DE102007040571A1

DE102007040571A1 - Zentrifuge

Info

Publication number: DE102007040571A1
Application number: DE102007040571A
Authority: DE
Inventors: Shoji Hitachinaka Kusumoto; Shinki Hitachinaka Ohtsu
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2008-04-10
Also published as: US7883456B2; JP2008055368A; US20090023571A1; JP4569778B2

Abstract

Eine Zentrifuge umfasst einen Rahmen, eine in dem Rahmen angeordnete Antriebsvorrichtung mit einer Drehwelle, einen mit der Drehwelle der Antriebsvorrichtung verbundenen Rotor zum Aufnehmen einer zu zentrifugierenden Probe und einen Dämpfer zur Befestigung der Antriebsvorrichtung in dem Rahmen, wobei die Zentrifuge außerdem einen Schwingungsdämpfungsteil, der ein durch den Rahmen zu stützendes Auflagerelement enthält, und einen Dämpfungsabschnitt aufweist, der so in dem Auflagerelement angeordnet ist, dass er mit der Antriebsvorrichtung verbindbar oder kontaktierbar ist, und wobei außerdem bei Erhalt einer Schwingungsänderung von der Antriebsvorrichtung der Schwingungsdämpfungsteil die Schwingungsänderung mit dem Dämpfungsabschnitt dämpfen kann.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht Priorität nach der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 2006-237480 vom 1. September 2006, deren gesamter Inhalt hiermit durch Literaturhinweis einbezogen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Zentrifugalmaschine oder kurz Zentrifuge ist eine Vorrichtung, bei der eine zu zentrifugierende Probe durch ein Rohr oder eine Flasche in einen Rotor eingebracht wird, wobei der Rotor mit der Drehwelle einer Antriebsvorrichtung, bestehend aus einem Motor, verbunden ist und mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird, um dadurch die Probe zu zentrifugieren und zu reinigen. Die Drehzahl der Zentrifuge variiert je nach Verwendungszweck der zu zentrifugierenden und zu reinigenden Probe, und je nach Verwendungszweck der Zentrifugen werden im Allgemeinen verschiedene Arten von Zentrifugen geliefert, deren Drehzahlen von einer niedrigen Drehzahl von mehreren Tausend Upm bis zu einer hohen Drehzahl von 150.000 Upm oder so reichen. Die Art der durch die Antriebsvorrichtung angetriebenen Rotoren variiert ebenfalls je nach deren Verwendungszweck, und als Beispiele sind ein Winkelrotor, in dem eine Rohröffnung vorgesehen ist, und ein Schwenkrotor bekannt, bei dem ein Behälter mit einem darin eingesetzten Rohr gedreht wird, um dadurch einen Rotor aus einer vertikalen Position in eine horizontale Position zu schwingen. Die Rotoren dieser Art können montiert und entfernt werden sowie durch die Dreh wellen der Antriebsvorrichtungen ersetzt werden, die zum Drehen ihrer zugehörigen Rotoren verwendet werden.
Bei diesen herkömmlichen Zentrifugen wird, wie in dem nachstehenden Patentdokument 1 beschrieben, die Schwingung der Antriebsvorrichtung gedämpft, indem die Antriebsvorrichtung in einem Kastenelement (einem Rahmen) auf einem Schwingungsdämpfungsgummi, der als Dämpfer bezeichnet wird, gelagert wird. Außerdem wird die Schwingung des Rotors, die durch die Unwucht des Rotors selbst sowie durch die Unwucht der Kapazität, der Masse und dergleichen einer in den Rotor einzubringenden Probe erzeugt wird, auch auf die Antriebsvorrichtung übertragen, und zwar nicht nur durch den Rotor, sondern auch durch die Drehwelle, und wird durch den Schwingungsdämpfungsgummi (Dämpfer) gedämpft, auf dem die Antriebsvorrichtung ruht.
