一种立体存储装置的制作方法

本发明属于化学试剂存储领域，具体涉及一种立体存储装置，该装置用于化学实验室或化工厂化学试剂的存储。

背景技术：

化学试剂由于其特殊性，需要特殊存放。目前普遍采用化学试剂柜进行存储，普通的化学试剂柜为具有侧开门的柜子，需要人工存取试剂瓶，增加了人与化学试剂接触的风险。此外化学试剂柜的存储空间有限，难以适用于大型实验室或化工厂；当化学试剂柜的尺寸较大时，单纯依靠人工进行取放，不仅费时费力，而且不方便。

化学试剂柜一般具有易实现密封且与外界隔离，试剂瓶在存放过程中应保证稳定、试剂瓶在存入后易于实验人员在外界观察，并可按需对试剂瓶进行存入或取出等特点。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种立体存储装置。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种立体存储装置，包括呈中空的封闭结构的柜体，柜体内相对的两侧分别设有多层隔板结构的置物架；其特征在于，该存储装置还包括旋转机构、送物机构、天地双轨机构、存储机构和抓取机构；天地双轨机构位于两个置物架之间，天地双轨机构的上、下端分别与柜体的顶部和底部相连；旋转机构的上、下部分别与天地双轨机构的上、下部相连，且能够在天地双轨机构上水平滑动，旋转机构能绕自身轴线水平旋转；抓取机构安装在旋转机构上，并能在旋转机构上上下滑动；柜体的一侧设有与其中一个隔板相通的取物窗口，送物机构设在该隔板靠近取物窗口的一端，送物机构单独由相应的电机驱动，能相对隔板转动；柜体的每个隔板上分别设有存储机构；

所述存储机构包括存料盘驱动电机、存料盘电机支架和多个存料盘模块；存料盘电机支架固定在相应隔板的底部，存料盘驱动电机固定在存料盘电机支架上；多个存料盘模块安装在相应的隔板上，每个存料盘模块能够绕各自的存料盘旋转轴转动；相邻两个存料盘模块相连；其中一个存料盘模块与存料盘驱动电机的输出轴相连，使各个存料盘模块一起相对于隔板转动。

所述存料盘模块包括存料盘、存料盘第一带轮、存料盘第二带轮、存料盘同步带、存料盘旋转轴和两个第二轴承座；

两个第二轴承座分别固定在隔板的上、下表面，存料盘旋转轴穿过该隔板与两个第二轴承座的轴承内圈固连；存料盘旋转轴位于隔板下方的一端固定有存料盘第二带轮和相邻存料盘模块的存料盘第一带轮，存料盘同步带套装在存料盘第二带轮和相邻存料盘模块的存料盘第一带轮上，其中一个存料盘模块的存料盘第一带轮固定在存料盘驱动电机的输出轴上；存料盘旋转轴位于隔板上方的一端固定有存料盘。

所述存料盘呈圆周设有多个用于存放试剂瓶的工位。

所述送物机构包括送料盘、送料盘驱动电机、送料盘电机支架、送料盘第一带轮、送料盘第二带轮、送料盘同步带、送料盘旋转轴和两个第一轴承座；

所述送料盘电机支架固定在柜体与取物窗口相通的隔板的底部，送料盘驱动电机固定在送料盘电机支架上，送料盘驱动电机的输出轴上固定有送料盘第一带轮；两个第一轴承座分别固定在隔板的上、下表面，送料盘旋转轴穿过该隔板与两个第一轴承座的轴承内圈固连；送料盘旋转轴位于隔板下方的一端固定有送料盘第二带轮，位于隔板上方的一端固定有送料盘；送料盘同步带套装在送料盘第一带轮和送料盘第二带轮上。

所述旋转机构包括包括第一支架、第四连接轴、连接架、第二驱动电机、第二电机支架、第三驱动电机、第三电机支架、第五连接轴、两个第二带轮、第三同步带和导轨；

第一支架的顶部和第二电机支架的底部分别与天地双轨机构的天轨和地轨滑动连接，第二电机支架上固定有第二驱动电机，第二驱动电机的输出轴与连接架的底部固定；连接架具有沿高度方向的内部空腔，连接架的顶端通过第四连接轴与第一支架相连，连接架能相对第一支架转动；

