CN113564022B - 一种培养箱内用的多功能无菌机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种培养箱内用的多功能无菌机械手，包括固定装置、驱动装置、夹持装置、锁紧装置和灭菌装置，培养箱上设有料口，固定装置和料口壁面密封连接，驱动装置和固定装置连接，夹持装置和固定装置连接，驱动装置和夹持装置传动连接，锁紧装置和夹持装置滑动连接，灭菌装置和固定装置连接，灭菌装置和夹持装置管道连通，固定装置包括固定座，固定座上设有灭菌槽，灭菌槽两侧开口设置，灭菌槽两端分别和培养箱内外侧连接，灭菌槽两侧分别设有转板，转板和灭菌槽转动连接，靠近培养箱内侧的转板向灭菌槽内侧转动，远离培养箱内侧的转板向灭菌槽外侧转动。

Description

一种培养箱内用的多功能无菌机械手

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，具体为一种培养箱内用的多功能无菌机械手。

背景技术

近年来，随着医学的不断进步，越来越多的目光转移到生物培养，或者说是组织、细菌培养上，在进行培养上，需要通过培养箱提供合格的发育生长环境，因此需要培养箱具备一定的环境模拟性能，但是通过肉眼观察，或者隔着培养箱上的透视玻璃进行观察，无法获得最精确的实时数据，因此，在批量培养过程中，需要定时取出内部的培养皿、试管，便于进行进一步试验观察，现有培养箱在拿取器皿时密封性能较差，容易造成内外气体进行交互，从而使外界细菌进入培养箱中，影响实验结果的。

由于培养器皿多由玻璃或者塑料制成，强度较低，常规机械手在取出培养器皿时，只能设置额定夹持力度，无法根据不同重量的器皿进行细微调整，为了保证夹持稳定性，常常需要增大夹持力，从而增大机械手和器皿外侧的摩擦，以确保夹持稳定性，但是，不同重量的器皿所需夹持力不同，通过过大的夹持力容易使玻璃器皿被夹持部位产生应力集中，在进行后续实验时，受力容易产生损坏，从而降低使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种培养箱内用的多功能无菌机械手，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种培养箱内用的多功能无菌机械手，包括固定装置、驱动装置、夹持装置、锁紧装置和灭菌装置，培养箱上设有料口，固定装置和料口壁面密封连接，驱动装置和固定装置连接，夹持装置和固定装置连接，驱动装置和夹持装置传动连接，锁紧装置和夹持装置滑动连接，灭菌装置和固定装置连接，灭菌装置和夹持装置管道连通，固定装置包括固定座，固定座上设有灭菌槽，灭菌槽两侧开口设置，灭菌槽两端分别和培养箱内外侧连接，灭菌槽两侧分别设有转板，转板和灭菌槽转动连接，靠近培养箱内侧的转板向灭菌槽内侧转动，远离培养箱内侧的转板向灭菌槽外侧转动，转板上端设有扭簧，扭簧远离转板一端和灭菌槽壁面紧固连接。

通过固定装置对其余各装置进行安装，驱动装置为主要的动力源，驱动夹持装置移动和进行自动夹持，通过锁紧装置对待夹持的器皿进行自适应夹持，防止夹持力过大导致玻璃器皿损坏，根据不同直径的器皿进行夹持力调节，提高实用性能，当夹持同一直径的不同质量的器皿时，自动调节夹持力，防止器皿倾斜脱落，通过灭菌装置对夹持装置进行杀菌，防止在拿取物料时，外界细菌和培养箱内腔发生气体交换，从而造成细菌污染，影响持续培养性能，通过固定座将培养箱料口进行封堵，灭菌装置包括紫外线灭菌灯，在拿取器皿后，在灭菌槽内通过紫外线灭菌灯对夹持装置进行灭菌，通过固定座对两个转板进行限位，通过扭簧为转板提供预紧力，防止转板轻易转动，从而导致气体交换。

