CN117961501B - 一种生物反应器罐盖装拆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物反应器罐盖装拆装置，涉及装拆设备技术领域，包括底座；滑动座；支架；升降座；固定环；旋转环；旋转单元；抱紧臂；第一驱动单元；铲板；第二驱动单元。通过固定环朝下移动，使得固定环套在生物反应器的罐盖上，再通过旋转环的旋转，使得抱紧臂朝固定环的径向内侧方向摆动，直至抱紧臂抱紧罐盖的周缘，旋转环继续旋转，使得抱紧臂能够带动罐盖旋转，罐盖上的螺栓孔和罐体上的螺栓孔错开，顶起单元穿过罐体上的螺栓孔，并顶起罐盖，使得罐盖底部与罐体顶部产生一定的间隙，随着旋转环的继续旋转，使得铲板伸到罐盖底部，进而将罐盖铲起，减少了人力劳动强度，且安全隐患降低。

Description

一种生物反应器罐盖装拆装置

技术领域

本发明涉及装拆设备技术领域，具体为一种生物反应器罐盖装拆装置。

背景技术

生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，是一种生物功能模拟机，如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。

生物反应器的罐盖开启通常需要人工方式来进行操作，由于生物反应器的罐体离地高度较高，在开启罐盖时，需要双人借助梯子等工具来将罐盖从罐体上取下来，具体操作时，工人首先将螺栓、螺母拆卸下来，然后两个工人晃动罐盖，使罐盖与罐体顶部错开一定程度，使得工人的手指能够与罐盖底部接触，随即将罐盖抬下来，完成罐盖与罐体的分离，这样的操作方式，会导致一定的安全隐患，另外较大程度的增大了工作人员的体力劳动强度，虽然目前有一些装拆设备能够一定程度上取代人力，来将罐盖从罐体上取下来，比如中国专利公开号CN201720660U中公开的一种生物反应器罐盖装拆机，该技术方案在一定程度上实现了取代人力来进行罐盖和罐体分离，但是仍需要人工方式将罐盖抬起一定高度，使装拆设备的叉臂伸到罐盖底部，才能使罐盖被抬起，所以现有技术的装拆设备仍具有改进的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物反应器罐盖装拆装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种生物反应器罐盖装拆装置，包括：

底座；

滑动座，所述滑动座滑动连接于所述底座；

支架，所述支架固接于所述滑动座；

升降座，所述升降座设于所述滑动座上，所述升降座一侧固接有两个支臂；

固定环，所述固定环固接于升降座上且同轴开设有卡槽；

旋转环，所述旋转环同轴卡合于所述卡槽内，且由设于所述支臂上的旋转单元驱动其旋转；

抱紧臂，所述抱紧臂与所述旋转环之间通过第一驱动单元连接，所述第一驱动单元用于在所述旋转环旋转时，驱动所述抱紧臂摆动；

铲板，所述铲板穿设于所述固定环所开设的第二安装槽内，所述旋转环与所述铲板之间通过第二驱动单元连接。

进一步地，所述滑动座由水平安装于所述底座上的平移气缸驱动其水平运动。

进一步地，所述抱紧臂设有两个，且通过安装枢轴铰接于所述旋转环所开设的第一安装槽内。

进一步地，所述升降座由设于所述支架上的升降单元驱动其竖直运动，所述升降单元包括：

滚珠丝杠，所述滚珠丝杠竖直转动连接于所述支架，且由安装于所述支架上的伺服电机驱动其旋转；

丝杠螺母，所述丝杠螺母穿设于所述升降座，所述丝杠螺母套接于所述滚珠丝杠且与所述滚珠丝杠螺旋滚动配合。

进一步地，所述升降座相对两端各固接有凸块，所述支架开设有供所述凸块卡合的限位槽，所述凸块与所述限位槽构成滑动配合。

进一步地，所述旋转单元包括：

活动铰座，所述活动铰座铰接于所述支臂；

第一气缸，所述第一气缸安装于所述活动铰座；

连接件，所述连接件连接于所述第一气缸，所述旋转环上端面固接有第一固定销，所述固定环上端面开设有供所述第一固定销自由通过的第一腰形孔，所述第一固定销转动地穿设于所述连接件。

进一步地，所述第一驱动单元包括：

固定滚轮，所述固定滚轮安装于所述固定环内，且自由转动，所述抱紧臂朝向所述固定滚轮的一面设有斜面，所述固定滚轮与所述斜面滚动接触；

涡卷弹簧，所述涡卷弹簧安装于所述抱紧臂所开设的凹槽内，且所述涡卷弹簧套装在所述枢轴上，所述涡卷弹簧两端分别固接在所述枢轴和所述凹槽内壁上。

进一步地，所述第二驱动单元包括固接于所述旋转环下端面的第二固定销，所述卡槽内壁开设有供所述第二固定销自由通过的第二腰形孔，所述铲板上开设有供所述第二固定销下端插合的第三腰形孔，所述第三腰形孔长度方向朝所述固定环的径向外侧倾斜。

