CN201133910Y

CN201133910Y - 一种夹持机构

Info

Publication number: CN201133910Y
Application number: CNU2007201713618U
Authority: CN
Inventors: 祁昌春; 李海波; 李乐昌; 付自平
Original assignee: Shenzhen Mindray Bio Medical Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Mindray Bio Medical Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2017-12-07

Abstract

本实用新型公开了一种用于医用检验设备的夹持机构，包括：与外界动力源连接产生Y方向往复直线运动的动力产生单元；与动力产生单元动力连接，将其产生的运动转换成X方向往复直线运动的换向机构；以及和换向机构动力连接，在换向机构的驱动下沿X方向往复直线运动，且互相远离或者靠近的左夹爪和右夹爪。采用本实用新型技术方案的夹持机构，由于采用换向机构驱动两个夹爪平动来夹持物件，避免了弹片夹爪发生弹性疲劳的问题，提高了可靠性；而且夹爪平行张开、平行夹紧，整个夹持过程比较平稳，夹紧和松开回位过程对被夹持物没有作用力；能够夹持的物件直径范围比较大，且夹持不同规格的物件时，夹持力变化不大。

Description

一种夹持机构

技术领域

本实用新型涉及一种夹持机构，尤其涉及一种用于医用检验设备的夹持样本容器的夹持机构。

背景技术

在医用检验设备中，生化分析仪和血球细胞分析仪常用夹爪来夹持样本试管，有时还需要辅助完成被分析样本的混匀、取样和复位放置等功能。比如希森美康(SYSMEX)公司申请的日本专利JP2003172742中，公布的试管防倾斜装置中有一种用于试管夹取的装置，该装置由两个弹片组成夹爪，通过一个注塑件固定在一起，再固定在摆臂上；夹持时靠弹片的弹力来实现试管的夹紧，复位时靠外力驱动弹片与试管脱开。其缺点在于：a、夹爪容易发生弹性疲劳，失去弹性，当弹性减弱到一定程度时，容易导致试管夹持不牢，一旦在夹持过程中试管掉下，则有可能漏液，造成生物污染；b、夹持力不均匀，即夹持不同规格的试管时，其夹持力有较大变化。

发明内容

本实用新型要解决的首要技术问题是，提供一种夹持机构来克服现有技术中夹爪易发生弹性疲劳的问题。

本实用新型的技术问题采用如下技术方案予以解决：

一种用于医用检验设备的夹持机构，包括：与外界动力源连接产生Y方向往复直线运动的动力产生单元；还包括与所述动力产生单元动力连接，将动力产生单元产生的运动转换成X方向往复直线运动的换向机构；以及和所述换向机构动力连接，在换向机构的驱动下沿X方向往复直线运动，且互相远离或者靠近的左夹爪和右夹爪。

优选的技术方案中，所述换向机构包括：第一双滑块机构和第二双滑块机构；所述第一双滑块机构和第二双滑块机构具有共同的动力输入滑块，且关于所述动力输入滑块的运动轨迹对称设置；所述动力输入滑块与动力产生单元动力连接，在动力产生单元的驱动下沿Y方向往复直线运动；所述第一双滑块机构的动力输出滑块与右夹爪固定连接；所述第二双滑块机构的动力输出滑块与左夹爪固定连接。

进一步的，所述第一双滑块机构还包括：具有动力输入端、动力输出端和铰接点的第一摆杆；所述第一摆杆的动力输入端与动力输入滑块动力连接，动力输出端与动力输出滑块动力连接，使其在动力输入滑块的驱动下绕所述铰接点摆动，并驱动动力输出滑块沿X方向往复直线运动。

更进一步的，所述动力输入滑块为与所述动力产生单元动力连接的气缸销；所述第一摆杆为与气缸销动力连接，在气缸销驱动下摆动的左摆杆；所述动力输出滑块为与左夹爪固定连接的左爪销。

