CN111792597B - 试管封盖装配设备及封盖装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种试管封盖装配设备，包括一输送台，其上设置有多个夹持试管的试管夹具，输送台将试管夹具依次输送至塞盖上料工位、试管上料工位、塞盖翻转工位和下料工位，塞盖上料工位设置有塞盖上料组件，将塞盖上料至试管夹具，试管上料工位设置有试管上料组件，将试管上料至试管夹具，并插入套环，塞盖翻转工位设置有塞盖翻转组件，将塞头翻转后插入试管口，下料工位设置有下料组件，夹取试管并从试管夹具下料。本发明的各组件设计合理，衔接配合紧凑，整个过程采用全自动化的方式控制，流水线式地完成试管的封盖装配，提升了装配效率及质量，降低了人工劳动强度和生产成本。

Description

试管封盖装配设备及封盖装配方法

技术领域

本发明涉及试管装配技术领域，特别涉及一种试管封盖装配设备及封盖装配方法。

背景技术

试管是化工、医药等行业常用的一种容器，医院一般采用试管采集病人的血液、尿等检测样品，然后对多个病人的样品集中检测。试管在存储、输送过程中需要密封，防止样品的污染影响检测结果，通常采用橡胶材料的塞盖将试管口堵塞密封。

现有技术中，试管塞盖的密封装配已经可以通过自动化设备完成，基本解决了先前完全依靠医护人员手工操作带来的劳动强度高、效率低的问题。然而，这些试管封盖装配设备仅能将简单柱形的塞盖直接插入试管口密封，或者将螺纹连接的塞盖拧紧密封。对于具有套环、需要将塞头翻转盖合的塞盖，现有设备难以完成翻转密封的操作，无法满足这种塞盖的自动化装配需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种能自动完成试管封盖装配的设备，适配上述具有塞头和套环的塞盖，适用于试管的流水线式装配，提升装配效率及质量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种试管封盖装配设备，应用于一种塞盖，所述塞盖主要由塞头、套环以及连接部组成，所述试管封盖装配设备包括一输送台，所述输送台上设置有多个夹持试管的试管夹具，所述输送台将试管夹具依次输送至塞盖上料工位、试管上料工位、塞盖翻转工位和下料工位，所述塞盖上料工位设置有塞盖上料组件，所述塞盖上料组件将所述塞盖上料至所述试管夹具，所述试管上料工位设置有试管上料组件，所述试管上料组件将试管上料至所述试管夹具，并插入所述套环，所述塞盖翻转工位设置有塞盖翻转组件，所述塞盖翻转组件将所述塞头翻转后插入试管口，所述下料工位设置有下料组件，所述下料组件夹取试管并从所述试管夹具下料。

进一步地，所述试管夹具包括夹具本体，所述夹具本体上设置有一与所述试管外形对应的上料孔，所述上料孔的顶端处孔径扩大，形成放置所述套环的台阶，所述上料孔沿孔深方向还开设有一与所述夹具本体外侧连通的缝隙，所述缝隙的顶端成型有倒角，形成向下倾斜的斜面。

进一步地，所述输送台设置为圆台形，所述输送台旋转设置在一工作台上，所述工作台上还设置有一旋转送料电机，所述旋转送料电机驱动所述输送台旋转，所述试管夹具设置多个，位于所述输送台的外边缘位置。

进一步地，所述塞盖上料组件包括塞盖上料盘，所述塞盖上料盘将所述塞盖上料至所述试管夹具，所述试管上料组件包括试管上料盘和压管机构，所述试管上料盘将试管依次上料至所述试管夹具，所述压管机构包括压管基座，所述压管基座上设置有一导向块，所述导向块的侧面开设有一导向槽，所述导向槽内滑动设置有一压管件，所述压管件主要由滑动设置在所述导向槽内的滑动体和压紧试管的压紧头组成，所述滑动体和所述压紧头通过连接板连接，所述滑动体和所述压紧头均为圆柱形，所述滑动体滑动设置在圆形的所述导向槽内，所述连接板穿过所述导向槽的槽口与所述压紧头一体连接，所述压紧头的外径大于所述上料孔的孔径，所述导向槽连通所述导向块的上表面和下表面，所述导向块的底端还设置有一压管驱动气缸，所述压管驱动气缸的活塞杆端部伸入所述导向槽，与所述压紧头的下表面固定连接。

