CN113307205A - 杯盖自动旋拧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种杯盖自动旋拧装置，包括升降机构和由所述升降机构驱动的杯盖旋拧机构，杯盖旋拧机构包括第一动力源驱动的转轴，设置在所述转轴上的夹持结构，以及夹紧保持机构，夹持结构具有多个绕着转轴布设的夹持臂，所述夹紧保持机构具有多个于所述夹持臂上下对应的限位孔，夹持臂的下部由与其对应的限位孔向下穿出。本发明优点在于结构紧凑，占用空间小，操作简单方便，不仅能够将杯盖从样品杯上旋拧下来，还能将杯盖旋拧在样品杯上，完全避免人工旋拧；同时夹持臂与杯盖之间内的摩擦力大，能够完全避免打滑现象；多个夹持臂构成的夹持空间大小可调，能够满足多种不同规格样品杯杯盖的开盖旋拧需求。

Description

杯盖自动旋拧装置

技术领域

本发明涉及体外检测领域，尤其是涉及一种杯盖自动旋拧装置。

背景技术

随着整个检验医学技术的提升，微生物学检验在体外检测领域得到了广泛应用，常用于检测病毒、细菌、支原体、衣原体和真菌等。病原微生物送检是感染控制的基础，微生物学检验前对正确取样，将样本盛装在样品杯内，在进行样本前处理时需要开盖取样和合盖，由于微生物检测需要分次添加试剂，因而每个样品杯至少需要开、合两次或者更多，操作繁琐，检测效率低；同时由于待检样本较多，人工旋拧合盖时特别容易出现杯盖混淆，导致样本交叉污染，进而导致检测结果不准确，进一步导致医生作出错误诊断。

有鉴于此，市面上陆续出现了一些自动化的开盖装置，如CN107827057A公开了一种自动试管螺旋开盖装置，该自动开盖装置虽然实现了样品杯的自动化开盖或合盖，但是在实际使用时依然存在如下问题：首先，夹持机构的动力源为气缸，因而使用时需要配备气源供给装置，占用空间；气缸工作噪音大，还不能频繁操作；其次，由于夹持机构的气缸为升降气缸，为实现三爪的张开和夹持，需要另行设置有拉杆旋转连接器、球轴承和夹爪基体，结构复杂；再者由于气缸工作特性，使得该开盖装置只能适用于旋拧一种规格的样品杯，适用范围小；在开合盖时，夹爪容易出现打滑现象，甚至无法打开杯盖。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构紧凑、避免打滑且适用于多种不同规格杯盖的杯盖自动旋拧装置。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的杯盖自动旋拧装置，包括升降机构和由所述升降机构驱动的杯盖旋拧机构，所述杯盖旋拧机构包括第一动力源驱动的转轴，设置在所述转轴上的夹持结构，以及夹紧保持机构，所述夹持结构具有多个绕着转轴布设的夹持臂，所述夹紧保持机构具有多个于所述夹持臂上下对应的限位孔，夹持臂的下部由与其对应的限位孔向下穿出。

在本发明的优选实施方式中，所述夹紧保持机构包括第二动力源驱动的传动件和设置在所述传动件上的夹紧保持组件，所述夹紧保持组件具有与所述传动件上下对应的限位件，所述传动件、限位件和所述转轴同轴布设，且所述限位孔间隔开设在所述限位件上。更优选地，传动件和限位件均为圆盘状，便于安装。

在本发明的优选实施方式中，所述第一动力源和第二动力源均为电机、减速电机、齿轮传动机构、同步带传动机构或链条传动机构中的任一种。更优选地，第一动力源和第二动力源可以是具有减速比的减速电机、齿轮传动机构、同步带传动机构或链条传动机构，以增加扭矩，提高旋拧成功率。

在本发明的优选实施方式中，所述杯盖旋拧机构的安装结构上设置有用于检测所述转轴初始工位的第一原始位传感器，以及用于检测所述动力盘初始工位的第二原始位传感器。

在本发明的优选实施方式中，所述夹持结构包括固连在所述转轴上的安装件，多个所述夹持臂沿所述安装件的周向间隔设置。更优选地，安装件为圆盘状结构且与转轴同轴布设，以便于安装。

