CN109097271A - 一种程序降温装置及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
一种程序降温装置及其操作方法，所述低温存取装置包括：固定基座，为一框架结构；冰箱模块，设于固定基座的框架结构内一侧，冰箱模块用于存储冻存盒和冻存管；中转箱传递机构，设于固定基座的框架结构内另一侧；三维移动夹持机构，设于冰箱模块上方，用于存取冻存盒和冻存管；三维移动夹持机构包括三维移动机构及其上的第一、第二抓取装置，第一抓取装置抓取中转罐；第二抓取装置为冻存吸管装置；罩壳，罩设固定于三维移动夹持机构外周。本发明实现了一体式存取冻存管及冻存盒，不仅提高了存取冻存盒的效率，而且降低了冻存盒暴露在室温环境中的危险，提高了冻存管内存放的生物样本的活性，降低安全隐患。
Description
技术领域
本发明属于冻存盒及冻存管存取的技术领域，特别涉及一种程序降温装置及其操作方法。
背景技术
目前，生物样本冻存管及冻存盒存取已实现自动化操作，但是现有技术中的冻存管及冻存盒存取装置是通过液氮冻存罐进行存取动作的。液氮冻存罐是液氮生物容器的主要产品类型，其包括一个罐体，罐体内设有托盘，托盘上设有冻存架，冻存架上放置冻存盒，冻存盒内放置生物组织等需要被冻存的对象，罐体内的液氮为被冻存的对象提供低温环境。为了便于存取冻存盒，液氮冻存罐的上端设有上盖，上盖上的非中心位置设有盖板，根据需要开启上盖或盖板，以实现补充氮液或存取冻存盒的目的。
随着冷藏需求的增加，所需的液氮冻存罐也越做越大，冻存盒的数量越来越多，如何对冻存盒进行有效管理并便于存取成为必须考虑的问题。目前采用的结构是在罐体内设置冻存架，在冻存架上设置若干用于放置冻存盒的放置区域，通过托盘支撑冻存架，托盘可以旋转，这样能够利用托盘旋转实现冻存架上各位置冻存盒的存取。这种结构的缺陷在于冻存架为单层结构，存放冻存盒的数量还是有限，而且冻存架本身的结构难以实现夹持工具的分层操作，扩容也不容易。
发明内容
本发明的目的在于设计一种程序降温装置及其操作方法，解决一体式存取冻存管及冻存盒的问题，不仅提高了存取冻存盒的效率，而且降低了冻存盒暴露在室温环境中的危险，提高了冻存管内存放的生物样本的活性，降低安全隐患。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种程序降温装置，包括：固定基座，其包括一框架及前、后板和侧板；冰箱模块，其内设两个独立的空间，其中，一空间为程序降温区，内设若干程序降温隔室；所述程序降温区内温度自下向上逐渐升高，形成不同的温度场；另一空间为冻存盒存储区；所述冻存盒存储区内设若干冻存盒存储隔室及对应每个冻存盒存储隔室的保温盖和补氮装置；程序降温机构，设置于所述程序降温区内，其包括至少两个升降机构及用于盛放冻存盒的升降托盘，并分别对应每个程序降温隔室设置；中转箱传递机构，设置于所述固定基座的框架内另一侧；所述固定基座的前板设一传递窗口；三维移动夹持机构，设置于所述冰箱模块上方，用于存取冻存盒和冻存管；三维移动夹持机构包括三维移动机构及其上的第一、第二抓取装置，其中，第一抓取装置抓取中转罐；第二抓取装置为冻存吸管装置；罩壳，罩设固定于所述三维移动夹持机构外周，所述罩壳上端面设有一透明玻璃；控制器，所述阀门组件、程序降温机构、中转箱传递机构、三维移动夹持机构均电性连接该控制器。
进一步，所述程序降温机构包括：安装座，设置于对应所述程序降温区上方的所述冰箱模块上端口处，安装座上沿长度方向设至少两个安装孔；至少两个升降机构，每个升降机构对应所述安装座的一安装孔设置；所述升降机构包括：驱动电机，竖直设置于所述安装座的安装孔处，其输出轴穿过安装孔；所述驱动电机电性连接所述控制器；一丝杆，其上端通过联轴器联接所述驱动电机输出轴，丝杆下端设置于位于所述程序降温区内底部的一固定块；且，穿过所述联轴器的丝杆还穿过一支撑块，该支撑块一侧连接于所述冻存盒存储区的内壁；一升降座，设置于所述丝杆上，与丝杆螺纹配合，随丝杆转动上下升降；用于盛放冻存盒的升降托盘，其一端连接于所述升降座；安全座罩壳，罩设于所述安装座。
优选的，所述三维移动机构包括，
固定基座，为一框架，设置于所述安装基座的框架结构上端面；两根X方向导轨及其上X向滑块，分别平行设置于所述固定基座两侧边框上；X方向驱动机构，包括，两X向驱动丝杆，分别平行设置于所述两根X方向导轨一侧；X向驱动丝杆一端设第一扇形齿轮；两X向驱动块，设置于所述X向驱动丝杆上，与X向驱动丝杆螺纹配合；所述X向滑块连接该X向驱动块；X向驱动电机，设置于所述两根X方向导轨端部之间，通过安装板固定于所述固定基座一侧边框上；X向驱动电机输出轴设X向驱动扇形齿轮；两驱动轴，其两端分别设X向扇形齿轮，并分别与X向驱动电机输出轴的X向驱动扇形齿轮和X向驱动丝杆上的第一扇形齿轮啮合；一Y方向固定座，其两端分别设置于所述两根X方向导轨上的X向滑块上；一Y向驱动丝杆及其上Y向滑块，沿Y方向固定座长度方向设置于所述Y方向固定座上，Y向驱动丝杆一端设扇形齿轮；Y向滑块上端面设一Y方向安装板；Y向驱动电机，设置于所述一根X方向导轨的X向滑块上端面，其输出轴端部设Y向驱动扇形齿轮，并与Y向驱动丝杆一端的扇形齿轮啮合；所述X向驱动电机、Y向驱动电机均电性连接所述控制器。