进一步的，所述第二双滑块机构包括：具有动力输入端、动力输出端和铰接点的第二摆杆；所述第二摆杆的动力输入端与动力输入滑块动力连接，动力输出端与动力输出滑块动力连接，使其在动力输入滑块的驱动下绕所述铰接点摆动，并驱动动力输出滑块沿X方向往复直线运动。

更进一步的，所述动力输入滑块为与所述动力产生单元动力连接的气缸销；所述第二摆杆为与所述气缸销动力连接，在气缸销驱动下摆动的右摆杆；所述动力输出滑块为与右夹爪固定连接的右爪销。

所述动力产生单元为能够输出往复直线运动的气缸、液压油缸、电磁驱动装置中的一种。

优选的技术方案中，所述动力产生单元为双作用气缸，所述双作用气缸具有由活塞隔离开的两个气室，且两个气室分别通过第一气源接口和第二气源接口可控制的择一与外界气源连接。

进一步的，还包括检测所述活塞位置的位置检测单元；所述位置检测单元固定设置在双作用气缸上。

更进一步的，所述检测单元包括固定在所述活塞上的磁环，以及位于双作用气缸的缸体两侧的两个磁性开关；且一个磁性开关安装在靠近第一气源接口的一端，另一个磁性开关安装在靠近第二气源接口的一端。

本实用新型的夹持机构与现有技术对比的有益效果在于：

由于采用换向机构驱动两个夹爪平动来夹持物件，不再利用夹爪的弹性来夹持物件，避免了夹爪发生弹性疲劳的问题，提高了夹持机构的可靠性；而且夹爪平行张开、平行夹紧，整个夹持过程比较平稳，夹紧和松开回位过程对夹持物没有作用力，不会作用到其它与夹持物接触的物品；能够夹持的物件直径范围比较大，且夹持不同规格的物件时，夹持力变化不大。

由于换向机构为两个对称设置的双滑块机构，结构简单，工作可靠。

由于动力产生单元为双作用气缸，在恒定的气压下，具有相对恒定的夹持力，且此夹持力可远大于弹片的夹持力，而且易于通过调节气压或改变气缸缸径来调节夹持力。

由于还设置了检测气缸行程的位置检测单元，可以检测活塞杆是否运动到位，从而发出电信号来控制气缸进行相应动作，提高了可靠性，避免出现夹爪没有运动到位就开始夹持或者松开试管的误动作，便于维护。

由于位置检测单元包括磁环和两个磁性开关，构成简单，工作可靠，而且可以通过调节磁性开关的固定位置，适应不同规格大小的待夹持物。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式夹持机构的示意图；

图2是本实用新型具体实施方式中的双作用气缸的分解图；

图3是本实用新型具体实施方式中换向机构和左右夹爪的分解图；

图4是本实用新型具体实施方式的夹持机构主视方向的剖视图；

图5是本实用新型具体实施方式的夹持机构俯视方向的剖视图；

图6是本实用新型具体实施方式夹持装置的原理示意图；

图7是本实用新型具体实施方式夹持机构在夹紧状态的原理简图；

图8是本实用新型具体实施方式夹持机构在张开状态的原理简图。

具体实施方式

本具体实施方式的夹持机构如图1所示，包括动力产生单元、换向机构、动力输出单元和位置检测单元。

其中动力产生单元为双作用气缸5。换向机构4将双作用气缸5输出的沿Y方向的往复运动进行换向，最终驱动动力输出单元的左爪2和右爪3沿X方向作相向或者相离的往复运动(相互靠近或者相互远离)，以此实现夹持机构的夹紧和张开动作，以夹紧或松开目标试管1。目标试管1中盛放有血液或其它体液等待检验样本及相关试剂。整个夹持机构通过固定块6固定在步进电机的输出轴上，可随步进电机的输出轴伸出来夹持目标试管1，也可由步进电机带动其旋转来混匀目标试管1中的待检验样本，以供生化分析仪或血细胞分析仪等医用检验设备进行相关的各种参数的检验。

