CN108857359A - 一种全自动拧盖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动拧盖系统，属于实验装置领域。本发明包括试管架以及拧盖移动机构；所述试管架设置在传动机构上；所述拧盖移动机构跨在所述传动机构上方；所述试管架包括试管架底板和试管架架体，所述试管架架体上设有若干柔性左部抱箍和若干柔性右部抱箍，相邻柔性左部抱箍与柔性右部抱箍之间形成试管容置空间；夹持控制电机通过连接机构分别连接柔性左部抱箍和柔性右部抱箍并控制柔性左部抱箍与柔性右部抱箍靠近或远离；所述拧盖移动机构包括拧盖机构架体，所述拧盖机构架体上设有移动机构和拧盖机构。本发明可实现检测实验室中试管盖的全自动拧上或拧下，极大提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及实验装置领域，特别涉及一种全自动拧盖系统。
背景技术
在食品检验过程中要经常处理和使用大量带盖的试管，要将试管盖拧上或拧下，而且需要移动移动试管至涡旋机进行涡旋操作，另外，涡旋操作中需要人手压持试管盖。
目前这些操作均由人工完成，工作效率非常低。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种全自动拧盖系统。
本发明的技术方案为：
一种全自动拧盖系统，包括试管架以及拧盖移动机构；所述试管架设置在传动机构上；所述拧盖移动机构跨在所述传动机构上方；
所述试管架包括试管架底板和试管架架体，所述试管架架体上设有若干柔性左部抱箍和若干柔性右部抱箍，相邻柔性左部抱箍与柔性右部抱箍之间形成试管容置空间；夹持控制电机通过连接机构分别连接柔性左部抱箍和柔性右部抱箍并控制柔性左部抱箍与柔性右部抱箍靠近或远离；
所述拧盖移动机构包括拧盖机构架体，所述拧盖机构架体上设有移动机构和拧盖机构；所述拧盖机构包括固定在所述移动机构上的伸缩电机一，所述伸缩电机一的伸缩轴固定连接旋转电机，所述旋转电机的输出轴固定连接下部开口的外管，所述外管上固定有十字水平板，所述十字水平板的上面固定设置伸缩电机二，所述伸缩电机二的输出轴固定连接内管的顶部；所述内管与外管滑动连接，所述内管上设有防止十字水平板影响其与外管相对滑动的开口；所述十字水平板下部固定有弹性垫，所述弹性垫内设有压力传感器；所述外管底部设有厚度小于内管的凸环，所述凸环与内管的底部之间固定有柔性环。
作为优选方案，所述连接机构包括与所述夹持控制电机中心轴固定连接并与之垂直的的连扳，与所述连扳上端铰接的上连杆，与所述连扳下端铰接的下连杆，与所述上连杆铰接的上移动杆，与所述下连杆铰接的下移动杆；所述上移动杆上连接有若干与之垂直并与夹持控制电机的中心轴平行的左水平滑杆；所述下移动杆上连接有若干与之垂直并与夹持控制电机的中心轴平行的右水平滑杆；各所述左水平滑杆的两端以及各所述右水平滑杆的两端与试管架一的边部滑槽滑动连接；各所述左水平滑杆分别通过一左直角连杆与上移动杆固定连接；各所述右水平滑杆分别通过一右直角连杆与下移动杆固定连接。
进一步地，各所述柔性左部抱箍固定在左水平滑杆上；各所述柔性右部抱箍固定在右水平滑杆上。
作为优选方案，所述左直角连杆包括左直角连杆垂直部和左直角连杆水平部；所述左直角连杆垂直部与上移动杆固定连接且垂直，所述左直角连杆水平部与左水平滑杆固定连接且垂直。
作为优选方案，所述右直角连杆包括右直角连杆垂直部和右直角连杆水平部；所述右直角连杆垂直部与下移动杆固定连接且垂直，所述右直角连杆水平部与右水平滑杆固定连接且垂直。
作为优选方案，所述移动机构包括Z向移动单元和Y向移动单元；所述移动机构包括四个Z向移动电机以及两条与所述Z向移动电机的输出轴平行的Y向导轨；四个Z向移动电机分别固定在两条Y向导轨的两端部；各Z向移动电机的输出轴上固定有齿轮，齿轮与齿条啮合；所述Y向导轨上设有单边定位滚轮，所述单边定位滚轮安装在Y向移动电机的输出轴上；所述Y向移动电机通过轴托架固定于安装板。
进一步地，所述伸缩电机一固定在安装板上。