优选的，所述第一抓取装置包括，第一滑轨及其上滑块，第一滑轨沿所述Y方向固定座长度方向设置于所述Y方向固定座一侧面；第一固定架，包括，固定板，其背面竖直连接于所述Y方向安装板一侧端及第一滑轨上的滑块顶面，固定板下部设通孔；固定框，U形，设置于所述固定板前面下部；升降框架，其为一个上下开口的箱体结构，插置于所述固定架的固定框内，升降框架对应固定板的背面沿长度方向设第一齿条；升降框架两侧面中部沿长度方向设升降导向滑轨及升降导向滑块，该升降导向滑块顶面连接于所述固定框的内壁；所述升降框架的前面上部设两个安装通孔；所述升降框架的上方设一可感测冻存盒的传感器；第一驱动电机，设置于所述Y方向安装板上，其输出轴端部伸出所述固定板下部的通孔，并设置第一驱动齿轮，该第一驱动齿轮与第一齿条啮合，以此带动所述升降框架上下运动；剪叉式升降装置，设置于所述升降框架内；位置传感器，设置于所述固定板下部的通孔旁；一深度传感器，设置于所述升降框架的内壁上端口处；所述第一驱动电机、位置传感器、深度传感器分别电性连接所述控制器；卡夹装置，设置于所述剪叉式升降装置下。
优选的，所述的剪叉式升降装置包括：剪叉式升降架，设置于所述升降框架内，其上部两端分别连接一剪叉滑动块，该两剪叉滑动块两端滑设于两剪叉滑动轴，该两剪叉滑动轴平行设置于所述升降框架内上部；两剪叉滑动块的中部穿设一正反丝杠；
步进电机，其输出轴联接所述正反丝杆，步进电机电性连接所述控制器。
优选的，所述的剪叉式升降装置包括：剪叉式升降架，设置于所述升降框架内；一驱动气缸，设置于所述升降框架内，其活塞杆端部连接所述剪叉式升降架，所述驱动气缸连接所述控制器。
优选的，所述第二抓取装置包括，第二滑轨及其上滑块，第二滑轨沿所述Y方向固定座长度方向设置于所述Y方向固定座的另一侧面；第二固定架，包括，固定板，其背面竖直连接于所述Y方向安装板一侧端及第二滑轨上的滑块顶面，固定板下部设通孔；固定框，U形，设置于所述固定板前面下部；升降柱，插置于所述固定架的固定框内，升降柱对应固定板的背面沿长度方向设第二齿条；升降柱两侧面中部沿长度方向设升降滑轨及升降滑块，该升降滑块顶面连接于所述固定框的内壁；第二驱动电机，设置于所述Y方向安装板上，其输出轴端部伸出所述固定板下部的通孔，并设置第二驱动齿轮，该第二驱动齿轮与第二齿条啮合，以此带动所述升降柱上下运动；所述第二驱动电机电性连接所述控制器；吸管装置，设置于所述升降柱下端。
优选的，所述卡夹装置包括：卡夹框架，为箱体结构，套设于所述剪叉式升降架下端，卡夹框架下端设底板；所述卡夹框架为保温体，其材质为PIR或PUR材料；两卡夹，枢轴连接于所述卡夹框架底板两侧，卡夹中部向上凸起形成一连接部；两活动板，两活动板下端部活动连接所述两卡夹中部的连接部；磁铁框架，设置于所述卡夹框架的底板上端面中央；所述两活动板上端部伸入该磁铁框架内；框架式电磁铁，设置于所述磁铁框架内，框架式电磁铁内设一动铁芯，该动铁芯下端设容置槽，所述两活动板上端部伸入该容置槽，并通过一连接轴穿设连接所述动铁芯；所述连接轴的两侧设挡片，对应的，所述磁铁框架的内壁两侧设挡块；所述框架式电磁铁与所述控制器电性连接。
优选的，所述中转箱传递机构，包括，固定基座，设置于设置于所述固定基座的框架结构内另一侧；位于所述冰箱模块旁，固定基座包括底板、两侧板及其前侧的固定门框；固定门框两侧边框下部设通孔；底板中央沿轴向设条形导孔；两个导向板，导向板断面呈U型结构，分别水平设置于所述固定基座内两侧壁，两个导向板开口相对设置；中转箱盛放板，设置于所述两个导向板之间，其两侧嵌设于两个导向板U型结构的开口内；前门板，其大小与所述固定门框匹配；前门驱动机构，包括：两丝杆，分别水平设置于所述固定基座侧板外侧面，丝杆两端固定支架连接于所述固定基座侧板；丝杆上设与之螺纹配合的滑块；两连杆，两连杆的一端活动连接于所述两丝杆上的两滑块外侧面，两连杆的另一端穿过所述固定门框两侧边框下部的通孔、活动连接于所述前门板内侧面下部两侧；一驱动电机，联接所述丝杆一端，该驱动电机通过安装座连接于所述固定基座侧板外侧面上；所述驱动电机电性连接所述控制器；传递机构，包括，两皮带轮、及其上皮带，两皮带轮、设置于所述固定基座底板中央的条形导孔两端下方，皮带上设推块，推块伸出条形导孔对应中转箱盛放板前后端；第一传递驱动电机，设置于所述固定基座底板底面，其输出轴联接所述皮带轮。
优选的，所述剪叉式升降架的两侧上下分别设一滚动轴承，对应的，所述升降框架内壁上部中央轴向设置一与所述滚动轴承配合的带凹槽的导柱，所述卡夹框架内壁上部中央轴向设导槽。
优选的，所述卡夹框架的两侧外壁中央分别竖直设置至少一滑轮，对应的，所述升降框架内壁中央下部分别竖直设置一与该滑轮配合的导向柱。
优选的，所述剪叉式升降装置中的步进电机输出轴端部及所述正反丝杠的一端部分别设一同步带轮，并通过一同步带联接；所述正反丝杠的两侧设轴承和轴承座，该轴承座固定于所述升降框架内壁。
