JP2003144977A - Centrifuge - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoide a risk such as break of a driving shaft even if a rotor is rotated in excessively unbalanced state and assure safety. SOLUTION: The centrifuge comprises a rotor 13 into which samples are inserted and which is attached to the tip of a driving shaft (a flexible shaft) 12 joined to a rotary shaft 11a of a motor 11 and in the centrifuge, a cylindrical body 21 is installed so as to surround the driving shaft 12 at a prescribed distance and a vibration detector 12 for detecting the impact of collision of the driving shaft 12 against the cylindrical body 21 owing to excess vibration is attached to the cylindrical body 21 and a means for stopping the rotation of the motor 11 based on the output of the vibration detector 23 is installed.

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は遠心分離機に関
し、特にロータを回転駆動する駆動軸の過大な振動に起
因する折損等の事故を防止し、安全性を高めた遠心分離
機に関する。 【０００２】 【従来の技術】遠心分離機では遠心処理する試料をロー
タの試料挿入穴に挿入して装着し、ロータを所要の回転
数で所要時間回転させることにより試料の遠心処理が行
われる。ロータには試料挿入穴が複数設けられている。
ロータを回転駆動する場合に、複数の試料挿入穴に挿入
されている試料の量にばらつきがあり、回転軸に対して
試料がアンバランスに配置されていると、回転によって
振動が発生し、その振動によってロータの円滑な回転が
妨げられると共に、モータのベアリングにかかる負荷が
増大してベアリングが破損したり、振動音が発生すると
いった状況が生じるため、使用者は試料のバランスに注
意して使用しなければならない煩わしさがあった。 【０００３】このような煩わしさを軽減するため、モー
タの回転軸からロータに回転力を伝達するための手段と
して、細くて長い、可撓性を有する駆動軸（フレキシブ
ルシャフト）を使用するといったことが従来行われてい
る。フレキシブルシャフトは回転するロータのアンバラ
ンスにより振動が生じても、撓むことによりその振動に
順応し、つまりロータの重心を通る軸を回転中心として
回転するという自動調芯性能をもつため、ロータにアン
バランスがあってもロータを円滑に回転させることがで
き、よって試料を良好に遠心処理することが可能とな
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
フレキシブルシャフトは例えば３００ｒｐｍ〜１０００
ｒｐｍといった低い回転数に共振回転数を有しており、
この共振回転数でフレキシブルシャフトを回転させる
と、フレキシブルシャフトには自励振動が発生し、過大
な振動が発生する。この振動振幅は、例えばロータにア
ンバランスが内在していたり、使用者がロータに試料を
アンバランスに挿入した場合などでは、極めて大きな振
幅となり、遠心分離機全体が振動するといった事態や、
モータのベアリング破損さらにはフレキシブルシャフト
の折損といった重大な事故を招くものとなっていた。 【０００５】従って、従来においてはフレキシブルシャ
フトの設計において、共振回転数（共振周波数）をでき
るだけ低速域になるように設計したり、モータの駆動装
置において共振回転数を速やかに通過するような処置を
とっていた。しかしながら、使用者が誤って過大なアン
バランスが存在するように試料をロータに装着してしま
った場合には、共振回転数での過大な振動が発生し、上
述したような事故を回避できないものとなっていた。こ
の発明の目的はこの問題に鑑み、たとえロータに過大な
アンバランスが生じている状態でロータが回転されて
も、駆動軸（フレキシブルシャフト）が折損するといっ
たような事故発生を防止し、危険を回避できるようにし
た遠心分離機を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】この発明によれば、試料
が挿入されるロータが、モータの回転軸に連結された駆
動軸の先端に取り付けられてなる遠心分離機において、
駆動軸を所定の間隙を介して囲むように配置された円筒
体と、その円筒体に取り付けられ、駆動軸が過大振動に
より円筒体にぶつかった衝撃を検知する振動検知器と、
その振動検知器の出力に基づき、モータの回転を停止さ
せる手段とを具備するものとされる。 【０００７】 【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照して実施例により説明する。図１はこの発明の一実施
例における機構部の構造を示したものであり、図中、１
１は遠心分離機のモータを示し、１２は駆動軸（フレキ
シブルシャフト）、１３はロータを示す。モータ１１は
防振ゴム１４を介して筐体１５に固定されており、この
モータ１１の回転軸１１ａに駆動軸１２が軸心が一致さ
れて連結固定されている。 【０００８】図２はこの駆動軸１２の形状を示したもの
であり、その細長い中間部が所要の可撓性を有するもの
