CN111099048B - 自动分装培养液的设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种自动分装培养液的设备及方法包括机架、培养皿盖抓放系统、培养液灌装系统、培养皿传送系统和控制系统。培养皿盖抓放系统包括横轴、减速轮、凸轮一、机械手臂一、弹簧组件一、顶杆一和驱动装置。培养液灌装系统包括横轴、减速轮、凸轮二、机械手臂二、弹簧组件二、顶杆二、活塞式灌装机、培养液罐、灌注管和驱动装置。培养皿传送系统包括传送带、支撑架、培养皿定位装置、培养皿卡位装置。控制系统包括控制柜、机械手爪传感器、灌装传感器、定位与卡位传感器和传送带传感器。本发明分装装置任务由设备自动完成，可设定分装培养液的容积，便于分装不同直径的培养皿，一个人操作，每分钟可分装10‑20个培养皿，减轻了人工劳动强度，提高了工作效率。

Description

自动分装培养液的设备及方法

技术领域

本发明属于生物培养工具领域，具体涉及一种自动分装培养液的设备及方法。

背景技术

在现代生物工程研究与生产领域，很多实验室中涉及到细胞或微生物培养，在此过程中需要将培养液装入培养皿，细胞或微生物培养培养所需样本一般数量较大，需要很多培养皿。目前常用的方法都是先将大量培养皿摆在超净工作台上，将培养皿中装入培养液，整个过程都是人工操作，存在着诸多弊端。一是在无菌条件下完成，稍不注意，极易造成污染；二是人工分装培养液的量掌握不准，多了造成浪费，少了满足不了实验要求；三是工作效率低，劳动强度大。因此，研发替代人工作业的培养液分装设备很有必要。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种自动分装培养液的设备及方法,本发明具有结构简单、使用方便、污染率低、工作效率高、劳动强度低等特点，解决了人工分装培养液存在的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的。

本发明的自动分装培养液的设备,包括机架、培养皿盖抓放系统、培养液灌装系统、培养皿传送系统和控制系统。所述机架的左右侧设有横档。所述的培养皿盖抓放系统包括横轴、减速轮、凸轮一、机械手臂一、弹簧组件一、顶杆一、驱动装置。横轴设置在机架中下部的横档中心处，减速轮和凸轮一固定在横轴上，机械手臂一设置在机架中上部的横档处，机械手臂一的末端在横档中心点的前侧、通过固定件一与横档铰接，机械手臂一的前端为弯折臂，弯折臂向后侧倾斜，弯折臂的末端达机架前后的中心处。弹簧组件一设置在机械手臂一垂直顶部的机架上，顶杆一的顶端连接弹簧组件一底部，顶杆一的中部与机械手臂一铰接，顶杆一的底端向后弯折与凸轮一的顶端滑动连接。机械手臂一的水平臂上设有电磁组件，机械手臂一前端弯折臂的末端连接机械手爪。驱动装置设在减速轮的下方，通过链条连接减速轮，带动减速轮、横轴、凸轮一顺时针转动。与凸轮一顶端滑动连接的顶杆一为上下运动，与顶杆一铰接的机械手臂一的前端为升降运动，当凸轮一的凸点运行到正下方时，机械手臂一末端连接机械手爪的下端正好在传送带上定位板处的培养皿的周边。

所述的培养液灌装系统包括横轴、减速轮、凸轮二、机械手臂二、弹簧组件二、顶杆二、活塞式灌装机、培养液罐、灌注管和驱动装置。凸轮二固定在横轴上凸轮一的右侧，凸轮二的直径比凸轮一的直径小5-10mm，凸轮二在横轴上安装的角度以顺时针计较凸轮一延后180度。机械手臂二设置在机架中上部的横档处，机械手臂二的末端在横档中心点的后侧、通过固定件二与横档铰接，机械手臂二的前端固定连接灌注管的中上部，灌注管的末端向前倾斜。弹簧组件二设置在机械手臂二垂直顶部的机架上，顶杆二的顶端连接弹簧组件二底部，顶杆二的中部与机械手臂二铰接，顶杆二的底端向前弯折与凸轮二的顶端滑动连接。活塞式灌装机设置在机架的上部右侧，培养液罐设在机架的底部右侧，培养液罐出口与活塞式灌装机的进液口经管道连接。活塞式灌装机的出液口经软管与灌注管的后端连接。与凸轮二顶端滑动连接的顶杆二为上下运动，与顶杆二铰接的机械手臂二的前端为升降运动，当凸轮二的凸点运行到正下方时，机械手臂二前端固定连接灌注管的末端正好在培养皿后上方，灌注管出口对着传送带上定位板处的培养皿内。

所述的培养皿传送系统包括传送带、支撑架、培养皿定位装置、培养皿卡位装置。传送带纵向设置在机架的右侧，从前向后移动。传送带下方设有支撑架，传送带和支撑架上设有培养皿定位装置和培养皿卡位装置。