优选的，所述冰箱模块内设两个独立的空间，其中，一空间为程序降温区，内设若干程序降温隔室；该程序降温区内设一插置底部的补氮管，该补氮管上端通过管路及阀门组件连接至液氮源，使程序降温区内温度自下向上逐渐升高，形成不同的温度场；另一空间为冻存盒存储区；所述冻存盒存储区内设若干冻存盒存储隔室及对应每个冻存盒存储隔室的保温盖和补氮装置。
优选的，所述中转箱传递机构还包括门板侧传递机构，其包括：支撑罩壳，设置于所述前门板内侧面，其中央沿轴向设条形孔；两传动皮带轮及其上传动皮带，两传动皮带轮、设置于所述支撑罩壳下的前门板内侧面，分别对应条形孔两端下方，传动皮带外露于条形孔；第二传递驱动电机，设置于所述支撑罩壳下的前门板内侧面，其输出轴联接所述传动皮带轮；所述第二传递驱动电机电性连接所述控制器。
优选的，还设中转箱存取窗口，设置于所述中转箱传递机构上方的所述固定基座框架结构上，其包括：一固定箱体，其包括上盖板及侧板组成，上盖板对所述中转箱传递机构的一侧设中转箱存取口；相对的两侧侧板内壁沿长度方向凸设上、下轨道，上、下轨道、上下设置，且，下轨道位于所述中转箱存取口一侧，上轨道前端部位于下轨道后端部上方；滑动式盖板，呈U形，其两侧外壁对应所述上、下轨道、设凸块，使滑动式盖板可沿固定箱体两侧内壁上、下轨道、滑动；两滑轮及其上传动带，两滑轮设置于所述固定箱体内侧中央；第三传递驱动电机，设置于所述固定箱体内侧中央，其输出轴联接所述滑轮；第三传递驱动电机电性连接所述控制器。
本发明所述的程序降温装置的操作方法，其包括如下步骤：
1)通过对所述冰箱模块补氮，控制冰箱模块内程序降温区和冻存盒存储区的温度，且，使程序降温区内设的程序降温隔室内温度自下向上逐渐升高，形成不同的温度场；
2)将待程序降温的冻存盒放入中转箱中，通过中转箱存取窗口、中转箱传递机构将所述中转箱转入所述罩壳内；
3)所述中转箱开盖，启动所述三维移动夹持机构，第一抓取装置移动至中转箱的上方，将中转箱中的冻存盒提取出并移动至扫码器扫码二维码后，再次移动至所述冰箱模块程序降温区，放入所述程序降温机构上；
4)所述程序降温机构携带冻存盒在从程序降温区上至下移动至需要冻存温度的温度场，如果程序降温区为恒温区，直接降至底部即可，若程序降温区为多阶段温度场时，可从上至下分别在不同的温度场静置一定时间，直至降至所需冻存温度为止，即可完成冻存盒的程序降温；
5)程序降温结束后，所述程序降温机构再将冻存盒升至程序降温区上方，所述三维移动夹持机构第一抓取装置启动并抓取冻存盒，再移动至冻存盒存储区上方，将冻存盒放置于冻存盒存储区内，即可完成冻存盒的存储。
进一步，如果需要对冻存盒中的冻存管提取出并存入所述冻存盒存储区内时，所述三维移动夹持机构第二抓取装置启动，移动至所述冻存盒存储区上方，板架机械手启动并将冻存盒放在挑管支撑架上，吸管装置启动，将挑管支撑架内的冻存管吸出，三维移动夹持机构移动至冻存盒存储区上方，吸管装置启动将吸出的冻存管通过断气将冻存管放入冻存盒存储区内的冻存盒。
本发明的有益效果：
本发明实现了自动化一体式存取冻存管及冻存盒，提高了存取冻存盒的效率，降低了冻存盒暴露在室温环境中的危险，同时提高了冻存管内存放的生物样本的活性；增加程序降温环节，更好的保持冻存盒内的生物样本活性，降低安全隐患。
附图说明
图1为本发明实施例的立体图1；
图2为本发明实施例的立体分解图1；
图3为本发明实施例的立体图2；
图4为本发明实施例的立体分解图2；
图5为本发明实施例中冰箱模块的立体图；
图6为图5的俯视图；
图7为本发明实施例中冰箱模块的立体分解图1；
图8为本发明实施例中冰箱模块的立体分解图2；
图9为本发明实施例中冰箱模块的立体分解图3；
图10为本发明实施例中程序降温机构的立体图；
图11为本发明实施例中三维移动夹持机构的立体图1；
图12为本发明实施例中三维移动夹持机构的立体图2；
图13为本发明实施例中第二抓取装置的立体图；
图14为本发明实施例中第二抓取装置的立体分解图1；
图15为本发明实施例中第二抓取装置的立体分解图2；
图16为本发明实施例中第一抓取装置的立体图；
图17为本发明实施例中第一抓取装置的立体分解图1；
图18为本发明实施例中第一抓取装置的立体分解图2；
图19为本发明实施例中第一抓取装置的立体分解图3；
图20为本发明实施例中第一抓取装置的立体分解图4。
图21为本发明实施例中第一抓取装置的立体分解图5；
图22为本发明实施例中剪叉式升降装置实施例2的立体图；
图23为本发明实施例中中转箱传递机构的正视图；
图24为本发明实施例中中转箱传递机构的立体图1；
图25为本发明实施例中中转箱传递机构的立体图2；
图26为本发明实施例中中转箱传递机构的立体分解图；
图27为本发明实施例中中转箱传递机构的立体分解图1；
图28为本发明实施例型中中转箱传递机构的立体分解图2；
具体实施方式
参见图1～图28，本发明的程序降温装置，其包括：
固定基座1，其包括一框架101及前板102、后板103、侧板104和顶板105；