とされる。駆動軸１２の一端（下端）側には中間部に対
して径大とされた固定部１２ａが設けられ、さらにその
先にねじ１２ｂが設けられている。一方、他端（上端）
側にはロータ１３を搭載固定するクラウン部１２ｃが設
けられている。クラウン部１２ｃはフランジ状をなす基
部１２ｄと軸部１２ｅとよりなり、軸部１２ｅの先端面
にはねじ穴１２ｆが設けられている。また、基部１２ｄ
には軸部１２ｅ側に突出する一対のピン１６が取り付け
られている。 【０００９】モータ１１の回転軸１１ａに対する駆動軸
１２の取り付けは図１に示したように、回転軸１１ａに
形成されたねじ穴１１ｂに下端のねじ１２ｂを螺合させ
ることによって行われる。この際、ねじが緩まないよう
に止めねじ１７で固定部１２ａが回転軸１１ａに固定さ
れる。一方、駆動軸１２のクラウン部１２ｃへのロータ
１３の取り付けは、ロータ１３の中央に設けられている
取り付け穴１３ａをクラウン部１２ｃの軸部１２ｅに係
合させてロータ１３を基部１２ｄ上に搭載し、ボルト１
８とワッシャ１９を用いて図１に示したように固定する
ことによって行われる。この際、ロータ１３の下面に設
けられている一対の穴１３ｂを基部１２ｄに突設されて
いるピン１６にそれぞれ係合させる。駆動軸１２の回転
はこれらピン１６によってロータ１３に伝達される。 【００１０】ロータ１３には複数の試料挿入穴１３ｃが
設けられており、これら試料挿入穴１３ｃに遠心処理を
行う例えばＤＮＡなど生化学的試料の入った試料容器２
０が挿入される。なお、図１は試料挿入穴１３ｃに試料
容器２０が挿入された状態を示している。上記のような
構造に対し、駆動軸１２を囲むように円筒体２１が配置
される。円筒体２１の内径は、この例ではクラウン部１
２ｃの基部１２ｄの外径よりやや大とされ、この基部１
２ｄの外周面との間に所定の間隙ｄを構成するものとさ
れる。なお、円筒体２１はその下端側がモータ１１のフ
レーム１１ｃに設置され、ねじ止めされて固定されてい
る。図１中、２２はねじを示す。 【００１１】円筒体２１の外周面には振動検知器２３が
取り付けられる。振動検知器２３としては例えばピエゾ
素子が用いられ、接着等の手段で円筒体２１に固定され
る。上記のような構成において、例えばロータ１３への
試料の挿入にアンバランスがあり、駆動軸１２に共振回
転数で過大な振動が発生すると、駆動軸１２のクラウン
部１２ｃの基部１２ｄが円筒体２１の内周面にぶつかっ
て振れ回ることになる。この際、振動検知器２３は衝突
による衝撃を感知して出力を出す。図３はこの振動検知
器２３の出力に基づき、危険を回避するためにモータ１
１の回転を停止させるための構成（手段）を示したもの
である。 【００１２】振動検知器２３の出力（出力電圧）は整流
回路２４によって整流され、比較器２５に入力される。
比較器２５は入力された電圧が可変基準電圧源２６によ
って予め設定されている基準電圧（振動許容値）より大
きかった場合、その検出信号を制御回路２７に送り、制
御回路２７はその検出信号の入力によりモータ１１の駆
動回路２８に回転停止の制御信号を送る。この制御信号
により駆動回路２８の常時閉とされているストップスイ
ッチ２８ｂは開成され、これによりモータ１１の回転が
停止される。図中、２８ａはスタートスイッチを示す。 【００１３】このように、この例では間隙ｄで許容して
いる振幅を越える振動が駆動軸１２に発生した場合には
モータ１１の回転が停止されるものとなっており、よっ
て駆動軸（フレキシブルシャフト）１２の折損事故等の
危険を回避することができるものとなっている。なお、
間隙ｄを介して円筒体２１が駆動軸１２のクラウン部１
２ｃの基部１２ｄの回りに位置されているため、たとえ
駆動軸１２が振動しても間隙ｄを越える振幅は円筒体２
１によって制限（阻止）されるものとなっている。 【００１４】上述した例では円筒体２１は駆動軸１２に
対し、そのクラウン部１２ｃの基部１２ｄとの間に所定
の、つまり許容する振動振幅に対応する間隙ｄを構成す
る配置・形状としているが、円筒体２１の配置・形状は
これに限らず、例えば駆動軸１２の上端部や可撓性を有
する細長い中間部との間に所定の間隙を介して配置され
るような形状としてもよい。 【００１５】 【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
駆動軸に過大な振動が発生した場合にはモータの回転が
停止されるものとなっており、よって例えば使用者がロ
ータに試料をアンバランスに挿入し、ロータに過大なア
ンバランスが生じている状態でロータが回転されても、
駆動軸が折損するといったような危険な事故を回避で
き、安全性が確保された遠心分離機を得ることができ
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a centrifugal separator, and more particularly to a centrifugal separator for preventing accidents such as breakage due to excessive vibration of a drive shaft for rotating a rotor, thereby improving safety. To a centrifugal separator with an increased density. 2. Description of the Related Art In a centrifuge, a sample to be centrifuged is inserted into a sample insertion hole of a rotor and mounted, and the rotor is rotated at a required number of revolutions for a required time to perform a centrifugal treatment of the sample. The rotor has a plurality of sample insertion holes.
