CN107827057A - 一种自动试管螺旋开盖装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗器械技术领域，提供了一种能够螺旋提升开盖，并能重新盖上的一套小型化装置，主要用于体外诊断仪器的内部。本发明所述的自动试管旋转开盖装置包括试管顶紧机构、三爪夹持机构、提升机构、旋转机构、拉杆旋转连接器等。此装置通过试管顶紧机构和试管夹紧支撑块的作用，紧紧的抵住试管体，实现固定。本装置使用气缸驱动一种斜契型的三爪夹持机构夹紧试管帽，气缸与三爪机构之间使用轴承连接，实现力量的传递，并保持自由旋转。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，涉及一种用于全自动体外诊断检测设备中样本管的自动螺旋打开与关闭装置。
背景技术
全自动体外诊断检测设备是一种可对患者的体液样本进行定量或定性分析的仪器，供仪器使用的样本管一般为真空采血管或离心管等，样本送到检测设备测定前多为带帽状态；一般需要操作人员手动打开试管帽，在使用完毕后手动盖上试管帽，此过程操作繁琐，在样本帽盖上的时候亦有混淆的可能性，导致样本的交叉污染。
为了解决大量样本管的开盖问题，医院使用一种大型的开盖机，批量拔掉试管帽，并废弃；在体外诊断设备测定完成后，使用另外一台压盖机器，给试管安装一个新的试管帽。但是仍有一些问题无法解决：
例如全血样本在检测前需要闭盖混匀，有一些使用螺旋帽的试管无法打开。
如何高效准确的实现试管的自动螺旋开闭，并且能够小型化以应用于体外诊断仪器内部是目前需要解决的主要问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供了一种能够螺旋提升开盖，并能重新盖上的一套小型化装置，主要用于体外诊断仪器的内部。实现了试管螺旋开闭的自动化，减少了医院操作人员的手动拔盖闭盖工作。
为解决上述技术问题所提供的技术方案是：
提供一种自动试管螺旋开盖装置，该装置包括试管顶紧机构3、三爪夹持机构4、提升机构1、旋转机构2、拉杆旋转连接器5；
其中,提升机构1由丝杆步进电机101、丝杆电机固定板102、丝杆螺母103、提升零位传感器104、提升零位挡片105、支撑板106、底板107、滑块连接板108、导轨滑块109、直线导轨110、导轨固定板111组成,其中丝杆电机固定板102、支撑板106、底板107、导轨固定板111连接成一个矩形框架，丝杆步进电机101安装在丝杆电机固定板102上方，丝杆螺母103和提升零位挡片105安装在被驱动升降的旋转基板201上，提升零位传感器104安装在支撑板106上控制提升顶点位置，直线导轨110安装在导轨固定板111上，导轨滑块109通过滑块连接板108固定在旋转基板201上;
试管顶紧机构3由第一防转气缸301、顶紧连接块302、试管挤压块303、第一气缸固定板304组成。第一防转气缸301通过第一气缸固定板304固定在底板107上，试管挤压块303通过顶紧连接块302固定在第一防转气缸301的推拉杆上,这样通过试管顶紧支撑块8的支撑，实现了第一防转气缸301 对试管体7的顶紧与松开;
旋转机构2由旋转基板201、旋转步进电机202、同步带203、旋转从动同步轮204、旋转零位挡片205、旋转主动同步轮206、旋转零位传感器207、第一球轴承208、第一球轴承外环挡圈209组成,其中旋转主动同步轮206固定在旋转步进电机202上，通过同步带203驱动旋转从动同步轮204转动；旋转步进电机202和旋转零位传感器207固定在旋转基板201上，第一球轴承208压入旋转基板201，并用第一球轴承外环挡圈209固定住；旋转从动同步轮204和夹爪基体405连接，固定在第一球轴承208的内环上；旋转零位挡片205固定在旋转主动同步轮206上，旋转零位挡片205上有一个缺口;
三爪夹持机构4由第二防转气缸401、第二气缸固定板402、支撑六角柱403、斜契型夹爪404、夹爪基体405、三爪斜契拉杆406组成,其中第二防转气缸401通过第二气缸固定板402和四根支撑六角柱403固定在旋转基板201上方，夹爪基体405安装在第一球轴承208的内环中，夹爪基体405设计了等分的3个轨道槽，分别装入三只斜契型夹爪404，三爪斜契拉杆406安装在三爪基体71的中心孔内，并与三只斜契型夹爪404契合；三爪斜契拉杆406向下运动，三只斜契型夹爪404同时向外撑开；三爪斜契拉杆406向上提拉，三只斜契型夹爪404同时向内移动;