作为优选方案，所述试管架底板上安装有激光对准测距装置一；所述安装板上安装有激光对准测距装置二；
进一步地，所述夹持控制电机与PLC控制器一连接；所述伸缩电机一、伸缩电机二、旋转电机、Z向移动电机、Y向移动电机以及压力传感器均与PLC控制器二连接；所述PLC控制器一盒PLC控制器二均与总PLC控制器连接；总PLC控制器还连接激光对准测距装置一、激光对准测距装置二。
本发明的有益效果为：
1、本发明中试管架上的试管容置空间松紧可调，在夹持控制电机的作用下可夹紧试管，可与拧盖机构配合实现拧卸盖；当夹持控制电机放松离心管后，可便于取放试管。
2、本发明中的自动拧盖机构可自动握紧试管盖，在试管管架上夹持控制电机配合夹紧试管的状态下，又可通过旋转电机拧开或拧上试管盖；而且，本发明还可代替人手压持离心管盖进行涡旋操作。
3、本发明可实现检测实验室中试管盖的全自动拧上或拧下，极大提高了工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明全自动拧盖系统的主视结构示意图；
图2为本发明全自动拧盖系统的俯视结构示意图；
图3为图2端部的放大结构示意图；
图4为本发明中试管架的主视结构示意图；
图5为本发明中试管架的俯视结构示意图；
图6为图5中Ⅱ的放大结构示意图；
图7为图4中Ⅰ的放大结构示意图；
图8为试管架中上移动杆通过左直角连杆与左水平滑杆的连接方式示意图；
图9为试管架中下移动杆通过右直角连杆与右水平滑杆的连接方式示意图；
图10为试管架中左水平滑杆与右水平滑杆的位置关系示意图；
图11为本发明重拧盖移动装置的结构示意图；
图12为本发明中拧盖移动装置（部分剖视结）的使用状态示意图；
图13为本发明中拧盖移动装置的俯视结构示意图；
图14为图12中Ⅲ的放大结构示意图；
图15为图14的部分放大结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1-图15所示，一种全自动拧盖系统，包括工作台面A、试管架D以及拧盖移动装置E；工作平台A上设有齿形传送带C，齿形传送带C与若干齿轮啮合；传送带电机C-1固定在工作台面A上，传送带电机轴C-2通过联轴器C-3与齿轮轴C-4连接，从而带动齿形传送带C传动。齿形传送带C上设有四个角形定位板C-5。试管架架体D-3的四个角与四个角形定位板C-5相接触，防止试管架D在齿形传送带C上传动时晃动。
如图4-10所示，本发明中的试管架包括试管架架体D-3，试管架架体D-3底部设有用于承托试管底部的试管架底板D-5。试管架架体D-3上设有试管夹持机构。
试管夹持机构包括夹持控制电机D-29，夹持控制电机D-29固定设置在电机座D-22上，电机座D-22通过螺钉D-21固定在试管架架体D-3上。试管架底板D-5的左端设有PLC控制器D-24。PLC控制器D-24的输出端与夹持控制电机D-29电连接。试管架底板D-5的左端还设有UPS电源D-23，UPS电源可单独为夹持控制电机D-29和PLC控制器D-24供电。
夹持控制电机中心轴D-26通过键D-27固定连接连扳D-28，连扳D-28与夹持控制电机中心轴D-26垂直。连扳D-28的上端通过轴一D-12铰接上连杆D-13的第一端，上连杆D-13的第二端铰接通过轴二D-14铰接上移动杆D-2。连扳D-28的下端通过轴三D-25铰接下连杆D-20的第一端，下连杆D-20的第二端通过轴四D-19铰接下移动杆D-4。
上移动杆D-2上连接有若干左直角连杆，左直角连杆包括与上移动杆D-2垂直的左直角连杆竖直端D-16以及与左直角连杆竖直端D-16垂直的左直角连杆水平端D-15，左直角连杆水平端D-15固定连接左水平滑杆D-7，左水平滑杆D-7与上移动杆D-2垂直并与夹持控制电机中心轴D-26平行。
下移动杆D-4上连接有若干右直角连杆，右直角连杆包括与下移动杆D-4垂直的右直角连杆竖直端D-18以及与右直角连杆竖直端D-18垂直的右直角连杆水平端D-17，右直角连杆水平端D-17固定连接右水平滑杆D-8，右水平滑杆D-8与下移动杆D-4垂直并与夹持控制电机中心轴D-26平行。
