JP2016195963A - Rotor mounting structure and centrifugal separator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は遠心分離機に関し、特にロータの取付構造に関する。 The present invention relates to a centrifuge, and more particularly to a rotor mounting structure.
図23は特許文献1に記載されている遠心分離機の内部構成を示したものであり、図23中、1は軸心が鉛直方向とされた回転シャフトを示し、2は回転シャフトの上部に取り付けられた回転ヘッドを示す。また、3は回転ヘッド2の上部に配置されるロータを示し、4はロータ3の上部を覆う蓋を示す。
FIG. 23 shows the internal configuration of the centrifuge described in
ロータ3は試料挿入部5を複数備えており、また回転ヘッド2が挿入されるロータ穴6,7、フレーム8、雄型部材9−1,9−2、ガイドピン10なども備えている。ロータ穴6は直径が一定の円形穴であり、ロータ穴7は直径が穴の内部ほど小さくなった円形穴とされている。
The rotor 3 includes a plurality of
雄型部材9−1,9−2はロータ穴6の内部に水平に配置された回転軸11−1,11−2を中心として回転自在とされ、重心が回転軸11−1,11−2の下方にあり、重心よりも下方の回転シャフト1の軸心12と反対側に凸部13−1,13−2を有する。雄型部材9−1,9−2はフレーム8に取り付けられ、フレーム8はロータ3に取り付けられている。ロータ3は貫通穴14,15を備え、フレーム8に形成されている貫通穴15にはネジが形成されている。
The male members 9-1 and 9-2 are rotatable about the rotation shafts 11-1 and 11-2 disposed horizontally inside the
回転ヘッド2は上部にロータ結合部16と駆動ピン17を備えている。ロータ結合部16は回転シャフト1の軸心12を中心とする円筒状であり、内側面に環状の凹部18を有する。回転ヘッド2はロータ穴6に嵌る円柱部分19と、ロータ穴7に嵌る円錐台部分20を備えている。蓋4はつまみ21と、フレーム8の貫通穴15にネジ止めするためのネジ部22を有している。
The
ガイドピン10は駆動ピン17の間しか移動できず、回転ヘッド2が回転すると、駆動ピン17からガイドピン10に動力が伝えられ、ロータ3が回転する。回転ヘッド2が停止するとロータ3は回転ヘッド2と一緒に停止する。
The
回転シャフト1が停止した状態でロータ3が回転ヘッド2の上に配置されている時には雄型部材9−1,9−2の重心は回転軸11−1,11−2の真下となり、この時、雄型部材9−1,9−2はロータ結合部16の内側にある。
When the rotor 3 is disposed on the
回転シャフト1が回転すると、遠心力により凸部13−1,13−2が凹部18に嵌るように雄型部材9−1,9−2が可動し、凸部13−1,13−2が凹部18に嵌っている時にロータ3を回転ヘッド2から離脱させるような力(浮上させるような力)が加わると、この例では凸部13−1,13−2には凹部18に嵌る方向に力が加わるものとなっている。従って、回転中に想定していないロータ3を回転ヘッド2から離脱させる力が加わった場合にも凸部13−1,13−2と凹部18とが離れることはなく、確実な固定を実現できるものとなっている。
When the rotating
上述したように、従来のロータの取付構造は雄型部材9−1,9−2を回転自在としてロータ3に配置し、ロータ3の回転時に生じる遠心力によって雄型部材9−1,9−2が動き(回転し)、雄型部材9−1,9−2の凸部13−1,13−2が回転ヘッド2の凹部18に嵌ることによってロータ3が回転ヘッド2に固定されるものとなっている。
As described above, in the conventional rotor mounting structure, the male members 9-1 and 9-2 are arranged in the rotor 3 so as to be rotatable, and the male members 9-1 and 9- are caused by the centrifugal force generated when the rotor 3 rotates. The rotor 3 is fixed to the
しかるに、このような構造では雄型部材9−1,9−2を回転自在に支持し、かつ雄型部材9−1,9−2を位置決めする回転軸11−1,11−2が必要であり、つまり回転軸11−1,11−2を構成するピンが必要であり、そのようなピンに雄型部材9−1,9−2を取り付け、さらにピンをロータ3に取り付ける作業は面倒で、組立性に難があるものとなっていた。 However, such a structure requires the rotating shafts 11-1 and 11-2 that rotatably support the male members 9-1 and 9-2 and position the male members 9-1 and 9-2. Yes, that is, the pins constituting the rotating shafts 11-1 and 11-2 are necessary, and attaching the male members 9-1 and 9-2 to such pins and further attaching the pins to the rotor 3 is troublesome. It was difficult to assemble.
この発明の目的はこの問題に鑑み、置くだけでロータが確実に固定されるようにし、かつロータ側の組立も簡易に行えるようにしたロータの取付構造を提供することにある。 In view of this problem, an object of the present invention is to provide a rotor mounting structure that allows a rotor to be securely fixed only by placing it and that assembly on the rotor side can be easily performed.
