CN214217041U - 一种紧凑型挑管机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种紧凑型挑管机构，包括：水平移动模组；与所述水平移动模组连接的转动挑管结构，所述转动挑管结构包括：竖直移动模组、与所述竖直移动模组连接的转动模组和挑管件，所述转动模组与所述挑管件之间通过转动臂连接，所述转动臂的转动轴线竖直设置。上述紧凑型挑管机构，采用转动模组进行Y轴上的移动，只需设置一个转动模组即可，同时也减小了挑管机构的成本。同时本实施例中的挑管机构，挑管件的覆盖范围为一跑道型的区域，可以覆盖左右两个冻存盒，对两个冻存盒进行任意操作。

Description

一种紧凑型挑管机构

技术领域

本实用新型涉及生物样本存储技术领域，特别是涉及一种可应用于紧凑型挑管机构。

背景技术

挑管操作是冻存管操作中的重要一环，通常冻存盒内摆放有多个冻存管。通过挑管机构对盒内的冻存管进行取放等操作，挑管机构一般为三轴机构，包括XYZ三轴，可以在挑管舱内任意移动。但由于挑管机构在X轴上的宽度较大，因此一般会设置两个Y轴移动机构，保证整体的平衡，使成本较高。且XYZ三轴机构包括三个相互连接的移动机构，整体占用空间大。且在实际操作中，挑管机构在Y轴的上的移动并不大，而Y轴机构的设置不仅增大了挑管机构的占用空间，也限制了挑管舱的形状。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种挑管机构，可以在挑管舱内任意移动进行挑管操作，同时结构紧凑，占用空间小，成本低。

一种紧凑型挑管机构，包括：

水平移动模组；

与所述水平移动模组连接的转动挑管结构，所述转动挑管结构包括：竖直移动模组、与所述竖直移动模组连接的转动模组和挑管件，所述转动模组与所述挑管件之间通过转动臂连接，所述转动臂的转动轴线竖直设置。

上述挑管机构，采用转动模组进行Y轴上的移动，只需设置一个转动模组即可，同时也减小了挑管机构的成本。同时本实施例中的挑管机构，挑管件的覆盖范围为一跑道型的区域，可以覆盖左右两个冻存盒，对两个冻存盒进行任意操作。

在其中一个实施例中，上述水平移动模组包括：固定架、设在所述固定架上的水平驱动组件、与所述水平驱动组件连接的水平丝杠、滑动设置在所述固定架上并与所述水平丝杠连接的横移组件，所述水平驱动组件通过所述水平丝杠带动所述横移组件在所述固定架上水平移动，所述横移组件上设有牵引板，所述牵引板用于与所述转动挑管结构连接。本实施例中水平丝杠为滚珠丝杠，滚珠丝杠在长时间运动后依然可以保持定位精度，在水平驱动组件的驱动下进行精准的位移，同时在低温环境下工作也不会出现老化的情况。

在其中一个实施例中，所述横移组件下方设有第一视觉检测模块。

在其中一个实施例中，所述竖直移动模组包括：与所述水平移动模组连接的支架、设在所述支架上的竖直驱动组件、与所述竖直驱动组件配合的竖直丝杠，所述竖直丝杠在所述竖直驱动组件的带动下在竖直方向上移动；

所述转动模组设在所述支架上，并与所述竖直丝杠连接，所述转动模组用于带动所述竖直丝杠转动，所述竖直丝杠与所述转动臂连接。本实施例中竖直丝杠为旋转滚珠花键丝杠，旋转滚珠花键丝杠在长时间运动后依然可以保持重复定位精度，在水平驱动组件的驱动下进行精准的位移，同时在低温环境下工作也不会出现老化的情况。

在其中一个实施例中，所述竖直驱动组件包括：竖直驱动电机、与所述竖直驱动电机连接的第一齿轮、与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮与所述竖直丝杠螺纹配合。竖直驱动组件中采用第一齿轮和第二齿轮传动可以在两个齿轮正反转的传动过程中消除齿轮传动的齿隙，提高重复定位精度。

在其中一个实施例中，所述支架包括：背板、电机架、第一架体、和第二架体，所述背板与所述水平移动模组连接，所述第一架体和所述第二架体连接在所述背板上，所述电机架、所述第一架体、和所述第二架体自上至下依次排列，所述第一架体和所述第二架体上均设有与所述竖直丝杠配合的定心轴承。

在其中一个实施例中，所述竖直驱动电机设在所述第一架体上，所述第一齿轮和所述第二齿轮位于所述第一架体与所述第二架体之间。

在其中一个实施例中，所述转动模组包括：转动驱动电机和与所述转动驱动电机连接的第三齿轮、与所述第三齿轮啮合的第四齿轮，所述第四齿轮与所述竖直丝杠连接，所述转动驱动电机安装所述电机架上，所述第三齿轮和所述第四齿轮位于所述第二架体下方。

