CN203365447U

CN203365447U - 一种用于全自动加样仪中的多Tip头可变间距装置

Info

Publication number: CN203365447U
Application number: CN 201320268466
Authority: CN
Inventors: 张梅; 袁鹏; 夏振来; 胡跃明
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2023-05-16

Abstract

本实用新型公开了一种用于全自动加样仪中的多Tip头可变间距装置，包括三大部分：水平移动部分负责可变间距装置在水平方向上整体移动，变间距动力部分通过步进电机提供变间距的动力来源，多Tip头装载装置部分作为执行机构最终实现变间距。

个Tip头装载装置通过

个同样的精密弹簧、第一滑动杆和第二滑动杆可活动地连接在一起。步进电机通过第二履带带动螺杆在第一轴承和第二轴承上转动但不产生平动，通过第三外螺纹柱在第五内螺纹孔旋进或者旋出，进而带动Tip头装载装置滑动块在垂直于旋转螺杆的方向上移动，

个Tip头装载装置在

个相同的精密弹簧相等的弹力的作用下实现等距离变间距，具有运行高效、简单易实现的优点。

Description

一种用于全自动加样仪中的多Tip头可变间距装置

技术领域

本实用新型涉及加样仪技术领域，具体涉及一种用于全自动加样仪中的多Tip头可变间距装置。

背景技术

目前加样仪多用于生物化学分析实验中加入样本和试剂，使其充分反应。它作为临床医疗检验分析中的一种常用设备，已经广泛地被用于医院、试剂厂、研究室等加样工作。由于试剂容器的大小规格不同和不同项目的加样工序也不相同，多Tip头加样系统要求可实现精准的变间距功能。市场上常用的多Tip头可变间距装置主要有两种：1）采用一种类似“晾衣架”似的机械结构，利用机械结构的伸缩作用实现变间距；2）每个Tip头装载装置单独由一个电机控制其在Y轴上的运动，需要变间距时分别给对应电机发指令实现变间距。但是这两种方法都有他们的缺点：1）单凭机械结构变间距，对机械装置的精密性有非常高的要求，不易满足。并且机械结构利用轴承和滚轴运动，时间长易于磨损造成精确性不足；2）每个Tip头装载装置单独控制可实现精确变间距，但是多个Tip同时运动需要协调，涉及回原点、避碰和限位等诸多运动控制的问题，比较麻烦。目前正通过一些运动控制算法对其进行优化。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有多Tip头可变间距装置成本较高和控制方法复杂的不足，设计一种可以保证精度、成本较低并且控制方法简单易于实现的全自动加样仪多Tip头可变间距装置，对传统工艺简化以达到高效、简单那目的，具有重要的实用新型意义和应用前景，具体技术方案如下。

一种用于全自动加样仪中的多Tip头可变间距装置，该多Tip头可变间距装置主要包括三大部分：水平移动部分负责可变间距装置在水平方向上整体移动，变间距动力部分通过步进电机提供多Tip头变间距的动力来源，多Tip头装载装置部分作为最终执行机构实现变间距。

上述的用于全自动加样仪中的多Tip头可变间距装置中，水平移动部分主要包括水平轨道、第一履带、轨道滑动块、电机固定块以及螺丝和垫片，水平轨道和第一履带的两端固定在全自动加样仪的水平横梁上，轨道滑动块可沿水平轨道自由滑动，第一履带通过螺丝和垫片紧密固定在电机固定块上，全自动加样仪中用于水平方向移动的步进电机带动第一履带水平移动，进而使电机固定块和轨道滑动块带动多Tip头可变间距装置整体水平移动。

上述的用于全自动加样仪中的多Tip头可变间距装置中，变间距动力部分包括电机固定块、步进电机、第一组固定杆、第二组固定杆、第二履带、第一轴承、第二轴承、旋转螺杆、Tip头装载装置滑动块、Tip头装载装置固定块、第一组螺钉、第二组螺钉、第三组螺钉，步进电机通过第一组固定杆和第二组固定杆固定在电机固定块上，第二履带用于步进电机和旋转螺杆之间的传动，第一轴承和第二轴承紧密镶嵌固定在电机固定块内部，Tip头装载装置滑动块通过第一组螺钉固定在一端的Tip头装载装置上，Tip头装载装置固定块通过，第二组螺钉和第三组螺钉固定在另一端的Tip头装载装置上和电机固定块上。旋转螺杆通过第一外螺纹柱紧密拧在第一内螺纹孔上，旋转螺杆通过第二外螺纹柱紧密拧在第二内螺纹孔上，旋转螺杆的凹槽通过第一突起和第二突起紧密镶嵌起到固定作用，保证旋转螺杆在转动时不会同第一轴承和第二轴承发生相对运动。第一轴承通过第四外螺纹柱紧密拧在第三内螺纹孔上，第二轴承通过第五外螺纹柱紧密拧在第四内螺纹孔上，保证彼此不发生相对运动。第三外螺纹柱可活动拧在第五内螺纹孔上，旋转螺杆在转动时带动Tip头装载装置滑动块移动，产生变间距动力。