請求項1の発明によれば、遠心分離機におけるシャフトへのロータの取付構造において、シャフトの先端側は円筒形状をなすロータ結合部とされ、ロータ結合部の内周面に環状凹部が形成されて環状凹部より先端側には環状凸部が構成され、環状凸部の内周面の環状凹部側の角部には面取りが施されて第1シャフト傾斜面が形成され、第1シャフト傾斜面から環状凹部の底面に至る面は底面と鋭角をなす第2シャフト傾斜面とされ、ロータはシャフトが挿入されるロータ穴を有し、ロータ穴内に取付金具が配置される。取付金具は、ロータ結合部に収容される本体と、本体にロータの回転中心軸と直交する方向に貫通形成された駒配置穴に配置された第1及び第2の駒と、基部と、基部の両端から同一方向に折り曲げ形成された長短2つの延長部と、各延長部の先端から互いに回転中心軸を囲むように円弧状に延長形成された2つの腕部とを備え、本体に駒配置穴と連通するように駒配置穴の上方に形成された開口を介して延長部及び腕部が駒配置穴に挿入された板ばねと、本体上に搭載されて本体との間に前記基部を挟み込む抑えとよりなる。第1の駒は長い方の延長部に形成された腕部が差し込まれる第1の溝を有し、第1の溝を挟んで駒配置穴の一端側に位置する第1の側壁部と回転中心軸上に位置する第1の中央部とを備え、第2の駒は短い方の延長部に形成された腕部が差し込まれる第2の溝を有し、第2の溝を挟んで駒配置穴の他端側に位置する第2の側壁部と第1の中央部上に位置する第2の中央部とを備え、第1の側壁部及び第2の側壁部の各外側面は円弧形状をなし、上端には第1シャフト傾斜面と第2シャフト傾斜面とがなす形状と対応する第1傾斜面と第2傾斜面とがそれぞれ形成され、ロータの停止状態では第1及び第2の駒はそれぞれ腕部により位置決めされて駒配置穴内に位置し、シャフトの回転により、ロータが回転すると、第1及び第2の駒は遠心力により板ばねのばね力に抗して駒配置穴の一端及び他端からそれぞれ突出するように移動して第1傾斜面が第1シャフト傾斜面に当接し、シャフトに対するロータの浮き上がりは第2傾斜面が第2シャフト傾斜面に当接することによって阻止される。 According to the first aspect of the present invention, in the attachment structure of the rotor to the shaft in the centrifuge, the front end side of the shaft is a cylindrical rotor coupling portion, and an annular recess is formed on the inner peripheral surface of the rotor coupling portion. An annular convex portion is formed on the tip side from the annular concave portion, and a corner of the inner peripheral surface of the annular convex portion on the annular concave portion side is chamfered to form a first shaft inclined surface, and the first shaft inclined surface is formed. A surface extending from the bottom to the bottom of the annular recess is a second shaft inclined surface that forms an acute angle with the bottom, and the rotor has a rotor hole into which the shaft is inserted, and a mounting bracket is disposed in the rotor hole. The mounting bracket includes a main body accommodated in the rotor coupling portion, first and second pieces arranged in a piece arrangement hole formed in the main body in a direction perpendicular to the rotation center axis of the rotor, a base portion, and a base portion Two extension parts, which are bent in the same direction from both ends of the two parts, and two arm parts extended in an arc shape so as to surround the rotation center axis from the tip of each extension part, and the piece is arranged on the main body The base portion is mounted between the leaf spring in which the extension portion and the arm portion are inserted into the piece placement hole through the opening formed above the piece placement hole so as to communicate with the hole, and the body mounted on the body. It becomes more with restraining. The first piece has a first groove into which an arm formed on the longer extension is inserted, and rotates with the first side wall located on one end side of the piece arrangement hole across the first groove. And a second piece having a second groove into which an arm part formed in a shorter extension part is inserted, and the piece sandwiching the second groove. A second side wall portion located on the other end side of the arrangement hole and a second center portion located on the first center portion, and each outer side surface of the first side wall portion and the second side wall portion is an arc. The upper end is formed with a first inclined surface and a second inclined surface corresponding to the shape formed by the first shaft inclined surface and the second shaft inclined surface at the upper end, respectively, and the first and second in a stopped state of the rotor. When the rotor is rotated by the rotation of the shaft, the first and second pieces are subjected to centrifugal force. The first inclined surface comes into contact with the first shaft inclined surface by projecting from the one end and the other end of the piece arrangement hole against the spring force of the leaf spring, and the lift of the rotor with respect to the shaft is the second inclined The surface is blocked by contacting the inclined surface of the second shaft.
請求項2の発明では請求項1の発明において、第2の駒の底面は第2の側壁部がU字の中間部をなすU字形状とされ、第1の中央部は一部がU字内に位置する形状とされる。
In the invention of
請求項3の発明では請求項1又は2の発明において、回転中心軸を中心とする穴がロータ穴の底面、前記基部、第1及び第2の中央部及び本体の駒配置穴の下方にそれぞれ貫通形成され、前記穴の位置と一致するねじ穴が抑えに貫通形成され、第1の中央部の前記穴の上端周縁における第1の溝と反対側の部分及び第2の中央部の前記穴の上端周縁における第2の溝と反対側の部分はそれぞれ切り欠かれて傾斜面が形成されているものとされる。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the hole centered on the rotation center axis is located below the bottom surface of the rotor hole, the base, the first and second central portions, and the piece arrangement hole of the main body. A threaded hole that is formed through and is formed in a restrained manner so as to pass through the hole, and a portion of the first central portion opposite to the first groove at the upper peripheral edge of the hole and the hole in the second central portion A portion on the opposite side to the second groove in the peripheral edge of the upper end is cut out to form an inclined surface.