所述的控制系统包括控制柜、机械手爪传感器、灌装传感器、定位与卡位传感器和传送带传感器。控制柜经电缆连接本设备所有的电器件，并预设了本设备的所有控制软件程序及开关。四种传感器均设置在机架右侧中下部的横档上，凸轮一凸点最低点的平行处设有机械手爪传感器和定位与卡位传感器，凸轮一凸点最低点向上120度平行处设有传送带传感器，凸轮二凸点处于最高点顺时针向下120度的平行处设有灌装传感器。

所述的机械手臂一从电磁组件至弯折臂末端为空心管，电磁组件内设有电磁线圈、衔铁，在机械手臂一弯折臂的末端设有弹簧组件三，机械手臂一的空心管内设有钢丝，钢丝的一端连接衔铁，另一端穿过弹簧组件三与三个均匀分布的弧形爪的机械手爪顶端铰接，机械手臂一弯折臂的下部与均匀分布的三个弓形件的一端固定，弓形件的另一端与机械手爪的三个弧形爪的上中部铰接，每个弧形爪内设有软质手爪套。所述的软质手爪套是指用海绵、泡沫塑料和细软布制成的手爪撑垫。

所述的培养皿定位装置包括传送带两侧对称的两件培养皿定位板和传送带下方固定在支撑架上的收放装置一。所述的培养皿定位板由上定位板、下定位板、定位板连杆和定位板活动杆构成，上定位板为斜面板，下定位板为直板，定位板连杆的顶端垂直向内延伸一段后连接上定位板的后端，定位板连杆的底端连接下定位板的中心，两支定位板活动杆分别固定在下定位板两端的底部。上定位板对称设在传送带的上方，构成培养皿定位“八字形”挡板，下定位板设在传送带的下方、支撑板的上方，定位板连杆在传送带的一侧。在支撑架上与定位板活动杆对应处设有定位杆活动槽，培养皿定位板可以在传送带两侧左右移动。所述的收放装置一由定位轮装置、定位板弹簧、电机及减速器构成。所述的定位轮装置包括定位椭圆轮、定位椭圆轮轴、从动轮一和从动轮二。所述的定位椭圆轮设在传送带下方、支撑架上方、对称的下定位板中间，定位椭圆轮轴向下穿过支撑架并与支撑架活动固定。定位板弹簧对称连接在两件下定位板的两端，电机及减速器固定在支撑架的下方，主动轮经链条与从动轮一连接。

所述的培养皿卡位装置包括传送带两侧对称的两件培养皿卡位板和传送带下方固定在支撑架上的收放装置二，设在培养皿定位装置的前侧。所述的培养皿卡位板由上卡位板、下卡位板、卡位板连杆和卡位板活动杆构成，上卡位板为圆弧形板，下卡位板为直板，卡位板连杆的顶端垂直向内延伸一段后连接上卡位板的中心，卡位板连杆的底端连接下卡位板的中心，两支卡位板活动杆分别固定在下卡位板两端的底部。上卡位板对称设在传送带的上方，构成培养皿卡位“双弧形”卡板，下卡位板设在传送带的下方、支撑板的上方，卡位板连杆在传送带的一侧。在支撑架上与卡位板活动杆对应处设有卡位杆活动槽，培养皿卡位板可以在传送带两侧左右移动。所述的收放装置二由卡位轮装置、卡位板弹簧、电机及减速器构成。所述的卡位轮装置包括卡位椭圆轮、卡位椭圆轮轴、从动轮三。所述的卡位椭圆轮设在传送带下方、支撑架上方、对称的下卡位板中间，卡位椭圆轮轴向下穿过支撑架并与支撑架活动固定。卡位板弹簧对称连接在两件下卡位板的两端，主动轮通过链条经从动轮一、从动轮二与从动轮三连接。

本发明自动分装培养液的方法，包括如下步骤：

（1）操作前准备 设定横轴的转速为20-30r/min，电机及减速器的转速为10-15r/min，按设计灌装量调节好柱塞容积，将灭菌后培养液灌入培养液罐中，根据分装培养皿直径，更换对应的定位椭圆轮和卡位椭圆轮，调节传送带的行进速度为0.67-1.00秒行进待分装培养皿直径的1.05-1.1倍距离，将空培养皿放到培养皿卡位板前的传送带上；

（2）确定操作始点与终点 开启驱动装置，以凸轮一的凸点朝下、顶杆一到底点、机械手爪移动到传送带定位板的培养皿盖的外围为起点，以凸轮一的凸点转动两周720度时为终点。

（3）培养皿传送系统的运行轨迹当横轴顺时针转动，凸轮一的凸点朝下时，培养皿传送系统处于定位和卡位状态，定位与卡位传感器检测到凸轮一的凸点，反馈信号至控制柜，在设定控制电路的作用下，开启电机及减速器，电机及减速器以横轴 1/2的速度转动，定位板和卡位板开始向外侧张开，当横轴转动120度、定位椭圆轮和卡位椭圆轮转动60度时，上定位板和上卡位的开口已经大于分装培养皿直径，此时，传送带传感器检测到凸轮一的凸点，反馈信号至控制柜，在设定控制电路的作用下，传送带电器驱动，横轴转到240度、定位椭圆轮和卡位椭圆轮转到120度时传送带电器停止。传送带上的培养皿向后移动了培养皿直径1.05-1.1倍的距离，原在卡位板处的培养皿被移动到定位板位，原卡位板后的第一个培养皿移动到卡位板位。此时定位板和卡位板在定位板弹簧和卡位板弹簧的作用下向内侧收缩，当横轴转动360度、定位椭圆轮和卡位椭圆轮转动至180度时，定位板和卡位板完全回位，将传送带传送距离稍远的培养皿由定位板和卡位板卡位到准确位置，电机及减速器停。事先设定控制电路，下一次定位与卡位传感器和传送带传感器检测到凸轮一的凸点时，培养皿传送系统的电器不启动。横轴转动720度完成一个运行周期。

