JP2006159005A

JP2006159005A - 遠心機

Info

Publication number: JP2006159005A
Application number: JP2004350394A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Shimizu; 隆寛清水
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】
ロータと回転軸の相対滑りをなくし、且つロータを回転軸に容易に搭載することができるような構造とし、しかも加工が容易に行える安価な遠心機を提供すること。
【解決手段】
回転軸に、回転軸の半径方向に摺動可能なピンを備え、且つ前記回転軸に装着される回転体に前記ピンと係合可能な溝を回転軸方向に備え、回転軸のピンがロータの溝に入り込む構造とすることで達成される。
【選択図】図１

Description

本発明は医学、薬学、農学などで使われる遠心機において、試料を入れた容器を保持し遠心分離するための遠心機用ロータをモータ等の駆動装置に結合するための構造に関するものである。

遠心機は、一般に駆動装置の一部である動力発生部(一般的には電気モータ)で得られる回転トルクを回転軸を介して回転体に伝達し、回転体を回転させる。この種の遠心機に用いられる回転体には試料を挿入する試験管穴を複数有し、その穴の角度が一定のアングルロータや、複数の試験管が装着できるようになっている容器(バケットと称す)が回転と共に揺動するスイングロータ、試験管を水平にした状態でロータに装着するホリゾンタルロータなど、いくつかの種類があり、分離する試料の種類や量などによって、使い分けされている。通常、上記した回転体の中から目的にあった回転体を選択し、試料を注入した試験管などの容器を回転体に挿入して回転させ、発生する遠心力で試料を分離したり、あるいは遠心力を利用して試験管壁面に付着した液滴などをふるい落としたりするために使われるが、使用者が分離する試料やその量によって異なる数種類のロータを使い分けており、最適なロータを選択し必要に応じたロータに付け替えている。

したがってロータを遠心機の回転軸に取付ける際、ロータと回転軸をネジやボルトで固定することなく、回転軸に載せるだけで回転させることができれば、手間が省け便利である。しかし回転軸に載せるだけではロータと回転軸との間ですべりが生じ、動力発生部の回転トルクが正しく伝達されずに回転軸のみが空回りしてしまうため、一般的にロータと回転軸を固定せずに使用できる遠心機では、図５に示すように回転軸５４の先端部に回転軸ピン５３を設け、ロータ側の嵌合穴６０の穴端部６１にもロータピン５２を設けてロータピン５２と回転軸ピン５３をかみ合わせて(当接させて)トルクを伝達する構造となっている。（例えば特許文献１）
更に、特許文献１には回転体（ロータ）の浮き上がりを防止するための半径方向に移動可能は部材（ウエイト）が開示されており、更にロータにはウエイトが係合可能な環状溝が設けられている。

更に、図７に示すように、ロータ５８に半径方向（ラジアル方向）に設けられた溝部５７を回転軸５４に取付けられたラジアルピン５９に嵌合させる方法がある。（例えば特許文献２）
特開２０００−１０７６４３号公報（図１）実開昭５６−８０２４６号公報（第１図）

しかし、特許文献１に記載されている、ピンとピンをかみ合わせる構造では、ロータを加速させる時と減速させる時では、ロータ５８と回転軸５４間にすべり（回転差）が生じ、図６に示すようにロータピン５２が回転軸ピン５３間の隙間で矢印６２のごとく周方向（時計回り又は反時計回り方向）に相対すべりを起こし、ロータと回転軸の嵌合部の接触面がかじりつく場合があり、ロータが回転軸から取外せなくなってしまう問題がある。

更に、特許文献１に記載されている、ウエイトと環状溝で、回転軸とロータ間の滑り（回転差）を防止することはできない。更に、特許文献２に記載の構造では、回転軸に取付けられたラジアルピンにロータの溝が嵌合しないとロータが回転軸にセットされず、嵌合しない場合にはロータを再度持ち上げてラジアルピンとロータの溝の位置を合わせながらセットし直す必要があり作業性が非常に悪くなるといった問題がある。