請求項4の発明では請求項3の発明において、抑えは前記ねじ穴が形成された円柱部と、円柱部の上端側の周面から十字形状をなすように突出された突出部とよりなり、本体には前記円柱部が入り込む凹部と、前記突出部が入り込む溝が形成されているものとされる。
In the invention of
請求項5の発明によれば、遠心分離機は請求項1及至4記載のいずれかのロータの取付構造を具備するものとされる。
According to the invention of
この発明によれば、ロータの回転によって生じる遠心力によって第1及び第2の駒が水平移動してシャフトのロータ結合部と接触し、これによりロータとシャフトとが締結され、さらにロータの浮き上がりも防止できるものとなっており、シャフトに対してロータを置くだけで取り付けることができる。 According to the present invention, the first and second pieces move horizontally by the centrifugal force generated by the rotation of the rotor and come into contact with the rotor coupling portion of the shaft, whereby the rotor and the shaft are fastened, and the rotor is also lifted. It can be prevented, and can be installed simply by placing the rotor on the shaft.
また、遠心力によって可動する部材をピンによって回転可能に支持する従来の構造と異なり、ピンは不要であって第1及び第2の駒を駒配置穴に入れるだけでよく、その点で従来に比し組立も簡易に行うことができる。 Further, unlike the conventional structure in which a member movable by centrifugal force is rotatably supported by a pin, the pin is not necessary and only the first and second pieces need to be inserted into the piece arrangement hole. In comparison, assembly can also be performed easily.
この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1はこの発明によるロータの取付構造の一実施例を具備する遠心分離機の内部構成を示したものであり、図1中、30はモータの駆動軸(図示せず)に取り付けられたシャフトを示し、40はシャフト30に取り付けられたロータを示す。また、50はロータ40に取り付けられている取付金具を示す。
FIG. 1 shows the internal structure of a centrifuge having an embodiment of a rotor mounting structure according to the present invention. In FIG. 1,
図2は図1に示した構成を各部に分解して示したものであり、取付金具50は図2に示したように、本体60と第1の駒70と第2の駒80と板ばね90と抑え100とによって構成されている。図3は本体60に第1及び第2の駒70,80、板ばね90及び抑え100が組み込まれて構成された取付金具50を示したものである。
FIG. 2 is an exploded view of the configuration shown in FIG. 1, and the mounting
まず、最初に、シャフト30及び取付金具50の各部の構成について図4〜9を参照して説明する。
First, the structure of each part of the
シャフト30は図4に示したように大径部31と小径部32とそれら大径部31と小径部32とをつなぐテーパ部33とよりなり、小径部32の先端側は円筒形状をなすロータ結合部34とされている。ロータ結合部34の内周面には環状凹部35が形成されており、環状凹部35より先端側には環状凹部35の底面35aより突出する環状凸部36が構成されている。環状凸部36の内周面の環状凹部35側の角部には面取りが施されて第1シャフト傾斜面36aが形成されている。また、第1シャフト傾斜面36aから環状凹部35の底面35aに至る面は底面35aと鋭角をなす第2シャフト傾斜面36bとされている。
As shown in FIG. 4, the
ロータ結合部34の内部底面34aには駆動ピン37が突設されている。駆動ピン37はこの例では円周上に等角間隔で3本設けられており、各駆動ピン37の先端は先細形状とされている。なお、内部底面34aの中央にはシャフト30をモータの駆動軸にボルト固定するために用いる円形の穴38が形成されている。
A
取付金具50の本体60は図5に示したような形状を有し、大別して円柱部61と円柱部61の上端側に位置するフランジ部62と、円柱部61の下端側に位置する駆動ピン接触部63とよりなる。
The
円柱部61にはその軸心と直交する方向に大きな駒配置穴64が貫通形成されている。駒配置穴64は角穴形状とされている。駒配置穴64の上方には駒配置穴64と連通し、円柱部61及びフランジ部62を通って上方に開口する開口65が形成されている。開口65は角が丸まった矩形形状とされている。
A large
フランジ部62の上面において開口65の互いに対向する長辺部分の各外側には凹部66が円弧状に切り欠かれて形成されている。2つの凹部66の円弧状の外形は同一円周上に位置し、この円周を横切るように開口65が形成されている。フランジ部62の上面にはさらに溝67が十字形状をなすように形成されている。溝67は開口65の一対の短辺部分及び2つの凹部66からそれぞれフランジ部62の外周面まで形成されている。溝67の深さは凹部66の深さより浅くされている。さらに、フランジ部62にはねじ穴68aが4つ形成されており、円柱部61の軸心位置において駒配置穴64の下方には円形の穴68bが貫通形成されている。
On the outer surface of the long side portion of the
