难满足快速处理大量试剂管的开盖及合盖的需求。若设置多个开盖和合盖装置同时对多个试管进行开盖或合盖，由于开盖和合盖装置本身的机构所需，使得两个开盖和合盖装置夹取的试管之间的间距较大，也是反映了两个开盖和合盖装置的夹取中心及旋盖中心距离较大，使得机器的整机尺寸较大，浪费了机器空间。
4.现有技术公开了一种试管开盖合盖装置，包括：夹持升降驱动部；与夹持升降驱动部的输出端直接或间接联结的夹持旋转驱动部；以及夹持部，夹持部包括夹爪安装架、夹爪单元以及推杆升降驱动单元，夹爪安装架与夹持旋转驱动部的输出端直接或间接连接；夹爪单元包括m个沿夹爪安装架的转动中心周向分布的夹爪组件以及能够相对于夹爪安装架上下移动的推杆，夹爪组件包括连杆以及夹持臂，连杆上端转动设置在推杆下端；夹持臂上端与该连杆下端转动连接，中间部位转动设置在夹爪安装架上，下端内侧具有与试管盖形状匹配的夹持结构，m为大于等于2的自然数；推杆升降驱动单元与夹持升降驱动部的输出端直接或间接联结，且推杆升降驱动单元的输出端通过第一滚动体与推杆上端联结。该专利的推杆通过连杆连接夹持臂，通过推杆上下移动来带动夹持臂张合，夹持旋转驱动部的电机通过带轮与推杆连接。这种夹持机构可节省横向空间，能够夹持较小的物体，因为，在试管的开盖和合盖中通常采用这种推杆上下移动来驱动夹持臂的结构。但是，这种夹持机构需要连接一个上下驱动电机，另外还需要连接一个带动整个夹持夹持机构旋转的电机，导致整个安装空间较大。并且，若采用一个旋转驱动的电机带动两个夹持机构，则夹持机构的上下驱动电机也需一定的空间来让其旋转，才能实现旋转开盖和合盖，仍是占据较大空间，使机器体积较大。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种工作效率高且占据空间较小的用于试管开盖和合盖的机械手。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于试管开盖和合盖的机械手，包括机架、第一夹持机构、第二夹持机构和旋转驱动机构；所述第一夹持机构和所述第二夹持机构均包括支架、推杆、中间座、夹持驱动机构和至少两个夹持臂，所述支架可转动地连接在所述机架上，所述夹持臂连接在所述支架上，所述推杆可沿其轴向移动地连接在所述机架上且穿设于所述支架上，所述推杆的一端通过连杆与所述夹持臂连接，以使所述推杆移动带动所述夹持臂张合，所述推杆的另一端可转动地连接在所述中间座上，所述夹持驱动机构与所述中间座连接以带动所述推杆移动；所述第一夹持机构和所述第二夹持机构平行设置，所述旋转驱动机构包括旋转驱动设备、主动齿轮、第一从动齿轮和第二从动齿轮，所述主动齿轮可转动地连接在所述机架上，所述旋转驱动设备与所述主动齿轮连接以带动所述主动齿轮转动，所述第一从动齿轮套装于所述第一夹持机构的所述支架上，所述第二从动齿轮套装于所述第二夹持机构的所述支架上，所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮均与所述主动齿轮相啮合。
7.作为优选方案，所述机架包括底板和垂直连接在所述底板上的两个侧板，所述侧板、所述夹持驱动机构、所述中间座、所述旋转驱动设备、所述主动齿轮、所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮均位于所述底板的上方，所述夹持臂位于所述底板的下方，所述底板上设有通孔，所述支架从所述通孔中穿过，所述侧板上设有长条形的滑槽，所述中间座连接有滑块，所述滑块可滑动地插接于在所述滑槽中。
8.作为优选方案，所述中间座包括第一座板、第二座板和第三座板，所述第一座板与所述推杆平行设置，所述第二座板和所述第三座板垂直连接于所述第一座板的两端，所述推杆与所述第二座板可转动连接，所述夹持驱动机构与所述第三座板连接。