在其中一个实施例中，所述竖直移动模组还包括：导向轴，所述导向轴与所述竖直丝杠平行设置，并穿过所述第一架体和所述第二架体；所述竖直丝杠下端连接有套轴，所述套轴与所述转动臂连接，所述套轴与所述导向轴平行设置，并通过限位板连接。使导向轴对套轴具有限位作用，保证套轴和竖直丝杠的轴线位置稳定。

在其中一个实施例中，所述背板下方设有第二视觉检测模块。

附图说明

图1为一实施例中挑管机构的内部结构示意图；

图2为一实施例中挑管机构的俯视图；

图3为一实施例中转动挑管结构的正视图；

图4为一实施例中转动挑管结构的结构示意图；

图5为一实施例中水平移动模组的结构示意图。

其中：100、水平移动模组；110、固定架；120、水平驱动组件；130、横移组件；140、牵引板；131、第一视觉检测模块；200、转动挑管结构；310、支架；311、背板；312、电机架；313、第一架体；314、第二架体；320、竖直驱动组件；321、竖直驱动电机；322、第一齿轮；323、第二齿轮；330、竖直丝杠；340、第二视觉检测模块；410、转动驱动电机；420、第三齿轮；430、第四齿轮；500、挑管件；600、转动臂；610、套轴；700、冻存盒；800、导向轴；810、限位板；900、挑管舱。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本实用新型公开了一种紧凑型挑管机构，如图1所示，典型地可以应用在挑管舱900内，在进行挑管操作时，盛放冻存管的冻存盒700进入挑管舱900内，挑管机构可以对冻存盒700内的冻存管进行取放，也可以将一个冻存盒700内的冻存管移动到另一个冻存盒700内。

如图1和图2所示，挑管机构包括：水平移动模组100和与水平移动模组100连接的转动挑管结构200，转动挑管结构200包括：竖直移动模组、转动模组、和挑管件500，其中挑管件500可以进行吸取、释放冻存管，竖直移动模组和转动模组连接，组成一整体，转动模组与挑管件500之间通过转动臂600连接，转动臂600的转动轴线竖直设置，即沿Z轴设置。挑管件500可以在竖直移动模组和水平移动模组100的带动下在X轴和Z轴上移动，并可以沿Z轴转动，挑管件500在沿着Z轴转动时，即同时发生了在X轴和Y轴上的移动，因此本实施例中的挑管机构通过水平移动模组100、竖直移动模组和转动模组的设置，可以实现挑管件500在XYZ三轴方向上的运动，同时竖直模组与转动模组的轴向方向一致，可以一体设置，减小挑管结构的占用空间。同时本方案中未设置Y轴移动模组，而通过转动模组代替，在现有技术中，因水平移动模组100的宽度加大，需要在水平移动模组100的宽度方向上设有两个Y轴移动模组来保持挑管机构的平衡。而本申请采用转动模组进行Y轴上的移动，只需设置一个转动模组即可，同时也减小了挑管机构的成本。同时本实施例中的挑管机构，挑管件500的覆盖范围为一跑道型的区域，可以覆盖左右两个冻存盒700，对两个冻存盒700进行任意操作。

本实施例中，如图3和图4所示，竖直移动模组包括：与水平移动模组100连接的支架310、设在支架310上的竖直驱动组件320、与竖直驱动组件320配合的竖直丝杠330，竖直驱动组件320在工作时，可以驱动竖直丝杠330在竖直方向上移动，转动模组设在支架310上并与竖直丝杠330连接，转动模组可以带动竖直丝杠330转动，其中竖直丝杠330与转动臂600连接。由上可知，竖直丝杠330同时作为竖直移动模组的和转动模组的轴体，进一步强化了竖直移动模组和转动模组的紧凑性，同时降低了挑管机构的成本和占用的空间。竖直驱动模组可以带动竖直丝杠330上下移动，从而带动转动臂600和挑管件500在Z轴方向上移动；转动模组可以带动竖直丝杠330转动，从而带动转动臂600和挑管件500在Z轴方向上转动。

其中竖直驱动组件320包括：竖直驱动电机321、与竖直驱动电机321连接的第一齿轮322、与第一齿轮322啮合的第二齿轮323，第二齿轮323与竖直丝杠330螺纹配合。其中竖直驱动电机321与第一齿轮322同轴设置，并与竖直丝杠330平行，竖直驱动电机321与上位机电连接，用于在上位机的驱动下带动第一齿轮322转动，第一齿轮322带动与其啮合的第二齿轮323转动，第二齿轮323与竖直丝杠330螺纹配合，驱动竖直丝杠330在竖直方向上移动。值得注意的是，本实施例中的竖直丝杠330为旋转滚珠花键丝杠，旋转滚珠花键丝杠在长时间运动后依然可以保持重复定位精度，在竖直驱动组件320的驱动下进行精准的位移，同时在低温环境下工作也不会出现老化的情况。竖直驱动组件320中采用第一齿轮322和第二齿轮323传动可以在两个齿轮正反转的传动过程中消除齿轮传动的齿隙，提高重复定位精度。

