全自动生化分析仪的精密二维联动机构

摘要

本发明公开了一种全自动生化分析仪的精密二维联动机构，包括臂支座(2)、主轴(1)、旋转机构和垂直运动机构(6)，旋转机构和垂直运动机构均连接在臂支座(2)上；旋转机构包括电机(5)、通过同步带(4)传动连接的主动轮(3)和从动轮(7)；主轴(1)为光轴，主轴(1)的上端转动连接在从动轮(7)中心处，下端通过转动组件与从动轮(7)连接，主轴(1)的下端设有吸液管装夹装置，并且主轴(1)下端通过导向机构与臂支座(2)滑动连接。采用以上结构后，主轴同时实现轴向的导向和周向的传动，而转动组件、主轴均没有加工花键轴或者花键孔，因此，零件的机加工大大简化，相应的生产成本也大大降低。

说明书

技术领域

本发明涉及生化分析设备的技术领域，具体讲是一种全自动生化分析仪的精密二维 联动机构。

背景技术

全自动生化分析仪，是根据光电比色原理来测量体液中某种特定化学成分的仪器， 由于其测量速度快、准确性高、消耗试剂量小，被广泛应用在各级医院、防疫站、计划 生育服务站等场所。它的原理就是将原始手工操作过程中的取样、混匀、温浴检测、结 果计算、判断、显示和打印结果及清洗等步骤全部或者部分自动运行。因此，为了实现 自动化，势必将手工操作用机械臂来代替上述这些操作。现有技术中，机械臂包括臂支 座、电机、同步带传动副和主轴，电机安装在臂支座上，电机的输出轴与同步带传动副 中的主动轮连接，从动轮转动连接在臂支座上，由于主轴与从动轮之间既要实现转动连 接又要实现滑动连接，因此主轴通过花键与从动轮连接，这样，旋转动力从电机通过同 步带传动副到主轴上，实现主轴上端连接的机械头的转动。如国家知识产权局网站上公 开的公开号为CN201514411U的“生化分析仪用三维运动机械臂”专利，它包括采样机 构、旋转机构、垂直运动机构和机架，采样机构包括采样/试剂针及采样/试剂针连接件， 旋转机构包括旋转方向电机、旋转主动轮、旋转皮带及旋转被动轮，垂直运动机构包括 纵向运动电机、纵向运动主动轮、纵向皮带及位于机架下部的纵向被动轮；采样/试剂 针连接件另一端与平行于采样/试剂针的滚珠花键轴的上端连接，滚珠花键轴的直线轴 承设置在第一轴承内，滚珠花键轴的下端通过联接器与纵向皮带连接，旋转被动轮通过 第一轴承与滚珠花键轴连接。当电机旋转时，通过皮带传动传递扭矩给滚珠花键轴，再 传递给滚珠花键轴上端的采样/试剂连接件。

但是，上述这种全自动生化分析仪的机械臂存在的问题是：

1)带动采样/试剂连接件转动的是花键轴，动力通过从动轮与花键轴的花键连接传 递到上端的采样/试剂连接件，因此，花键轴上要加工有花键，相应的从动轮上也要加 工有花键孔，从而为了保证零件之间的配合的准确性，导致零件加工精度高，生产成本 高；

2)主轴的上端与生化分析仪的机械头连接，换句话说，主轴的下端和上端均没有 受到限位，这样主轴在进行上下滑动时，主轴的上端与下端均容易产生晃动，从而不利 于取样，导致影响生化分析仪的正常使用性能；

3)现有技术中，机械臂的吸液管从主轴中心穿过，并在主轴底端缠绕数圈后通往 储液箱，因此：一方面，由于吸液管缠绕在主轴底端，当主轴作竖直方向的上下滑动时， 或者主轴作周向的旋转时，都会将吸液管拉紧压扁，这样，吸液就不能正常进行，甚至 出现吸液管堵塞的状况，不利于全自动生化分析仪的正常操作；二方面，吸液管由于是 塑料材料制成的，在经过多次拉紧动作后，材料会产生疲劳，到达疲劳极限后，吸液管 就会破损，因此，需要更换吸液管，增加成本，并影响工作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种加工简单、成本低的全自动生化分析仪的 精密二维联动机构。

为解决上述技术问题，本发明提供的全自动生化分析仪的精密二维联动机构，包括 臂支座、主轴、带动主轴作周向转动的旋转机构和带动主轴作垂直移动的垂直运动机构， 旋转机构和垂直运动机构均连接在臂支座上；所述的旋转机构包括电机、通过同步带传 动连接的主动轮和从动轮；所述的主轴为光轴，主轴的上端转动连接在从动轮中心处， 主轴的下端通过转动组件与从动轮连接，主轴的下端设有吸液管装夹装置，并且主轴下 端通过导向机构与臂支座滑动连接。