9.作为优选方案，所述夹持驱动机构包括丝杆电机和丝杆螺母，所述丝杆电机连接在所述机架上，所述第三座板上设有安装孔，所述丝杆螺母固定于所述安装孔中，所述丝杆电机的丝杆套接于所述丝杆螺母中。
10.作为优选方案，所述夹持臂设置为两个，且两个夹持臂平行设置，所述夹持臂可沿垂直于所述推杆的方向移动地连接于所述支架上，所述推杆位于两个夹持臂之间，所述连杆的两端分别可转动地与所述推杆和所述夹持臂连接。
11.作为优选方案，所述推杆通过两个所述连杆与一个所述夹持臂连接。
12.作为优选方案，所述支架包括连接套，所述连接套从所述通孔中穿过，所述推杆穿设于所述连接套中，所述第一从动齿轮套装在所述第一夹持机构的所述连接套上，所述第二从动齿轮套装在所述第二夹持机构的所述连接套上，所述连接套的底端连接有两个间隔设置的承托块，两个所述承托块相对的一侧分别设有通槽，所述夹持臂的顶端连接有与其垂直的连接轴，所述夹持臂位于两个所述承托块之间，且所述连接轴的两端分别插入两个所述承托块的所述通槽中。
13.作为优选方案，所述第一夹持机构和所述第二夹持机构还包括驱动座，所述推杆与所述驱动座连接，所述驱动座的两侧设有安装槽，所述连杆的一端位于所述安装槽中，所述连杆与所述驱动座通过第一销轴连接，所述夹持臂上设有连接孔，所述连杆的另一端位于所述连接孔中，所述连杆与所述夹持臂通过第二销轴连接。
14.作为优选方案，所述第一夹持机构的两个所述夹持臂所在的平面与所述第二夹持机构的两个所述夹持臂所在的平面不位于同一平面上。
15.作为优选方案，所述夹持臂远离所述支架的一端设有防滑纹。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
17.本实用新型通过将第一夹持机构的推杆和第二夹持机构的推杆分别可转动地连接在各自的中间座上，中间座再与夹持驱动机构连接，而推杆穿设于支架上，第一夹持机构的支架套装的第一从动齿轮和第二夹持机构的支架套装的第二从齿动齿轮均与主动齿轮啮合，当夹持驱动机构带动推杆移动时，中间座随之移动，带动夹持臂张合，夹住试管的盖子后，旋转驱动设备带动主动齿轮转动，进而带动第一从动齿轮和第二从动齿轮转动，从而使支架旋转，实现与支架连接的夹持臂的旋转，进行开盖或合盖，而支架及其连接的夹持臂旋转时，推杆随之转动，但推杆是绕其与中间座的连接处转动，而中间座是不转动的，所以夹持驱动机构是不转动的，无需预留夹持驱动机构转动的空间，可以使第一夹持机构的推杆和第二夹持机构的推杆距离较近，尽可能地缩小了两个夹持机构的中心距离，使占据的空间较小，减小机器的尺寸，并通过一个旋转驱动设备即可带动两个夹持机构，降低成本、节约空间，两个夹持机构可同时工作，提高效率。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例的用于试管开盖和合盖的机械手的第一视角结构示意图。
19.图2是本实用新型实施例的用于试管开盖和合盖的机械手的第二视角结构示意图。
20.图3是本实用新型实施例的用于试管开盖和合盖的机械手未安装旋转驱动设备时的结构示意图。
21.图4是本实用新型实施例的夹持臂、推杆和支架连接的第一结构示意图。
22.图5是本实用新型实施例的夹持臂、推杆和支架连接的第二结构示意图。
23.图6是本实用新型实施例的夹持臂、推杆和支架连接的剖视图。
24.图中，1-机架；101-底板；102-侧板；103-滑槽；104-顶板；2-支架；201-连接套；202-承托块；3-推杆；4-中间座；401-第一座板；402-第二座板；403-第三座板；5-夹持臂；501-连接孔；502-防滑纹；6-连杆；7-旋转驱动设备；8-主动齿轮；9-第一从动齿轮；10-第二从动齿轮；11-滑块；12-滑轨；13-中间齿轮；14-丝杆电机；15-丝杆螺母；16-连接轴；17-驱动座；18-第一销轴；19-第二销轴；20-第一轴承；21-第二轴承；22-第一压紧螺母；23-第二压紧螺母。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为
