CN110550589B - 一种样品瓶自动开合盖系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种样品瓶自动开合盖系统，包括样品瓶卡槽、旋转平移装置、开合盖装置、电器控制系统、安全防护装置，样品瓶卡槽设置在旋转平移装置上表面；旋转平移装置通过水平旋转将样品瓶卡槽接收的样品瓶旋转平移至开盖‑合盖位并将开合盖完成后的样品瓶旋转平移至接收‑取样位；开合盖装置设置在旋转平移装置的上方；电器控制系统与控制旋转平移装置和开合盖装置连接；安全防护装置与电气控制系统相连；本开合盖系统在工作过程中，盖子不会交叉，开盖后样品瓶会离开开盖位，使样品瓶的上部有足够空间，方便分析人员取样，开合盖旋盖器能够有效夹靠瓶盖；整体系统稳定可靠、定位准确、过程全自动。

Description

一种样品瓶自动开合盖系统

技术领域

本发明涉及开合盖工具技术领域，尤其是涉及一种样品瓶自动开合盖系统。

背景技术

随着自动化技术的发展，分析测试过程的自动化也在提升，所有分析过程的第一步是打开样品瓶。在过程控制分析实验室，样品瓶来自不同的取样岗位，为了防止样品外泄，形成样品间的交叉污染，要求将样品瓶盖子拧紧，开启样品瓶对于分析人员就相当于体力劳动，个别样品瓶盖子拧的过紧，开启时需用猛力，有时会造成样品洒落；此外采用机械人进行开盖结构复杂，不可靠。因此，样品瓶自动开盖机是实现分析过程半自动化和自动化的重要部件。

目前，饮料行业和制药行业都有成熟的自动开盖机，其效率很高。但样品瓶开盖机有以下特殊要求，这些成熟的开盖机都不能满足。

1.盖子不能交叉，即A样品瓶的盖子被打开，分析人员取完样品后，必须再盖到A样品瓶，不可盖到别的样品瓶上；

2.开启样品瓶的目的是取样，即开盖后样品瓶必须离开开盖位，使样品瓶的上部有足够空间，以便分析人员取样，当取样完成后再回到开盖位进行合盖，而其他行业的瓶盖被打开后，就顺次送至装料位，不再送回原位；

3.样品瓶开盖机每次只能开一个样品瓶，取完样品后才能合盖，即要求控制方便；

4.样品瓶开盖机总体尺寸不能太大，开盖和合盖两个过程需在同一位置完成，这也与其他行业的开盖机有明显区别。

以上的技术要求，就需要开盖机具有在开盖和合盖的过程中能够可靠夹持瓶盖并且方便操作的开合盖机构，以及具有位置自动转换并且控制方便的平移装置，而目前其他行业的开盖机与该技术要求并不匹配，不能满足上述的样品瓶取样操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种样品瓶自动开合盖系统，充分考虑了开启样品瓶的技术要求和取样的技术特点，开发的样品瓶开盖机系统采用了如下技术方法；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种样品瓶自动开合盖系统，包括样品瓶卡槽、旋转平移装置、开合盖装置、电器控制系统、安全防护装置，

样品瓶卡槽设置在旋转平移装置上表面，用于接收并夹紧需要检测的样品瓶，保护样品瓶在定量取样时避免翻倒，开合盖的时候防止样品瓶旋转；旋转平移装置通过水平旋转将样品瓶卡槽接收的样品瓶旋转平移至开盖-合盖位并将开合盖完成后的样品瓶旋转平移至接收-取样位；开合盖装置设置在旋转平移装置的上方，开合盖装置将样品瓶的瓶盖打开并保留，旋转平移装置将样品瓶再移至接收-取样位，待取样工作完成，样品瓶按原路径返回，将瓶盖拧紧在样品瓶上；；电器控制系统与控制旋转平移装置和开合盖装置连接，用于上、下位机通讯、信息数据采集、控制旋转平移装置和开合盖装置的运行轨迹；安全防护装置与电气控制系统相连，包括上电复位模块，用于保护系统部件安全运行。