支架310包括：背板311、电机架312、第一架体313和第二架体314，其中背板311与水平移动模组100连接，第一架体313与第二架体314连接在背板311上，电机架312、第一架体313和第二架体314自上至下依次设置，竖直丝杠330依次穿过电机架312、第一架体313和第二架体314，第一架体313和第二架体314上均设置有与竖直丝杠330配合的定心轴承，两个定心轴承可以保证竖直丝杠330的轴心稳定，使竖直丝杠330的位移方向始终沿Z轴方向。另外，第一齿轮322和第二齿轮323设在电机架312和第一架体313之间，第一架体313上设置有第一安装轴，第一齿轮322安装在第一安装轴上，竖直驱动电机321的输出轴通过双膜片式弹性联轴器与第一安装轴连接，使竖直驱动电机321可以带动第一齿轮322转动，双膜片式弹性联轴器具有强度高、结构紧凑、稳定性强和寿命长的优势。第一安装轴为阶梯轴，可以限制第一齿轮322在竖直方向上的位置，将第一齿轮322位置固定。第一齿轮322转动时，带动与其啮合的第二齿轮323同步转动，第二齿轮323与竖直丝杠330螺纹连接，发生相对转动，第二齿轮323转动，则竖直丝杠330不发生转动，产生竖直上的位移。竖直丝杠330的底端连接转动臂600，可以带动挑管件500在竖直方向进行移动。

转动模组可以带动竖直丝杠330转动，其中转动模组包括：转动驱动电机410和与转动驱动电机410连接的第三齿轮420、与第三齿轮420啮合的第四齿轮430，转动驱动电机410安装在电机架312上，第三齿轮420和第四齿轮430位于第二架体314下方，第三齿轮420、第四齿轮430所在的空间与第一齿轮322、第二齿轮323不同，相互之间不会形成干扰。第三齿轮420通过第三固定轴固定，第三固定轴贯穿第一架体313和第二架体314，与转动驱动电机410的输出轴通过双膜片式弹性联轴器连接，转动驱动电机410带动第三齿轮420转动，第三齿轮420带动第四齿轮430转动，第四齿轮430与竖直丝杠330连接，本实施例中为键连接，使得第四齿轮430可以与竖直丝杠330一同转动，即转动模组可以驱动竖直丝杠330转动，竖直丝杠330带动转动臂600和挑管件500转动。值得注意的是，竖直丝杆转动可能带动第二尺寸发生移动，本实施例中上位机与转动驱动电机410连接，控制转动驱动电机410转动，精准控制竖直丝杠330的转动角度，竖直丝杠330的具有初始角度，为0°，在竖直丝杠330转动的过程中，竖直丝杠330转动的角度不会超过360°，因此第二齿轮323发生的位移较小，在挑管工作结束后，上位机通过控制转动驱动电机410可以将竖直丝杠330调节回初始位置，使第二齿轮323也回到原位，方便下次使用。

竖直移动模组还包括：导向轴800，导向轴800与竖直丝杠330平行设置，导向轴800穿过第一架体313和第二架体314，竖直丝杠330下端连接套轴610，套轴610与转动臂600连接，套轴610与导线轴平行设置，并通过限位板810连接，限位板810上开设有两个套孔，分别环套在套轴610上和导向轴800上，使导向轴800对套轴610具有一定限位作用，保证套轴610和竖直丝杠330的轴线位置稳定。

水平移动模组100设在转动挑管结构200上方，包括：固定架110、设在固定架110上的水平驱动组件120、与水平驱动组件120连接的水平丝杠、滑动设置在固定架110上并与水平丝杠连接的横移组件130，固定架110可以连接在挑管舱900的顶部。水平驱动组件120通过水平丝杠带动横移组件130在固定架110上移动，其中水平驱动组件120为水平设置的电机，与上位机电连接，在上位机的控制下工作，水平驱动组件120转动时，可以带动水平丝杠在水平方向，即X轴方向上移动，本实施例中水平丝杠为滚珠丝杠，滚珠丝杠在长时间运动后依然可以保持定位精度，在水平驱动组件120的驱动下进行精准的位移，同时在低温环境下工作也不会出现老化的情况。横移组件130上设有牵引板140，牵引板140与转动挑管结构200连接，具体地，牵引板140与背板311固定连接，横移组件130在移动时可以带动转动挑管结构200在水平方向上移动。