（4）培养皿盖抓放系统运行轨迹凸轮一的凸点朝下时，机械手爪传感器检测到凸轮一的凸点，反馈信号至控制柜，在事先设定控制电路的作用下，电磁组件内的电磁线圈断电，机械手爪在定位板处处于松开状态。当横轴转动360度时，机械手爪传感器再次检测到凸轮一再次朝下的凸点，反馈信号至控制柜，在预设的控制电路作用下，电磁组件内的电磁线圈通电，衔铁被吸附，由衔铁牵引钢丝另一端的机械手爪收缩，弹簧组件三被压缩，机械手爪抓住培养皿盖；横轴继续转动，顶杆一在凸轮一作用下向上升起，弹簧组件一被压缩，机械手臂一末端的机械手爪掀开了培养皿；横轴转动540度时，凸轮一的凸点、抓培养皿盖的机械手爪均达到最高点，随着横轴的继续转动凸轮一的凸点及机械手爪开始往下运行，横轴转动720度、凸点再次朝下时，机械手爪抓的培养皿盖回到培养皿上，此时，机械手爪传感器再次检测到凸轮一的凸点，在设定控制电路的作用下，电磁组件内的电磁线圈断电，衔铁在弹簧组件的作用下回归原位，在弹簧组件、弓形固定件和钢丝的共同作用下，机械手爪将抓紧的培养皿盖松开。横轴转动720

度完成一个运行周期。

（5）培养液灌装系统运行轨迹由于凸轮二在横轴上安装的角度以顺时针计较凸轮一延后180度，驱动装置启动后，当横轴、凸轮一的从凸点朝下0度开始转动时，凸轮二的凸点从最高点向下转动，培养液灌装系统的注入培养皿电路处于关闭状态，注入活塞腔体的电路处于运行状态。当横轴转动120度时，灌装传感器检测到凸轮二的凸点，反馈信号至控制柜，在设定控制电路的作用下，活塞式灌装机的注入活塞腔体的电器关闭。当横轴转动至480度时，灌装传感器再次检测到凸轮二的凸点，此时机械手爪再次到达次高点，机械手臂二前端固定连接的灌注管再次到达次低点，反馈信号至控制柜，在设定控制电路的作用下，活塞式灌装机开始打开出料阀，活塞杆前推，将活塞腔体内的培养液经灌注管在0.33秒内注入培养皿，此时横轴继续转动到达600度，横轴转动了120弧度，机械手爪经过次高点、最高点再至另一个次高点，灌注管从次低点、最低点再到另一个次低点，完成了注入培养液操作。横轴继续转动时，凸轮二从次低点到最高点、再到次低点，活塞式灌装机完成将培养液从培养液罐抽至活塞腔体内和关闭进料阀的作业。横轴转动720度完成一个运行周期。

以横轴转动角度为参照，汇总控制系统各传传感器和各系统运行状况

相比现有技术，本发明的优点在于，（1）培养液的分装由该装置自动完成，减少了培养液被污染的机率。（2）本发明设备可设定分装培养液的容积，便于分装不同直径规格的培养皿。（3）本发明设备一个人可操作，每分钟可分装10-20个培养皿，是人工作业的3-5倍，减轻了人工劳动强度，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的右视图。

图4是本发明培养皿传送系统主视图。

图5是本发明机械手臂一的结构示意图。

图6是本发明培养皿传送系统定位和卡位时俯视图。

图7是本发明培养皿传送系统放开培养皿时俯视图。

图8是本发明培养皿定位板结构示意图。

图9是本发明定位轮装置结构示意图。

图10是本发明培养皿卡位板结构示意图。

图11是本发明卡位轮装置结构示意图。

图中：1、机架一，2、机架二，3、横轴，4、减速轮，5、凸轮一，6、凸轮二，7、机械手臂一，8、机械手臂二，9、弹簧组件一，10、顶杆一，11、弹簧组件二，12、顶杆二，13、支撑架，14、活塞式灌装机，15、培养液罐，16、灌注管，17、驱动装置，18、控制柜，19、管道，20、固定件一，21、固定件二，22、软管，23、培养皿，24、上定位板，25、电磁组件，26、机械手爪，27、机械手爪传感器，28、传感器二，29、电磁线圈，30、衔铁，31、弓形件，32、弹簧，33、钢丝，34、手爪套，35、传送带，36、上卡位板，37、下定位板，38、定位板连杆，39、定位板弹簧，40、定位椭圆轮，41、定位椭圆轮轴，42、从动轮一，43、从动轮二，44、电机及减速器，45、主动轮，46、定位板活动杆，47、定位杆活动槽，48、下卡位板，49、卡位板连杆，50、卡位板弹簧，51、卡位椭圆轮，52、卡位椭圆轮轴，53、从动轮三，54、卡位板活动杆，55、卡位杆活动槽，56、定位与卡位传感器，57、传送带传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的自动分装培养液的设备作进一步的说明。

