CN103818673A

CN103818673A - 分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置

Info

Publication number: CN103818673A
Application number: CN201410069409.9A
Authority: CN
Inventors: 王丹; 张文增; 孙振国; 孙斐然; 单特; 闫晨飞
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: CN103818673B

Abstract

分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置，属于培养基分装设备技术领域，包括基座、驱动器、孔板盒、第一支撑块、第二支撑块、第一主动轴、第二主动轴、第一从动轴、第二从动轴、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构和第四传动机构。本发明装置采用驱动器、立面水平轴带传动机构、双支撑块和孔板盒等综合实现了孔板的存取。该装置利用驱动器通过传动机构带动第一支撑块和第二支撑块协同作用，实现底层孔板的存取。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。

Description

分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置

技术领域

本发明涉及一种带传动密堆孔板存取装置的结构设计，属于培养基分装设备技术领域。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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，进而增加了控制系统的复杂性。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术的不足之处，提供分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置，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。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置，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：该装置还包括一个立面水平轴带传动升降机构，该升降机构包括第一支撑块、第二支撑块、第一主动轴、第二主动轴、第一从动轴、第二从动轴、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构和第四传动机构；所述第一主动轴、第二主动轴、第一从动轴和第二从动轴分别活动套设在基座中，轴线相互平行且为水平方向；设所述孔板的底平面与第一主动轴和第一从动轴的中心线构成的平面以及第二主动轴和第二从动轴的中心线构成的平面均垂直；所述第一主动轴和第二主动轴分别通过第一传动机构和第二传动机构与驱动器输出轴相连，且旋转方向相反；所述第一从动轴通过第三传动机构与第一主动轴相连；所述第二从动轴通过第四传动机构与第二主动轴相连；所述第一支撑块和第二支撑块分别与第三传动件和第四传动件固接，且所述第一支撑块和第二支撑块分别在第三传动件和第四传动件上等距分布；所述第一支撑块、第二支撑块均与孔板底平面活动接触，使孔板底平面保持水平；所述第三传动机构包括第三主动轮、第三从动轮和第三传动件；所述第三主动轮和第三从动轮分别固定套接在第一主动轴和第一从动轴上且旋转方向相同；所述第四传动机构包括第四主动轮、第四从动轮和第四传动件；所述第四主动轮和第四从动轮分别固定套接在第二主动轴和第二从动轴上且旋转方向相同；设所述第一支撑块的数目为n₁，所述第二支撑块的数目为n₂，则n₁=n₂≥3；设孔板的高度为h，且相邻两个第一支撑块的最大高度差H₁≤h，相邻两个第二支撑块的最大高度差H₂≤h。

本发明所述的分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置，其特征在于：所述的第三传动件采用传动带、链条或绳，所述的第三主动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述的第三从动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述第三主动轮、第三从动轮和第三传动件配合形成带、链或绳传动关系；所述的第四传动件采用传动带、链条或绳，所述的第四主动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述的第四从动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述第四主动轮、第四从动轮和第四传动件配合形成带、链或绳传动关系。

本发明所述的分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置，其特征在于：所述驱动器采用电机、气缸或液压缸。

采用本发明提供的立面水平轴带传动密堆孔板存取装置的分装仪，其特征在于：包括车架、立面水平轴带传动密堆孔板存取装置、搬运装置、导管架、蠕动泵和导管；所述立面水平轴带传动密堆孔板存取装置、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。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：

本发明装置采用驱动器、立面水平轴带传动机构、双支撑块和孔板盒等综合实现了孔板的存储和存取功能。该装置利用孔板盒实现孔板的存储；利用驱动器通过第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构和第四传动机构带动第一支撑块和第二支撑块协同作用，实现底层孔板的存取。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。

附图说明

图1是本发明提供的分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置的一种实施例正视图（为了显示传动机构、第一支撑块和第二支撑块，基座和孔板盒的一部分未表达）。