駆動ピン接触部63はこの例では穴68bを中心として等角間隔で放射状に配置された6つの角柱69によって構成されている。角柱69は円柱部61の下面から突出形成されており、その先端は先鋭形状をなすものとされている。
In this example, the drive
第1の駒70は図6に示したような形状を有するものとされ、中央部71と、中央部71の一方の側方に位置する側壁部72とを有し、中央部71と側壁部72との間には溝73が設けられている。中央部71と側壁部72は溝73の下方に位置する連結部74によって連結されている。
The
中央部71の溝73側の側面71aはくの字形状をなし、このくの字形状をなす側面71a側の幅に対し、反対側の中央部71の幅は狭められ、駒70の底面70aの形状は略凸形状をなすものとされている。中央部71には上下方向に円形の穴75が貫通形成されており、穴75の上端周縁における溝73と反対側の部分は切り欠かれて傾斜面76が形成されている。
The
側壁部72は中央部71より高く、その外側面72aは円弧形状をなすものとされている。側壁部72の上端は外側面72a側(外周側)から順に、外側面72aの円弧形状とそれぞれ同心の円弧形状をなす第2傾斜面72b、第1傾斜面72c及び水平面72dによって構成されており、第1傾斜面72cと第2傾斜面72bとがなす形状はシャフト30の第1シャフト傾斜面36aと第2シャフト傾斜面36bとがなす形状と対応する形状とされており、つまり第1傾斜面72c及び第2傾斜面72bの各傾斜角度は第1シャフト傾斜面36a及び第2シャフト傾斜面36bの各傾斜角度と一致されている。上記のような形状を有する駒70の重心位置は穴75の中心軸より側壁部72に寄った位置にある。
The
第2の駒80は図7に示したような形状を有するものとされ、中央部81と、中央部81の一方の側方に位置する側壁部82とを有し、中央部81と側壁部82との間には溝83が設けられている。側壁部82の外側面82aは円弧形状をなすものとされており、駒80の底面80aは側壁部82がU字の中間部をなすU字形状とされている。U字の両脚部は外壁部84,85によって構成されており、中央部81はこれら外壁部84,85上に位置し、外壁部84,85と溝83の下方に位置する連結部86とによって支持されて底面80aから浮いた状態となっている。駒80はこのようなU字形状の底面80aを有することにより、独立して立つことができるものとなっている。
The
中央部81の溝83側の側面81a及び反対側の側面81bは共に駒70の中央部71の側面71aと同様、くの字形状とされている。中央部81には上下方向に円形の穴87が貫通形成されており、穴87の上端周縁における溝83と反対側の部分は切り欠かれて傾斜面88が形成されている。
Both the
側壁部82の上端は外側面82a側(外周側)から順に、外側面82aの円弧形状とそれぞれ同心の円弧形状をなす第2傾斜面82b,第1傾斜面82c及び水平面82dによって構成されており、これら水平面82d、第1傾斜面82c及び第2傾斜面82bの形状は駒70の側壁部72の水平面72d、第1傾斜面72c及び第2傾斜面72bと同一形状とされている。なお、水平面82dは中央部81の上面と高さ位置が一致されている。駒80の重心位置は穴87の中心軸より側壁部82に寄った位置にある。
The upper end of the
板ばね90は図8に示したような形状とされ、略楕円形状をなす基部91と、基部91の両端から同一方向に90度折り曲げられて形成された長短2つの延長部92,93と、各延長部92,93の先端から延長部92,93の幅方向に延長されて形成された2つの腕部94,95とよりなる。基部91の中央には円形の穴96が形成されている。2つの腕部94,95は互いに穴96の中心軸を囲むように円弧状をなすように形成されており、2つの腕部94,95の幅、長さは等しくされ、また図8Aに示した穴96の中心軸からの距離L1,L2も等しくされている。
The
抑え100は図9に示したような形状とされ、円柱部101と、円柱部101の上端側の周面から十字形状をなすように突出された4本の突出部102とよりなる。円柱部101の中央にはねじ穴103が形成されている。
The
図10は取付金具50を構成する各部の組立てを示したものであり、駒70と駒80は本体60の駒配置穴64に挿入されて配置される。板ばね90は開口65を介して延長部92,93及び腕部94,95が駒配置穴64に挿入され、基部91は本体60の凹部66に入れ込まれる。最後に、抑え100が本体60上に搭載される。抑え100の円柱部101は凹部66に入れ込まれ、十字形状をなす突出部102は本体60の溝67に入れ込まれる。駒70,80、板ばね90及び抑え100はこのようにして本体60に組み込まれ、取付金具50が完成する。
FIG. 10 shows the assembly of each part constituting the mounting
図11は本体60に組み込まれた駒70と駒80の関係を示したものであり、駒80の中央部81は駒70の中央部71上に位置して重なった状態となり、駒70の側壁部72と駒80の側壁部82は中央部71,81が重なった部分に対し、互いに反対側に位置される。また、駒70の略凸形状をなす底面70aの凸部分(中央部71の一部)は駒80のU字形状をなす底面80aのU字内に入り込んだ状態となる。図11に示したように駒70と駒80は高さが等しくされている。
FIG. 11 shows the relationship between the
図12は板ばね90が組み込まれる様子を示したものであり、板ばね90の長い方の延長部92に形成されている腕部94は駒70の溝73に差し込まれ、短い方の延長部93に形成されている腕部95は駒80の溝83に差し込まれる。
FIG. 12 shows a state in which the
図13Aは駒70,80と板ばね90の関係を示したものであり、板ばね90の基部91は一部破断して示している。腕部94,95はそれぞれ駒70の中央部71の側面71a及び駒80の中央部81の側面81aに当接しており、駒70及び駒80は腕部94及び95によってそれぞれ位置決めされ、即ち本体60の駒配置穴64内の所定の位置に腕部94,95によって保持されている。
FIG. 13A shows the relationship between the