如图1、2、3所示，本发明的自动分装培养液的设备,包括机架1、培养皿盖抓放系统、培养液灌装系统、培养皿传送系统和控制系统。所述机架1的左右侧设有横档2。所述的培养皿盖抓放系统包括横轴3、减速轮4、凸轮一5、机械手臂一7、弹簧组件一9、顶杆一10、驱动装置17。横轴3设置在机架1中下部的横档2中心处，减速轮4和凸轮一5固定在横轴3上，机械手臂一7设置在机架1中上部的横档2处，机械手臂一7的末端在横档2中心点的前侧、通过固定件一20与横档2铰接，机械手臂一7的前端为弯折臂，弯折臂向后侧倾斜，弯折臂的末端达机架1前后的中心处。弹簧组件一9设置在机械手臂一7垂直顶部的机架1上，顶杆一10的顶端连接弹簧组件一9底部，顶杆一10的中部与机械手臂一7铰接，顶杆一10的底端向后弯折与凸轮一5的顶端滑动连接。机械手臂一7的水平臂上设有电磁组件25，机械手臂一7前端弯折臂的末端连接机械手爪26。驱动装置17设在减速轮4的下方，通过链条连接减速轮4，带动减速轮4、横轴3、凸轮一5顺时针转动。与凸轮一5顶端滑动连接的顶杆一10为上下运动，与顶杆一10铰接的机械手臂一7的前端为升降运动，当凸轮一5的凸点运行到正下方时，机械手臂一7末端连接机械手爪26的下端正好在传送带35上定位板处的培养皿23的周边。所述的培养液灌装系统包括横轴3、减速轮4、凸轮二6、机械手臂二8、弹簧组件二11、顶杆二12、活塞式灌装机14、培养液罐15、灌注管16和驱动装置17。凸轮二6固定在横轴3上凸轮一5的右侧，凸轮二6的直径比凸轮一5的直径小5-10mm，凸轮二在横轴3上安装的角度以顺时针计较凸轮一5延后180度。机械手臂二8设置在机架1中上部的横档2处，机械手臂二8的末端在横档2中心点的后侧、通过固定件二21与横档2铰接，机械手臂二8的前端固定连接灌注管16的中上部，灌注管16的末端向前倾斜。弹簧组件二11设置在机械手臂二8垂直顶部的机架1上，顶杆二12的顶端连接弹簧组件二11底部，顶杆二12的中部与机械手臂二8铰接，顶杆二12的底端向前弯折与凸轮二6的顶端滑动连接。活塞式灌装机14设置在机架1的上部右侧，培养液罐15设在机架1的底部右侧，培养液罐15出口与活塞式灌装机14的进液口经管道19连接。活塞式灌装机14的出液口经软管22与灌注管16的后端连接。与凸轮二6顶端滑动连接的顶杆二12为上下运动，与顶杆二12铰接的机械手臂二8的前端为升降运动，当凸轮二6的凸点运行到正下方时，机械手臂二8前端固定连接灌注管16的末端正好在培养皿23后上方，灌注管16出口对着传送带35上定位板处的培养皿23内。所述的控制系统包括控制柜18、机械手爪传感器27，灌装传感器28、定位与卡位传感器56和传送带传感器57。控制柜18经电缆连接本设备所有的电器件，并预设了本设备的所有控制软件程序及开关。四种传感器均设置在机架1右侧中下部的横档2上，在凸轮一5凸点最低点的平行处设有机械手爪传感器27和定位与卡位传感器56，在凸轮一5凸点最低点向上120度平行处设有传送带传感器57，在凸轮二6凸点处于最高点顺时针向下120度的平行处设有灌装传感器28。

如图1、3、4所述的培养皿传送系统包括传送带35、支撑架13、培养皿定位装置、培养皿卡位装置。传送带35纵向设置在机架1的右侧，从前向后移动。传送带35下方设有支撑架13，传送带35和支撑架13上设有培养皿定位装置和培养皿卡位装置。

如图5所示，所述的机械手臂一7从电磁组件25至弯折臂末端为空心管，电磁组件25内设有电磁线圈29、衔铁30，在机械手臂一7弯折臂的末端设有弹簧组件三31，机械手臂一7的空心管内设有钢丝33，钢丝33的一端连接衔铁30，另一端穿过弹簧组件三31与三个均匀分布的弧形爪的机械手爪26顶端铰接，机械手臂一7弯折臂的下部与均匀分布的三个弓形件32的一端固定，弓形件32的另一端与机械手爪26的三个弧形爪的上中部铰接，每个弧形爪内设有软质手爪套34。所述的软质手爪套34是指用海绵、泡沫塑料和细软布制成的手爪撑垫。