图2所示为双作用气缸5的分解图，由图2可见，双作用气缸5包括缸体51，所述缸体51外表大致呈长方体形，其中心具有圆柱状的缸腔512，缸腔512的前端通过活塞52封闭，且被52隔出两个气室；而其后端被后盖57、后密封圈59以及孔用挡圈58组成的密封组件密封。后盖57上有一个供后密封圈59套入的后密封槽571。后密封圈59为橡胶制成的O形密封圈，其套入后密封槽571内后，再将后盖57从缸腔512的后端口塞入，然后用孔用挡圈58从外侧挡住而固定，即将缸腔512的后端封闭。缸体51的前端还开设有安装槽511，用于配合其两侧开设的八个销轴孔513来安装及容纳换向机构4。换向机构4包括两根后销轴44和两根前销轴45(前销轴45是和后销轴44一样的圆柱状销)，即分别固定在此八个销轴孔513中。缸体51的两侧还开设有长槽514，用于安装磁性开关7。此外缸体512上还开设有第一气源接口515和第二气源接口516，分别与缸腔512中的两个气室相通。双作用气缸5的两个气源接口，由控制电路来控制始终只有一个气源接口接正压、而另一个所接气压为外界环境气压，从而可驱动活塞52在缸腔512种往复直线运动。当然，在使用时，从气源出来的压缩空气需要进行除油、除水、除尘、干燥等净化处理措施。

活塞52包括两段同轴的圆柱体，位于其一端的具有较大直径的圆柱体为隔离活塞521，其将缸腔512隔离成两个气室。隔离活塞521上开设有用于安装隔离密封圈56的隔离槽522。隔离密封圈56安装在隔离活塞521上之后，能使得两个气室的隔离更加可靠。

活塞52中间一段圆柱体为密封活塞523，其用于将缸腔512的前端密封。在缸腔512与其相对应的内壁上，开设有用于安装前密封圈53的前密封槽，以此保证缸腔512前端的可靠密封。此外，密封活塞523上靠近隔离活塞521的一端，还套设有与磁性开关7配合使用的磁环54和磁铁盖55，且磁铁盖55和密封活塞523过盈配合，使磁环54被限制在磁铁盖55和隔离活塞521之间。活塞52另一端为活塞杆524，其末端开设有用于固定气缸销43的气缸销孔521，气缸销43和气缸销孔521采用过盈配合；且装配时应保证气缸销43的两个端面关于活塞杆524的轴线对称。

图3所示为换向机构4和动力输出单元的分解图。由图3可见换向机构4包括气左摆杆41、右摆杆42、气缸销43、后销轴44、前销轴45、导向环46。其安装后的位置关系见图4和图5。图4为夹持机构在主视方式的剖视图，图5为夹持机构在俯视方向的剖视图。

其中，左摆杆41具有用于供后销轴44穿过的左摆杆孔411。后销轴44将左摆杆41可转动的固定于双作用气缸5的安装槽511内，且后销轴44和销轴孔513过盈配合。左摆杆41具有左从动叉412和左主动叉413。气缸销43装配后位于左主动叉413中。活塞52动作时，通过所述气缸销43拨动左摆杆41绕其左摆杆孔411内的后销轴44摆动，而左从动叉412则拨动右爪3。

同理，右摆杆42具有用于供后销轴44穿过的右摆杆孔421。后销轴44将右摆杆42可转动的固定于双作用气缸5的安装槽511内，且后销轴44和销轴孔5 1 3过盈配合。右摆杆42具有右从动叉422和右主动叉423。气缸销43也位于右主动叉423中。活塞52动作时，通过所述气缸销43拨动右摆杆42绕其右摆杆孔421内的后销轴44摆动，而右从动叉422则拨动左爪2。