进一步的，固定装置还包括传动板和回转座，固定座上设有安装槽，安装槽阶梯设置，驱动装置包括驱动电机和换向电机，驱动电机置于安装槽内，驱动电机输出端设有丝杠螺母副，丝杠螺母副包括丝杠和螺母，螺母和传动板传动连接，传动板和安装槽滑动连接，回转座置于传动板靠近培养箱内腔一端，回转座和传动板活动连接，换向电机外框和传动板紧固连接，换向电机输出端和回转座传动连接。

通过传动板对驱动电机输出位移进行传动，从而对培养箱内不同深度的器皿进行拾取，固定座通过安装槽对驱动电机进行固定，驱动电机通过丝杠螺母副输出位移，提高位移精度，丝杠和螺母螺纹传动，带动传动板移动，通过安装槽阶梯设置，对传动板进行滑动导向，通过传动板对回转座进行固定，换向电机外框固定在传动板上，输出转矩带动回转座转动，从而对不同方向的器皿进行拾取，当完成器皿拾取后，通过换向电机驱动回转座转动，从而使夹持装置朝向外侧，通过回转座对灭菌槽内侧进口进行密封。

进一步的，夹持装置置于回转座内侧，回转座上设有回转槽，回转槽下端设有固定槽，驱动装置还包括旋转电机，旋转电机置于固定槽内，旋转电机和夹持装置传动连接，夹持装置包括第一夹爪和第二夹爪，第一夹爪和第二夹爪上分别设有转轴，两个转轴通过齿轮副传动连接，第二夹爪上的转轴包括上轴和下轴，上轴和第二夹爪活动连接，下轴和旋转电机输出端紧固连接，第一夹爪上设有第一导槽，第二夹爪上设有第二导槽，第一导槽和第二导槽螺旋设置，第一导槽和第二导槽合围成螺旋导槽，锁紧装置和螺旋导槽滑动连接，螺旋导槽内圈开口设置。

在进行器皿拾取时，回转座朝向培养箱内腔的一侧为内侧，通过回转槽对第一夹爪和第二夹爪进行回转支撑，从而对器皿外圆进行夹持，通过旋转电机输出转矩，带动一个转轴转动，两个转轴间通过齿轮进行传动，从而使第一夹爪和第二夹爪进行对中夹持，或者松开，第二夹爪上的转轴分体式设计，分为上轴和下轴，便于进行动力切断，当夹持力过大时，下轴和上轴间传动中断，防止夹持力过大，造成器皿受损，通过第一导槽和第二导槽对锁紧装置进行滑动导向，螺旋导槽螺旋上升，通过旋转，当定位出现偏差时，将对器皿的单侧震动转为转动，通过旋转离心降低器皿内部物体震动幅度和位移量，从而避免培养物从器皿中抖出，并带动器皿上升，从而便于将器皿取出，减少了一个上升驱动部件，减少故障率，提高使用稳定性，上轴和第二夹爪只传递转矩，不传递位移，可以在上轴外圈设置滑块，在第二夹爪中间通孔处设置滑槽，滑块和滑槽相对滑动。

进一步的，回转座上设有偏置槽，偏置槽和回转槽连通，锁紧装置包括导向片，导向片和螺旋导槽滑动连接，导向片内侧设有橡胶座圈，橡胶座圈内圈朝向第一夹爪和第二夹爪间形成的夹持腔。

通过偏置槽对导向片进行偏置导向，通过橡胶座圈带动导向片沿偏置槽滑动，导向片和螺旋滑槽滑动连接，导向内内圈的橡胶座圈对器皿进行夹持缓冲，通过第一夹爪和第二夹爪对中转动，从而带动橡胶座圈对器皿进行夹持，预先设定夹持力，当夹持力过大时，将对中挤压力转变成转动，进行缓冲，防止夹持受损，提高使用寿命。

进一步的，导向片分体式设计，导向片中间通过轴销转动设置，导向片为弹性片，螺旋导槽和偏置槽连通，导向片中段置于偏置槽内，上轴上端设有压紧弹簧，压紧弹簧和回转槽连接，上轴下端沿周向设有若干传动凸块，下轴上端设有若干卡槽，传动凸块和卡槽间歇式连通，导向片外圈分别设有楔形面和传动面，楔形面和传动凸块滑动连接，传动面和下轴外圈间歇式摩擦传动连接，第一导槽尾端开口设置，第一导槽尾端弧度渐变设置。

