一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置制造方法
【专利摘要】一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置，属于培养基分装设备【技术领域】。该装置包括基座、驱动器、孔板盒、主动轴、从动轴、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、第四传动机构、主动螺杆和从动螺杆。本发明装置采用驱动器、传动机构、齿轮机构和双螺杆机构等综合实现了孔板的存储和存取功能。该装置利用驱动器通过第一齿轮、第二齿轮、主动轮、从动轮、传动件带动主动螺杆和从动螺杆协同作用，实现底层孔板的存取；利用孔板盒实现孔板的存储。该装置用于培养基分装仪中，兼容性好，可操作不同规格的孔板；机械结构简单，对加工精度和安装精度要求较低；只需一个驱动器，控制系统简单；孔板在孔板盒中紧密堆放，空间利用率高。
【专利说明】一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种培养基分装仪密堆孔板快速存取装置，属于培养基分装设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]培养基分装仪是药物筛选和微生物培养中的必要装置，可高效地将大批性质相近、操作相同的样品分装到孔板中。孔板主要包括微孔板和深孔板，是常用的医药、生物和化学实验器材，包括24孔板、48孔板、96孔板和384孔板等。当试剂较少或较昂贵时，孔板因每个孔的容积在ml量级，成为一种理想的实验室耗材。与手动分装的方式相比，培养基分装仪的使用降低了操作者的劳动强度，并提高了分装效率和精度。
[0003]培养基分装仪主要包括:两个存取装置，一个用于存储未经分装的孔板堆垛，并取出底层孔板；另一个用于存储分装完成的孔板堆垛，并将暂时放在搬运装置上的孔板存入孔板堆垛中；蠕动泵和导管，用于传送试剂；搬运装置，用于将所操作的孔板在存取装置和分装工位之间移动。
[0004]培养基分装仪存取装置是培养基分装仪设计的重点，而效率、稳定性和空间利用率的提高则是存取装置设计的难点。近些年，针对培养基分装仪存取装置的研究取得了很多进展。作为进出装置的重要组成部分，孔板盒主要用于存储孔板堆垛。根据孔板在孔板盒中的堆垛形式，存取装置分为密堆孔板式和疏排孔板式。
[0005]传统疏排孔板存取装置只需一个驱动器，但结构复杂，对加工精度和安装精度要求较高。例如专利US6099230提出了一种疏排孔板存取装置，主要包括一个电机和两个传动机构。该传动机构与孔板盒的高度相同，导致整个装置体积大且结构复杂。在孔板盒的顶部和底部分别装有主动轮和从动轮，并用传动件将其连接；传动件上装有等距分布的齿，用于支撑孔板并将其彼此分开。孔板之间的空隙致使装置的空间利用率降低。通过控制电机的转向，两传动件能够协同地实现孔板的存入和取出。开动电机，孔板被两传动件带动向下运动，当固接在传动件上的齿绕过轮时，孔板被释放，实现了从孔板盒至搬运装置的转移；当电机反转时，两传动件将孔板从搬运装置移至孔板盒中。
[0006]传统密堆孔板存取装置至少需要两个驱动器，机械结构简单，但是控制难度增加。很多成熟的产品采用的都是密堆孔板快速存取装置。当从孔板盒中取出底层孔板时，一个驱动器用于抓住上层孔板堆垛，另一个用于移动底层孔板。因为孔板紧密排列，无多余的空隙，故空间利用率高。但是，与传统疏排孔板式相比，密堆孔板式使用的驱动器数目增多，增加了控制系统的复杂性。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对已有技术的不足之处，提供一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置，该装置的功能是存储密排孔板堆垛，并实现底层孔板的高效存取。该装置能够将底层孔板从孔板堆垛中稳定地分离取出，而后上层孔板堆垛下移一个孔板的高度，也能够将上层孔板堆垛上移一个孔板的高度，而后底层孔板被存入孔板堆垛中。该装置用于培养基分装仪中，兼容性好，可操作不同规格的孔板；机械结构简单，对加工精度和安装精度要求较低；只需要一个驱动器，控制系统简单；孔板在孔板盒中紧密堆放，空间利用率高。