图2是本发明的侧视图。

图3是本发明的俯视图（为了显示两支撑块，孔板盒的一部分部分未画出）。

图4是本发明的立体图。

图5（a）、图5（b）、图5（c）和图5（d）是本发明的工作过程的示意图。

图6是采用本发明提供的立面水平轴带传动密堆孔板存取装置的分装仪的一种实施例立体图（导管未画出）。

图7是分装仪的俯视图（导管未画出）。

图8（a）、图8（b）、图8（c）、图8（d）、图8（e）和图8（f）是分装仪的工作过程示意图。

图中：

1-基座， 2-驱动器， 3-孔板盒，

4-第一支撑块， 5-第二支撑块， 6-第一主动轴，

7-第二主动轴， 8-第一从动轴， 9-第二从动轴，

10-孔板， 11-车架， 12-导管架，

13-蠕动泵， 14-小车， 31-第三主动轮，

32-第三从动轮， 33-第三传动件， 41-第四主动轮，

42-第四从动轮， 43-第四传动件。

具体实施方式

下面结合附图及多个实施例进一步详细介绍本发明的具体结构、工作原理的内容。

本发明设计的分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置的一种实施例，如图1、图2、图3和图4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1中，所述孔板盒3设置在基座1上，孔板盒3内容纳至少一个孔板10，该装置还包括一个立面水平轴带传动升降机构，该升降机构包括第一支撑块4、第二支撑块5、第一主动轴6、第二主动轴7、第一从动轴8、第二从动轴9、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构和第四传动机构；所述第一主动轴6、第二主动轴7、第一从动轴8和第二从动轴9分别活动套设在基座1中，轴线相互平行且为水平方向；设所述孔板10的底平面与第一主动轴6和第一从动轴8的中心线构成的平面以及第二主动轴7和第二从动轴9的中心线构成的平面均垂直；所述第一主动轴6和第二主动轴7分别通过第一传动机构和第二传动机构与驱动器2输出轴相连，且旋转方向相反；所述第一从动轴8通过第三传动机构与第一主动轴6相连；所述第二从动轴9通过第四传动机构与第二主动轴7相连；所述第一支撑块4和第二支撑块5分别与第三传动机构33和第四传动机构43固接，所述第一支撑块4和第二支撑块5分别在第三传动件33和第四传动件43上等距分布；所述第三传动机构包括第三主动轮31、第三从动轮32和第三传动件33；所述第三主动轮31和第三从动轮32分别固定套接在第一主动轴6和第一从动轴8上且旋转方向相同，第三传动件33连接第三主动轮31和第三从动轮32；所述第四传动机构包括第四主动轮41、第四从动轮42和第四传动件43；所述第四主动轮41和第四从动轮42分别固定套接在第二主动轴7和第二从动轴9上且旋转方向相同，第四传动件43连接第四主动轮41和第四从动轮42；所述第一支撑块4、第二支撑块5均与孔板10底平面活动接触，且孔板10底平面保持水平；所述第一支撑块4的数目为3，所述第二支撑块5的数目为3；设孔板10的高度为h，且相邻两个第一支撑块4的最大高度差H₁≤h，相邻两个第二支撑块5的最大高度差H₂≤h，在图5（a）和图5（b）中。

本发明所述的分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置中，所述第三传动件采用传动带、链条或绳，所述第三主动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述第三从动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述第三主动轮、第三从动轮和第三传动件配合形成带、链或绳传动关系；所述第四传动件采用传动带、链条或绳，所述第四主动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述第四从动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述第四主动轮、第四从动轮和第四传动件配合形成带、链或绳传动关系。

本实施例中，所述第三传动件33采用传动带，所述第三主动轮31相应地采用带轮，所述第三从动轮32相应地采用带轮，所述第三主动轮31、第三从动轮32和第三传动件33配合形成带传动关系；所述第四传动件43采用传动带，所述第四主动轮41相应地采用带轮，所述第四从动轮42相应地采用带轮，所述第四主动轮41、第四从动轮42和第四传动件43配合形成带传动关系。

本发明所述的分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置中，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采用电机。

采用本发明提供的立面水平轴带传动密堆孔板存取装置的分装仪的实施例，如图6和图7所示，包括车架11、立面水平轴带传动密堆孔板存取装置、搬运装置、导管架12、蠕动泵13和导管；所述立面水平轴带传动密堆孔板存取装置、搬运装置、导管架12和蠕动泵13分别固定安装在车架11上；所述导管的一端活动套设在导管架12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13中；所述搬运装置包括电机、传动机构和小车14。

本发明装置的工作原理，结合附图，叙述如下：

本发明装置可用于孔板10的取出和存入。将未经分装的孔板堆垛放入孔板盒3中，如图5（a）所示，底层孔板10（阴影部分所标示）底面与第一支撑块4、第二支撑块5相接触。开动电机，电机的输出轴带动第三主动轮31旋转，进而通过第三传动件33带动第三从动轮32旋转；在第二传动机构的带动下，第四主动轮41旋转，并且旋转方向与第三主动轮31旋转方向相反；在第四传动件43的带动下，第四从动轮42旋转。第一支撑块4和第二支撑块5协同地带动底层孔板10下降。在图5（b），第一支撑块4、第二支撑块5刚好与B孔板10下方的凸缘接触。第三主动轮31继续旋转，第一支撑块4和第二支撑块5共同稳定地托住B孔板10，同时，托住底层孔板的两支撑块分别绕过第三主动轮31和第四主动轮41，即将释放底层孔板10，如图5（c）所示。在图5（d）中，底层孔板10离开第一支撑块4和第二支撑块5，落到置于孔板盒3下方的小车14上，从而本装置实现了孔板10的取出。当电机的输出轴反转时，与取出孔板的过程相反，第一支撑块4和第二支撑块5协同地将分装完成的孔板10从小车14存入到孔板盒3中，从而实现了孔板10的存入。