通过导向片分体式设计，分为两个半片，两个半片通过轴销连接，当第一夹爪和第二夹爪开合时，两个半片沿轴销轴线转动，防止第一夹爪和第二夹爪转动角度过大，从而造成导向片中段应力集中，影响使用寿命，通过导向片弹性设置，第一导槽尾部弧度逐渐增大，从而使导向片在自身弹性作用恢复原样，便于进行连续性操作，也可以在导向片下端加装一个复位弹簧，辅助进行导向片复位，提高连续性夹持效率，导向片中段初始位置在偏置槽内，当夹持力逐渐增大时，通过器皿外侧壁面对橡胶座圈进行挤压，从而使导向片的传动面和下轴外圆接触，当挤压力过大时，橡胶座圈发生形变，从而通过楔形面嵌入下轴上端的卡槽内，将传动凸块顶出，使上轴和下轴动力中断，通过楔形面和上端的压紧弹簧对上轴进行挤压，防止上轴松动，上轴通过齿轮和另一侧的转轴啮合，从而保证夹持力，防止夹持松脱，通过挤压增大摩擦力，从而使下轴带动导向片沿螺旋导槽滑动，当导向片沿螺旋导槽向上转动时，带动器皿螺旋上升，动力中断后，不再对器皿施加径向力，从而避免夹持损伤，第一导槽上侧开口设置，从而使部分导向片从螺旋导槽内延伸出来，从而对器皿进行上移导向，避免器皿侧偏。

进一步的，橡胶座圈内圈上端设有延伸摩面，延伸摩面和橡胶座圈内圈平面夹角呈钝角。

通过延伸摩面提高摩擦力，当进行不同重量的物体夹持时，自动调节夹持力，进行夹持力切换，防止夹持力过大造成器皿夹持部位造成应力集中，从而影响使用寿命，当导向片对橡胶座圈施加的反向作用力不足以将橡胶座圈紧紧顶在器皿表面时，即向上移动时，橡胶座圈和器皿外圈产生滑动，器皿下落，产生轴向作用力，从而带动橡胶座圈上端的延伸摩面下翻，通过钝角设置，从而提高下翻平顺性，当延伸摩面下翻后，增大了和器皿外圈的接触面积，从而增大了摩擦力，提高了夹持性能，随着器皿重量的增加，延伸摩面下翻幅度增加，从而使导向片和下轴摩擦力降低，从而使上轴在自身重力和压紧弹簧作用下下移，重新进入啮合，从而对中转动，增大夹持力，通过对不同重力的器皿进行自适应夹持，自动调节夹持力，通过夹持力微调避免应力集中，提高使用寿命。

作为优化，灭菌装置包括正压气管，第一夹爪和第二夹爪上分别设有冷却流道，正压气管一端和冷却流道连通，正压气管远离冷却流道一端连通氮气压缩箱。通过之正压气管进行氮源输送，对于第一夹爪和第二夹爪进行冷冻，从而使培养箱内部水汽在第一夹爪和第二夹爪表面进行凝冰冻结，从而使第一夹爪和第二夹爪不直接和器皿外表面接触，从而防止对器皿造成污染，提高抗菌效果。

作为优化，螺旋导槽内圈下端倾斜布置，冷却流道出气孔朝向螺旋导槽内圈下端斜面。将螺旋导槽内圈下端倾斜布置，对橡胶座圈内圈轴向形变下移进行支撑，防止形变过度，将冷却流道的出口开设在倾斜面上，通过橡胶座圈形变进行出口封堵，降低氮源使用量，节省能耗。