工作原理：首先安全防护装置通过检查系统有没有异常，然后给系统上电，如果系统上次是正常停机，系统的旋转平移装置会将样品瓶卡槽从接收-取样位平移至开盖-合盖位，然后再将样品瓶样品瓶卡槽平移至接收-取样位，将在接收-取样位等待的样品瓶放入样品瓶卡槽，可以通过工作人员或者机械臂进行样品瓶放入操作，当样品瓶放入样品瓶卡槽后，系统平移装置将样品瓶平移至开盖-合盖位，当样品瓶到达开盖-合盖位后，系统自动进入开盖程序，开合盖装置下降进行开盖，开盖后开开合盖装置保持夹持瓶盖上升，开合盖装置带着的瓶盖复位，此时旋转平移装置将开完盖的样品瓶平移送回取样工位(即试剂瓶接收-取样位)等待取样，等取样完成后，旋转平移装置将样品瓶送回开盖-合盖位进行合盖，当取样完成的样品瓶送回开盖-合盖位时，开合盖装置下降进行合盖，等待合盖完成后，开合盖装置上升，旋转平移装置将盖好盖的样品瓶送回接收-取样位等待取走样品瓶，取试剂瓶后完成，这样就完成一次取样开合盖程序，样品瓶卡槽等待下一次样品瓶放入。

本开合盖系统在工作过程中，盖子不会交叉，A样品瓶的盖子被打开，分析人员取完样品后，再盖到A样品瓶，样品瓶开盖机每次只开一个样品瓶，取完样品后再合盖，开盖后样品瓶会离开开盖位；使样品瓶的上部有足够空间，方便分析人员取样，取样完成后再回到开盖位进行合盖；稳定可靠、定位准确、过程全自动。

可选地，旋转平移装置包括旋转圆盘、主轴以及驱动电机，所述主轴的两端分别与旋转圆盘的底部中心以及驱动电机相连，驱动电机通过主轴带动旋转圆盘旋转。旋转圆盘稳定可靠、定位准确、过程全自动。

可选地，样品瓶卡槽位于旋转圆盘底部中心的一侧，由至少3根立柱组成，所述立柱呈圆周设置并在中间构成用于夹持样品瓶的槽体。立柱可以选择固定连接或者通过螺栓可拆卸连接在旋转圆盘上，也可以采用卡扣的方式卡接在旋转圆盘上，具有结构简单，便于清洁，免维护的特点。

可选地，开合盖装置包括带缓冲的开合盖主轴、开合盖旋盖器、开合盖器升降机构、升降电机以及开合盖旋转电机，所述开合盖主轴的一端与开合盖旋盖器相连，另一端与开合盖器升降机构相连，所述开合盖主轴通过开合盖旋转电机带动旋转，所述开合盖器升降机构通过升降电机带动上下位移。值得说明的是，开合盖旋盖器采用软硬适度的聚合物材料，并配合合适的角度开发，既能顺利打开样品瓶盖，又能将样品瓶盖卡在开合盖旋盖器内不掉。每个开合盖旋盖器可重复用20000次不失效；开合盖旋盖器的旋转速度与上移速度以及力度的配合是实现开合盖的重要因素，在打开样品瓶盖时，在旋转的同时还要提升，在盖样品瓶盖时，在旋转的同时还要下压，才能盖紧样品瓶盖，特别是开盖时若配合不好，样品瓶盖就会从旋开头内掉出，经过多次试验获得了相互配合的条件关系，可以并且已经做到了开盖和盖盖100％的成功率。

可选地，驱动电机、升降电机以及开合盖旋转电机均为伺服电机。

可选的，电器控制系统采用可编程控制器(PLC)作为主控部件，伺服电机驱动作为辅助控制部件，驱动执行部分由伺服电机完成；可编程控制器(PLC)主控部件通过控制三台伺服电机调整旋转平移装置以及开合盖装置的移动轨迹。

可选的，安全防护装置包括上电复位模块、上电自检模块以及周期自检模块。上电复位是指上电压从无到有在RESET处会先处于高电平一段时间，然后由于该点通过电阻接地，则RESET该点的电平会逐渐的改变为低电平，从而使得单片机复位口电平从1转到0，达到给单片机复位功能的一种复位方式，用来将电路恢复到起始状态；上电自检模块用于接通电源后对各仪器电路进行检测，若出现电路问题则通过电器控制系统进行警示或者关闭系统，周期自检模块与上电自检模块功能相同，区别在于在运行过程中对电路进行自检；其中，上电自检模块和周期自检模块可以采用嵌入式BIT的软硬件设计。

可选的，开合盖系统还包括与电器控制系统相连的反射式控制开关，所述反射式控制开关将反射信号作为控制命令发送给电器控制系统。通过反射式控制开关，分析人员或机械手不用接触开盖机就能控制运行过程，减少了交叉污染的几率，将样品瓶放入取样位置后，用手或机械手在开盖机侧面晃一下，开盖机就自动执行换位-开盖-再换位程序，党取完样品后，用手或机械手在开盖机侧面再晃一下，开盖机就自动执行换位-盖盖-再换位程序，值得说明的是，反射式控制开关可以选择红外线反射光电开关，其开关功能与常规按压式开关相同，但可以减少与系统的直接接触而且操作更加方便。