取付金具50はロータ40に取り付けられる。ロータ40は図1,2に示したようにシャフト30が挿入されるロータ穴41を有しており、このロータ穴41内に取付金具50が取り付けられる。取り付けは4本のボルト110(図2参照)を使用して行われ、ロータ穴41の底面41aに形成された穴42を挿通して4本のボルト110が取付金具50の本体60に形成されているねじ穴68aにねじ込まれることにより取付金具50はロータ穴41の底面41aにねじ止め固定される。
The mounting
板ばね90の基部91及び抑え100はこのように本体60がロータ穴41の底面41aにねじ止め固定されることにより、ロータ穴41の底面41aと本体60とによって挟み込まれて固定される。なお、取付金具50がロータ40に取り付けられた状態で、板ばね90の基部91、駒70の中央部71、駒80の中央部81及び本体60にそれぞれ形成されている穴96,75,87,68bはロータ40の回転中心軸43上に位置し、抑え100のねじ穴103も回転中心軸43上に位置する。ロータ穴41の底面41aには円形の穴44が回転中心軸43上に位置して形成されている。
The
取付金具50を備えたロータ40は図1に示したようにシャフト30に取り付けられる。ロータ40はこの例ではアングルロータとされており、試料が入った容器を収容保持する複数の容器穴45を備えている。ロータ穴41はシャフト30の小径部32及びテーパ部33に合致する形状とされており、開口側(下端側)は開口に向かって徐々に拡径するテーパ面41bによって構成されている。シャフト30のテーパ部33はロータ40を保持する保持面とされ、テーパ部33上にテーパ面41bが搭載されてシャフト30にロータ40が取り付けられる。
The
図14はこのシャフト30へのロータ40の取付けにおいて、ロータ40に取り付けられている取付金具50がシャフト30のロータ結合部34に挿入、収容される様子を示したものであり、取付金具50の本体60の下部に形成されている6つの角柱69は先鋭形状を有し、ロータ結合部34に突設されている3本の駆動ピン37は先細形状とされているため、角柱69と駆動ピン37が図14Bに示したように当たっても角柱69は駆動ピン37間に図14Cに示したように誘い込まれる。これにより図14D,Eに示したように3本の駆動ピン37は隣接する角柱69間に1つおきに配置された状態となり、駆動ピン37と角柱69の胴部同士が互いに接触する。シャフト30が回転すると、角柱69は駆動ピン37から動力を受け、これによりロータ40を回転させることができる。
FIG. 14 shows how the mounting
ロータ40の回転停止状態では駒70,80は本体60の駒配置穴64内に位置し、図15Aに示したように駒70,80とシャフト30の環状凸部36とは離隔した状態となっている。シャフト30の回転によりロータ40が回転すると、駒70,80は遠心力により板ばね90のばね力に抗して駒配置穴64内を互いに反対方向に移動し、駒70,80は駒配置穴64の一端及び他端から図15Bに示したように突出する。そして、駒70,80の各第1傾斜面72c,82cはシャフト30の環状凸部36の第1シャフト傾斜面36aと当接する。このように駒70,80の第1傾斜面72c,82cが第1シャフト傾斜面36aと接触することで、ロータ40とシャフト30との締結力を発生させる。図13Bはこの時の駒70,80と板ばね90の関係を示しており、板ばね90の腕部94,95は大きく開いた状態となる。
When the rotation of the
図16A,Bは駒70,80とシャフト30の環状凸部36との接触状態の2つの態様を駒70側について示したものであり、図16Aは駒70の第1傾斜面72cが第1シャフト傾斜面36aに押し付けられて接触している状態を示し、図16Bは駒70の第1傾斜面72c、第2傾斜面72bがそれぞれ第1シャフト傾斜面36a、第2シャフト傾斜面36bに接触している状態を示す。図16Bは振動等によって図16Aの接触状態によるロータ40とシャフト30の締結力を超える浮上力がロータ40に発生した場合であり、ロータ40にこのような浮上力が発生した場合、駒70,80の第2傾斜面72b,82bと第2シャフト傾斜面36bとが接触することで、ロータ40の浮き上がりを阻止でき、つまり、ロータ40がある一定距離以上、浮かないようになっている。なお、駒70,80は前述したように、接触部を構成する第1傾斜面72cと82c、第2傾斜面72bと82bがそれぞれ同一形状とされているため、第1シャフト傾斜面36a及び第2シャフト傾斜面36bとの各接触圧は等しくなっている。
16A and 16B show two aspects of the contact state between the
図17は図16Aに示した状態において発生している力を示したものであり、遠心力に起因して駒70が受ける力F1と、第1シャフト傾斜面36aからその法線方向に沿って駒70が受ける力F3と、本体60の駒配置穴64を構成する面からその法線方向に沿って駒70が受ける力F2とが釣り合っている。よって、シャフト30とロータ40が締結された状態となる。なお、駒70の第1傾斜面72cが鉛直方向となす角度θ1は20度以上70度以下であればよく、好ましくは30度以上60度以下とされ、より好ましくは40度以上50度以下とされる。駒80の第1傾斜面82cの角度も同様である。
FIG. 17 shows the force generated in the state shown in FIG. 16A. The force F1 received by the
図18は図16Bに示した状態において発生している力を示したものであり、遠心力に起因して駒70が受ける力F4と、本体60の駒配置穴64を構成する面からその法線方向に沿って駒70が受ける力F5と、第2シャフト傾斜面36bからその法線方向に沿って駒70が受ける力F6と、第1シャフト傾斜面36aからその法線方向に沿って駒70が受ける力F7とが釣り合ってる。よってロータ40が浮上することはない。なお、駒70の第2傾斜面72bが鉛直方向となす角度θ2は90度以下であればよい。
FIG. 18 shows the force generated in the state shown in FIG. 16B. The method is based on the force F4 received by the
ロータ40の回転が停止すると、遠心力がなくなり、板ばね90の腕部94,95は弾性復帰力により図13Bに示した状態から図13Aに示した初期状態に復帰する。これにより、駒70,80は初期位置に戻り、つまり駒配置穴64内に収容される。
