CN110204189A - 一种电动拉针装置 - Google Patents

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宋学锋
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Abstract

本发明实施例公开了一种电动拉针装置。该电动拉针装置包括：拉针模块，包括固定夹臂和移动夹臂，待加工玻璃管设置于固定夹臂和移动夹臂之间，所述固定夹臂设置有感测待加工玻璃管受力的力传感器；加热模块，包括加热环和温度传感器，所述加热环设置于固定夹臂和移动夹臂之间用于套设待加工玻璃管，所述温度传感器用于感测加热环的温度；输入模块，用于输入所述待加工玻璃管的参数和针头加工参数；控制模块，用于根据所述待加工玻璃管的参数、针头加工参数、所述加热环的温度和待加工玻璃管的受力来控制所述移动夹臂的移动速度和移动距离对所述待加工玻璃管进行拉伸。本发明实施例实现了准确控制拉针针头的参数。

Description

一种电动拉针装置
技术领域
本发明实施例涉及拉针仪技术，尤其涉及一种电动拉针装置。
背景技术
拉针仪可用于生物医学领域中的细胞的显微注射针的制作，以及细胞电生理实验中的玻璃微电极的制作，亦可用于半导体器件制作中转移切片的微探针。
现有的拉针仪产品也能够进行微针的拉制，但是在拉制过程中自动化程度不高，不能准确地控制拉针针头的参数。
发明内容
本发明提供一种电动拉针装置，以实现拉针过程中准确控制拉针针头的参数。
为达此目的，本发明实施例提供了一种电动拉针仪装置，包括：
拉针模块，包括固定夹臂和移动夹臂，待加工玻璃管设置于固定夹臂和移动夹臂之间，所述固定夹臂设置有感测待加工玻璃管受力的力传感器；
加热模块，包括加热环和温度传感器，所述加热环设置于固定夹臂和移动夹臂之间用于套设待加工玻璃管，所述温度传感器用于感测加热环的温度；
输入模块，用于输入所述待加工玻璃管的参数和针头加工参数；
控制模块，用于根据所述待加工玻璃管的参数、针头加工参数、所述加热环的温度和待加工玻璃管的受力来检测和控制所述移动夹臂的移动速度和移动距离，对所述待加工玻璃管进行拉伸。
进一步的，还包括显示模块，所述显示模块用于显示所述控制模块根据所述加热环的温度、针头加工参数和移动速度和移动距离绘制的加热温度曲线、拉制拉力曲线以及拉制速度曲线。
进一步的，还包括加热模块移动装置，用于在移动夹臂拉伸所述待加工玻璃管时沿待加工玻璃管的延伸方向调节加热模块的位置。
进一步的，所述移动夹臂还包括动力驱动模块，所述动力驱动模块包括编码器和电机，所述编码器连接所述电机和控制模块，所述编码器用于检测所述电机的转速，所述控制模块用于根据所述待加工玻璃管的参数、针头加工参数、所述加热环的温度、待加工玻璃管的受力以及转速来控制驱动所述电机的电流。
进一步的，所述动力驱动模块还包括电动缸，所述电动缸根据所述控制模块的控制指令将所述电机的旋转运动转换成直线运动，以驱动所述移动夹臂移动对所述待加工玻璃管进行拉伸。
优选的，所述控制模块采用脉冲宽度调制的方式控制加热电路的开关频率以控制所述加热电路对加热环的加热。
优选的，所述加热环所述加热环通过一接线端子和所述加热线路电连接。
优选的，所述力传感器采用24位A/D转换器芯片。
进一步的，所述固定夹臂上设有第一夹具，所述移动夹臂上设有的第二夹具上，所述待加工玻璃管固定于所述第一夹具和所述第二夹具之间，所述固定夹臂还包括凸起部，凸起部与所述第一夹具共同固定所述力传感器。
进一步的，所述加热模块还包括温度传感器底座，所述温度传感器设于所述温度传感器底座上，所述温度传感器底座设置在与所述待加工玻璃管延伸方向垂直的方向上，使所述温度传感器的感测面朝向所述加热环的中心。