可选地，开合盖系统还包括底座，所述旋转平移装置和开合盖装置均设置在底座上，所述开合盖装置的开合盖旋盖器位于旋转平移装置的上方。

可选地，反射式控制开关设置在底座或开合盖装置上。

本发明提供的一种样品瓶自动开合盖系统，其有益效果为：

本开合盖系统在工作过程中，盖子不会交叉，A样品瓶的盖子被打开，分析人员取完样品后，再盖到A样品瓶，样品瓶开盖机每次只开一个样品瓶，取完样品后再合盖，开盖后样品瓶会离开开盖位，使样品瓶的上部有足够空间，方便分析人员取样，取样完成后再回到开盖位进行合盖；开合盖旋盖器采用软硬适度的聚合物材料，并配合合适的角度开发，既能顺利打开样品瓶盖，又能将样品瓶盖卡在开合盖旋盖器内不掉，能够有效夹靠瓶盖；整体系统稳定可靠、定位准确、过程全自动。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明开合盖系统的结构示意图；

图2是本发明样品瓶卡槽设置在旋转圆盘上的结构示意图；

图3是本发明开合盖装置的结构示意图；

图4是本发明中开盖-合盖位、接收-取样位示意图；

图5是本发明开合盖系统的工作流程图。

图中：1、样品瓶卡槽；11、活动柱；12、固定住；2、旋转平移装置；3、开合盖装置；31、开合盖主轴；32、开合盖旋盖器；33、升降电机；34、开合盖旋转电机；A、接收-取样位；B、开盖-合盖位。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

作为可选地实施方式，

实施例1:

如图1-5所示，一种样品瓶自动开合盖系统，包括样品瓶卡槽1、旋转平移装置2、开合盖装置3、电器控制系统、安全防护装置，

样品瓶卡槽1设置在旋转平移装置2上表面，用于接收并夹紧需要检测的样品瓶，保护样品瓶在定量取样时避免翻倒，开合盖的时候防止样品瓶旋转；旋转平移装置2通过水平旋转将样品瓶卡槽1接收的样品瓶旋转平移至开盖-合盖位B并将开合盖完成后的样品瓶旋转平移至接收-取样位A；开合盖装置3设置在旋转平移装置2的上方，开合盖装置3将样品瓶的瓶盖打开并保留，旋转平移装置2将样品瓶再移至接收-取样位A，待取样工作完成，样品瓶按原路径返回，将瓶盖拧紧在样品瓶上；；电器控制系统与控制旋转平移装置2和开合盖装置3连接，用于上、下位机通讯、信息数据采集、控制旋转平移装置2和开合盖装置3的运行轨迹；安全防护装置与电气控制系统相连，包括上电复位模块，用于保护系统部件安全运行。装置上设置有传感器，检测试剂瓶的停放状态，各装置、系统接收信号依次进行运转。接收-取样位A以及开盖-合盖位B不是旋转圆盘上的某一结构，而是空间上旋转圆盘所对应的某一区域；开盖-合盖位B处于开合盖装置3的下方，水平方向上，接收-取样位A相较于开盖-合盖位B处于旋转圆盘的另一端。

工作原理：首先安全防护装置通过检查系统有没有异常，然后给系统上电，如果系统上次是正常停机，系统的旋转平移装置2会将样品瓶卡槽1从接收-取样位A平移至开盖-合盖位B，然后再将样品瓶样品瓶卡槽1平移至接收-取样位A，将在接收-取样位A等待的样品瓶放入样品瓶卡槽1，可以通过工作人员或者机械臂进行样品瓶放入操作，当样品瓶放入样品瓶卡槽1后，系统平移装置将样品瓶平移至开盖-合盖位B，当样品瓶到达开盖-合盖位B后，系统自动进入开盖程序，开合盖装置3下降进行开盖，开盖后开开合盖装置3保持夹持瓶盖上升，开合盖装置3带着的瓶盖复位，此时旋转平移装置2将开完盖的样品瓶平移送回取样工位(即试剂瓶接收-取样位A)等待取样，等取样完成后，旋转平移装置2将样品瓶送回开盖-合盖位B进行合盖，当取样完成的样品瓶送回开盖-合盖位B时，开合盖装置3下降进行合盖，等待合盖完成后，开合盖装置3上升，旋转平移装置2将盖好盖的样品瓶送回接收-取样位A等待取走样品瓶，取试剂瓶后完成，这样就完成一次取样开合盖程序，样品瓶卡槽1等待下一次样品瓶放入。