上述的用于全自动加样仪中的多Tip头可变间距装置中，多Tip头装载装置部分包括第一滑动杆、第二滑动杆、精密弹簧、Tip头装载装置，Tip头装载装置中包括直线电机、转接杆、金属管、塑料管。第一滑动孔和第二滑动孔固定在全自动加样仪的水平横梁上，n-1（n为正整数）个精密弹簧穿过第二滑动杆将n个Tip头装载装置可滑动地连接在一起，Tip头装载装置滑动块通过第一组螺钉固定在一端的Tip头装载装置上，Tip头装载装置固定块通过第二组螺钉和第三组螺钉固定在另一端的Tip头装载装置和电机固定块上。这部分主要作为最终执行机构实现多Tip头变间距。n个Tip头装载装置在水平面上整体移动，在竖直方向上可以通过直线电机和转接杆单独移动金属管装载Tip头，通过塑料管进行吸液和喷液。

上述的用于全自动加样仪中的多Tip头可变间距装置的运行方法，包括如下步骤：步进电机旋转带动第二履带转动，进而带动旋转螺杆转动，旋转螺杆在第一轴承和第二轴承上只产生转动不产生平动，旋转螺杆的第三外螺纹柱在Tip头装载装置滑动块的第五内螺纹孔内转动，带动Tip头装载装置滑动块在垂直于旋转螺杆的方向上旋进或者旋出，使n个Tip头装载装置发生挤压或者拉伸，又在n-1个相同的精密弹簧相等的弹力的作用下实现等距离变间距。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：首先，首次将多个Tip头装载装置用精密弹簧连接进行整体变间距，保证了多Tip头装载装置精确的等距离变间距，适应各种规格大小的试剂容器，并且n个Tip头装载装置只需要一个步进电机作为变间距动力来源，与传统的n个Tip头装载装置需要n个步进电机相比，节约了大量成本；其次，控制方法简单实用，传统变间距方法需要同时控制n个步进电机，也即要有n套运动控制回路，需要考虑n个步进电机同时运动时的避障问题，而本实用新型只需要控制一个步进电机就可以完成变间距，控制方法变得简单，从而提高了整个变间距系统的可靠性。最后，每个Tip头装载装置可以独立在垂直方向上运动，可根据实际检测项目决定任意若干个Tip头工作，避免同时移动带来的试剂浪费问题。

附图说明

图1是全自动加样仪多Tip头变间距装置立体图；

图2是全自动加样仪多Tip头变间距装置俯视图；

图3是旋转螺杆、轴承和电机固定块之间的部分剖视图

图4是旋转螺杆和轴承之间的立体图；

图5是旋转螺杆和滑动块之间的部分剖视图；

图6是全自动加样仪多Tip头变间距装置A向视图；

图7是全自动加样仪多Tip头变间距装置B向视图；

图中：1、水平轨道，2、第一履带，3、轨道滑动块，4、电机固定块，5、第二履带，6、第一组固定杆，7、第一轴承，8、第二轴承，9、旋转螺杆，10、Tip头装载装置滑动块，11、第一滑动杆，12、第二滑动杆，13、转接杆，14、Tip头装载装置，15、直线电机，16、塑料管，17、第一组螺钉，18、金属杆，19、步进电机，20、Tip头装载装置固定块，21、精密弹簧，22、螺丝，23、垫片，24、第二组螺钉，25、第一滑动孔，26、第二滑动孔，27、第三组螺钉，28、第二组固定杆，401、第三内螺纹孔，402、第四内螺纹孔，701、第一内螺纹孔，702、第四外螺纹柱，703、第一突起，801、第二内螺纹孔，802、第五外螺纹柱，803、第二突起，901、第一外螺纹柱，902、第二外螺纹柱，903、凹槽，904、第三外螺纹柱，1001、第五内螺纹孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施作进一步说明。优选的，具体实施方式中采用八个Tip头较佳。