[0008]本发明的技术方案如下:
[0009]本发明提供的一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置，包括基座、驱动器和孔板盒；所述驱动器固定安装在基座中，所述孔板盒设置在基座上，孔板盒内容纳至少一个孔板，其特征在于:该装置还包括一个孔板螺旋升降机构，该升降机构包括主动轴、从动轴、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、第四传动机构、主动螺杆和从动螺杆；所述主动轴和从动轴分别活动套设在基座中；所述主动螺杆通过第一传动机构与驱动器的输出轴相连；所述主动轴通过第二传动机构与驱动器的输出轴相连；所述从动轴通过第三传动机构与主动轴相连；所述从动螺杆通过第四传动机构与从动轴相连；所述孔板盒中心线、主动螺杆轴线和从动螺杆轴线相互平行、方向竖直且共面；所述孔板放置在主动螺杆和从动螺杆之间，孔板的凸缘滑动镶嵌在主动螺杆相邻的两牙和从动螺杆相邻的两牙之间，且孔板底平面保持水平；设孔板的高度为h，所述主动螺杆和从动螺杆螺纹部分的轴向长度均为H，且满足H > h ;设孔板的凸缘高度为Ii1，所述主动螺杆和从动螺杆的螺距均为P，且满足PSh1。
[0010]本发明所述的一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置，其特征在于:所述的第三传动机构包括主动轮、从动轮和传动件；所述主动轮、从动轮分别固定套接在主动轴、从动轴上，所述传动件连接主动轮和从动轮，所述主动轮、从动轮和传动件配合形成传动关系；所述传动件采用传动带、链条或绳，所述主动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述从动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述的主动轮、从动轮和传动件配合形成带、链或绳传动关系；所述的第一传动机构和第四传动机构采用直接传动，或采用带、链、绳传动。
[0011]本发明所述的一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置，其特征在于:当主动螺杆和从动螺杆螺旋线的绕行方向相反时，两螺杆的旋转方向相反；所述第二传动机构包括第一齿轮和第二齿轮；所述第一齿轮固定套接在驱动器输出轴上，所述第二齿轮固定套接在主动轴上，所述第一齿轮与第二齿轮相啮合；当主动螺杆和从动螺杆螺旋线的绕行方向相同时，两螺杆的旋转方向相同；所述第二传动机构配合形成带、链或绳传动关系O
[0012]本发明所述的一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置，其特征在于:所述驱动器采用电机、气缸或液压缸。
[0013]采用本发明提供的螺旋传动密堆孔板快速存取装置的培养基分装仪，其特征在于:包括车架、培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置、搬运装置、导管架、蠕动泵和导管；所述培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置、搬运装置、导管架和蠕动泵分别固定安装在车架上；所述导管的一端活动套设在导管架上，所述导管的另一端放置在培养基中，所述导管的中部活动套设在蠕动泵中；所述搬运装置包括电机、传动机构和小车。
[0014]本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果:
[0015]本发明装置采用驱动器、传动机构、齿轮机构和双螺杆机构等综合实现了孔板的存储和存取功能。该装置利用驱动器通过第一齿轮、第二齿轮、主动轮、从动轮、传动件带动主动螺杆和从动螺杆协同作用，实现底层孔板的存取；利用孔板盒实现孔板的存储。该装置用于培养基分装仪中，兼容性好，可操作不同规格的孔板；机械结构简单，对加工精度和安装精度要求较低；只需要一个驱动器，控制系统简单；孔板在孔板盒中紧密堆放，空间利用率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明提供的培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置的一种实施例正视图(为了显示螺杆和深孔板，将基座和孔板盒的一部分用虚线表达)。