冰箱模块2，其内设两个独立的空间，其中，一空间为程序降温区21，内设若干程序降温隔室；该程序降温区21内设一插置底部的补氮管23，该补氮管23上端通过管路及阀门组件24连接至液氮源，使程序降温区内温度自下向上逐渐升高，形成不同的温度场；另一空间为冻存盒存储区22；所述冻存盒存储区22内设若干冻存盒存储隔室及对应每个冻存盒存储隔室的保温盖25和补氮装置；
程序降温机构4，设置于所述程序降温区21内，其包括至少两个升降机构及用于盛放冻存盒的升降托盘，并分别对应每个程序降温隔室设置；
中转箱传递机构3，设置于所述固定基座1的框架101内另一侧；所述固定基座1的前板102设一传递窗口1021；
三维移动夹持机构，设置于所述冰箱模块2上方，用于存取冻存盒和冻存管；三维移动夹持机构包括三维移动机构5及其上的第一、第二抓取装置6、7，其中，第一抓取装置6抓取中转罐；第二抓取装置7为冻存吸管装置；
罩壳8，罩设固定于所述三维移动夹持机构外周，所述罩壳8上端面设有一透明玻璃81；
控制器，所述阀门组件、程序降温机构、中转箱传递机构、三维移动夹持机构均电性连接该控制器。
进一步，所述程序降温机构4，包括：
安装座41，设置于对应所述程序降温区22上方的所述冰箱模块2上端口处，安装座41上沿长度方向设四个安装孔411；
四个升降机构42，每个升降机构42对应所述安装座41的一安装孔411设置；所述升降机构42(以升降机构42为例，下同)包括：
驱动电机421，竖直设置于所述安装座41的安装孔411处，其输出轴穿过安装孔411；所述驱动电机电性连接所述控制器；
一丝杆422，其上端联接所述驱动电机421输出轴，丝杆422下端设置于位于所述程序降温区22内底部的一固定块423；且，穿过所述联轴器的丝杆422还穿过一支撑块424，该支撑块424一侧连接于所述冻存盒存储区21的内壁；
一升降座425，设置于所述丝杆422上，与丝杆422螺纹配合，随丝杆422转动上下升降；
用于盛放冻存盒的升降托盘426，其一端连接于所述升降座425；
安全座罩壳427，罩设于所述安装座41；
进一步，所述三维移动机构5包括，
固定座51，为一框架，设置于所述固定座1的框架上端口及中转箱传递机构3上方；
两根X方向导轨52、52’及其上X向滑块521(以X方向导轨52为例，下同)，分别平行设置于所述固定座51两侧边框上；
X方向驱动机构53，包括，
两X向驱动丝杆531，分别平行设置于所述两根X方向导轨52、52’一侧；X向驱动丝杆531一端设第一扇形齿轮；
两X向驱动块532，设置于所述X向驱动丝杆531上，与X向驱动丝杆531螺纹配合；所述X向滑块521连接该X向驱动块532；
X向驱动电机533，设置于所述两根X方向导轨52、52’端部之间，通过安装板固定于所述固定座51一侧边框上；X向驱动电机533输出轴设X向驱动扇形齿轮；
两驱动轴534，其两端分别设X向扇形齿轮，并分别与X向驱动电机533输出轴的X向驱动扇形齿轮和X向驱动丝杆531上的第一扇形齿轮啮合；
一Y方向固定座54，其两端分别设置于所述两根X方向导轨52上的X向滑块521上；
一Y向驱动丝杆55及其上Y向滑块56，沿Y方向固定座54长度方向设置于所述Y方向固定座54上，Y向驱动丝杆55一端设扇形齿轮；Y向滑块56上端面设一Y方向安装板57；
Y向驱动电机58，设置于所述一根X方向导轨52的X向滑块521上端面，其输出轴端部设Y向驱动扇形齿轮，并与Y向驱动丝杆55一端的扇形齿轮啮合；所述X向驱动电机、Y向驱动电机均电性连接所述控制器。
又，本发明所述第一抓取装置6包括，
第一滑轨61及其上滑块611，第一滑轨61沿所述Y方向固定座54长度方向设置于所述Y方向固定座54一侧面；
第一固定架62，包括，
固定板621，其背面竖直连接于所述Y方向安装板57一侧端及第一滑轨61上的滑块611顶面，固定板621下部设通孔6211；
固定框622，U形，设置于所述固定板621前面下部；
升降框架63，其为一个上下开口的箱体结构，插置于所述固定架62的固定框622内，升降框架63对应固定板621的背面沿长度方向设第一齿条64；升降框架63两侧面中部沿长度方向设升降导向滑轨631及升降导向滑块632，该升降导向滑块632顶面连接于所述固定框622的内壁；所述升降框架63的前面上部设两个安装通孔633；
第一驱动电机65，设置于所述Y方向安装板57上，其输出轴端部伸出所述固定板621下部的通孔6211，并设置第一驱动齿轮66，该第一驱动齿轮66与第一齿条64啮合，以此带动所述升降框架63上下运动；
剪叉式升降装置67，设置于所述升降框架63内；
位置传感器17，设置于所述固定板621下部的通孔6211旁；
一深度传感器18，设置于所述升降框架63的内壁上端口处；所述第一驱动电机、位置传感器、深度传感器分别电性连接所述控制器；
卡夹装置68，设置于所述剪叉式升降装置67下。
优选的，所述剪叉式升降装置67，包括：
剪叉式升降架671，设置于所述升降框架2内，其上部两端分别连接一剪叉滑动块672、672’，该两剪叉滑动块672、672’两端滑设于两剪叉滑动轴673、673’，该两剪叉滑动轴673、673’平行设置于所述升降框架63内上部；两剪叉滑动块672、672’的中部穿设一正反丝杠674；