Die Schwingungen in Zusammenhang mit der Zentrifuge werfen die beiden folgenden Hauptprobleme auf. Das erste ist ein Problem der eigenerregten Schwingung. Wie in dem nachstehenden Patentdokument 2 beschrieben, kann aufgrund der Unwucht einer in den Rotor einzubringenden Probe oder aufgrund von Spiel zwischen der Drehwelle des Rotors und einer zylindrischen Stützwelle beim schnellen Drehen des Rotors eine eigenerregte Schwingung erzeugt werden, die eine niederfrequente Komponente aufweist, die sich von der Rotationskomponente des Rotors unterscheidet. Diese wird als Eigenschwingung bezeichnet, die erzeugt wird, wenn der Dämpfungsbetrag (interner Dämpfungsbetrag) des sich drehenden Strukturelements größer ist als der Dämpfungsbetrag (externer Dämpfungsbetrag) des auflagerseitigen Schwingungsdämpfungsmechanismus wie etwa des Schwingungsdämpfungsgummis. Das zweite Problem besteht darin, wie in dem nachstehenden Patentdokument 3 beschrieben, dass die Dämpfungscharakteristik (Dämpfungskonstante) des Schwingungsdämpfungsgummis temperaturabhängig ist. Mit anderen Worten, die Temperatur des Schwingungsdämpfungsgummis kann je nach der Temperatur der Rotorkammer oder je nach den Betriebsbe dingungen des Rotors variieren (zum Beispiel im Bereich von 2 bis 40 °C), und der Dämpfungsbetrag der Schwingung wird durch die Temperaturschwankung des Schwingungsdämpfungsgummis erheblich beeinflusst.
Zur Bewältigung dieser Schwingungsprobleme ist in den japanischen Patentpublikationen Hei-7-26669 und 2005-111402 ein Verfahren beschrieben, bei dem die durch die Unwucht des Rotors verursachte Schwingung erfasst wird. Außerdem ist in der japanischen Patentpublikation 2006-7093 ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Unwuchtsensor vorgesehen ist, und wenn das Ausgangssignal des Unwuchtsensors einen Wert liefert, der größer oder gleich einem gegebenen Wert ist, wird die Antriebsvorrichtung veranlasst, zu stoppen. Weiter ist in der japanischen Patentpublikation Hei-9-239293 ein Verfahren zur Befestigung eines Rotors auf einer Antriebswelle zur Vermeidung des Auftretens von Eigenschwingungen beschrieben, und in der japanischen Patentpublikation 2004-64945 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem zum Ausgleich der Temperaturabhängigkeit des Schwingungsdämpfungsgummis ein Peltier-Element verwendet wird, um die Umgebungstemperatur des Schwingungsdämpfungsgummis zu regeln und dadurch die Dämpfungscharakteristik des Schwingungsdämpfungsgummis auf dem optimalen Wert zu halten.
Bei den herkömmlichen Zentrifugen hängt die Dämpfung der in ihrem Schwingungssystem erzeugten Schwingung größtenteils von der Anordnung des Schwingungsdämpfungsgummis ab, und zur Erhöhung des Dämpfungsbetrags wird die Anzahl der vorgesehenen Schwingungsdämpfungsgummis erhöht. Das Erhöhen der Anzahl der vorgesehenen Schwingungsdämpfungsgummis bewirkt jedoch keine Erhöhung des Dämpfungsbetrags (Dämpfungskonstante), sondern vergrößert die Federreaktionskraft der Schwingungsdämpfungsgummis. Wenn die Federreaktionskraft groß wird, nimmt die von der Antriebsvorrichtung durch den Schwingungsdämpfungsgummi (Dämpfer) auf das Kastenelement zu übertragende Schwingung zu. Als Folge beginnt das Kastenelement leicht zu schwingen, was es schwierig macht, einen ausreichenden Dämpfungsbetrag zu gewährleisten. Weil der Dämpfungsbetrag des Schwingungsdämpfungsgummis von dessen Temperatur abhängt, wie vorstehend beschrieben, ist es außerdem nötig, einen durch die Temperaturabhängigkeit verursachten Rückgang des Dämpfungsbetrags auszugleichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Zentrifuge mit einem Schwingungsdämpfungsmechanismus, der den Dämpfungsbetrag für die in dem Schwingungssystem erzeugte Schwingung erhöhen kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Zentrifuge mit einem Schwingungsdämpfungsmechanismus, der die Temperaturabhängigkeit des Schwingungsdämpfungsbetrags des Schwingungsdämpfungsgummis begrenzen kann.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zentrifuge bereitgestellt, aufweisend einen Rahmen, eine in dem Rahmen angeordnete Antriebsvorrichtung mit einer Drehwelle, einen mit der Drehwelle der Antriebsvorrichtung verbundenen Rotor zum Aufnehmen einer zu zentrifugierenden Probe und einen Dämpfer zur Befestigung der Antriebsvorrichtung in dem Rahmen, wobei die Zentrifuge außerdem einen Schwingungsdämpfungsteil, der ein durch den Rahmen zu stützendes Auflagerelement enthält, und einen Dämpfungsabschnitt aufweist, der so in dem Auflagerelement angeordnet ist, dass er mit der Antriebsvorrichtung verbindbar oder kontaktierbar ist, und wobei außerdem bei Erhalt einer Schwingungsänderung von der Antriebsvorrichtung der Schwingungsdämpfungsteil die Schwingungsänderung mit dem Dämpfungsabschnitt dämpfen kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung lässt sich unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen besser beschreiben.