进一步地，所述支臂上设有顶起单元，所述顶起单元包括：

固定板，所述固定板固接于所述支臂上，且位于所述固定环下方；

第二气缸，所述第二气缸水平地安装于所述固定板；

滑动柱，所述滑动柱水平地穿设于所述固定板，且自由滑动，所述滑动柱朝向所述固定环内侧方向的一端固接有横移板，所述滑动柱远离所述横移板的一端与所述第二气缸连接；

第三气缸，所述第三气缸竖直地安装于所述横移板，且所述第三气缸的气缸杆滑动地穿透所述横移板。

进一步地，所述抱紧臂表面设有橡胶层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过固定环朝下移动，使得固定环套在生物反应器的罐盖上，再通过旋转环的旋转，使得抱紧臂朝固定环的径向内侧方向摆动，直至抱紧臂抱紧罐盖的周缘，旋转环继续旋转，使得抱紧臂能够带动罐盖旋转，使得罐盖上的螺栓孔和罐体上的螺栓孔错开，再由顶起单元穿过罐体上的螺栓孔，并顶起罐盖，使得罐盖底部与罐体顶部产生一定的间隙，随着旋转环的继续旋转，使得铲板伸到罐盖底部，进而将罐盖铲起，这样无需工人手动抬起罐盖，减少了人力劳动强度，且安全隐患降低；

本发明通过旋转环由旋转单元驱动其旋转，使得抱紧臂上的斜面与固定滚轮滚动接触，随着旋转环的旋转，固定滚轮由斜面一端滚动至另外一端，这样使得抱紧臂能够受到固定滚轮的挤压力，进而绕枢轴的轴向旋转，旋转时，旋转环上的第二固定销将在铲板的第三腰形孔内滑动，抱紧臂带动罐盖旋转一定角度后，铲板将伸到罐盖底部，这样的设计使得结构简单，成本较低；

本发明通过第二气缸驱动滑动柱朝固定环的径向内侧方向运动，使得横移板移动至罐体的螺栓孔下方，然后第三气缸的气缸杆伸长，并穿过罐体的螺栓孔，进而顶起罐盖的底部，使得罐盖底部与罐体顶部具有纵向的间隙，这样使得铲板能够插入该间隙内，结构简单。

附图说明

图1为本发明中一种生物反应器罐盖装拆装置的结构示意图；

图2为图1中结构的仰视角度示意图；

图3为图1中结构的侧视角度示意图；

图4为图3中A处局部结构的放大示意图；

图5为图1中结构的俯视角度示意图；

图6为图5中B处局部结构的放大示意图；

图7为本发明中固定环、旋转环和铲板装配后的结构示意图；

图8为图7中结构的爆炸分解示意图；

图9为图7中省略固定环后的结构示意图；

图10为图9中结构的仰视角度示意图；

图11为本发明中固定环的结构示意图；

图12为图11中结构的剖视示意图。

图中，各附图标记说明如下：1、底座；2、滑动座；3、平移气缸；4、伺服电机；5、丝杠螺母；6、升降座；7、滚珠丝杠；8、支臂；9、第一气缸；10、固定环；11、固定板；12、第三气缸；13、第二气缸；14、支架；15、横移板；16、滑动柱；17、活动铰座；18、卡槽；19、连接件；20、枢轴；21、第一腰形孔；22、铲板；23、第三腰形孔；24、第一固定销；25、抱紧臂；26、旋转环；27、斜面；28、固定滚轮；29、涡卷弹簧；30、第二固定销；31、第一安装槽；32、第二安装槽；33、第二腰形孔。

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。

请参阅图1－图12，本发明提供一种技术方案：一种生物反应器罐盖装拆装置，包括底座1，底座1包括两个横段和连接段，两个横段平行安装在地面上，连接段的长度方向两端分别焊接在两个横段上，以此使两个横段连接在一起，生物反应器的罐体安装在两个横段之间，且位于横段远离连接段的一侧，底座1的横段安装有滑轨，滑轨上卡合安装有与其配合使用的滑块，两个滑块上共同螺钉连接有滑动座2，滑动座2能够沿横段的长度方向自由滑动，底座1的连接段上竖直焊接有立板，立板上水平地连接有平移气缸3，平移气缸3的气缸杆穿出立板并与滑动座2一侧外壁焊接，这样随着平移气缸3的气缸杆伸缩，进而可带动滑动座2在底座1上来回移动。