在本发明的优选实施方式中，每个所述夹持臂上均设置有与所述限位孔相配合的导向件（优选轴承），有效减少夹持臂与限位孔的摩擦力。

在本发明的优选实施方式中，所述杯盖自动旋拧装置还包括安装单元，所述升降机构为设置在所述安装单元上的气缸、液压缸、丝杆步进电机、电机驱动的丝杆、同步带传动机构或链条传动机构。更优选地，升降机构为设置在安装单元上的丝杆步进电机，节约安装空间。

在本发明的优选实施方式中，所述安装单元上设置有限位组件，所述杯盖旋拧机构的安装结构设置在所述限位组件的滑动件上。

在本发明的优选实施方式中，所述安装单元上还设置有用于检测所述杯盖旋拧机构位置的第三原始位传感器；所述安装结构上设置有用于检测杯盖到位信息的到位传感器。更优选地，所述到位传感器为光电式传感器且设置在转轴的上方，所述转轴内活动穿设有用于触发到位传感器的感应杆。当样品杯到位后，样品杯向上顶升感应杆，进而出发到位传感器，以便于控制系统向第一动力源、第二动力源和升降机构发出相应的动作指令。

本发明优点在于结构紧凑，占用空间小，操作简单方便，不仅能够将杯盖从样品杯上旋拧下来，还能将杯盖旋拧在样品杯上，完全避免人工旋拧；同时夹持臂与杯盖之间内的摩擦力大，能够完全避免打滑现象；多个夹持臂构成的夹持空间大小可调，能够满足多种不同规格样品杯杯盖的开盖旋拧需求，适用范围广；本发明还能够与体外诊断设备配套安装，减小了体外诊断设备体积。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的立体结构示意图。

图3是本发明所述夹持组件与转轴的连接关系图（隐去两个夹持组件）。

图4是本发明所述夹持组件与限位盘的连接关系图。

图5是本发明所述限位盘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变；

在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征；

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或成一体；可以是机械连接，也可是电连接；可是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。

如图1所示，本发明所述的杯盖自动旋拧装置，包括升降机构和由升降机构驱动的杯盖旋拧机构，杯盖旋拧机构包括第一动力源驱动的转轴101，设置在转轴101上的夹持结构，以及夹紧保持机构，夹持结构具有多个绕着转轴布设的夹持臂110，夹紧保持机构具有多个于夹持臂110上下对应的限位孔111，夹持臂110的下部由与其对应的限位孔111向下穿出。工作时，第一动力源通过转轴103带动三个夹持臂110在限位孔内移动，以实现夹持空间（由三个夹持臂围成）的变化，夹持保持机构通过限位孔对夹持臂110施加外力，确保杯盖的旋拧作业。

如图1所示，杯盖旋拧机构还包括安装结构，安装结构为由一对水平板和一对竖板围成的安装框101；第一动力源，设置在安装框101上，且第一动力源具有一转轴103，转轴103通过上轴承104和下轴承105转动设置在安装框101上，上轴承104和下轴承105均卡装在安装框101上的轴承座内。

如图1-2所示，第一动力源为具有减速比的齿轮传动机构（当然也可以是具有减速比的链条传动机构或同步带传动机构或带传动机构），包括设置在安装框101内的第一电机102和设置在安装框101上方的第一齿轮传动副（包括相互啮合的第一齿轮F1和第二齿轮F2），第一电机101与第一齿轮传动副的第二齿轮F2（为小齿轮）传动连接，转轴103穿设在第一齿轮F1（为大齿轮）内，。工作时，第一电机102通过第一齿轮传动副带动转轴103正转或反转，为三个夹持组件提供动力；第一齿轮和第二齿轮具有减速比，能够增加扭矩。

如图1和3-5所示，夹持结构包括设置在转轴103下部的安装件（即安装盘106），和三个间隔设置在安装盘106下方的夹持组件，每个夹持组件均具有一竖向设置的夹持臂110，三个夹持臂110围成用于与杯盖配合的夹持空间。在实际安装时，三个夹持组件沿着安装盘106的圆周方向间隔设置，两两之间的中心角为120°，在三个夹持组件的共同作用实现杯盖的夹紧和松开。具体地：

如图3-5所示，夹持组件包括位于安装盘106和限位盘107之间的转动块108，转动块108的一端通过连接销109（连接销109上套装有第二轴承120）与安装盘106转动连接，第二轴承120确保转动块108转动顺畅，减少摩擦力；转动块108另一端与夹持臂110固定连接在一起，夹持臂110向下穿过限位盘107上的限位孔111（限位孔111沿着限位盘径向开设）。每个夹持臂110的夹持部均位于限位盘107的下方围成用于夹持杯盖的夹持空间；