1 zeigt den Aufbau einer Zentrifuge nach einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine Schnittansicht der Zentrifuge entlang der Linie A-A in 1.
3 zeigt den Aufbau eines Auflagerabschnitts eines Schwingungsdämpfungsmechanismus der in 1 gezeigten Zentrifuge.
4 zeigt eine Schnittansicht eines Reibungsdämpfungsabschnitts des Schwingungsdämpfungsmechanismus der in 1 gezeigten Zentrifuge.
5 zeigt eine Schnittansicht der in 1 gezeigten Zentrifuge in einem ersten Schwingungsmodus.
6 zeigt eine Schnittansicht der in 1 gezeigten Zentrifuge in einem zweiten Schwingungsmodus.
7 zeigt den Aufbau einer weiteren Ausführungsform des Reibungsdämpfungsabschnitts des Schwingungsdämpfungsmechanismus der in 1 gezeigten Zentrifuge.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Ausführungsform einer Zentrifuge nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. In allen Zeichnungen sind Teile mit derselben Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen, und auf ihre wiederholte Beschreibung wird verzichtet.
1 zeigt den Aufbau einer Zentrifuge nach einer Ausführungsform der Erfindung. 2 zeigt eine Schnittansicht der Zentrifuge entlang der Linie A-A in 1. 3 zeigt den Aufbau eines Auflagerabschnitts eines Schwingungsdämpfungsmechanismus der in 1 gezeigten Zentrifuge. 4 zeigt eine Schnittansicht eines Reibungsdämpfungsabschnitts des Schwingungsdämpfungsmechanismus der in 1 gezeigten Zentrifuge. 5 und 6 zeigen jeweils Schnittansichten der in 1 gezeigten Zentrifuge in verschiedenen Schwingungsmodi. 7 zeigt den Aufbau einer weiteren Ausführungsform des Reibungsdämp fungsabschnitts des Schwingungsdämpfungsmechanismus der in 1 gezeigten Zentrifuge.
Zuerst wird im Folgenden der gesamte Aufbau der Zentrifuge nach einer Ausführungsform der Erfindung anhand von 1 beschrieben.
Eine Zentrifuge 100 weist von oben gesehen einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt auf. Die Zentrifuge 100 umfasst ein Kastenelement (einen Rahmen) 9 (siehe 3) aus einer Stahlblechplatte. Im Inneren des Rahmens 9 befinden sich ein Rotor 1 aus einer Titanlegierung, einer Aluminiumlegierung oder dergleichen zum Aufnehmen eines Probengefäßes (nicht gezeigt) wie etwa einem Rohr zum Zentrifugieren, eine Antriebsvorrichtung 2, bestehend aus einem Motor zum Aufbringen der Antriebskraft zum schnellen Drehen auf den Rotor 1 über eine Drehwelle 8, und eine durch ein erstes Verbindungselement 9a des Rahmens 9 definierte Rotorkammer 10 zum Aufnehmen des Rotors 1. Außerdem ist auf dem oberen Öffnungsabschnitt (Öffnungs-/Schließabschnitt) der in dem Rahmen 9 gebildeten Rotorkammer 10 eine Tür 11 in der Weise angebracht, dass sie bezüglich des Rahmens 9 geöffnet und geschlossen werden kann.