When the rotor is driven to rotate, the amount of the sample inserted into the plurality of sample insertion holes varies, and if the sample is placed unbalanced with respect to the rotation axis, the rotation causes vibration, which causes vibration. Vibration prevents smooth rotation of the rotor and increases the load on the motor's bearings, causing damage to the bearings and generating vibration noise. There was a hassle to do. In order to reduce such an annoyance, a thin, long, flexible drive shaft (flexible shaft) is used as a means for transmitting a rotational force from the rotation shaft of the motor to the rotor. Is conventionally performed. Even if vibration occurs due to imbalance of the rotating rotor, the flexible shaft adapts to the vibration by bending, that is, has an automatic centering performance of rotating around an axis passing through the center of gravity of the rotor, so that the rotor has a self-aligning performance. Even if there is an imbalance, the rotor can be smoothly rotated, so that the sample can be favorably centrifuged. [0004] Incidentally, such a flexible shaft is, for example, 300 rpm to 1000 rpm.
It has a resonance rotation speed at a low rotation speed such as rpm,
When the flexible shaft is rotated at this resonance speed, self-excited vibration is generated in the flexible shaft, and excessive vibration is generated. This vibration amplitude, for example, when there is an imbalance in the rotor, or when the user inserts the sample in the rotor unbalanced, becomes extremely large amplitude, and the whole centrifuge vibrates,
Serious accidents such as breakage of the motor bearing and breakage of the flexible shaft have been caused. Therefore, conventionally, in designing a flexible shaft, measures are taken to set the resonance speed (resonance frequency) to be as low as possible, or to take measures to quickly pass the resonance speed in a motor driving device. I was taking. However, if the user mistakenly mounts the sample on the rotor so that an excessive imbalance exists, excessive vibration occurs at the resonance speed, and the above-described accident cannot be avoided. It was. In view of this problem, an object of the present invention is to prevent the occurrence of accidents such as breakage of a drive shaft (flexible shaft) even if the rotor is rotated in a state where the rotor is excessively unbalanced, thereby reducing the danger. An object of the present invention is to provide a centrifuge which can be avoided. According to the present invention, there is provided a centrifuge in which a rotor into which a sample is inserted is attached to a tip of a driving shaft connected to a rotating shaft of a motor.
A cylindrical body arranged to surround the drive shaft with a predetermined gap, and a vibration detector attached to the cylindrical body and detecting an impact of the drive shaft hitting the cylindrical body due to excessive vibration,
Means for stopping the rotation of the motor based on the output of the vibration detector. Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the structure of a mechanism section in one embodiment of the present invention.
1 denotes a motor of the centrifuge, 12 denotes a drive shaft (flexible shaft), and 13 denotes a rotor. The motor 11 is fixed to the housing 15 via the vibration-proof rubber 14, and the drive shaft 12 is connected and fixed to the rotation shaft 11a of the motor 11 so that the drive shaft 12 has the same axis. FIG. 2 shows the shape of the drive shaft 12, whose elongated middle portion has the required flexibility. At one end (lower end) of the drive shaft 12, a fixed portion 12a having a diameter larger than that of the intermediate portion is provided, and further, a screw 12b is provided ahead of the fixed portion 12a. On the other hand, the other end (upper end)
On the side, a crown portion 12c for mounting and fixing the rotor 13 is provided. The crown portion 12c is composed of a flange-shaped base portion 12d and a shaft portion 12e, and a screw hole 12f is provided in a tip end surface of the shaft portion 12e. Also, the base 12d
Is mounted with a pair of pins 16 protruding toward the shaft portion 12e. As shown in FIG. 1, the drive shaft 12 is attached to the rotary shaft 11a of the motor 11 by screwing a lower screw 12b into a screw hole 11b formed in the rotary shaft 11a. At this time, the fixing portion 12a is fixed to the rotating shaft 11a by the set screw 17 so that the screw is not loosened. On the other hand, the rotor 13 is mounted on the crown 12c of the drive shaft 12 by mounting the rotor 13 on the base 12d by engaging a mounting hole 13a provided at the center of the rotor 13 with the shaft 12e of the crown 12c. And bolt 1
The fixing is performed by using the washer 8 and the washer 19 as shown in FIG. At this time, the pair of holes 13b provided on the lower surface of the rotor 13 are respectively engaged with the pins 16 protruding from the base 12d. The rotation of the drive shaft 12 is transmitted to the rotor 13 by these pins 16. The rotor 13 is provided with a plurality of sample insertion holes 13c, and the sample insertion holes 13c are subjected to centrifugal processing.