所述的转动组件包括升降导向杆、连接块和旋转底板，升降导向杆的上端与从动轮 的下端面固定连接，下端与旋转底板的一端连接，旋转底板的另一端转动连接在臂支座 底部，连接块的一端与升降导向杆的中部滑动连接，另一端与主轴的下端固定连接。

所述的从动轮的中心与主轴的转动连接处包括第一滚动轴承，第一滚动轴承的内圈 与主轴套接，外圈与从动轮紧配并通过紧定螺钉锁紧。

所述的连接块与主轴的下端固定连接是指，该连接处的连接块上设有径向的与用于 连接主轴的安装孔相通的开口槽，开口槽两侧的连接块侧壁通过螺栓紧固连接。

所述的连接块与升降导向杆的中部滑动连接是指，连接块上紧配有滑套，滑套的上 下两端分别通过轴用挡圈与连接块进行轴向限位，升降导向杆滑动连接在滑套内。

所述的旋转底板与臂支座底部转动连接是指，该转动连接处包括第二滚动轴承和底 座，旋转底板与底座轴向通过螺栓紧固连接，底座与第二滚动轴承的内圈紧配，第二滚 动轴承的外圈与臂支座底部紧配。

所述的导向机构包括直线导轨副和安装板，安装板连接在主轴的下端，主轴的下端 通过直线导轨副与臂支座滑动连接，并且主轴与直线导轨副之间为转动连接。

所述的直线导轨副包括直线导轨、导轨滑块和导轨连接块，直线导轨竖直安装在臂 支座的侧壁上，导轨滑块滑动连接在直线导轨上，导轨连接块的一端固定连接在导轨滑 块上，另一端与安装板固定连接。

所述的安装板与主轴下端的连接处包括压盖、带法兰面的轴承和C型卡扣，压盖套 接在主轴上并位于安装板上，带法兰面的轴承紧配在安装板的安装孔中，并且带法兰面 的轴承的上端套接在压盖内，法兰面位于安装板下，主轴依次穿过压盖、带法兰面的轴 承后与C型卡扣卡接并进行轴向限位；所述的主轴下端与带法兰面的轴承之间为转动连 接。

所述的吸液管装夹装置包括吸液管和直线固定导板，所述的走线固定导板的一端固 定连接在安装板下，走线固定导板的另一端具有走线孔，与主轴连接的连接处具有出线 孔，主轴的轴向中心孔与走线固定导板上的出线孔对准；吸液管穿过主轴后依次穿过出 线孔和走线孔后与储液箱连通。

采用以上结构后，本发明与现有技术相比，具有以下的优点：

1)由于主轴采用了光轴的结构，代替了原有的花键轴，使主轴依然具有轴向的导 向作用，同时又通过转动组件将从动轮的转动传递到主轴，实现主轴上端机械头的转动， 而转动组件、主轴均没有加工花键轴或者花键孔，因此，零件的机加工大大简化，相应 的生产成本也大大降低；

2)转动组件采用了升降导向杆、连接块和旋转底座的结构，将从动轮的转动依次 通过升降导向杆、连接块传递到主轴，结构简单、加工简单、成本低；

3)装配中第一滚动轴承、第二滚动轴承及滑套的使用，均是为了连接处的转动或 者滑动更加灵活，动作灵敏度更高；

4)由于在主轴的下端通过直线导轨副与臂支座连接，使主轴在上下滑动时通过直 线导轨副进行导向，因此，主轴的上下滑动更加稳定、顺滑，保证了主轴的下端与上端 均不会产生晃动，从而进一步保证了分析仪的正常使用性能；

5)由于吸液管从主轴底部穿出后从走线固定导板的出线孔中穿过，并且最后从走 线孔中穿过连通到储液箱中，因此，吸液管并没有缠绕在主轴底端，因此，吸液管并不 会随着主轴的上下滑动和周向转动而产生拉紧压扁的现象，从而保证联动机构的正常使 用；另一方面，减少了吸液管的疲劳强度，延长了吸液管的使用寿命，节省使用成本。

