CN115611221A - 开闭盖装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物样本存储技术领域，具体提供一种开闭盖装置，旨解决现有开闭盖装置如何实现每个冻存管的旋盖完全紧闭或完全打开，以及制作加工难度大，不能长期稳定运行，使用寿命短的问题。为此目的，本发明的开闭盖装置包括扭力控制机构，所述扭力控制机构包括动力轴、从动轴、弹性套、批头，所述弹性套套在所述动力轴和从动轴上，所述弹性套利用自身的弹性形变抱紧所述动力轴和从动轴，以使所述动力轴利用摩擦力带动所述从动轴旋转，所述从动轴受到来者外部的反作用力达到设定摩擦力后，使所述动力轴不能带动所述从动轴旋转。本发明具有整体结构简单，加工和组装难度小，摩擦力矩的数值可根据需要设计，使用灵活的优点。

Description

开闭盖装置

技术领域

本发明涉及生物样本存储技术领域，具体提供一种开闭盖装置。

背景技术

在生命科学、制药、医疗及其器械技术领域中，冻存管作为一种常用的器皿用于保存生物样本。特别是在海量的生物样本库中，往往要一次性处理大量的生物样本。冻存管通常采用有螺纹的旋盖来进行密封。

最初始时，旋盖均是通过人工手动旋开或拧紧，为了提高工作效率，现有技术中研发出了开闭盖装置，用于批量冻存管的旋盖拧紧或拧开。但是在冻存管的集中开闭盖系统中，保证每个旋盖完全打开和紧闭是基本要求。冻存管和载具的结构特征使得每个冻存管在周向的相对位置是随机的，如何实现每个冻存管旋盖完全紧闭是技术难点。

现有技术中为了保证每个冻存管均能够完全拧开或拧紧，设计了扭矩控制离合器，通过棘轮结构实现扭力的传递和限制，但是在小尺寸结构中加工棘轮特征难度大，且棘轮特征强度小，不利于长期稳定运行。

相应地，本发明提供一种新的开闭盖装置以解决上述技术问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有开闭盖装置如何实现每个冻存管的旋盖完全紧闭或完全打开，以及制作加工难度大，不能长期稳定运行，使用寿命短的问题。

本发明提供一种开闭盖装置，所述开闭盖装置包括扭力控制机构，所述扭力控制机构包括动力轴、从动轴、弹性套、批头，所述从动轴位于所述动力轴的下方，所述弹性套套在所述动力轴和从动轴上，所述弹性套利用自身的弹性形变抱紧所述动力轴和从动轴，以使所述动力轴利用摩擦力带动所述从动轴旋转，所述从动轴受到来自外部的反作用力达到设定摩擦力后，使所述动力轴不能带动所述从动轴旋转，所述从动轴的底端连接所述批头。

在上述开闭盖装置的具体实施方式中，所述弹性套为弹簧。

在上述开闭盖装置的具体实施方式中，所述弹性套为橡胶套。

在上述开闭盖装置的具体实施方式中，所述动力轴用于闭盖的旋转方向与所述弹簧自身的旋向方向相反，所述动力轴用于开盖的旋转方向与所述弹簧自身的旋向方向相同。

在上述开闭盖装置的具体实施方式中，所述动力轴和所述从动轴的直径相等，所述弹性套在自由状态下的内径小于动力轴的直径。

在上述开闭盖装置的具体实施方式中，所述从动轴的底端固定连接轴，所述批头套在所述连接轴上，所述批头能够沿所述连接轴的轴线方向移动，所述连接轴能够带动所述批头旋转；并且/或者，