滑动座2上设有支架14，支架14包括两个竖直段和一个横板，两个竖直段分别竖直地焊接在滑动座2长度方向两端且分别与横段相对应，横板水平地焊接在两个竖直段的上端，两个竖直段之间卡合安装有能上下自由滑动的升降座6，另外升降座6横向的相对两端各焊接有凸块，支架14的两个竖直段上分别开设有供两个凸块卡合的限位槽，凸块与限位槽构成滑动配合，且在限位槽内上下滑动，以此使得升降座6竖直滑动连接在支架14上，另外升降座6上竖直插装有丝杠螺母5，支架14的横板和滑动座2之间通过安装轴承共同竖直转动连接有滚珠丝杠7，滚珠丝杠7穿设于丝杠螺母5上且与丝杠螺母5构成螺旋滚动配合，另外横板上安装有伺服电机4，伺服电机4的输出轴与滚珠丝杠7通过联轴器连接，进而使得伺服电机4的输出轴旋转，能够带动滚珠丝杠7旋转，滚珠丝杠7与丝杠螺母5螺旋传动，进而带动丝杠螺母5上下运动，以此带动升降座6上下运动。

升降座6宽度方向一侧外壁焊接有两个支臂8，两个支臂8分别对应升降座6长度方向两端，另外支臂8远离升降座6的一端共同焊接一个固定环10，固定环10的环孔孔径远大于罐体和罐盖的直径，固定环10内同轴开设有环形的卡槽18（如图11所示），卡槽18内同轴卡合有旋转环26，另外旋转环26在卡槽18内能自由旋转，旋转环26的上端面焊接有第一固定销24，固定环10上端面开设有供第一固定销24自由通过的第一腰形孔21，支臂8上铰接有活动铰座17，活动铰座17上安装有第一气缸9，第一气缸9的气缸杆上螺纹连接有连接件19，连接件19上开设有供第一固定销24穿出固定环10一端插合的穿孔，使得第一固定销24在穿孔内能自由转动，这样当第一气缸9的气缸杆伸缩时，将带动连接件19运动，进而能够驱动旋转环26在卡槽18内转动，两个第一气缸9的动作是相反的，即一个第一气缸9的气缸杆伸长时，另外一个第一气缸9的气缸杆呈缩短状态，这样能够带动旋转环26顺畅地进行转动。

旋转环26周缘开设有通孔形式的第一安装槽31，旋转环26的端面上固定地穿设有枢轴20，枢轴20穿出第一安装槽31内的部位套装有抱紧臂25，抱紧臂25的外轮廓呈弧形，且绕枢轴20进行摆动，抱紧臂25的表面设有橡胶层（图中未示出），固定环10内开设有安装腔，安装腔内连接有固定滚轮28，固定滚轮28在安装腔内能自由转动，抱紧臂25朝向固定滚轮28的一面设有斜面27（如图8所示），固定滚轮28与斜面27滚动接触，抱紧臂25上表面开设有凹槽，凹槽与枢轴20同轴，枢轴20上套接有涡卷弹簧29，涡卷弹簧29安装在凹槽内，且涡卷弹簧29套装在枢轴20上，涡卷弹簧29两端分别固接在枢轴20和凹槽内壁上，初始状态下，涡卷弹簧29的扭力使得抱紧臂25朝固定环10的径向外侧方向摆动，参考图9，当旋转环26在进行顺时针旋转时，使得固定滚轮28在斜面27上滚动，斜面27远离枢轴20的一端为抱紧臂25厚度最大端，这样滚动过程中，固定滚轮28对斜面27的挤压力将逐渐增大，使得抱紧臂25绕枢轴20的轴向朝固定环10的径向内侧方向摆动，使得抱紧臂25克服涡卷弹簧29的扭力，进而使得抱紧臂25转动至固定环10的环孔内侧。

固定环10的周缘上沿其轴向阵列地开设有三个第二安装槽32，第二安装槽32内卡合有能水平自由滑动的铲板22，铲板22朝向固定环10径向内侧方向的一端设有斜面形式的尖部，而旋转环26下端面竖直焊接有第二固定销30，卡槽18内壁开设有供第二固定销30自由通过的第二腰形孔33，铲板22上开设有供第二固定销30下端插合的第三腰形孔23，第三腰形孔23长度方向朝固定环10的径向外侧倾斜，当旋转环26在旋转时，将带动第二固定销30在第三腰形孔23内滑动，由于第三腰形孔23的长度方向朝固定环10的径向外侧方向倾斜，使得随着旋转环26的旋转，将带动铲板22产生水平移动，参考图9，当旋转环26顺时针旋转时，铲板22将朝固定环10的径向内侧方向运动，反之，铲板22将朝固定环10的径向外侧方向运动。

