CN108217555A - 一种样本容器的开盖装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种样本容器的开盖装置，包括：框体；芯轴，其下端伸入框体，在动力源驱动下纵向移动；滚珠花键副，其下端伸出框体，用于带动抓取机构纵向、横向和旋转运动；连接部，其固定连接芯轴下端，并旋转连接滚珠花键副上端，用于带动芯轴和滚珠花键副同步纵向移动；旋转机构，其旋转连接滚珠花键副，用于驱动滚珠花键副旋转；位移机构，其连接框体，用于带动框体横向移动；导向元件，其固定在框体上并平行于纵向方向，与框体同步横向移动；其中，连接部横向的两端滑动连接在导向元件上，带动芯轴和滚珠花键副与框体同步横向移动。本发明的样本容器的开盖装置简化了机械结构，减少了故障点，可靠性高，增加产品竞争力。

Description

一种样本容器的开盖装置

技术领域

本发明涉及IVD体外诊断设备技术领域，具体涉及一种样本容器自动开盖装置。

背景技术

随着医院患者量的增加，医疗器械行业的发展，自动流水线将成为实验室的首选，自动流水线作业的主要环节基本包括：样本输入、自动扫码、样本分拣、离心、开盖、分析、加盖、存储、传输结果、确认和样本复检等环节。

已知开盖装置如日本专利申请公开文本第5-228379号涉及的样本容器盖去除设备采用固定的螺旋线旋转去除样本容器盖，不能去除不同螺距的螺旋盖，且不能适应不同规格和尺寸的样本容器。

已知开盖装置如公开文本CN1590276A涉及的样本容器盖去除设备采用旋转样本容器的方式去除螺旋盖，存在破坏样本容器保持架夹持稳定性的风险。

已知开盖装置如公开文本CN201510037486涉及的样本容器开盖设备采用夹紧、提升、旋转、容器帽收集装置摆动，收集样本容器帽的方式完成容器帽去除。具有以下缺点：1、该装置靠阻尼块阻止从动盘转动，靠设置于从动盘上可以沿从动盘滑槽滑动的夹爪旋转，夹紧试管帽，阻尼的力靠弹性元件提供，存在衰减快，夹紧力不可靠。夹爪夹紧试管帽靠电机过载方式实现末端样本容器帽夹紧，此种夹紧方式，大大降低电机使用寿命，且夹紧力有限，容易造成夹帽时打滑，同时很容易出现电机提供的作用在夹爪上的旋转力大于阻尼元件提供给从动盘的摩擦力，则会出现夹爪和从动盘一起旋转的现象，会出现打滑，存在开盖失败的风险。2、该装置所述开盖机构，设有传动箱结构复杂，不利于安装，经济性不好。3、提升机构采用电机带动同步带形式实现提升，较大负载，可靠性不好。4、该装置开盖以后，没有容器帽推出机构，夹爪上有锯齿形状，容器帽容易被卡在开盖机构的夹爪上，报错几率高，不可靠。5、该装置落料回收机构，设置有单独的动力源，动力源较多，经济行不好。因此现有技术存在一定的不足，有待于改进和发展。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种样本容器的开盖装置，提升机构、位移机构和旋转机构配合带动抓取机构进行横向、纵向和旋转动作，实现容器盖从样本容器上分离的目的。

本发明还提供了一种样本容器的开盖装置，提升机构带动抓取机构在行程内纵向移动，准确抓取不同高度的样本容器帽。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种样本容器的开盖装置，包括：

框体；

芯轴，其下端伸入所述框体，在动力源驱动下纵向移动；

滚珠花键副，其下端伸出所述框体，用于带动抓取机构纵向、横向和旋转运动；

连接部，其固定连接所述芯轴的下端，并旋转连接所述滚珠花键副的上端，用于连接所述芯轴和滚珠花键副同步纵向移动；

旋转机构，其旋转连接所述滚珠花键副，用于驱动滚珠花键副旋转；

位移机构，其连接所述框体，用于带动所述框体横向移动；以及

导向元件，其固定在框体上并平行于纵向方向，与所述框体同步横向移动；

其中，所述连接部横向的两端滑动连接在所述导向元件上，带动芯轴和滚珠花键副与框体同步横向移动。

优选的是，所述位移机构包括：支架基板，其固定不动；气动元件，其固定在支架基板上，用于提供横向移动的驱动力；其中，所述气动元件包括能够横向移动的气缸端头；运动部件，其一侧面滑动连接在所述支架基板上，沿支架基板横向移动；滑块安装块，其固定连接在所述运动部件的另一侧面上，与所述运动部件同步横向移动；其中，所述滑块安装块与所述气缸端头和框体固定连接，气缸端头通过滑块安装块带动框体横向移动。

