CN110510560A - 夹持装置、开盖合盖系统及开盖合盖方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开夹持装置、开盖合盖系统及开盖合盖方法，夹持装置包括导件、撑件、夹件和动力件，动力件与撑件固定，夹件包括至少两根夹杆，夹杆端部相互靠近地倾斜设置，夹杆可滑动地与撑件连接，夹杆滑动方向与其倾斜方向平行，导件固定设置，夹件与导件螺旋传动，在螺旋传动的作用下随撑件转动的夹杆端部相互靠近或远离夹持物。开盖合盖系统包括上述夹持装置，还包括运送装置、扫描器、升降机构和夹爪，运送装置与夹持装置固定，扫描器安装于夹持装置运送轨迹的一侧，升降机构与夹爪固定，夹爪设置在开合盖位的上方。开盖合盖方法，应用于开盖合盖系统。本发明解决现有技术中设备成本高、结构复杂、流程繁琐以及对试管兼容性不强的问题。

Description

夹持装置、开盖合盖系统及开盖合盖方法

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，尤其涉及一种夹持装置、开盖合盖系统及开盖合盖方法。

背景技术

目前医用的采血管绝大部分为真空试管，在进行检测时，通常需要进行以下三个步骤：

1、对试管外壁上条形码进行信息读取；

2、信息读取完成后打开试管盖进行样本提取；

3、提取完成后盖回试管盖避免样本污染。

在采集完血液后，试管内部仍然存在一定的负压，需要一定的力度才能将试管盖打开，在需要对大量试管内的样本进行提取的场合，通过人工操作逐一对试管进行扫描以及开盖、合盖操作，不仅效率低，劳动强度大。而且若力度掌握不当可能使试管破裂或试管内部发生振荡引起样本飞溅，从而造成污染、危及操作人员的身体健康。

此外，现有技术也有涉及的自动开盖合盖以及信息读取的装置。

中国专利CN201710798969.1公开了一种采血管自动开盖装置及方法，该发明主要实现采血管盖的开启与回收，采血管盖的开启功能通过采血管夹持机构与采血管除盖机构的配合来完成，具体为通过采血管夹持机构夹紧试管底部并向下运动，同时采血管除盖机构夹紧采血管盖并旋转来实现开盖动作，回收功能的实现方式为当开盖完成后，使采血管回收机构移动到采血管除盖机构正下方，接住已打开的盖子。

中国专利CN201910494662.1公开了一种试管开盖合盖装置、试管开盖合盖方法及体外检测分析仪，该发明主要实现试管开盖合盖以及信息读取等功能，开盖合盖功能通过试管盖夹持机构夹紧试管盖后，利用升降机构驱动试管盖夹持机构上下移动实现开盖与合盖。信息读取功能主要是通过试管旋转机构将试管夹起移动到条码扫描机构所在位置，并旋转试管来实现。

然而，上述现有技术还存在以下不足之处：

1、结构复杂，占用空间大，成本较高。专利CN201710798969.1中采血管夹持机构与采血管除盖机构共计需要6个动力源才能实现动作。专利CN201910494662.1中，需要5个动力源的配合才能完成开盖合盖与信息读取动作，若加上试管的运送，至少也需要6个动力源；

2、功能不完善。专利CN201710798969.1所述的采血管自动开盖装置不能自动地进行试管信息的读取；

3、兼容性不强。专利CN201910494662.1中试管底部夹紧所采用的是通过试管架容置部中弹性零件的弹力来对试管底部进行夹持，此种结构不能兼容多种规格的试管，同时夹持力的大小并不能控制，易出现夹紧力不够、打滑的情况，从而不能保证试管盖的顺利开合；

4、流程繁琐。专利CN201910494662.1中在进行试管外壁条形码扫描时，需要先利用试管旋转机构将试管夹起，转到条码扫描机构所在位置进行扫描，扫描完成后再将试管放回试管架容置部中进行开盖合盖，此过程过于繁琐。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种夹持装置、开盖合盖系统及开盖合盖方法。

为了实现上述目的，本公开提供一种夹持装置，夹持装置包括导件、撑件、夹件和动力件，用于驱动撑件转动的动力件与撑件固定，夹件包括至少两根夹杆，夹杆端部相互靠近地倾斜设置，夹杆可滑动地与撑件连接，夹杆滑动方向与其倾斜方向平行，导件固定设置，夹件与导件螺旋传动，在螺旋传动的作用下随撑件转动的夹杆端部相互靠近或远离夹持物。