When the rotation of the
ところで、ロータ40の回転が停止したにもかかわらず、駒70,80が初期位置に戻らず、例えば図16Bに示したように、第2シャフト傾斜面36bと接触したままのロック状態となることがある。このようなロック状態は例えば漏れた試料等で駒70,80がシャフト30に付着してしまったり、あるいは板ばね90の破損等によって生じうる。
By the way, although the rotation of the
この例ではこのようなロック状態が生じても容易に解除することができる。図19はこの様子を示したものであり、駒70,80を駒配置穴64内の初期位置に戻すために工具120を使用する。工具120は把持部121と軸部122とよりなり、この例では軸部122にはねじ122aが形成されている。また、軸部122の先端は先細形状とされている。
In this example, even if such a locked state occurs, it can be easily released. FIG. 19 shows this state, and the
図19Aに示したように、ロータ40の穴44に工具120の軸部122を差し込み、工具120を回して抑え100のねじ穴103へ軸部122をねじ込んでいくと、軸部122の先端は図19Bに示したように駒80の穴87の周縁の傾斜面88を押すようになり、これにより駒80を回転中心軸43側に移動させることができる。さらに、軸部122を差し込んでいくと、軸部122の先端は図19Cに示したように駒70の穴75の周縁の傾斜面76を押すようになり、駒80と同様、駒70を回転中心軸43側に移動させることができる。これにより、図19Dに示した状態となってシャフト30とロータ40のロック状態を解除することができ、シャフト30からロータ40を取り外すことができる。軸部122の先端は先細形状とされ、また駒80,70は穴87,75に軸部122を誘い込むための傾斜面88,76がそれぞれ形成されているため、軸部122は容易に穴87,75に誘い込まれる。このように、この例では工具120を差し込む一動作で2つの駒70,80を移動させ、ロック状態を解除することができる。
As shown in FIG. 19A, when the
一方、図20はロータ穴41のテーパ面41bと、ロータ40を保持する保持面を構成するシャフト30のテーパ部33とが例えば固着してしまった場合の解除を示したものである。工具120を上述したロック解除の場合と同様、回してねじ込んでいくと、シャフト30をモータの駆動軸に止めるボルト130に軸部122の先端が当たり、さらに工具120を回し、軸部122をボルト130に押し付けていくことにより、図20Aに示したようにロータ40を浮き上がらせることができ、よって固着を解除することができる。なお、工具120のねじ122aはロータ40に取り付けられている取付金具50の抑え100のねじ穴103と螺合しているため、工具120を持ち上げることで図20Bに示したようにロータ40を持ち上げることができる。
On the other hand, FIG. 20 shows the release when the
以上、この発明の実施例について説明したが、上述した実施例によれば以下のような効果を得ることができる。
(1) ロータ40の回転によって生じる遠心力によって駒70,80が水平移動して、ロータ40とシャフト30が締結されるため、シャフト30に対してロータ40は置くだけでよい。
(2) 遠心力を利用する図23に示した従来の構造では、遠心力によって可動する雄型部材9−1,9−2はピン(回転軸11−1,11−2)によって支持されており、このようなピンを用いる構造は組立作業が面倒であるのに対し、この例では駒70,80は本体60の駒配置穴64に入れるだけでよく、ピンは不要であり、よって組立を簡易に行うことができる。
(3) 2つの駒70,80はそれらの中央部71,81が互いに重なる構成となっているため、高さ方向も水平方向も小さくまとめることができ、その分、省スペース化を図ることができる。
(4) 試料の付着等により駒70,80が戻らず、ロック状態となっても、駒70,80に設けた穴75,87に工具120を差し込む一動作で簡単に駒70,80を移動させ、ロック状態を解除することができる。
(5) 板ばね90を図8に示したような形状として2つの腕部94,95を同一形状としたことにより、2つの駒70,80に対し、同等のばね力を良好に付加することができる。例えば、図21Aに示したように単純なコの字状の板ばね140とした場合、2つの腕部141,142の長さは異なるため、同じばね定数にするためには図21Bに示した板ばね140’や図21Cに示した板ばね140”のような形状になってしまう。図21Bに示した板ばね140’はハッチングを付した長い方の腕部142を基準とした場合であって、短い方の腕部141の幅を小さくしなければならず、強度上、使用は困難となる。一方、図21Cに示した板ばね140”はハッチングを付した短い方の腕部141を基準とした場合であって、この場合は長い方の腕部141の幅が極めて大きくなり、スペース上、使用は困難となる。この例では板ばね90を図8に示したような形状としたことにより、このような強度やスペースの問題を解消することができる。
(6) 抑え100は十字形状をなす突出部102より厚さが大とされ、本体60の凹部66に収容される円柱部101を中央に有し、この部分にねじ穴103が形成されているため、ねじ穴103の長さを長くすることができる。例えば、図22に示したような構成の取付金具50’とし、本体60’及び抑え100’を図22に示したような形状として単純に重ねる構造とした場合、高さ方向の寸法を抑えるためには抑え100’は薄くしなければならず、即ちねじ穴103の長さは短くなってしまう。ねじ穴103はロック状態を解除する工具120のねじ122aとかみ合うものであって、ねじ穴103が短くなることは強度上、問題となり、破損し易いものとなる。この点、この例ではねじ穴103の強度を確保することができる。
As mentioned above, although the Example of this invention was described, according to the Example mentioned above, the following effects can be acquired.