[0017]图2是本发明的原理图。
[0018]图3是本发明的俯视图(为了显示螺杆，孔板盒部分未画出)。
[0019]图4是本发明的立体图。
[0020]图5是本发明的爆 炸视图。
[0021]图6 (a)、图6 (b)和图6 (C)是本发明的工作过程的示意图。
[0022]图7是采用本发明提供的一种采用螺旋传动密堆孔板快速存取装置的培养基分装仪的立体图(导管未画出)。
[0023]图8是培养基分装仪的俯视图。
[0024]图9是培养基分装仪的结构简图。
[0025]图10 (a)、图 10 (b)、图 10 (C)、图 10 (d)、图 10 (e)和图 10 (f)是培养基分装仪的工作过程示意图。
[0026]图中:1_基座，2_驱动器，3_孔板盒，
[0027]4-主动轴，5-从动轴，6-第一传动机构，
[0028]7-第二传动机构，8-第三传动机构， 9-第四传动机构，
[0029]10-主动螺杆，11-从动螺杆，12-孔板，
[0030]13-车架，14-导管架，15-蠕动泵，
[0031]16-小车，71-第一齿轮，72-第二齿轮，
[0032]81-主动轮，82-从动轮，83-传动件。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图及实施例进一步详细介绍本发明的具体结构、工作原理和工作过程的内容。
[0034]本发明设计的一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置的一种实施例，如图1、图2、图3、图4和图5所示，包括基座1、驱动器2和孔板盒3 ;所述驱动器2固定安装在基座I中，所述孔板盒3设置在基座I上，孔板盒内容纳至少一个孔板12，该装置还包括一个孔板螺旋升降机构，该升降机构包括主动轴4、从动轴5、第一传动机构6、第二传动机构7、第三传动机构8、第四传动机构9、主动螺杆10和从动螺杆11 ;所述主动轴4和从动轴5分别活动套设在基座I中；所述主动螺杆10通过第一传动机构6与驱动器2输出轴相连；所述主动轴4通过第二传动机构7与驱动器2输出轴相连；所述从动轴5通过第三传动机构8与主动轴4相连；所述从动螺杆11通过第四传动机构9与从动轴5相连；所述孔板盒3中心线、主动螺杆10轴线和从动螺杆11轴线相互平行、方向竖直且共面；所述孔板12放置在主动螺杆10和从动螺杆11之间，孔板12的凸缘滑动镶嵌在主动螺杆10相邻的两牙和从动螺杆11相邻的两牙之间，且孔板10底平面保持水平；设孔板12的高度为h，所述主动螺杆10和从动螺杆11螺纹部分的轴向长度均为H，且满足H > h (在图2中);设孔板12的凸缘高度为Ii1，所述主动螺杆10和从动螺杆11的螺距均为P，且满足
[0035]本发明所述的一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置，所述的第三传动机构8包括主动轮81、从动轮82和传动件83 ;所述主动轮81、从动轮82分别固定套接在主动轴4、从动轴5上，所述传动件83连接主动轮81和从动轮82，所述主动轮81、从动轮82和传动件83配合形成传动关系；所述的传动件采用传动带、链条或绳，所述的主动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述的从动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述的主动轮、从动轮和传动件配合形成带、链或绳传动关系；所述的第一传动机构和第四传动机构采用直接传动或带、链、绳传动。
[0036]本实施例中，在第三传动机构8中，所述传动件83采用传动带，所述主动轮81相应地采用带轮，所述从动轮82相应地采用带轮，所述主动轮81、从动轮82和传动件83配合形成带传动关系；所述的第一传动机构6和第四传动机构9采用直接传动。