An der Unterseite des Rotors 1 ist ein Rotorerkennungssensor 12 angeordnet, der zum Erkennen einer Kennung (Unterscheidungscode) (nicht gezeigt) zur Angabe der Art des Rotors 1 verwendet wird. Der Rotorerkennungssensor 12 besteht zum Beispiel aus einem Magnetsensor, und ein von dem Magnetsensor 12 erfasstes Signal wird mit einem Rotorerkennungsabschnitt 19c als Diskriminierungssignal zum Erkennen der Art des Rotors demoduliert, und das Diskriminierungssignal wird sodann einer Steuervorrichtung 16 (die weiter unten beschrieben ist) zugeführt.
Die Antriebsvorrichtung 2 umfasst ein oberes Armelement 4a und ein unteres Armelement 4b, die jeweils an einem Hauptkörper 2a der Antriebsvorrichtung zur Aufnahme eines Motors darin befestigt sind, und sie weist außerdem ein Wellengehäuse 8a zum Abdecken einer Drehwelle 8 auf. Am Unterteil der Antriebsvorrichtung 2 ist ein Drehzahlsensor 15 angeordnet, der zum Erfassen der Drehzahl des Hauptkörpers 2a der Antriebsvorrichtung verwendet wird. Auf der Drehwelle 8 der Antriebsvorrichtung 2 ist außerdem ein Schwingungsänderungssensor (Schwingungssensor) 14 angeordnet, der zum Erfassen der Schwingung der Drehwelle 8 verwendet wird.
Das obere Armelement 4a der Antriebsvorrichtung 2 weist eine kreisförmig flache Form auf und ist mit mehr als einem Schwingungsdämpfungsgummi (Dämpfer) 3 auf dem zweiten Verbindungselement 9b des Rahmens 9 befestigt, um einen externen Dämpfungsbetrag zwischen der Antriebsvorrichtung 2 und dem Rahmen 9 sicherzustellen. Auch wenn keine besonderen Einschränkungen gelten, ist der Schwingungsdämpfungsgummi 3 nach der vorliegenden Ausführungsform entlang des Außenumfangs des oberen Armelements 4a an drei Stellen vorgesehen, die 120 Grad voneinander entfernt sind. In der Nähe des Schwingungsdämpfungsgummis 3 ist ein Temperatursensor 13 angeordnet. Der Temperatursensor 13 erfasst die Umgebungstemperatur des Schwingungsdämpfungsgummis 3, und das Erfassungssignal des Temperatursensors 13 wird mit einem Temperaturerfassungsabschnitt 19d als Temperatursignal demoduliert, und das Temperatursignal wird einer Steuervorrichtung 16 (die weiter unten beschrieben ist) zugeführt.
Ein erster Schwingungsdämpfungsteil 20a nach der Erfindung, wie in 1 und 2 gezeigt, besteht aus einer Kombination aus einem Auflagerelement (im Folgenden als „Trägerabschnitt" bezeichnet) 6a, mehr als einem ersten Reibungsdämpfungsabschnitt 5a und einem Auflagerabschnitt 7a. Der Trägerabschnitt 6a wird, wie nachstehend beschrieben, von dem Rahmen 9 durch ein elastisches Element 21 gestützt, das im Auflagerabschnitt 7a vorgesehen und so angeordnet ist, dass die Reibungsdämpfungsabschnitte 5a gegen das Armelement 4a gedrückt werden. Der Trägerabschnitt 6a besteht aus einem solchen elastischen Element, das sich bei Einwirken einer die ebene Oberfläche des Trägerabschnitts 6a kreuzenden Last in vertikaler Richtung biegen kann, aber nicht gedehnt oder verformt (gebogen) wird, wenn eine Last in horizontaler Richtung einwirkt. Der Trägerabschnitt 6a kann zum Beispiel aus einer dünnen Stahlblechplatte bestehen.