拉杆旋转连接器5由气缸连接轴501、第二球轴承502、第二球轴承外环挡圈503、第二球轴承座504、第二球轴承内环挡片505组成; 气缸连接轴501通过第二球轴承内环挡片505固定在第二球轴承502的内环中，第二球轴承502的外环通过第二球轴承外环挡圈503固定在第二球轴承座504中；气缸连接轴501连接第二防转气缸401的推拉杆，第二球轴承座504连接三爪斜契拉杆406。这样，第二防转气缸401的推拉力通过轴承传递给三爪斜契拉杆406，实现三只斜契型夹爪404的开合，当夹爪基体405旋转时，第二防转气缸401无需参与旋转。
进一步的,所述旋转机构2中,旋转主动同步轮206和旋转从动同步轮204的齿数比为1:3，旋转零位传感器207每检测到一次缺口，夹爪基体405转过三分之一圈。
所述装置使用一种三爪夹持机构4夹紧试管帽，其驱动源是气缸，也可以是液压缸、马达等可以形成直线运动的部件。
所述旋转机构(2)使用同步带203的驱动方式，传动比为1:3，与夹爪数目对应，通过传感器的探测，控制夹爪所处的角度；主动同步轮与从动同步轮置于提升机构的两端，实现重心的平衡。所述提升机构可断电自锁。
本发明的有益效果是:与现有技术相比,本发明提供了一种能够自动螺旋提升开盖，并能重新盖上的一套小型化装置，本装置使用气缸驱动一种斜契型的三爪夹持机构夹紧试管帽，气缸与三爪机构之间使用轴承连接，实现力量的传递，并保持自由旋转。
附图说明
图1为自动旋转开盖装置整体结构示意图。
图2为提升机构及试管顶紧机构结构示意图。
图3为三爪夹持机构及旋转机构结构示意图。
图4为三爪夹持机构及拉杆旋转连接器结构示意图。
附图标记：1-提升机构；2-旋转机构；3-试管顶紧机构； 4-三爪夹持机构；
5-拉杆旋转连接器；6-试管帽；7-试管体；8-试管顶紧支撑块；101-丝杆步进电机；102-丝杆电机固定板；103-丝杆螺母；104-提升零位传感器；105-提升零位挡片；106-支撑板；107-底板；108-滑块连接板；109-导轨滑块； 110-直线导轨；111-导轨固定板；201-旋转基板；202-旋转步进电机；203-同步带；204-旋转从动同步轮；205-旋转零位挡片；206-旋转主动同步轮；207-旋转零位传感器；208-第一球轴承；209-第一球轴承外环挡圈；301-第一防转气缸；302-顶紧连接块；303-试管挤压块；304-第一气缸固定板；401-第二防转气缸；402-第二气缸固定板；403-支撑六角柱；404-斜契型夹爪；405-夹爪基体；406-三爪斜契拉杆；501-气缸连接轴；502-第二球轴承；503-第二球轴承外环挡圈；504-第二球轴承座；505-第二球轴承内环挡片。
具体实施方式
本发明所属自动试管螺旋开盖装置，使用试管顶紧机构3挤压试管体，使用三爪夹持机构4抓紧试管帽，通过提升机构1和旋转机构2复合动作实现螺旋提升或下降，第二防转气缸401和三爪斜契拉杆406之间使用轴承连接，夹爪驱动气缸无需参与旋转，实现了试管帽的可变方式的打开与关闭。
实施例1 自动试管螺旋开盖装置的结构设计
自动试管螺旋开盖装置,主要由提升机构1, 试管顶紧机构3, 旋转机构2, 三爪夹持机构4, 拉杆旋转连接器5组成。
如图1、图2所示，提升机构1由丝杆步进电机101、丝杆电机固定板102、丝杆螺母103、提升零位传感器104、提升零位挡片105、支撑板106、底板107、滑块连接板108、导轨滑块109、直线导轨110、导轨固定板111组成。其中丝杆电机固定板102、支撑板106、底板107、导轨固定板111连接成一个矩形框架，丝杆步进电机101安装在丝杆电机固定板102上方，丝杆螺母103和提升零位挡片105安装在被驱动升降的旋转基板201上，提升零位传感器104安装在支撑板106上控制提升顶点位置，直线导轨110安装在导轨固定板111上，导轨滑块109通过滑块连接板108固定在旋转基板201上。这样实现了对旋转基板201的升降控制。
试管顶紧机构3由第一防转气缸301、顶紧连接块302、试管挤压块303、第一气缸固定板304组成。第一防转气缸301通过第一气缸固定板304固定在底板107上，试管挤压块303通过顶紧连接块302固定在第一防转气缸301的推拉杆上。这样通过试管顶紧支撑块8的支撑，实现了第一防转气缸301 对试管体7的顶紧与松开。