步进电机675，其输出轴联接所述正反丝杆674；
卡夹装置68，设置于所述剪叉式升降架671下端；
一控制器(图中未示)，所述驱动电机、步进电机、卡夹装置分别电性连接该控制器。
优选的，所述卡夹装置68包括：
卡夹框架681，为箱体结构，套设于所述剪叉式升降架61下端，卡夹框架681下端设底板6811；
两卡夹682、682’，枢轴连接于所述卡夹框架底板6811两侧，卡夹682、682’中部向上凸起形成一连接部6821、6821’；两卡夹682、682’夹持冻存盒100；
两活动板683、683’，两活动板683、683’下端部活动连接所述两卡夹682、682’中部的连接部6821、6821’；
磁铁框架684，设置于所述卡夹框架681的底板6811上端面中央；所述两活动板683、683’上端部伸入该磁铁框架684内；
框架式电磁铁685，设置于所述磁铁框架684内，框架式电磁铁685内设一动铁芯6851，该动铁芯6851下端设容置槽68511，所述两活动板683、683’上端部伸入该容置槽68511，并通过一连接轴686穿设连接所述动铁芯6851；所述框架式电磁铁685与所述控制器电性连接。
优选的，所述剪叉式升降架671的两侧上下分别设一滚动轴承15、15’(以剪叉式升降架671一侧为例，下同)，对应的，所述升降框架63内壁上部中央轴向设置一与所述滚动轴承15配合的带凹槽的导柱16，所述卡夹框架681内壁上部中央轴向设供滚动轴承15’滑动的导槽6812。
优选的，所述卡夹框架681的两侧外壁中央分别竖直设置两滑轮689(以一侧滑轮689为例，下同)，对应的，所述升降框架63内壁中央下部分别竖直设置一与该滑轮689配合的导向柱634。
优选的，所述剪叉式升降装置6中的步进电机675输出轴端部及所述正反丝杠674的一端部分别设一同步带轮676、676’，并通过一同步带677联接。
优选的，所述正反丝杠674的两侧设轴承和轴承座679、679’，该轴承座679、679’固定于所述升降框架63内壁。
优选的，所述固定板621下部的通孔6211旁设位置传感器17，所述升降框架63的内壁上端口处设一深度传感器18，所述位置传感器17、深度传感器18分别与所述控制器电性连接。
优选的，所述连接轴686的两侧设挡片6861、6862，对应的，所述磁铁框架684的内壁两侧设挡块6841、6842，以此控制连接轴686转动范围。
参见图8，本发明所述的剪叉式升降装置6，包括，剪叉式升降架61，设置于所述升降框架63内；一驱动气缸678，设置于所述升降框架63内，其活塞杆端部连接所述剪叉式升降架61。
另外，本发明所述第二抓取装置7包括，
第二滑轨71及其上滑块711，第二滑轨71沿所述Y方向固定座54长度方向设置于所述Y方向固定座54的另一侧面；
第二固定架72，包括，
固定板721，其背面竖直连接于所述Y方向安装板57一侧端及第二滑轨71上的滑块711顶面，固定板721下部设通孔7211；
固定框722，U形，设置于所述固定板721前面下部；
升降柱73，插置于所述固定架72的固定框722内，升降柱73对应固定板721的背面沿长度方向设第二齿条74；升降柱73两侧面中部沿长度方向设升降滑轨731及升降滑块732，该升降滑块732顶面连接于所述固定框722的内壁；
第二驱动电机75，设置于所述Y方向安装板57上，其输出轴端部伸出所述固定板721下部的通孔7211，并设置第二驱动齿轮76，该第二驱动齿轮76与第二齿条74啮合，以此带动所述升降柱73上下运动；
吸管装置77，设置于所述升降柱73下端。
优选的，所述吸管装置77包括：
安装块771，其上设一安装通孔；该安装块771设置于所述升降柱73下端；
吸头772，插置于所述安装块771的安装通孔内；
弹簧773，套设于所述吸头772上部。
优选的，所述中转箱传递机构3，包括，
固定基座31，设置于设置于所述固定基座1的框架结构内另一侧；位于所述冰箱模块2旁，固定基座31包括底板311、两侧板312及其前侧的固定门框313；固定门框313两侧边框下部设通孔3131；底板311中央沿轴向设条形导孔3111；
两个导向板32、32’，导向板断面呈U型结构，分别水平设置于所述固定基座31内两侧壁，两个导向板32、32’开口相对设置；
中转箱盛放板33，设置于所述两个导向板32、32’之间，其两侧嵌设于两个导向板32、32’U型结构的开口内；
前门板34，其大小与所述固定门框313匹配；
前门驱动机构35，包括：
两丝杆351(以一侧丝杆351为例，下同)，分别水平设置于所述固定基座31侧板312外侧面，丝杆351两端固定支架连接于所述固定基座侧板312；丝杆351上设与之螺纹配合的滑块352；
两连杆353，两连杆353的一端活动连接于所述两丝杆351上的两滑块352外侧面，两连杆353的另一端穿过所述固定门框313两侧边框下部的通孔3131活动连接于所述前门板34内侧面下部两侧；
一驱动电机354，联接所述丝杆351一端，该驱动电机354通过安装座连接于所述固定基座31侧板312外侧面上；
传递机构36，包括，
