CN120461747A - 培养皿取出及盖合装置一体设备 - Google Patents

Abstract

本发明培养皿加工技术领域，具体是涉及培养皿取出及盖合装置一体设备；包括：机架；第一转运模块，水平设置于所述机架上；所述第一转运模块设有能够对成型后的皿盖和皿底进行转运的回转盘以及能够驱使所述回转盘回转的回转驱动器；第二转运模块，竖直设置于所述第一转运模块的前侧，所述第二转运模块设有能够对成型后的皿盖和皿底进行转运的送料单元；合扣模块，竖直设置于所述第一转运模块的左侧；转载模块，竖直固定设置于所述第一转运模块的后侧；输送模块，呈水平状态设置于所述转载模块的一侧；本发明能够对皿底和皿盖进行全自动合扣和转运，合扣效率快、精度高。

Description

培养皿取出及盖合装置一体设备

技术领域

本发明涉及培养皿加工技术领域，具体是涉及培养皿取出及盖合装置一体设备。

背景技术

在生物、医学及微生物实验领域中，培养皿作为一种基本的实验耗材，广泛应用于细胞培养、微生物培养及样品检测等操作过程中。传统的培养皿通常由皿盖和皿底组成，需在完成注塑成型后进行配对合盖，并依次投入使用。当前生产流程中，皿盖与皿底通常通过人工或半自动方式进行转运和扣合，不仅效率较低，且容易因人工操作不一致导致扣合不严、错位或污染，影响后续实验使用的准确性和安全性。

现有的自动化装置多为分体式结构，缺乏对培养皿的取出、转运、合盖等环节的流程整合，难以实现一体化连续作业，且对于不同规格培养皿的适应性较差，无法满足高效、精准、洁净的现代化生产需求。此外，现有设备在培养皿取出与合盖过程中多依赖单一夹取或吸附方式，缺乏柔性夹持与多角度对位能力，导致自动化可靠性及对位精度存在明显局限。

发明内容

针对上述问题，提供培养皿取出及盖合装置一体设备，通过提出一种集培养皿取出、转运、合盖于一体的自动化装置，从而解决现有皿盖和皿底扣合设备转运扣合速度慢、精度低且易造成培养皿污染的技术问题。

为解决现有技术问题，本发明提供培养皿取出及盖合装置一体设备，用以对皿底和皿盖进行转运合扣，包括：机架；第一转运模块，水平设置于所述机架上；所述第一转运模块设有能够对成型后的皿盖和皿底进行转运的回转盘以及能够驱使所述回转盘回转的回转驱动器；所述回转盘上对称设有能够对皿盖和皿底进行放置的皿盖放置区和皿底放置区；第二转运模块，竖直设置于所述第一转运模块的前侧，所述第二转运模块设有能够对成型后的皿盖和皿底进行转运的送料单元；合扣模块，竖直设置于所述第一转运模块的左侧，所述合扣模块设置有能够将皿盖放置区处的皿盖吸附合扣至皿底放置区处皿底上的合扣单元和能够驱使所述合扣单元进行合扣的第一驱动单元；转载模块，竖直固定设置于所述第一转运模块的后侧，所述转载模块设有能够对所述回转盘上合扣后的培养皿进行夹持的吸固单元和能够驱使所述吸固单元进行移料的第二驱动单元；输送模块，呈水平状态设置于所述转载模块的一侧，所述输送模块设有能够对培养皿进行传输的第一传输单元和第二传输单元；所述第一传输单元和第二传输单元呈水平状态相对设置于所述转载模块的两侧。

优选的，所述回转盘设置有两个，两个回转盘呈水平状态相对设置于所述回转驱动器的驱动端；每个回转盘上还分别设置有分别能够对皿盖和皿底进行限位的第一限位单元和第二限位单元。

优选的，第二转运模块还包括有能够驱使所述送料单元进行多角度移动的第三驱动单元；所述第三驱动单元呈水平状态固定设置于所述机架上；所述送料单元固定设置于所述第三驱动单元的驱动端。