如图3、4、6、7、8、9所示，所述的培养皿定位装置包括传送带35两侧对称的两件培养皿定位板和传送带35下方固定在支撑架13上的收放装置一。所述的培养皿定位板由上定位板24、下定位板37、定位板连杆38和定位板活动杆46构成，上定位板24为斜面板，下定位板37为直板，定位板连杆38的顶端垂直向内延伸一段后连接上定位板24的后端，定位板连杆38的底端连接下定位板37的中心，两支定位板活动杆46分别固定在下定位板37两端的底部。上定位板24对称设在传送带35的上方，构成培养皿定位“八字形”挡板，下定位板37设在传送带35的下方、支撑板13的上方，定位板连杆38在传送带35的一侧。在支撑架13上与定位板活动杆46对应处设有定位杆活动槽47，培养皿定位板可以在传送带35两侧左右移动。所述的收放装置一由定位轮装置、定位板弹簧39、电机及减速器44构成。所述的定位轮装置包括定位椭圆轮40、定位椭圆轮轴41、从动轮一42和从动轮二43。所述的定位椭圆轮40设在传送带35下方、支撑架13上方、对称的下定位板37中间，定位椭圆轮轴41向下穿过支撑架13并与支撑架13活动固定。定位板弹簧39对称连接在两件下定位板37的两端，电机及减速器44固定在支撑架13的下方，主动轮45经链条与从动轮一42连接。

如图3、4、6、7、10、11所示，所述的培养皿卡位装置包括传送带35两侧对称的两件培养皿卡位板和传送带35下方固定在支撑架13上的收放装置二，设在培养皿定位装置的前侧。所述的培养皿卡位板由上卡位板36、下卡位板48、卡位板连杆49和卡位板活动杆54构成，上卡位板36为圆弧形板，下卡位板48为直板，卡位板连杆49的顶端垂直向内延伸一段后连接上卡位板36的中心，卡位板连杆49的底端连接下卡位板48的中心，两支卡位板活动杆54分别固定在下卡位板48两端的底部。上卡位板36对称设在传送带35的上方，构成培养皿卡位“双弧形”卡板，下卡位板48设在传送带35的下方、支撑板13的上方，卡位板连杆49在传送带35的一侧。在支撑架13上与卡位板活动杆54对应处设有卡位杆活动槽55，培养皿卡位板可以在传送带35两侧左右移动。所述的收放装置二由卡位轮装置、卡位板弹簧50、电机及减速器44构成。所述的卡位轮装置包括卡位椭圆轮51、卡位椭圆轮轴52、从动轮三53。所述的卡位椭圆轮51设在传送带35下方、支撑架13上方、对称的下卡位板48中间，卡位椭圆轮轴52向下穿过支撑架13并与支撑架13活动固定。卡位板弹簧50对称连接在两件下卡位板48的两端，主动轮45通过链条经从动轮一42、从动轮二43与从动轮三53连接。

实施例1

采用本发明自动分装培养液设备给直径95mm的培养皿分装35ml/皿的培养液，步骤如下：

（1）操作前准备 设定横轴3的转速为20r/min，电机及减速器44的转速为10r/min，调节柱塞容积为35ml，将灭菌后培养液灌入培养液罐15中，更换对应的定位椭圆轮40和卡位椭圆轮50，调节传送带35的行进速度为600cm/min，将空培养皿23放到培养皿卡位板前的传送带35上。

（2）培养皿传送系统的运行轨迹 开启驱动装置17，当横轴3顺时针转动，凸轮一5的凸点朝下时，培养皿传送系统处于定位和卡位状态，定位与卡位传感器56检测到凸轮一5的凸点，反馈信号至控制柜18，在设定控制电路的作用下，开启电机及减速器44，定位板和卡位板开始向外侧张开，当横轴3转动120度、定位椭圆轮40和卡位椭圆轮51转动60度时，上定位板24和上卡位板36的开口已经大于95mm，此时，传送带传感器57检测到凸轮一5的凸点，反馈信号至控制柜18，在设定控制电路的作用下，传送带电器驱动，以600cm/min的速度向后移动，经过1.0秒后，横轴3转到240度、定位椭圆轮40和卡位椭圆轮51转到120度时传送带电器停止。传送带35上的培养皿23向后移动了10cm左右，原在卡位板处的培养皿被移动到定位板位，原卡位板后的第一个培养皿23移动到卡位板位。此时定位板和卡位板在定位板弹簧39和卡位板弹簧50的作用下向内侧收缩，当横轴3转动360度、定位椭圆轮40和卡位椭圆轮51转动至180度时，定位板和卡位板完全回位，将传送带35传送距离稍远的培养皿23由定位板和卡位板卡位到准确位置，电机及减速器44停。事先设定控制电路，下一次定位与卡位传感器56和传送带传感器57检测到凸轮一5的凸点时，培养皿传送系统的电器不启动。横轴3转动720度完成一个运行周期。