连接架的内部空腔的底部通过第三电机支架固定有第三驱动电机，第三驱动电机的输出轴水平朝向连接架的内部空腔，第三驱动电机的输出轴上固定有一个第二带轮；在连接架内部空腔的顶部固定有第五连接轴，第五连接轴上可转动地安装有另一个第二带轮，在两个第二带轮上套装第三同步带；连接架内部空腔的四周沿高度方向安装多个导轨，导轨的两端分别与连接架的上、下端固连；在多个导轨上竖直滑动安装有与第三同步带固连的承台，承台上安装有抓取机构，抓取机构的夹持端位于连接架外。

所述旋转机构还包括两个第三轴承座、第六连接轴和两个连接座；一个第三轴承座固定在第一支架的底部，第四连接轴的一端与第三轴承座的轴承内圈配合，第四连接轴的另一端固定有一个连接座，该连接座固定在连接架的顶部；另一个第三轴承座固定在第二电机支架的顶部，第二驱动电机的输出轴穿出第三轴承座与第六连接轴的一端固连；第六连接轴的另一端固定有另一个连接座，该连接座固定在连接架的底部。

所述第二电机支架由工型架和u型架构成，u型架固定在工型架上，u型架的开口朝向工型架；工型架的底部通过直线轴承与天地双轨机构的地轨滑动安装，第二驱动电机的输出轴伸出u型架的上端。

所述连接架为铝型材组成的呈长条形的框架结构。

所述天地双轨机构包括多个固定支座、第一连接轴、天轨、地轨、第二连接轴、第三连接轴、多个第一带轮、第一同步带、两个第二同步带、第一电机支架和第一驱动电机；

天轨的两端通过固定支座水平固定在柜体的顶部，地轨水平固定在柜体的底部，与天轨相对的位置；第一连接轴和第二连接轴分别通过另外的固定支座安装在柜体与天轨垂直的两个侧面，第一连接轴和第二连接轴能相对于各自的固定支座转动且与天轨垂直；第三连接轴通过另外的固定支座固定在柜体设有第二连接轴的侧面，第三连接轴位于第二连接轴的下方，与第二连接轴平行；第一连接轴上固定有两个第一带轮，第二连接轴和第三连接轴上分别固定一个第一带轮；

第一电机支架固定在柜体底部靠近设有第一连接轴的侧面，且位于第一连接轴的下方；第一驱动电机固定在第一电机支架上，第一驱动电机的输出轴与第一连接轴平行，第一驱动电机的输出轴上固定有两个第一带轮；第一同步带套装在第一驱动电机输出轴上的一个第一带轮以及第一连接轴上的一个第一带轮上；一个第二同步带套装在第一驱动电机输出轴上的另一个第一带轮与第三连接轴上的第一带轮上，另一个第二同步带套装在第一连接轴上的另一个第一带轮与第二连接轴的第一带轮上；第一支架的下部侧面与靠近天轨的第二同步带固连；第二电机支架的下部侧面与靠近地轨的第二同步带固连。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明通过天地双轨机构、旋转机构和抓取机构相结合的方式实现柜体两侧的试剂瓶的自动存取，避免了人与试剂瓶的直接接触，提高了安全性能。

2)天地双轨机构采用一个电机驱动，三个同步带与相应同步带轮相配合的方式实现旋转机构在天地双轨机构上的同步移动，进而实现旋转机构的水平移动，增加旋转机构平移的稳定性。

3)存储机构的多个存料盘模块之间通过同步带和带轮相配合的方式实现多个存料盘的一起转动，方便抓取机构抓取存料盘上的试剂瓶；而且所有存料盘的转动只通过一个电机实现，简化了结构。

4)本发明在置物架的隔板上设有多个存料盘，每个存料盘上设有多个工位，增加了试剂瓶的存储量，提供了空间的利用率。

5)本发明将抓取机构的一端设置在旋转机构的连接架的内侧，进一步提高了空间利用率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明去除外壳的结构示意图；

图3是本发明天地双轨机构与旋转机构的连接示意图；

图4是本发明的天轨与直线轴承的安装示意图；

图5是本发明的第一驱动电机、第一带轮以及第二同步带的连接示意图；

图6是本发明的旋转机构的结构示意图；

图7是本发明的第四连接轴与第三轴承座以及连接座的连接示意图；

图8是本发明的第二电机支架与第二驱动电机的安装示意图；

图9是本发明的送物机构与存储机构的安装示意图；

图10是本发明的存储机构的结构示意图；

图中，1、柜体；2、旋转机构；3、送物机构；4、天地双轨机构；5、存储机构；6、抓取机构；

101、透明玻璃；102、门；

201、直线轴承；202、第一支架；203、第四连接轴；204、连接架；205、第二驱动电机；206、第二电机支架；207、第三驱动电机；208、第三电机支架；209、第五连接轴；210、第二带轮；211、第三同步带；212、导轨；213、第三轴承座；214、连接座；215、第六连接轴；