各左水平滑杆D-7的左端以及各右水平滑杆D-8的左端均与试管架架体D-3侧边的边部滑槽一D-6滑动连接；各左水平滑杆D-7的右端以及各右水平滑杆D-8的右端均与试管架架体D-3另一侧边的边部滑槽二D-9滑动连接。该设置可以保证上移动杆D-2以及下移动杆D-4均仅在左右方向移动。
各左水平滑杆D-7上均固定有若干柔性左部抱箍D-10，各右水平滑杆D-8上均固定有若干柔性右部抱箍D-11，在本实施例中柔性左部抱箍D-10与柔性右部抱箍D-11均为弧形的乳胶抱箍。各相邻柔性左部抱箍D-10与柔性右部抱箍D-11相对设置，且相邻柔性左部抱箍D-10与柔性右部抱箍D-11之间形成试管容置空间，试管F放在该试管容置空间内。
在本实施例中，上移动杆D-2上沿着X方向均布十根左水平滑杆D-7，各左水平滑杆D-7均布五个柔性左部抱箍D-10。下移动杆D-4上沿着X方向均布十根右水平滑杆D-8，各右水平滑杆D-8均布五个柔性右部抱箍D-11。这样试管架上可以夹持五十根试管F。五十根试管F呈五行十列矩阵排布，五十根试管F的中心所对的试管架底板D-5上设有激光对准测距装置一D-30。
当夹持控制电机D-29带动夹持控制电机中心轴D-26顺时针转动时，上移动杆D-2向右移动，进而带动左水平滑杆D-7上的柔性左部抱箍D-10向右移动；同时，下移动杆D-4向左移动，进而带动右水平滑杆D-8上的柔性右部抱箍D-11向左移动，柔性左部抱箍D-10与柔性右部抱箍D-11之间的间隙变小，试管F被夹紧，在该状态下，工作人员一只手就可以将试管盖拧上或拧下。
当夹持控制电机D-29带动夹持控制电机中心轴D-26逆时针转动时，上移动杆D-2向左移动，进而带动左水平滑杆D-7上的柔性左部抱箍D-10向左移动；同时，下移动杆D-4向右移动，进而带动右水平滑杆D-8上的柔性右部抱箍D-11向右移动，柔性左部抱箍D-10与柔性右部抱箍D-11之间的间隙变大，试管F夹紧状态解除，在该状态下，便于向本发明的试管加上取试管或者放试管。
夹持控制电机中心轴D-26顺时针转动还是逆时针转动通过PLC控制器一D-24控制。PLC控制器一D-24与电机的控制连接方式为本领域所熟知，不再详述PLC控制器一D-24与夹持控制电机D-29的具体连接方式。夹持控制电机D-29的运动过程均通过编程给出确定的路径，比如正转多少为夹紧试管，反转多少为松开试管；该手段也为本领域所熟知，而且不是本发明的关键所在，不作详述。
本发明中试管架架体D-3上还可设置转换开关，可通过转换开关人工控制试管的夹紧或放松。
另外，通过调整柔性左部抱箍D-10与柔性右部抱箍D-11之间的间距，本发明的试管架可用于放置不同规格的试管。
如图11-图15所示，本发明中拧盖移动装置E包括拧盖机构架体E-1，拧盖机构架体E-1跨在齿形传送带C的上方，拧盖机构架体E-1上设有移动机构和拧盖机构。拧盖机构的个数和位置均与试管容置空间一一对应。
其中，移动机构包括Z向移动单元和Y向移动单元；即，该移动机构可Z向和Y向两个方向移动。具体的，移动机构包括四个Z向移动电机E-26以及两条与Z向移动电机E-26的输出轴平行的Y向导轨E-25，两导轨E-25通过连接杆E-24连接为一体。四个Z向移动电机E-26分别通过螺栓固定在两条Y向导轨E-25的两端部；各Z向移动电机E-26的输出轴上固定有齿轮E-7；各装置的四根拧盖机构架体立杆E-1-1均通过螺栓E-1固定设置齿条E-8，各齿条E-8分别与一齿轮E-7啮合。Y向导轨E-25上设有单边定位滚轮E-10单边定位滚轮E-10安装在Y向移动电机E-11的输出轴上；Y向移动电机E-11通过螺栓固定在轴托架E-9上，轴托架E-9通过螺栓固定在安装板E-12上。