指示或暗示相对重要性。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.实施例一
29.如图1至图6所示，本实用新型优选实施例的一种用于试管开盖和合盖的机械手，包括机架1、第一夹持机构、第二夹持机构和旋转驱动机构；第一夹持机构和第二夹持机构均包括支架2、推杆3、中间座4、夹持驱动机构和至少两个夹持臂5，支架2可转动地连接在机架1上，夹持臂5连接在支架2上，推杆3可沿其轴向移动地连接在机架1上且穿设于支架2上，推杆3的一端通过连杆6与夹持臂5连接，以使推杆6移动带动夹持臂5张合，推杆3的另一端可转动地连接在中间座4上，夹持驱动机构与中间座4连接以带动推杆6移动；第一夹持机构和第二夹持机构平行设置，旋转驱动机构包括旋转驱动设备7、主动齿轮8、第一从动齿轮9和第二从动齿轮10，主动齿轮8可转动地连接在机架1上，旋转驱动设备7与主动齿轮8连接以带动主动齿轮8转动，第一从动齿轮9套装于第一夹持机构的支架2上，第二从动齿轮10套装于第二夹持机构的支架2上，第一从动齿轮9和第二从动齿轮10均与主动齿轮8相啮合。本实施例通过将第一夹持机构的推杆3和第二夹持机构的推杆3分别可转动地连接在各自的中间座4上，中间座4再与夹持驱动机构连接，而推杆3穿设于支架2上，第一夹持机构的支架2套装的第一从动齿轮9和第二夹持机构的支架2套装的第二从动齿轮10均与主动齿轮8啮合，当夹持驱动机构带动推杆3移动时，中间座4随之移动，带动夹持臂5张合，夹住试管的盖子后，旋转驱动设备7带动主动齿轮8转动，进而带动第一从动齿轮9和第二从动齿轮10转动，从而使支架2旋转，实现与支架2连接的夹持臂5的旋转，进行开盖或合盖，而支架2及其连接的夹持臂5旋转时，推杆3随之转动，但推杆3是绕其与中间座4的连接处转动，而中间座4是不转动的，所以夹持驱动机构是不转动的，无需预留夹持驱动机构转动的空间，可以使第一夹持机构的推杆3和第二夹持机构的推杆3距离较近，尽可能地缩小了两个夹持机构的中心距离，使占据的空间较小，减小机器的尺寸，并通过一个旋转驱动设备7即可带动两个夹持机构，降低成本、节约空间，两个夹持机构可同时工作，提高效率。现有的试管开盖和合盖装置的推杆是与带动其移动的驱动机构直接连接的，当推杆连接的夹持臂要转动时，推杆及带动其移动的驱动机构整体是一起转动的，而本实施例通过一个中间座4连接推杆3和夹持驱动机构，可使推杆3的转动不带动夹持驱动机构转动，进而节省空间。
30.具体地，本实施例的机架1包括底板101和垂直连接在底板101上的两个侧板102，侧板102、夹持驱动机构、中间座4、旋转驱动设备7、主动齿轮8、第一从动齿轮9和第二从动齿轮10均位于底板101的上方，夹持臂5位于底板101的下方，底板101上设有通孔，支架2从通孔中穿过，侧板102上设有长条形的滑槽103，中间座4连接有滑块11，滑块11可滑动地插接于在滑槽103中。滑槽103的长度可预设，起到限位作用，当滑块11移动到滑槽103的两端时，受到滑槽103的槽壁的阻挡而无法继续移动，可通过设计滑槽103的长度限制夹持臂5的张开程度和夹紧力。另外，滑槽103中设有沿其长度方向延伸的滑轨12，滑块11上设有卡槽，滑轨12卡装于卡槽中，可限制中间座4摇摆晃动，进而避免推杆3径向跳动。