本发明实施例通过根据加热环的温度、针头加工参数、移动速度和移动距离绘制的加热温度曲线、拉制拉力曲线以及拉制速度曲线，解决了拉制过程中自动化程度不高的问题，实现了准确地控制拉针针头的参数。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种电动拉针装置。
图2是本发明实施例二提供的一种电动拉针装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
如图1所示，本发明实施例一提供一种电动拉针装置，包括拉针模块、加热模块、输入模块和控制模块。
其中，拉针模块包括固定夹臂110和移动夹臂120，待加工玻璃管130设置于固定夹臂110和移动夹臂120之间，所述固定夹臂110设置有感测待加工玻璃管130受力的力传感器140。
加热模块包括加热环210和温度传感器220，所述加热环210设置于固定夹臂110和移动夹臂120之间用于套设待加工玻璃管130，所述温度传感器220用于感测加热环210的温度。
输入模块用于输入所述待加工玻璃管130的参数和针头加工参数；
控制模块用于根据所述待加工玻璃管130的参数、针头加工参数、所述加热环210的温度和待加工玻璃管130的受力来检测和控制所述移动夹臂120的移动速度和移动距离，对所述待加工玻璃管130进行拉伸。
本实施例中，拉针模块还包括第一夹紧螺钉150和第二夹紧螺钉160，所述第一夹紧螺钉150和第二夹紧螺钉160用于将待加工玻璃管130固定于所述固定夹臂110和所述移动夹臂120上。所述移动夹臂120还包括滚轮和电机，所述电机用于驱动滚轮移动，与上位机310电连接，用于反馈信号。
加热模块还包括加热电源和温度传感器底座230，温度传感器220安装在温度传感器底座230贴近于所述加热环210，加热电源与加热环210电连接以控制加热环210的温度，力传感器140和温度传感器220都与上位机310电连接，用于反馈信号。
输入模块包括上位机310，可以输入待加工玻璃管130的参数和针头加工参数，所述输入模块与电机电连接于控制模块，控制模块包含至少一个处理器。
优选的，电动拉针装置还包括箱体410，用于容纳各种电气部件，所述拉针模块、加热模块、输入模块和控制模块都用螺钉固定安装在所述箱体410上。
示例性的，使用上述电动拉针装置进行拉针时，在上位机310里输入待加工玻璃管130的参数和针头加工参数，上位机310将控制信号发送给加热电源和电机，控制加热环210的加热，当加热温度达到预设的温度后，上位机310控制加热电源关闭，继续控制电机按照预设的速度和拉力驱动滚轮带动移动夹臂120移动，进行拉制。在加热和拉制过程中，温度传感器220、力传感器140和电机会实时监测温度和拉力及速度，并反馈至上位机310，若温度、拉力和速度有偏差，可继续向上位机310输入参数进行调整。
本发明实施例通过根据加热环的温度、针头加工参数、移动速度和移动距离绘制的加热温度曲线、拉制拉力曲线以及拉制速度曲线，解决了拉制过程中自动化程度不高的问题，实现了准确地控制拉针针头的参数。
实施例二
如图2所示，本发明实施例二是在实施例一的基础上对本发明进一步的改进。
本实施例中，拉针模块中的固定夹臂110上设有第一夹具111，移动夹臂120上设有第二夹具121，所述待加工玻璃管130固定于所述第一夹具11和所述第二夹具121之间，第一夹具111和第二夹具121设有凹槽用于放置待加工玻璃管130，第一夹紧螺钉150和第二夹紧螺钉160将待加工玻璃管130固定于所述第一夹具111和所述第二夹具121上，固定夹臂110还包括凸起部112，与所述第一夹具111共同固定所述力传感器140。
进一步的，拉针模块还包括导轨滑台模块，导轨滑台模块包括第一固定座171、第二固定座172、滑块173、导轨174和电动模块，所述导轨174设于所述第一固定座171和第二固定座172之间，所述电动模块用于驱动所述滑块173在所述导轨174上移动，所述移动夹臂120设于所述滑块173上。