Der Auflagerabschnitt 7a, auf dem der Trägerabschnitt 6a auf dem Rahmen 9 ruht, wie in 2 gezeigt, stützt den Umfangsabschnitt des Trägerabschnitts 6a an drei Stellen. Der Auflagerabschnitt 7a, wie in 3 gezeigt, weist einen am Rahmen 9 befestigten ersten Träger 22a, einen an dem ersten Träger 22a mit Schrauben 24a befestigten zweiten Träger 22b und obere und untere elastische Elemente 21a bzw. 21b auf, die von einer Halterung 23 gehalten werden, die mit einer Schraube 24b an dem zweiten Träger 22b befestigt ist. Der Trägerabschnitt 6a ist von einem Paar elastischer Elemente 21a und 21b umgeben und in dem Rahmen 9 abgestützt. In diesem Fall ist am Endabschnitt des Trägerabschnitts 6a ein Arretierabschnitt 25 ausgebildet, der ein Herausziehen des Trägerabschnitts 6a verhindert. Dabei fungiert der Trägerabschnitt 6a als ein elastisches Element, das die Antriebsvorrichtung 2 weder in vertikaler Richtung beschränkt noch in horizontaler Richtung gedehnt oder verformt werden kann.
Die Reibungsdämpfungsabschnitte 5a, wie in 2 gezeigt, sind an drei Stellen auf dem Umfangsabschnitt des Trägerabschnitts 6a so ausgebildet, dass sie jeweils den Auflagerabschnitten 7a entsprechen. Wie in 4 gezeigt, umfasst der Reibungsdämpfungsabschnitt 5a ein zylinderförmiges Joch 42, das mit Schrauben 44 am Trägerabschnitt 6a befestigt ist, einen an dem Joch 42 befestigten Magneten (zum Beispiel einen Permanentmagneten) 41 und ein zylinderförmiges Reibungselement 43, das mit und zwischen dem Armelement 4a und dem Joch 42 gehalten wird. In diesem Fall besteht das Reibungselement 43 zum Beispiel aus Kunststoff. Das Reibungselement 43 wird aufgrund der magnetischen Kraft des Magneten 41 gegen das Armelement 4a gedrückt, wobei ei ne auf das Reibungselement 43 einwirkende Last (Druckbeanspruchung) mittels der magnetischen Kraft des Magneten 41 eingestellt werden kann. Im Übrigen kann der Magnet 41 auch ein Elektromagnet sein, und wenn, wie in 7 gezeigt, eine von dem Magneten 41 zu erzeugende elektromagnetische Kraft durch die elektromagnetische Spule 41a erzeugt wird, kann die magnetische Kraft mit einem der elektromagnetischen Spule 41 zugeführten Strom geändert werden. Das heißt, die Dämpfungskraft kann variiert werden.
Ein zweiter Schwingungsdämpfungsteil 20b nach der Erfindung besteht aus einer Kombination, die einen Trägerabschnitt 6b, zwei oder mehr zweite Reibungsdämpfungsabschnitte 5b und einen Auflagerabschnitt 7b umfasst. Der Trägerabschnitt 6b, die zwei oder mehr zweiten Reibungsdämpfungsabschnitte 5b und der Auflagerabschnitt 7b haben im Wesentlichen dieselben Funktionen wie der vorstehend genannte Trägerabschnitt 6a, die zwei oder mehr ersten Reibungsdämpfungsabschnitte 5a und der Auflagerabschnitt 7a des ersten Schwingungsdämpfungsteils 20a, weshalb hier auf deren Beschreibung verzichtet wird.
Eine Steuervorrichtung (eine Steuerung) 16 umfasst einen Mikrocomputer 17, einen Motorantriebsabschnitt 18a, einen Treiberabschnitt 18b für die elektromagnetische Spule, einen Drehzahlerfassungsabschnitt 19a zum Erfassen des Ausgangs des Drehzahlsensors 15 der Antriebsvorrichtung 2, einen Schwingungsänderungs-Erfassungsabschnitt 19b zum Erfassen des Ausgangs des Schwingungsänderungssensors 14, einen Rotorerkennungsabschnitt 19c zum Demodulieren eines mit dem Magnetsensor 12 erfassten Signals als Diskriminierungssignal zum Erkennen der Art des Rotors, und einen Temperaturerfassungsabschnitt 19d zum Demodulieren einer mit dem Temperatursensor 13 erfassten Umgebungstemperatur als Temperatursignal. Die Steuervorrichtung 16 wird zur Eingabe und Steuerung der Betriebsbedingungen der Antriebsvorrichtung 2 wie etwa der Drehzahl, der Betriebsstunden (Zentrifugierstunden), des Beschleunigungsgradienten und des Ver zögerungsgradienten verwendet. Außerdem ist die Steuervorrichtung 16 nach der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, dass sie auf der Grundlage der in den Mikrocomputer 17 eingegebenen Eingangssignale, die jeweils die Drehzahl der Antriebsvorrichtung 2, die Umgebungstemperatur des Schwingungsdämpfungsgummis 3 bzw. die Schwingungsänderung der Drehwelle 8 angeben, den Erregungsstrom I der elektromagnetischen Spule 41a (siehe 7) des Reibungsdämpfungsabschnitts 5a im ersten Schwingungsdämpfungsteil 20a regeln kann.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau nach der Erfindung können die beim schnellen Drehen der Zentrifuge 100 erzeugten Schwingungen in folgender Weise gedämpft werden.