31.本实施例的旋转驱动设备7为电机，旋转驱动设备7的输出轴与主动齿轮8连接。另外，本实施例的旋转驱动机构还包括中间齿轮13，主动齿轮8、第一从动齿轮9、第二从动齿轮10和中间齿轮13均可转动地连接在底板101上，主动齿轮8与中间齿轮13啮合，中间齿轮13与第一从动齿轮9和第二从动齿轮10啮合，中间齿轮13起到传动作用，可使主动齿轮13与第一从动齿轮9和第二从动齿轮10相距一定距离，进而使旋转驱动设备7与第一夹持机构的推杆3和第二夹持机构推杆3相距一定距离，避免旋转驱动设备7干涉推杆3的运动。
32.实施例二
33.本实施例与实施例一的区别在于，在实施例一的基础上，本实施例对夹持驱动机构作进一步的说明。
34.在本实施例中，中间座4包括第一座板401、第二座板402和第三座板403，第一座板401与推杆3平行设置，第二座板402和第三座板403垂直连接于第一座板401的两端，推杆3与第二座板402可转动连接，夹持驱动机构与第三座板403连接。第二座板402和第三座板403之间具有较大的空隙，方便推杆3和夹持驱动机构与中间座4的连接。当夹持驱动机构动作时，中间座4沿滑槽103及滑轨12移动，带动推杆3移动，进而带动夹持臂5的张合。
35.本实施例的夹持驱动机构包括丝杆电机14和丝杆螺母15，丝杆电机14连接在机架1上，第三座板403上设有安装孔，丝杆螺母15固定于安装孔中，丝杆电机14的丝杆套接于丝杆螺母15中。当丝杆电机14启动，丝杆电机14的丝杆转动，丝杆螺母15会沿丝杆移动，进而带动中间座4移动，可准确控制中间座4的移动路程，设备简单、安装方便、所占空间小，并且当中间座4沿靠近丝杆电机14的方向移动一定的距离后，丝杆电机14的丝杆会抵在第二座板402上，进一步起到限位作用。
36.本实施例的机架1还包括顶板104，顶板104的两端分别两个侧板102连接，丝杆电机14位于顶板104的上方且与顶板104连接，丝杆电机14的丝杆穿过顶板104与中间座4的第三座板403连接。
37.本实施例的其他结构与实施例一的结构相同，此处不再赘述。
38.实施例三
39.本实施例与实施例二的区别在于，在实施例二的基础上，本实施例对夹持机构作进一步的说明。
40.在本实施例中，夹持臂5设置为两个，且两个夹持臂5平行设置，夹持臂5可沿垂直于推杆3的方向移动地连接于支架2上，推杆3位于两个夹持臂5之间，连杆6的两端分别可转动地与推杆3和夹持臂5连接。当推杆3向下移动时，连杆6转动，将夹持臂5沿远离推杆3的方向推动，从而使两个夹持臂5之间的距离变大而张开；当推杆3向上移动时，连杆6拉动夹持臂5靠近推杆3而实现夹紧。夹持臂5与支架2为沿与推杆2的垂直方向移动连接，而不是转动连接，可使两个夹持臂5平行向外或向内移动，使夹持臂5的底端始终位于同一水平面上，可更加准确地夹住试管的盖子。若夹持臂5与支架2为转动连接的话，在夹持臂5的张开和合拢的过程中，夹持臂5的底端不位于同一水平面，容易夹得过上导致打滑，也容易夹得过下而损坏试管。
41.本实施例的推杆3通过两个连杆6与一个夹持臂5连接，使两个连杆6、推杆3和夹持臂5构成平行四边形机构，结构更加稳定，动作也更加可控。
42.另外，支架2包括连接套201，连接套201从通孔中穿过，推杆3穿设于连接套201中，
第一从动齿轮9套装在第一夹持机构的连接套201上，第二从动齿轮10套装在第二夹持机构的连接套201上，连接套201的底端连接有两个间隔设置的承托块202，两个承托块202相对的一侧分别设有通槽，夹持臂5的顶端连接有与其垂直的连接轴16，夹持臂5位于两个承托块202之间，且连接轴16的两端分别插入两个承托块202的通槽中，只要将夹持臂5及其上的连接轴16从两个承托块202的侧方插入，即可使夹持臂5位于两个承托块202之间且连接轴16插接于承托块202的通槽中，安装方便。