值得注意的是，固定架110上具有两个滑动杆，横移组件130分别与两个滑动杆滑动配合，水平驱动组件120设在其中一个滑动杆上，两个滑动杆可以更好的为水平移动模组100体提供更好的支持，可以更好的保持水平移动模组100的平衡和稳定性。

其中，横移组件130下方设有第一视觉检测模块131，第一视觉检测模块131与上位机电连接，第一视觉模块可以具体为摄像头，可以检测下方的情况，配合横移组件130的水平移动，可以检测挑管舱900内冻存盒700的位置。第一视觉检测系统可以获取冻存盒700的坐标值，上位机可以通过第一视觉模块和水平移动模组100将转动挑管结构200移动至冻存盒700上方，进行操作。

背板311下方设有第二视觉检测模块340，第二视觉检测模块340与上位机电连接，第二视觉模块可以具体为摄像头，在转动挑管结构200移动至冻存盒700上方后，上位机控制第二视觉检测模块340启动，第二视觉检测模块340位于第一视觉模块下方，可以更精确的获得冻存盒700内各个孔位和冻存管的坐标，上位机根据冻存管的坐标控制竖直驱动电机321和转动驱动电机410工作，进行挑管工作。第一视觉检测模块131和第二视觉检测模块340的设置使得上位机可以刚好的获取冻存盒700和冻存管的信息，以更好的进行挑管操作。

本实施例中的紧凑型挑管机构，通过转动挑管结构200的设置，省去了两个Y轴移动组件，大大节省了挑管机构的占用空间，使挑管机构更加紧凑，同时减小了挑管机构的成本；通过采用丝杠进行竖直移动模组和水平移动模组100的传动，在长时间运动后依然可以保持重复定位精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种紧凑型挑管机构，其特征在于，包括：

水平移动模组；

与所述水平移动模组连接的转动挑管结构，所述转动挑管结构包括：竖直移动模组、与所述竖直移动模组连接的转动模组和挑管件，所述转动模组与所述挑管件之间通过转动臂连接，所述转动臂的转动轴线竖直设置。

2.根据权利要求1所述的挑管机构，其特征在于，所述水平移动模组包括：固定架、设在所述固定架上的水平驱动组件、与所述水平驱动组件连接的水平丝杠、滑动设置在所述固定架上并与所述水平丝杠连接的横移组件，所述水平驱动组件通过所述水平丝杠带动所述横移组件在所述固定架上水平移动，所述横移组件上设有牵引板，所述牵引板用于与所述转动挑管结构连接。

3.根据权利要求2所述的挑管机构，其特征在于，所述横移组件下方设有第一视觉检测模块。

4.根据权利要求1所述的挑管机构，其特征在于，所述竖直移动模组包括：与所述水平移动模组连接的支架、设在所述支架上的竖直驱动组件、与所述竖直驱动组件配合的竖直丝杠，所述竖直丝杠在所述竖直驱动组件的带动下在竖直方向上移动；

所述转动模组设在所述支架上，并与所述竖直丝杠连接，所述转动模组用于带动所述竖直丝杠转动，所述竖直丝杠与所述转动臂连接。

5.根据权利要求4所述的挑管机构，其特征在于，所述竖直驱动组件包括：竖直驱动电机、与所述竖直驱动电机连接的第一齿轮、与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮与所述竖直丝杠螺纹配合。

6.根据权利要求5所述的挑管机构，其特征在于，所述支架包括：背板、电机架、第一架体、和第二架体，所述背板与所述水平移动模组连接，所述第一架体和所述第二架体连接在所述背板上，所述电机架、所述第一架体、和所述第二架体自上至下依次排列，所述第一架体和所述第二架体上均设有与所述竖直丝杠配合的定心轴承。

7.根据权利要求6所述的挑管机构，其特征在于，所述竖直驱动电机设在所述第一架体上，所述第一齿轮和所述第二齿轮位于所述第一架体与所述第二架体之间。

8.根据权利要求6所述的挑管机构，其特征在于，所述转动模组包括：转动驱动电机和与所述转动驱动电机连接的第三齿轮、与所述第三齿轮啮合的第四齿轮，所述第四齿轮与所述竖直丝杠连接，所述转动驱动电机安装所述电机架上，所述第三齿轮和所述第四齿轮位于所述第二架体下方。

9.根据权利要求6所述的挑管机构，其特征在于，所述竖直移动模组还包括：导向轴，所述导向轴与所述竖直丝杠平行设置，并穿过所述第一架体和所述第二架体；所述竖直丝杠下端连接有套轴，所述套轴与所述转动臂连接，所述套轴与所述导向轴平行设置，并通过限位板连接。

10.根据权利要求6所述的挑管机构，其特征在于，所述背板下方设有第二视觉检测模块。

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