作为优化，第一夹爪和第二夹爪远离转轴一端内圈分别设有弹性顶块，弹性顶块朝向被夹持物。 通过弹性顶块对器皿进行对中收紧，从而使第一夹爪和第二夹爪连接处的橡胶座圈和器皿传力性能最好，提高调节灵敏性。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明在夹持力逐渐增大时，通过器皿外侧壁面对橡胶座圈进行挤压，从而使导向片的传动面和下轴外圆接触，当挤压力过大时，橡胶座圈发生形变，从而通过楔形面嵌入下轴上端的卡槽内，将传动凸块顶出，使上轴和下轴动力中断，从而使下轴带动导向片沿螺旋导槽滑动，当导向片沿螺旋导槽向上转动时，带动器皿螺旋上升，动力中断后，不再对器皿施加径向力，从而避免夹持损伤，部分导向片从螺旋导槽内延伸出来，对器皿进行上移导向，避免器皿侧偏，通过旋转，当定位出现偏差时，将对器皿的单侧震动转为转动，通过旋转离心降低器皿内部物体震动幅度和位移量，从而避免培养物从器皿中抖出，提高使用稳定性；当进行不同重量的物体夹持时，自动调节夹持力，进行夹持力切换，防止夹持力过大造成器皿夹持部位造成应力集中，从而影响使用寿命，当导向片对橡胶座圈施加的反向作用力不足以将橡胶座圈紧紧顶在器皿表面时，即向上移动时，橡胶座圈和器皿外圈产生滑动，器皿下落，产生轴向作用力，从而带动橡胶座圈上端的延伸摩面下翻，增大了和器皿外圈的接触面积，从而增大了摩擦力，提高了夹持性能，随着器皿重量的增加，延伸摩面下翻幅度增加，从而使导向片和下轴摩擦力降低，从而使上轴在自身重力和压紧弹簧作用下下移，重新进入啮合，从而对中转动，增大夹持力，通过对不同重力的器皿进行自适应夹持，自动调节夹持力，通过夹持力微调避免应力集中，提高使用寿命。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的位移动力传输结构示意图；

图3是本发明的器皿夹持示意图；

图4是本发明的第一夹爪、第二夹爪对中啮合示意图；

图5是图2视图的局部A放大视图；

图6是图5视图的局部B放大视图；

图7是图5视图的局部C放大视图；

图中：1-固定装置、11-固定座、111-灭菌槽、112-安装槽、12-回转座、121-回转槽、122-偏置槽、13-传动板、14-转板、2-驱动装置、21-驱动电机、22-旋转电机、23-换向电机、3-夹持装置、31-第一夹爪、311-第一导槽、32-第二夹爪、321-第二导槽、33-转轴、331-上轴、332-下轴、34-顶块、35-压紧弹簧、4-锁紧装置、41-橡胶座圈、411-延伸摩面、42-导向片、421-传动面、5-灭菌装置、51-紫外线灭菌灯、52-正压气管、6-培养箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

本发明提供技术方案：

如图1~5所示，一种培养箱内用的多功能无菌机械手，包括固定装置1、驱动装置2、夹持装置3、锁紧装置4和灭菌装置5，培养箱6上设有料口，固定装置1和料口壁面密封连接，驱动装置2和固定装置1连接，夹持装置3和固定装置1连接，驱动装置2和夹持装置3传动连接，锁紧装置4和夹持装置3滑动连接，灭菌装置5和固定装置1连接，灭菌装置5和夹持装置3管道连通，固定装置1包括固定座11，固定座11上设有灭菌槽111，灭菌槽111两侧开口设置，灭菌槽111两端分别和培养箱6内外侧连接，灭菌槽111两侧分别设有转板14，转板14和灭菌槽111转动连接，靠近培养箱6内侧的转板14向灭菌槽111内侧转动，远离培养箱6内侧的转板14向灭菌槽111外侧转动，转板14上端设有扭簧，扭簧远离转板14一端和灭菌槽111壁面紧固连接。

通过固定装置对其余各装置进行安装，驱动装置2为主要的动力源，驱动夹持装置3移动和进行自动夹持，通过锁紧装置4对待夹持的器皿进行自适应夹持，防止夹持力过大导致玻璃器皿损坏，根据不同直径的器皿进行夹持力调节，提高实用性能，当夹持同一直径的不同质量的器皿时，自动调节夹持力，防止器皿倾斜脱落，通过灭菌装置5对夹持装置3进行杀菌，防止在拿取物料时，外界细菌和培养箱6内腔发生气体交换，从而造成细菌污染，影响持续培养性能，通过固定座11将培养箱6料口进行封堵，灭菌装置5包括紫外线灭菌灯51，在拿取器皿后，在灭菌槽111内通过紫外线灭菌灯51对夹持装置3进行灭菌，通过固定座11对两个转板14进行限位，通过扭簧为转板14提供预紧力，防止转板14轻易转动，从而导致气体交换。