进一步地，所述塞盖翻转组件包括塞盖翻转基座和设置在所述塞盖翻转基座上的旋转驱动气缸，所述旋转驱动气缸的输出轴上设置有一翻转台，所述翻转台上设置有一夹持机构，所述夹持机构将所述塞头的外侧壁夹持后，所述翻转台带动所述夹持机构旋转预设角度，使所述连接部弯曲并且所述塞头的底端对准试管口，所述塞盖翻转组件还包括一压塞机构，所述压塞机构驱动翻转后的所述塞头插入试管口。

进一步地，所述预设角度为180度，所述夹持机构的旋转中心与所述翻转台的旋转中心不共轴设置。

进一步地，所述夹持机构包括相对设置的两个夹持臂，所述夹持臂的第一端与设置在所述翻转台上的直线驱动气缸的侧壁铰接，所述夹持臂的第二端为夹持所述塞头的部分，所述直线驱动气缸的活塞杆端部与两个所述夹持臂均铰接，所述直线驱动气缸上还设置有一导向板，所述导向板上开设有一通孔，所述压塞机构包括压塞气缸和设置在所述压塞气缸的活塞杆端部的压塞柱，所述压塞柱上还套设有一限位螺母，所述限位螺母的外径大于试管口。

进一步地，所述下料组件包括下料基座、设置在所述下料基座上的下料旋转气缸、以及与所述下料旋转气缸的输出轴固定连接的竖直位移气缸，所述竖直位移气缸的活塞杆端部与一悬臂梁的第一端固定连接，所述悬臂梁的另一端设置有一手指气缸，所述下料组件还包括料盘，所述料盘滑动设置在一横向导轨上，并通过设置在所述横向导轨端部的横向位移气缸驱动，所述横向导轨滑动设置在一纵向导轨上，并通过设置在所述纵向导轨端部的纵向位移气缸驱动。

进一步地，所述输送台上还设置有打标工位和检测工位，位于所述塞盖翻转工位与所述下料工位之间，所述打标工位设置有一打标机，所述检测工位设置有一灯检测机，所述灯检机主要由设置在所述检测工位正上方的环形光源和设置在所述环形光源中部的工业相机组成。

本发明还提供了一种试管封盖装配方法，具体包括如下步骤：

步骤一，将所述塞盖上料至所述试管夹具内，使所述塞盖的套环位于所述台阶上，所述塞头为倒置状态；

步骤二，将试管上料并插入所述试管夹具，使试管穿过套环，至套环套设于试管口外侧并弹性固定；

步骤三，由所述夹持机构夹持所述塞头，驱动所述夹持机构偏心旋转，使所述塞头翻转并对准试管口；

步骤四，由所述压塞机构驱动所述塞头插入试管口并顶紧，形成密封状态；

步骤五，将完成封盖装配的试管下料。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明的试管封盖装配设备，设置有塞盖上料组件、试管上料组件、塞盖翻转组件和下料组件，试管夹具随输送台依次移动至各组件所在的工位处，完成塞盖的上料、试管的插料、塞头的翻转密封以及下料，各组件设计合理，衔接配合紧凑，整个过程采用全自动化的方式控制，流水线式地完成试管的封盖装配，提升了装配效率及质量，降低了人工劳动强度和生产成本；

本发明的塞盖翻转组件，由夹持机构夹持塞盖的塞头，通过翻转台带动夹持机构偏心旋转，从而将塞盖的连接部弯曲，且塞头对准试管口，最后有压塞机构驱动塞头插入试管口密封，能准确、可靠的完成具有塞头和套环的塞盖密封装配，满足此类试管的封盖装配需求。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的试管夹具示意图；

