CN111168716A - 一种用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，包括滑块以及与所述滑块滑动连接的两根伸缩导向轴，滑块上安装有驱动轮以及同步带，同步带上端连接上皮带座，下端连接下皮带座，上皮带座、下皮带座通过所述两根伸缩导向轴固定连接，驱动轮的转动通过同步带能够带动所述伸缩导向轴相对滑块在竖直方向上往复运动；所述伸缩导向轴为中空管体，中空管体的下端与抓手组件内的孔道连通，中空管体的上端连通至外部气源，通过调换两根伸缩导向轴内的进出气方向，能够驱动抓手组件进行抓取动作。本发明实现了驱动部件与移动部件的分离，结构更加紧凑，结构稳定性好且运行平稳，便于维护保养，制造工艺简单，具有较好的拓展实用性。

Description

一种用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂

技术领域

本发明涉及一种用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，，属于实验室样品前处理领域中自动化实验设备。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，国内环境污染问题日益严重。近年来，随着国内经济的发展，国家对于环境监测和治理的需求进一步提高。环境监测作为监测与治理过程中的重要环节需求旺盛。样品前处理作为此环节中的重要组成部分，传统的前处理方式效率低，时间长，耗费大量的人工，一致性差。

随着经济的发展，样品前处理已经朝着高端化、智能化、系统化等方向急速发展，用于代替传统处理方式所引起的弊端。

发明内容

本发明提供一种用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，是用于实验室样品前处理过程中自动化平台的重要组成部分，主要目的是解决上述实验室自动化处理过程中的容器抓取移动问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其特征在于：包括滑块以及与所述滑块滑动连接的两根伸缩导向轴，滑块上安装有驱动轮以及由驱动轮驱动的同步带，同步带上端连接至上皮带座，下端连接至下皮带座，上皮带座、下皮带座通过所述两根伸缩导向轴固定连接，同步带中间部分与驱动轮动力连接，驱动轮的转动通过同步带能够带动所述伸缩导向轴相对滑块在竖直方向上往复运动；

所述伸缩导向轴为中空管体，中空管体的下端与抓手组件内的孔道连通，中空管体的上端连通至外部气源，通过调换两根伸缩导向轴内的进出气方向，能够驱动抓手组件进行抓取动作。

所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其中：所述滑块通过平移直线轴承滑动安装在两条平移导向轴上，所述平移导向轴的两端通过平移导向轴支座固定连接在前支架板和后支架板上，所述滑块能够沿平移导向轴在前支架板和后支架板之间滑动。

所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其中：所述前支架板或后支架板上安装有伸缩驱动电机，所述伸缩驱动电机能够驱动伸缩驱动轴转动，所述伸缩驱动轴能够带动所述驱动轮同步转动。

所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其中：所述滑块上设有安装孔，异形从动套通过深沟球轴承安装在所述安装孔内，异形从动套设有异形接口，所述伸缩驱动轴具有与所述异形接口相配合的异形部分，能够驱动所述异形从动套旋转；所述驱动轮可同步转动地安装于异形从动套上。

所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其中：所述平移导向轴支座面向所述滑块的一端设有限位缓冲垫。

所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其中：在每个所述驱动轮的两侧的所述滑块上还各设有一个定滑轮，所述驱动轮以及两侧定滑轮呈“V”形布置。

所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其中：所述上皮带座和下皮带座面向滑块一侧安装有缓冲垫。

所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其中：所述上皮带座和下皮带座在与同步带的连接处安装有皮带张紧块，所述同步带的端部嵌入所述皮带张紧块预留的夹紧缝中固定，所述夹紧缝以螺钉锁紧。

所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其中：所述伸缩导向轴与滑块间安装有直线轴承。

所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其中：所述抓手组件包括双作用气缸和夹爪，所述双作用气缸的两个接头与所述两个伸缩导向轴的中空管体分别连通；所述夹爪具有两个爪部，两个爪部由所述双作用气缸的驱动而能够开合。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：