如图1、2所示，固定装置1还包括传动板13和回转座12，固定座11上设有安装槽112，安装槽112阶梯设置，驱动装置2包括驱动电机21和换向电机23，驱动电机21置于安装槽112内，驱动电机21输出端设有丝杠螺母副，丝杠螺母副包括丝杠和螺母，螺母和传动板13传动连接，传动板13和安装槽112滑动连接，回转座12置于传动板13靠近培养箱6内腔一端，回转座12和传动板13活动连接，换向电机23外框和传动板13紧固连接，换向电机23输出端和回转座12传动连接。

通过传动板13对驱动电机21输出位移进行传动，从而对培养箱6内不同深度的器皿进行拾取，固定座11通过安装槽112对驱动电机21进行固定，驱动电机通过丝杠螺母副输出位移，提高位移精度，丝杠和螺母螺纹传动，带动传动板13移动，通过安装槽112阶梯设置，对传动板13进行滑动导向，通过传动板13对回转座12进行固定，换向电机23外框固定在传动板13上，输出转矩带动回转座12转动，从而对不同方向的器皿进行拾取，当完成器皿拾取后，通过换向电机23驱动回转座12转动，从而使夹持装置3朝向外侧，通过回转座12对灭菌槽111内侧进口进行密封。

如图2~6所示，夹持装置3置于回转座12内侧，回转座12上设有回转槽121，回转槽121下端设有固定槽，驱动装置2还包括旋转电机22，旋转电机22置于固定槽内，旋转电机22和夹持装置3传动连接，夹持装置3包括第一夹爪31和第二夹爪32，第一夹爪31和第二夹爪32上分别设有转轴33，两个转轴33通过齿轮副传动连接，第二夹爪32上的转轴33包括上轴331和下轴332，上轴331和第二夹爪32活动连接，下轴332和旋转电机22输出端紧固连接，第一夹爪31上设有第一导槽311，第二夹爪32上设有第二导槽321，第一导槽311和第二导槽321螺旋设置，第一导槽311和第二导槽321合围成螺旋导槽，锁紧装置4和螺旋导槽滑动连接，螺旋导槽内圈开口设置。

在进行器皿拾取时，回转座12朝向培养箱6内腔的一侧为内侧，通过回转槽12对第一夹爪31和第二夹爪32进行回转支撑，从而对器皿外圆进行夹持，通过旋转电机22输出转矩，带动一个转轴33转动，两个转轴33间通过齿轮进行传动，从而使第一夹爪31和第二夹爪32进行对中夹持，或者松开，第二夹爪32上的转轴33分体式设计，分为上轴331和下轴332，便于进行动力切断，当夹持力过大时，下轴332和上轴331间传动中断，防止夹持力过大，造成器皿受损，通过第一导槽311和第二导槽321对锁紧装置4进行滑动导向，螺旋导槽螺旋上升，通过旋转，当定位出现偏差时，将对器皿的单侧震动转为转动，通过旋转离心降低器皿内部物体震动幅度和位移量，从而避免培养物从器皿中抖出，并带动器皿上升，从而便于将器皿取出，减少了一个上升驱动部件，减少故障率，提高使用稳定性，上轴和第二夹爪32只传递转矩，不传递位移，可以在上轴331外圈设置滑块，在第二夹爪中间通孔处设置滑槽，滑块和滑槽相对滑动。

如图2~4所示，回转座12上设有偏置槽122，偏置槽122和回转槽121连通，锁紧装置4包括导向片42，导向片42和螺旋导槽滑动连接，导向片42内侧设有橡胶座圈41，橡胶座圈41内圈朝向第一夹爪31和第二夹爪32间形成的夹持腔。

通过偏置槽122对导向片42进行偏置导向，通过橡胶座圈41带动导向片42沿偏置槽滑动，导向片42和螺旋滑槽滑动连接，导向内42内圈的橡胶座圈41对器皿进行夹持缓冲，通过第一夹爪31和第二夹爪32对中转动，从而带动橡胶座圈41对器皿进行夹持，预先设定夹持力，当夹持力过大时，将对中挤压力转变成转动，进行缓冲，防止夹持受损，提高使用寿命。