优选的是，所述旋转机构包括：电机，其通过电机支架固定在所述框体上；第一齿轮，其固定在所述电机的驱动轴上，与所述驱动轴同步旋转；第二齿轮，其套设在所述滚珠花键副的外周上，与所述滚珠花键副同步旋转；其中，所述第一齿轮和第二齿轮通过皮带传动。

优选的是，所述抓取机构包括：开合气爪，其两个开合部上设有夹爪，用于抓握容器帽；推头，其布设在所述两个开合部之间，用于推出容器帽。

优选的是，还包括：轨道，其上设置有可沿其长度方向移动的样本座，用于带动样本座移动至抓取机构正下方；其中，所述样本座上放置样本容器。

优选的是，还包括夹紧摆正机构，其包括：摆动气爪，其布设在所述样本容器的一侧，用于抓握样本容器；一个或多个高度探测器，其布设在所述摆动气爪的上方，用于探测容器帽的高度。

优选的是，所述夹紧摆正机构还包括：安装架，其上固定摆动气爪；其中，所述安装架内设置中空的落料通道，所述脱离样本容器的容器帽通过落料通道滑出。

优选的是，所述连接部包括：连接板，其与所述芯轴的下端连接；连接块，其与所述连接板固定连接；其中，所述连接块横向的两端滑动连接所述导向元件；所述滚珠花键副上端通过轴承旋转连接所述连接块。

优选的是，所述推头包括：导向套，其内中空；弹性元件，其布设在所述导向套内；顶杆，其一端限定在导向套内并抵靠在弹性原件上，在弹性元件的驱动下纵向移动；顶头，其固定在所述顶杆的另一端上，用于推出容器帽。

优选的是，所述夹爪上具有增加与容器帽摩擦力的平行镂空。

本发明的有益效果是：1、采用气动元件夹紧容器帽，夹紧力可靠，开帽率高；2、可以开取带容器帽的不同高度的样本容器；3、可以兼容不同规格的样本容器；4、可去除不同规格、不同材质、不同类型的容器帽，如压塞帽、螺纹容器；5、可去除不同螺距的螺纹容器帽；6、夹取机构自身可以判断是否夹取到容器帽；7、开盖机构自身具有位移功能，动力源少，结构简单、可靠。8、简化了机械结构，减少了故障点，可靠性高，并且可以有效的降低成本，从而提高了经济效益，增加产品竞争力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种样本容器开盖装置的轴测图一；

图2是本发明实施例提供的一种样本容器开盖装置的轴测图二；

图3是本发明实施例提供的一种样本容器开盖装置的后视图；

图4是图3的A-A截面剖视图；

图5是本发明实施例提供的一种样本容器开盖装置的花键轴透视图；

图6是本发明实施例提供的一种样本容器开盖装置的位移机构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种样本容器开盖装置的夹爪组件示意图；

图8是图7中A区域的放大示意图；

图9是本发明实施例提供的一种样本容器开盖装置的夹紧摆正机构示意图；

图10是本发明实施例提供的一种样本容器开盖装置的位置传感器安装位置示意图；

图11是本发明实施例提供的一种样本容器开盖装置的工作位置示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

参阅图1所示，本发明样本容器开盖装置，包括：框体100、提升机构200、位移机构300、旋转机构400、夹取机构500、夹紧摆正机构600、样本容器700和轨道800。所述位移机构300设于框体100外部，并于框体100相连接，所述提升机构200设置在框体100上，并贯穿框体100，提供导向及上升力。所述夹取机构500设于提升机构200下部，所述旋转机构400设于框体100旁侧，为夹取机构500提供旋转动力。所述夹紧摆正机构600设于夹取机构500下面，并安装在轨道800上，保证样本容器700夹紧，并防止样本容器700旋转。

参阅图3所示，由上支撑板110、下支撑板120、侧板130组成的支撑机构的框体100，如图10所示，框体100上设有初始位置传感器131和旋转位置传感器132，所述位置传感器131用于检测提升机构200是否处于行程上止点位置，旋转位置传感器132与安装在齿轮上的码盘460配合使用，用于滚珠花键轴所带动的夹取机构的周向复位及开帽时旋转的位置控制。提升机构上升距离和滚珠花键轴旋转圈数相互匹配动作，实现螺纹帽的开启。

参阅图2、3和4，设置于框体100内的用于提升样本容器帽710的提升机构200，提升机构200包括：直线动力源210、运动心轴211、连接部220、滚珠花键230和花键母240、气爪接头250、过渡块260。其中，连接部220包括：电机连接接头221、连接板222与连接块223。