如图3、图4所示，旋转机构2由旋转基板201、旋转步进电机202、同步带203、旋转从动同步轮204、旋转零位挡片205、旋转主动同步轮206、旋转零位传感器207、第一球轴承208、第一球轴承外环挡圈209组成。其中旋转主动同步轮206固定在旋转步进电机202上，通过同步带203驱动旋转从动同步轮204转动；旋转步进电机202和旋转零位传感器207固定在旋转基板201上，第一球轴承208压入旋转基板201，并用第一球轴承外环挡圈209固定住；旋转从动同步轮204和夹爪基体405连接，固定在第一球轴承208的内环上；旋转零位挡片205固定在旋转主动同步轮206上，旋转零位挡片205上有一个缺口，由于旋转主动同步轮206和旋转从动同步轮204的齿数比为1:3，所以旋转零位传感器207每检测到一次缺口，夹爪基体405转过三分之一圈。
三爪夹持机构4由第二防转气缸401、第二气缸固定板402、支撑六角柱403、斜契型夹爪404、夹爪基体405、三爪斜契拉杆406组成。其中第二防转气缸401通过第二气缸固定板402和四根支撑六角柱403固定在旋转基板201上方，夹爪基体405安装在第一球轴承208的内环中，夹爪基体405设计了等分的3个轨道槽，分别装入三只斜契型夹爪404，三爪斜契拉杆406安装在三爪基体405的中心孔内，并与三只斜契型夹爪404契合；三爪斜契拉杆406向下运动，三只斜契型夹爪404同时向外撑开；三爪斜契拉杆406向上提拉，三只斜契型夹爪404同时向内移动，用于实现试管盖的夹持。
拉杆旋转连接器5由气缸连接轴501、第二球轴承502、第二球轴承外环挡圈503、第二球轴承座504、第二球轴承内环挡片505组成。气缸连接轴501通过第二球轴承内环挡片505固定在第二球轴承502的内环中，第二球轴承502的外环通过第二球轴承外环挡圈503固定在第二球轴承座504中；气缸连接轴501连接第二防转气缸401的推拉杆，第二球轴承座504连接三爪斜契拉杆406。这样，第二防转气缸401的推拉力通过轴承传递给三爪斜契拉杆406，实现三只斜契型夹爪404的开合，当夹爪基体405旋转时，第二防转气缸401无需参与旋转。
实施例2 自动试管螺旋开盖装置的工作原理
当样品管移动到指定位置时，第一防转气缸301动作，驱动弹性的试管挤压块303把试管体7紧紧固定顶在试管顶紧支撑块8上。
旋转步进电机202通电，当旋转零位挡片205上的缺口与旋转零位传感器207对正时，旋转步进电机202停止，三只斜契型夹爪404停在既定的角度位置。
第二防转气缸407向下推动，三只斜契型夹爪404处于打开状态。
丝杆步进电机101旋转，通过丝杆螺母103带动旋转机构2下降，使三只斜契型夹爪404下降至试管帽位置。
第二防转气缸407向上拉动，三只斜契型夹爪404夹紧试管帽6，第二防转气缸407持续供气，保持夹紧力。
丝杆步进电机101旋转，旋转机构2向上提升；同时旋转步进电机202旋转带动三只斜契型夹爪404旋转；丝杆步进电机101和旋转步进电机202均为步进控制电机，各自按照既定的速度匀速旋转，形成试管帽的螺旋提升动作。这种螺旋动作不仅用于打开螺旋试管，同时可以大大降低普通真空采血管的开盖阻力。
当试管帽6脱离试管体7后，当旋转零位挡片205的缺口停在转零位传感器207处时，旋转步进电机202停止旋转。丝杆步进电机101继续旋转，试管帽被直线提升，当提升零位传感器104触发时停止。
试管开盖完成后，第一防转气缸301驱动试管挤压块303后退，试管被松开；然后试管体7被移动至取样位置，取样完成后返回开盖位置进行闭盖。
首先夹紧第一防转气缸301动作，试管挤压块303把试管紧紧固定顶在试管顶紧支撑块8上。丝杆步进电机101旋转，带动旋转机构2向下移动，当接近闭盖位置时，旋转步进电机202工作，带动三只斜契型夹爪404及试管帽6旋转，形成螺旋下降动作。试管帽6盖到试管体7上后，斜契型夹爪404停在固定的角度位置；第二防转气缸407向下推动，三只斜契型夹爪404松开试管帽；丝杆步进电机101旋转，旋转机构2向上提升，当提升零位传感器104触发时停止。
第一防转气缸301驱动试管挤压块303后退，试管体7被松开，整个开闭盖流程结束。
以上显示和描述了本发明的基本原理, 主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种自动试管螺旋开盖装置，其特征在于，本发明所述装置包括试管顶紧机构(3)、三爪夹持机构(4)、提升机构(1)、旋转机构(2)、拉杆旋转连接器(5)；
