TWI804974B - 吸液器的吸管尖連接裝置及連接方法 - Google Patents

Abstract

本發明係一種吸液器的吸管尖連接裝置，其包含有一底座、一第一定位機構、一第二定位機構、一連接座、一吸液器固定座及一傾斜致動器。第一定位機構控制連接座於第一方向的位置，第二定位機構控制連接座於第二方向的上下移動。吸液器固定座樞設連接座，當吸液器固定座樞轉時，吸液器固定座遠離樞轉軸線的一端會朝第一方向及第二方向移動。傾斜致動器設於連接座，並且控制吸液器固定座相對該連接座的角度。傾斜致動器電連接第一及第二定位機構。藉此，吸液器以傾斜的姿態下移插入吸管尖，可大幅降低定位的準確度要求，進而使連接吸管尖的作業能夠自動化。

Description

吸液器的吸管尖連接裝置及連接方法

本創作係涉及一種生化實驗室的自動化設備，尤指一種吸液器的吸管尖連接裝置。

吸液器是一種用於精確吸取定量體積的液體，並且將吸取的液體注入其他容器的實驗室器材，吸液器使用時會與一吸管尖搭配使用。吸液器的底部具有一圓柱狀的連接部，吸管尖的頂端為圓筒狀且具有一安裝開口，吸管尖透過安裝開口緊密地套設固定於吸液器的連接部外，使用時以吸管尖吸取及注入液體。吸管尖為拋棄式的耗材，會經常進行更換以避免吸管尖內殘留的少量液體造成污染。更換吸管尖時，會以吸液器的機構強制吸管尖與連接部分離，然後將連接部對準新的吸管尖的安裝開口後，將連接部從安裝開口插入以連接新的吸管尖。

為了確保吸液器與吸管尖能夠緊密結合，連接部的外徑與吸管尖的安裝開口內徑非常接近，因此連接部的軸線必須精確對準吸管尖的軸線才能插入。以人工操作時，尚能根據視覺及手感回饋來將連接部對準插入吸管尖，但對於只能按照固定路徑移動的自動化設備而言，只要吸管尖與或吸液器其中一者的原始位置稍有偏差，便會使連接部的軸線偏離吸管尖的軸線，造成更換失敗。然而，實務上吸液器與吸管尖的原始位置存在偏差，因此目前只能以人工的方式將吸液器連接新的吸管尖，導致作業速度緩慢以及人力需求較高。

因此，現有技術的吸液器的吸管尖連接裝置及連接方法實有待加以改良。

有鑑於前述之現有技術的缺點及不足，本創作提供一種吸液器的吸管尖連接裝置及連接裝置以使吸液器的吸管間替換能夠透過自動化設備操作。

為達到上述的創作目的，本創作所採用的技術手段為設計一種吸液器的吸管尖連接裝置，其中包含： 一底座； 一第一定位機構，其設於該底座，並且沿一第一方向延伸；該第一定位機構具有： 一第一滑座，其可沿該第一方向滑動； 一第一致動器，其控制該第一滑座沿該第一方向的位置； 一第二定位機構，其連動於該第一滑座，並且沿一第二方向上下延伸，該第二定位機構具有： 一第二滑座，其可沿該第二方向上下滑動； 一第二致動器，其控制該第二滑座沿該第二方向的位置； 一連接座，其設於該第二滑座； 一吸液器固定座，其設於該連接座，並且可以一樞轉軸線為軸相對該連接座樞轉；該吸液器固定座具有 一吸液器連接部，當該吸液器固定座相對該連接座樞轉時，該吸液器連接部相對該底座朝該第一方向及該第二方向移動； 一傾斜致動器，其設於該連接座，並且控制該吸液器固定座相對該連接座的角度；該傾斜致動器電連接該第一致動器及該第二致動器。

吸管尖連接裝置於使用時，將吸管尖以安裝開口朝上的姿態放置於吸液器固定座的下方，同時將吸液器以連接部朝下的姿態固定於吸液器固定座上；此時從側向視之，吸液器的連接部大致平行於吸管尖，連接部的外端面與環壁的連接處呈直角狀。接著，以傾斜致動器使吸液器的連接部傾斜於吸管尖，藉此使外端面與環壁所形成的其中一直角指向吸管尖的安裝開口，同時，以第一致動器將直角的尖點定位於安裝開口的上方，而後以第二致動器將吸液器下移，使尖點從安裝開口插入吸管尖，並且還可以進一步以連接部的環壁抵靠安裝開口周緣來協助定位。