如图4所示，由上至下依次为：直线动力源210设于框架的上支撑板110上方，其内部具有运动心轴211，直线动力源210为运动心轴211提供上、下移动的动力。运动心轴211下端通过电机连接接头221连接在连接板222上，连接接头221相对于连接板222不可以旋转，连接板222与连接块223固定相连，使运动心轴211带动连接板222与连接块223同步上、下移动；设于框架内的能实现上下运动又能周向传递动力的滚珠花键230，所述滚珠花键230上部通过轴承限位连接在连接块223上，由连接块223带动滚珠花键230上下移动，滚珠花键230穿过花键母240心部使用，花键母240有内外圈，外圈固定在框体100的下支撑板120上，内圈可以转动，使滚珠花键230下部伸出框架100外部。所述滚珠花键230下部设有气爪接头250，气爪接头250下方设有过渡块260，所述过渡块260下方设有夹取机构500。

提升机构200的提升过程为：直线动力源210动作，心轴211实现上下运动，通过连接板222与连接块223带动滚珠花键230同步上下移动，从而与滚珠花键230下部固定连接的夹取机构500上下运动，实现提升机构200的提升作用。

在另一实施例中，设于框架内的导向元件271和272，其上、下端分别固定在上支撑板110、下支撑板120上，所述连接块223通过通孔可滑动地连接在导向元件271和272上，所述导向元件271和272限定连接块223沿直线上下运动，防止偏移。

在另一实施例中，参阅图5所示，所述滚珠花键230具有用于走线或走气的中空231，中空231两端可以连接管路接头，实现走气，便于布管或布线。

参阅图1-3和6，所述位移机构300包括支架基板310、气动元件320、运动部件330、滑块安装块340、侧连接块350和气缸连接件360：如图3所示支架基板310固定不动，如图2和3可见所述支架基板310上固定气动元件320和运动部件330，图6可见运动部件330上设有可沿其长度方向移动的滑块，滑块上设有滑块安装块340；其中，气缸连接件360通过螺栓连接气动元件320的气缸杆的头端和滑块安装块340，使气动元件320的气缸杆的头端和滑块安装块340同步移动；进一步的是，滑块安装块340两端设有侧连接块350，侧连接块350连接在框体100上，使滑块安装块340与所述框体100同步移动，实现位移机构300带动框体100移动。

位移机构300的工作过程为：气动元件320启动，气缸杆的头端伸出，通过气缸连接件360带动滑块安装块340移动，从而使框体100移动，实现位移功能。

参阅图11所示，所述位移机构300，气动元件320有两个工作位置，每个位置都有信号反馈元件(图中未标注)，初始状态下，位置信号反馈元件一有信号，即信号一，气动元件320处于缩回位置，即保证夹取机构500处于所需开帽容器上方位置，将容器帽取下后，落帽时气动元件320伸出，位置信号反馈元件二有信号，即信号二，气动元件320处于落帽位置，框体100上的所有部件随动。

参阅图1-3所示，设置于框体100内的用于提供旋转动力的旋转机构400，所述旋转机构400包括电机支架410、电机420、齿轮430、皮带440、齿轮450和码盘460，设于框体100上的电机支架410，设于电机支架410上的电机420，电机420端部设有齿轮430，所述花键母240内圈上设有齿轮450和码盘460，所述齿轮450和码盘460不随提升机构200进行上下运动。所述齿轮430通过皮带440与齿轮450相连接所组成的传动副，实现滚珠花键230的旋转动作，从而带动连接在滚珠花键230下部的夹取机构500旋转，码盘460与旋转位置传感器132的作用配合使用，码盘上开有一个定位槽口，槽口处于旋转位置传感器132感应区时，传感器132没有遮挡信号，为周向初始位置。

参阅图1-3和7所示，设置于所述提升机构200下方的能夹取样本容器帽的夹取机构500，所述夹取机构500包括：开合气爪510、推帽支架520、推头530；气爪510的两个开合部上设有夹爪511、512，用于抓握瓶盖710，推帽支架520上设有气爪510两个开合部打开后推出容器帽的推头530；推头530包括导向套531、弹性元件532、顶杆533和顶头534，所述弹性元件532和顶杆533置于导向套531内部，弹性元件532在顶杆533上方，顶杆533在导向套531内的部分端部设有法兰，顶杆533伸出导向套531的远端连接有顶头534。