1.增强了结构稳定性，使运动更加平稳；

2.减轻了移动部件自身重量，使整体结构更加简单紧凑，便于维护保养；

3.制造工艺简单，成本低。

附图说明

图1是本发明提供的一种用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂的结构组成示意图；

图2是本发明提供的一种用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂的侧面剖视图；

图3是滑块和皮带轮组的爆炸视图；

图4A是滑块的正视图；

图4B是滑块的I-I截面的阶梯剖视图；

图5是移动部件连接在平移导向轴上的立体视图；

图6A是下皮带座和抓手组件的俯视图；

图6B是下皮带座和抓手组件的正视图。

附图标记说明：1-滑块；2-皮带轮组；3-伸缩导向轴；4-抓手组件；5-上皮带座；6-下皮带座；7-抓手连接块；8-双作用气缸；9-夹爪；10-直线轴承；11-驱动轮；12-定滑轮；13-同步带；14-异形从动套；15-深沟球轴承；16-挡圈；17-定滑轮轴；18-皮带张紧块；19-前支架板；20-平移导向轴支座；21-限位缓冲垫；22-平移导向轴；23-伸缩驱动轴；24-平移直线轴承；25-后支架板；26-联轴器；27-伸缩驱动电机。

具体实施方式

以下将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按真实比例绘制的。

请参阅图1、图2和图3，本发明提供了一种用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，包括滑块1以及与所述滑块1滑动连接的两根伸缩导向轴3，滑块1两侧对称安装有两组皮带轮组2，所述皮带轮组2由驱动轮11、定滑轮12和同步带13组成，同步带13上端连接至上皮带座5，下端连接至下皮带座6，上皮带座5、下皮带座6通过所述两根伸缩导向轴3固定连接，同步带13中间部分缠绕在驱动轮11与定滑轮12之间，使驱动轮11转动时，同步带13的两端能够带动上皮带座5、下皮带座6以及所述伸缩导向轴3相对滑块1在竖直方向上往复运动。

优选的，所述定滑轮12套置于定滑轮轴17上，定滑轮轴17以螺纹连接的方式安装于滑块1上。

优选的，所述上皮带座5和下皮带座6面向滑块1的表面安装有缓冲垫(图中未示出)，以减少在运动过程中产生的冲击。

所述两组皮带轮组2以空间对称的方式布置在所述滑块1的两侧，且两个驱动轮11同轴；在每个所述滑块1的两侧各有一个定滑轮12，一侧定滑轮12、驱动轮11以及另一侧定滑轮12呈“V”形布置，能够增强同步带13与驱动轮11之间的摩擦力。

所述滑块1与伸缩导向轴3之间可安装有直线轴承，以减小所述伸缩导向轴3穿过滑块1运动时的摩擦阻力，所述伸缩导向轴3为中空管体，中空部与抓手组件4内的孔道连通，形成隐形的内置气路。

请参阅图4A和图4B，所述滑块1上设有安装孔，异形从动套14通过深沟球轴承15安装在所述安装孔内，异形从动套14设有异形接口(例如四边形接口或六边形接口)，能够与伸缩驱动轴(后面会详述)形成动力连接；驱动轮11同步旋转地安装于异形从动套14之上并以挡圈16固定。

请参阅图5，所述滑块1上还开有两个安装孔，用于安装平移直线轴承24，所述滑块1通过两个平移直线轴承24滑动安装在两条平移导向轴22上，两条所述平移导向轴22的两端通过两个平移导向轴支座20固定连接在前支架板19和后支架板25上。所述滑块1能够沿两条平移导向轴22在前支架板19和后支架板25之间滑动。

优选的，两个平移导向轴支座20面向滑块1的一端设有限位缓冲垫21，既对滑块1沿平移导向轴22的滑动起限位作用，又能够在滑块1接触到平移导向轴支座20时起缓冲作用。

所述后支架板25上还安装有伸缩驱动电机27和联轴器26，伸缩驱动电机27通过联轴器26连接至伸缩驱动轴23，所述伸缩驱动轴23具有异形部分(例如四边形或六边形)，异形部分能够带动异形从动套14转动，从而带动驱动轮11同步转动，实现伸缩动作。

请参阅图6A和图6B，所述上皮带座5和下皮带座6在与同步带13的连接处安装有皮带张紧块18，所述同步带13的端部嵌入所述皮带张紧块18预留的夹紧缝中固定，所述夹紧缝再以螺钉锁紧。

所述抓手组件4包括抓手连接块7、双作用气缸8和夹爪9，其中：

所述抓手连接块7上端以螺纹连接方式与下连接座6连接，所述伸缩导向轴3穿过下连接座6并与抓手连接块7连接，连接处以O形圈密封；抓手连接块7上开有两个抓手孔道(未予图示)分别与两根伸缩导向轴3的中空部连通；