优选的，送料单元设有滑移架和可拆卸设置于所述滑移架上的多个吸附部以及固定设置于所述吸附部上的吸嘴；多个所述吸附部呈矩形阵列状态设置于所述滑移架的下表面；且每个吸附部的下表面还均开设有与皿盖适配的卡槽。

优选的，所述合扣单元与所述送料单元结构相同；所述合扣单元呈水平状态固定设置于所述第一驱动单元的驱动端。

优选的，吸固单元设有能够纵向靠近培养皿的安装架和竖直固定安装于所述安装架底部的多个夹固元件以及垂直设置于多个所述夹固元件内的吸附元件。

优选的，吸附元件设有吸盘和能够引导所述吸盘纵向滑移的引导杆以及能够对所述引导杆的滑移行程进行限位调节的第一螺母和第二螺母；所述第一螺母和第二螺母间隔螺接设置于所述引导杆外；所述第一螺母靠近所述引导杆的顶部设置，所述第二螺母靠近所述引导杆的底部设置。

优选的，夹固元件由手指气缸和分别固定设置于所述手指气缸两个夹持端的第一夹具和第二夹具组成。

本发明相比较于现有技术的有益效果是：

本发明通过第一转运模块、第二转运模块、合扣模块和转载模块的配合，实现了从培养皿注塑成型、自动取出、精准装配、自动合盖至高效转运的连续自动化流程；且设有能够适应不同规格皿盖与皿底的第一限位单元和第二限位单元，可确保皿体在移动、吸附及合盖过程中不发生偏移与歪斜，显著提升了合盖精度与稳定性；此外，通过三工位回转盘与多模块并联运行的方式，显著提高装置运行效率与单机作业节拍。

附图说明

图1是培养皿取出及盖合装置一体设备的立体图。

图2是培养皿取出及盖合装置一体设备的俯视图。

图3是培养皿取出及盖合装置一体设备中第二转运模块立体图。

图4是培养皿取出及盖合装置一体设备中第二转运模块部分结构立体图。

图5是图4的A处局部放大图。

图6是培养皿取出及盖合装置一体设备中去除第二转运模块和传输模块的立体图。

图7是图6的B处局部放大图。

图8是培养皿取出及盖合装置一体设备中转载模块立体图。

图9是培养皿取出及盖合装置一体设备中吸固单元立体图一。

图10是培养皿取出及盖合装置一体设备中吸固单元立体图二。

图中标号为：

1-机架；

2-第一转运模块；21-回转盘；22-回转驱动器；23-第一限位单元；231-固定限位部；232-活动限位部；24-第二限位单元；

3-第二转运模块；31-送料单元；311-滑移架；312-吸附部；3121-卡槽；313-吸嘴；32-第三驱动单元；

4-合扣模块；41-合扣单元；42-第一驱动单元；

5-转载模块；51-吸固单元；511-安装架；512-夹固元件；5121-手指气缸；5122-第一夹具；5123-第二夹具；513-吸附元件；5131-吸盘；5132-引导杆；5133-第一螺母；5134-第二螺母；5135-感应器；52-第二驱动单元；

6-输送模块；61-第一传输单元；62-第二传输单元。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参见图1至图10所示：培养皿取出及盖合装置一体设备，用以对皿底和皿盖进行转运合扣，包括：机架1；第一转运模块2，水平设置于所述机架1上；所述第一转运模块2设有能够对成型后的皿盖和皿底进行转运的回转盘21以及能够驱使所述回转盘21回转的回转驱动器22；所述回转盘21上对称设有能够对皿盖和皿底进行放置的皿盖放置区和皿底放置区；第二转运模块3，竖直设置于所述第一转运模块2的前侧，所述第二转运模块3设有能够对成型后的皿盖和皿底进行转运的送料单元31；合扣模块4，竖直设置于所述第一转运模块2的左侧，所述合扣模块4设置有能够将皿盖放置区处的皿盖吸附合扣至皿底放置区处皿底上的合扣单元41和能够驱使所述合扣单元41进行合扣的第一驱动单元42；转载模块5，竖直固定设置于所述第一转运模块2的后侧，所述转载模块5设有能够对所述回转盘21上合扣后的培养皿进行夹持的吸固单元51和能够驱使所述吸固单元51进行移料的第二驱动单元52；输送模块6，呈水平状态设置于所述转载模块5的一侧，所述输送模块6设有能够对培养皿进行传输的第一传输单元61和第二传输单元62；所述第一传输单元61和第二传输单元62呈水平状态相对设置于所述转载模块5的两侧。