吸管尖的尖點插入後，以傾斜致動器將吸液器回復與吸管尖逐漸恢復平行，過程中以第一致動器及第二致動器補償連接部在傾斜過程中的偏移。待吸液器與吸管尖恢復平行後，以第二致動器使吸液器下移而迫緊固定吸管尖。

為達到上述的創作目的，本創作進一步提供一種吸液器的吸管尖連接方法，包含以下步驟： 換管預備：將一吸液器固定於一吸液器固定座，該吸液器的底部突出有至少一圓柱狀的連接部；以一第一致動器控制該吸液器固定座沿一第一方向的位置；以一第二致動器控制該吸液器固定座的上下移動；以一傾斜致動器控制該吸液器固定座的角度；準備至少一吸管尖；該至少一吸管尖上下延伸；該至少一吸管尖的頂部形成有一安裝開口； 傾斜插入：以該傾斜致動器使該吸液器的該至少一連接部的軸線傾斜於該至少一吸管尖的軸線；以該第一致動器將該吸液器的該至少一連接部的外端對準該至少一吸管尖的該安裝開口；而後以該第二致動器下移該吸液器，使該至少一連接部從該至少一吸管尖的該安裝開口處進入該至少一吸管尖； 回正下壓：以該傾斜致動器、該第一致動器及該第二致動器使該吸液器以該至少一連接部為中心旋轉，並使該吸液器的該至少一連接部的軸線重合於該至少一吸管尖的軸線，並且使該至少一連接部的外端面完全進入該至少一吸管尖，而後以該第二致動器下壓該吸液器以使該吸液器的該至少一連接部環繞迫緊該至少一吸管尖的內壁面。

本創作的優點在於，傾斜致動器可控制吸液器固定座相對底座的傾斜角度，使吸液器能夠以傾斜的姿態將連接部的尖點插入吸管尖的安裝開口，藉此，只要連接部的尖點位於安裝開口的上方，連接部便能夠插入安裝開口；也就是說，從側向視之，連接部的尖點只要位於安裝開口的寬度範圍內，連接部便能夠插入安裝開口，不需要將連接部的尖點精確對準安裝開口的中心點，藉此大幅降低定位的準確度要求，進而使吸液器連接新的吸管尖的作業能夠自動化，可提高作業速度並降低人力需求。

進一步而言，所述之吸液器的吸管尖連接裝置，其中該傾斜致動器具有：     一本體；其設於該連接座；一驅動桿，其可直線移動地穿設該本體，並且控制該吸液器固定座相對該連接座的角度。

進一步而言，所述之吸液器的吸管尖連接裝置，其中該吸管尖連接裝置進一步具有一連動機構，其連接該傾斜致動器及該吸液器固定座；該連動機構具有：一連接塊，其固設該傾斜致動器的該驅動桿；一連接桿，其相對兩端分別為一第一端及一第二端，該第一端樞設該連接塊，該第二端樞設該吸液器固定座。

進一步而言，所述之吸液器的吸管尖連接裝置，其中該連動機構進一步具有一導引滑座，其固設該傾斜致動器的該本體；一導引滑塊，其可平行該驅動桿移動地設於該導引滑座，並且與該傾斜致動器的該驅動桿間隔設置；該導引滑塊固設該連接塊。

進一步而言，所述之吸液器的吸管尖連接裝置，其中該吸液器固定座具有一吸液器驅動端，其位於該樞轉軸線的上方；該連接桿的該第二端樞設該吸液器固定座的該吸液器驅動端；該連接桿與該驅動桿的夾角介於40度至60度。

進一步而言，所述之吸液器的吸管尖連接裝置，其中該吸管尖連接裝置進一步具有一第三定位機構，其設於該第一定位機構的該第一滑座，並且沿一第三方向延伸，該第三定位機構具有：一第三滑座，其可沿該第三方向滑動；該第二定位機構設於該第三滑座；一第三致動器，其控制該第三滑座沿該第三方向的位置。

請參閱圖1及圖5所示，本發明之吸液器的吸管尖連接裝置用將吸管尖B連接至吸液器A的底部的連接部A1。吸液器A的底部較佳地突出有多個圓柱狀的連接部A1，但不以此為限，吸液器A的底部也可只有一個連接部A1。多個待連接的吸管尖B整齊排列於一盒體內，吸管尖B上下延伸，吸管尖B的頂部形成有一安裝開口。

請配合參閱圖1、圖2及圖4所示，吸液器的吸管尖連接裝置包含一底座10、一第一定位機構20、一第二定位機構30、一連接座40、一吸液器固定座50及一傾斜致動器60；且在本實施例中，進一步包含有一連動機構70及一第三定位機構80。

