CN108501020B - 自动化样本管挑管夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动化样本管挑管夹具,其特征在于,包括夹具臂,夹具臂的一端设有第一轴和电磁铁,第一轴的下端与其外侧的空心轴固定连接,电磁铁中间设有一个中心孔,空心轴贯穿电磁铁的中心孔,空心轴的外壁与电磁铁的中心孔间隙配合,空心轴内设有可以沿空心轴轴向滑动的第二轴,第二轴与第一轴之间设有间隙,第二轴的下端沿圆周方向均布有至少3个连杆,每个连杆分别通过销轴与一个夹爪铰接,夹爪的中间设有销孔,夹爪中间的销孔通过铰接轴与空心轴铰接。本发明采用空心轴内的夹爪来夹取挑管,使得样本管的排布不需要考虑夹爪操作空间,可以布置的更加密集,提高的存储的密度,降低存储成本,扩大了对超低温环境的适应范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动化样本管挑管夹具,属于样本管转运技术领域。
背景技术
细胞、组织等生物样本的长期存储需保持在深低温的环境下,通常是-150℃的气相液氮环境。现有的技术是人工方式从液氮罐中取出放置有生物样本管的管架或样本盒,然后在常温环境下,人工使用镊子或直接用手套取出目标样本管。自动化存储设备挑管作业的环境温度设置在-130℃上下比较合适,能保证必要的作业时间,考虑操作的意外情况,这个允许暴露的时间希望尽可能大。由于细胞结晶水玻璃化转变温度<-130℃,样本在常温环境下进行人工挑管工作,造成无关样本的温度波动很大,细胞内水反复冻融、再结晶,对细胞等生物样本造成损伤。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:解决了样本在常温环境下进行人工挑管工作,如何减少或者避免无关样本的温度波动问题。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是提供了一种自动化样本管挑管夹具,其特征在于,包括夹具臂,夹具臂的一端设有第一轴和电磁铁,第一轴的下端与其外侧的空心轴固定连接,电磁铁中间设有一个中心孔,空心轴贯穿电磁铁的中心孔,空心轴的外壁与电磁铁的中心孔间隙配合,空心轴内设有可以沿空心轴轴向滑动的第二轴,第二轴与第一轴之间设有间隙,第二轴的下端沿圆周方向均布有至少3个连杆,每个连杆分别通过销轴与一个夹爪铰接,夹爪的中间设有销孔,夹爪中间的销孔通过铰接轴与空心轴铰接。
优选地,所述的第一轴和第二轴均由耐低温软磁性材料加工制造而成;所述的夹具臂、空心轴、夹爪、连杆均由耐低温不导磁材料制造而成;电磁铁的磁轭用耐低温软磁性材料加工制造而成,电磁铁的线圈用耐低温材料制作而成。
优选地,所述的耐低温软磁性材料为铁镍合金1J50;所述的耐低温不导磁材料为铝及铝合金或铜及铜合金或奥氏体不锈钢;制作电磁铁的线圈所用的耐低温材料为聚酰亚胺漆包铜线。
优选地,所述的空心轴上设有一个沿空心轴轴向设置的槽,第二轴上设有一限位销,限位销设于空心轴的槽内。
优选地,所述的槽的长度不小于间隙的大小。
优选地,所述的夹具臂的外部设有外部装饰件,外部装饰件为耐-150℃以下低温的非金属件。
优选地,所述的第一轴和第二轴之间设有压缩弹簧。
优选地,所述的压缩弹簧采用耐低温不导磁材料制作而成。
优选地,所述的电磁铁通电前,第一轴下端深入电磁铁的中心孔内,间隙的距离为m,m大于0;电磁铁通电后,第一轴和第二轴端面间产生电磁吸力,牵引第二轴沿空心轴轴心向上运动,间隙的距离为n,n小于m,n大于0,通过与第二轴连接的连杆使夹爪绕铰接轴向背离空心轴的轴心方向转动并收拢,从而实现夹爪外侧面对样本管盲孔的夹紧;电磁铁断电后,电磁吸力消失,第二轴在自重作用下沿空心轴轴心方向向下运动,通过与第二轴连接的连杆使夹爪绕铰接轴向空心轴轴心方向转动并张开,从而实现夹爪外侧面与样本管盲孔的接触面的分离,释放带有样本管盲孔的样本管。
本发明采用空心轴内的夹爪来夹取挑管,使得样本管的排布不需要考虑夹爪操作空间,可以布置的更加密集,提高的存储的密度,降低存储成本,扩大了对超低温环境的适应范围。