优选的，加热环210套设于待加工玻璃管130上，加热环210下方设有一接线端子240，加热环通过所述接线端子240和加热电路中的加热电源电连接，所述接线端子240设于加热底座250上，所述加热底座250设于所述第一固定座171上。
进一步的，所述加热模块还包括温度传感器底座230，所述温度传感器220设于温度传感器底座230上，所述温度传感器底座230设置在与所述待加工玻璃管130延伸方向垂直的方向上，使所述温度传感器220的感测面朝向所述加热环210的中心。
优选的，温度传感器底座230包括一个矩形孔，矩形孔的上下两个端部为半圆，可以使圆形的温度传感器220在孔内上下移动，并通过螺栓固定。
优选的，控制模块包括至少一个处理器，处理器与加热电源、电机121分别电连接。
进一步的，电动拉针装置还包括显示模块，所述显示模块用于显示所述控制模块根据所述加热环210的温度、针头加工参数、移动速度和移动距离绘制的加热温度曲线、拉制拉力曲线以及拉制速度曲线，同时显示加热环210的温度、针头加工参数、移动速度和移动距离等参数。
优选的，所述显示模块和输入模块共同整合为一个触控屏310，所述触控屏310包含至少一个处理器，与控制模块的处理器电连接。
进一步包括加热模块移动装置，用于在移动夹臂120拉伸所述待加工玻璃管130时沿待加工玻璃管130的延伸方向调节加热模块的位置，进一步追踪和调整被拉伸的中间受力点位置的温度，本实施力中间被拉伸的中间受力点位置为被拉伸过程中待加工玻璃管130最细的位置。
示例性的，加热模块移动装置为滚轮，安装在加热底座250和温度传感器底座230上。
所述移动夹臂120还包括动力驱动模块，所述动力驱动模块包括编码器122和电机121，所述编码器122连接所述电机121和控制模块，所述编码器122用于检测所述电机121的转速，所述控制模块用于根据所述待加工玻璃管130的参数、针头加工参数、所述加热环210的温度、待加工玻璃管130的受力以及转速来控制驱动所述电机121的电流。
所述动力驱动模块还包括电动缸，所述电动缸根据所述控制模块的控制指令将所述电机121的旋转运动转换成直线运动，以驱动所述移动夹臂120移动对所述待加工玻璃管130进行拉伸。
优选的，所述控制模块采用脉冲宽度调制的方式控制加热电路的开关频率以控制所述加热电路对加热环210的加热，所述力传感器140采用24位A/D转换器芯片，所述电机121为步进电机，所述加热环210通过一接线端子和所述加热线路电连接，具体的，所述加热环210包括螺旋状的加热丝，所述加热丝的螺旋中部通孔用于穿置待加工玻璃管130，所述加热丝两端通过接线端子和所述加热电路电连接，所述接线端子240的材料为陶瓷。
进一步的，电动拉针装置还包括箱体410，用于容纳各种电气部件，所述拉针模块、加热模块、输入模块和控制模块都螺钉固定安装在所述箱体410上，所述箱体410还包括支撑架420，所述导轨滑台模块、动力驱动模块和固定夹臂110安装在所述支撑架420上。
示例性的，所述待加工玻璃管130固定于第一夹紧螺钉150和第二夹紧螺钉160的一侧边缘，第一夹具111的该侧宽度小于另一侧的宽度，因此，第一夹具111的该侧于力传感器140没有接触，另一侧与力传感器140贴紧。相应的，固定夹臂110的突起部112的该侧与力传感器140没有接触，而另一部分与力传感器140贴紧，由此形成力传感器140的中部没有接触，而两端有接触。当拉制开始时，移动夹臂120给待加工玻璃管130一个拉力，相应的，第一夹具111的另一侧就给了力传感器140一个压力，由此来测量拉制拉力。
示例性的，拉制时，为了使加热环210处于待加工玻璃管130的中部，以及温度传感器220和加热环210中心对齐，通过与控制模块电连接的加热模块移动装置使加热底座250和温度传感器底座230跟随待加工玻璃管130移动。