如图4所示，夹持臂110上套装有沿着限位孔111滚动的导向轴承119，减少摩擦力，确保夹持臂110沿着限位孔111直线运动；

如图4所示，位于限位盘107下方的夹持臂110的夹持面上开设有与样品杯杯盖相配合的卡槽112，位于所述卡槽112上方的夹持面上设置有与样品杯杯盖相配合的防滑条113，增加摩擦力，避免打滑。

如图1所示，夹紧保持机构，具有由第二动力源驱动的传动件（即动力盘305）和设置在动力盘305（动力盘305与转轴转动配合）上的夹紧保持组件，夹紧保持组件包括多个竖直设置的连接件（即连接杆500）和具有限位孔111的限位件（即限位盘107），每个连接杆500的上部固连在动力盘305上而下部固连在限位盘107上，实现了动力传递。在安装加工时，动力盘305和后述的第三齿轮303为一体式结构，动力盘305固连在第三齿轮303的下方且位于安装盘106的上方，动力盘305、安装盘106和限位盘107与转轴同轴布设，结构紧凑，节约空间。

如图1-2所示，第二动力源为具有减速比的齿轮传动机构（当然也可以是具有减速比的链条传动机构或同步带传动机构或带传动机构），包括设置在安装框101内的第二电机301和由第二电机301驱动的第二齿轮传动副（包括相互啮合的第三齿轮303和第四齿轮302），第三齿轮303和第四齿轮302（为小齿轮）均设置在安装框101的下方，第三齿轮303（为大齿轮）穿设在转轴103上，安装盘106上部的安装段固连在转轴103上，安装段和第三齿轮303之间设置有第一轴承306，确保第三齿轮303和安装盘106的独立转动；同时还实现了第三齿轮和第一齿轮在转轴上的集成安装，结构更加紧凑。

如图1-2所示，安装框101的一侧架设有第一原始位传感器117（第一原始位传感器为光电式，当然也可以是磁式或反射式），第二齿轮F2上设置有用于触发第一原始位传感器117的第一感应片118，可通过检测第二齿轮F2的位置来确定安装盘106是否处于初始位置，确保每次旋拧作业时安装盘106和夹持臂110均处于原始位置，为实现杯盖的自动旋拧打下基础。

如图1所示，安装框101上方设置有连接板115，连接板115的一端部设置有到位传感器116（到位传感器为光电式，当然也可以是磁式或反射式），对应地转轴103内穿设有感应杆114（感应杆114与转轴103间隙配合），感应杆114的上部延向上伸出转轴103且具有一限位块F3，防止感应杆114掉落；感应杆114下部延伸至限位盘107的下方且位于由三个夹持臂110围成的夹持空间内。当样品杯到位后，样品杯的杯盖顶着感应杆114上升，感应杆114触发到位传感器116，控制系统对接收到的到位传感器116传递过来的信息进行处理后控制第一电机102和第二电机301进行相应的动作，以实现杯盖的旋拧。

如图1所示，安装框101下部通过连接片安装有第二原始位传感器308（第二原始位传感器为光电式，当然也可以是磁式或反射式），第四齿轮302上水平设置有第二感应片309，当第二感应片309转动至第二原始位传感器308内时，触发第二原始位传感器308，确定限位盘107位于初始位置。

如图1-2所示，升降机构包括安装单元（即为安装座201），安装座201的顶板上设置有一丝杆步进电机202（当然也可以是电机驱动的丝杆，同步带传动机构，链条传动机构，气缸或液压缸等直线传动动力源），丝杆步进电机202的丝杆203转动设置在安装座201内并竖向设置；安装框101的背部设置有一连接座205，连接座205固连在丝杆203上的螺母座上，利用丝杆步进电机202实现安装框101的升降，进而实现第一动力源、夹紧保持机构、限位组件和夹持结构的整体升降，有效满足不同规格的样品杯杯盖的旋拧需求。

如图2所示，安装座201内竖直设置有一对导向柱206，每个导向柱206上均套装有一个滑动件（即直线轴承207），连接座205与每个直线轴承207固连在一起，在升降过程中可通过直接轴承207沿着导向柱206上下滑动，保证安装框101运行平稳以及运动精度。

如图2所示，安装座201上部设置有第三原始位传感器208（第三原始位传感器为光电式，当然也可以是磁式或反射式），连接座205上设置有第三感应片209，当第三原始位传感器208检测到第三感应片209的信号时，安装框101处于原始位置（即安装框101位于丝杆步进电机202上部）。