如图1所示，本全自动加样仪多Tip头变间距装置立体图：全自动加样仪多Tip头可变间距装置，该装置包括水平轨道1、轨道滑动块3、第一履带2，水平轨道1和第一履带2固定在全自动加样仪的水平横梁上，轨道滑动块3可沿水平轨道1自由滑动。电机固定块4紧密固定在轨道滑动块3上，步进电机19通过第一组固定杆6和第二组固定杆28固定在电机固定块4上。步进电机19通过电机第一组固定杆6和第二组固定杆28固定在电机固定块4上，第二履带5用于步进电机和旋转螺杆9之间的传动，Tip头装载装置滑动块10通过第一组螺钉17固定在一端的Tip头装载装置上，Tip头装载装置固定块20通过第二组螺钉26和第三组螺钉27固定在另一端的Tip头装载装置和电机紧密固定块4上。Tip头装载装置14中，直线电机15通过转接杆13带动金属管18上下运动装载和脱掉Tip头，通过塑料管16吸液和加液。

如图2所示，本全自动加样仪多Tip头变间距装置俯视图：第一轴承7和第二轴承8镶嵌固定在电机固定块4内部，第一滑动杆11和第二滑动杆12分别穿过第一滑动孔24和第二滑动孔25固定在全自动加样仪的水平横梁上，精密弹簧21穿过第二滑动杆12并且配合第一滑动杆11将八个Tip头装载装置14可滑动地连接在一起。

如图3所示，旋转螺杆、轴承和电机固定块之间的部分剖视图：旋转螺杆9通过第一外螺纹柱901紧密拧在第一内螺纹孔701上，旋转螺杆9通过第二外螺纹柱902紧密拧在第二内螺纹孔801上。第一轴承7通过第四外螺纹柱702紧密拧在第三内螺纹孔401上，第二轴承8通过第五外螺纹柱802紧密拧在第四内螺纹孔402上。旋转螺杆9通过第三外螺纹柱904与第五内螺纹孔1001可活动连接，利用旋转螺杆9的旋进或者旋出带动Tip头装载装置滑动块10产生位移。

如图4所示，旋转螺杆和轴承之间的立体图：旋转螺杆9的凹槽903和第一轴承7的第一突起703和第二轴承8的第二突起803紧密镶嵌起到固定作用，保证彼此不会发生相对移动。

如图5所示，旋转螺杆和滑动块之间的部分剖视图：旋转螺杆9通过第三外螺纹柱904与第五内螺纹孔1001可活动连接，旋转螺杆9在转动时带动Tip头装载装置滑动块10移动，产生变间距动力。

如图6所示，本全自动加样仪多Tip头变间距装置右视图：第一履带2通过螺丝22和垫片23紧密固定在电机固定块4上，用于多Tip头可变间距装置整体水平移动，轨道滑动块3可沿着水平轨道1自由滑动。Tip头装载装置滑动块10的一端通过第一组螺钉17安装在Tip头装载装置上，另一端通过第五内螺纹孔1001可活动安装在旋转螺杆9上。

如图7所示，本全自动加样仪多Tip头变间距装置左视图：Tip头装载装置固定块20的一端通过第三组螺钉26固定在电机固定块4上，另一端通过第二组螺钉27固定在Tip头装载装置上。

Tip头装载装置滑动块10移动距离变化量与运动控制器发给步进电机19的脉冲数成正比例关系，即

Δl = k * Δp - - - (1)

其中，Δl是Tip头装载装置滑动块10的水平距离变化量，单位为毫米mm；Δp是运动控制器发给步进电机19的脉冲数，单位是个，k是可设置的比例常数。

工作时，全自动加样仪X、Y方向运动机构首先将多Tip头变间距装置运动到目标微板正上方，然后根据微板容器的圆心距大小设置多Tip装载装置之间的距离。如果需要改变多Tip头间距从l₁变为l₂，则由式（1）可知，运动控制器须向步进电机19发脉冲数为

Δp = \frac{| l_{2} - l_{1} |}{k} - - - (2)