图3为本发明的试管上料组件示意图；

图4为本发明的塞盖翻转组件示意图；

图5为本发明的塞盖翻转组件细节示意图。

【附图标记说明】

1-塞盖；11-塞头；12-套环；13-连接部；2-试管；3-输送台；31-工作台；32-旋转送料气缸；4-试管夹具；41-夹具本体；42-上料孔；43-台阶；44-缝隙；45-斜面；5-塞盖上料组件；51-塞盖上料盘；6-试管上料组件；61-试管上料盘；62-压管基座；63-导向块；64-导向槽；65-滑动体；66-压紧头；67-连接板；68-压管驱动气缸；7-塞盖翻转组件；71-塞盖翻转基座；72-旋转驱动气缸；73-翻转台；74-夹持臂；75-直线驱动气缸；76-导向板；77-通孔；78-压塞气缸；79-压塞柱；710-限位螺栓；8-下料组件；81-料盘；82-下料基座；83-下料旋转气缸；84-竖直位移气缸；85-悬臂梁；86-手指气缸；87-横向导轨；88-横向位移气缸；89-纵向导轨；810-纵向位移气缸；91-打标机；92-灯检机。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1：

如图1所示，本发明的实施例1提供了一种试管封盖装配设备，适用的塞盖1由塞头11、套环12以及连接两者的连接部13组成，可参照图2。塞盖1整体均采用弹性材料、如橡胶制成，封盖过程为先将套环12套设在试管2口外侧，依靠材料自身的弹性力固定，再使塞头11翻转后插入试管2口，形成堵塞密封。

试管封盖装配设备如图1所示，包括一输送台3，在输送台3上设置有多个夹持试管的试管夹具4，输送台3将试管夹具4依次输送至塞盖上料工位、试管上料工位、塞盖翻转工位和下料工位，试管夹具4移动至塞盖上料工位时由设置在此工位的塞盖上料组件5完成塞盖1的上料，随后试管夹具4移动至试管上料工位，由设置在此工位的试管上料组件6完成试管2的上料，此时试管2插入试管夹具4中，塞盖1的套环12固定套设于试管2口外侧，然后试管夹具4移动至塞盖翻转工位，由此处的塞盖翻转组件7将塞头11翻转后插入试管2口，完成密封装配，最后试管夹具4移动至下料工位，由下料组件8将试管2夹取并转移至料盘81上。整个过程采用全自动化的方式控制，流水线式地完成试管2的封盖装配，提升了装配效率及质量，降低了人工劳动强度和生产成本。

请进一步参阅图2，试管夹具4包括与输送台3固定连接的夹具本体41，在夹具本体41上设置有一与试管2外形相匹配的上料孔42，上料孔42的顶端处孔径扩大，形成放置套环12的台阶43结构。实际装配时试管夹具4先移动至塞盖上料工位，塞盖上料组件5将套环12放置在上料孔42的台阶43上，此时塞盖1的塞头11悬空于夹具本体41外部，并且为倒置状态。上料孔42沿孔深方向开设有一与夹具本体41外侧连通的缝隙44，上料后塞盖1的连接部13穿过缝隙44。进一步地，在缝隙44的顶端成型有倒角，形成向下倾斜的斜面45，塞盖1上料时对连接部13进行导向，当塞头11翻转时连接部13可顺利弯曲，不会产生阻碍。

在本实施例中，塞盖上料组件5和试管上料组件6分别包括一塞盖上料盘51和一试管上料盘61，塞盖上料盘51将塞盖1按塞头倒置的姿态上料至试管夹具4，使得套环12位于台阶43上，试管上料盘61将试管2按底端朝下的姿态上料至上料孔42中。同时，为将试管压入上料孔42，使套环12相对地从试管2底端套入、最终弹性固定于试管2口处，试管上料组件6还设置有一压管机构，具体可参阅图3，包括压管基座62，在压管基座62上设置有一导向块63，其侧面开设有一导向槽64，导向槽64内滑动设置有一压管件，包括滑动设置在导向槽64内的滑动体65和压紧试管2的压紧头66，两者通过连接板67连接。其中，滑动体65和压紧头66均为圆柱形，滑动体65滑动设置在圆形的导向槽64内，连接板67穿过导向槽64的槽口与压紧头66一体连接，压紧头66的外径大于上料孔42的孔径，在压紧试管2过程中其下表面与夹具本体41的上表面接触后，完成试管2压紧。导向槽64连通导向块63的上表面和下表面，导向块63的底端还设置有一压管驱动气缸68，其活塞杆端部伸入导向槽64，与压紧头66的下表面固定连接，通过活塞杆的伸缩控制压管件整体的位移，产生压紧试管2或复位的动作。