两皮带轮361、362及其上皮带363，两皮带轮361、362设置于所述固定基座31底板311中央的条形导孔3111两端下方，皮带363上设推块364，推块364伸出条形导孔3111对应中转箱盛放板33前后端；
第一传递驱动电机37，设置于所述固定基座31底板311底面，其输出轴联接所述皮带轮361。
更进一步，本发明所述中转箱传递机构3还包括门板侧传递机构38，其包括：
支撑罩壳381，设置于所述前门板34内侧面，其中央沿轴向设条形孔3811；
两传动皮带轮382、382’及其上传动皮带383，两传动皮带轮382、382’设置于所述支撑罩壳381下的前门板34内侧面，分别对应条形孔3811两端下方，传动皮带383外露于条形孔3811；
第二传递驱动电机385，设置于所述支撑罩壳381下的前门板34内侧面，其输出轴联接所述传动皮带轮382。
另外，本发明还设中转箱存取窗口9，设置于所述中转箱传递机构3上方的所述固定基座1框架结构上，其包括：
一固定箱体91，其包括上盖板911及侧板912组成，上盖板911对所述中转箱传递机构3的一侧设中转箱存取口9111；相对的两侧侧板912(以一侧侧板912为例，下同)内壁沿长度方向凸设上、下轨道92、93，上、下轨道92、93上下设置，且，下轨道93位于所述中转箱存取口9111一侧，上轨道92前端部位于下轨道93后端部上方；
滑动式盖板94，呈U形，其两侧外壁对应所述上、下轨道92、93设凸块941、942，使滑动式盖板94可沿固定箱体91两侧内壁上、下轨道92、93滑动；
两滑轮95、95’及其上传动带96，两滑轮95、95’设置于所述固定箱体91内侧中央；
第三传递驱动电机98，设置于所述固定箱体91内侧中央，其输出轴联接所述滑轮95。
工作原理：
本发明程序降温装置的操作方法，其包括如下步骤：
1)通过对所述冰箱模块补氮，控制冰箱模块内程序降温区和冻存盒存储区的温度，且，使程序降温区内设的程序降温隔室内温度自下向上逐渐升高，形成不同的温度场；如程序降温区的温度设定为恒温-80℃，或设定四个温度场，自上向下分别为-20℃、-40℃、-60℃、-80℃；
2)将待程序降温的冻存盒放入中转箱中，通过中转箱存取窗口、中转箱传递机构将所述中转箱转入所述罩壳内；
3)所述中转箱开盖，启动所述三维移动夹持机构，第一抓取装置移动至中转箱的上方，将中转箱中的冻存盒提取出并移动至扫码器扫码二维码后，再次移动至所述冰箱模块程序降温区，放入所述程序降温机构上；
4)所述程序降温机构携带冻存盒在从程序降温区上至下移动至需要冻存温度的温度场，如果程序降温区为恒温区恒温-80℃，直接降至底部即可，若程序降温区为多阶段温度场时，可从上至下分别在-20℃、-40℃、-60℃、-80℃不同的温度场静置一定时间，直至降至所需冻存温度为止，即可完成冻存盒的程序降温；
5)程序降温结束后，所述程序降温机构再将冻存盒升至程序降温区上方，所述三维移动夹持机构第一抓取装置启动并抓取冻存盒，再移动至冻存盒存储区上方，将冻存盒放置于冻存盒存储区内，即可完成冻存盒的存储。
进一步，如果需要对冻存盒中的冻存管提取出并存入所述冻存盒存储区内时，所述三维移动夹持机构第二抓取装置启动，移动至所述冻存盒存储区上方，板架机械手启动并将冻存盒放在挑管支撑架上，吸管装置启动，将挑管支撑架内的冻存管吸出，三维移动夹持机构移动至冻存盒存储区上方，吸管装置启动将吸出的冻存管通过断气将冻存管放入冻存盒存储区内的冻存盒。
Claims (15)
1.一种程序降温装置，其特征在于，包括：
固定基座，其包括一框架及前、后板和侧板；
冰箱模块，其内设两个独立的空间，其中，一空间为程序降温区，内设若干程序降温隔室；所述程序降温区内温度自下向上逐渐升高，形成不同的温度场；另一空间为冻存盒存储区；所述冻存盒存储区内设若干冻存盒存储隔室及对应每个冻存盒存储隔室的保温盖；
程序降温机构，设置于所述程序降温区内，其包括至少两个升降机构及用于盛放冻存盒的升降托盘，并分别对应每个程序降温隔室设置；
中转箱传递机构，设置于所述固定基座的框架内另一侧；所述固定基座的前板设一传递窗口；
三维移动夹持机构，设置于所述冰箱模块上方，用于存取冻存盒和冻存管；三维移动夹持机构包括三维移动机构及其上的第一、第二抓取装置，其中，第一抓取装置抓取中转罐；第二抓取装置为冻存吸管装置；
罩壳，罩设固定于所述三维移动夹持机构外周，所述罩壳上端面设有一透明玻璃；
控制器，所述阀门组件、程序降温机构、中转箱传递机构、三维移动夹持机构均电性连接该控制器。
2.如权利要求1所述的程序降温装置，其特征在于，所述程序降温机构包括：
安装座，设置于对应所述程序降温区上方的所述冰箱模块上端口处，安装座上沿长度方向设至少两个安装孔；
至少两个升降机构，每个升降机构对应所述安装座的一安装孔设置；所述升降机构包括：
驱动电机，竖直设置于所述安装座的安装孔处，其输出轴穿过安装孔；所述驱动电机电性连接所述控制器；
一丝杆，其上端通过联轴器联接所述驱动电机输出轴，丝杆下端设置于位于所述程序降温区内底部的一固定块；且，穿过所述联轴器的丝杆还穿过一支撑块，该支撑块一侧连接于所述冻存盒存储区的内壁；