安装时，通过安装座201将本装置安装在指定位置处，并确保夹持臂位于样品杯夹紧机构（用于夹持样品杯）的上方。其中，样品杯夹紧机构包括支架401，在支架401上设置有一对由动力源（动力源可以为夹紧气缸、夹紧电机或电机）驱动的夹爪402，以实现样品杯的固定。

工作时，根据实际需求调整安装框101的高度，调整夹持臂110的高度；然后启动第一电机102，第一电机102带动转轴103和安装盘106同步转动，转动块108在离心力的作用下绕连接销109转动，夹持臂110在转动块108的驱动块沿限位孔111向外移动，夹持空间变大，样品杯进入夹持空间内；

当样品杯将感应杆114向上顶起，感应杆114触发到位传感器116时说明样品杯到位，此时控制系统向第一电机102发出反转指令，第一电机102反方向转动使夹持臂110夹紧样本品的杯盖，启动第二电机301，第二电机301的动力经第四齿轮302、第三齿轮303、动力盘305将动力传递给限位盘107，限位盘107和转轴的转动方向相反，实现杯盖的夹紧，在第一电机102和第二电机301工作的同时，启动丝杆步进电机，边旋拧杯盖边上升，使杯盖脱离杯体。

当取样或加样完成后，升降机构带动夹持臂110下降到样品杯的杯口处，第二电机301和第一电机102同时反方向工作，带动杯盖反方向旋转，将杯盖重新旋拧在样品杯上，完成样品杯的合盖动作。本发明利用第一电机102和第二电机301动力，以及限位盘、夹持组件的具体结构实现开合盖，结构巧妙且紧凑。

需要强调的是，上述实施例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的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改、替换和改进等等，这些修改和改进都应涵盖在本发明的保护范围之内。因而，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种杯盖自动旋拧装置，包括升降机构和由所述升降机构驱动的杯盖旋拧机构，其特征在于：所述杯盖旋拧机构包括第一动力源驱动的转轴，设置在所述转轴上的夹持结构，以及夹紧保持机构，所述夹持结构具有多个绕着转轴布设的夹持臂，所述夹紧保持机构具有多个于所述夹持臂上下对应的限位孔，夹持臂的下部由与其对应的限位孔向下穿出。

2.根据权利要求1所述的杯盖自动旋拧装置，其特征在于：所述夹紧保持机构包括第二动力源驱动的传动件和设置在所述传动件上的夹紧保持组件，所述夹紧保持组件具有与所述传动件上下对应的限位件，所述传动件、限位件和所述转轴同轴布设，且所述限位孔间隔开设在所述限位件上。

3.根据权利要求2所述的杯盖自动旋拧装置，其特征在于：所述第一动力源和第二动力源均为电机、减速电机、齿轮传动机构、同步带传动机构或链条传动机构中的任一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的杯盖自动旋拧装置，其特征在于：所述杯盖旋拧机构的安装结构上设置有用于检测所述转轴初始工位的第一原始位传感器，以及用于检测所述动力盘初始工位的第二原始位传感器。

5.根据权利要求1所述的杯盖自动旋拧装置，其特征在于：所述夹持结构包括固连在所述转轴上的安装件，多个所述夹持臂沿所述安装件的周向间隔设置。

6.根据权利要求1所述的杯盖自动旋拧装置，其特征在于：每个所述夹持臂上均设置有与所述限位孔相配合的导向件。

7.根据权利要求1或2所述的杯盖自动旋拧装置，其特征在于：所述杯盖自动旋拧装置还包括安装单元，所述升降机构为设置在所述安装单元上的气缸、液压缸、丝杆步进电机、电机驱动的丝杆、同步带传动机构或链条传动机构。

8.根据权利要求7所述的杯盖自动旋拧装置，其特征在于：所述安装单元上设置有限位组件，所述杯盖旋拧机构的安装结构设置在所述限位组件的滑动件上。

9.根据权利要求8所述的杯盖自动旋拧装置，其特征在于：所述安装单元上还设置有用于检测所述杯盖旋拧机构位置的第三原始位传感器；所述安装结构上设置有用于检测杯盖到位信息的到位传感器。

10.根据权利要求9所述的杯盖自动旋拧装置，其特征在于：所述到位传感器为光电式传感器，所述转轴内活动穿设有用于触发到位传感器的感应杆。

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