前述之第一定位機構20設於底座10，並且沿一第一方向D1延伸，第一方向較佳地為一水平的方向。第一定位機構20具有一第一滑座21及一第一致動器22。第一滑座21可沿第一方向D1滑動，      第一致動器22控制第一滑座21沿第一方向D1的位置。具體來說，第一定位機構20為水平設置的一線性模組，第一致動器22為一馬達，其透過一滾珠螺桿控制第一滑座21的位置。

前述之第二定位機構30連動於第一滑座21，藉此可透過第一定位機構20控制第二定位機構30沿第一方向D1的位置。在本實施例中，前述之第三定位機構80設於第一定位機構20的第一滑座21與第二定位機構30之間，也就是說，第二定位機構30是透過第三定位機構80連動於第一滑座21。第三定位機構80沿一第三方向D3(如圖4所示)延伸，且具有一第三滑座81及一第三致動器82。第三滑座81可沿第三方向D3滑動，第三致動器82控制第三滑座81沿第三方向D3的位置，藉此使第二定位機構30可在第三方向D3移動以對準其他實驗設備。在其他較佳實施例中，也可以省略第三定位機構80，將第二定位機構30直接設於第一滑座21上。

請配合參閱圖5至圖7所示，第二定位機構30沿一第二方向D2上下延伸，第二方向D2較佳地為鉛直，但第二方向D2不以完全鉛直為限，也可以稍微傾斜於鉛直方向。第二定位機構30具有一第二滑座31及一第二致動器32。第二滑座31可沿第二方向D2上下滑動，第二致動器32控制第二滑座31沿第二方向D2的位置。第二定位機構30具體來說為一線性模組。

請配合參閱圖3、圖5及圖6所示，連接座40設於第二滑座31，藉此可透過第一定位機構20及第二定位機構30控制連接座40在第一方向D1及第二方向D2的位置。

吸液器固定座50設於連接座40，並且可以一樞轉軸線L1為軸相對連接座40樞轉。吸液器固定座50具有一吸液器連接部52及一吸液器驅動端51。吸液器連接部52用於固定吸液器A，當吸液器固定座50相對連接座40樞轉時，吸液器連接部52相對底座10朝第一方向D1及第二方向D2移動；換句話說，當吸液器固定座50樞轉時，吸液器連接部52以樞轉軸線L1為軸沿一圓弧路徑移動，因此吸液器連接部52相對底座10產生第一方向D1上及第二方向D2上的移動分量。樞轉軸線L1非平行於第一方向D1及第二方向D2，且具體來說，樞轉軸線L1垂直於第一方向D1及第二方向D2。吸液器驅動端51位於樞轉軸線L1的上方。

前述之傾斜致動器60設於連接座40，並且控制吸液器固定座50相對連接座40的角度。在本實施例中，傾斜致動器60為一線性致動器，具有一本體61及一驅動桿62。本體61設於連接座40。驅動桿62可直線移動地穿設本體61，透過驅動桿62的移動來控制吸液器固定座50相對連接座40的角度。傾斜致動器60電連接第一致動器22及第二致動器32，藉此當傾斜致動器60使吸液器固定座50樞轉過程中，第一致動器22及第二致動器32可配合傾斜致動器60動態調整連接座40於第一方向D1及第二方向D2的位置，使吸液器A的連接部A1的位置在樞轉過程中大致保持固定。

前述之連動機構70連接傾斜致動器60及吸液器固定座50以將驅動桿62的線性移動轉換為吸液器固定座50的旋轉。連動機構70具有一連接塊71、一連接桿72、一導引滑座73及一導引滑塊74。

連接塊71固設傾斜致動器60的驅動桿62。連接桿72的相對兩端分別為一第一端及一第二端，第一端樞設連接塊71，第二端樞設吸液器固定座50的吸液器驅動端51。連接桿72與驅動桿62的夾角較佳地介於40度至60度，以使驅動桿62的線性移動能穩定且精確地轉換為吸液器固定座50的旋轉。

導引滑座73固設傾斜致動器60的本體61；導引滑塊74可平行驅動桿62移動地設於導引滑座73，並且與傾斜致動器60的驅動桿62間隔設置。導引滑塊74固設連接塊71，藉此，當連接塊71承受垂直於驅動桿62的力量時，導引滑塊74及導引滑座73可分攤力量，減少連接塊71因驅動桿62彎曲而發生的位移量。傾斜致動器60不以透過連動機構70連接吸液器固定座50為限，例如在其他實施例中，傾斜致動器60具有一可控制旋轉角度的輸出端，該輸出端直接連接連接座40以控制連接座40的角度，如此也可。