如图2、5~7所示，导向片42分体式设计，导向片42中间通过轴销转动设置，导向片42为弹性片，螺旋导槽和偏置槽122连通，导向片42中段置于偏置槽122内，上轴331上端设有压紧弹簧35，压紧弹簧35和回转槽121连接，上轴331下端沿周向设有若干传动凸块，下轴332上端设有若干卡槽，传动凸块和卡槽间歇式连通，导向片42外圈分别设有楔形面和传动面，楔形面和传动凸块滑动连接，传动面和下轴332外圈间歇式摩擦传动连接，第一导槽311尾端开口设置，第一导槽311尾端弧度渐变设置。

通过导向片42分体式设计，分为两个半片，两个半片通过轴销连接，当第一夹爪31和第二夹爪32开合时，两个半片沿轴销轴线转动，防止第一夹爪31和第二夹爪32转动角度过大，从而造成导向片42中段应力集中，影响使用寿命，通过导向片42弹性设置，第一导槽311尾部弧度逐渐增大，从而使导向片42在自身弹性作用恢复原样，便于进行连续性操作，也可以在导向片42下端加装一个复位弹簧，辅助进行导向片42复位，提高连续性夹持效率，导向片42中段初始位置在偏置槽122内，当夹持力逐渐增大时，通过器皿外侧壁面对橡胶座圈41进行挤压，从而使导向片42的传动面和下轴332外圆接触，当挤压力过大时，橡胶座圈41发生形变，从而通过楔形面嵌入下轴332上端的卡槽内，将传动凸块顶出，使上轴331和下轴332动力中断，通过楔形面和上端的压紧弹簧35对上轴331进行挤压，防止上轴331松动，上轴通过齿轮和另一侧的转轴33啮合，从而保证夹持力，防止夹持松脱，通过挤压增大摩擦力，从而使下轴332带动导向片42沿螺旋导槽滑动，当导向片42沿螺旋导槽向上转动时，带动器皿螺旋上升，动力中断后，不再对器皿施加径向力，从而避免夹持损伤，第一导槽311上侧开口设置，从而使部分导向片42从螺旋导槽内延伸出来，从而对器皿进行上移导向，避免器皿侧偏。

如图5~7所示，橡胶座圈41内圈上端设有延伸摩面411，延伸摩面411和橡胶座圈41内圈平面夹角呈钝角。

通过延伸摩面411提高摩擦力，当进行不同重量的物体夹持时，自动调节夹持力，进行夹持力切换，防止夹持力过大造成器皿夹持部位造成应力集中，从而影响使用寿命，当导向片42对橡胶座圈41施加的反向作用力不足以将橡胶座圈41紧紧顶在器皿表面时，即向上移动时，橡胶座圈41和器皿外圈产生滑动，器皿下落，产生轴向作用力，从而带动橡胶座圈41上端的延伸摩面下翻，通过钝角设置，从而提高下翻平顺性，当延伸摩面411下翻后，增大了和器皿外圈的接触面积，从而增大了摩擦力，提高了夹持性能，随着器皿重量的增加，延伸摩面411下翻幅度增加，从而使导向片42和下轴332摩擦力降低，从而使上轴331在自身重力和压紧弹簧35作用下下移，重新进入啮合，从而对中转动，增大夹持力，通过对不同重力的器皿进行自适应夹持，自动调节夹持力，通过夹持力微调避免应力集中，提高使用寿命。

作为优化，灭菌装置5包括正压气管52，第一夹爪31和第二夹爪32上分别设有冷却流道，正压气管52一端和冷却流道连通，正压气管52远离冷却流道一端连通氮气压缩箱。通过之正压气管52进行氮源输送，对于第一夹爪31和第二夹爪32进行冷冻，从而使培养箱内部水汽在第一夹爪31和第二夹爪32表面进行凝冰冻结，从而使第一夹爪31和第二夹爪32不直接和器皿外表面接触，从而防止对器皿造成污染，提高抗菌效果，当拿取器皿完成后，夹持装置3进入灭菌槽111内进行紫外线灭菌，橡胶座圈41恢复形状，从而使氮气从冷却流道出口喷出，增大气体压力，从而使灭菌槽111内部交互的气体从外侧的转板处排出。

