一种多通道丝杆驱动冻存管管盖操作单元的制作方法

1.本发明涉及生物药品生产技术领域，具体为一种多通道丝杆驱动冻存管管盖操作单元。


背景技术：

2.冻存管盖开启与关闭是生物药品生产过程中的关键环节，在研发与生产阶段大规模使用，需要合适的旋转头将冻存管盖子大批量并行旋开和拧紧，其效率直接影响生物药品的产量，且其可靠性直接影响生产全流程的可靠性。目前一线生产过程中，大量使用人工操作的方式，人员成本高操作效率低。进口产品实现了8通道，96通道的操作模块，普遍采用多层/多级齿轮系结构或皮带齿轮结构，复杂度高、成本高、体积大、且易形成不同轴间的不同步与失步。本发明旨在通过一种新型的并行丝杆结构的，实现96个冻存管批量操作。同时大大降低单元的运动结构复杂度，有效优化成本，大大降低模块运行过程中的故障概率，因此需要一种多通道丝杆驱动冻存管管盖操作单元对上述问题做出改善。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种多通道丝杆驱动冻存管管盖操作单元，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种多通道丝杆驱动冻存管管盖操作单元，包括安装支架，所述安装支架的正面安装有单元运动z轴电缸，所述单元运动z轴电缸上安装有单元安装底板，所述单元安装底板的正面左侧安装有一号板运动电缸，所述单元安装底板的正面右侧安装有三号板运动电缸，所述一号板运动电缸上安装有一号板，所述三号板运动电缸上安装有三号板，所述单元安装底板上且与一号板和三号板之间设置有二号板，所述单元安装底板的底部前侧设置有冻存管载板，所述冻存管载板的端部阵列放置有冻存管，所述一号板上阵列安装有转轴，所述二号板上安装有单通道组件。
6.作为本发明优选的方案，所述单通道组件包括丝杆轴、轴承座、顶出杆、卡紧结构、限位螺母、弹簧卡环、缓冲弹簧和拧紧头，所述丝杆轴的内部中间处设置有卡紧结构，所述丝杆轴的内部通过卡紧结构安装有顶出杆，所述丝杆轴的上侧安装有轴承座，所述顶出杆的上端设置有限位螺母，所述顶出杆的外壁上且位于丝杆轴的下侧设置有弹簧卡环，所述顶出杆的下端设置有拧紧头，所述顶出杆的外壁上且位于弹簧卡环和拧紧头之间设置有缓冲弹簧。
7.作为本发明优选的方案，所述顶出杆位于丝杆轴内嵌可自由上下移动，配合缓冲弹簧实现操作过程中拧紧头与管盖高度自适应配合。
8.作为本发明优选的方案，所述一号板上阵列开设有96个螺母结构，丝杆轴与一号板的螺母结构配合，实现旋转运动。
9.作为本发明优选的方案，所述顶出杆的上端通过限位螺母与三号板连接。
10.作为本发明优选的方案，所述丝杆轴通过轴承座和转轴与二号板连接。
11.作为本发明优选的方案，所述拧紧头头部设计成轮廓倒圆结构。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
13.1.本发明中，通过设置的拧紧头插入冻存管盖中，实现管盖卡紧；通过设置的缓冲弹簧实现在开盖、关盖过程中，上下挤压过程中拧紧头的伸长与缩短；通过设置的丝杆轴与一号板的螺母结构配合，实现旋转运动；通过设置的轴承座能够保障丝杆轴的小摩擦旋转；通过设置的顶出杆完成关盖操作后顶出冻存管管帽；通过设置的限位螺母实现顶出杆的固定。
14.2.本发明中，通过丝杆轴与一号板的配合运动，将一个主驱动部件的直线运动转化为96通道转轴的旋转运动，使96个转轴同步顺时针或逆时针转动，实现开盖与关盖的操作；工作头安装在单元运动z轴电缸上，实现工作头96个拧紧头与孔板内冻存管统一的对准，及开盖、关盖操作过程中的伴随运动；通过阵列的单通道组件会在盖子旋开和拧紧后，将拧紧头和冻存管的盖子分离，通过拧紧头头部设计成轮廓倒圆结构实现拧紧头与冻存管管盖的有效卡紧配合，及插入拔出过程中的导向。
15.3.本发明中，通过该操作单元具有高效率，单次实现最多96通道冻存管开关盖；整机结构简单、紧凑，单一驱动机构设计实现了多轴的同步旋转；相比多级/多层齿轮系驱动结构，大大降低安装、修配难度，大大降低加工成本；相比多级/多层齿轮系驱动结构，避免齿轮系长期工作后间隙增大带来的失步问题；相比多级/多层齿轮系驱动结构，可进一步优化单元空间，适合全自动系统紧凑空间安装。
附图说明
16.图1为本发明的整体结构示意图；
17.图2为本发明的单通道组件结构示意图；
18.图3为本发明的运动实现详细结构示意图；
19.图4为本发明的拧紧头结构示意图。
20.图中：1、安装支架；2、单元运动z轴电缸；3、单元安装底板；4、一号板运动电缸；5、三号板运动电缸；6、一号板；7、三号板；8、二号板；9、冻存管载板；10、冻存管；11、转轴；12、单通道组件；13、丝杆轴；14、轴承座；15、顶出杆；16、卡紧结构；17、限位螺母；18、弹簧卡环；19、缓冲弹簧；20、拧紧头。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述,附图中给出了本发明的若干实施例,但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
23.需要说明的是，当元件被称为“固设于”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”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