所述批头与所述从动轴之间的所述连接轴上套有弹性件。

在上述开闭盖装置的具体实施方式中，所述开闭盖装置还包括第一支板，所述动力轴贯穿所述第一支板并与其转动连接，所述弹性套位于所述第一支板的下方。

在上述开闭盖装置的具体实施方式中，所述开闭盖装置还包括旋转驱动机构，所述旋转驱动机构与所述动力轴连接，以驱动所述动力轴旋转；并且/或者，

所述旋转驱动机构包括电机、主动齿轮、从动齿轮、传送带，所述电机固定在所述第一支板上，所述电机的输出轴连接所述主动齿轮，所述从动齿轮固定套于所述从动轴上，所述主动齿轮通过所述传送带与所述从动齿轮啮合。

在上述开闭盖装置的具体实施方式中，所述连接轴为D型轴或H型轴，所述批头上设有与D型轴或H型轴配合的D型孔或H型孔。

在上述开闭盖装置的具体实施方式中，所述开闭盖装置还包括第二支板，所述第二支板上设有导向孔，所述批头从所述导向孔内穿过，所述批头的顶端固定卡盘，所述卡盘在所述弹性件的弹力作用下抵在所述第二支板上。

在采用上述技术方案的情况下，本发明利用弹性套自身的形变将动力轴和从动轴进行抱紧，以实现动力轴与从动轴的连接，动力轴和从动轴与弹性套之间均存在摩擦力，在旋转中产生摩擦力矩，利用摩擦力矩使动力轴带动从动轴旋转，在进行闭盖操作中，从动轴带动批头将旋盖拧紧后，旋盖反作用在从动轴上的力矩大于摩擦力矩时，从动轴与弹性套相对打滑，从而不影响其他冻存管的拧紧工作，能够保证将每个冻存管上的旋盖拧紧，避免过拧破坏冻存管；在进行开盖操作中，在旋盖时弹性套抱紧从动轴，摩擦力矩大，能够将每个冻存管上的旋盖打开。当弹性套为弹簧时，闭盖操作中，旋盖拧紧方向与弹性套自身的旋向方向相反，开盖操作中，旋盖拧开的方向与弹性套自身旋向相同。整体结构简单，加工和组装难度小，摩擦力矩的数值可根据需要设计，使用灵活。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明提供的开闭盖装置的整体结构示意图；

图2是图1中未安装电机的整体立体图；

图3为图2的俯视图；

图4为电机通过齿轮带带动驱动轴旋转的开闭盖装置整体结构示意图。

附图标记列表：

1、扭力控制机构；11、动力轴；12、从动轴；13、弹性件；14、批头；15、卡盘；16、第二限位块；17、第一限位块；18、弹性套；19、连接轴；2、第一支板；3、第二支板；4、旋转驱动机构；41、驱动轴；42、从动齿轮；43、第二主动齿轮；44、电机；45、第一主动齿轮；46、齿轮带；5、连接板。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非用于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示相关装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，序数词“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

首先参阅图1和图2，本发明提供一种开闭盖装置，开闭盖装置包括扭力控制机构1，扭力控制机构1包括动力轴11、从动轴12、弹性套18、批头14，从动轴12位于动力轴11的下方，从动轴12的底端连接批头14，弹性套18套在动力轴11和从动轴12上，弹性套18利用自身的弹性形变抱紧动力轴11和从动轴12，以使动力轴11利用摩擦力带动从动轴12旋转，所述从动轴12受到来自外部的反作用力达到设定摩擦力后，使动力轴11不能带动从动轴12旋转，即动力轴11和从动轴12的其中一个能够相对弹性套18自转，产生打滑现象。在本实施例中，从动轴12受到来自外部的反作用力指的是，从动轴12带动批头14旋拧旋盖时，旋盖反作用在批头14上的力，由于批头14与从动轴12连接，所以批头14将旋盖产生的反作用力传递给从动轴12。

动力轴11和从动轴12被弹性套18抱紧部分的直径相等，保证动力轴11和从动轴12上弹性套18的一致性。并且，弹性套18在自由状态下的内径小于动力轴11的直径。

具体的，弹性套18为弹簧。但是，本领域技术人员能够理解的是，采用弹性套为弹簧的结构对本发明的保护范围来说不是限制性的，弹性套18还可以为其他结构，比如橡胶套，利用橡胶材质的弹性同样能够抱紧动力轴11和从动轴12。下面以弹性套为弹簧进行说明。