左爪2上设有两个导向槽22，右爪3上也设有两个导向槽32，且每个导向槽内设置了一个导向环46，每根前销轴45穿过位于左爪2的导向槽22和右爪3的导向槽32内的导向环46之后，固定于双作用气缸5的安装槽511内，且前销轴45与导向环46松配合，前销轴45和销轴孔513过盈配合。由于导向槽32和导向槽22均为沿X方向的腰形孔，所以容许左爪2和右爪3在X方向在一定范围内移动。由于设置了导向环46，使得导向环46与导向槽22和导向槽32之间为滚动摩擦；且左爪2和右爪3平行移动时只能沿着导向槽22和导向槽33的中心线方向运动。右爪3上设有与其过盈配合的右爪销31，且右爪销31不得突出右爪3上开设导向槽32的端面。左摆杆41的左从动叉412作用于该右爪销31，拨动右爪3。相应的，左爪2上设有与其过盈配合的左爪销21，且左爪销21不得突出左爪2上开设导向槽22的端面。右摆杆42的右从动叉422作用于该左爪销21，拨动左爪2。

为了顺利地进行装配，四个导向环46分为左右两组，其初始位置应分别位于左爪2的环形槽22靠近其左爪销21的末端，以及右爪3的环形槽32中靠近其右爪销31的末端，以使前销轴45恰好穿过导向环46。

为了使夹持机构能够顺利的夹取目标试管1，使得夹持机构开始进入试管架时，不得碰到试管架两侧的其它试管，同时也不得碰到目标试管1；目标试管1归位后，夹持机构松开目标试管1时，也不得碰到试管架两侧的其它试管。此外还需要满足系统的功能要求，即夹持机构在夹取目标试管1后，到样本摇匀、穿刺取样，最后到复位的整个过程中，一直要夹紧目标试管1；只有夹取目标试管1前和放回目标试管1后，才处于张开状态。为了达到以上目的，特别设置了位置检测单元，其能检测整个夹持机构的工作状态，保证夹持机构动作可靠。具体来说，位置检测单元通过检测双作用气缸5活塞52的位置，进而检测到左爪2和右爪3的相对位置，以此判断是否夹紧或者松开了目标试管1；并将此信号用来控制双作用气缸5进行相应的动作，提高整个机构的可靠性。

位置检测单元包括设置在双作用气缸5两侧的两个磁性开关7，以及在活塞52上套设的磁环55。其中有一个磁性开关7安装在靠近第一气源接口515的一端，另一个磁性开关7安装在靠近第二气源接口516的一端。当磁环55随活塞52向第二气源接口516方向运动到位时，位于此处的磁性开关7动作并发出电信号，以表明活塞52回复到位，此时两夹爪张开。反之，当磁环55随活塞52向第一气源接口515方向运动到位时，该处的磁性开关7动作并发出电信号，以表明活塞52伸出运动到位，此时两夹爪夹紧目标试管1。可以根据两磁性开关7的断开与闭合，判断出活塞52在缸体51中的位置，以此通过控制电路来控制电磁阀15的工位，进而来控制双作用气缸5的动作，从而避免出现夹持机构没有运动到位就开始夹持或者松开目标试管1的误动作，减少了夹持机构运动故障和生物试剂泄露的风险，提高了可靠性。根据夹持的目标试管1的管径的不同，两个磁性开关7的位置可以调整。一般来说，由于两夹爪张开后位置一样，故有一个磁性开关7相对于缸体51处于一固定位置；而两夹爪夹紧不同规格的目标试管1时，活塞52的位置不同，则另一个磁性开关7的位置会有变化，因此在使用时，通常只需对其中的一个磁性开关7的位置进行微调再固定。

如图6为包含上述夹持机构的夹持装置的工作原理示意图。从气源10出来的压缩空气经过分水滤气器11净化，并通过调压阀13调至工作压力，最后经电磁阀15控制输送到双作用气缸5，带动其活塞52运动，该运动通过换向机构4，输出两夹爪的平行移动，从而实现左夹爪2和右夹爪3的夹紧与张开。为了安全起见，还在调压阀13之前的气路中旁接了安全阀12。为了可靠的控制工作压力，还在电磁阀15之前的气路中旁接了压力计14。位置检测单元通过两个磁力开关7配合活塞52上的磁环54，检测到活塞52的位置信号后，通过控制单元16控制电磁阀15的工作状态。