301、送料盘；302、送料盘驱动电机；303、送料盘电机支架；304、送料盘第一带轮；305、送料盘第二带轮；306、送料盘同步带；307、送料盘旋转轴；308、第一轴承座；

401、固定支座；402、第一连接轴；403、天轨；404、地轨；405、第二连接轴；406、第三连接轴；407、第一带轮；408、第一同步带；409、第二同步带；410、第一电机支架；411、第一驱动电机；

501、存料盘；502、存料盘驱动电机；503、存料盘电机支架；504、存料盘第一带轮；505、存料盘第二带轮；506、存料盘旋转轴；507、第二轴承座；508、存料盘同步带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，但并不以此作为本申请权利要求保护范围的限定。

本发明提供了一种立体存储装置(简称存储装置，参见图1-10)，包括柜体1、旋转机构2、送物机构3、天地双轨机构4、存储机构5和抓取机构6；

所述柜体1为中空的封闭结构，柜体1内相对的两侧分别设有多层隔板结构的置物架，两个置物架之间的距离足够容纳一个成人，方便维修；每个隔板上设有用于存放试剂瓶的存储机构5；柜体1的一侧设有与其中一个隔板相通的窗口，窗口为存取口；送物机构3设在与窗口相通的隔板上且位于隔板靠近窗口的一端，送物机构3用于将试剂瓶送入送出；天地双轨机构4位于两个置物架之间，天地双轨机构4的上、下端分别与柜体1的顶部和底部相连；旋转机构2的上、下部分别与天地双轨机构4的上、下部相连，旋转机构2能在天地双轨机构4上水平滑动，旋转机构2能绕自身轴线水平旋转；抓取机构6安装在旋转机构2上，并能在旋转机构2上上下滑动；

天地双轨机构4用于旋转机构2的水平移动，旋转机构2用于抓取机构6的水平旋转和竖直升降，存储机构5用于存放试剂瓶，送物机构3用于将试剂瓶送入送出，抓取机构6用于取放试剂瓶；

所述天地双轨机构4包括固定支座401、第一连接轴402、天轨403、地轨404、第二连接轴405、第三连接轴406、第一带轮407、第一同步带408、两个第二同步带409、第一电机支架410和第一驱动电机411；

天轨403和地轨404位于柜体1的两个置物架之间，天轨403的两端通过固定支座401水平固定在柜体1的顶部；地轨404水平固定在柜体1的底部，与天轨403相对的位置；第一连接轴402和第二连接轴405分别通过另外的固定支座401安装在柜体1相对的两个侧面，第一连接轴402和第二连接轴405能相对于各自的固定支座401转动且与天轨403垂直；第三连接轴406通过另外的固定支座401固定在柜体1设有第二连接轴405的侧面，第三连接轴406位于第二连接轴405的下方，与第二连接轴405平行；第一连接轴402上固定有两个第一带轮407，第二连接轴405和第三连接轴406上分别固定一个第一带轮407；

第一电机支架410固定在柜体1靠近设有第一连接轴402的侧面的底部，且位于第一连接轴402的下方；第一驱动电机411固定在第一电机支架410上，第一驱动电机411的输出轴与第一连接轴402平行，第一驱动电机411的输出轴上固定有两个第一带轮407；第一同步带408套装在第一驱动电机411输出轴上的一个第一带轮407以及第一连接轴402上的一个第一带轮407上；一个第二同步带409套装在第一驱动电机411输出轴上的另一个第一带轮与第三连接轴406上的第一带轮407上，另一个第二同步带409套装在第一连接轴402上的另一个第一带轮407与第二连接轴405上的第一带轮407上；两个第二同步带409分别与旋转机构2的上、下部固连，旋转机构2的顶部和底部分别与天轨403、地轨404滑动连接；第一驱动电机411带动第一驱动电机411输出轴上的两个第一带轮407转动，使第一同步带408和两个第二同步带409一起转动，使旋转机构2沿天轨403和地轨404水平滑动；

所述旋转机构2包括第一支架202、第四连接轴203、连接架204、第二驱动电机205、第二电机支架206、第三驱动电机207、第三电机支架208、第五连接轴209、两个第二带轮210、第三同步带211和导轨212；