拧盖机构包括通过螺栓固定在安装板E-12上的伸缩电机一E-2，伸缩电机一E-2的伸缩轴下端固定有法兰盘E-13，旋转电机E-3通过螺栓固定在法兰盘E-13上。旋转电机E-3的输出轴下端通过螺栓固定连接下部开口的外管E-19，外管E-19上通过螺栓固定有十字水平板E-15，十字水平板E-15的上面通过螺栓固定设置伸缩电机二 E-14，伸缩电机二E-14的输出轴通过螺栓固定连接内管E-17的顶部；内管E-17与外管E-19滑动连接，内管E-17上设有防止十字水平板E-15影响其与外管E-19相对滑动的开口E-16；十字水平板E-15下部固定有弹性垫E-23，弹性垫E-23内设有压力传感器E-22；外管E-19底部设有厚度小于内管E-17的凸环E-20，凸环E-20与内管E-17的底部之间通过螺栓固定有柔性环E-18。弹性垫E-23以及柔性环E-18之间的空间构成夹持瓶盖部位E-4。在本实施例中弹性垫E-23为乳胶弹性垫，柔性环E-18为耐磨乳胶柔性环。
安装板E-12上设有五行十列共五十个拧盖机构，该五十个拧盖机构之间的间距相等，且与试管架中试管容置空间之间的间距相等。在五十个拧盖机构的中心位置所对的安装板E-12上设有激光对准测距装置二E-28。
拧盖机构的下方设有试管盖放置架E-5，用于放置拧下的管盖。
本发明还包括控制机构，控制机构为PLC控制器二E-29，PLC控制器二E-29的输出端与伸缩电机一E-2、伸缩电机二E-14、旋转电机E-3、Z向移动电机E-26、Y向移动电机E-11电连接；PLC控制器二E-29的输入端与压力传感器E-22电连接。由于PLC控制器与伸缩电机、旋转电机以及压力传感器的控制连接方式为本领域所熟知，不再详述PLC控制器二E-29与伸缩电机一E-2、伸缩电机二E-14、旋转电机E-3、Z向移动电机E-26、Y向移动电机E-11以及压力传感器E-22的具体连接方式。伸缩电机一E-2、伸缩电机二E-14、旋转电机E-3、Z向移动电机E-26、Y向移动电机E-11的运动过程均通过编程给出确定的路径；根据本发明的使用过程，可以通过编程实现所需的控制。该手段也为本领域所熟知，而且不是本发明的关键所在，不作详述。
PLC控制器一D-24与PLC控制器二E-29均与总PLC控制器B连接，总PLC控制器B接收PLC控制器一D-24与PLC控制器二E-29的信息，并给PLC控制器一D-24与PLC控制器二E-29发送指令；总PLC控制器B的输入端还与激光对准测距装置一D-30、激光对准测距装置二E-28以及传动带电机C-1电连接。（总PLC控制器与分PLC控制器的连接方式以及总PLC控制器与激光对准测距装置的连接方式均为本领域技术人员所熟知，不作详述）。
使用本发明的全自动拧盖系统时，将带盖的试管F放置在试管架C上，按动总PLC控制器B的启动键，各电控装置部件进入工作状态。传动电机C-1工作，使齿形传送带C移动，当试管架D移动至拧盖移动装置E的下方且激光对准测距装置一D-30对准激光对准测距装置二E-28时，传动电机C-1停止工作，此时，试管架D上的五十个试管F分别与拧盖移动装置E中的五十个夹持瓶盖部位E-4一一相对。Z向移动电机E-26启动，拧盖机构的夹持瓶盖部位E-4移动至试管F上方附近，伸缩电机二E-14工作，伸缩电机二E-14的输出轴带动内管E-17降，使内弯曲变形的柔性环E-18产生径向力达到适宜握紧试管盖F-1的目的。试管盖F-1被握紧后，试管架D上的夹持控制电机D-29工作夹紧试管F，旋转电机E-3旋转，即可拧上或拧下试管盖F-1。弹性垫E-23中的压力传感器E-22可感知拧上或拧下试管盖F-1的进程力度。
如果需要拧下试管盖F-1，根据设定值感知试管盖F-1被拧下后，Z向移动电机带动拧盖机构上移，使试管盖F-1离开试管F，然后在Y向移动电机E-11以及Z向移动电机的配合下，将试管盖F-1放置在试管架放置架E-5上。
如果需要拧上试管盖，伸缩电机二E-14工作，带动柔性环E-17上移，柔性环E-17产生径向压力，握紧试管盖F-1；试管盖F-1握紧后，Y向移动电机E-11以及Z向移动电机反转，将试管盖F-1置于试管F正上方，Z向移动电机E-26下移，将试管盖F-1置于试管F的口部，旋转电机E-3工作，将试管盖F-1拧紧。