开盖合盖系统，开盖合盖系统包括上述夹持装置，还包括：

用于运送夹持装置到开合盖位的运送装置，运送装置与夹持装置固定；

用于读取信息的扫描器，扫描器安装于夹持装置运送轨迹的一侧；

升降机构和用于夹盖的夹爪，用于驱动夹爪升降的升降机构与夹爪固定，夹爪设置在开合盖位的上方。

开盖合盖方法，应用于上述的开盖合盖系统，包括以下步骤：

S1，将夹持物放置于夹持装置的夹杆之间，运送装置驱动夹持装置移动，控制器启动夹持装置的动力件，夹杆端部向夹持物靠近；

S2，夹持装置夹持住夹持物并带动夹持物旋转，在夹持物旋转过程中夹持装置经过扫描器，扫描器扫描夹持物一周以读取信息，扭矩限制器达到设定值后处脱离状态，动力件与撑件之间断开动力传递；

S3，控制器接收到位置传感器I监测夹持装置到达开合盖位的信号时，控制器控制动力件和运送装置停止，并控制升降机构启动，升降机构带动夹爪下降；

S4，控制器接收到位置传感器II监测夹爪到位的信号时，控制器控制升降机构停止，并控制夹爪动作以夹紧夹持物的盖体，然后启动升降机构带动夹爪上升，实现开盖；

S5，启动升降机构带动夹爪下降，控制器再接收到位置传感器II监测夹爪到位的信号时，控制器控制夹爪动作以松开夹持物的盖体，然后启动升降机构带动夹爪上升，实现合盖。

本发明的有益效果在于：

本发明涉及的夹持装置，夹杆与撑件、导件的配合安装实现由动力件一个动力源完成夹紧试管和转动试管两个动作，从而可较大幅度地减小整体装置的体积、结构的复杂程度以及成本，同时，夹杆相对撑件滑动，从而可控制夹杆在撑件上的滑动来实现至少两个夹杆适应夹持不同管径的试管；

本发明涉及的开盖合盖系统，通过对现有的关于开盖、合盖以及信息读取装置的改进，解决设备成本高、结构复杂、流程繁琐以及对试管兼容性不强的问题，可以通过三个动力源就能实现简便地进行试管信息读取、并可以对不同外径、高度的真空试管进行开盖与合盖。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，撑件上倾斜设置有滑槽，夹杆可沿槽向滑动地设于滑槽中。

进一步地，夹杆上设有外螺纹，导件设置螺纹段，夹杆上的外螺纹与导件上的螺纹段啮合。

进一步地，夹持装置还包括扭矩限制器，用于传递动力和断开动力传递的扭矩限制器设置在动力件与撑件之间。

进一步地，动力件的动力输出轴与导件、撑件、扭矩限制器同轴设置，至少两根夹杆绕其轴线呈环形分布。

进一步地，夹杆与夹持物之间设置有用于缓冲夹杆对夹持物产生的夹紧力的缓冲件。

进一步地，开盖合盖系统还包括控制器，运送装置、夹持装置、升降机构和夹爪分别通过通信模块与控制器进行信号连接。

进一步地，开盖合盖系统还包括位移传感器I，用于监测夹持装置到位的位移传感器I设置在开合盖位处，位移传感器I通过通信模块与控制器信号连接。

进一步地，开盖合盖系统还包括位移传感器II，用于监测夹爪到位的位移传感器II设置于与盖同高处，位移传感器II通过通信模块与控制器信号连接。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本发明所述的夹持装置夹紧试管时的结构示意图；

图2是本发明所述的夹持装置未夹紧试管时的结构示意图；

图3是本发明所述的夹持装置安装拆解示意图；

图4是本发明所述的撑件的结构示意图；

图5是本发明所述的导件的结构示意图；

图6是本发明所述的开盖合盖系统的结构示意图；

图7是本发明所述的开盖合盖方法的流程图。

附图标记说明

1-底板，2-电机主体I，3-试管，4-扫描器，5-电机主体II，6-夹爪，7-夹持装置，8-支撑立板，9-丝杆I，10-丝杆II，11-夹爪支架，701-电机，702-直线导轨，703-安装板，705-支撑板，706-扭矩限制器，707-连接板，708-夹杆，709-撑件，709a-滑孔，710-导件，710a-螺纹段，711-定位珠。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是基于附图所示的方位或位置关系进行定义的，具体地可参考图1所示的图面方向并结合相应零部件在其他附图中的位置关系。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。另外试管3为本实施例的夹持物，仅为便于描述而添加，并不是本发明的必要组成部分。