第一支架202的顶部通过直线轴承201与天轨403滑动连接，第一支架202下部的侧面与靠近天轨403的第二同步带409固连，使第一支架202能够与该第二同步带409作为一个整体移动；第一支架202的底部与第四连接轴203的一端可转动连接，第四连接轴203竖直向下；第二电机支架206的底部通过直线轴承201滑动安装在地轨404上，第二电机支架206下部的侧面与靠近地轨404的第二同步带409固连，使第二电机支架206能够与该第二同步带409作为一个整体移动；第二驱动电机205固定在第二电机支架206上，第二驱动电机205的输出轴竖直向上伸出第二电机支架206；连接架204的下端固定在第二驱动电机205的输出轴上，上端与第四连接轴203的末端固连；

第三电机支架208固定在连接架204上，第三电机支架208上固定有第三驱动电机207，第三驱动电机207的输出轴水平，一个第二带轮210固定在第三驱动电机207的输出轴上；第五连接轴209固定在连接架204上，且位于连接架204内部，与第三驱动电机207在竖直方向上存在距离；另一个第二带轮210可转动安装在第五连接轴209上，第三同步带211套装在两个第二带轮210上；导轨212的两端分别与连接架204的上、下端固连；抓取机构6通过承台与第三同步带211固连，承台通过直线轴承201与导轨212滑动连接，抓取机构6的夹持端位于连接架204外；第二驱动电机205带动连接架204转动，实现抓取机构6的水平旋转；第三驱动电机207带动第三同步带211转动，实现抓取机构6的竖直升降；

所述旋转机构2还包括两个第三轴承座213、第六连接轴215和两个连接座214；第一支架202、连接架204和第二电机支架206均由铝型材构成；一个第三轴承座213固定在第一支架202的底部，第四连接轴203的一端与该第三轴承座213的轴承内圈配合，第四连接轴203的另一端固定有一个连接座214，该连接座214固定在连接架204的顶部；

所述连接架204为长条形的框架结构，沿长度方向上具有内部空腔；第二电机支架206由工型架和u型架构成，u型架固定在工型架上，u型架的开口朝向工型架；第二驱动电机205固定在第二电机支架206的u型架的中部，第二电机支架206的u型架上固定有另一个第三轴承座213；第二驱动电机205的输出轴穿出第三轴承座213，通过联轴器与第六连接轴215的一端固连；第六连接轴215的另一端固定有另一个连接座214，该连接座214固定在连接架204的底部；

所述导轨212有多个，多个导轨212竖直固定在连接架204内部空腔的四周；第三电机支架208、第五连接轴209以及抓取机构6的连接端均位于连接架204的内部空腔内，第三驱动电机207的输出轴水平伸向连接架204的内部空腔；

所述送物机构3包括送料盘301、送料盘驱动电机302、送料盘电机支架303、送料盘第一带轮304、送料盘第二带轮305、送料盘同步带306、送料盘旋转轴307和两个第一轴承座308；

所述送料盘电机支架303固定在柜体1与窗口相通的隔板的底部，且位于隔板靠近窗口的一端；送料盘驱动电机302固定在送料盘电机支架303上；送料盘驱动电机302的输出轴垂直于隔板，与柜体1的隔板不接触；送料盘驱动电机302的输出轴上固定有送料盘第一带轮304；两个第一轴承座308分别固定在柜体1安装送料盘电机支架303的隔板的上、下表面，送料盘旋转轴307穿透该隔板与两个第一轴承座308的轴承内圈配合，送料盘旋转轴307的两端露在第一轴承座308外；送料盘旋转轴307与第一轴承座308的轴承内圈之间通过顶丝进行固定，使送料盘旋转轴307相对于第一轴承座308的轴承外圈转动，实现送料盘旋转轴307相对于第一轴承座308的转动；送料盘旋转轴307位于柜体1的隔板下方的一端固定有送料盘第二带轮305，位于隔板上方的一端固定有送料盘301；送料盘同步带306套装在送料盘第一带轮304和送料盘第二带轮305上；通过送料盘驱动电机302带动送料盘同步带306转动，使送料盘旋转轴307旋转，实现送料盘301的转动；

所述存储机构5包括存料盘驱动电机502、存料盘电机支架503和多个存料盘模块；存料盘电机支架503固定在柜体1的隔板的底部，存料盘驱动电机502固定在存料盘电机支架503上；存料盘驱动电机502的输出轴垂直于隔板，与柜体1的隔板不接触；多个存料盘模块可转动地安装在各自的隔板上，相邻两个存料盘模块相连；其中一个存料盘模块与存料盘驱动电机502的输出轴相连，使各个存料盘模块一起相对于隔板转动；