Wenn der Schwingungsmodus ein Modus ist, bei dem, wie in 5 gezeigt, die Antriebsvorrichtung 2 in konischer Weise schwingt, weil der Reibungsdämpfungsabschnitt 5 (einschließlich 5a und 5b) durch den Armabschnitt 4 (einschließlich 4a und 4b) angezogen wird, wird beim Schwingen der Antriebsvorrichtung 2 der Reibungsdämpfungsabschnitt 5 so in vertikaler Richtung bewegt, dass sein linker Bereich D nach oben gedrückt und sein rechter Bereich E nach unten gezogen wird. Infolgedessen wird ein Biegemoment auf das Auflagerelement (Trägerabschnitt) 6 (einschließlich 6a und 6b) ausgeübt. Insbesondere wenn der Schwingungsknoten sich im unteren Teil C1 der Antriebsvorrichtung 2 befindet, wird auf den Trägerabschnitt 6a des ersten Schwingungsdämpfungsteils 20a ein größeres Biegemoment als auf den Trägerabschnitt 6b ausgeübt. Weil der Trägerabschnitt 6 nach der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend beschrieben, jedoch aus einem elastischen Element oder einer dünnen Stahlblechplatte besteht, wird der Trägerabschnitt 6 in vertikaler Richtung gebogen, mit der Folge, dass die Biegesteifigkeit des Trägerabschnitts 6 keine Federreaktionskraft bezüglich der Anziehungskraft des Reibungsdämpfungsabschnitts 5 ermöglicht. Das heißt, die Schwingung kann ohne nachteiligen Einfluss auf die Federeigenschaften des Schwingungssystems der Antriebsvorrichtung 2 gedämpft werden. Weil andererseits der Trägerabschnitt 6, wie in 3 gezeigt, in dem Kastenelement 9 durch den Auflagerabschnitt 7 (einschließlich 7a und 7b), der zwischen den elastischen Elemente 21a und 21b angeordnet ist und durch die Halterung 23 gehalten wird, gestützt wird, ist nicht nur die Bewegung des Trägerabschnitts 6 in vertikaler Richtung nicht beschränkt, sondern der Trägerabschnitt 6 wirkt auch mit dem Reibungsdämpfungsabschnitt 5 zusammen, um die Übertragung der Gleitschwingung des Armelements 4 in horizontaler Richtung auf den Rahmen 9 zu verhindern.
Entsprechend dem Schwingungsdämpfungsteil 20 (einschließlich 20a und 20b) nach der Erfindung bewegt sich folglich der Reibungsdämpfungsabschnitt 5 in Querrichtung (horizontaler Richtung) auf der Oberfläche des Armelements 4 relativ zu diesem, während er aufgrund der Schwingung der Antriebsvorrichtung 2 nach oben oder nach unten gezogen wird, so dass der Reibungsdämpfungsabschnitt 5 aufgrund der durch das Reibungselement 43 verursachten Reibung eine Dämpfungskraft erzeugt. Hierbei wird die Stärke der Dämpfungskraft entsprechend der Stärke der magnetischen Kraft des Magneten 41 und eines Reibungskoeffizienten zwischen dem Reibungselement 43 und dem Armelement 4 bestimmt.
Im Übrigen kann der Reibungsdämpfungsabschnitt 5, wie in 2 gezeigt, dreifach oder mehrfach auf einer einzigen horizontalen Ebene vorgesehen sein, und diese können mit einem Trägerverbindungsteil (Auflagerelement) (61) miteinander verbunden sein.
