JP2005111417A

JP2005111417A - 遠心機

Info

Publication number: JP2005111417A
Application number: JP2003351379A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Niinai; 佳能二井内; Takahiro Shimizu; 隆寛清水; Shoji Kusumoto; 昭二楠元
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2023-10-09
Also published as: JP4622227B2

Abstract

【課題】本発明の課題は、トルク伝達のためのピン間の隙間による相対滑りでロータと回転軸の接触部にかじりを生じる場合、相対滑りを低減し、かじりを防止して全てのロータでネジやボルトでの固定を必要としない遠心機を提供することにある。
【解決手段】ロータと回転軸の接触部にかじりが発生しないよう、ロータのピン数を増やしてピン間の隙間を少なくする、あるいは、ピンの外径、ピンのピッチ円直径を変える組合せにより、より隙間を少なくすることによって達成される。
【選択図】図３

Description

本発明は医学、薬学、農学などで使われる遠心機のように、複数用意されたロータから目的にあったロータを選択、交換して使用できる機器のトルク伝達部に関するもので１１ある。

従来の遠心機は、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ロータ（回転体）に伝達し、ロータを回転させる。この種の遠心機に用いられるロータには試料を挿入する試験管穴の角度が一定のアングルロータや、試験管を装着する容器（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、処理するサンプルの性質や量等によって使い分けできるよう、いくつかの種類が用意されている。また、遠心破壊を避けるため許容回転速度が高いロータは外観、形状が小さく、低いロータは外観、形状が大きいのが一般的で、特に前記したスイングロータは強度の制限から高速に回転させることが難しく、一度に多数の試料（例えば病院で採血された真空採血管など）を遠心できるといった処理能力で特徴を持たせてある。

一方、使用者が自分の試料に合ったロータを選択して遠心機の回転軸に取り付ける場合、ロータと回転軸をネジやボルトで固定することなく、装着して回転させることができれば、その分手間が省け、便利である。しかし、そのままではロータと回転軸の間で滑りが生じ、動力発生部の回転トルクが正しく伝達されなかったり、ロータと回転軸の嵌合部にかじりが生じたりするため、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２に示すように回転軸のカップリング部にピンを設け、ロータ側の嵌合穴側部にもピンを設けてピンとピンとをかみ合わせて（当接させて）トルクを伝えたり、ロータに設けた溝と軸側に設けた横ピンを嵌合させてトルクを伝えたりしている。

中でもピンとピンをかみ合わせる方式は、ピン先端を図２に示すように円錐形状にすることで、万一ピンとピンとが重なって装着されてもテーパ面で滑り、ロータが最終位置に着座するため、この種の遠心機に広く用いられている。ただし、ロータを加速させるときと減速させるときとでトルクが逆に加わるため、図６に矢印で示すように、ピン間の隙間で周方向に相対滑りを起こし、ロータと回転軸の嵌合部の接触面がかじり付く場合がある。

また、図７に示すよう、最初から回転軸のカップリング部とロータ側のピン数を増やしておき、周方向の移動量Ｗ_４を小さくしている遠心機もある。しかし、相対滑りによるかじりの程度は接触面の状態はもちろんのこと、ロータの慣性モーメントの大小、ロータ質量の重、軽もしくはロータが受ける回転中の空気抵抗などによっても異なり一律ではない。したがって、最初は問題なかった場合でも、後から開発したロータがかじり易い場合、移動量Ｗ_４を小さくすれば改善されるが、今まではピンの本数、ピッチ円が一律に決まっていたためそれもできず、そのロータのみ、例えば特開２００２−２４８３７９号公報にあるように、ロータとカップリング部をボルト等で固定するといったことが必要となり、使い勝手を悪くする問題があった。

特開２００２−２４８３７９号公報

特開平９−１４１１３６号公報

上記した従来の遠心機では、ロータを回転軸に固定せずに使えるようにするために、回転軸のカップリング部およびロータにピンを設け、ピンとピンとのかみ合いでトルクを伝達していたが、前記したようにピン間の隙間による相対滑りで、カップリング部とロータの接触部にかじりを生じるといった状態が発生した場合、このような一部のロータについては使い勝手を犠牲にして、ロータを回転軸にボルト等で固定せねばならないという欠点があった。

本発明の目的は、上記従来の欠点を解消し、全てのロータをネジやボルトで固定する必要のない遠心機を提供することである。

上記目的は、ロータ側のピンの数を増やす、ピンの径を変える、あるいはピンのピッチ円を変えることにより達成することができる。

本発明の遠心機は、一部のロータで回転軸のカップリング部とロータの接触部がかじりやすいといった状態が生じても、ロータ側のピンを工夫することで、回転軸とロータの周方向の移動量を調整することが可能となり、かじりを防止できるため、ロータをネジやボルトで固定する必要のない遠心機およびロータを提供とすることができる。