（3）培养皿盖抓放系统运行轨迹 驱动装置17启动后，凸轮一5的凸点朝下时，机械手爪传感器27检测到凸轮一5的凸点，反馈信号至控制柜18，在事先设定控制电路的作用下，电磁组件25内的电磁线圈29断电，机械手爪26在定位板处处于松开状态。当横轴3转动360度时，机械手爪传感器27再次检测到凸轮一5再次朝下的凸点，反馈信号至控制柜18，在预设的控制电路作用下，电磁组件25内的电磁线圈29通电，衔铁30被吸附，由衔铁30牵引钢丝33另一端的机械手爪26收缩，弹簧组件三31被压缩，机械手爪26抓住培养皿盖；横轴3继续转动，顶杆一10在凸轮一5作用下向上升起，弹簧组件一9被压缩，机械手臂一7末端的机械手爪26掀开了培养皿；横轴3转动540度时，凸轮一5的凸点、抓培养皿盖的机械手爪26均达到最高点，随着横轴3的继续转动凸轮一5的凸点及机械手爪26开始往下运行，横轴3转动720度、凸点再次朝下时，机械手爪26抓的培养皿盖回到培养皿23上，此时，机械手爪传感器27再次检测到凸轮一5的凸点，在设定控制电路的作用下，电磁组件25内的电磁线圈29断电，衔铁30在弹簧组件31的作用下回归原位，在弹簧组件31、弓形固定件32和钢丝33的共同作用下，机械手爪26将抓紧的培养皿盖松开。横轴3转动720度完成一个运行周期。

（4）培养液灌装系统运行轨迹 由于凸轮二6在横轴3上安装的角度以顺时针计较凸轮一延后180度，驱动装置17启动后，培养液灌装系统的注入培养皿电路处于关闭状态，注入活塞腔体的电路处于运行状态。当横轴3、凸轮一5的从凸点朝下0度开始转动时，凸轮二6的凸点从最高点向下转动，当横轴3转动120度时，灌装传感器28检测到凸轮二6的凸点，反馈信号至控制柜18，在设定控制电路的作用下，活塞式灌装机14的注入活塞腔体的电器关闭。当横轴3转动至480度时，灌装传感器28再次检测到凸轮二6的凸点，此时机械手爪26再次到达次高点，机械手臂二8前端固定连接的灌注管16再次到达次低点，反馈信号至控制柜18，在设定控制电路的作用下，活塞式灌装机14的注入培养皿电路启动，打开出料阀，活塞杆前推，将活塞腔体内的培养液经灌注管16注入培养皿23。横轴3继续转动到达600度时，横轴3在1.0秒内从480度转动了120弧度，机械手爪26经过次高点、最高点再至另一个次高点，灌注管16从次低点、最低点再到另一个次低点，完成了注入培养液操作。在注入培养皿电路关闭的同时，活塞式灌装机14的注入活塞腔体电路启动，在横轴3继续转动240度的2.0秒内，活塞式灌装机14完成将培养液从培养液罐15注入活塞腔体内和关闭进料阀的作业。横轴3转动720度完成一个运行周期。

利用本发明作业，一个人即可操作，每小时可为600个培养皿分装好培养液。

实施例2

采用本发明自动分装培养液设备给直径60mm的培养皿分装8ml/皿的培养液，步骤如下：

（1）操作前准备 设定横轴3的转速为30r/min，电机及减速器44的转速为15r/min，调节柱塞容积为8ml，将灭菌后培养液灌入培养液罐15中，更换对应的定位椭圆轮40和卡位椭圆轮50，调节传送带35的行进速度为590cm/min，将空培养皿23放到培养皿卡位板前的传送带35上。

（2）步骤（2）、（3）、（4）同实施例1。

利用本发明作业，一个人即可操作，每小时可为900个培养皿分装好培养液。

Claims (5)

1.一种自动分装培养液的设备,其特征在于，包括机架、培养皿盖抓放系统、培养液灌装系统、培养皿传送系统和控制系统；所述的培养皿盖抓放系统、培养皿液灌装系统均包括共用的横轴、减速轮和驱动装置；所述的机架的左右侧设有横档；

所述的培养皿盖抓放系统还包括凸轮一、机械手臂一、弹簧组件一、顶杆一；横轴设置在机架中下部的横档中心处，减速轮和凸轮一固定在横轴上，机械手臂一设置在机架中上部的横档处，机械手臂一的末端在横档中心点的前侧、通过固定件一与横档铰接，机械手臂一的前端为弯折臂，弯折臂向后侧倾斜，弯折臂的末端达机架前后的中心处，弹簧组件一设置在机械手臂一垂直顶部的机架上，顶杆一的顶端连接弹簧组件一底部，顶杆一的中部与机械手臂一铰接，顶杆一的底端向后弯折与凸轮一的顶端滑动连接，机械手臂一的水平臂上设有电磁组件，机械手臂一前端弯折臂的末端连接机械手爪；驱动装置设在减速轮的下方，通过链条连接减速轮，带动减速轮、横轴、凸轮一顺时针转动；当凸轮一的凸点运行到正下方时，机械手臂一末端连接机械手爪的下端正好在传送带上定位板处的培养皿的周边；