当弹性套18为弹簧进行安装时，通过施加与弹簧旋向相反的外力以增加弹簧的内径，从而将弹簧套在动力轴11和从动轴12上，当将外力去除后，弹簧在自身弹性形变恢复的情况下同时抱紧动力轴11和从动轴12，从而实现动力轴11与从动轴12的连接。

下面继续参阅图1和图2，动力轴11上固定第一限位块17，从动轴12上固定第二限位块16，弹簧设置在第一限位块17和第二限位块16之间。弹簧在自身弹性作用下，弹簧的顶端抵在第一限位块17上，弹簧的底端抵在第二限位块16上。

具体的，在将旋盖拧紧以进行闭盖过程中，动力轴11按照弹性套18自身旋向相反的方向进行旋转，由于弹性套18抱紧动力轴11和从动轴12，使动力轴11能够通过弹性套18带动从动轴12旋转，从而使从动轴12带动批头14旋转，以将旋盖按照拧紧的方向进行转动，当从动轴12带动批头14将旋盖拧紧后并继续旋转时，旋盖反作用在从动轴12上的力矩大于摩擦力矩时，从动轴12或动力轴11与弹性套18相对打滑，从而不影响其他冻存管的拧紧工作，能够保证将每个冻存管上的旋盖拧紧。在将旋盖拧开以进行开盖过程中，旋盖拧开的方向与弹性套18自身旋向相同，在旋盖时弹性套18抱紧从动轴12，同时在旋拧过程中弹簧自身还能产生一个扭转，进而更进一步地夹紧从动轴12与动力轴11，实现在开盖时候的摩擦力略大于闭盖时候的摩擦力，能够将每个冻存管上的旋盖打开。

弹性套18抱紧动力轴11和从动轴12时，动力轴11和从动轴12之间可以存在间隙，也可以相互接触贴合，但是，将动力轴11和从动轴12之间存在间隙作为本发明的优选实施例，避免动力轴11与从动轴12出现相对旋转时产生摩擦。

需要说明的是，将弹性套18为弹簧作为本发明的优选实施例，因为在闭盖操作中，由于拧紧旋盖的方向与弹簧自身旋向方向相反，在越拧越紧的过程中旋盖向批头施加反作用力，间接作用在从动轴上，该反作用力与弹簧自身旋向相反，以使弹簧发生反向形变，弹簧内径增大，从而使弹簧与从动轴12和动力轴11之间的摩擦力减小，从而使摩擦力矩减小，导致动力轴11不能带动从动轴12旋转，即产生打滑现象，防止冻存管被拧坏；在开盖操作中，拧开旋盖的方向与弹簧自身旋向相同，在开盖时弹簧自身能够产生一个扭转，进一步地加紧从动轴12与动力轴11，实现在开盖时候的摩擦力略大于闭盖时候的摩擦力，从而能够顺利的将旋盖拧开，避免因力度不够而无法打开的问题发生。利用弹簧自身的特性达到开闭盖操作，摩擦力矩数值可以根据需要调节，灵活度高，使用寿命长。

继续参阅图2，从动轴12的底端固定连接轴19，批头14套在连接轴19上，批头14能够沿连接轴19的轴线方向移动，连接轴19能够带动批头14旋转。具体地，连接轴19为D型轴或H型轴，批头14上设有与D型轴或H型轴配合的D型孔或H型孔。