作为优化，螺旋导槽内圈下端倾斜布置，冷却流道出气孔朝向螺旋导槽内圈下端斜面。将螺旋导槽内圈下端倾斜布置，对橡胶座圈41内圈轴向形变下移进行支撑，防止形变过度，将冷却流道的出口开设在倾斜面上，通过橡胶座圈41形变进行出口封堵，降低氮源使用量，节省能耗。

作为优化，第一夹爪31和第二夹爪32远离转轴33一端内圈分别设有弹性顶块34，弹性顶块34朝向被夹持物。 通过弹性顶块34对器皿进行对中收紧，从而使第一夹爪31和第二夹爪32连接处的橡胶座圈41和器皿传力性能最好，提高调节灵敏性。

本发明的工作原理：当夹持力逐渐增大时，通过器皿外侧壁面对橡胶座圈41进行挤压，从而使导向片42的传动面和下轴332外圆接触，当挤压力过大时，橡胶座圈41发生形变，从而通过楔形面嵌入下轴332上端的卡槽内，将传动凸块顶出，使上轴331和下轴332动力中断，从而使下轴332带动导向片42沿螺旋导槽滑动，当导向片42沿螺旋导槽向上转动时，带动器皿螺旋上升，动力中断后，不再对器皿施加径向力，从而避免夹持损伤，部分导向片42从螺旋导槽内延伸出来，对器皿进行上移导向，避免器皿侧偏，通过旋转，当定位出现偏差时，将对器皿的单侧震动转为转动，通过旋转离心降低器皿内部物体震动幅度和位移量，从而避免培养物从器皿中抖出，提高使用稳定性；当进行不同重量的物体夹持时，自动调节夹持力，进行夹持力切换，防止夹持力过大造成器皿夹持部位造成应力集中，从而影响使用寿命，当导向片42对橡胶座圈41施加的反向作用力不足以将橡胶座圈41紧紧顶在器皿表面时，即向上移动时，橡胶座圈41和器皿外圈产生滑动，器皿下落，产生轴向作用力，从而带动橡胶座圈41上端的延伸摩面下翻，增大了和器皿外圈的接触面积，从而增大了摩擦力，提高了夹持性能，随着器皿重量的增加，延伸摩面411下翻幅度增加，从而使导向片42和下轴332摩擦力降低，从而使上轴331在自身重力和压紧弹簧35作用下下移，重新进入啮合，从而对中转动，增大夹持力，通过对不同重力的器皿进行自适应夹持，自动调节夹持力，通过夹持力微调避免应力集中，提高使用寿命。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种培养箱内用的多功能无菌机械手，包括培养箱（6），其特征在于：所述无菌机械手包括固定装置（1）、驱动装置（2）、夹持装置（3）、锁紧装置（4）和灭菌装置（5），所述培养箱（6）上设有料口，所述固定装置（1）和料口壁面密封连接，所述驱动装置（2）和固定装置（1）连接，所述夹持装置（3）和固定装置（1）连接，所述驱动装置（2）和夹持装置（3）传动连接，所述锁紧装置（4）和夹持装置（3）滑动连接，所述灭菌装置（5）和固定装置（1）连接，灭菌装置（5）和夹持装置（3）管道连通，所述固定装置（1）包括固定座（11）和回转座（12），所述固定座（11）上设有灭菌槽（111），所述灭菌槽（111）两侧开口设置，灭菌槽（111）两端分别和培养箱（6）内外侧连接，灭菌槽（111）两侧分别设有转板（14），所述转板（14）和灭菌槽（111）转动连接，靠近所述培养箱（6）内侧的转板（14）向灭菌槽（111）内侧转动，远离所述培养箱（6）内侧的转板（14）向灭菌槽（111）外侧转动，所述转板（14）上端设有扭簧，所述扭簧远离转板（14）一端和灭菌槽（111）壁面紧固连接；