附图说明
图1为一种自动化样本管挑管夹具的电磁铁断电工作时的示意图;
图2为一种自动化样本管挑管夹具的电磁铁通电工作时的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂,兹以优选实施例,并配合附图作详细说明如下。
本发明为一种自动化样本管挑管夹具,如图1、图2所示,其包括夹具臂1,夹具臂1的一端用于固定作用,且可以绕第二轴心32旋转,通过第二轴心32到第一轴心31之间的距离和绕第二轴心32旋转的角度可确定挑管的具体平面坐标。本发明的挑管夹具可以整体安装在一个具有X轴和Z平移轴自由度的运动平台上,实现样本管的挑管作业。
夹具臂1另一端用于固定第一轴14和电磁铁16,电磁铁16的磁轭用耐低温软磁性材料加工制造,电磁铁16的线圈需要用聚酰亚胺漆包铜线等耐低温材料制作。第一轴14下端与其外侧的空心轴18通过过盈配合或其他方式固定在一起,构成一个无相对运动的组件。第一轴心31为空心轴18的中心轴,空心轴18内设有可以沿空心轴18轴向滑动的第二轴21,构成滑动配合,空心轴18上设有一个沿空心轴18轴向设置的槽,第二轴21上布置一限位销20,限位销20可在空心轴18的一个槽内滑动,槽的长度不小于间隙28的大小。电磁铁16中间设有一个中心孔,空心轴18贯穿电磁铁16的中心孔,空心轴18的外壁与电磁铁16的中心孔间隙配合。第二轴21下端沿圆周方向均布3个连杆22,3个连杆22分别通过销轴23与3个夹爪27铰接,即连杆22和夹爪27在沿第二轴21圆周方向按120°均分布置,夹爪27的中间设有销孔,夹爪27中间的销孔通过铰接轴24与空心轴18铰接。第一轴14和第二轴21必须由耐低温软磁性材料加工制造,比如铁镍合金1J50,夹具臂1、空心轴18、夹爪27、压缩弹簧17、连杆22等应用耐低温不导磁材料制造,比如:铝及铝合金,铜及铜合金,奥氏体不锈钢。
第一轴14下端应深入电磁铁16的中心孔内,第二轴21与第一轴14运动行程范围内,其端面始终不贴合,形成间隙28,该间隙28的距离m大于0,第一轴14和第二轴21之间的间隙28内安装有压缩弹簧17,该压缩弹簧17采用耐低温不导磁材料制作。电磁铁16通电后,第一轴14和第二轴21端面间产生电磁吸力,牵引第二轴21沿空心轴18轴心向上(如图2中,向上箭头34方向)运动,此时,间隙28的距离为n,间隙28的距离n小于间隙28的距离m,间隙28的距离n大于0。第二轴21向上运动,通过3个连杆22使3个夹爪27绕铰接轴24向背离空心轴18的轴心方向转动并收拢,从而实现夹爪27外侧面对样本管盲孔30的夹紧。电磁铁16断电后,电磁吸力消失,第二轴21在自重及压缩弹簧17反弹力作用下沿空心轴18轴心方向(如图1中,向下箭头33方向)向下运动,第二轴21向下运动,通过3个连杆22使3个夹爪27绕铰接轴24向空心轴18轴心方向转动并张开,从而实现夹爪27外侧面与样本管盲孔30的接触面的分离,释放带有样本管盲孔30的样本管。本发明中所有金属部件的材料都应可耐-150℃以下的低温。挑管夹具的外部装饰件10应使用耐-150℃以下低温的非金属件,如聚四氟乙烯。
本发明用于样本管自动存储系统设备,实现样本管的抓取、释放。尤其适用于深低温环境的挑管作业,范围可达:+30℃~-200℃。
Claims (8)
1.一种自动化样本管挑管夹具,其特征在于,包括夹具臂(1),夹具臂(1)的一端设有第一轴(14)和电磁铁(16),第一轴(14)的下端与其外侧的空心轴(18)固定连接,电磁铁(16)中间设有一个中心孔,空心轴(18)贯穿电磁铁(16)的中心孔,空心轴(18)的外壁与电磁铁(16)的中心孔间隙配合,空心轴(18)内设有可以沿空心轴(18)轴向滑动的第二轴(21),第二轴(21)与第一轴(14)之间设有间隙(28),第二轴(21)的下端沿圆周方向均布有至少3个连杆(22),每个连杆(22)分别通过销轴(23)与一个夹爪(27)铰接,夹爪(27)的中间设有销孔,夹爪(27)中间的销孔通过铰接轴(24)与空心轴(18)铰接;