所述存料盘模块包括存料盘501、存料盘第一带轮504、存料盘第二带轮505、存料盘同步带508、存料盘旋转轴506和两个第二轴承座507；

两个第二轴承座507分别固定在相应隔板的上、下表面，存料盘旋转轴506穿透该隔板与两个第二轴承座507的轴承内圈配合，存料盘旋转轴506的两端露在第二轴承座507外；存料盘旋转轴506与第二轴承座507的轴承内圈之间通过顶丝进行固定，使存料盘旋转轴506相对于第二轴承座507的轴承外圈转动，实现存料盘旋转轴506相对于第二轴承座507的转动；存料盘旋转轴506位于隔板下方的一端固定有存料盘第二带轮505和相邻存料盘模块的存料盘第一带轮504，存料盘同步带508套装在存料盘第二带轮505和相邻存料盘模块的存料盘第一带轮504上，其中一个存料盘模块的存料盘第一带轮504固定在存料盘驱动电机502的输出轴上；存料盘旋转轴506位于隔板上方的一端固定有存料盘501；

所述柜体1由外壳和相对两侧设有置物架的框架结构构成，外壳包覆在框架的外表面，使柜体1内形成封闭空间；柜体1设置置物架的两个侧壁上设有透明玻璃101，方便观察内部状况；所述柜体1的窗口的上、下部设有滑轨，两个滑轨上嵌有可滑动的门102；

所述抓取机构6属于现有技术，可以为磁吸式抓取机构、机械手等。

所述送料盘301呈圆周设有多个用于放置试剂瓶的半开放凹槽，该半开放凹槽呈u型，朝向送料盘中心的一侧具有凹槽壁，另一侧没有凹槽壁，方便取放试剂瓶；存料盘501呈圆周设有多个用于放置试剂瓶的工位，每个工位均为全封闭凹槽，全封闭凹槽大于待放置试剂瓶的底面积，防止试剂瓶掉落。

第一驱动电机411的型号为57j1880-830；第三驱动电机207的型号为86j1880-842；第二驱动电机205的型号为57j1876-447；送料盘驱动电机302和存料盘驱动电机502的型号为42bygh33。

该存储装置的尺寸为长6m，宽4m，高3m；适用于存取100ml-1000ml的试剂瓶。

本发明的工作原理和工作流程是：

启动送料盘驱动电机302，旋转送料盘301，使送料盘301的一个凹槽对准柜体1的窗口，将试剂瓶放入该凹槽中；送料盘驱动电机302继续转动一定角度，将送料盘301的另一个凹槽对准柜体1的窗口，将另一个试剂瓶放入该凹槽中；重复此步骤，直至送料盘301的所有凹槽放满试剂瓶；

启动第一驱动电机411，带动第一驱动电机411输出轴上的两个第一带轮407转动，使第一同步带408和两个第二同步带409一起转动，使旋转机构2沿天轨403和地轨404滑动到送料盘301所在的区域；

启动第二驱动电机205，带动连接架204旋转，将抓取机构6的抓取端旋转至送料盘301所在的位置；启动第三驱动电机207，带动抓取机构6升降，将抓取机构6的抓取端对准送料盘301上试剂瓶，抓取机构6抓取试剂瓶；然后启动第一驱动电机411、第二驱动电机205和第三驱动电机207使抓取机构6通过平移、旋转和升降运动至相应存料盘501所在的位置，抓取机构6将抓取的试剂瓶存放至存料盘501的一个工位上；启动存料盘驱动电机502使存料盘501旋转一定角度，将存料盘501的另一个工位旋转至抓取机构6的作用范围内，实现单个试剂瓶的存放作业；

再次启动第一驱动电机411、第二驱动电机205和第三驱动电机207使抓取机构6通过平移、旋转和升降运动至送料盘301所在的位置；启动送料盘驱动电机302使送料盘301旋转一定角度，将送料盘301的另一个试剂瓶旋转至抓取机构6的作用范围内，抓取机构6抓取该试剂瓶；重复上述单个试剂瓶的存放作业步骤，直至将送料盘301上的所有试剂瓶依次存放至相应的存料盘501上，以完成试剂瓶的自动存放；

上述试剂瓶自动存放过程的逆运动，即可将存料盘501上的试剂瓶依次取出，实现试剂瓶的自动取出；

所有试剂瓶中盛放了化学试剂，通过各个机构的相互配合将试剂瓶存放至相应的存料盘501上。

本发明未述及之处适用于现有技术。