当需要对皿底与皿盖进行自动化转运及合扣操作时，首先接入外部电源驱使第二转运模块3动作，由第二转运模块3驱动送料单元31启动，将位于成型机内的皿底与皿盖依次取出，并分别经由送料单元31转运至回转盘21的指定工位位置，使皿底与皿盖分别被定位放置于皿底放置区和皿盖放置区。随后驱动所述回转驱动器22动作，使回转盘21沿预设路径转动至合扣模块4对应工位处；此时第一驱动单元42启动，驱使合扣单元41移动至皿盖放置区正上方，并通过吸附组件将所述皿盖吸附后精准对准皿底位置进行纵向移动合扣操作，完成皿盖与皿底的对位装配。合扣完成后，回转盘21继续转动至下一工位，即转载模块5对应位置。此时，第二驱动单元52启动，驱使吸固单元51动作，对合扣后的培养皿进行精确吸附，并将其转运至输送模块6上经由输送模块6对其进行输送。

通过送料单元31、回转盘21、合扣模块4和吸固单元51的配合，实现了皿底和皿盖从成型端到最终组装转运的全过程自动化操作，提升了装配效率与精度，降低人工干预。

参见图6所示：所述回转盘21设置有两个，两个回转盘21呈水平状态相对设置于所述回转驱动器22的驱动端；每个回转盘21上还分别设置有分别能够对皿盖和皿底进行限位的第一限位单元23和第二限位单元24。

所述第二限位单元24和第一限位单元23结构相同。所述第一限位单元23和第二限位单元24分别对应设置多个，且多个第一限位单元23和第二限位单元24沿回转盘21的长边方向等距排列分布，用于分别对多个皿底和皿盖进行独立的限位固定，以确保各自处于稳定定位状态，为后续的自动合盖操作提供精确基准。每个限位单元均采用可调节机械止挡设计，可适配不同批次培养皿的尺寸公差变化。

此外，所述回转盘21设置为两个以上，且至少两个回转盘21相对设置于回转驱动器22上，分别与第二转运模块3和转载模块5对应设置。当其中一个回转盘21正对所述第二转运模块3进行皿盖与皿底的装载作业时，另一个回转盘21可同步处于转载模块5处进行已合盖培养皿的取出操作，二者协同交替作业，可实现合盖与卸料的并行处理，进而提升整体节拍效率。

所述第一限位单元23包括固定限位部231和活动限位部232；所述固定限位部231和活动限位部232均设置有两个，两个所述固定限位部231和两个所述活动限位部232呈矩形阵列状态设置于所述回转盘21上；两个所述固定限位部231和两个所述活动限位部232之间围合构成能够对皿底和皿盖进行四向限位的限位区间。

两个所述活动限位部232滑动安装于所述回转盘21上，且相对于固定限位部231呈对称设置，可沿水平方向滑移以靠近或远离固定限位部231，从而灵活调整限位区间的宽度。当需要适配不同直径的皿底时，只需先解锁两个活动限位部232的锁紧结构，随后根据当前皿底的实际尺寸，分别对活动限位部232进行精确位置调节，直至形成与皿底外径相匹配的限位空间，再通过锁紧件将其重新固定，即可完成对不同尺寸皿底的快速限位调节操作。

参见图3所示：第二转运模块3还包括有能够驱使所述送料单元31进行多角度移动的第三驱动单元32；所述第三驱动单元32呈水平状态固定设置于所述机架1上；所述送料单元31固定设置于所述第三驱动单元32的驱动端。