そこで、本発明の目的は、回転軸とロータ間の相対すべり（回転差）をなくし、しかもロータを容易に着脱できる安価な遠心機を提供することである。

上記目的は、駆動装置と、該駆動装置によって回転駆動される回転軸と、該回転軸に装着可能な複数の回転体とを有する遠心機において、前記回転軸に、該回転軸の半径方向に摺動可能なピンを備え、且つ前記回転軸に装着される回転体に前記ピンと係合可能な溝を回転軸方向に備えることで達成される。

本発明によれば、ロータと回転軸の相対滑りを無くすことで接触面のかじりを無くすことができ、且つロータの向きに注意を払う必要なくロータを回転軸に搭載できるような機構を、安価に提供することができる。

本発明の第1の実施の形態による遠心機について図１、図２を用いて説明する。図１には本発明に係る遠心機の部分断面図を示す。図１において、フレーム７は、板材等を曲げ加工等して略箱形形状に形成されており、その上方には内部が回転室１３を形成するチャンバ１４が設置されている。このチャンバ１４の周囲には、回転室内及びロータを冷却するための図示されていない冷却パイプが配置され、更に、チャンバーの外周には遮音材及び断熱材等として構成されるウレタンフォーム等が充填されている。

駆動装置１は振動を絶縁するようスプリング（図示せず）が仕込まれたダンパ６を介して、フレーム７に回転軸４が開口部３０より回転室１３側に吐出するように支持されており、
ダンパ６の伸び縮みにより減衰が得られるようになっている。駆動装置1には誘導モータ２が組み込まれており、この誘導モータ２の回転子３に回転軸４が結合されている。この回転軸４にはテーパ部５が設けてあり、同じくスイングロータ８に設けられたテーパ部２２と嵌合することでロータのスラスト及びラジアル方向の荷重を受けている。スイングロータ８は放射状に設けられた複数のアームからなるロータボディ１０と、アーム間に揺動可能に配置されたバケット９と、試料を入れるための試験管１１を保持するラック１２から構成されている。

なお、遠心機では上記したスイングロータの他に、試料の入った試験管等を一定の角度で支持するアングルロータや、試験管を垂直に保持したまま回転するバーチカルロータ等の複数種類のロータを使用することができ、これらの複数種類のロータを以後ロータ８という。

次に図２を用いて本発明の詳細を説明する。図２の（ａ）に示すように回転軸４にはラジアル方向（回転軸４の半径方向）に内部に段差部２０ａを設けた貫通穴２０が設けられており、貫通穴２０に摺動ピン１７を挿入した後に摺動ピン１７が抜けないよう抜け止め部品１９（例えばネジ等）で蓋をする。摺動ピン１７と抜け止め部品１９の間には一定の隙間１８が設けてあり、摺動ピン１７はこの間でラジアル方向に自由に動くことができる。

なお、隙間１８は摺動ピン１７の全長と同程度の寸法で、摺動ピン１７が一番奥に押込まれた状態では、摺動ピンの先端部１７ａは回転軸表面４ａより吐出しないように配設されている。更に、摺動ピン１７の重心位置１７ｂは摺動ピン１７が一番奥に押込まれた状態でも、回転軸４の軸心４ｂと貫通穴２０の開口部２０ｂの間に必ず存在するように配設されている。

一方ロータ８には図２の（ｂ）に示すようなスラスト方向（回転軸方向）の溝２１が1ヶ所もしくは円周面２６に複数箇所設けてあり、溝２１に摺動ピン１７が入り込むことにより、回転軸４のトルクをロータ８に伝達することができる。

更に、ロータ８を回転軸４に搭載する際には、必ずしもロータの溝２１と摺動ピン１７の位置を一致（係合）させる必用はない。例えば、ロータ８を回転軸４に搭載する場合に、図２の（c）に示すようにロータ８の溝２１と摺動ピン１７を一致していない場合では、ロータ８のテーパ部２２の一端がが摺動ピン１７に設けられたテーパ部１７ｃに接触し、摺動ピン１７にスラスト方向の力Ｆが作用する。

力Ｆは図示するようにＦ_１とＦ₂に分力され、さらにＦ₁は図２の（ｄ）に示すようにＦ₃とＦ₄に分力されるため、摺動ピン１７には回転軸４の軸心４ｂ方向に押し込まれる力が作用し中へと押し込まれる。そのためロータ８は摺動ピン１７に引っ掛ること無く回転軸４に搭載される。

回転軸４が回転を始めると、摺動ピン１７は遠心力によって回転軸４の外側に飛び出そうとするので、回転軸４のテ−パ部５とロータ８のテ−パ部２２が運転中に相対すべりを起こしても、摺動ピン１７とロータ８の溝２１の位置が一致した瞬間に摺動ピン１７がロータの溝２１に入り込みまわり止めの役目を果たす。

駆動装置１によって回転軸４が回転した際に摺動ピン１７は必ず開口部２０ｂより突出しなければならないため、摺動ピン１７の重心位置１７ｂは軸心４ｂと貫通穴２０の開口部２０ｂの間に必ず存在するようにする必要があり、抜け止め部品１９の端面１９ａは回転軸４の軸心４ｂより開口部２０ｂ側（図２の（ａ）の軸心４より右側）まで挿入する必要がある。

また、図３に示すように摺動ピン１７と抜け止め部品１９との間の隙間１８にスプリング２３やスポンジなどの弾性体を配置し、摺動ピン１７に常に押し出す方向の力を与えることによって、摺動ピン１７と溝２１が係合し易くすることができる。
さらに、抜け止め部品１９のかわりに、図４に示すように止め具２４と摺動ピン１７との隙間１８に摺動ピン１７を押し出すような力を作用する弾性部材２５(スプリング等)を取り付け、摺動ピン１７の重心位置１７bを軸心４ｂと貫通穴２０の開口部２０ｂの間に必ず位置するようにすると共に、摺動ピン１７と溝２１が係合し易くしても良い。

本発明遠心機の一実施形態で、一部構成を示す正面断面図である。本発明遠心機の実施例を示す図である。本発明の他の実施例を示す図である。本発明の他の実施例を示す図である。従来の技術を説明する図で、ロータを回転軸に載せるだけでピンとピンをかみ合わせる構造を示す図である。従来の技術を説明する図で、周方向の相対滑りについて説明する図である。従来の技術を説明する図で、ロータに設けられたラジアル方向の溝部を回転軸のラジアルピンに落としこむ構造を説明する図である。

符号の説明

１は駆動装置、２は誘導モータ、３は回転子、４は回転軸、４ａは回転軸表面、４bは回転軸軸心、５はテーパ部、６はダンパ、７はフレーム、８はスイングロータ、９はバケット、１０はロータボディ、１１は試験管、１２はラック、１３は回転室、１４はチャンバ、１５はドア、１７は摺動ピン、１７ａは(摺動ピン)先端部、１７bは(摺動ピン)重心位置、１７cは(摺動ピン)テーパ部、１８は隙間、１９は抜け止め部品、１９ａは(抜け止め部品)端面、２０は貫通穴、２０ａは段差部、２０ｂは開口部、２１は溝、２２は（ロータ）テーパ部、２３はスプリング、２４は止め具、２５は弾性部材、２６は円周面、３０は開口部、５２はロータピン、５３は回転軸ピン、５４は回転軸、５８はロータ、５９はラジアルピン、６０は嵌合穴、６１は穴端部、６２は矢印である。

Claims

駆動装置と、該駆動装置によって回転駆動される回転軸と、該回転軸に装着可能な複数の回転体とを有する遠心機において、前記回転軸に、該回転軸の半径方向に摺動可能なピンを備え、且つ前記回転軸に装着される回転体に前記ピンと係合可能な溝を回転軸方向に備えることを特徴とする遠心機。
前記ピンの先端部がテーパ部を有することを特徴とする請求項１記載の遠心機。
前記ピンの先端部が円錐形状を有することを特徴とする請求項１記載の遠心機。
回転軸が回転した際に、前記ピンの抜け止め部品を備えた、請求項１記載の遠心機。
前記ピンに回転半径方向外側に力を作用し、ピンを押し付ける機能をもつスプリング等の部材を備えることを特徴とする、請求項１記載の遠心機。