自动存取液氮冻存罐的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液氮冻存罐，尤其涉及一种能够通过机械手实现自动存取冻存盒的自动存取液氮冻存罐。
【背景技术】
[0002]液氮生物容器是基于液氮冷藏的一种容器，主要用于保存血液、干细胞等生物组织，包括容器本体(如罐体)和置于容器本体内的托盘，容器本体内装有液氮，液氮的深度根据实际所需温度进行调节，置于托盘上的包装好的生物组织置于零下一百多摄氏度的环境中，能够达到长期保鲜的目的。
[0003]液氮冻存罐是液氮生物容器的主要产品类型，其包括一个罐体，罐体内设有托盘，托盘上设有冻存架，冻存架上放置冻存盒，冻存盒内放置生物组织等需要被冻存的对象，罐体内的液氮为被冻存的对象提供低温环境。为了便于存取冻存盒，液氮冻存罐的上端设有上盖，上盖上的非中心位置设有盖板，根据需要开启上盖或盖板，以实现补充氮液或存取冻存盒的目的。
[0004]随着冷藏需求的增加，所需的液氮冻存罐也越做越大，冻存盒的存取成为费时费力的事，如果开盖、旋转托盘、伸入夹持工具等环节之间配合不好，也会导致罐体内大量冷量流失的问题；另外，氮液的极度低温可能会导致对操作人员的身体伤害。所以，在冻存盒较多、存取频繁的情况下，传统的手工操作已经越来越难以适应快速和安全存取冻存盒的需求，对其进行自动化改造的需求已经越来越迫切，本发明正是基于这种现状而进行的技术研发。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够通过机械手实现自动存取冻存盒的自动存取液氮冻存罐。
[0006]本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
一种自动存取液氮冻存罐，包括罐体和安装于所述罐体上的上盖，所述罐体内设有托盘，所述托盘上安装有用于放置冻存盒的冻存架，所述上盖的非中心位置设有内外相通的盖口，所述盖口上安装有盖板；所述自动存取液氮冻存罐还包括控制器、第一电机?第七电机、机械手、机械手臂、第一转臂、第二转臂、承重柱和安装座，所述第一电机?第七电机分别由所述控制器控制，所述第一电机安装于所述上盖上并控制所述盖板的启闭，竖向的所述承重柱安装于所述上盖上，所述安装座安装于所述承重柱上并通过安装于所述上盖上的所述第二电机控制上下移动，横向的所述第一转臂的第一端安装于所述安装座上并通过安装于所述安装座上的所述第三电机控制横向旋转，横向的所述第二转臂的第一端安装于所述第一转臂的第二端并通过安装于所述第一转臂的第二端的所述第四电机控制横向旋转，所述第五电机安装于所述第二转臂的第二端，所述第六电机安装于竖向的所述机械手臂的上端，所述机械手臂的上端安装于所述第二转臂的第二端并通过所述第五电机控制绕其自身中心轴线旋转，所述机械手安装于所述机械手臂的下端，所述机械手臂上设有一条机械手传动轴，所述第六电机控制所述机械手传动轴上下移动以实现机械手的启闭，所述第七电机安装于所述上盖上并通过安装于所述罐体中心的竖向的中心轴控制所述托盘横向旋转；所述冻存架上设有多个与所述盖口位置对应且用于机械手伸入的操作孔，所述操作孔周围的所述冻存架上设有多个用于放置所述冻存盒的放置区，每个所述放置区靠近所述操作孔的位置设有缺口。