当需要对成型设备内的皿盖和皿底进行自动化取出时，首先接入外部电源驱使第三驱动单元32动作，第三驱动单元32具体为具备多自由度的坐标机械手，该机械手在控制系统的调度下按照预设路径运动，并驱动送料单元31沿设定轨迹移动至成型设备内的取料工位。送料单元31在运动至预定位置后，利用吸附组件分别对成型完成的皿盖和皿底进行吸附取出。吸附完成后，第三驱动单元32继续驱动送料单元31按设定轨迹运动至第一转运模块2的对接位置，将所吸附的皿盖和皿底依次准确放置至第一转运模块2的对应工位，实现皿底与皿盖的自动化取出与有序转运。

通过多轴坐标机械手与送料单元31的协同配合，实现了成型设备内皿盖和皿底的高精度、全自动取出与有序转运操作，不仅提升了成型组件的自动化衔接能力，降低了人工干预成本。

参见图4所示：送料单元31设有滑移架311和可拆卸设置于所述滑移架311上的多个吸附部312以及固定设置于所述吸附部312上的吸嘴313；多个所述吸附部312呈矩形阵列状态设置于所述滑移架311的下表面；且每个吸附部312的下表面还均开设有与皿盖适配的卡槽3121。

当需要对成型设备内成型完毕的皿底和皿盖进行自动化取出时，首先接入外部电源，驱动第三驱动单元32动作。第三驱动单元32具体为具备多自由度的坐标机械手，其在控制系统指令下带动送料单元31精确定位至成型设备内皿底和皿盖的上方。在送料单元31的滑移架311下表面设置有多个吸附部312，每个吸附部312下端精确加工设有与皿底或皿盖边缘相适配的卡槽3121结构，能够在接触工件上表面时与其边缘实现稳定的卡嵌定位，从而完成对皿底和皿盖的初步限位与准确对位。

完成卡嵌定位后，进一步驱动吸附部312内的吸嘴313动作，利用气动系统产生的负压或真空吸力将各个皿底和皿盖可靠吸附至滑移架311底部。吸附完成后，第三驱动单元32继续动作，带动滑移架311整体朝向第一转运模块2方向移动，并将吸附的皿盖与皿底依次有序转运至下一工序区，实现自动高效的成型件取出与转运过程。

参见图6所示：所述合扣单元41与所述送料单元31结构相同；所述合扣单元41呈水平状态固定设置于所述第一驱动单元42的驱动端。

所述第一驱动单元42具体为具备多自由度的坐标机械手。

当需要驱使位于皿盖放置区的皿盖与皿底放置区的皿底进行自动合扣装配时，首先接通外部电源，驱动第一驱动单元42开始动作。第一驱动单元42控制合扣单元41完成水平定位，并驱动其下降至皿盖放置区上方，随后启动负压吸力，对目标皿盖进行可靠吸附。完成吸附后，合扣单元41保持皿盖处于水平姿态，并在导轨结构的导引下沿水平方向平稳滑移，朝向对应的皿底放置区移动对准。当滑移至皿底正上方后，第一驱动单元42进一步动作，驱使合扣单元41沿竖直方向下压，并以恒定且可控的压力将吸附的皿盖精确覆盖至下方皿底的上口边缘，完成皿盖与皿底的同轴对准及扣合作业。实现对皿盖和皿底的无冲击、无偏移的自动组装。

参见图8和图9所示：吸固单元51设有能够纵向靠近培养皿的安装架511和竖直固定安装于所述安装架511底部的多个夹固元件512以及垂直设置于多个所述夹固元件512内的吸附元件513。