结合图1至图5，整个机构的具体工作过程是，活塞52在气压的作用下，可沿气缸51的内壁即Y方向移动，活塞52通过与之固定的销轴43带动左摆杆41和右摆杆42摆动，在左摆杆41和右摆杆42的另一侧，通过左爪销21和右爪销31，分别带动左夹爪2和右夹爪3在X方向平行移动，从而来实现夹紧与张开的动作。左夹爪2和右夹爪3的运动关于活塞52的轴线对称。第一气源接口515接正压时，活塞52后移，通过换向机构4带动左夹爪2和右夹爪3相离运动，使夹持机构处于最大张开位置，导向环46处于导向槽22和导向槽32内的一个极限位置。相应的，第二气源接口516接正压时，活塞52前移，通过换向机构4带动两个夹爪相互靠拢，直到夹紧目标试管1。两夹爪平动的距离与目标试管1的直径有关，其直径越大移动距离越小，其直径越小移动距离越大。

本实用新型中的换向机构4，其实就是图7和图8中所示，成对称设置的两个双滑块机构。其中图7所示为夹持机构夹紧状态的原理简图，图8所示为张开状态时的原理简图。由图7结合图8可见，双滑块机构包括竖滑道80、动力输入滑块81、第一摆杆82、第二摆杆83、左滑道84、右滑道85、动力输出滑块86、动力输出滑块87。其中竖滑道80沿Y方向设置，动力输入滑块81可沿着竖滑道80运动。左滑道84和右滑道85沿X方向设置，且关于竖滑道80对称。动力输出滑块86可在左滑道84中沿着其直线运动。相应的动力输出滑块87也可在右滑道85种沿着其直线运动。第一摆杆82具有动力输入端、动力输出端和铰接点，其动力输入端与动力输入滑块81动力连接，可在动力输入滑块81的驱动下绕其铰接点在一定角度范围内摆动；其动力输出端与动力输出滑块86动力连接，驱动动力输出滑块86沿左滑道84往复直线运动。第二摆杆83与第一摆杆82关于竖滑道80对称设置，相应的第二摆杆83也具有动力输入端、动力输出端和铰接点，其动力输入端也与动力输入滑块81动力连接，可在动力输入滑块81的驱动下绕其铰接点在一定角度范围内摆动；其动力输出端则与动力输出滑块87动力连接，驱动动力输出滑块87沿右滑道85往复直线运动。

竖滑道80即相当于双作用气缸5的缸腔512。动力输入滑块81即相当于气缸销43，其可以在气缸活塞52的作用下沿着缸腔512的方向，即Y方向往复直线运动。第一摆杆82和第二摆杆83即相当于左摆杆41和右摆杆42。导向槽22和导向槽32以及位于其中的两根前销轴45，一起限制左夹爪2和右夹爪3只能在X方向平动，因此就相当于此处的左滑道84和右滑道85。而动力输出滑块86和动力输出滑块87即分别相当于右爪销31和左爪销21，其只可以沿着导向槽33和导向槽22在X方向往复运动。

当位于竖滑道80中的动力输入滑块81往下滑，即带动第一摆杆82绕其铰接点顺时针转动，同理第二摆杆83逆时针摆动。则带动位于左滑道84中的动力输出滑块86以及右滑道85中的动力输出滑块87向中间靠拢。同理，当动力输入滑块81往上滑，即带动第一摆杆82绕其铰接点逆时针转动，同理第二摆杆83顺时针摆动，则带动动力输出滑块86和动力输出滑块87往两边运动，相互远离。由于动力输出滑块8和动力输出滑块9的运动相对于竖滑道80对称，且右爪销31、左爪销21分别和右夹爪3、左夹爪2固定连接，因此能完成夹紧或者松开的动作。