43.本实施例的连接套201通过两个第一轴承20安装在底板101的通孔中，第二座板202上设有过孔，推杆3通过两个第二轴承21安装于过孔中，第一轴承20和第二轴承21起到支承作用且可起到径向限位作用。第一轴承20为角接触轴承，第二轴承21为平面轴承。第一夹持机构的连接套201通过两个平键与第一从动齿轮9连接，第二夹持机构的连接套201通过两个平键与第二从动齿轮10连接。推杆3还套装有第一压紧螺母22和第二压紧螺母23，第二压紧螺母23位于推杆远离夹持臂5的端部上，且第二压紧螺母23与一个第二轴承21连接，第一夹持机构的第一压紧螺母22与第一从动齿轮9连接，第二夹持机构的第一压紧螺母22与第二从动齿轮10连接。
44.此外，本实施例的第一夹持机构和第二夹持机构还包括驱动座17，推杆3与驱动座17连接，驱动座17的两侧设有安装槽，连杆6的一端位于安装槽中，连杆6与驱动座17通过第一销轴18连接，夹持臂5上设有连接孔501，连杆6的另一端位于连接孔501中，连杆6与夹持臂5通过第二销轴19连接。驱动座17、安装槽和连接孔501可方便连杆6的连接。
45.进一步地，本实施例的第一夹持机构的两个夹持臂5所在的平面与第二夹持机构的两个夹持臂5所在的平面不位于同一平面上，即第一夹持机构的两个夹持臂5所在的平面与第二夹持机构的两个夹持臂5所在的平面平行或相交，可使第一夹持机构和第二机构的夹持臂5在张合时是朝不同方向移动的，避免彼此干涉。
46.本实施例的夹持臂5远离支架的一端设有防滑纹502，可增大夹持臂5与试管盖子的摩擦力，避免打滑。此外，本实施例的夹持臂5的底端为弧形结构，可与试管盖子更贴合、接触面积更大，更有利于夹紧。
47.本实施例的其他结构与实施例二相同，此处不再赘述。
48.本实用新型的工作过程为：丝杆电机14启动，丝杆电机14的丝杆正向转动，使丝杆螺母15沿丝杆向下移动，带动中间座4向下移动，进而带动推杆3及其连接的驱动座17向下移动，连杆6转动，带动夹持臂5沿远离推杆3的方向移动，夹持臂5打开。开盖和合盖的机械手整体向下移动，两个试管分别位于第一夹持机构的两个夹持臂5之间和第二夹持机构的两个夹持臂5之间。接着，丝杆电机14反向转动，丝杆螺母15沿丝杆向上移动，带动中间座4向上移动，进而带动推杆3及驱动座4向上移动，连杆6转动，夹持臂5朝靠近推杆3的方向移动，从而使两个夹持臂5夹住试管的盖子。然后，旋转驱动设备7启动，带动主动齿轮8转动，带动中间齿轮13转动，进而使第一从动齿轮9和第二从动齿轮10转动，从而使第一夹持机构和第二夹持机构的连接套201均转动，带动夹持臂5转动，实现旋转开盖或合盖。
49.综上，本实用新型实施例提供一种用于试管开盖和合盖的机械手，其本实施例通过将第一夹持机构的推杆3和第二夹持机构的推杆3分别可转动地连接在各自的中间座4上，中间座4再与夹持驱动机构连接，而推杆3穿设于支架2上，第一夹持机构的支架2套装的第一从动齿轮9和第二夹持机构的支架2套装的第二从动齿轮10均与主动齿轮8啮合，当夹
持驱动机构带动推杆3移动时，中间座4随之移动，带动夹持臂5张合，夹住试管的盖子后，旋转驱动设备7带动主动齿轮8转动，进而带动第一从动齿轮9和第二从动齿轮10转动，从而使支架2旋转，实现与支架2连接的夹持臂5的旋转，进行开盖或合盖，而支架2及其连接的夹持臂5旋转时，推杆3随之转动，但推杆3是绕其与中间座4的连接处转动，而中间座4是不转动的，所以夹持驱动机构是不转动的，无需预留夹持驱动机构转动的空间，可以使第一夹持机构的推杆3和第二夹持机构的推杆3距离较近，尽可能地缩小了两个夹持机构的中心距离，使占据的空间较小，减小机器的尺寸，并通过一个旋转驱动设备7即可带动两个夹持机构，降低成本、节约空间，两个夹持机构可同时工作，提高效率。
50.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。