为了保证孔板10能够一一地从孔板盒3中陆续被取出，设第一支撑块4的数目为n₁，第二支撑块5的数目为n₂，要求第一支撑块4在第三传动件33上等距分布，第二支撑块5在第四传动件43上等距分布，且n₁=n₂≥3。为了保证孔板10能够被顺利取出，当底层孔板10即将离开两支撑块时，上层孔板堆垛需要被稳定支撑，即B孔板10下方的凸缘能够被两支撑块稳定地托住，故要求相邻两个第一支撑块4的最大高度差H₁≤h，相邻两个第二支撑块5的最大高度差H₂≤h（在图5（a）中），否则当底层孔板10被释放时，上层孔板堆垛未能被支撑，即底层孔板10不能与上层孔板堆垛分离，不能实现孔板10的取出。

本发明装置不限于培养基分装设备技术领域。通过合理设计第一支撑块4和第二支撑块5的尺寸参数和在传动件上的间距，本发明装置可以操作外形与孔板10相似的其他对象。目标物体只要存在凸缘，支撑块即可带动其升降，继而实现目标物体的存取。

采用立面水平轴带传动密堆孔板存取装置的分装仪包括两个立面水平轴带传动密堆孔板存取装置：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6中）。工作过程如下：开动搬运装置的电机，将小车14（在图8（a）中）移至输出装置下方，如图8（b）所示；开动输出装置的驱动器2，底层孔板10（阴影部分所标示）被取出至小车14上（在图8（c）中）；小车14带动孔板10移至分装工位，蠕动泵13工作，将培养液分装到孔板10中（在图8（d）中）；分装完成后，孔板10被移至输入装置下方（在图8（e）中）；开动输入装置的驱动器2，分装完成的孔板10被存入孔板盒3中，如图8（f）所示。

本发明装置采驱动器、立面水平轴带传动机构、双支撑块和孔板盒等综合实现了孔板的存取功能。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传动机构带动第一支撑块和第二支撑块协同作用，实现底层孔板的存取。该装置用于分装仪中，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。

Claims

1.分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置，包括基座（1）、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（10），其特征在于：该装置还包括一个立面水平轴带传动升降机构，该升降机构包括第一支撑块（4）、第二支撑块（5）、第一主动轴（6）、第二主动轴（7）、第一从动轴（8）、第二从动轴（9）、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构和第四传动机构；所述第一主动轴、第二主动轴、第一从动轴和第二从动轴分别活动套设在基座中，轴线相互平行且为水平方向；设所述孔板的底平面与第一主动轴和第一从动轴的中心线构成的平面以及第二主动轴和第二从动轴的中心线构成的平面均垂直；所述第一主动轴和第二主动轴分别通过第一传动机构和第二传动机构与驱动器输出轴相连，且旋转方向相反；所述第一从动轴通过第三传动机构与第一主动轴相连；所述第二从动轴通过第四传动机构与第二主动轴相连；所述第一支撑块和第二支撑块分别与第三传动件和第四传动件固接，且所述第一支撑块和第二支撑块分别在第三传动件和第四传动件上等距分布；所述第一支撑块、第二支撑块均与孔板底平面活动接触，使孔板底平面保持水平；所述第三传动机构包括第三主动轮（31）、第三从动轮（32）和第三传动件（33）；所述第三主动轮和第三从动轮分别固定套接在第一主动轴和第一从动轴上且旋转方向相同；所述第四传动机构包括第四主动轮（41）、第四从动轮（42）和第四传动件（43）；所述第四主动轮和第四从动轮分别固定套接在第二主动轴和第二从动轴上且旋转方向相同；设所述第一支撑块的数目为n₁，所述第二支撑块的数目为n₂，则n₁=n₂≥3；设孔板的高度为h，且相邻两个第一支撑块的最大高度差H₁≤h，相邻两个第二支撑块的最大高度差H₂≤h。

2.如权利要求1所述的分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置，其特征在于：所述的第三传动件采用传动带、链条或绳，所述的第三主动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述的第三从动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述第三主动轮、第三从动轮和第三传动件配合形成带、链或绳传动关系；所述的第四传动件采用传动带、链条或绳，所述的第四主动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述的第四从动轮相应地采用带轮、链轮或绳轮，所述第四主动轮、第四从动轮和第四传动件配合形成带、链或绳传动关系。

3.如权利要求1或2所述的分装仪立面水平轴带传动密堆孔板存取装置，其特征在于：所述驱动器采用电机、气缸或液压缸。

4.采用立面水平轴带传动密堆孔板存取装置的培养基分装仪，其特征在于：该分装仪包括车架（11）、立面水平轴带传动密堆孔板存取装置、搬运装置、导管架（12）、蠕动泵（13）和导管；所述立面水平轴带传动密堆孔板存取装置、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（14）。