需要说明的是换向机构4不仅限于上述形式，而可以有其它的变形，比如连杆机构、齿轮机构等。还可以使用液压油缸代替本实用新型中的双作用气缸5，甚至可以靠能够输出往复直线运动的电磁驱动装置来驱动换向机构4。此外，更改结构尺寸或形状，本实用新型还可以用于夹持其它不同形状和规格的物件。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种用于医用检验设备的夹持机构，包括产生Y方向往复直线运动的动力产生单元，其特征在于，还包括与所述动力产生单元动力连接，将动力产生单元产生的运动转换成X方向往复直线运动的换向机构(4)；以及在换向机构(4)驱动下沿X方向往复直线运动，且互相远离或者靠近的左夹爪(2)和右夹爪(3)；所述左夹爪(2)、右夹爪(3)分别和所述换向机构(4)动力连接。

2.根据权利要求1所述的夹持机构，其特征在于，所述换向机构(4)包括：第一双滑块机构和第二双滑块机构；所述第一双滑块机构和第二双滑块机构具有共同的动力输入滑块(81)，且关于所述动力输入滑块(81)的运动轨迹对称设置；所述动力输入滑块(81)与动力产生单元动力连接，在动力产生单元的驱动下沿Y方向往复直线运动；所述第一双滑块机构的动力输出滑块(86)与右夹爪(3)固定连接；所述第二双滑块机构的动力输出滑块(87)与左夹爪(2)固定连接。

3.根据权利要求2所述的夹持机构，其特征在于，所述第一双滑块机构包括：具有动力输入端、动力输出端和铰接点的第一摆杆(82)；所述第一摆杆(82)的动力输入端与动力输入滑块(81)动力连接，动力输出端与动力输出滑块(86)动力连接，使其在动力输入滑块(81)的驱动下绕所述铰接点摆动，并驱动动力输出滑块(86)沿X方向往复直线运动。

4.根据权利要求3所述的夹持机构，其特征在于，所述动力输入滑块(81)为与所述动力产生单元动力连接的气缸销(43)；所述第一摆杆(82)为与所述气缸销(43)动力连接，在气缸销(43)驱动下摆动的左摆杆(41)；所述动力输出滑块(86)为与右夹爪(3)固定连接的右爪销(31)。

5.根据权利要求2所述的夹持机构，其特征在于，所述第二双滑块机构包括：具有动力输入端、动力输出端和铰接点的第二摆杆(83)；所述第二摆杆(83)的动力输入端与动力输入滑块(81)动力连接，动力输出端与动力输出滑块(87)动力连接，使其在动力输入滑块(81)的驱动下绕所述铰接点摆动，并驱动动力输出滑块(87)沿X方向往复直线运动。

6.根据权利要求5所述的夹持机构，其特征在于，所述动力输入滑块(81)为与所述动力产生单元动力连接的气缸销(43)；所述第二摆杆(83)为与所述气缸销(43)动力连接，在气缸销(43)驱动下摆动的右摆杆(42)；所述动力输出滑块(87)为与左夹爪(2)固定连接的左爪销(21)。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的夹持机构，其特征在于，所述动力产生单元为能够输出往复直线运动的气缸、液压油缸、电磁驱动装置中的一种。

8.根据权利要求7所述的夹持机构，其特征在于，所述动力产生单元为双作用气缸(5)，所述双作用气缸(5)具有由活塞(52)隔离开的两个气室，且两个气室分别通过第一气源接(515)和第二气源接(516)可控制的择一与外界气源连接。

9.根据权利要求8所述的夹持机构，其特征在于，还包括检测所述活塞(52)位置的位置检测单元；所述位置检测单元设置在双作用气缸(5)上。

10.根据权利要求9所述的夹持机构，其特征在于，所述检测单元包括固定在所述活塞(52)上的磁环(54)，以及位于双作用气缸(5)的缸体(51)两侧且位置可调的两个磁性开关(7)；其中一个磁性开关(7)安装在靠近第一气源接口(515)的一端，另一个磁性开关(7)安装在靠近第二气源接口(516)的一端。