如果是增大多Tip头间距，即l₂＞l₁，则步进电机19向某一方向旋转，通过第二履带5带动旋转螺杆9在第一轴承7和第二轴承8的转动下旋进，通过旋转螺杆9第三外螺纹柱904和Tip头装载装置滑动块10第五内螺纹孔1001的作用，带动滑动块10向外运动，在精密弹簧21的弹力的作用下，八个Tip头装载装置等距离增大间距。如果是减小多Tip头间距，即l₂＜l₁，则步进电机19朝着相反方向旋转，通过第二履带5带动旋转螺杆9在第一轴承7和第二轴承8的转动下旋出，通过旋转螺杆9外第三外螺纹柱904和Tip头装载装置滑动块10第五内螺纹孔内螺纹孔1001的作用，带动滑动块10向里运动，在精密弹簧21的弹力作用下，八个Tip头装载装置等距离减小间距。至此，全自动加样仪多Tip头变间距装置完成变间距工作，每个独立的Tip装载装置根据需要进行Z方向运动，实现取液等操作。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步说明，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

1.一种用于全自动加样仪中的多Tip头可变间距装置，其特征是包括用于实现所述可变间距装置在水平方向上整体移动的水平移动部分，通过步进电机提供多Tip头变间距的动力来源的变间距动力部分，和作为最终执行机构实现变间距的多Tip头装载装置部分。

2.根据权利要求1所述的用于全自动加样仪中的多Tip头可变间距装置，其特征在于水平移动部分包括水平轨道（1）、第一履带（2）、轨道滑动块（3）、电机固定块（4）以及螺丝（22）和垫片（23），水平轨道（1）和第一履带（2）的两端固定在全自动加样仪的水平横梁上，轨道滑动块（3）能沿水平轨道（1）自由滑动，第一履带（2）通过螺丝（22）和垫片（23）紧密固定在电机固定块（4）上，全自动加样仪中用于水平方向移动的步进电机带动第一履带（2）水平移动，进而使电机固定块（4）和轨道滑动块（3）带动多Tip头可变间距装置（14）整体水平移动。

3.根据权利要求1所述的用于全自动加样仪中的多Tip头可变间距装置，其特征在于变间距动力部分包括电机固定块（4）、步进电机（19）、第一组固定杆（6）、第二组固定杆（28）、第二履带（5）、第一轴承（7）、第二轴承（8）、旋转螺杆（9）、Tip头装载装置滑动块（10）、Tip头装载装置固定块（20）、第一组螺钉（17）、第二组螺钉（24）和第三组螺钉（27），步进电机（19）通过第一组固定杆（6）和第二组固定杆（28）固定在电机固定块上，第二履带（5）用于步进电机（19）和旋转螺杆（9）之间的传动，第一轴承（7）和第二轴承（8）紧密镶嵌固定在电机固定块（4）内部，Tip头装载装置滑动块（10）通过第一组螺钉（17）固定在一端的Tip头装载装置上，Tip头装载装置固定块（20）通过第二组螺钉（24）和第三组螺钉（27）固定在另一端的Tip头装载装置上和电机固定块（4）上；旋转螺杆（9）通过第一外螺纹柱（901）紧密拧在第一内螺纹孔（701）上，旋转螺杆（9）通过第二外螺纹柱（902）紧密拧在第二内螺纹孔（801）上，旋转螺杆的凹槽（903）通过第一突起（703）和第二突起（803）紧密镶嵌起到固定作用，保证旋转螺杆（9）在转动时不会同第一轴承（7）和第二轴承（8）发生相对运动；第一轴承（7）通过第四外螺纹柱（702）紧密拧在第三内螺纹孔（401）上，第二轴承（8）通过第五外螺纹柱（802）紧密拧在第四内螺纹孔（402）上，保证彼此不发生相对运动；第三外螺纹柱（904）可活动拧在第五内螺纹孔（1001）上，旋转螺杆（9）在转动时带动Tip头装载装置滑动块（10）旋进或者旋出，产生变间距动力。

4.根据权利要求1所述的用于全自动加样仪中的多Tip头可变间距装置，其特征在于多Tip头装载装置部分包括第一滑动杆（11）、第二滑动杆（12）、精密弹簧（21）、Tip头装载装置（14），Tip头装载装置（14）中包括直线电机（15）、转接杆（13）、金属管（18）、塑料管（16）、第一滑动孔（25）和第二滑动孔（26），第一滑动杆（11）穿过第一滑动孔（25）固定在全自动加样仪的水平横梁上，第二滑动杆（12）穿过第二滑动孔（26）固定在全自动加样仪的水平横梁上，n-1个精密弹簧穿过第二滑动杆（12）将n个Tip头装载装置（14）可滑动地连接在一起，Tip头装载装置滑动块（10）通过第一组螺钉（17）固定在一端的Tip头装载装置上，Tip头装载装置固定块（20）通过第二组螺钉（24）和第三组螺钉（27）固定在另一端的Tip头装载装置和电机固定块（4）上。