(1) Since the
(2) In the conventional structure shown in FIG. 23 using centrifugal force, the male members 9-1 and 9-2 movable by centrifugal force are supported by pins (rotating shafts 11-1 and 11-2). The structure using such a pin is troublesome to assemble, but in this example, the
(3) Since the two
(4) Even if the
(5) The
(6) The
1 回転シャフト 2 回転ヘッド
3 ロータ 4 蓋
5 試料挿入部 6,7 ロータ穴
8 フレーム 9−1,9−2 雄型部材
10 ガイドピン 11−1,11−2 回転軸
12 軸心 13−1,13−2 凸部
14,15 貫通穴 16 ロータ結合部
17 駆動ピン 18 凹部
19 円柱部分 20 円錐台部分
21 つまみ 22 ネジ部
30 シャフト 31 大径部
32 小径部 33 テーパ部
34 ロータ結合部 34a 内部底面
35 環状凹部 35a 底面
36 環状凸部 36a 第1シャフト傾斜面
36b 第2シャフト傾斜面 37 駆動ピン
38 穴 40 ロータ
41 ロータ穴 41a 底面
41b テーパ面 42 穴
43 回転中心軸 44 穴
45 容器穴 50,50’ 取付金具
60,60’ 本体 61 円柱部
62 フランジ部 63 駆動ピン接触部
64 駒配置穴 65 開口
66 凹部 67 溝
68a ねじ穴 68b 穴
69 角柱 70 駒
70a 底面 71 中央部
71a 側面 72 側壁部
72a 外側面 72b 第2傾斜面
72c 第1傾斜面 72d 水平面
73 溝 74 連結部
75 穴 76 傾斜面
80 駒 80a 底面
81 中央部 81a,81b 側面
82 側壁部 82a 外側面
82b 第2傾斜面 82c 第1傾斜面
82d 水平面 83 溝
84,85 外壁部 86 連結部
87 穴 88 傾斜面
90 板ばね 91 基部
92,93 延長部 94,95 腕部
96 穴 100,100’ 抑え
101 円柱部 102 突出部
103 ねじ穴 110 ボルト
120 工具 121 把持部
122 軸部 122a ねじ
130 ボルト 140,140’,140” 板ばね
141,142 腕部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2 Rotating head 3 Rotor 4 Lid 5 Sample insertion part 6, 7 Rotor hole 8 Frame 9-1, 9-2 Male member 10 Guide pin 11-1, 11-2 Rotating shaft 12 Axis 13-1, 13-2 Protrusions 14 and 15 Through-hole 16 Rotor coupling part 17 Drive pin 18 Concave part 19 Column part 20 Frustum part 21 Knob 22 Screw part 30 Shaft 31 Large diameter part 32 Small diameter part 33 Taper part 34 Rotor coupling part 34a Internal bottom surface 35 annular recess 35a bottom surface 36 annular projection 36a first shaft inclined surface 36b second shaft inclined surface 37 drive pin 38 hole 40 rotor 41 rotor hole 41a bottom surface 41b tapered surface 42 hole 43 rotation center shaft 44 hole 45 container hole 50, 50 'Mounting brackets 60, 60' Body 61 Column 62 Flange 63 Drive pin contact 64 Frame arrangement hole 65 Opening 66 Portion 67 Groove 68a Screw hole 68b Hole 69 Square column 70 Top 70a Bottom surface 71 Central portion 71a Side surface 72 Side wall portion 72a Outer side surface 72b Second inclined surface 72c First inclined surface 72d Horizontal surface 73 Groove 74 Connecting portion 75 Hole 76 Inclined surface 80 Frame 80a Bottom surface 81 Central portion 81a, 81b Side surface 82 Side wall portion 82a Outer side surface 82b Second inclined surface 82c First inclined surface 82d Horizontal surface 83 Groove 84, 85 Outer wall portion 86 Connection portion 87 Hole 88 Inclined surface 90 Leaf spring 91 Base portions 92, 93 Extension Part 94,95 arm part 96 hole 100,100 'holding 101 column part 102 projecting part 103 screw hole 110 bolt 120 tool 121 grip part 122 shaft part 122a screw 130 bolt 140,140', 140 "leaf spring 141,142 arm part
Claims (5)
前記シャフトの先端側は円筒形状をなすロータ結合部とされ、
前記ロータ結合部の内周面に環状凹部が形成されて前記環状凹部より先端側には環状凸部が構成され、
前記環状凸部の内周面の前記環状凹部側の角部には面取りが施されて第1シャフト傾斜面が形成され、前記第1シャフト傾斜面から前記環状凹部の底面に至る面は前記底面と鋭角をなす第2シャフト傾斜面とされており、
前記ロータは前記シャフトが挿入されるロータ穴を有し、前記ロータ穴内に取付金具が配置されており、
前記取付金具は、
前記ロータ結合部に収容される本体と、
前記本体に前記ロータの回転中心軸と直交する方向に貫通形成された駒配置穴に配置された第1及び第2の駒と、
基部と、前記基部の両端から同一方向に折り曲げ形成された長短2つの延長部と、前記各延長部の先端から互いに前記回転中心軸を囲むように円弧状に延長形成された2つの腕部とを備え、前記本体に前記駒配置穴と連通するように前記駒配置穴の上方に形成された開口を介して前記延長部及び前記腕部が前記駒配置穴に挿入された板ばねと、
前記本体上に搭載されて前記本体との間に前記基部を挟み込む抑えとよりなり、
前記第1の駒は前記長い方の延長部に形成された前記腕部が差し込まれる第1の溝を有し、前記第1の溝を挟んで前記駒配置穴の一端側に位置する第1の側壁部と前記回転中心軸上に位置する第1の中央部とを備え、
前記第2の駒は前記短い方の延長部に形成された前記腕部が差し込まれる第2の溝を有し、前記第2の溝を挟んで前記駒配置穴の他端側に位置する第2の側壁部と前記第1の中央部上に位置する第2の中央部とを備え、
前記第1の側壁部及び前記第2の側壁部の各外側面は円弧形状をなし、上端には前記第1シャフト傾斜面と前記第2シャフト傾斜面とがなす形状と対応する第1傾斜面と第2傾斜面とがそれぞれ形成されており、
前記ロータの停止状態では前記第1及び第2の駒はそれぞれ前記腕部により位置決めされて前記駒配置穴内に位置し、
前記シャフトの回転により前記ロータが回転すると、前記第1及び第2の駒は遠心力により前記板ばねのばね力に抗して前記駒配置穴の一端及び他端からそれぞれ突出するように移動して前記第1傾斜面が前記第1シャフト傾斜面に当接し、
前記シャフトに対する前記ロータの浮き上がりは前記第2傾斜面が前記第2シャフト傾斜面に当接することによって阻止されることを特徴とするロータの取付構造。 A structure for attaching a rotor to a shaft in a centrifuge,
The tip side of the shaft is a cylindrical rotor coupling portion,
An annular concave portion is formed on the inner peripheral surface of the rotor coupling portion, and an annular convex portion is configured on the tip side from the annular concave portion,
A corner of the inner peripheral surface of the annular convex portion on the annular concave portion side is chamfered to form a first shaft inclined surface, and a surface extending from the first shaft inclined surface to the bottom surface of the annular concave portion is the bottom surface. And the second shaft inclined surface making an acute angle with