所述平行开合气爪510两个极限位置，平行开合气爪510默认是闭合状态，通气时，平行开合气爪510处于开合状态，断气时平行开合气爪510回到闭合状态，闭合状态时可以夹紧容器帽710。在两个极限位置的行程内可以兼容不同直径的容器帽，即抓取到容器帽710。

在另一实施例中，如图8所示，所述夹爪511、512上具有增加与容器帽710摩擦力的的平行镂空513。

参阅图1-3和9所示，设置在轨道800侧面的能夹紧容器和防止容器偏转的夹紧摆正机构600，夹紧摆正机构600包括：摆动气爪安装架610、摆动气爪620、落料通道630、探测器640和探测器650、探测器660和位置探测器670；摆动气爪安装架610，设于其上方的摆动气爪620，摆动气爪620端部设有抓手621、622，抓手621、622端部抓取容器的配合面上设有保护容器的胶垫623和624，摆动气爪620上方设有落料通道630，落料通道630后方设有探测开帽是否成功的探测器660，且摆动气爪620上方设有判断不同样本容器高度的探测器640和探测器650，所述轨道800上设有判断容器座810是否到位的位置探测器670。

参阅图9所示，夹紧摆正机构600具有两个位置状态，每个位置具有信号反馈元件(图中未标注)，摆动气爪620默认状态处于张开状态，位置信号反馈元件五有信号，即信号五，摆动气爪620处于闭合状态，位置信号反馈元件六有信号，即信号六，当信号五和信号六都没有时，摆动气爪620处于夹取容器状态，即夹紧摆正容器。

本发明实施例提供的一种容器连续供给装置的工作原理为：

默认状态下，位移机构300的气动元件320处于缩回状态，反馈信号一；

所述提升机构200中连接板222的挡片遮挡位置传感器131，提升机构200处于行程上止点位置；夹取机构500处于闭合状态，反馈信号三；夹紧摆正机构600中的摆动气爪620默认状态处于张开状态，即P1状态，位置信号反馈元件反馈信号五。

轨道800上设有装载样本容器的容器座810，当载有样本容器700的容器座810在轨道800上到达开帽位时，触发位置探测器670信号，系统收到位置探测器670信号后，摆动气爪620动作，设有抓手621、622的摆动气爪620向内闭合夹紧，摆动气爪620处于闭合状态，即P2状态，抓手621、622本身具有一定高度，可以摆正样本容器，且保证夹紧样本容器的稳定性，此时位置信号反馈元件的信号五和信号六均没有信号，即样本容器在位，且已夹紧样本容器。

设置于摆动气爪620上方的判断不同样本容器帽710高度的探测器640或探测器650触发，有信号反馈，在容器帽710没有脱离之前信号一直处于触发状态，证明样本容器700具有容器帽710，此处也可以根据实际要求设置成判断多个高度的多个探测器。

提升机构200接收到探测器640或探测器650触发信号后，控制阀动作，夹取机构500通气，夹取机构500由闭合状态，转换到开合状态。同时，提升机构200的直线动力源210下降一定步数，通过导向元件271、272及滚珠花键230带动夹取机构500下降到对应容器帽710高度，夹爪511、512包容在容器帽710上，此时弹性元件532被压缩，顶头534压在容器帽710上方，控制阀动作，夹取机构500断气，夹取机构500的平行开合气爪510靠自身的足够夹紧力的将容器帽710夹紧。

通过程序控制，提升机构200和旋转机构400同时匹配动作，旋转机构400中的电机420通过传动副带动滚珠花键230以一定速度旋转，同时提升机构200中的直线动力源210通过心轴211带动夹取机构500以一定速度上升，实现容器帽710的旋转上升动作，实现不同螺距的容器帽710的开启。在旋转机构400和提升机构200同时作用实现夹取机构500的旋转上升，当提升机构200中连接板222的挡片遮挡位置传感器131时，位置传感器131信号被触发，提升机构200和旋转机构400同时停止到达运动到P3状态，此时提升机构200处于行程上止点位置，平行开合气爪510处于夹紧状态，容器帽710脱离样本容器700。

摆动气爪620上方的探测器640或探测器650再次判断样本容器的容器帽是否存在，如果探测器640或探测器650仍然具有信号，那么证明此次开帽失败，程序报警，或重新开启。反之证明开帽成功，摆动气爪620的抓手621、622打开到初始开合状态，位置信号反馈元件六，反馈信号六，等待下一次指令。