[0037]本实施例中，所述主动螺杆10和从动螺杆11螺旋线的绕行方向相反，两螺杆的旋转方向相反；所述第二传动机构7包括第一齿轮71和第二齿轮72 ;所述第一齿轮71固定套接在驱动器2的输出轴上，所述第二齿轮72固定套接在主动轴4上，所述第一齿轮71与第二齿轮72相啮合。
[0038]本发明所述的一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置，所述驱动器采用电机、气缸或液压缸。本实施例中，所述驱动器2米用电机。
[0039]采用本发明提供的螺旋传动密堆孔板快速存取装置的培养基分装仪，如图7和图8所示，包括车架13、培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置、搬运装置、导管架14、蠕动泵15和导管；所述培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置、搬运装置、导管架14和蠕动泵15分别固定安装在车架13上；所述导管的一端活动套设在导管架14上，所述导管的另一端放置在培养基中，所述导管的中部活动套设在蠕动泵15中；所述搬运装置包括电机、传动机构和小车16。
[0040]本发明装置的工作原理，结合附图，叙述如下:
[0041]本发明装置可用于孔板12的取出和存入。将未经分装的孔板12堆垛放入孔板盒3中，如图6 (a)所示，底层孔板12 (阴影部分所标示)底面与主动螺杆10和从动螺杆11相接触。开动电机，电机带动第一齿轮71和主动螺杆10旋转(在图1中)；同时，与第一齿轮71相啮合的第二齿轮72反向旋转，进而带动同轴的主动轮81旋转；在传动件83的作用下，从动轮82旋转且旋转方向与主动轮81的相同，进而带动从动螺杆11旋转且其旋转方向与主动螺杆10的相反。主动螺杆10和从动螺杆11尺寸相同、旋向相反，且两螺杆的螺距P大于孔板凸缘的高度h1; P>h1；即孔板的凸缘能够放入螺杆相邻的两个牙间，故随着螺杆的转动，两螺杆协同地带动底层孔板12沿螺旋线下降，如图6 (b)所示。当底层孔板12运动到螺旋线的末端、即将被释放时，主动螺杆10和从动螺杆11支撑起B孔板12的凸缘，进而支撑起上层孔板堆垛。底层孔板12离开主动螺杆10和从动螺杆11后，落到置于孔板盒3下方的小车16上，如图6 (c)所示，从而本装置实现了孔板12的取出。当电机反转，与取出孔板的过程相反，电机主动螺杆10和从动螺杆11协同地将分装完成的孔板12从小车16存入到孔板盒3中，从而实现了孔板12的存入。
[0042]为了保证孔板12取出的稳定性，即减少震动和冲击，而且当底层孔板12即将离开两螺杆时，上层孔板堆垛能够被稳定支撑，主动螺杆10和从动螺杆11螺纹部分的轴向长度H和孔板11的高度h需满足H > h。若H〈h，当底层孔板11被释放时，上层孔板堆垛需自由下落到主动螺杆10和从动螺杆11的顶部，引起震动，降低螺杆和孔板的寿命及系统的稳定性。
[0043]本发明装置可用于但不限于培养基分装设备【技术领域】。通过合理设计主动螺杆10和从动螺杆11的尺寸参数，本发明装置可以操作外形与孔板12相似的其他对象。目标物体只要存在凸缘，则双螺杆即带动其升降，继而实现目标物体的存取。
[0044]采用螺旋传动密堆孔板快速存取装置的培养基分装仪包括两个螺旋传动密堆孔板快速存取装置:输入和输出(简称输入装置和输出装置)，分别用于孔板的存入和取出(在图9中)。工作过程如下:将未经分装的孔板12装入输入装置的孔板盒3中，如图10 (a)所示；开动搬运装置的电机，将小车16移至输出装置下方，如图10 (b);开动输出装置的驱动器2，底层孔板12 (阴影部分所标示)被取出至小车16上(在图10 (c)中);小车16带动孔板12移至分装工位，蠕动泵15工作，将培养液或试剂分装到孔板12中(在图10 (d)中)；分装完成后，孔板12被移至输入装置下方(在图10 Ce)中)；开动输入装置的驱动器2，分装完成的孔板12被存入孔板盒3中，如图10 (f)所示；当孔板盒3中装满分装完成的孔板12时，实验员可以方便地将孔板盒3提走。