当塞盖1和试管2均上料后，试管夹具4移动至塞盖翻转工位，通过塞盖翻转组件7将塞头11翻转并插入试管2口密封。请同时参阅图4和图5，塞盖翻转组件7包括塞盖翻转基座71和设置在塞盖翻转基座71上的旋转驱动气缸72，旋转驱动气缸72的输出轴上设置有一翻转台73，在翻转台73上设置有一夹持机构，由夹持机构将塞头11的外侧壁夹持后，翻转台73驱动夹持机构旋转预设角度，使塞头11在旋转后底端对准试管2口，最后通过压塞机构将塞头11插入试管2口。

由于塞盖1上料至试管夹具4后塞头11和套环12是水平的，因此需要将塞头11旋转180度，并位移一段距离至套环12和试管2口的正上方。基于此，本实施例中夹持机构的旋转中心与翻转台73的旋转中心不共轴设置，即夹持机构相对于翻转台73是偏心设置的。翻转台73旋转180度时，夹持塞头11的夹持机构在同步翻转180度的同时产生一定距离的位移，使塞头11正好位于套环12和试管2口的正上方。实际调试设备时可适应性调整夹持机构安装在翻转台73的位置，以确保塞头11翻转后的对准状况。

夹持机构包括相对设置的两个夹持臂74，夹持臂74的第一端与一直线驱动气缸75的侧壁铰接，第二端为夹持塞头11的部分，同时直线驱动气缸75的活塞杆端部与和夹持臂74一体的连接臂铰接，从而通过活塞杆伸缩控制夹持臂74的第二端绕铰接点旋转，使两夹持部分相互靠拢或远离，产生夹持或松开塞头11的动作。其中，直线驱动气缸75固定设置在翻转台73上。

直线驱动气缸75的侧壁上还设置有一导向板76，在导向板76上开设有一通孔77，当导向板76随直线驱动气缸75旋转至塞头11正好对准试管2口时，导向板76的通孔77同样对准试管2口和塞头11。压塞机构包括压塞气缸78和设置在压塞气缸78的活塞杆端部的压塞柱79，其对准旋转后的导向板76通孔77位置，活塞杆伸长带动压塞柱79穿过通孔77，与塞头11的上表面接触，将塞头11压入试管2。另外，压塞柱79上还套设有一限位螺母710，由于限位螺母710外径较大而无法穿过试管2口，因此可以限制压塞柱79下移的最大距离，防止将试管2压坏。

下料组件8包括下料基座82、设置在下料基座82上的下料旋转气缸83、以及与下料旋转气缸83的输出轴固定连接的竖直位移气缸84。竖直位移气缸84的活塞杆端部与一悬臂梁85的第一端固定连接，悬臂梁85的另一端设置有一手指气缸86。当试管夹具4移动至下料工位时，下料旋转气缸83驱动悬臂梁85以及手指气缸86下移，使其夹手移动至试管2口的两侧，将试管2夹持。夹具本体41顶端的斜面45正好让开了其中一夹手进位的空间，同时在夹具本体41上与斜面相对的位置开设另一进位槽(图中未示出)，方便另一夹手进入并配合将试管2顶端夹持，再通过竖直位移气缸84的抬升从试管夹具4中被取出。