所述第二驱动单元52具备多自由度的坐标机械手。

当需要对回转盘21上的培养皿进行夹持与自动转运操作时，首先启动第二驱动单元52，驱使吸固单元51沿水平路径精确移动至目标培养皿的上方位置。随后，在第二驱动单元52的联动控制下，吸固单元51沿垂直方向逐步下移，并朝向位于回转盘21上的扣合后培养皿靠近。当吸固单元51的吸附组件接近培养皿时，其底部设置的吸附元件513最先与培养皿盖体的上表面形成精准接触，并在下移至设定吸附行程范围内后，自动启动负压，实现对培养皿盖体的稳固吸附。

在完成初步吸附的同时，夹固元件512动作，对培养皿侧壁进行包覆式夹紧固定。该夹持过程配合吸附过程可有效避免培养皿因振动、偏心或局部受力而发生倾斜、滑落等问题。

吸附与夹持动作完成后，第二驱动单元52再次动作，驱动吸固单元51沿水平路径平稳滑移至预设的传输工位上方，并控制其垂直下移至指定高度，实现将培养皿准确释放并平稳放置于传输模块内，从而完整完成一次高精度的夹持、吸附与转运流程。

参见图9和图10所示：吸附元件513设有吸盘5131和能够引导所述吸盘5131纵向滑移的引导杆5132以及能够对所述引导杆5132的滑移行程进行限位调节的第一螺母5133和第二螺母5134；所述第一螺母5133和第二螺母5134间隔螺接设置于所述引导杆5132外；所述第一螺母5133靠近所述引导杆5132的顶部设置，所述第二螺母5134靠近所述引导杆5132的底部设置。

在非吸附状态下，吸盘5131组件在其自重作用下经由引导杆5132保持竖直垂直朝向地面悬置，其上部设置的第一螺母5133与安装架511上表面形成初始限位接触，从而限定吸盘5131的静置上限位置。当驱动单元启动，带动吸盘5131沿引导杆5132方向纵向下移时，吸盘5131将自第一行程位置向下运动至第二行程位置当吸盘5131下移至该预设的第二行程位置时，即代表吸盘5131已精确到达设计吸附深度，此时吸盘5131自动开启负压吸力，实现对位于下方培养皿上表面的吸附固定操作。该吸附过程通过两组限位螺母对吸盘5131垂直行程的上下限进行双向精确控制，确保吸附位置准确、行程稳定，不受外界机械干扰或装配公差影响。

通过设置上下限位螺母形成可控的吸盘5131垂直行程区间，确保吸盘5131在吸附前具备明确的动作起点与终点，从而实现培养皿吸附位置的一致性和稳定性；同时避免因吸盘5131行程过大或吸附深度不足而导致的吸附失败或损伤风险。

所述吸附元件513还包括有能够在所述引导杆5132移动至吸附位时进行实时检测的感应器5135；所述感应器5135通过固定架呈水平状态固定设置于所述安装架511上且感应端正对引导杆5132设置。在非吸附状态下，所述吸盘5131在其自重作用下自然悬置于第一行程位置，此时吸盘5131处于未接触待吸附物体的初始准备状态。当需执行吸附操作时，第二驱动单元52启动，带动吸盘5131沿引导杆5132方向继续下移，在吸盘5131逐步接触培养皿上表面的过程中，引导杆5132亦随之从第一行程处下压移动至第二行程位置。在该过程中，引导杆5132的位移状态被设置于引导路径附近的行程感应器5135实时感知，待检测信号确认吸盘5131已位于预设的吸附高度后，控制系统随即驱使吸盘5131产生负压，完成对培养皿的稳定吸附作业。同时，夹固元件512也在控制系统指令下同步动作，对培养皿两侧外壁实施夹持限固，以实现对培养皿的双重固定，提高夹持稳定性和抗干扰能力。

通过吸盘5131配合引导杆5132与感应器5135的设计，实现对吸附高度的精准控制与反馈判断，确保吸盘5131仅在位移至目标吸附位置时启动吸附动作，避免误吸或位置偏差；同时配合夹固元件512的同步夹固操作，显著提升了对培养皿的抓取稳定性与设备自动化运行的安全性与可靠性。