請配合參閱圖11所示，本發明之吸液器的吸管尖連接方法包含以下步驟：換管預備(S1)、傾斜插入(S2)及回正下壓(S3)。本實施例之吸管尖連接方法係透過前述之吸液器的吸管尖連接裝置進行作業，但不以此為限。

換管預備(S1)：請配合參閱圖5所示，將吸液器A固定於吸液器固定座50，吸液器A的底部如前述突出有多個圓柱狀的連接部A1。以第一致動器22控制吸液器固定座50沿第一方向D1的位置，以第二致動器32控制吸液器固定座50的上下移動(即吸液器固定座50在第二方向D2的移動)。以傾斜致動器60控制吸液器固定座50的角度。準備多個吸管尖B，吸管尖B如前述上下延伸，各吸管尖B的頂部如前述形成有一安裝開口。

傾斜插入(S2)：請配合參閱圖6及圖7所示，以傾斜致動器60使吸液器A的連接部A1的軸線L2(如圖6所示)傾斜於吸管尖B的軸線L3(如圖6所示)。以第一致動器22將吸液器A的連接部A1的外端對準吸管尖B的安裝開口，具體來說即是將連接部A1的外端面A11與環壁連接處所形成的直角的尖點A12定位於安裝開口的上方，而後以第二致動器32下移吸液器A，使連接部A1的尖點A12從吸管尖B的安裝開口進入吸管尖B。

回正下壓(S3)：請配合參閱圖7至圖9所示，以傾斜致動器60、第一致動器22及第二致動器32使吸液器A以連接部A1為中心旋轉，並使吸液器A的連接部A1的軸線L2重合於吸管尖B的軸線L3，並且使連接部A1的外端面A11完全進入吸管尖B，而後以第二致動器32下壓吸液器A以使連接部A1環繞迫緊該吸管尖B的內壁面，使連接部A1穩固地連接吸管尖B。

請配合參閱圖9及圖10所示，連接完成後，以第二致動器32將吸液器A上移，而後便可將吸液器A移動至他處以進行液體吸取及注入作業。

綜上所述，本發明藉由設置傾斜致動器60而使吸液器A能夠以傾斜的姿態將連接部A1的尖點A12插入吸管尖B的安裝開口，藉此，只要尖點A12位於安裝開口的上方，連接部A1便能夠插入安裝開口；也就是說，從安裝開口的開口方向視之，尖點A12只要位於安裝開口的範圍內，連接部A1便能夠插入安裝開口，不需要將尖點A12精確對準安裝開口的中心，藉此大幅降低定位的準確度要求，進而使吸液器A的吸管尖B替換操作可透過自動化設備操作，可提高作業速度並降低人力需求。

以上所述僅是本創作的較佳實施例而已，並非對本創作做任何形式上的限制，雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。

10:底座 20:第一定位機構 21:第一滑座 22:第一致動器 30:第二定位機構 31:第二滑座 32:第二致動器 40:連接座 50:吸液器固定座 51:吸液器驅動端 52:吸液器連接部 60:傾斜致動器 61:本體 62:驅動桿 70:連動機構 70:連動機構 71:連接座 72:連接桿 73:導引滑座 74:導引滑塊 80:第三定位機構 81:第三滑座 82:第三致動器 A:吸液器 A1:連接部 A11:外端面 A12:尖點 B:吸管尖 D1:第一方向 D2:第二方向 D3:第三方向 L1:樞轉軸線 L2:軸線 L3:軸線

圖1係本發明的吸液器的吸管尖連接裝置的立體外觀圖。 圖2係本發明的吸液器的吸管尖連接裝置的立體元件分解圖。 圖3係本發明的吸液器的吸管尖連接裝置的部分元件分解圖。 圖4係本發明的吸液器的吸管尖連接裝置的上視示意圖。 圖5係本發明的吸液器的吸管尖連接裝置的側視示意圖。 圖6係本發明的吸液器的吸管尖連接裝置的第一側視動作圖，顯示吸液器的連接部的軸線傾斜於吸管尖的軸線。 圖7係本發明的吸液器的吸管尖連接裝置的第二側視動作圖，顯示吸液器吸液器下移，並且連接部從吸管尖的安裝開口處進入吸管尖。 圖8係本發明的吸液器的吸管尖連接裝置的第三側視動作圖，顯示吸液器以連接部為中心旋轉，以減少連接部的軸線與吸管尖的軸線的夾角，同時連接部的外端面完全進入吸管尖。 圖9係本發明的吸液器的吸管尖連接裝置的第四側視動作圖，顯示連接部的軸線重合於吸管尖的軸線，並且連接部被壓入吸管尖內。 圖10係本發明的吸液器的吸管尖連接裝置的第五側視動作圖，顯示吸液器上移，吸管尖連接於吸液器的連接部。 圖11係本發明的吸液器的吸管尖連接方法的流程圖。