本発明遠心機の一実施形態を図１〜図５を用いて、従来例を図６、７を用いて説明する。
図１は本発明の形態による遠心機の一部構成を示しており、駆動装置１には誘導モータ２が組み込んであり、この誘導モータ２の回転子３上端に回転軸４が結合され、さらに回転軸４の先端にカップリング５が設けてある。このカップリング５にはピン６が設けてあり、同じくロータに設けたピン７とかみ合うことでモータ２で発生するトルクをロータに伝達する。また、回転子３は軸受８、８’で両端を支持されており、スラスト荷重を軸受８’で受ける構造となっている。また、ロータ９はカップリング５と嵌合するよう作られており、ロータ９のスラスト、ラジアル荷重をテーパ部１２で受けて回転軸４で駆動される。

図２は本発明になるカップリングとロータにそれぞれ設けられたピンの状態を示す立体図で、ロータ側のピンがカップリング側に比べて多く設けてある。
図３、４、５は図１の断面Ａ−Ａを示した図で、本発明になるピンの配置等を説明する図である。

図６、７は従来技術を説明する図であり、カップリングのピンとロータのピンは同数となっている。また、ピン数の少ないほど製造にかかるコストが少なくて済むこともあり、かじりの問題が生じない場合は図６に示すように同一径φｄ_４のピンを各２本、１８０°間隔で設けてある。

今、ロータ９の加速、減速で、ロータ９とカップリング５の間に逆のトルクが加わり、カップリング５に固定されていないロータ９は図６に示すようにピン１７とピン１８の隙間分、周方向に滑り、ピン１８が周方向に移動するとした場合、ピン１８は実線と二点鎖線の間を滑ることになり、場合によっては接触部であるテーパ部１２にかじりを生じ、傷を付けたり、最悪は凝着し、ロータ９が取り外しできないという事態が発生する。

そこで、図２および図３に示すようにロータ９のピン１４の本数を増やすことにより、移動代をＷ₁に低減でき、かじりにくくすることが可能となる。それでも、かじりを防止できない場合はさらにピン数を増やしたいところではあるが、ロータ側のピン間隔がカップリング５のピン１３の外径φｄ₁より小さくできないため、増やせない場合がある。

このような場合は、図４に示すようにロータ９のピン１５の外径φｄ_３を細くすることで、ロータ側のピン間隔を広くすることができることから、ピン数を増やすことが可能となり、移動代をより狭く、Ｗ_２に低減できる。また、図５に示すようにカップリング５のピン１３’の第１のピッチ円２１に対してロータ９側のピン１６の第２のピッチ円２２を小さくすれば、移動代をさらにＷ_３に低減できる。また、第２のピッチ円２２を第１のピッチ円２１より大きくしても同様な効果が得られる。

以上述べたように、ロータ側のピンの数だけでなく、ピンの径、ピンのピッチ円直径を変えることで、従来できなかった移動量の調整が可能となり、この種の遠心機のロータのかじりを防止することができるようになる。

なお、本発明は既に遠心機が発売され、ユーザに使われている場合で、新たな市場ニーズで開発したロータがかじりやすいと言う問題が発生した場合、遠心機側のカップリングを交換することなく、新たなロータのピンを上記したように配することで対策できるため、より有効である。

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。本発明遠心機のカップリングとロータにそれぞれ設けられたピンの状態を示す立体図。本発明遠心機の第１の実施例を実施した図１の断面Ａ−Ａを示した、ピンの配置等を説明する図。本発明遠心機の第２の実施例を実施した図１の断面Ａ−Ａを示した、ピンの配置等を説明する図。本発明遠心機の第３の実施例を実施した図１の断面Ａ−Ａを示した、ピンの配置等を説明する図。図１の断面Ａ−Ａ図で、従来の遠心機のカップリングピンとロータピンの一例を示す図。図１の断面Ａ−Ａ図で、従来の遠心機のカップリングピンとロータピンの他の一例を示す図。

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、５はカップリング、６はピン、７はピン、８、８’は軸受、９はロータ、１０はダンパ、１１は試料、１２はテーパ部、１３、１３’、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０はピン、２１は第１のピッチ円、２２は第２のピッチ円である。

Claims

複数のロータを交換して回転させることができる遠心機であって、動力を発生する動力発生部と、前記ロータと前記動力発生部を結合する回転軸と、前記ロータと前記動力発生部を回転支承するための軸受けと、前記回転軸の一部を成し、少なくとも１本以上のピンを有して前記ロータと嵌合するカップリング部と、前記ロータの前記カップリング嵌合部にピンを有し、前記ピンとかみ合って前記動力発生部の回転トルクを伝達する遠心機において、前記したロータのピンの数または直径を前記したロータによって変えたことを特徴とした遠心機。
前記回転軸の幾何的軸心を中心とした前記ロータのピンのピッチ円直径と前記クラウンのピンのピッチ円直径が等しいことを特徴とする請求項１記載の遠心機。