被取出的试管2在水平面内仅能在下料旋转气缸83驱动下以悬臂梁85为旋转半径旋转，由于料盘81上设置多个接料口，采用料盘81固定而驱动手指气缸86依次下料的方式不利于控制简化，因此在本实施例中，料盘81滑动设置在一横向导轨87上，并通过横向导轨87端部的横向位移气缸88驱动，而横向导轨87滑动设置在一纵向导轨89上，并通过纵向导轨89端部的纵向位移气缸810驱动。因此料盘81具有横向和纵向的平移自由度，下料时下料旋转气缸83输出固定的转角，使夹持试管2的手指气缸86每次均移动至水平面的指定位置，再下降放置试管2。而料盘81在前一次上料后沿横向导轨移动一小段距离，使料盘81上同一排的后一个接料口完成接料。当前一排的接料口全部接料后，料盘81再纵向移动一小段距离，开始后一排的接料，且接料顺序与前一排相反。通过上述方式，可以简化下料过程的驱动控制，提升试管2下料的可靠性与准确性。

作为优选的实施方式，在输送台3上还设置有打标工位和检测工位，位于塞盖翻转工位和下料工位之间，通过设置在打标工位处的打标机91对封盖后试管2的塞头11表面进行打标，以标记试管2，通过设置在检测工位处的灯检机92对封盖后的试管2灯检，检测塞头11的密封情况，确认密封装配是否合格。其中，灯检机92由设置在检测工位正上方的环形光源和设置在环形光源中部的工业相机组成。

作为优选的实施方式，输送台3设置为圆台形，其旋转设置在一工作台31上，通过工作台31上的旋转送料电机32驱动旋转。试管夹具4设置在输送台3的外边缘位置，输送台3将试管夹具4依次从前一工位旋转至后一工位，且从尾工位旋转至首工位开始下一个循环。采用旋转平台的方式可以有效节省流水线布置占用的场地空间，降低生产成本。

实施例2：

本发明的实施例2提供了一种试管封盖装配方法，采用实施例1中的设备完成，具体包括如下步骤

步骤一，将塞盖1上料至试管夹具4内，使塞盖1的套环12位于台阶43上，塞头11为倒置状态；

步骤二，将试管2上料并插入试管夹具4，使试管2穿过套环12，至套环12套设于试管2口外侧并弹性固定；

步骤三，通过夹持机构夹持塞头11，驱动夹持机构偏心旋转，使塞头11翻转并对准试管2口；

步骤四，通过压塞机构驱动塞头11插入试管2口并顶紧，形成密封状态；

步骤五，将完成封盖装配的试管2下料。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种试管封盖装配设备，应用于一种塞盖，所述塞盖主要由塞头、套环以及连接部组成，其特征在于，所述试管封盖装配设备包括一输送台，所述输送台上设置有多个夹持试管的试管夹具，所述输送台将试管夹具依次输送至塞盖上料工位、试管上料工位、塞盖翻转工位和下料工位，所述塞盖上料工位设置有塞盖上料组件，所述塞盖上料组件将所述塞盖上料至所述试管夹具，所述试管上料工位设置有试管上料组件，所述试管上料组件将试管上料至所述试管夹具，并插入所述套环，所述塞盖翻转工位设置有塞盖翻转组件，所述塞盖翻转组件将所述塞头翻转后插入试管口，所述下料工位设置有下料组件，所述下料组件夹取试管并从所述试管夹具下料；

所述试管夹具包括夹具本体，所述夹具本体上设置有一与所述试管外形对应的上料孔，所述上料孔的顶端处孔径扩大，形成放置所述套环的台阶，所述上料孔沿孔深方向还开设有一与所述夹具本体外侧连通的缝隙，所述缝隙的顶端成型有倒角，形成向下倾斜的斜面；

所述试管夹具先移动至塞盖上料工位，塞盖上料组件将套环放置在上料孔的台阶上，此时塞盖的塞头悬空于夹具本体外部，并且为倒置状态，塞盖的连接部穿过缝隙；

步骤一，将所述塞盖上料至所述试管夹具内，使所述塞盖的套环位于所述台阶上，所述塞头为倒置状态；

步骤二，将试管上料并插入所述试管夹具，使试管穿过套环，至套环套设于试管口外侧并弹性固定；

步骤三，由夹持机构夹持所述塞头，驱动所述夹持机构偏心旋转，使所述塞头翻转并对准试管口；

步骤四，由压塞机构驱动所述塞头插入试管口并顶紧，形成密封状态；

步骤五，将完成封盖装配的试管下料。

2.根据权利要求1所述的试管封盖装配设备，其特征在于，所述输送台设置为圆台形，所述输送台旋转设置在一工作台上，所述工作台上还设置有一旋转送料电机，所述旋转送料电机驱动所述输送台旋转，所述试管夹具设置多个，位于所述输送台的外边缘位置。