10:底座

20:第一定位機構

22:第一致動器

30:第二定位機構

32:第二致動器

40:連接座

50:吸液器固定座

51:吸液器驅動端

52:吸液器連接部

60:傾斜致動器

70:連動機構

80:第三定位機構

A:吸液器

A1:連接部

Claims (7)

1. 一種吸液器的吸管尖連接裝置，包含： 一底座； 一第一定位機構，其設於該底座，並且沿一第一方向延伸；該第一定位機構具有： 一第一滑座，其可沿該第一方向滑動； 一第一致動器，其控制該第一滑座沿該第一方向的位置； 一第二定位機構，其連動於該第一滑座，並且沿一第二方向上下延伸，該第二定位機構具有： 一第二滑座，其可沿該第二方向上下滑動； 一第二致動器，其控制該第二滑座沿該第二方向的位置； 一連接座，其設於該第二滑座； 一吸液器固定座，其設於該連接座，並且可以一樞轉軸線為軸相對該連接座樞轉；該吸液器固定座具有 一吸液器連接部，當該吸液器固定座相對該連接座樞轉時，該吸液器連接部相對該底座朝該第一方向及該第二方向移動； 一傾斜致動器，其設於該連接座，並且控制該吸液器固定座相對該連接座的角度；該傾斜致動器電連接該第一致動器及該第二致動器。
2. 如請求項1所述之吸液器的吸管尖連接裝置，其中 該傾斜致動器具有： 一本體；其設於該連接座； 一驅動桿，其可直線移動地穿設該本體，並且控制該吸液器固定座相對該連接座的角度。
3. 如請求項2所述之吸液器的吸管尖連接裝置，其中 該吸管尖連接裝置進一步具有一連動機構，其連接該傾斜致動器及該吸液器固定座；該連動機構具有： 一連接塊，其固設該傾斜致動器的該驅動桿； 一連接桿，其相對兩端分別為一第一端及一第二端，該第一端樞設該連接塊，該第二端樞設該吸液器固定座。
4. 如請求項3所述之吸液器的吸管尖連接裝置，其中 該連動機構進一步具有 一導引滑座，其固設該傾斜致動器的該本體； 一導引滑塊，其可平行該驅動桿移動地設於該導引滑座，並且與該傾斜致動器的該驅動桿間隔設置；該導引滑塊固設該連接塊。
5. 如請求項3所述之吸液器的吸管尖連接裝置，其中 該吸液器固定座具有一吸液器驅動端，其位於該樞轉軸線的上方； 該連接桿的該第二端樞設該吸液器固定座的該吸液器驅動端； 該連接桿與該驅動桿的夾角介於40度至60度。
6. 如請求項1至5中任一項所述之吸液器的吸管尖連接裝置，其中 該吸管尖連接裝置進一步具有一第三定位機構，其設於該第一定位機構的該第一滑座，並且沿一第三方向延伸，該第三定位機構具有： 一第三滑座，其可沿該第三方向滑動；該第二定位機構設於該第三滑座； 一第三致動器，其控制該第三滑座沿該第三方向的位置。
7. 一種吸液器的吸管尖連接方法，包含以下步驟： 換管預備：將一吸液器固定於一吸液器固定座，該吸液器的底部突出有至少一圓柱狀的連接部；以一第一致動器控制該吸液器固定座沿一第一方向的位置；以一第二致動器控制該吸液器固定座的上下移動；以一傾斜致動器控制該吸液器固定座的角度；準備至少一吸管尖；該至少一吸管尖上下延伸；該至少一吸管尖的頂部形成有一安裝開口； 傾斜插入：以該傾斜致動器使該吸液器的該至少一連接部的軸線傾斜於該至少一吸管尖的軸線；以該第一致動器將該吸液器的該至少一連接部的外端對準該至少一吸管尖的該安裝開口；而後以該第二致動器下移該吸液器，使該至少一連接部從該至少一吸管尖的該安裝開口處進入該至少一吸管尖； 回正下壓：以該傾斜致動器、該第一致動器及該第二致動器使該吸液器以該至少一連接部為中心旋轉，並使該吸液器的該至少一連接部的軸線重合於該至少一吸管尖的軸線，並且使該至少一連接部的外端面完全進入該至少一吸管尖，而後以該第二致動器下壓該吸液器以使該吸液器的該至少一連接部環繞迫緊該至少一吸管尖的內壁面。

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