参见图10所示：夹固元件512由手指气缸5121和分别固定设置于所述手指气缸5121两个夹持端的第一夹具5122和第二夹具5123组成。

当需要对经由吸附元件513吸附后的培养皿进行夹持时，只需驱使手指气缸5121动作，促使所述手指气缸5121的两个驱动端同步收缩，并在收缩的过程中同步驱使第一夹具5122和第二夹具5123相向靠近，即可实现对培养皿的双侧同步夹持。

本发明能够对皿底和皿盖进行全自动合扣和转运，合扣效率快、精度高。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.培养皿取出及盖合装置一体设备，用以对皿底和皿盖进行转运合扣，其特征在于，包括：

机架；

第一转运模块，水平设置于所述机架上；所述第一转运模块设有能够对成型后的皿盖和皿底进行转运的回转盘以及能够驱使所述回转盘回转的回转驱动器；所述回转盘上对称设有能够对皿盖和皿底进行放置的皿盖放置区和皿底放置区；

第二转运模块，竖直设置于所述第一转运模块的前侧，所述第二转运模块设有能够对成型后的皿盖和皿底进行转运的送料单元；

合扣模块，竖直设置于所述第一转运模块的左侧，所述合扣模块设置有能够将皿盖放置区处的皿盖吸附合扣至皿底放置区处皿底上的合扣单元和能够驱使所述合扣单元进行合扣的第一驱动单元；

转载模块，竖直固定设置于所述第一转运模块的后侧，所述转载模块设有能够对所述回转盘上合扣后的培养皿进行夹持的吸固单元和能够驱使所述吸固单元进行移料的第二驱动单元；

输送模块，呈水平状态设置于所述转载模块的一侧，所述输送模块设有能够对培养皿进行传输的第一传输单元和第二传输单元；所述第一传输单元和第二传输单元呈水平状态相对设置于所述转载模块的两侧。

2.根据权利要求1所述的培养皿取出及盖合装置一体设备，其特征在于，所述回转盘设置有两个，两个回转盘呈水平状态相对设置于所述回转驱动器的驱动端；

每个回转盘上还分别设置有分别能够对皿盖和皿底进行限位的第一限位单元和第二限位单元。

3.根据权利要求2所述的培养皿取出及盖合装置一体设备，其特征在于，第二转运模块还包括有能够驱使所述送料单元进行多角度移动的第三驱动单元；

所述第三驱动单元呈水平状态固定设置于所述机架上；

所述送料单元固定设置于所述第三驱动单元的驱动端。

4.根据权利要求3所述的培养皿取出及盖合装置一体设备，其特征在于，送料单元设有滑移架和可拆卸设置于所述滑移架上的多个吸附部以及固定设置于所述吸附部上的吸嘴；多个所述吸附部呈矩形阵列状态设置于所述滑移架的下表面；且每个吸附部的下表面还均开设有与皿盖适配的卡槽。

5.根据权利要求1所述的培养皿取出及盖合装置一体设备，其特征在于，所述合扣单元与所述送料单元结构相同；所述合扣单元呈水平状态固定设置于所述第一驱动单元的驱动端。

6.根据权利要求1所述的培养皿取出及盖合装置一体设备，其特征在于，吸固单元设有能够纵向靠近培养皿的安装架和竖直固定安装于所述安装架底部的多个夹固元件以及垂直设置于多个所述夹固元件内的吸附元件。

7.根据权利要求6所述的培养皿取出及盖合装置一体设备，其特征在于，吸附元件设有吸盘和能够引导所述吸盘纵向滑移的引导杆以及能够对所述引导杆的滑移行程进行限位调节的第一螺母和第二螺母；所述第一螺母和第二螺母间隔螺接设置于所述引导杆外；所述第一螺母靠近所述引导杆的顶部设置，所述第二螺母靠近所述引导杆的底部设置。

8.根据权利要求6所述的培养皿取出及盖合装置一体设备，其特征在于，夹固元件由手指气缸和分别固定设置于所述手指气缸两个夹持端的第一夹具和第二夹具组成。