如图1、图2和图3所示，本发明涉及的夹持装置7包括导件710、撑件709、夹件、动力件、扭矩限制器706和缓冲件。

用于驱动撑件709转动的动力件与撑件709固定。动力件具体为电机701，电机701固定在安装板703上，电机701的动力输出轴竖直设置。

用于传递动力和断开动力传递的扭矩限制器706与电机701的动力输出轴键连接，扭矩限制器706与电机701的动力输出轴同轴设置，扭矩限制器706设置在动力件与撑件709之间。当扭矩限制器706处于啮合状态时，扭矩限制器706传递电机701的动力给撑件709，使撑件709随动力输出轴转动，当扭矩限制器706处于脱离状态时，扭矩限制器706断开电机701与撑件709之间的动力传递，使撑件709不随动力输出轴转动。

撑件709形成为套筒结构，撑件709上倾斜设置有滑孔709a，滑孔709a贯穿撑件709侧壁设置。撑件709套装在扭矩限制器706上方，且撑件709通过连接板707与扭矩限制器706安装固定，撑件709与扭矩限制器706同轴设置。

夹件包括四根夹杆708，夹杆708上设置有外螺纹，夹杆708倾斜插入滑孔709a中，夹杆708可沿孔滑动。四根夹杆708的上端部相互靠近设置，且夹杆708的上端部设置为竖直的切口，以便加持试管3。夹杆708贯穿撑件709侧壁设置，四根夹杆708绕撑件709中轴线呈环形分布。撑件709转动时夹杆708随之转动。

导件710形成为套筒结构，导件710套设在撑件709外侧，撑件709与导件710同轴设置，导件710筒壁上设置有可转动的定位珠711，定位珠711与撑件709外壁接触，起轴向和径向定位的作用。导件710与安装板703之间通过支撑板705的设置安装固定。夹件与导件710螺旋传动，具体地，导件710与留于撑件709外部的夹杆708部分接触，导件710与夹杆708接触的部分设置一环螺纹段710a，夹杆708上的外螺纹与导件710上的螺纹段710a啮合。

夹杆708随撑件709转动时，导件710固定不动，夹杆708外螺纹一直保持与导件710螺纹段710a啮合，夹杆708与导件710之间产生螺旋传动，在螺旋传动的作用下夹杆708沿滑孔709a滑动。四根夹杆708沿滑孔709a上移时，夹杆708上端部相互靠近试管3，实现夹紧功能。四根夹杆708沿滑孔709a下移时，夹杆708上端部相互远离试管3，实现松开功能。

用于缓冲夹杆708对试管3产生的夹紧力的缓冲件设于撑件709内侧，缓冲件上设置有用于放置试管3的凹槽，夹杆708与缓冲件外侧接触，夹杆708上端部相互靠近试管3时，夹杆708通过挤压缓冲件来实现试管3的夹紧。夹杆708初步挤压缓冲件，实现对试管3的预夹紧，此时撑件709与夹杆708的转动即可带动试管3转动，撑件709继续转动，夹杆708持续挤压缓冲件，实现对试管3夹紧力的不断加强。

如图6所示，本发明还涉及开盖合盖系统，开盖合盖系统包括上述夹持装置7，还包括运送装置、扫描器4、升降机构、夹爪6、位移传感器I、位移传感器II、控制器和机架。

机架包括底板1和支撑立板8，支撑立板8竖直安装在底板1上。

用于运送夹持装置7到开合盖位的运送装置具体为水平设置的丝杠步进电机I，丝杠步进电机I包括电机主体I2、丝杠螺母I和丝杆I9。电机主体I2固定在底板1上，夹持装置7的安装板703与丝杠螺母I固定安装，安装板703与夹持装置7的安装板703与底板1之间设置有直线导轨702，安装板703与底板1通过直线导轨702可移动连接。