一升降座，设置于所述丝杆上，与丝杆螺纹配合，随丝杆转动上下升降；
用于盛放冻存盒的升降托盘，其一端连接于所述升降座；
安全座罩壳，罩设于所述安装座。
3.如权利要求1所述的程序降温装置，其特征在于，所述三维移动机构包括，
固定座，为一框架，设置于所述固定基座的框架结构上端面；
两根X方向导轨及其上X向滑块，分别平行设置于所述固定座两侧边框上；
X方向驱动机构，包括，
两X向驱动丝杆，分别平行设置于所述两根X方向导轨一侧；X向驱动丝杆一端设第一扇形齿轮；
两X向驱动块，设置于所述X向驱动丝杆上，与X向驱动丝杆螺纹配合；所述X向滑块连接该X向驱动块；
X向驱动电机，设置于所述两根X方向导轨端部之间，通过安装板固定于所述固定座一侧边框上；X向驱动电机输出轴设X向驱动扇形齿轮；
两驱动轴，其两端分别设X向扇形齿轮，并分别与X向驱动电机输出轴的X向驱动扇形齿轮和X向驱动丝杆上的第一扇形齿轮啮合；
一Y方向固定座，其两端分别设置于所述两根X方向导轨上的X向滑块上；
一Y向驱动丝杆及其上Y向滑块，沿Y方向固定座长度方向设置于所述Y方向固定座上，Y向驱动丝杆一端设扇形齿轮；Y向滑块上端面设一Y方向安装板；
Y向驱动电机，设置于所述一根X方向导轨的X向滑块上端面，其输出轴端部设Y向驱动扇形齿轮，并与Y向驱动丝杆一端的扇形齿轮啮合；所述X向驱动电机、Y向驱动电机均电性连接所述控制器。
4.如权利要求1所述的程序降温装置，其特征在于，所述第一抓取装置包括，
第一滑轨及其上滑块，第一滑轨沿所述Y方向固定座长度方向设置于所述Y方向固定座一侧面；
第一固定架，包括，
固定板，其背面竖直连接于所述Y方向安装板一侧端及第一滑轨上的滑块顶面，固定板下部设通孔；
固定框，U形，设置于所述固定板前面下部；
升降框架，其为一个上下开口的箱体结构，插置于所述固定架的固定框内，升降框架对应固定板的背面沿长度方向设第一齿条；升降框架两侧面中部沿长度方向设升降导向滑轨及升降导向滑块，该升降导向滑块顶面连接于所述固定框的内壁；所述升降框架的前面上部设两个安装通孔；所述升降框架的上方设一可感测冻存盒的传感器；
第一驱动电机，设置于所述Y方向安装板上，其输出轴端部伸出所述固定板下部的通孔，并设置第一驱动齿轮，该第一驱动齿轮与第一齿条啮合，以此带动所述升降框架上下运动；
剪叉式升降装置，设置于所述升降框架内；
位置传感器，设置于所述固定板下部的通孔旁；
一深度传感器，设置于所述升降框架的内壁上端口处；所述第一驱动电机、位置传感器、深度传感器分别电性连接所述控制器；
卡夹装置，设置于所述剪叉式升降装置下。
5.如权利要求4所述的程序降温装置，其特征在于，所述的剪叉式升降装置包括：
剪叉式升降架，设置于所述升降框架内，其上部两端分别连接一剪叉滑动块，该两剪叉滑动块两端滑设于两剪叉滑动轴，该两剪叉滑动轴平行设置于所述升降框架内上部；两剪叉滑动块的中部穿设一正反丝杠；所述正反丝杠的两侧设轴承和轴承座，该轴承座固定于所述升降框架内壁；
步进电机，其输出轴端部及所述正反丝杠的一端部分别设一同步带轮，并通过一同步带联接；步进电机电性连接所述控制器。
6.如权利要求1所述的程序降温装置，其特征在于，所述的剪叉式升降装置包括：剪叉式升降架，设置于所述升降框架内；一驱动气缸，设置于所述升降框架内，其活塞杆端部连接所述剪叉式升降架，所述驱动气缸连接所述控制器。
7.如权利要求1所述的程序降温装置，其特征在于，所述第二抓取装置包括，
第二滑轨及其上滑块，第二滑轨沿所述Y方向固定座长度方向设置于所述Y方向固定座的另一侧面；
第二固定架，包括，
固定板，其背面竖直连接于所述Y方向安装板一侧端及第二滑轨上的滑块顶面，固定板下部设通孔；
固定框，U形，设置于所述固定板前面下部；
升降柱，插置于所述固定架的固定框内，升降柱对应固定板的背面沿长度方向设第二齿条；升降柱两侧面中部沿长度方向设升降滑轨及升降滑块，该升降滑块顶面连接于所述固定框的内壁；
第二驱动电机，设置于所述Y方向安装板上，其输出轴端部伸出所述固定板下部的通孔，并设置第二驱动齿轮，该第二驱动齿轮与第二齿条啮合，以此带动所述升降柱上下运动；所述第二驱动电机电性连接所述控制器；
吸管装置，设置于所述升降柱下端。
8.如权利要求4所述的程序降温装置，其特征在于，所述卡夹装置包括：
卡夹框架，为箱体结构，套设于所述剪叉式升降架下端，卡夹框架下端设底板；所述卡夹框架为保温体，其材质为PIR或PUR材料；所述卡夹框架的两侧外壁中央分别竖直设置至少一滑轮，对应的，所述升降框架内壁中央下部分别竖直设置一与该滑轮配合的导向柱；
两卡夹，枢轴连接于所述卡夹框架底板两侧，卡夹中部向上凸起形成一连接部；
两活动板，两活动板下端部活动连接所述两卡夹中部的连接部；
磁铁框架，设置于所述卡夹框架的底板上端面中央；所述两活动板上端部伸入该磁铁框架内；
框架式电磁铁，设置于所述磁铁框架内，框架式电磁铁内设一动铁芯，该动铁芯下端设容置槽，所述两活动板上端部伸入该容置槽，并通过一连接轴穿设连接所述动铁芯；所述连接轴的两侧设挡片，对应的，所述磁铁框架的内壁两侧设挡块；所述框架式电磁铁与所述控制器电性连接；