如果需要进行涡旋操作，在Z向移动电机E-26和Y向移动电机E-11的配合下，将试管F连同试管盖F-1一起放入涡旋机，然后伸缩电机二 E-14反向工作，伸缩电机二E-14的输出轴拉动内弯曲变形的柔性环E-18上端上移，使得柔性环E-18被拉直，拉直后，柔性环E-18与试管盖F-1之间产生间隙E-27，伸缩电机一E-2微动作，可使压力传感器E-22感知一定压力，可代替人手压持试管盖F-1，进行涡旋操作。
Claims (9)
1.一种全自动拧盖系统，其特征在于：包括试管架以及拧盖移动机构；所述试管架设置在传动机构上；所述拧盖移动机构跨在所述传动机构上方；
所述试管架包括试管架底板和试管架架体，所述试管架架体上设有若干柔性左部抱箍和若干柔性右部抱箍，相邻柔性左部抱箍与柔性右部抱箍之间形成试管容置空间；夹持控制电机通过连接机构分别连接柔性左部抱箍和柔性右部抱箍并控制柔性左部抱箍与柔性右部抱箍靠近或远离；
所述拧盖移动机构包括拧盖机构架体，所述拧盖机构架体上设有移动机构和拧盖机构；所述拧盖机构包括固定在所述移动机构上的伸缩电机一，所述伸缩电机一的伸缩轴固定连接旋转电机，所述旋转电机的输出轴固定连接下部开口的外管，所述外管上固定有十字水平板，所述十字水平板的上面固定设置伸缩电机二，所述伸缩电机二的输出轴固定连接内管的顶部；所述内管与外管滑动连接，所述内管上设有防止十字水平板影响其与外管相对滑动的开口；所述十字水平板下部固定有弹性垫，所述弹性垫内设有压力传感器；所述外管底部设有厚度小于内管的凸环，所述凸环与内管的底部之间固定有柔性环。
2.如权利要求1所述全自动拧盖系统，其特征在于：所述连接机构包括与所述夹持控制电机中心轴固定连接并与之垂直的的连扳，与所述连扳上端铰接的上连杆，与所述连扳下端铰接的下连杆，与所述上连杆铰接的上移动杆，与所述下连杆铰接的下移动杆；所述上移动杆上连接有若干与之垂直并与夹持控制电机的中心轴平行的左水平滑杆；所述下移动杆上连接有若干与之垂直并与夹持控制电机的中心轴平行的右水平滑杆；各所述左水平滑杆的两端以及各所述右水平滑杆的两端与试管架一的边部滑槽滑动连接；各所述左水平滑杆分别通过一左直角连杆与上移动杆固定连接；各所述右水平滑杆分别通过一右直角连杆与下移动杆固定连接。
3.如权利要求2所述全自动拧盖系统，其特征在于：各所述柔性左部抱箍固定在左水平滑杆上；各所述柔性右部抱箍固定在右水平滑杆上。
4.如权利要求2所述全自动拧盖系统，其特征在于：所述左直角连杆包括左直角连杆垂直部和左直角连杆水平部；所述左直角连杆垂直部与上移动杆固定连接且垂直，所述左直角连杆水平部与左水平滑杆固定连接且垂直。
5.如权利要求2所述全自动拧盖系统，其特征在于：所述右直角连杆包括右直角连杆垂直部和右直角连杆水平部；所述右直角连杆垂直部与下移动杆固定连接且垂直，所述右直角连杆水平部与右水平滑杆固定连接且垂直。
6.如权利要求1所述全自动拧盖系统，其特征在于：所述移动机构包括Z向移动单元和Y向移动单元；所述移动机构包括四个Z向移动电机以及两条与所述Z向移动电机的输出轴平行的Y向导轨；四个Z向移动电机分别固定在两条Y向导轨的两端部；各Z向移动电机的输出轴上固定有齿轮，齿轮与齿条啮合；所述Y向导轨上设有单边定位滚轮，所述单边定位滚轮安装在Y向移动电机的输出轴上；所述Y向移动电机通过轴托架固定于安装板。
7.如权利要求6所述全自动拧盖系统，其特征在于：所述伸缩电机一固定在安装板上。
8.如权利要求6所述全自动拧盖系统，其特征在于：所述试管架底板上安装有激光对准测距装置一；所述安装板上安装有激光对准测距装置二。
9.如权利要求8所述全自动拧盖系统，其特征在于：所述夹持控制电机与PLC控制器一连接；所述伸缩电机一、伸缩电机二、旋转电机、Z向移动电机、Y向移动电机以及压力传感器均与PLC控制器二连接；所述PLC控制器一盒PLC控制器二均与总PLC控制器连接；总PLC控制器还连接激光对准测距装置一、激光对准测距装置二。
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