[0045]本发明装置采用驱动器、传动机构、齿轮机构和双螺杆机构等综合实现了孔板的存储和存取功能。该装置能够将底层孔板从孔板堆垛中稳定地分离取出，而后上层孔板堆垛下移一个孔板的高度，也能够将上层孔板堆垛上移一个孔板的高度，而后底层孔板被存入孔板堆垛中。该装置利用驱动器通过第一齿轮、第二齿轮、主动轮、从动轮、传动件带动主动螺杆和从动螺杆协同作用，实现底层孔板的存取；利用孔板盒实现孔板的存储。该装置用于培养基分装仪中，兼容性好，可操作不同规格的孔板；机械结构简单，对加工精度和安装精度要求较低；只需要一个驱动器，控制系统简单；孔板在孔板盒中紧密堆放，空间利用率闻。
【权利要求】
1.一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置，包括基座(I)、驱动器(2)和孔板盒(3);所述驱动器固定安装在基座中，所述孔板盒设置在基座上，孔板盒内容纳至少一个孔板(12)，其特征在于:该装置还包括一个孔板螺旋升降机构，该升降机构包括主动轴(4)、从动轴(5)、第一传动机构(6)、第二传动机构(7)、第三传动机构(8)、第四传动机构(9)、主动螺杆(10)和从动螺杆(11);所述主动轴和从动轴分别活动套设在基座中；所述主动螺杆通过第一传动机构与驱动器的输出轴相连；所述主动轴通过第二传动机构与驱动器的输出轴相连；所述从动轴通过第三传动机构与主动轴相连；所述从动螺杆通过第四传动机构与从动轴相连；所述孔板盒的中心线、主动螺杆轴线和从动螺杆轴线相互平行、方向竖直且共面；所述孔板放置在主动螺杆和从动螺杆之间，孔板的凸缘滑动镶嵌在主动螺杆相邻的两牙和从动螺杆相邻的两牙之间，且孔板底平面保持水平；设孔板的高度为h，所述主动螺杆和从动螺杆螺纹部分的轴向长度均为H，且满足H > h ;设孔板的凸缘高度为Ii1，所述主动螺杆和从动螺杆的螺距均为P，且满足P>hi。
2.如权利要求1所述的一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置，其特征在于:所述的第三传动机构(8)包括主动轮(81)、从动轮(82)和传动件(83);所述主动轮、从动轮分别固定套接在主动轴、从动轴上，所述传动件连接主动轮和从动轮，所述主动轮、从动轮和传动件配合形成传动关系；所述传动件采用传动带、链条或绳，所述主动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述从动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述的主动轮、从动轮和传动件配合形成带、链或绳传动关系；所述的第一传动机构和第四传动机构采用直接传动，或采用带、链、绳传动。
3.如权利要求1或2所述的一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置，其特征在于:当主动螺杆和从动螺杆螺旋线的绕行方向相同时，两螺杆的旋转方向相同，所述第二传动机构配合形成带、链或绳传动关系；当主动螺杆和从动螺杆螺旋线的绕行方向相反时，两螺杆的旋转方向相反，所述第二传动机构(7)包括第一齿轮(71)和第二齿轮(72)，所述第一齿轮固定套接在驱动器输出轴上，所述第二齿轮固定套接在主动轴上，所述第一齿轮与第二齿轮相啮合。
4.如权利要求1或2所述的一种培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置，其特征在于:所述驱动器采用电机、气缸或液压缸。
5.一种采用螺旋传动密堆孔板快速存取装置的培养基分装仪，其特征在于:包括车架(13)、培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置、搬运装置、导管架(14)、蠕动泵(15)和导管；所述培养基分装仪螺旋传动密堆孔板快速存取装置、搬运装置、导管架和蠕动泵分别固定安装在车架上；所述导管的一端活动套设在导管架上，所述导管的另一端放置在培养基中，所述导管的中部活动套设在蠕动泵中；所述搬运装置包括电机、传动机构和小车(16)。
【文档编号】B65G59/06GK103787015SQ201410069299
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】王丹, 张文增, 孙振国, 孙斐然, 单特, 闫晨飞 申请人:清华大学