抓手连接块7的两个抓手孔道的出口分别与双作用气缸8上的进气接头与出气接头(未予图示)连通，外部气源与上皮带座5的气源接头连接后，由伸缩导向轴3的中空部和抓手连接块7的抓手孔道引入或者引出双作用气缸8，通过调换两根伸缩导向轴3内的进出气方向，能够控制双作用气缸8完成伸缩动作；

所述夹爪9具有两个爪部，两个爪部由所述双作用气缸8的双作用气缸驱动而能够开合，以用于抓取不同大小的罐体，在抓取不同大小的罐体时，无需更换抓手，因此适用性广。

其中，伸缩导向轴3与抓手连接块7之间使用O形圈密封，抓手连接块7的工艺孔使用锁紧螺钉配合厌氧密封胶密封，能够确保移动部件内部隐形气路的密封性。

在本实例中，通过控制驱动轮11的正反旋转，可实现伸缩导向轴3随驱动轮11的转动而相对于滑块1发生上下移动，下皮带座6再带动抓手组件4上下移动至合适位置；然后，通过控制两根伸缩导向轴3内的进出气方向，可使夹爪9的两个爪部开合，以夹取不同大小的罐体，使用非常方便。

本发明实现了驱动部件与移动部件的分离，整体结构更加紧凑，减轻了自身重量，结构稳定性好且运行平稳，便于维护保养，制造工艺简单，成本低，具有较好的拓展实用性。配合移动平台使用，可实现三轴机械手自动抓取萃取罐，大大提高了加速溶剂萃取实验效率和自动化程度。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其特征在于：包括滑块以及与所述滑块滑动连接的两根伸缩导向轴，滑块上安装有驱动轮以及由驱动轮驱动的同步带，同步带上端连接至上皮带座，下端连接至下皮带座，上皮带座、下皮带座通过所述两根伸缩导向轴固定连接，同步带中间部分与驱动轮动力连接，驱动轮的转动通过同步带能够带动所述伸缩导向轴相对滑块在竖直方向上往复运动；

所述伸缩导向轴为中空管体，中空管体的下端与抓手组件内的孔道连通，中空管体的上端连通至外部气源，通过调换两根伸缩导向轴内的进出气方向，能够驱动抓手组件进行抓取动作。

2.根据权利要求1所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其特征在于：所述滑块通过平移直线轴承滑动安装在两条平移导向轴上，所述平移导向轴的两端通过平移导向轴支座固定连接在前支架板和后支架板上，所述滑块能够沿平移导向轴在前支架板和后支架板之间滑动。

3.根据权利要求2所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其特征在于：所述前支架板或后支架板上安装有伸缩驱动电机，所述伸缩驱动电机能够驱动伸缩驱动轴转动，所述伸缩驱动轴能够带动所述驱动轮同步转动。

4.根据权利要求3所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其特征在于：所述滑块上设有安装孔，异形从动套通过深沟球轴承安装在所述安装孔内，异形从动套设有异形接口，所述伸缩驱动轴具有与所述异形接口相配合的异形部分，能够驱动所述异形从动套旋转；所述驱动轮可同步转动地安装于异形从动套上。

5.根据权利要求2所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其特征在于：所述平移导向轴支座面向所述滑块的一端设有限位缓冲垫。

6.根据权利要求1所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其特征在于：在每个所述驱动轮的两侧的所述滑块上还各设有一个定滑轮，所述驱动轮以及两侧定滑轮呈“V”形布置。

7.根据权利要求1所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其特征在于：所述上皮带座和下皮带座面向滑块一侧安装有缓冲垫。

8.根据权利要求1所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其特征在于：所述上皮带座和下皮带座在与同步带的连接处安装有皮带张紧块，所述同步带的端部嵌入所述皮带张紧块预留的夹紧缝中固定，所述夹紧缝以螺钉锁紧。

9.根据权利要求1所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其特征在于：所述伸缩导向轴与滑块间安装有直线轴承。

10.根据权利要求1所述的用于自动化样品前处理平台的容器抓取机械臂，其特征在于：所述抓手组件包括双作用气缸和夹爪，其中：

所述双作用气缸的两个接头与所述两个伸缩导向轴的中空管体分别连通；

所述夹爪具有两个爪部，两个爪部由所述双作用气缸的驱动而能够开合。

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