0 is inserted. FIG. 1 shows a state where the sample container 20 is inserted into the sample insertion hole 13c. In the structure as described above, the cylindrical body 21 is arranged so as to surround the drive shaft 12. The inner diameter of the cylindrical body 21 is the crown 1 in this example.
2c is slightly larger than the outer diameter of the base 12d.
A predetermined gap d is formed between the outer peripheral surface 2d and the outer peripheral surface 2d. The lower end of the cylindrical body 21 is mounted on the frame 11c of the motor 11, and is fixed by screws. In FIG. 1, reference numeral 22 denotes a screw. A vibration detector 23 is attached to the outer peripheral surface of the cylindrical body 21. As the vibration detector 23, for example, a piezo element is used, and the vibration detector 23 is fixed to the cylindrical body 21 by means such as adhesion. In the above configuration, for example, when the sample is unbalanced in the rotor 13 and excessive vibration occurs at the resonance speed of the drive shaft 12, the base 12 d of the crown portion 12 c of the drive shaft 12 Will run around by hitting the inner peripheral surface of the. At this time, the vibration detector 23 detects the impact due to the collision and outputs an output. FIG. 3 shows the motor 1 based on the output of the vibration detector 23 to avoid danger.
1 shows a configuration (means) for stopping one rotation. The output (output voltage) of the vibration detector 23 is rectified by a rectifier circuit 24 and input to a comparator 25.
When the input voltage is higher than the reference voltage (vibration allowance) preset by the variable reference voltage source 26, the comparator 25 sends a detection signal to the control circuit 27, and the control circuit 27 outputs the detection signal. A control signal for stopping rotation is sent to the drive circuit 28 of the motor 11 by the input. The stop switch 28b, which is normally closed, of the drive circuit 28 is opened by this control signal, whereby the rotation of the motor 11 is stopped. In the figure, 28a indicates a start switch. As described above, in this example, when vibration exceeding the amplitude allowed in the gap d occurs in the drive shaft 12, the rotation of the motor 11 is stopped. The danger such as a breakage accident of the shaft 12 can be avoided. In addition,
The cylindrical body 21 is connected to the crown 1 of the drive shaft 12 through the gap d.
2c, it is located around the base 12d, so that even if the drive shaft 12 vibrates, the amplitude exceeding the gap d
1 is restricted (prevented). In the above-described example, the cylindrical body 21 is arranged and shaped so as to form a predetermined gap d between the drive shaft 12 and the base 12d of the crown 12c, that is, a gap corresponding to an allowable vibration amplitude. However, the arrangement and shape of the cylindrical body 21 are not limited to this, and may be such a shape that the cylindrical body 21 is arranged with a predetermined gap between the upper end of the drive shaft 12 and a flexible elongated intermediate part. As described above, according to the present invention, when excessive vibration occurs in the drive shaft, the rotation of the motor is stopped. Even if the rotor is rotated while the sample is inserted into the unbalance and the rotor is excessively unbalanced,
Dangerous accidents, such as breakage of the drive shaft, can be avoided, and a safe centrifuge can be obtained.

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の一実施例における機構部の構造を説
明するための図。 【図２】図１における駆動軸の拡大図。 【図３】この発明の一実施例における振動検知器の出力
に基づき、モータの回転を停止させるための構成を説明
するための図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining the structure of a mechanism in one embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of a drive shaft in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration for stopping rotation of a motor based on an output of a vibration detector according to one embodiment of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項１】 試料が挿入されるロータが、モータの回
転軸に連結された駆動軸の先端に取り付けられてなる遠
心分離機において、 上記駆動軸を所定の間隙を介して囲むように配置された
円筒体と、 その円筒体に取り付けられ、上記駆動軸が過大振動によ
り上記円筒体にぶつかった衝撃を検知する振動検知器
と、 その振動検知器の出力に基づき、上記モータの回転を停
止させる手段と、を具備することを特徴とする遠心分離
機。Claims: 1. A centrifugal separator in which a rotor into which a sample is inserted is attached to a tip of a drive shaft connected to a rotation shaft of a motor, wherein the drive shaft is interposed through a predetermined gap. A vibration detector that is attached to the cylinder and detects an impact of the drive shaft hitting the cylinder due to excessive vibration, based on an output of the vibration detector, Means for stopping rotation of the motor.