每个支臂8远离升降座6的一端焊接有位于固定环10下方的固定板11，固定板11朝向固定环10外侧方向的一端焊接有气缸支架，气缸支架上水平地安装有第二气缸13，固定板11上水平地穿设有能自由滑动的滑动柱16，滑动柱16纵截面呈矩形，另外滑动柱16朝向固定环10内侧方向的一端固接有横移板15，滑动柱16远离横移板15的一端与第二气缸13连接，横移板15底部竖直安装有第三气缸12，第三气缸12的气缸杆滑动地穿透横移板15，当抱紧臂25带动罐盖旋转一定角度后，由第二气缸13启动，并驱动滑动柱16带动横移板15朝固定环10的径向内侧方向运动，使得第三气缸12运动至罐体的螺栓孔下方，然后第三气缸12的气缸杆伸长，并穿过罐体的螺栓孔，直至第三气缸12的气缸杆顶部与罐盖底部接触，然后顶起罐盖，使得罐盖和罐体顶部具有供铲板22伸入的间隙。

本发明的工作原理：拆卸时，工人首先将连接罐盖和罐体的螺栓、螺母取下，此时罐盖上的螺栓孔和罐体上的螺栓孔位置保持不变，然后启动平移气缸3，平移气缸3驱动滑动座2朝罐体的方向移动，使得固定环10移动至罐盖的正上方；

再启动伺服电机4，伺服电机4的输出轴旋转，并带动滚珠丝杠7旋转，使得丝杠螺母5带动升降座6朝下运动，进而使得固定环10套在罐盖上，且铲板22底面与罐盖底面所在平面齐平，然后启动第一气缸9，两个第一气缸9的气缸杆对应动作，使得旋转环26在卡槽18内旋转，固定滚轮28在斜面27上滚动，这样滚动过程中，固定滚轮28对斜面27的挤压力将逐渐增大，使得抱紧臂25绕枢轴20的轴向朝固定环10的径向内侧方向摆动，使得抱紧臂25克服涡卷弹簧29的扭力，进而使得抱紧臂25转动至固定环10的环孔内侧，并使得抱紧臂25开始抱紧罐盖的周缘；

旋转环26在旋转时，第二固定销30在第三腰形孔23内滑动，由于第三腰形孔23的长度方向朝固定环10的径向外侧方向倾斜，使得随着旋转环26的旋转，将带动铲板22产生水平移动，当抱紧臂25抱紧罐盖，再随着旋转环26的继续旋转，抱紧臂25将带动罐盖绕其自身轴向旋转，进而使得罐盖上的螺栓孔和罐体上的螺栓孔位置产生变动，即，罐盖上的螺栓孔和罐体上的螺栓孔相互错开；

此时再启动第二气缸13，第二气缸13的气缸杆伸长，带动横移板15朝固定环10的径向内侧方向运动，使得第三气缸12运动至罐体其中一个的螺栓孔正下方，然后第三气缸12启动，第三气缸12的气缸杆伸长，使得第三气缸12的气缸杆穿入罐体的螺栓孔，并顶起罐盖，使得罐盖底面与罐体的顶面具有间隙；

再随着旋转环26的持续旋转，此时抱紧臂25上的斜面27与固定滚轮28脱离接触，进而使得固定滚轮28与抱紧臂25的外弧面接触，此时抱紧臂25对罐盖的挤压力未产生变化，而旋转环26继续旋转，将使得铲板22继续移动并伸入到罐盖底部，罐盖底面与铲板22顶面接触，然后第三气缸12的气缸杆缩短，第二气缸13的气缸杆缩短，随后平移气缸3的气缸杆缩短，并带动滑动座2反向运动，使得固定环10远离罐体，然后伺服电机4带动滚珠丝杠7反向旋转，进而使得升降座6朝下运动，进而使得罐盖移动至罐体的下方，从而使得生物反应器的罐盖和罐体拆装较为便捷；

在将罐盖装配到罐体上时，固定环10再次运动至罐体上方，然后升降座6朝下运动，使固定环10下移至合适位置，随后旋转环26反向旋转，使得罐盖脱离被抱紧臂25夹持的状态，同时铲板22脱离与罐盖底部接触，然后罐盖落在罐体顶部，工人再稍微修正一下罐盖的位置，使得罐盖的螺栓孔和罐体的螺栓孔对齐，再使用螺栓、螺母，将罐盖和罐体装配到一起。