电机主体I2控制丝杆I9转动，丝杆I9转动时丝杠螺母I在丝杆I9上直线水平移动，夹持装置7随丝杠螺母I作直线水平运动。在底板1上沿夹持装置7运送轨迹，即丝杆I9的一侧依次设定放置位、扫描位和开合盖位，于放置位处放置待检测的试管3，于扫描位处进行对试管3的扫描操作，于开盖合盖位处进行试管3开盖、合盖操作。

扫描器4安装于扫描位处，扫描器4用于读取试管3上粘贴的条形码信息。

升降机构安装在支撑立板8上，升降机构具体为竖直设置的丝杠步进电机II，丝杠步进电机II包括电机主体II5、丝杠螺母II和丝杆II10。电机主体II5固定在支撑立板8上。

夹爪支架11固定在支撑立板8上，夹爪6与夹爪支架11可竖直滑动地连接。用于抓取试管3盖的夹爪6由电气控制爪部作开合动作，夹爪6设置在开合盖位的正上方。夹爪6与丝杠螺母II固定安装。电机主体II5控制丝杆II10转动，丝杆II10转动时丝杠螺母II在丝杆II10上直线竖直移动，夹爪6在夹爪支架11上随丝杠螺母II作直线竖直运动。

用于监测夹持装置7上夹持的试管3是否到位的位移传感器I设置在开合盖位处，位移传感器I通过通信模块向控制器传送到位信号。

用于监测夹爪6是否到位的位移传感器II安装在支撑立板8上，且与试管3盖同高处，位移传感器II通过通信模块向控制器传送到位信号。

运送装置、夹持装置7、升降机构和夹爪6分别通过通信模块与控制器进行信号连接。控制器向运送装置、夹持装置7、升降机构发送启停信号，控制器向夹爪6发送开合信号。

如图7所示，开盖合盖方法，应用于上述的开盖合盖系统，包括以下步骤：

1、夹持装置7置于放置位，夹杆708呈打开状态，将试管3放置于夹杆708之间的缓冲件凹槽内；

2、开启系统控制器，运送装置驱动夹持装置7向扫描器4移动，且控制器控制夹持装置7电机701正转，夹杆708端部向试管3靠近，实现预夹紧后电机701停止；

3、试管3到达扫描位处时，夹杆708对试管3已实现预夹紧，电机701再正转，夹持装置7夹持住试管3并带动试管3旋转，在试管3旋转过程中夹持装置7经过扫描器4，扫描器4扫描试管3一周以读取试管3外壁上粘贴的条形码信息；

4、电机701继续正转，夹杆708持续挤压缓冲件，实现对试管3的不断夹紧，扭矩限制器706达到设定值后处脱离状态，动力件与撑件709之间断开动力传递，试管3被夹紧固定；

5、试管3到达开合盖位时，位置传感器I向控制器发送到位信号，控制器接收到位信号后，控制器控制动力件和运送装置停止，并控制升降机构启动，升降机构带动呈开状态的夹爪6下降；

6、夹爪6到达试管3盖处，位置传感器II向控制器发送到位信号，控制器接收到位信号后，控制器控制升降机构停止，并控制夹爪6闭合以夹紧试管3盖，然后启动升降机构带动夹爪6上升，实现开盖；

7、试管3开盖后，进行样本提取；

8、样本提取完成后，启动升降机构带动夹爪6下降，控制器再接收到位置传感器II监测夹爪6到位的信号时，控制器控制夹爪6开启以松开试管3盖，然后启动升降机构带动夹爪6上升，实现合盖；

9、试管3完成合盖后，运送装置运送试管3至放置位，扭矩限制器706复位，控制控制夹持装置7电机701反转，夹杆708上端部远离试管3，取出已完成合盖的试管3，可结束流程或放入新的待检测的试管3，进行下一轮的开盖合盖及信息读取。

针对现有技术中的不足之处，本发明提供一种能够兼容不同规格真空试管3，自动读取样本信息，并自动完成试管3开盖、合盖的夹持装置7及开盖合盖系统。夹持装置7通过夹杆708安装在撑件709倾斜滑孔709a中，且夹杆708外螺纹与导件710的螺纹段710a相啮合，即可实现由一个动力源完成夹紧试管3以及使试管3旋转两个动作，从而可较大幅度地减小整体装置的体积、结构的复杂程度以及成本。同时，因夹杆708可在撑件709倾斜滑孔709a中移动，所以该夹持装置7可通过夹杆708的伸缩来适应不同管径的真空试管3。另外，夹杆708在撑件709圆周方向上均匀布置，且各个夹杆708的伸缩量一致，使得该夹持装置7具有很好的定心功能，从而能够保证在开盖过程中，夹爪6能与试管3保持同心，可以避免因夹爪6与试管3不同心造成开盖失败或者损坏试管3。