本领域技术人员能够理解的是，连接轴19为D型轴或H型轴的结构不是限制性的，连接轴19还可以为其他类轴，比如花键轴，对应的批头14设有与花键轴配合的花键孔。

批头14与从动轴12之间的连接轴19上套有弹性件13，其中，弹性件13可以为弹簧。

本领域技术人员能够理解的是，弹性件13为弹簧，这对本发明的保护范围不构成限制，弹性件13还可以为Z型弹片，连接轴19贯穿Z型弹片，这也在本发明的保护范围内。

继续参阅图2，开闭盖装置还包括第一支板2，动力轴11贯穿第一支板2，动力轴11与第一支板2转动连接，弹性套18位于第一支板2的下方。第一支板2能够与其他部件连接，从而实现了通过第一支板2将开闭盖装置整体安装在待安装的部件上。

继续参阅图2，开闭盖装置还包括第二支板3，第二支板3位于第一支板2的下方，第一支板2的两端分别固定连接板5，连接板5的底端与第二支板3固定，第二支板3上设有导向孔，批头14从导向孔内穿过，批头14的顶端固定卡盘15，卡盘15在弹性件13的弹力作用下抵在第二支板3上，卡盘15起到防止批头14从导向孔内掉出。具体的，弹性件13的顶端抵在第二限位块16的底端，弹性件13的底端抵在卡盘15的顶端，以使弹性件13处于压缩状态。

继续参阅图1、图2和图3，开闭盖装置还包括旋转驱动机构4，旋转驱动机构4与动力轴11连接，以驱动动力轴11旋转。旋转驱动机构4包括电机44、第一主动齿轮45、从动齿轮42，电机44固定在第一支板2上，电机44的输出轴连接主动齿轮，从动齿轮42固定套于动力轴11上，主动齿轮与从动齿轮42啮合。

具体的，第一支板2上转动连接驱动轴41，驱动轴41上固定第一主动齿轮45，驱动轴41可以与电机44直接连接，驱动轴41也可以与电机44间接连接。当驱动轴41与电机44直接连接时，驱动轴41的顶端与电机44的输出轴固定。当驱动轴41与电机44间接连接时，如图4所示，电机44的输出轴上连接驱动齿轮，驱动轴41上固定第二主动齿轮43，第二主动齿轮43位于第一主动齿轮45的上方，驱动齿轮通过齿轮带46带动第二主动齿轮43旋转，在这种结构下，一个电机44能够驱动多个开闭盖装置进行开闭盖动作，从而实现对多个冻存管同时进行开盖或闭盖。

此外，一个驱动轴41可以同时驱动多个扭力控制机构1动作，即一个驱动轴41可以驱动多个动力轴11旋转，此时每个动力轴11上均固定一个从动齿轮42，多个动力轴11以驱动轴41的轴线为中心进行圆周分布，以使驱动轴41上的第一主动齿轮45能够驱动多个从动齿轮42旋转。优选地，一个驱动轴41驱动四个扭力控制机构1动作，这样能够达到空间占用紧凑的目的，避免驱动轴41上的第一主动齿轮45因驱动过多数量的从动齿轮42导致自身直径很大而占用空间大的问题。

本发明设计的开闭盖装置配合冻存管夹持臂使用，冻存管由夹持臂带动上下移动，以将带有旋盖的冻存管送至批头14下方，使批头14能够与旋盖对接。夹持臂为现有技术，在此不再详细赘述。

本发明的工作原理为，以弹性套18为弹簧进行说明，进行闭盖时，旋盖在夹持臂的驱动下与批头14对接，然后启动电机44，电机44带动驱动轴41旋转，在第一主动齿轮45与从动齿轮42啮合的情况下，驱动轴41带动动力轴11旋转，由于第一主动齿轮45与从动齿轮42的旋转方向方向，因此在闭盖时，驱动轴41的旋向与弹簧自身的旋向相同，动力轴11的旋向与弹簧自身的旋向相反，动力轴11通过与弹簧产生的摩擦力来带动从动轴12旋转，从而使批头14带动旋盖转动以进行拧紧，当拧紧后，旋盖作用在从动轴12上的反向力矩大于弹簧与从动轴12之间的摩擦力矩，因此从动轴12相对弹簧打滑，避免拧过损坏冻存管；进行开盖动作时，动力轴11的旋向与闭盖时的旋转方向相反，而与弹簧自身的旋向相同，在开盖时，弹簧自身还能够产生扭转，更进一步的夹紧动力轴和从动轴，从而增大开盖的摩擦力，进而实现动力轴11带动从动轴12将旋盖拧开的目的。