所述的培养液灌装系统还包括凸轮二、机械手臂二、弹簧组件二、顶杆二、活塞式灌装机、培养液罐和灌注管；凸轮二固定在横轴上凸轮一的右侧，凸轮二的直径比凸轮一的直径小5-10mm，凸轮二在横轴上安装的角度以顺时针计较凸轮一延后180度，机械手臂二设置在机架中上部的横档处，机械手臂二的末端在横档中心点的后侧、通过固定件二与横档铰接，机械手臂二的前端固定连接灌注管的中上部，灌注管的末端向前倾斜，弹簧组件二设置在机械手臂二垂直顶部的机架上，顶杆二的顶端连接弹簧组件二底部，顶杆二的中部与机械手臂二铰接，顶杆二的底端向前弯折与凸轮二的顶端滑动连接，培养液罐出口与活塞式灌装机的进液口经管道连接，活塞式灌装机的出液口经软管与灌注管的后端连接，当凸轮二的凸点运行到正下方时，机械手臂二前端固定连接的灌注管的末端正好在培养皿后上方，灌注管出口对着传送带上定位板处的培养皿内；

所述的培养皿传送系统包括传送带、支撑架、培养皿定位装置、培养皿卡位装置；传送带纵向设置在机架的右侧，从前向后移动，传送带下方设有支撑架，传送带和支撑架上设有培养皿定位装置和培养皿卡位装置；

所述的控制系统包括控制柜、机械手爪传感器、灌装传感器、定位与卡位传感器和传送带传感器，控制柜经电缆连接本设备所有的电器件，并预设了本设备的所有控制软件程序及开关，四种传感器均设置在机架右侧中下部的横档上，凸轮一凸点最低点的平行处设有机械手爪传感器和定位与卡位传感器，凸轮一凸点最低点向上120度平行处设有传送带传感器，凸轮二凸点处于最高点顺时针向下120度的平行处设有灌装传感器。

2.根据权利要求1的所述的自动分装培养液的设备,其特征在于，所述的机械手臂一从电磁组件至弯折臂末端为空心管，电磁组件内设有电磁线圈、衔铁，在机械手臂一弯折臂的末端设有弹簧组件三，机械手臂一的空心管内设有钢丝，钢丝的一端连接衔铁，另一端穿过弹簧组件三与三个均匀分布的弧形爪的机械手爪顶端铰接，机械手臂一弯折臂的下部与均匀分布的三个弓形件的一端固定，弓形件的另一端与机械手爪的三个弧形爪的上中部铰接，每个弧形爪内设有软质手爪套。

3.根据权利要求2的所述的自动分装培养液的设备,其特征在于，所述的培养皿定位装置包括传送带两侧对称的两件培养皿定位板和传送带下方固定在支撑架上的收放装置一；所述的培养皿定位板由上定位板、下定位板、定位板连杆和定位板活动杆构成，上定位板为斜面板，下定位板为直板，定位板连杆的顶端垂直向内延伸一段后连接上定位板的后端，定位板连杆的底端连接下定位板的中心，两支定位板活动杆分别固定在下定位板两端的底部，上定位板对称设在传送带的上方，构成培养皿定位“八字形”挡板，下定位板设在传送带的下方、支撑板的上方，定位板连杆在传送带的一侧，在支撑架上与定位板活动杆对应处设有定位杆活动槽；所述的收放装置一由定位轮装置、定位板弹簧、电机及减速器构成，所述的定位轮装置包括定位椭圆轮、定位椭圆轮轴、从动轮一和从动轮二，所述的定位椭圆轮设在传送带下方、支撑架上方、对称的下定位板中间，定位椭圆轮轴向下穿过支撑架并与支撑架活动固定，定位板弹簧对称连接在两件下定位板的两端，电机及减速器固定在支撑架的下方，主动轮经链条与从动轮一连接。

4.根据权利要求3的所述的自动分装培养液的设备,其特征在于，所述的培养皿卡位装置包括传送带两侧对称的两件培养皿卡位板和传送带下方固定在支撑架上的收放装置二，设在培养皿定位装置的前侧，所述的培养皿卡位板由上卡位板、下卡位板、卡位板连杆和卡位板活动杆构成，上卡位板为圆弧形板，下卡位板为直板，卡位板连杆的顶端垂直向内延伸一段后连接上卡位板的中心，卡位板连杆的底端连接下卡位板的中心，两支卡位板活动杆分别固定在下卡位板两端的底部，上卡位板对称设在传送带的上方，构成培养皿卡位“双弧形”卡板，下卡位板设在传送带的下方、支撑板的上方，卡位板连杆在传送带的一侧，在支撑架上与卡位板活动杆对应处设有卡位杆活动槽；所述的收放装置二由卡位轮装置、卡位板弹簧、电机及减速器构成；所述的卡位轮装置包括卡位椭圆轮、卡位椭圆轮轴、从动轮三，所述的卡位椭圆轮设在传送带下方、支撑架上方、对称的下卡位板中间，卡位椭圆轮轴向下穿过支撑架并与支撑架活动固定，卡位板弹簧对称连接在两件下卡位板的两端，主动轮通过链条经从动轮一、从动轮二与从动轮三连接。