[0007]上述结构中，控制器采用现有的常规控制器，用于对各电机的启停、旋转方向和旋转速度进行控制；第一电机?第七电机分别对盖板、安装座、第一转臂、第二转臂、机械手臂、机械手传动轴、中心轴进行一对一的控制，从而分别实现下述各种功能:盖板的启闭、安装座升降、第一转臂的横向旋转、第二转臂的横向旋转、机械手臂的自旋转、机械手的启闭、托盘的旋转，从而最终实现机械手的升降、横向旋转移位、自旋转、启闭，以及盖板的启闭、托盘带动冻存盒的横向旋转移位，满足通过机械手存取冻存盒的全部需求；机械手用于抓取或松开冻存盒，从而实现冻存盒的存取控制；机械手臂用于作为机械手的传动部件和安装基础，实现机械手的移动和定位；第一转臂和第二转臂相互配合，实现机械手臂的横向旋转、移位、定位需求，可实现全方位的横向位置变化需求；承重柱作为安装座、整个机械手臂及其控制装置的承重和安装基础，并为安装座及其上的其它所有装置提供升降轨道；安装座作为整个机械手臂及其控制装置的承重和安装基础；冻存架用于放置冻存盒并带动冻存盒进行位置移动和定位，冻存架中的操作孔用于为机械手存取冻存盒提供操作空间，冻存架上的放置区上的缺口同样也是为机械手存取冻存盒提供操作空间。
[0008]根据电机传动原理，各电机的传动均采用精确传动的齿轮传动，下面对各电机的优选传动结构进行具体说明，其中的重点是其传动结构，具体传动部件如齿轮的安装结构根据需要按常规方式安装即可:
所述第一电机的转轴与第一齿轮的中心孔连接，所述第一齿轮与第二齿轮啮合连接，所述第二齿轮的中心孔与第一传动轴的一端连接，所述第一传动轴与传动板固定连接，所述传动板与所述盖板的上表面固定连接。
[0009]所述承重柱内设有竖向的螺杆，所述螺杆由所述第二电机控制绕其自身中心轴线旋转；所述承重柱上设有竖向的升降槽，所述螺杆置于所述升降槽内，所述安装座上设有外凸的升降块，所述升降块的中心设有竖向的螺孔，所述升降块通过所述螺孔套装于所述螺杆上；所述承重柱上还设有竖向的内宽外窄的限位槽，所述安装座上还设有外凸的内窄外宽的限位块，所述限位块置于所述限位槽内。
[0010]所述第三电机的转轴与第三齿轮的中心孔连接，所述第三齿轮与第四齿轮啮合连接，所述第四齿轮的中心孔与第二传动轴的一端连接，所述第二传动轴的另一端与所述第一转臂固定连接。
[0011]所述第四电机的转轴与第五齿轮的中心孔连接，所述第五齿轮与第六齿轮啮合连接，所述第六齿轮的中心孔与第三传动轴的一端连接，所述第三传动轴的另一端与所述第二转臂固定连接。
[0012]所述第五电机的转轴与第七齿轮的中心孔连接，所述第七齿轮与第八齿轮啮合连接，所述第八齿轮的中心孔与所述机械手臂固定连接。
[0013]所述第六电机的转轴与第九齿轮的中心孔连接，所述第九齿轮与第十齿轮啮合连接，所述第十齿轮的中心孔内壁上设有螺纹，所述机械手传动轴的外圆周上设有螺纹，所述第十齿轮的中心孔套装于所述机械手传动轴外。
[0014]根据权利要求1所述的自动存取液氮冻存罐，其特征在于:所述第七电机的转轴与第十一齿轮的中心孔连接，所述第十一齿轮与第十二齿轮啮合连接，所述第十二齿轮的中心孔与所述中心轴的上端固定连接。
[0015]为了实现冻存盒的稳固抓取与释放，所述机械手包括一个与所述机械手臂固定连接的下固定板和一个与所述机械手臂可旋转连接的上活动板，所述上活动板的大致中部位置与所述机械手臂可旋转连接，所述上活动板的后部与所述机械手传动轴的下端可旋转连接，所述上活动板的前部与所述下固定板形成夹持装置。
[0016]为了提高罐体放置冻存盒的容量并便于扩容和精确操作，所述冻存架为多层结构，每层所述冻存架包括在以所述中心轴为中心的圆周方向设置的多个冻存区域，每个所述冻存区域中的所述冻存架上分别设有所述操作孔。
[0017]本发明的有益效果在于:
本发明通过采用多个电机实现对机械手各种运行需求的控制，以及对盖板和冻存架的精确定位控制以使其配合机械手协调作业，从而能够实现存取冻存盒