附图说明

图1是本发明全自动生化分析仪的精密二维联动机构的立体结构示意图。

图2是本发明全自动生化分析仪的精密二维联动机构的立体结构示意图。

图3是本发明全自动生化分析仪的精密二维联动机构的剖视结构示意图。

图4是本发明中主轴下端结构的结构示意图。

图5是本发明中主轴下端连接结构的爆炸结构示意图。

其中，1、主轴；2、臂支座；3、主动轮；4、同步带；5、电机；6、垂直运动机构； 7、从动轮；8、升降导向杆；9、开口槽；10、滑套；11、轴用挡圈；12、连接块；13、 压盖；14、安装板；15、走线固定导板；16、直线导轨；17、旋转底板；18、导轨滑块； 19、导轨连接块；20、紧定螺钉；21、第一滚动轴承；22、带法兰面的轴承；23、C型 卡扣；24、底座；25、第二滚动轴承；26、吸液管；27、出线孔；28、走线孔；29、螺 栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

由图1～图5所示的本发明全自动生化分析仪的精密二维联动机构的结构示意图可 知，它包括臂支座2、主轴1、带动主轴1作周向转动的旋转机构和带动主轴1作垂直 移动的垂直运动机构6，旋转机构和垂直运动机构均连接在臂支座2上。所述的旋转机 构包括电机5、通过同步带4传动连接的主动轮3和从动轮7。所述的主轴1为光轴， 主轴1的上端转动连接在从动轮7中心处，主轴1的下端通过转动组件与从动轮7连接， 主轴1的下端设有吸液管装夹装置，并且主轴1下端通过导向机构与臂支座2滑动连接。

所述的转动组件包括升降导向杆8、连接块12和旋转底板17，升降导向杆8的上 端与从动轮7的下端面固定连接，下端与旋转底板17的一端连接，旋转底板17的另一 端转动连接在臂支座2底部，连接块12的一端与升降导向杆8的中部滑动连接，另一 端与主轴1的下端固定连接。

所述的从动轮7的中心与主轴1的转动连接处包括第一滚动轴承21，第一滚动轴承 21的内圈与主轴1套接，外圈与从动轮7紧配并通过紧定螺钉20锁紧。

所述的连接块12与主轴1的下端固定连接是指，该连接处的连接块12上设有径向 的与用于连接主轴1的安装孔相通的开口槽9，开口槽9两侧的连接块12侧壁通过螺栓 紧固连接。

所述的连接块12与升降导向杆8的中部滑动连接是指，连接块12上紧配有滑套10， 滑套10的上下两端分别通过轴用挡圈11与连接块12进行轴向限位，升降导向杆8滑 动连接在滑套10内。

所述的旋转底板17与臂支座2底部转动连接是指，该转动连接处包括第二滚动轴 承25和底座24，旋转底板17与底座24轴向通过螺栓29紧固连接，底座24与第二滚 动轴承25的内圈紧配，第二滚动轴承25的外圈与臂支座2底部紧配。

所述的导向机构包括直线导轨副和安装板14，安装板14连接在主轴1的下端，主 轴1的下端通过直线导轨副与臂支座2滑动连接，并且主轴1与直线导轨副之间为转动 连接。

所述的直线导轨副包括直线导轨16、导轨滑块18和导轨连接块12，直线导轨16 竖直安装在臂支座2的侧壁上，导轨滑块18滑动连接在直线导轨16上，导轨连接块12 的一端固定连接在导轨滑块18上，另一端与安装板14固定连接。

所述的安装板14与主轴1下端的连接处包括压盖13、带法兰面的轴承22和C型 卡扣23，压盖13套接在主轴1上并位于安装板14上，带法兰面的轴承22紧配在安装 板14的安装孔中，并且带法兰面的轴承22的上端套接在压盖13内，法兰面位于安装 板14下，主轴1依次穿过压盖13、带法兰面的轴承22后与C型卡扣23卡接并进行轴 向限位。所述的主轴1下端与带法兰面的轴承22之间为转动连接。

所述的吸液管装夹装置包括吸液管26和走线固定导板15，所述的走线固定导板15 的一端固定连接在安装板14下，走线固定导板15的另一端具有走线孔28，且与主轴1 连接的连接处具有出线孔27，主轴1的轴向中心孔与走线固定导板15上的出线孔27 对准。吸液管26穿过主轴1后依次穿过出线孔27和走线孔28后与储液箱连通。

本发明的工作过程如下：电机5启动，通过同步带传动副将扭矩传递到从动轮7， 从动轮7的旋转带动升降导向杆8以从动轮7的轴心为中心作旋转，从而使连接块12 作旋转，从而使主轴1转动；垂直运动机构6运行时，带动主轴1作竖直方向的滑动， 此时主轴1的下端通过安装板14的连接在直线导轨副上滑动。

以上所述，仅是本发明较佳可行的实施示例，不能因此即局限本发明的权利范围， 对熟悉本领域的技术人员来说，凡运用本发明的技术方案和技术构思做出的其他各种相 应的改变都应属于在本发明权利要求的保护范围之内。