5.应用权利要求4所述的自动分装培养液的设备分装培养液的方法，包括如下步骤：

（1）操作前准备 设定横轴的转速为20-30r/min，电机及减速器的转速为10-15r/min，按设计灌装量调节好柱塞容积，将灭菌后培养液灌入培养液罐中，根据分装培养皿直径，更换对应的定位椭圆轮和卡位椭圆轮，调节传送带的行进速度为0.67-1.00秒行进待分装培养皿直径的1.05-1.1倍距离，将空培养皿放到培养皿卡位板前的传送带上；

（2）确定操作始点与终点 开启驱动装置，以凸轮一的凸点朝下、顶杆一到底点、机械手爪移动到传送带定位板的培养皿盖的外围为起点，以凸轮一的凸点转动两周720度时为终点；

（3）培养皿传送系统的运行轨迹当横轴顺时针转动，凸轮一的凸点朝下时，培养皿传送系统处于定位和卡位状态，定位与卡位传感器检测到凸轮一的凸点，反馈信号至控制柜，在设定控制电路的作用下，开启电机及减速器，电机及减速器以横轴 1/2的速度转动，定位板和卡位板开始向外侧张开，当横轴转动120度、定位椭圆轮和卡位椭圆轮转动60度时，上定位板和上卡位的开口已经大于分装培养皿直径，此时，传送带传感器检测到凸轮一的凸点，反馈信号至控制柜，在设定控制电路的作用下，传送带电器驱动，横轴转到240度、定位椭圆轮和卡位椭圆轮转到120度时传送带电器停止，传送带上的培养皿向后移动了培养皿直径1.05-1.1倍的距离，原在卡位板处的培养皿被移动到定位板位，原卡位板后的第一个培养皿移动到卡位板位，此时定位板和卡位板在定位板弹簧和卡位板弹簧的作用下向内侧收缩，当横轴转动360度、定位椭圆轮和卡位椭圆轮转动至180度时，定位板和卡位板完全回位，将传送带传送距离稍远的培养皿由定位板和卡位板卡位到准确位置，电机及减速器停，事先设定控制电路，下一次定位与卡位传感器和传送带传感器检测到凸轮一的凸点时，培养皿传送系统的电器不启动，横轴转动720度完成一个运行周期；

（4）培养皿盖抓放系统运行轨迹凸轮一的凸点朝下时，机械手爪传感器检测到凸轮一的凸点，反馈信号至控制柜，在事先设定控制电路的作用下，电磁组件内的电磁线圈断电，机械手爪在定位板处处于松开状态；当横轴转动360度时，机械手爪传感器再次检测到凸轮一再次朝下的凸点，反馈信号至控制柜，在预设的控制电路作用下，电磁组件内的电磁线圈通电，衔铁被吸附，由衔铁牵引钢丝另一端的机械手爪收缩，弹簧组件三被压缩，机械手爪抓住培养皿盖；横轴继续转动，顶杆一在凸轮一作用下向上升起，弹簧组件一被压缩，机械手臂一末端的机械手爪掀开了培养皿；横轴转动540度时，凸轮一的凸点、抓培养皿盖的机械手爪均达到最高点，随着横轴的继续转动凸轮一的凸点及机械手爪开始往下运行，横轴转动720度、凸点再次朝下时，机械手爪抓的培养皿盖回到培养皿上，此时，机械手爪传感器再次检测到凸轮一的凸点，在设定控制电路的作用下，电磁组件内的电磁线圈断电，衔铁在弹簧组件三的作用下回归原位，在弹簧组件三、弓形件和钢丝的共同作用下，机械手爪将抓紧的培养皿盖松开，横轴转动720度完成一个运行周期；

（5）培养液灌装系统运行轨迹由于凸轮二在横轴上安装的角度以顺时针计较凸轮一延后180度，驱动装置启动后，当横轴、凸轮一的从凸点朝下0度开始转动时，凸轮二的凸点从最高点向下转动，培养液灌装系统的注入培养皿电路处于关闭状态，注入活塞腔体的电路处于运行状态；当横轴转动120度时，灌装传感器检测到凸轮二的凸点，反馈信号至控制柜，在设定控制电路的作用下，活塞式灌装机的注入活塞腔体的电器关闭；当横轴转动至480度时，灌装传感器再次检测到凸轮二的凸点，此时机械手爪再次到达次高点，机械手臂二前端固定连接的灌注管再次到达次低点，反馈信号至控制柜，在设定控制电路的作用下，活塞式灌装机开始打开出料阀，活塞杆前推，将活塞腔体内的培养液经灌注管在0.33秒内注入培养皿；此时横轴继续转动到达600度，横轴转动了120弧度，机械手爪经过次高点、最高点再至另一个次高点，灌注管从次低点、最低点再到另一个次低点，完成了注入培养液操作，横轴继续转动时，凸轮二从次低点到最高点、再到次低点，活塞式灌装机完成将培养液从培养液罐抽至活塞腔体内和关闭进料阀的作业，横轴转动720度完成一个运行周期。

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