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。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种生物反应器罐盖装拆装置，其特征在于，包括：

底座（1）；

滑动座（2），所述滑动座（2）滑动连接于所述底座（1）；

支架（14），所述支架（14）固接于所述滑动座（2）；

升降座（6），所述升降座（6）设于所述滑动座（2）上，所述升降座（6）一侧固接有两个支臂（8）；

固定环（10），所述固定环（10）固接于升降座（6）上且同轴开设有卡槽（18）；

旋转环（26），所述旋转环（26）同轴卡合于所述卡槽（18）内，且由设于所述支臂（8）上的旋转单元驱动其旋转；

抱紧臂（25），所述抱紧臂（25）与所述旋转环（26）之间通过第一驱动单元连接，所述第一驱动单元用于在所述旋转环（26）旋转时，驱动所述抱紧臂（25）摆动；

铲板（22），所述铲板（22）穿设于所述固定环（10）所开设的第二安装槽（32）内，所述旋转环（26）与所述铲板（22）之间通过第二驱动单元连接；

所述抱紧臂（25）设有两个，且通过安装枢轴（20）铰接于所述旋转环（26）所开设的第一安装槽（31）内；

所述第一驱动单元包括：

固定滚轮（28），所述固定滚轮（28）安装于所述固定环（10）内，且自由转动，所述抱紧臂（25）朝向所述固定滚轮（28）的一面设有斜面（27），所述固定滚轮（28）与所述斜面（27）滚动接触；

涡卷弹簧（29），所述涡卷弹簧（29）安装于所述抱紧臂（25）所开设的凹槽内，且所述涡卷弹簧（29）套装在所述枢轴（20）上，所述涡卷弹簧（29）两端分别固接在所述枢轴（20）和所述凹槽内壁上；

所述第二驱动单元包括固接于所述旋转环（26）下端面的第二固定销（30），所述卡槽（18）内壁开设有供所述第二固定销（30）自由通过的第二腰形孔（33），所述铲板（22）上开设有供所述第二固定销（30）下端插合的第三腰形孔（23），所述第三腰形孔（23）长度方向朝所述固定环（10）的径向外侧倾斜；

所述支臂（8）上设有顶起单元，所述顶起单元包括：

固定板（11），所述固定板（11）固接于所述支臂（8）上，且位于所述固定环（10）下方；

第二气缸（13），所述第二气缸（13）水平地安装于所述固定板（11）；

滑动柱（16），所述滑动柱（16）水平地穿设于所述固定板（11），且自由滑动，所述滑动柱（16）朝向所述固定环（10）内侧方向的一端固接有横移板（15），所述滑动柱（16）远离所述横移板（15）的一端与所述第二气缸（13）连接；

第三气缸（12），所述第三气缸（12）竖直地安装于所述横移板（15），且所述第三气缸（12）的气缸杆滑动地穿透所述横移板（15）。

2.根据权利要求1所述的生物反应器罐盖装拆装置，其特征在于，所述滑动座（2）由水平安装于所述底座（1）上的平移气缸（3）驱动其水平运动。

3.根据权利要求2所述的生物反应器罐盖装拆装置，其特征在于，所述升降座（6）由设于所述支架（14）上的升降单元驱动其竖直运动，所述升降单元包括：

滚珠丝杠（7），所述滚珠丝杠（7）竖直转动连接于所述支架（14），且由安装于所述支架（14）上的伺服电机（4）驱动其旋转；

丝杠螺母（5），所述丝杠螺母（5）穿设于所述升降座（6），所述丝杠螺母（5）套接于所述滚珠丝杠（7）且与所述滚珠丝杠（7）螺旋滚动配合。

4.根据权利要求3所述的生物反应器罐盖装拆装置，其特征在于，所述升降座（6）相对两端各固接有凸块，所述支架（14）开设有供所述凸块卡合的限位槽，所述凸块与所述限位槽构成滑动配合。

5.根据权利要求4所述的生物反应器罐盖装拆装置，其特征在于，所述旋转单元包括：

活动铰座（17），所述活动铰座（17）铰接于所述支臂（8）；

第一气缸（9），所述第一气缸（9）安装于所述活动铰座（17）；

连接件（19），所述连接件（19）连接于所述第一气缸（9），所述旋转环（26）上端面固接有第一固定销（24），所述固定环（10）上端面开设有供所述第一固定销（24）自由通过的第一腰形孔（21），所述第一固定销（24）转动地穿设于所述连接件（19）。

6.根据权利要求1所述的生物反应器罐盖装拆装置，其特征在于，所述抱紧臂（25）表面设有橡胶层。