所述夹持装置（3）置于回转座（12）内侧，所述回转座（12）上设有回转槽（121），所述回转槽（121）下端设有固定槽，所述驱动装置（2）还包括旋转电机（22），所述旋转电机（22）置于固定槽内，旋转电机（22）和夹持装置（3）传动连接，所述夹持装置（3）包括第一夹爪（31）和第二夹爪（32），所述第一夹爪（31）和第二夹爪（32）上分别设有转轴（33），两个所述转轴（33）通过齿轮副传动连接，所述第二夹爪（32）上的转轴（33）包括上轴（331）和下轴（332），所述上轴（331）和第二夹爪（32）活动连接，所述下轴（332）和旋转电机（22）输出端紧固连接，所述第一夹爪（31）上设有第一导槽（311），所述第二夹爪（32）上设有第二导槽（321），所述第一导槽（311）和第二导槽（321）螺旋设置，第一导槽（311）和第二导槽（321）合围成螺旋导槽，所述锁紧装置（4）和螺旋导槽滑动连接，所述螺旋导槽内圈开口设置；

所述回转座（12）上设有偏置槽（122），所述偏置槽（122）和回转槽（121）连通，所述锁紧装置（4）包括导向片（42），所述导向片（42）和螺旋导槽滑动连接，所述导向片（42）内侧设有橡胶座圈（41），所述橡胶座圈（41）内圈朝向第一夹爪（31）和第二夹爪（32）间形成的夹持腔；

所述导向片（42）分体式设计，导向片（42）中间通过轴销转动设置，导向片（42）为弹性片，所述螺旋导槽和偏置槽（122）连通，导向片（42）中段置于偏置槽（122）内，所述上轴（331）上端设有压紧弹簧（35），所述压紧弹簧（35）和回转槽（121）连接，所述上轴（331）下端沿周向设有若干传动凸块，所述下轴（332）上端设有若干卡槽，所述传动凸块和卡槽间歇式连通，所述导向片（42）外圈分别设有楔形面和传动面，所述楔形面和传动凸块滑动连接，所述传动面和下轴（332）外圈间歇式摩擦传动连接，所述第一导槽（311）尾端开口设置，第一导槽（311）尾端弧度渐变设置。

2.根据权利要求1所述的一种培养箱内用的多功能无菌机械手，其特征在于：所述固定装置（1）还包括传动板（13），所述固定座（11）上设有安装槽（112），所述安装槽（112）阶梯设置，所述驱动装置（2）包括驱动电机（21）和换向电机（23），所述驱动电机（21）置于安装槽（112）内，驱动电机（21）输出端设有丝杠螺母副，所述丝杠螺母副包括丝杠和螺母，所述螺母和传动板（13）传动连接，所述传动板（13）和安装槽（112）滑动连接，所述回转座（12）置于传动板（13）靠近培养箱（6）内腔一端，回转座（12）和传动板（13）活动连接，所述换向电机（23）外框和传动板（13）紧固连接，换向电机（23）输出端和回转座（12）传动连接。

3.根据权利要求1所述的一种培养箱内用的多功能无菌机械手，其特征在于：所述橡胶座圈（41）内圈上端设有延伸摩面（411），所述延伸摩面（411）和橡胶座圈（41）内圈平面夹角呈钝角。

4.根据权利要求3所述的一种培养箱内用的多功能无菌机械手，其特征在于：所述灭菌装置（5）包括紫外线灭菌灯（51）和正压气管（52），所述紫外线灭菌灯（51）置于灭菌槽（111）上侧，所述第一夹爪（31）和第二夹爪（32）上分别设有冷却流道，所述正压气管（52）一端和冷却流道连通，正压气管（52）远离冷却流道一端连通氮气压缩箱。

5.根据权利要求4所述的一种培养箱内用的多功能无菌机械手，其特征在于：所述螺旋导槽内圈下端倾斜布置，所述冷却流道出气孔朝向螺旋导槽内圈下端斜面。

6.根据权利要求1所述的一种培养箱内用的多功能无菌机械手，其特征在于：所述第一夹爪（31）和第二夹爪（32）远离转轴（33）一端内圈分别设有弹性顶块（34），所述弹性顶块（34）朝向被夹持物。

Images