提升机构(1)由丝杆步进电机(101)、丝杆电机固定板(102)、丝杆螺母(103)、提升零位传感器(104)、提升零位挡片(105)、支撑板(106)、底板(107)、滑块连接板(108)、导轨滑块(109)、直线导轨(110)、导轨固定板(111)组成,其中丝杆电机固定板(102)、支撑板(106)、底板(107)、导轨固定板(111)连接成一个矩形框架，丝杆步进电机(101)安装在丝杆电机固定板(102)上方，丝杆螺母(103)和提升零位挡片(105)安装在被驱动升降的旋转基板(201)上，提升零位传感器(104)安装在支撑板(106)上控制提升顶点位置，直线导轨(110)安装在导轨固定板(111)上，导轨滑块(109)通过滑块连接板(108)固定在旋转基板(201)上;
试管顶紧机构(3)由第一防转气缸(301)、顶紧连接块(302)、试管挤压块(303)、第一气缸固定板(304)组成,第一防转气缸(301)通过第一气缸固定板(304)固定在底板(107)上，试管挤压块(303)通过顶紧连接块(302)固定在第一防转气缸(301)的推拉杆上,这样通过试管顶紧支撑块(8)的支撑，实现了第一防转气缸(301 )对试管体(7)的顶紧与松开;
旋转机构(2)由旋转基板(201)、旋转步进电机(202)、同步带(203)、旋转从动同步轮(204)、旋转零位挡片(205)、旋转主动同步轮(206)、旋转零位传感器(207)、第一球轴承(208)、第一球轴承外环挡圈(209)组成,其中旋转主动同步轮(206)固定在旋转步进电机(202)上，通过同步带(203)驱动旋转从动同步轮(204)转动；旋转步进电机(202)和旋转零位传感器(207)固定在旋转基板(201)上，第一球轴承(208)压入旋转基板(201)，并用第一球轴承外环挡圈(209)固定住；旋转从动同步轮(204)和夹爪基体(405)连接，固定在第一球轴承(208)的内环上；旋转零位挡片(205)固定在旋转主动同步轮(206)上，旋转零位挡片(205)上有一个缺口;
三爪夹持机构(4)由第二防转气缸(401)、第二气缸固定板(402)、支撑六角柱(403)、斜契型夹爪(404)、夹爪基体(405)、三爪斜契拉杆(406)组成,其中第二防转气缸(401)通过第二气缸固定板(402)和四根支撑六角柱(403)固定在旋转基板(201)上方，夹爪基体(405)安装在第一球轴承(208)的内环中，夹爪基体(405)设计了等分的3个轨道槽，分别装入三只斜契型夹爪(404)，三爪斜契拉杆(406)安装在三爪基体(71)的中心孔内，并与三只斜契型夹爪(404)契合；三爪斜契拉杆(406) 向下运动，三只斜契型夹爪(404)同时向外撑开；三爪斜契拉杆(406)向上提拉，三只斜契型夹爪(404)同时向内移动;
拉杆旋转连接器(5)由气缸连接轴(501)、第二球轴承(502)、第二球轴承外环挡圈(503)、第二球轴承座(504)、第二球轴承内环挡片(505)组成; 气缸连接轴(501)通过第二球轴承内环挡片(505)固定在第二球轴承(502)的内环中，第二球轴承(502)的外环通过第二球轴承外环挡圈(503)固定在第二球轴承座(504)中；气缸连接轴(501)连接第二防转气缸(401)的推拉杆，第二球轴承座(504)连接三爪斜契拉杆(406),这样，第二防转气缸(401)的推拉力通过轴承传递给三爪斜契拉杆(406)，实现三只斜契型夹爪(404)的开合，当夹爪基体(405)旋转时，第二防转气缸(401)无需参与旋转。
2.根据权利要求1所述一种自动试管螺旋开盖装置，其特征在于所述旋转机构(2)中,旋转主动同步轮(206)和旋转从动同步轮(204)的齿数比为1:3。
3.根据权利要求2所述一种自动试管螺旋开盖装置，其特征在于所述旋转零位传感器(207)每检测到一次缺口，夹爪基体(405)转过三分之一圈。
4.根据权利要求1所述一种自动试管螺旋开盖装置，其特征在于所述装置使用一种三爪夹持机构(4)夹紧试管帽，其驱动源是气缸，液压缸、或马达这类可形成直线运动的部件。
5.根据权利要求1所述一种自动试管螺旋开盖装置，其特征在于所述旋转机构(2)使用同步带(203)的驱动方式，传动比为1:3，与夹爪数目对应，通过传感器的探测，控制夹爪所处的角度；主动同步轮与从动同步轮置于提升机构的两端，实现重心的平衡。
6.根据权利要求1所述一种自动试管螺旋开盖装置,其特征在于提升机构可断电自锁。
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