3.根据权利要求2所述的试管封盖装配设备，其特征在于，所述塞盖上料组件包括塞盖上料盘，所述塞盖上料盘将所述塞盖上料至所述试管夹具，所述试管上料组件包括试管上料盘和压管机构，所述试管上料盘将试管依次上料至所述试管夹具，所述压管机构包括压管基座，所述压管基座上设置有一导向块，所述导向块的侧面开设有一导向槽，所述导向槽内滑动设置有一压管件，所述压管件主要由滑动设置在所述导向槽内的滑动体和压紧试管的压紧头组成，所述滑动体和所述压紧头通过连接板连接，所述滑动体和所述压紧头均为圆柱形，所述滑动体滑动设置在圆形的所述导向槽内，所述连接板穿过所述导向槽的槽口与所述压紧头一体连接，所述压紧头的外径大于所述上料孔的孔径，所述导向槽连通所述导向块的上表面和下表面，所述导向块的底端还设置有一压管驱动气缸，所述压管驱动气缸的活塞杆端部伸入所述导向槽，与所述压紧头的下表面固定连接。

4.根据权利要求3所述的试管封盖装配设备，其特征在于，所述塞盖翻转组件包括塞盖翻转基座和设置在所述塞盖翻转基座上的旋转驱动气缸，所述旋转驱动气缸的输出轴上设置有一翻转台，所述翻转台上设置有一夹持机构，所述夹持机构将所述塞头的外侧壁夹持后，所述翻转台带动所述夹持机构旋转预设角度，使所述连接部弯曲并且所述塞头的底端对准试管口，所述塞盖翻转组件还包括一压塞机构，所述压塞机构驱动翻转后的所述塞头插入试管口。

5.根据权利要求4所述的试管封盖装配设备，其特征在于，所述预设角度为180度，所述夹持机构的旋转中心与所述翻转台的旋转中心不共轴设置。

6.根据权利要求4所述的试管封盖装配设备，其特征在于，所述夹持机构包括相对设置的两个夹持臂，所述夹持臂的第一端与设置在所述翻转台上的直线驱动气缸的侧壁铰接，所述夹持臂的第二端为夹持所述塞头的部分，所述直线驱动气缸的活塞杆端部与两个所述夹持臂均铰接，所述直线驱动气缸上还设置有一导向板，所述导向板上开设有一通孔，所述压塞机构包括压塞气缸和设置在所述压塞气缸的活塞杆端部的压塞柱，所述压塞柱上还套设有一限位螺母，所述限位螺母的外径大于试管口。

7.根据权利要求1所述的试管封盖装配设备，其特征在于，所述下料组件包括下料基座、设置在所述下料基座上的下料旋转气缸、以及与所述下料旋转气缸的输出轴固定连接的竖直位移气缸，所述竖直位移气缸的活塞杆端部与一悬臂梁的第一端固定连接，所述悬臂梁的另一端设置有一手指气缸，所述下料组件还包括料盘，所述料盘滑动设置在一横向导轨上，并通过设置在所述横向导轨端部的横向位移气缸驱动，所述横向导轨滑动设置在一纵向导轨上，并通过设置在所述纵向导轨端部的纵向位移气缸驱动。

8.根据权利要求1所述的试管封盖装配设备，其特征在于，所述输送台上还设置有打标工位和检测工位，位于所述塞盖翻转工位与所述下料工位之间，所述打标工位设置有一打标机，所述检测工位设置有一灯检机，所述灯检机主要由设置在所述检测工位正上方的环形光源和设置在所述环形光源中部的工业相机组成。

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