位置传感器131的信号被触发，位移机构300中的气动元件320由缩回状态转换到伸出状态，带动框体100及上面的各部件移动，气动元件320反馈信号二，此时，夹取机构500到达落料通道630的落料开口上方，即P4位置，通过程序控制，平行开合气爪510通气，气爪510处于打开状态，推头530中在弹性元件532的作用下，顶头534将容器帽顶出，此处气爪510处于打开状态，容器帽710可以靠重力自行下来，推头530是为了保证落帽可靠性而设计。容器帽710通过落料通道630到达废料收集处，落料通道630一侧设有能使探测器660探测到通道里面的开口，落料通道630开口处设有探测器660，用于探测容器帽710是否被开启或者落帽成功。如果探测器660在没有探测到信号，程序报警；如果探测器660探测到容器帽，开帽成功(205)。

位移机构300中的气动元件320带动框体100回到缩回状态，反馈信号一，一个开帽流程结束，准备进行下一流程。

综上所述，本发明实施例所提供的用于容器开盖装置，既可以实现一般压塞帽的开启，也可实现螺纹帽的开启，采用此种实施方法简化了机械结构，减少了故障点，可靠性高，并且可以有效的降低成本，从而提高了经济效益，增加产品竞争力。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种样本容器的开盖装置，其特征在于，包括：

框体；

芯轴，其下端伸入所述框体，在动力源驱动下纵向移动；

滚珠花键副，其下端伸出所述框体，用于带动抓取机构纵向、横向和旋转运动；

连接部，其固定连接所述芯轴的下端，并旋转连接所述滚珠花键副的上端，用于连接所述芯轴和滚珠花键副同步纵向移动；

旋转机构，其旋转连接所述滚珠花键副，用于驱动滚珠花键副旋转；

位移机构，其连接所述框体，用于带动所述框体横向移动；以及

导向元件，其固定在框体上并平行于纵向方向，与所述框体同步横向移动；

其中，所述连接部横向的两端滑动连接在所述导向元件上，带动芯轴和滚珠花键副与框体同步横向移动。

2.如权利要求1所述的样本容器的开盖装置，其特征在于，所述位移机构包括：

支架基板，其固定不动；

气动元件，其固定在支架基板上，用于提供横向移动的驱动力；其中，所述气动元件包括能够横向移动的气缸端头；

运动部件，其一侧面滑动连接在所述支架基板上，沿支架基板横向移动；

滑块安装块，其固定连接在所述运动部件的另一侧面上，与所述运动部件同步横向移动；

其中，所述滑块安装块与所述气缸端头和框体固定连接，气缸端头通过滑块安装块带动框体横向移动。

3.权利要求2所述的样本容器的开盖装置，其特征在于，所述旋转机构包括：

电机，其通过电机支架固定在所述框体上；

第一齿轮，其固定在所述电机的驱动轴上，与所述驱动轴同步旋转；

第二齿轮，其套设在所述滚珠花键副的外周上，与所述滚珠花键副同步旋转；

其中，所述第一齿轮和第二齿轮通过皮带传动。

4.权利要求3所述的样本容器的开盖装置，其特征在于，所述抓取机构包括：

开合气爪，其两个开合部上设有夹爪，用于抓握容器帽；

推头，其布设在所述两个开合部之间，用于推出容器帽。

5.权利要求4所述的样本容器的开盖装置，其特征在于，还包括：

轨道，其上设置有可沿其长度方向移动的样本座，用于带动样本座移动至抓取机构正下方；其中，所述样本座上放置样本容器。

6.权利要求5所述的样本容器的开盖装置，其特征在于，还包括夹紧摆正机构，其包括：

摆动气爪，其布设在所述样本容器的一侧，用于抓握样本容器；

一个或多个高度探测器，其布设在所述摆动气爪的上方，用于探测容器帽的高度。

7.权利要求6所述的样本容器的开盖装置，其特征在于，所述夹紧摆正机构还包括：

安装架，其上固定摆动气爪；其中，所述安装架内设置中空的落料通道，所述脱离样本容器的容器帽通过落料通道滑出。

8.如权利要求6或7所述的样本容器的开盖装置，其特征在于，所述连接部包括：

连接板，其与所述芯轴的下端连接；

连接块，其与所述连接板固定连接；

其中，所述连接块横向的两端滑动连接所述导向元件；所述滚珠花键副上端通过轴承旋转连接所述连接块。

9.权利要求8所述的样本容器的开盖装置，其特征在于，所述推头包括：

导向套，其内中空；

弹性元件，其布设在所述导向套内；

顶杆，其一端限定在导向套内并抵靠在弹性原件上，在弹性元件的驱动下纵向移动；

顶头，其固定在所述顶杆的另一端上，用于推出容器帽。

10.权利要求9所述的样本容器的开盖装置，其特征在于，所述夹爪上具有增加与容器帽摩擦力的平行镂空。