Bei dem Schwingungsmodus der Zentrifuge kann sich, wie in 6 gezeigt, in manchen Fällen der Schwingungsknoten im oberen Teil C2 der Antriebsvorrichtung 2 befinden, und daher kann, wenn der zweite Schwingungsdämpfungsteil 20b vorgesehen ist, die Schwingung besser gedämpft werden. In diesem Fall, wie in 5 gezeigt, wenn sich der Schwingungsknoten im unteren Teil C1 der Antriebs vorrichtung 2 befindet, schwingt der obere Teil der Antriebsvorrichtung 2 stärker, mit der Folge, dass der Reibungsdämpfungsabschnitt 5a des ersten Schwingungsdämpfungsteils 20a effektiv arbeitet. Wenn sich andererseits, wie in 6 gezeigt, der Schwingungsknoten im oberen Teil C2 befindet, schwingt der untere Teil der Antriebsvorrichtung 2 stärker, mit der Folge, dass der Reibungsdämpfungsabschnitt 5b des zweiten Schwingungsdämpfungsteils 20b effektiv arbeitet. Daher ist es effektiver und wünschenswerter, die Reibungsdämpfungsabschnitte 5a und 5b in den beiden oberen und unteren Endabschnitten der Antriebsvorrichtung 2 vorzusehen.
Weiter wird, wie in 7 gezeigt, wenn die magnetische Kraft des Reibungsdämpfungsabschnitts 5 mit einem Strom I variiert wird, der der elektromagnetischen Spule 41a zugeführt wird, die Stärke der Schwingung im Verschiebungs-Erfassungsabschnitt 19b mit dem Schwingungsänderungssensor (Schwingungssensor) 14 erfasst, und der Treiberabschnitt 18b für die elektromagnetische Spule wird durch den Mikrocomputer 17 gesteuert. In diesem Fall kann die Dämpfungskraft auf folgende Weise gesteuert werden: Wenn die Schwingung groß ist, kann die Dämpfungskraft durch Erhöhen des Stroms I erhöht werden, und wenn die Schwingung klein ist, kann sie durch Verringern des Stroms I verringert werden. Wenn der Schwingungsmodus im Voraus bekannt ist, kann die Dämpfungskraft des Reibungsdämpfungsabschnitts 5 des Schwingungsdämpfungsteils 20 entsprechend dem Schwingungsmodus geändert werden.
Wenn die magnetische Kraft des Reibungsdämpfungsabschnitts 5 mit dem Strom I variiert wird, der der elektromagnetischen Spule 41a zugeführt wird, wird als Steuersignal die Temperatur des Schwingungsdämpfungsgummis 3 des Dämpfers oder dessen Umgebungstemperatur mit dem Temperatursensor 13 erfasst (siehe 1), und basierend auf dem erfassten Signal des Temperaturerfassungsabschnitts 19d wird der der elektromagnetischen Spule 41a zugeführte Strom I durch den Mikrocomputer 17 geregelt, wodurch die Dämpfungskraft entsprechend der Temperaturabhängigkeit der Dämpfungscharakteristik des Schwingungsdämpfungsgummis 3 eingestellt werden kann. Weil sich zum Beispiel die Dämpfungskraft verringert, wenn die Temperatur des Schwingungsdämpfungsgummis 3 steigt, kann durch Erhöhen des Stroms I die magnetische Kraft des Magneten (Kern) 41 und damit die Dämpfungskraft erhöht werden. In gleicher Weise kann mit dem Rotorerkennungssensor 12 ein Schwingungsmodus erfasst werden, der der Art der Masse oder dergleichen des Rotors 1 entspricht, und der Strom I, der der elektromagnetischen Spule 41a zugeführt wird, kann so geregelt werden, dass eine dem Schwingungsmodus entsprechende Dämpfungskraft vorgesehen werden kann. Außerdem kann die Drehzahl des Rotors 1 mit dem Drehzahlsensor 15 erfasst werden, und der der elektromagnetischen Spule 41a zugeführte Strom I kann entsprechend der Drehzahl des Rotors 1 geregelt werden, um dadurch die elektromagnetische Kraft variieren zu können. Auf diese Weise kann, weil die Verwendung des Magneten 41, anders als die Verwendung eines Permanentmagneten, es ermöglicht, die magnetische Kraft einzustellen, die Lebensdauer des Reibungselements 43 verlängert werden, und außerdem kann die Zentrifuge so aufgebaut sein, dass keine unnötige Dämpfungskraft auf das Schwingungssystem der Zentrifuge eiwirkt.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend speziell anhand der Ausführungsform beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt, sondern es sind auch verschiedene weitere Änderungen möglich, ohne vom Umfang des Gegenstands der Erfindung abzuweichen.

