最近在嘗試製作一台半自動微量充填機,目標如下:

  1. 充填量介於 0.5mL ~ 1.5mL

  2. 誤差小於 ±0.5%

  3. 充填速度不低於 200 瓶/小時

目前想到兩個方案,一個是使用注射器(Syringe);另一個是使用蠕動幫浦。

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兩者的優缺點整理如下表(尚未實做,僅是預想):

2021O1

 

先分析使用注射器的方式:

2021O2

一般注射器的使用方式如上圖,動作方式是先將出口管夾夾住(入口管夾為放開狀態),再把柱塞往下移動,此時來源的充填液會往注射器的腔體內跑而完成吸取的動作;接著換成入口管夾夾住、出口管夾放開,再把柱塞往上移動,使充填液往目標的瓶子跑,如此一個循環即完成充填動作,過程中充填的量等於柱塞移動的體積。此種方式會遇到的問題是充填的液體會進入到注射器的腔體,如果充填的是稍微濃稠的,或是較有黏性的液體,在使用後可能需要把注射器的腔體拆開來清洗才能洗得乾淨。

 

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為了解決這個問題,我想了另一種配管方法(如上圖),而動作的流程和上面的方式是一樣的,差異是腔體內只有空氣流通。想法是這樣:注射器只使用一個出入口(如同打針的針筒),並連接較長的管路以確保吸取的液體不會跑到腔體內(管內的容積大於充填量),可以想成是先將液體吸取到橙色框起來的管路內存放,再將管路內的液體送到目標的瓶子。而這個方法因為空氣的壓縮比比較大,可能會有充填量不準確或不穩定的缺點,並且注射器在無液體的情況下使用,壽命會減少。

接著分析使用蠕動幫浦的方式:

2021O4_

為了可以微調充填量來達到充填的準確度,必須使用管子內徑較小的軟管,而使馬達需要旋轉更多圈數,使得充填的速度相對較慢,並且會有累積誤差的產生。但其充填液體只會經過軟管,不管是因充填液的化學性質而須更換適用的軟管,或是使用後的清洗工作較容易,這些都很吸引我採用這個方式製作。

以上三個方法都有各自的優缺點,令我難以取捨,所以決定三個方法都試一試,最後依實際上的表現再擇一採用。

蠕動幫浦(移針版)

蠕動幫浦(夾管版)

注射器(液體入腔體版)

注射器(空氣版)

2022.11.11 增加:

微量充填機-番外篇(磁驅齒輪泵)

 

 

 

 

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