通过上述实施方式以及各种拓展实施例可知，弹簧利用弹性形变抱紧动力轴11和从动轴12，利用摩擦力来使动力轴11驱动从动轴12旋转，利用旋盖反向作用在从动轴12上的力矩大于弹性套18与从动轴12之间的摩擦力矩使其产生打滑效果来避免冻存管因过拧而损坏，在开盖时，拧开旋盖的方向与弹簧自身的旋向相同，在开盖过程中弹簧自身还能够产生扭转，更进一步的夹紧动力轴11和从动轴12，从而增大开盖的摩擦力，进而实现动力轴11带动从动轴12将旋盖拧开的目的。具有整体结构简单，加工和组装难度小的优点，摩擦力矩的数值可根据需要设计，使用灵活。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开闭盖装置，其特征在于，所述开闭盖装置包括扭力控制机构，所述扭力控制机构包括动力轴、从动轴、弹性套、批头，所述从动轴位于所述动力轴的下方，所述弹性套套在所述动力轴和从动轴上，所述弹性套利用自身的弹性形变抱紧所述动力轴和从动轴，以使所述动力轴利用摩擦力带动所述从动轴旋转，所述从动轴受到来自外部的反作用力达到设定摩擦力后，使所述动力轴不能带动所述从动轴旋转，所述从动轴的底端连接所述批头。

2.根据权利要求1所述的开闭盖装置，其特征在于，所述弹性套为弹簧。

3.根据权利要求1所述的开闭盖装置，其特征在于，所述弹性套为橡胶套。

4.根据权利要求2所述的开闭盖装置，其特征在于，所述动力轴用于闭盖的旋转方向与所述弹簧自身的旋向方向相反，所述动力轴用于开盖的旋转方向与所述弹簧自身的旋向方向相同。

5.根据权利要求1所述的开闭盖装置，其特征在于，所述动力轴和所述从动轴被弹性套抱紧部分的直径相等，所述弹性套在自由状态下的内径小于动力轴的直径。

6.根据权利要求1所述的开闭盖装置，其特征在于，所述从动轴的底端固定连接轴，所述批头套在所述连接轴上，所述批头能够沿所述连接轴的轴线方向移动，所述连接轴能够带动所述批头旋转；并且/或者，

所述批头与所述从动轴之间的所述连接轴上套有弹性件。

7.根据权利要求1所述的开闭盖装置，其特征在于，所述开闭盖装置还包括第一支板，所述动力轴贯穿所述第一支板并与其转动连接，所述弹性套位于所述第一支板的下方。

8.根据权利要求7所述的开闭盖装置，其特征在于，所述开闭盖装置还包括旋转驱动机构，所述旋转驱动机构与所述动力轴连接，以驱动所述动力轴旋转；并且/或者，

所述旋转驱动机构包括电机、第一主动齿轮、从动齿轮，所述电机固定在所述第一支板上，所述电机的输出轴连接所述第一主动齿轮，所述从动齿轮固定套于所述动力轴上，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合。

9.根据权利要求6所述的开闭盖装置，其特征在于，所述连接轴为D型轴或H型轴，所述批头上设有与D型轴或H型轴配合的D型孔或H型孔。

10.根据权利要求6所述的开闭盖装置，其特征在于，所述开闭盖装置还包括第二支板，所述第二支板上设有导向孔，所述批头从所述导向孔内穿过，所述批头的顶端固定卡盘，所述卡盘在所述弹性件的弹力作用下抵在所述第二支板上。

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