Claims

Zentrifuge mit einem Rahmen, einer in dem Rahmen angeordneten Antriebsvorrichtung mit einer Drehwelle, einem mit der Drehwelle der Antriebsvorrichtung verbundenen Rotor zum Aufnehmen einer zu zentrifugierenden Probe und einem Dämpfer zur Befestigung der Antriebsvorrichtung in dem Rahmen, wobei die Zentrifuge außerdem einen Schwingungsdämpfungsteil, der ein durch den Rahmen zu stützendes Auflagerelement enthält, und einen Dämpfungsabschnitt aufweist, der so in dem Auflagerelement angeordnet ist, dass er mit der Antriebsvorrichtung verbindbar oder kontaktierbar ist, und wobei außerdem bei Erhalt einer Schwingungsänderung von der Antriebsvorrichtung der Schwingungsdämpfungsteil die Schwingungsänderung mit dem Dämpfungsabschnitt dämpfen kann.
Zentrifuge nach Anspruch 1, wobei das Auflagerelement aus einer dünnen Platte besteht, die in Richtung der Drehwelle der Antriebsvorrichtung nach oben und unten gebogen werden kann, der Endabschnitt des Auflagerelements in dem Rahmen durch einen mit und zwischen elastischen Elementen gehaltenen Auflagerabschnitt gestützt wird, ein Ende des Dämpfungsabschnitts an dem Auflagerelement befestigt ist und das andere Ende des Dämpfungsabschnitts einen Abschnitt der Antriebsvorrichtung über ein Reibungselement berührt.
Zentrifuge nach Anspruch 1, wobei der Dämpfungsabschnitt keine Federreaktionskraft bezüglich der Antriebsvorrichtung aufweist.
Zentrifuge nach Anspruch 1, wobei der Dämpfungsabschnitt eine geringere Federreaktionskraft aufweist als das Auflagerelement.
Zentrifuge nach Anspruch 1, wobei der Dämpfungsabschnitt die Schwingungsänderung mittels Reibung dämpft.
Zentrifuge nach Anspruch 5, wobei der Dämpfungsabschnitt aus einem Magneten und einem Reibungselement besteht und das Reibungselement aufgrund der magnetischen Kraft des Magneten mit dem magnetischen Abschnitt der Antriebsvorrichtung in Kontakt gebracht wird.
Zentrifuge nach Anspruch 5, wobei der Dämpfungsabschnitt aus einem Reibungselement und einem Magneten besteht, der mit einer elektromagnetischen Spule magnetisiert werden kann, und das Reibungselement aufgrund der magnetischen Kraft der elektromagnetischen Spule mit dem magnetischen Abschnitt der Antriebsvorrichtung in Kontakt gebracht werden kann.
Zentrifuge nach Anspruch 7, weiter aufweisend eine Steuervorrichtung zum Regeln des Stroms der elektromagnetischen Spule, wobei die Steuervorrichtung den der elektromagnetischen Spule zugeführten Strom auf der Grundlage eines erfassten Signals für die Drehzahl des Rotors regelt.
Zentrifuge nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung den der elektromagnetischen Spule zugeführten Strom auf der Grundlage eines erfassten Signals für die Schwingung des Rotors regelt.
Zentrifuge nach Anspruch 7, wobei die Steuervorrichtung den der elektromagnetischen Spule zugeführten Strom auf der Grundlage eines erfassten Signals zum Erkennen der Art des mit der Antriebsvorrichtung angetriebenen Rotors regelt, um dadurch die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule einzustellen.
Zentrifuge nach Anspruch 7, wobei die Steuervorrichtung den der elektromagnetischen Spule zugeführten Strom auf der Grundlage eines erfassten Signals für die Temperatur des Dämpfers oder dessen Umgebungstemperatur regelt, um dadurch die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule einzustellen.