所述剪叉式升降架的两侧上下分别设一滚动轴承，对应的，所述升降框架内壁上部中央轴向设置一与所述滚动轴承配合的带凹槽的导柱，所述卡夹框架内壁上部中央轴向设导槽；所述升降框架内壁中央下部分别竖直设置一与该滑轮配合的导向柱。
9.如权利要求1所述的程序降温装置，其特征在于，所述中转箱传递机构，包括，
固定基座，设置于设置于所述固定基座的框架结构内另一侧；位于所述冰箱模块旁，固定基座包括底板、两侧板及其前侧的固定门框；固定门框两侧边框下部设通孔；底板中央沿轴向设条形导孔；
两个导向板，导向板断面呈U型结构，分别水平设置于所述固定基座内两侧壁，两个导向板开口相对设置；
中转箱盛放板，设置于所述两个导向板之间，其两侧嵌设于两个导向板U型结构的开口内；
前门板，其大小与所述固定门框匹配；
前门驱动机构，包括：
两丝杆，分别水平设置于所述固定基座侧板外侧面，丝杆两端固定支架连接于所述固定基座侧板；丝杆上设与之螺纹配合的滑块；
两连杆，两连杆的一端活动连接于所述两丝杆上的两滑块外侧面，两连杆的另一端穿过所述固定门框两侧边框下部的通孔、活动连接于所述前门板内侧面下部两侧；
一驱动电机，联接所述丝杆一端，该驱动电机通过安装座连接于所述固定基座侧板外侧面上；所述驱动电机电性连接所述控制器；
传递机构，包括，
两皮带轮、及其上皮带，两皮带轮、设置于所述固定基座底板中央的条形导孔两端下方，皮带上设推块，推块伸出条形导孔对应中转箱盛放板前后端；
第一传递驱动电机，设置于所述固定基座底板底面，其输出轴联接所述皮带轮。
10.如权利要求1所述的程序降温装置，其特征在于，所述冰箱模块内设两个独立的空间，其中，一空间为程序降温区，内设若干程序降温隔室；
该程序降温区内设一插置底部的补氮管，该补氮管上端通过管路及阀门组件连接至液氮源，使程序降温区内温度自下向上逐渐升高，形成不同的温度场；另一空间为冻存盒存储区；所述冻存盒存储区内设若干冻存盒存储隔室及对应每个冻存盒存储隔室的保温盖和补氮装置。
11.如权利要求1所述的程序降温装置，其特征在于，所述中转箱传递机构还包括门板侧传递机构，其包括：
支撑罩壳，设置于所述前门板内侧面，其中央沿轴向设条形孔；
两传动皮带轮及其上传动皮带，两传动皮带轮、设置于所述支撑罩壳下的前门板内侧面，分别对应条形孔两端下方，传动皮带外露于条形孔；
第二传递驱动电机，设置于所述支撑罩壳下的前门板内侧面，其输出轴联接所述传动皮带轮；所述第二传递驱动电机电性连接所述控制器。
12.如权利要求1所述的程序降温装置，其特征在于，还设中转箱存取窗口，设置于所述中转箱传递机构上方的所述固定基座框架结构上，其包括：
一固定箱体，其包括上盖板及侧板组成，上盖板对所述中转箱传递机构的一侧设中转箱存取口；相对的两侧侧板内壁沿长度方向凸设上、下轨道，上、下轨道、上下设置，且，下轨道位于所述中转箱存取口一侧，上轨道前端部位于下轨道后端部上方；
滑动式盖板，呈U形，其两侧外壁对应所述上、下轨道、设凸块，使滑动式盖板可沿固定箱体两侧内壁上、下轨道、滑动；
两滑轮及其上传动带，两滑轮设置于所述固定箱体内侧中央；
第三传递驱动电机，设置于所述固定箱体内侧中央，其输出轴联接所述滑轮；第三传递驱动电机电性连接所述控制器。
13.如权利要求1所述的程序降温装置，其特征是，还包括扫码器，该扫码器设置于所述冰箱模块相对所述中转箱传递机构的一侧面，该扫码器电性连接所述控制器。
14.如权利要求1所述的程序降温装置的操作方法，其特征是，包括如下步骤：
1)通过对所述冰箱模块补氮，控制冰箱模块内程序降温区和冻存盒存储区的温度，且，使程序降温区内设的程序降温隔室内温度自下向上逐渐升高，形成不同的温度场；
2)将待程序降温的冻存盒放入中转箱中，通过中转箱存取窗口、中转箱传递机构将所述中转箱转入所述罩壳内；
3)所述中转箱开盖，启动所述三维移动夹持机构，第一抓取装置移动至中转箱的上方，将中转箱中的冻存盒提取出并移动至扫码器扫码二维码后，再次移动至所述冰箱模块程序降温区，放入所述程序降温机构上；
4)所述程序降温机构携带冻存盒在从程序降温区上至下移动至需要冻存温度的温度场，如果程序降温区为恒温区，直接降至底部即可，若程序降温区为多阶段温度场时，可从上至下分别在不同的温度场静置一定时间，直至降至所需冻存温度为止，即可完成冻存盒的程序降温；
5)程序降温结束后，所述程序降温机构再将冻存盒升至程序降温区上方，所述三维移动夹持机构第一抓取装置启动并抓取冻存盒，再移动至冻存盒存储区上方，将冻存盒放置于冻存盒存储区内，即可完成冻存盒的存储。
15.如权利要求14所述的程序降温装置的操作方法，其特征是，如果需要对冻存盒中的冻存管提取出并存入所述冻存盒存储区内时，所述三维移动夹持机构第二抓取装置启动，移动至所述冻存盒存储区上方，板架机械手启动并将冻存盒放在挑管支撑架上，吸管装置启动，将挑管支撑架内的冻存管吸出，三维移动夹持机构移动至冻存盒存储区上方，吸管装置启动将吸出的冻存管通过断气将冻存管放入冻存盒存储区内的冻存盒。
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