实施例2：

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选方案：如图1-5所示，旋转平移装置2包括旋转圆盘、主轴以及驱动电机，所述主轴的两端分别与旋转圆盘的底部中心以及驱动电机相连，驱动电机通过主轴带动旋转圆盘旋转。旋转圆盘稳定可靠、定位准确、过程全自动。

实施例3：

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选方案：如图1-3所示，样品瓶卡槽1位于旋转圆盘底部中心的一侧，由至少3根立柱组成，所述立柱呈圆周设置并在中间构成用于夹持样品瓶的槽体。旋转平移装置2驱动样品瓶卡槽1在水平方向上进行往复旋转运动，样品瓶卡槽1包括基座、固定杆和活动杆，固定杆由两根，两根固定杆和活动杆支柱周向均匀设置在基座上方，试剂瓶防止在三者之间；活动杆贯穿基座，在开盖-合盖位B处机械壳体上固定设置有限位挡块，当样品瓶卡槽1移动到开盖-合盖位B时限位挡块对活动杆进行限位，样品瓶卡槽1夹紧试剂瓶，当样品瓶卡槽1离开开盖-合盖位B时，样品瓶卡槽1对试剂瓶无夹紧力，仅对试剂瓶进行限位，防止试剂瓶倾倒，试剂瓶位接收-取样位A时能够自由取放。

实施例4：

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选方案：如图1-3所示，开合盖装置3包括带缓冲的开合盖主轴31、开合盖旋盖器32、开合盖器升降机构、升降电机33以及开合盖旋转电机34，所述开合盖主轴31的一端与开合盖旋盖器32相连，另一端与开合盖器升降机构相连，所述开合盖主轴31通过开合盖旋转电机34带动旋转，所述开合盖器升降机构通过升降电机33带动上下位移。值得说明的是，开合盖旋盖器32设置有与瓶盖相匹配的凹槽采用软硬适度的聚合物材料，并配合合适的角度开发，能够抓紧瓶盖，并防止夹持瓶盖的过程中瓶盖发生倾斜，通过开合盖主轴31旋转升降；在开盖的过程中，开合盖主轴31把开合盖旋盖器32下压，瓶盖进入开合盖旋盖器32的凹槽，开合盖主轴31旋转上升，瓶盖被取下；开合盖旋盖器32保持夹持瓶盖状态，取样完成后，试剂瓶移动至开盖-合盖位B，开合盖主轴31旋转下降，瓶盖被安装到试剂瓶上，然后开开合盖主轴31上升，瓶盖脱离开合盖旋盖器32。每个开合盖旋盖器32可重复用20000次不失效；开合盖旋盖器32的旋转速度与上移速度以及力度的配合是实现开合盖的重要因素，在打开样品瓶盖时，在旋转的同时还要提升，在盖样品瓶盖时，在旋转的同时还要下压，才能盖紧样品瓶盖，特别是开盖时若配合不好，样品瓶盖就会从旋开头内掉出，经过多次试验获得了相互配合的条件关系，可以并且已经做到了开盖和盖盖100％的成功率。

实施例5：

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选方案：如图1-5所示，驱动电机、升降电机33以及开合盖旋转电机34均为伺服电机，电器控制系统采用可编程控制器(PLC)作为主控部件，伺服电机驱动作为辅助控制部件，驱动执行部分由伺服电机完成；可编程控制器(PLC)主控部件通过控制三台伺服电机调整旋转平移装置2以及开合盖装置3的移动轨迹。

实施例6：

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选方案：安全防护装置包括上电复位模块、上电自检模块以及周期自检模块。上电复位是指上电压从无到有在RESET处会先处于高电平一段时间，然后由于该点通过电阻接地，则RESET该点的电平会逐渐的改变为低电平，从而使得单片机复位口电平从1转到0，达到给单片机复位功能的一种复位方式，用来将电路恢复到起始状态；上电自检模块用于接通电源后对各仪器电路进行检测，若出现电路问题则通过电器控制系统进行警示或者关闭系统，周期自检模块与上电自检模块功能相同，区别在于在运行过程中对电路进行自检；其中，上电自检模块和周期自检模块可以采用嵌入式BIT的软硬件设计。复位状态下，样品瓶卡槽1位于接收-取样位A。