另外，夹持装置7中还设置有扭矩限制器706，可使试管3在夹持的过程中，控制夹持力在可控范围内，既能提供足够夹紧力的同时，又不至于使夹紧力过大，对真空试管3造成损伤。

本发明通过对现有的关于开盖、合盖以及信息读取装置的改进，解决了设备成本高、结构复杂、流程繁琐以及对试管3兼容性不强的问题，可以通过三个动力源就能实现简便地进行试管3信息读取、并可以对不同外径、高度的真空试管3进行开盖与合盖。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.夹持装置，其特征在于：夹持装置包括导件、撑件、夹件和动力件，用于驱动撑件转动的动力件与撑件固定，夹件包括至少两根夹杆，夹杆端部相互靠近地倾斜设置，夹杆可滑动地与撑件连接，夹杆滑动方向与其倾斜方向平行，导件固定设置，夹件与导件螺旋传动，在螺旋传动的作用下随撑件转动的夹杆端部相互靠近或远离夹持物。

2.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于：撑件上倾斜设置有滑孔，夹杆可沿孔滑动地设于滑孔中。

3.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于：夹杆上设有外螺纹，导件设置一环螺纹段，夹杆上的外螺纹与导件上的螺纹段啮合。

4.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于：夹持装置还包括扭矩限制器，用于传递动力和断开动力传递的扭矩限制器设置在动力件与撑件之间。

5.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于：夹杆与夹持物之间设置有用于缓冲夹杆对夹持物产生的夹紧力的缓冲件。

6.开盖合盖系统，其特征在于：开盖合盖系统包括如权利要求1～5所述的夹持装置，还包括：

用于运送夹持装置到开合盖位的运送装置，运送装置与夹持装置固定；

用于读取信息的扫描器，扫描器安装于夹持装置运送轨迹的一侧；

用于驱动夹爪升降的升降机构和用于夹盖的夹爪，升降机构与夹爪固定，夹爪设置在开合盖位的上方。

7.根据权利要求6所述的开盖合盖系统，其特征在于：开盖合盖系统还包括控制器，运送装置、夹持装置、升降机构和夹爪分别通过通信模块与控制器进行信号连接。

8.根据权利要求7所述的开盖合盖系统，其特征在于：开盖合盖系统还包括位移传感器I，用于监测夹持物到位的位移传感器I设置在开合盖位处，位移传感器I通过通信模块与控制器信号连接。

9.根据权利要求7所述的开盖合盖系统，其特征在于：开盖合盖系统还包括位移传感器II，用于监测夹爪到位的位移传感器II设置于与盖同高处，位移传感器II通过通信模块与控制器信号连接。

10.开盖合盖方法，应用于如权利要求6～9所述的开盖合盖系统，其特征在于：包括以下步骤：

S1，将夹持物放置于夹持装置的夹杆之间，运送装置驱动夹持装置移动，控制器启动夹持装置的动力件，夹杆端部向夹持物靠近；

S2，夹持装置夹持住夹持物并带动夹持物旋转，在夹持物旋转过程中夹持装置经过扫描器，扫描器扫描夹持物一周以读取信息，扭矩限制器达到设定值后处脱离状态，动力件与撑件之间断开动力传递；

S3，控制器接收到位置传感器I监测夹持装置到达开合盖位的信号时，控制器控制动力件和运送装置停止，并控制升降机构启动，升降机构带动夹爪下降；

S4，控制器接收到位置传感器II监测夹爪到位的信号时，控制器控制升降机构停止，并控制夹爪动作以夹紧夹持物的盖体，然后启动升降机构带动夹爪上升，实现开盖；

S5，启动升降机构带动夹爪下降，控制器再接收到位置传感器II监测夹爪到位的信号时，控制器控制夹爪动作以松开夹持物的盖体，然后启动升降机构带动夹爪上升，实现合盖。