25.请参阅图1
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4本发明提供一种技术方案：
26.一种多通道丝杆驱动冻存管管盖操作单元，包括安装支架1，安装支架1的正面安装有单元运动z轴电缸2，单元运动z轴电缸2上安装有单元安装底板3，单元安装底板3的正面左侧安装有一号板运动电缸4，单元安装底板3的正面右侧安装有三号板运动电缸5，一号板运动电缸4上安装有一号板6，三号板运动电缸5上安装有三号板7，单元安装底板3上且与一号板6和三号板7之间设置有二号板8，单元安装底板3的底部前侧设置有冻存管载板9，冻存管载板9的端部阵列放置有冻存管10，一号板6上阵列安装有转轴11，二号板8上安装有单通道组件12。
27.实施例，请参照图2、3和4，单通道组件12包括丝杆轴13、轴承座14、顶出杆15、卡紧结构16、限位螺母17、弹簧卡环18、缓冲弹簧19和拧紧头20，丝杆轴13的内部中间处设置有卡紧结构16，丝杆轴13的内部通过卡紧结构16安装有顶出杆15，丝杆轴13的上侧安装有轴承座14，顶出杆15的上端设置有限位螺母17，顶出杆15的外壁上且位于丝杆轴13的下侧设置有弹簧卡环18，顶出杆15的下端设置有拧紧头20，顶出杆15的外壁上且位于弹簧卡环18和拧紧头20之间设置有缓冲弹簧19，通过设置的拧紧头20插入冻存管盖中，实现管盖卡紧；通过设置的缓冲弹簧19实现在开盖、关盖过程中，上下挤压过程中拧紧头20的伸长与缩短；通过设置的丝杆轴13与一号板6的螺母结构配合，实现旋转运动；通过设置的轴承座14能够保障丝杆轴13的小摩擦旋转；通过设置的顶出杆15完成关盖操作后顶出冻存管10管帽；通过设置的限位螺母17实现顶出杆15的固定。
28.实施例，请参照图1、2、3和4，顶出杆15位于丝杆轴13内嵌可自由上下移动，配合缓冲弹簧19实现操作过程中拧紧头20与管盖高度自适应配合，一号板6上阵列开设有96个螺母结构，丝杆轴13与一号板6的螺母结构配合，实现旋转运动，顶出杆15的上端通过限位螺母17与三号板7连接，丝杆轴13通过轴承座14和转轴11与二号板8连接，拧紧头20头部设计成轮廓倒圆结构，通过丝杆轴13与一号板6的配合运动，将一个主驱动部件的直线运动转化为96通道转轴11的旋转运动，使96个转轴11同步顺时针或逆时针转动，实现开盖与关盖的操作；工作头安装在单元运动z轴电缸2上，实现工作头96个拧紧头20与孔板内冻存管10统一的对准，及开盖、关盖操作过程中的伴随运动；通过阵列的单通道组件12会在盖子旋开和拧紧后，将拧紧头20和冻存管10的盖子分离，通过拧紧头20头部设计成轮廓倒圆结构实现拧紧头20与冻存管10管盖的有效卡紧配合，及插入拔出过程中的导向。
29.工作原理：使用时，安装支架1用于整个单元在自动化系统上的安装；单元运动z轴电缸2用于工作头的上下运动，实现转轴11与冻存管盖的接触对齐；一号板运动电缸4驱动一号板6实现上下运动，将一号板6直线运动转化为阵列的转轴11旋转运动；使开盖、关盖关键运动的实现，上下位置固定后，实现对转轴11旋转运动的锁死；三号板运动电缸5驱动三
号板7实现上下运动，实现冻存管10阵列管盖从转轴11上的脱出；单元安装底板3用于工作头在单元运动z轴运动电缸2上的安装，带动工作头的z轴运动；一号板6通过丝杆轴13与板上螺母结构的配合，实现直线运动向旋转运动的转化，板上96个阵列螺母结构，实现96通道转轴11的并行旋转；二号板8固定在单元安装底板3上，实现一号板6，三号板7上运动结构与附属结构的安装固定，并实现一号板6的转轴11、三号板7管帽脱出导杆的安装、导向；三号板7实现管帽脱出导杆阵列的安装，由电缸驱动上下直线运动，实现脱帽操作；转轴11阵列：实现96个冻存管10并行的开盖、关盖操作；二号板8固定，一号板6上下运动，带动丝杆轴13旋转，将直线运动转化为旋转运动，通过丝杆轴13与顶出杆15的卡紧结构16，带动顶出杆15旋转，顶出杆15带动拧紧头20旋转实现开盖、关盖操作，顶出杆15在丝杆轴13内嵌可自由上下移动，配合缓冲弹簧19，实现操作过程中拧紧头20与管盖高度自适应配合；
30.开盖全流程操作流程：
31.step#1：单元z轴电缸、一号板电缸、二号板电缸，回到home位置；
32.step#2：单元z轴电缸，带动工作头向下运动，拧紧头20有效插入冻存管管盖；
33.step#3：一号板6向上或者向下运动，实现拧紧头20的开盖操作；
34.step#4:单元z轴电缸，带动工作头向上运动，实现管盖的脱离；
35.关盖全流程操作流程：
36.step#1：单元z轴电缸，带动工作头向下运动，悬挂在拧紧头20的管盖与管体接触；
37.step#2：一号板6向上或者向下运动，实现拧紧头20的关盖旋转，同时z轴电缸随动，实现管盖的拧入；
38.step#3：管盖拧入后，三号板电缸带动顶出杆15向下移动，并配合z轴电缸向下移动，将管盖顶出；
39.step#4：三号板电缸带动顶出杆15向上移动，顶出杆15收回；
40.step#5:单元z轴电缸，带动工作头向上运动，实现管盖的脱离。
41.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。