所述的电磁铁(16)通电前,第一轴(14)下端深入电磁铁(16)的中心孔内,间隙(28)的距离为m,m大于0;电磁铁(16)通电后,第一轴(14)和第二轴(21)端面间产生电磁吸力,牵引第二轴(21)沿空心轴(18)轴心向上运动,间隙(28)的距离为n,n小于m,n大于0,通过与第二轴(21)连接的连杆(22)使夹爪(27)绕铰接轴(24)向背离空心轴(18)的轴心方向转动并张开,从而实现夹爪(27)外侧面对样本管盲孔(30)的夹紧;电磁铁(16)断电后,电磁吸力消失,第二轴(21)在自重作用下沿空心轴(18)轴心方向向下运动,通过与第二轴(21)连接的连杆(22)使夹爪(27)绕铰接轴(24)向空心轴(18)轴心方向转动并收拢,从而实现夹爪(27)外侧面与样本管盲孔(30)的接触面的分离,释放带有样本管盲孔(30)的样本管。
2.如权利要求1所述的一种自动化样本管挑管夹具,其特征在于,所述的第一轴(14)和第二轴(21)均由耐低温软磁性材料加工制造而成;所述的夹具臂(1)、空心轴(18)、夹爪(27)、连杆(22)均由耐低温不导磁材料制造而成;电磁铁(16)的磁轭用耐低温软磁性材料加工制造而成,电磁铁(16)的线圈用耐低温材料制作而成。
3.如权利要求2所述的一种自动化样本管挑管夹具,其特征在于,所述的耐低温软磁性材料为铁镍合金1J50;所述的耐低温不导磁材料为铝及铝合金或铜及铜合金或奥氏体不锈钢;制作电磁铁(16)的线圈所用的耐低温材料为聚酰亚胺漆包铜线。
4.如权利要求1所述的一种自动化样本管挑管夹具,其特征在于,所述的空心轴(18)上设有一个沿空心轴(18)轴向设置的槽,第二轴(21)上设有一限位销(20),限位销(20)设于空心轴(18)的槽内。
5.如权利要求4所述的一种自动化样本管挑管夹具,其特征在于,所述的槽的长度不小于间隙(28)的大小。
6.如权利要求1所述的一种自动化样本管挑管夹具,其特征在于,所述的夹具臂(1)的外部设有外部装饰件(10),外部装饰件(10)为耐-150℃以下低温的非金属件。
7.如权利要求1所述的一种自动化样本管挑管夹具,其特征在于,所述的第一轴(14)和第二轴(21)之间设有压缩弹簧(17)。
8.如权利要求7所述的一种自动化样本管挑管夹具,其特征在于,所述的压缩弹簧(17)采用耐低温不导磁材料制作而成。
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CB02 | Change of applicant information |
Address after: 5th floor, Building 1, No. 139 Duhui Road, Minhang District, Shanghai, 201109; Block C, 3rd floor, Building 4 Applicant after: Dongfulong Life Technology Co.,Ltd. Applicant after: Dongfulong Technology Group Co.,Ltd. Address before: 201109 area a and 5 / F, 4th floor, building 1, 139 Duhui Road, Minhang District, Shanghai Applicant before: SHANGHAI TOFFLON MEDICAL EQUIPMENT Co.,Ltd. Applicant before: SHANGHAI TOFFLON SCIENCE AND TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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CB02 | Change of applicant information | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |