JP3813722B2 - 遠心機の制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心機の制御方法に関するもので、詳しくは、ロータの異常振動運転を防止する遠心機の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
遠心機ではチューブ（試験管）を収容した複数のバケットをロータに係合させ、該ロータを高速回転させることによってチューブ内の試料等の遠心分離を行っている。したがって、例えばバケットの１つをロータに係合し忘れたり、各バケットにチューブを対称的にセットしなかったり、試料の分注量が不均一であったりした場合には、ロータが不平衡になり、この状態でロータを高速回転させた場合には、異常振動が生じて駆動軸の折損等の機械的な故障を起こす虞があり、また折損等の機械的な故障までは至らないが、オペレータに恐怖感を与える。
【０００３】
そこで、このような故障等を防止する目的で、各種のアンバランス検出装置が提供されている（特開平９ー９８２号，特開平４ー１４５９６７号，実開平２ー１０８７４９号，実開昭５７ー１７５０３３号，実開平２ー４８１４３号，実開昭６２ー１０９７４４号，特開平５ー１０４０３１号）。これらのアンバランス検出装置では、アンバランス運転において揺動が最も顕著に現れる駆動軸またはロータを測定対象とし、それらに対向するように非接触形センサを配設し、駆動軸，ロータ等とセンサ間の水平距離を計測し、その計測値に基づいて制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非接触形センサはセンサ自身のコストが高いばかりでなく、例えばホール素子等を使用した場合にはモータの回転磁界を遮断する必要があり、フォトセンサ等を使用した場合には塵埃等に対する対策を講じる必要があるなど、使用環境を整えなくてはならず、装置全体としてコストの高騰を免れない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、安価でしかも精度の高いロータの異常振動運転を防止する遠心機を実現するための制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の本発明に係る遠心機の制御方法では、ロータ駆動用モータを防振ゴムを介してケース本体に取付けた遠心機の制御方法において、前記モータの非回転部の前記ケース本体に対する撓み量を測定し、その撓み量が予め設定した閾値を越えた場合に前記モータの駆動を停止させることを特徴としている。
【０００７】
遠心機には、ロータ駆動用モータを防振ゴムを介してケース本体に取付けたものがある。このような遠心機の場合にはロータが不平衡であると、ロータと共にモータも揺動される。そこで、本発明の遠心機の制御方法では、センサをモータの非回転部分に接触させることによって、即ち接触形センサを使用することによってロータの揺動量を計測するようにしている。
【０００８】
また、請求項１の本発明に係る遠心機の制御方法では、前記防振ゴムの温度特性に対応させて前記閾値を設定することを特徴としている。
【０００９】
ゴムの特性として、温度の変化に伴ってエネルギー吸収率（損失係数）が変化する傾向にある。即ち、一定の温度範囲ではエネルギー吸収率は高いが、その温度範囲よりも温度が低くまたは高くなると、エネルギー吸収率は減少する。上記一定の温度範囲でロータの高速運転を行っても問題はないが、その温度範囲以外でロータの高速運転を行うとモータの駆動軸等を破損する虞れがある。そこで、本発明の遠心機の制御方法では、防振ゴムの温度に対応させて閾値を設定するようにしている。
【発明の実施の形態】
【００１０】
上記接触形センサとしては、加速度センサ，リミットスイッチ，圧電セラミック式センサ，ひずみゲージ等があるが、遠心機で要求される十分な精度が得られるものとしてひずみゲージが好ましい。ひずみゲージは低コストであり、実験の結果、感度，信頼性が十分に得られた。
【００１１】
ロータ自身のアンバランス量は、該ロータが停止している状態でも検出可能であるが、測定精度を上げるためにロータを回転させてその遠心力によって揺動量を増幅させてその揺動量を測定することが好ましい。ロータの揺動量は第１次共振点（７００〜２０００ｒｐｍ）で最大になるので、その付近の回転数で計測することが好ましい。
【００１２】
防振ゴムの温度特性は、温度センサを防振ゴムに直接接触させて計測するのが好ましいが、そうすると温度センサが防振ゴムの変形を阻害するので、防振ゴムに近接した位置で測定を行うことが好ましい。
【００１３】
【実施例】
図１は、本発明に係る遠心機の制御方法を実施するための遠心機を示している。この遠心機ではモータ１のハウジング１ａ上端がブラケット２に固定されている。そして、ブラケット２はその周縁の３か所に等間隔に配置された防振ゴム３を介してケース本体４のモータ台４ａに設置されている。
【００１４】
また、この遠心機には、ブラケット２の下面周縁に下方へ向けて耐磨耗性の高いポリアセタールの突起５が配設され、該突起５の下方のモータ台４ａにはホルダ６が配設され、ホルダ６の上面にはひずみゲージ組立体７が設置されている。このひずみゲージ組立体７は、図２に示したように弾性板８にＵ字状の切込み８ａを入れ、該切込み８ａによって画成される舌片８ｂをホルダ６に固定し、切込み８ａによって画成される環状片８ｃと舌片８ｂとの境界にひずみゲージ９を貼設したものである。そして、環状片８ｃの自由端に上記突起５が当接される。
【００１５】
また、防振ゴム３に近接したモータ台４ａ上には、温度センサ１０が配設され、さらにケース本体４の遠心室１１には、ロータ１２の種類を識別するめの公知（例えば、特開平７ー４７３５０）のロータ識別センサ１３が配設されている。そして上記ひずみゲージ９，温度センサ１０，識別センサ１３はコントローラ１４に接続されている。
【００１６】
実施例で使用されている防振ゴム３は、図３において○で示したような温度特性を有している。この温度特性図は、不平衡に形成したテスト用のロータをモータ軸に装着し、防振ゴム３の各温度でのロータの第１次共振点における撓み量をひずみゲージ９によって測定したものである。これによると、防振ゴム３の温度（防振ゴム付近の雰囲気温度）が８〜１７℃の範囲では、ロータの第１次共振点でのひずみゲージ９によって測定される抵抗値に対応する出力電圧がほぼ一定であるが、１７〜２０℃以上になると、温度の上昇とともにひずみゲージ９によって測定される抵抗値に対応する出力電圧が略比例して増加する特性を有している。
【００１７】
そこで、実施例では上記したように、予め防振ゴム３のエネルギー吸収率の温度特性を調べ、その温度特性に対応して閾値を設定している。閾値は、図４において実線で示したように、ロータ１２の種類に応じて異なっている。例えば、実線Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｆは周囲に４つのラックを備えたスイング式ロータで、Ａが最大でＢ，Ｄ，Ｆと順次小さくなっている。また実線Ｃ，Ｅは周囲に２つのラックを備えたスイング式ロータで、Ｃが大きく、Ｅは小さい。なお、各閾値とも、機械に有害な振動にならない程度の値、即ち破損の限界よりも相当に低く設定している。
【００１８】
そして、この遠心機では、ロータ１２が装着されると、該ロータ１２の種類がセンサ１３を介してコントローラ１４で識別される（ステップ２１）。そして、コントローラ１４において、上記ロータ１２の種類に対応した閾値モード（Ａ〜Ｆ）が選定される（ステップ２２）。また、ロータ１２が回転駆動されている間、防振ゴム３の温度が温度センサ１０を介してコントローラ１４によって常時計測される（ステップ２３）。そして、防振ゴム３の温度に対応した閾値が選定される（ステップ２４）。一方、ロータ１２が回転駆動されている間、歪みセンサ９を介してコントローラによって撓み量（電圧）が計測され（ステップ２５）、その測定値Ｔと上記閾値Ｓとが比較され（ステップ２６）、測定値Ｔが閾値Ｓよりも小さい場合にはロータ１２が引続き回転駆動（加速）され、測定値Ｔが閾値Ｓを越えた場合には、音，光等による警報を発して（ステップ２７）、モータ１の駆動が停止される（ステップ２８）。
【００１９】
なお、上記実施例では、防振ゴムの温度を測定し、該温度を閾値の設定要素としているが、使用温度の全域にわたってエネルギー吸収率が殆ど変化しない防振ゴムを採用した場合には、防振ゴムの温度測定は必要としない。また、ロータ１２の揺動量（防振ゴム３の撓み量）をモータ１の取付けブラケット２とケース本体４のモータ台４ａとの間で計測しているが、モータ１のハウジング１ａの適宜な部位とケース本体４の適宜な部位との間で計測することもできる。
【００２０】
また、上記実施例では、第１次共振点を通過した際の撓み量を計測して、その撓み量（電圧）と閾値とを比較しているが、各種ロータの回転数における防振ゴムの温度（雰囲気温度）に対する閾値を予め設定し、その閾値と撓み量を比較するようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
上記したように、請求項１の本発明に係る遠心機の制御方法では、ロータのアンバランス量としてモータの非回転部のケース本体に対する撓み量を測定し、その撓み量が予め設定した閾値を越えた場合に前記モータの駆動を停止させる。したがって、接触センサによって撓み量の測定が可能になり、それによってロータの低回転での計測精度が高く、かつ安価な遠心機を得ることができる。
【００２２】
また、請求項１の本発明に係る遠心機の制御方法では、防振ゴムの温度特性に対応させて前記閾値を設定しているので、環境温度に関係なく破損等の防止が図れる遠心機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る遠心機の制御方法を実施するための遠心機を概念的に示した断面図である。
【図２】実施例の遠心機で使用しているひずみゲージ組立体を示した斜視図である。
【図３】実施例の遠心機で使用される防振ゴムの温度特性を示したグラフである。
【図４】実施例の遠心機における各ロータに対する閾値を示したグラフである。
【図５】実施例の遠心機の制御を示したフローである。
【符号の説明】
１ モータ
１ａ ハウジング
１ｂ 駆動軸
２ ブラケット
３ 防振ゴム
４ ケース本体
４ａ モータ台
５ 突起
６ ホルダ
７ ひずみゲージ組立体
８ 弾性板
９ ひずみゲージ
１０ 温度センサ
１１ 遠心室
１２ ロータ
１３ ロータ識別センサ
１４ コントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心機の制御方法に関するもので、詳しくは、ロータの異常振動運転を防止する遠心機の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
遠心機ではチューブ（試験管）を収容した複数のバケットをロータに係合させ、該ロータを高速回転させることによってチューブ内の試料等の遠心分離を行っている。したがって、例えばバケットの１つをロータに係合し忘れたり、各バケットにチューブを対称的にセットしなかったり、試料の分注量が不均一であったりした場合には、ロータが不平衡になり、この状態でロータを高速回転させた場合には、異常振動が生じて駆動軸の折損等の機械的な故障を起こす虞があり、また折損等の機械的な故障までは至らないが、オペレータに恐怖感を与える。
【０００３】
そこで、このような故障等を防止する目的で、各種のアンバランス検出装置が提供されている（特開平９ー９８２号，特開平４ー１４５９６７号，実開平２ー１０８７４９号，実開昭５７ー１７５０３３号，実開平２ー４８１４３号，実開昭６２ー１０９７４４号，特開平５ー１０４０３１号）。これらのアンバランス検出装置では、アンバランス運転において揺動が最も顕著に現れる駆動軸またはロータを測定対象とし、それらに対向するように非接触形センサを配設し、駆動軸，ロータ等とセンサ間の水平距離を計測し、その計測値に基づいて制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非接触形センサはセンサ自身のコストが高いばかりでなく、例えばホール素子等を使用した場合にはモータの回転磁界を遮断する必要があり、フォトセンサ等を使用した場合には塵埃等に対する対策を講じる必要があるなど、使用環境を整えなくてはならず、装置全体としてコストの高騰を免れない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、安価でしかも精度の高いロータの異常振動運転を防止する遠心機を実現するための制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の本発明に係る遠心機の制御方法では、ロータ駆動用モータを防振ゴムを介してケース本体に取付けた遠心機の制御方法において、前記モータの非回転部の前記ケース本体に対する撓み量を測定し、その撓み量が予め設定した閾値を越えた場合に前記モータの駆動を停止させることを特徴としている。
【０００７】
遠心機には、ロータ駆動用モータを防振ゴムを介してケース本体に取付けたものがある。このような遠心機の場合にはロータが不平衡であると、ロータと共にモータも揺動される。そこで、本発明の遠心機の制御方法では、センサをモータの非回転部分に接触させることによって、即ち接触形センサを使用することによってロータの揺動量を計測するようにしている。
【０００８】
また、請求項１の本発明に係る遠心機の制御方法では、前記防振ゴムの温度特性に対応させて前記閾値を設定することを特徴としている。
【０００９】
ゴムの特性として、温度の変化に伴ってエネルギー吸収率（損失係数）が変化する傾向にある。即ち、一定の温度範囲ではエネルギー吸収率は高いが、その温度範囲よりも温度が低くまたは高くなると、エネルギー吸収率は減少する。上記一定の温度範囲でロータの高速運転を行っても問題はないが、その温度範囲以外でロータの高速運転を行うとモータの駆動軸等を破損する虞れがある。そこで、本発明の遠心機の制御方法では、防振ゴムの温度に対応させて閾値を設定するようにしている。
【発明の実施の形態】
【００１０】
上記接触形センサとしては、加速度センサ，リミットスイッチ，圧電セラミック式センサ，ひずみゲージ等があるが、遠心機で要求される十分な精度が得られるものとしてひずみゲージが好ましい。ひずみゲージは低コストであり、実験の結果、感度，信頼性が十分に得られた。
【００１１】
ロータ自身のアンバランス量は、該ロータが停止している状態でも検出可能であるが、測定精度を上げるためにロータを回転させてその遠心力によって揺動量を増幅させてその揺動量を測定することが好ましい。ロータの揺動量は第１次共振点（７００〜２０００ｒｐｍ）で最大になるので、その付近の回転数で計測することが好ましい。
【００１２】
防振ゴムの温度特性は、温度センサを防振ゴムに直接接触させて計測するのが好ましいが、そうすると温度センサが防振ゴムの変形を阻害するので、防振ゴムに近接した位置で測定を行うことが好ましい。
【００１３】
【実施例】
図１は、本発明に係る遠心機の制御方法を実施するための遠心機を示している。この遠心機ではモータ１のハウジング１ａ上端がブラケット２に固定されている。そして、ブラケット２はその周縁の３か所に等間隔に配置された防振ゴム３を介してケース本体４のモータ台４ａに設置されている。
【００１４】
また、この遠心機には、ブラケット２の下面周縁に下方へ向けて耐磨耗性の高いポリアセタールの突起５が配設され、該突起５の下方のモータ台４ａにはホルダ６が配設され、ホルダ６の上面にはひずみゲージ組立体７が設置されている。このひずみゲージ組立体７は、図２に示したように弾性板８にＵ字状の切込み８ａを入れ、該切込み８ａによって画成される舌片８ｂをホルダ６に固定し、切込み８ａによって画成される環状片８ｃと舌片８ｂとの境界にひずみゲージ９を貼設したものである。そして、環状片８ｃの自由端に上記突起５が当接される。
【００１５】
また、防振ゴム３に近接したモータ台４ａ上には、温度センサ１０が配設され、さらにケース本体４の遠心室１１には、ロータ１２の種類を識別するめの公知（例えば、特開平７ー４７３５０）のロータ識別センサ１３が配設されている。そして上記ひずみゲージ９，温度センサ１０，識別センサ１３はコントローラ１４に接続されている。
【００１６】
実施例で使用されている防振ゴム３は、図３において○で示したような温度特性を有している。この温度特性図は、不平衡に形成したテスト用のロータをモータ軸に装着し、防振ゴム３の各温度でのロータの第１次共振点における撓み量をひずみゲージ９によって測定したものである。これによると、防振ゴム３の温度（防振ゴム付近の雰囲気温度）が８〜１７℃の範囲では、ロータの第１次共振点でのひずみゲージ９によって測定される抵抗値に対応する出力電圧がほぼ一定であるが、１７〜２０℃以上になると、温度の上昇とともにひずみゲージ９によって測定される抵抗値に対応する出力電圧が略比例して増加する特性を有している。
【００１７】
そこで、実施例では上記したように、予め防振ゴム３のエネルギー吸収率の温度特性を調べ、その温度特性に対応して閾値を設定している。閾値は、図４において実線で示したように、ロータ１２の種類に応じて異なっている。例えば、実線Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｆは周囲に４つのラックを備えたスイング式ロータで、Ａが最大でＢ，Ｄ，Ｆと順次小さくなっている。また実線Ｃ，Ｅは周囲に２つのラックを備えたスイング式ロータで、Ｃが大きく、Ｅは小さい。なお、各閾値とも、機械に有害な振動にならない程度の値、即ち破損の限界よりも相当に低く設定している。
【００１８】
そして、この遠心機では、ロータ１２が装着されると、該ロータ１２の種類がセンサ１３を介してコントローラ１４で識別される（ステップ２１）。そして、コントローラ１４において、上記ロータ１２の種類に対応した閾値モード（Ａ〜Ｆ）が選定される（ステップ２２）。また、ロータ１２が回転駆動されている間、防振ゴム３の温度が温度センサ１０を介してコントローラ１４によって常時計測される（ステップ２３）。そして、防振ゴム３の温度に対応した閾値が選定される（ステップ２４）。一方、ロータ１２が回転駆動されている間、歪みセンサ９を介してコントローラによって撓み量（電圧）が計測され（ステップ２５）、その測定値Ｔと上記閾値Ｓとが比較され（ステップ２６）、測定値Ｔが閾値Ｓよりも小さい場合にはロータ１２が引続き回転駆動（加速）され、測定値Ｔが閾値Ｓを越えた場合には、音，光等による警報を発して（ステップ２７）、モータ１の駆動が停止される（ステップ２８）。
【００１９】
なお、上記実施例では、防振ゴムの温度を測定し、該温度を閾値の設定要素としているが、使用温度の全域にわたってエネルギー吸収率が殆ど変化しない防振ゴムを採用した場合には、防振ゴムの温度測定は必要としない。また、ロータ１２の揺動量（防振ゴム３の撓み量）をモータ１の取付けブラケット２とケース本体４のモータ台４ａとの間で計測しているが、モータ１のハウジング１ａの適宜な部位とケース本体４の適宜な部位との間で計測することもできる。
【００２０】
また、上記実施例では、第１次共振点を通過した際の撓み量を計測して、その撓み量（電圧）と閾値とを比較しているが、各種ロータの回転数における防振ゴムの温度（雰囲気温度）に対する閾値を予め設定し、その閾値と撓み量を比較するようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
上記したように、請求項１の本発明に係る遠心機の制御方法では、ロータのアンバランス量としてモータの非回転部のケース本体に対する撓み量を測定し、その撓み量が予め設定した閾値を越えた場合に前記モータの駆動を停止させる。したがって、接触センサによって撓み量の測定が可能になり、それによってロータの低回転での計測精度が高く、かつ安価な遠心機を得ることができる。
【００２２】
また、請求項１の本発明に係る遠心機の制御方法では、防振ゴムの温度特性に対応させて前記閾値を設定しているので、環境温度に関係なく破損等の防止が図れる遠心機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る遠心機の制御方法を実施するための遠心機を概念的に示した断面図である。
【図２】実施例の遠心機で使用しているひずみゲージ組立体を示した斜視図である。
【図３】実施例の遠心機で使用される防振ゴムの温度特性を示したグラフである。
【図４】実施例の遠心機における各ロータに対する閾値を示したグラフである。
【図５】実施例の遠心機の制御を示したフローである。
【符号の説明】
１ モータ
１ａ ハウジング
１ｂ 駆動軸
２ ブラケット
３ 防振ゴム
４ ケース本体
４ａ モータ台
５ 突起
６ ホルダ
７ ひずみゲージ組立体
８ 弾性板
９ ひずみゲージ
１０ 温度センサ
１１ 遠心室
１２ ロータ
１３ ロータ識別センサ
１４ コントローラ
Claims (1)
- ロータ駆動用モータを防振ゴムを介してケース本体に取付けた遠心機の制御方法において、前記モータの非回転部の前記ケース本体に対する撓み量を測定し、その撓み量が、前記防振ゴムの温度特性に対応させて予め設定した閾値を越えた場合に前記モータの駆動を停止させることを特徴とする遠心機の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36297197A JP3813722B2 (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 遠心機の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36297197A JP3813722B2 (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 遠心機の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11169748A JPH11169748A (ja) | 1999-06-29 |
| JP3813722B2 true JP3813722B2 (ja) | 2006-08-23 |
Family
ID=18478198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36297197A Expired - Lifetime JP3813722B2 (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 遠心機の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3813722B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103008120A (zh) * | 2013-01-16 | 2013-04-03 | 浙江新剑精密制品有限公司 | 一种精密零部件离心除油设备及方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004064945A (ja) | 2002-07-31 | 2004-02-26 | Hitachi Koki Co Ltd | 回転体駆動装置 |
| JP4569778B2 (ja) * | 2006-09-01 | 2010-10-27 | 日立工機株式会社 | 遠心機 |
| JP4850143B2 (ja) * | 2007-08-08 | 2012-01-11 | オリンパス株式会社 | 遠心分離機および遠心分離機を用いた細胞処理装置 |
| DE102014116527B4 (de) | 2014-11-12 | 2020-01-23 | Andreas Hettich Gmbh & Co. Kg | Zentrifuge und Verfahren zur Erfassung von Unwuchten in der Zentrifuge |
| CN106076666A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-11-09 | 淮南市鸿裕工业产品设计有限公司 | 电动离心机安全防护组件 |
-
1997
- 1997-12-12 JP JP36297197A patent/JP3813722B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103008120A (zh) * | 2013-01-16 | 2013-04-03 | 浙江新剑精密制品有限公司 | 一种精密零部件离心除油设备及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11169748A (ja) | 1999-06-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
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