The rotor has a rotor hole into which the shaft is inserted, and a mounting bracket is disposed in the rotor hole.
The mounting bracket is
A main body accommodated in the rotor coupling portion;
A first piece and a second piece arranged in a piece arrangement hole formed through the main body in a direction perpendicular to the rotation center axis of the rotor;
A base, two long and short extensions bent in the same direction from both ends of the base, and two arms extending in an arc from the tip of each extension so as to surround the rotation center axis. A leaf spring in which the extension part and the arm part are inserted into the piece arrangement hole through an opening formed above the piece arrangement hole so as to communicate with the piece arrangement hole in the main body,
It is mounted on the main body and consists of a restraint that sandwiches the base between the main body,
The first piece has a first groove into which the arm part formed in the longer extension part is inserted, and is located on one end side of the piece arrangement hole across the first groove. And a first central portion located on the rotation center axis,
The second piece has a second groove into which the arm part formed in the shorter extension part is inserted, and is located on the other end side of the piece arrangement hole with the second groove interposed therebetween. Two side wall portions and a second central portion located on the first central portion,
Each outer surface of the first side wall and the second side wall has an arc shape, and a first inclined surface corresponding to a shape formed by the first shaft inclined surface and the second shaft inclined surface at the upper end. And a second inclined surface are formed,
When the rotor is stopped, the first and second pieces are positioned by the arm portions and located in the piece arrangement holes,
When the rotor is rotated by the rotation of the shaft, the first and second pieces move so as to protrude from one end and the other end of the piece arrangement hole against the spring force of the leaf spring by centrifugal force. The first inclined surface is in contact with the first shaft inclined surface,
2. The rotor mounting structure according to claim 1, wherein the lifting of the rotor with respect to the shaft is prevented by the second inclined surface coming into contact with the second shaft inclined surface.
前記第2の駒の底面は前記第2の側壁部がU字の中間部をなすU字形状とされ、
前記第1の中央部は一部が前記U字内に位置する形状とされていることを特徴とするロータの取付構造。 The rotor mounting structure according to claim 1,
The bottom surface of the second piece has a U-shape in which the second side wall portion forms a middle portion of the U-shape,
The rotor mounting structure, wherein a part of the first central portion is located in the U-shape.
前記回転中心軸を中心とする穴が前記ロータ穴の底面、前記基部、前記第1及び第2の中央部及び前記本体の前記駒配置穴の下方にそれぞれ貫通形成され、前記穴の位置と一致するねじ穴が前記抑えに貫通形成され、
前記第1の中央部の前記穴の上端周縁における前記第1の溝と反対側の部分及び前記第2の中央部の前記穴の上端周縁における前記第2の溝と反対側の部分はそれぞれ切り欠かれて傾斜面が形成されていることを特徴とするロータの取付構造。 In the rotor mounting structure according to claim 1 or 2,
A hole centered on the rotation center axis is formed through the bottom surface of the rotor hole, the base, the first and second center portions, and the lower part of the piece arrangement hole of the main body, and coincides with the position of the hole. A screw hole is formed to penetrate the restraint,
A portion of the first central portion opposite to the first groove in the upper peripheral edge of the hole and a portion of the second central portion opposite to the second groove in the upper peripheral edge of the hole are respectively cut. An attachment structure for a rotor, characterized in that an inclined surface is formed.
前記抑えは前記ねじ穴が形成された円柱部と、前記円柱部の上端側の周面から十字形状をなすように突出された突出部とよりなり、
前記本体には前記円柱部が入り込む凹部と、前記突出部が入り込む溝が形成されていることを特徴とするロータの取付構造。 In the rotor mounting structure according to claim 3,
The restraint consists of a cylindrical part in which the screw hole is formed, and a protruding part that protrudes in a cross shape from the peripheral surface on the upper end side of the cylindrical part,
A mounting structure for a rotor, wherein the main body is formed with a recess into which the cylindrical portion enters and a groove into which the protrusion enters.
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