实施例7：

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选方案：开合盖系统还包括与电器控制系统相连的反射式控制开关，所述反射式控制开关将反射信号作为控制命令发送给电器控制系统。通过反射式控制开关，分析人员或机械手不用接触开盖机就能控制运行过程，减少了交叉污染的几率，将样品瓶放入取样位置后，用手或机械手在开盖机侧面晃一下，开盖机就自动执行换位-开盖-再换位程序，党取完样品后，用手或机械手在开盖机侧面再晃一下，开盖机就自动执行换位-盖盖-再换位程序，值得说明的是，反射式控制开关可以选择红外线反射光电开关，其开关功能与常规按压式开关相同，但可以减少与系统的直接接触而且操作更加方便。

实施例8：

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选方案：开合盖系统还包括底座，所述旋转平移装置2和开合盖装置3均设置在底座上，所述开合盖装置3的开合盖旋盖器32位于旋转平移装置2的上方，反射式控制开关设置在底座或开合盖装置3上。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种样品瓶自动开合盖系统，包括样品瓶卡槽、旋转平移装置、开合盖装置、电器控制系统、安全防护装置，其特征在于，

所述样品瓶卡槽设置在旋转平移装置上表面，用于接收并夹紧需要检测的样品瓶，保护样品瓶在定量取样时避免翻倒，开合盖的时候防止样品瓶旋转；

所述旋转平移装置通过水平旋转将样品瓶卡槽接收的样品瓶旋转平移至开盖-合盖位并将开合盖完成后的样品瓶旋转平移至接收-取样位；

所述旋转平移装置包括旋转圆盘、主轴以及驱动电机，所述主轴的两端分别与旋转圆盘的底部中心以及驱动电机相连，驱动电机通过主轴带动旋转圆盘旋转；

所述样品瓶卡槽位于旋转圆盘底部中心的一侧，由至少3根立柱组成，所述立柱呈圆周设置并在中间构成用于夹持样品瓶的槽体；

所述立柱至少包括两根固定杆和一根活动杆支柱；活动杆贯穿基座，在开盖-合盖位处机械壳体上固定设置有限位挡块，当所述样品瓶卡槽移动到开盖-合盖位时所述限位挡块对所述活动杆进行限位，所述样品瓶卡槽夹紧试剂瓶，当所述样品瓶卡槽离开开盖-合盖位时，所述样品瓶卡槽对试剂瓶无夹紧力，仅对试剂瓶进行限位，防止试剂瓶倾倒，试剂瓶位于接收-取样位时能够自由取放；

所述开合盖装置设置在旋转平移装置的上方，开合盖装置将样品瓶的瓶盖打开并保留，旋转平移装置将样品瓶再移至接收-取样位，待取样工作完成，样品瓶按原路径返回，将瓶盖拧紧在样品瓶上；

盖子不能交叉，即A样品瓶的盖子被打开，取完样品后，必须再盖到A样品瓶，不可盖到别的样品瓶上；

所述电器控制系统与旋转平移装置和开合盖装置连接，用于上、下位机通讯、信息数据采集、控制旋转平移装置和开合盖装置的运行轨迹；

所述安全防护装置与电气控制系统相连，包括上电复位模块，用于保护系统部件安全运行；

所述开合盖装置包括带缓冲的开合盖主轴、开合盖旋盖器、开合盖器升降机构、升降电机以及开合盖旋转电机，所述开合盖主轴的一端与开合盖旋盖器相连，另一端与开合盖器升降机构相连，所述开合盖主轴通过开合盖旋转电机带动旋转，所述开合盖器升降机构通过升降电机带动上下位移；

所述驱动电机、升降电机以及开合盖旋转电机均为伺服电机；

所述电器控制系统采用可编程控制器（PLC）作为主控部件，伺服电机驱动作为辅助控制部件，驱动执行部分由伺服电机完成；可编程控制器（PLC）主控部件通过控制三台伺服电机调整旋转平移装置以及开合盖装置的移动轨迹；

所述安全防护装置包括上电复位模块、上电自检模块以及周期自检模块；

还包括与电器控制系统相连的反射式控制开关，所述反射式控制开关将反射信号作为控制命令发送给电器控制系统；

将样品瓶放入取样位置后，用机械手在开盖机侧面晃一下，开盖机就自动执行换位-开盖-再换位程序，取完样品后，用机械手在开盖机侧面再晃一下，开盖机就自动执行换位-盖盖-再换位程序；

还包括底座，所述旋转平移装置和开合盖装置均设置在底座上，所述开合盖装置的开合盖旋盖器位于旋转平移装置的上方；

所述反射式控制开关设置在底座或开合盖装置上。

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