示例性的，使用上述电动拉针装置进行拉针时，在触控屏310里输入待加工玻璃管130的参数和针头加工参数，触控屏310的处理器将控制信号发送给控制模块的处理器，控制模块的处理器继续将控制信号发送给加热电源和电机121，控制加热环210的加热，当热传感器220检测到加热温度达到预设的温度后，将信号反馈给触控屏310的处理器，触控屏310的处理器将该信息显示在触控屏310上后，继续将信号发送给处理模块的处理器，从而控制加热电源关闭和开始控制电机121按照预设的速度和拉力驱动滑块173带动移动夹臂120移动，进行拉制。加热和拉制过程中，所述力传感器140将拉制拉力的信息反馈至控制模块的处理器，编码器122会将电机121的转速反馈至控制模块的处理器，触控屏310会显示所述控制模块根据所述加热环210的温度、针头加工参数、移动速度和移动距离绘制的加热温度曲线、拉制拉力曲线以及拉制速度曲线，同时还可以显示加热环210的温度、针头加工参数、移动速度和移动距离等参数。若温度、拉力和速度有偏差，可继续向触控屏310输入参数进行调整。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电动拉针装置，其特征在于，包括：
拉针模块，包括固定夹臂和移动夹臂，待加工玻璃管设置于固定夹臂和移动夹臂之间，所述固定夹臂设置有感测待加工玻璃管受力的力传感器；
加热模块，包括加热环和温度传感器，所述加热环设置于固定夹臂和移动夹臂之间用于套设待加工玻璃管，所述温度传感器用于感测加热环的温度；
输入模块，用于输入所述待加工玻璃管的参数和针头加工参数；
控制模块，用于根据所述待加工玻璃管的参数、针头加工参数、所述加热环的温度和待加工玻璃管的受力来检测和控制所述移动夹臂的移动速度和移动距离，对所述待加工玻璃管进行拉伸。
2.根据权利要求1所述的一种电动拉针装置，其特征在于，进一步包括显示模块，所述显示模块用于显示所述控制模块根据所述加热环的温度、针头加工参数、移动速度和移动距离绘制的加热温度曲线、拉制拉力曲线以及拉制速度曲线。
3.根据权利要求1所述的一种电动拉针装置，其特征在于，进一步包括加热模块移动装置，用于在移动夹臂拉伸所述待加工玻璃管时沿待加工玻璃管的延伸方向调节加热模块的位置。
4.根据权利要求1所述的一种电动拉针装置，其特征在于，所述移动夹臂还包括动力驱动模块，所述动力驱动模块包括编码器和电机，所述编码器连接所述电机和控制模块，所述编码器用于检测所述电机的转速，所述控制模块用于根据所述待加工玻璃管的参数、针头加工参数、所述加热环的温度、待加工玻璃管的受力以及转速来控制驱动所述电机的电流。
5.根据权利要求4所述的一种电动拉针装置，其特征在于，所述动力驱动模块还包括电动缸，所述电动缸根据所述控制模块的控制指令将所述电机的旋转运动转换成直线运动，以驱动所述移动夹臂移动对所述待加工玻璃管进行拉伸。
6.根据权利要求4所述的一种电动拉针装置，其特征在于，所述控制模块采用脉冲宽度调制的方式控制加热电路的开关频率以控制所述加热电路对加热环的加热。
7.根据权利要求6所述的一种电动拉针装置，其特征在于，所述加热环通过一接线端子和所述加热线路电连接。
8.根据权利要求1所述的一种电动拉针装置，其特征在于，所述力传感器采用24位A/D转换器芯片。
9.根据权利要求1所述的一种电动拉针装置，其特征在于，所述固定夹臂上设有第一夹具，所述移动夹臂上设有的第二夹具上，所述待加工玻璃管固定于所述第一夹具和所述第二夹具之间，所述固定夹臂还包括凸起部，凸起部与所述第一夹具共同固定所述力传感器。
10.根据权利要求1所述的一种电动拉针装置，其特征在于，所述加热模块还包括温度传感器底座，所述温度传感器设于所述温度传感器底座上，所述温度传感器底座设置在与所述待加工玻璃管延伸方向垂直的方向上，使所述温度传感器的感测面朝向所述加热环的中心。
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