JP2550097Y2 - ロータの最大安全速度決定システム、ロータ上の最大安全速度コーディング要素の読取りシステムおよび遠心機システム - Google Patents
ロータの最大安全速度決定システム、ロータ上の最大安全速度コーディング要素の読取りシステムおよび遠心機システムInfo
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- JP2550097Y2 JP2550097Y2 JP1991111559U JP11155991U JP2550097Y2 JP 2550097 Y2 JP2550097 Y2 JP 2550097Y2 JP 1991111559 U JP1991111559 U JP 1991111559U JP 11155991 U JP11155991 U JP 11155991U JP 2550097 Y2 JP2550097 Y2 JP 2550097Y2
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- rotor
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- centrifuge
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B13/00—Control arrangements specially designed for centrifuges; Programme control of centrifuges
- B04B13/003—Rotor identification systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S388/00—Electricity: motor control systems
- Y10S388/923—Specific feedback condition or device
- Y10S388/924—Centrifugal device, e.g. governor
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、遠心機、より詳細には
遠心機ロータの実際の速度を監視しかつ遠心機ロータの
定格最大安全速度を確認するための改良されたシステム
に関する。
遠心機ロータの実際の速度を監視しかつ遠心機ロータの
定格最大安全速度を確認するための改良されたシステム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】遠心機の回転操作の正確な制御が求めら
れる場合、遠心機の運転により一連の特有の設計基準が
提示される。成分分離を行ないまた実験的検量を行なう
ための基本的手段として遠心分離を利用する種々の生物
学的および化学的実験研究のために、遠心機に組み込ま
れなければならない運転特性上の多性能要求が出されて
いる。同時に安全装置に目が向けられなければならな
い。
れる場合、遠心機の運転により一連の特有の設計基準が
提示される。成分分離を行ないまた実験的検量を行なう
ための基本的手段として遠心分離を利用する種々の生物
学的および化学的実験研究のために、遠心機に組み込ま
れなければならない運転特性上の多性能要求が出されて
いる。同時に安全装置に目が向けられなければならな
い。
【０００３】遠心機ロータは、生物学的研究の必要上求
められる遠心領域を発生させるため、非常に高い回転速
度まで駆動される。ロータの高回転速度は、運転の間に
運動エネルギの過酷な増大を引き起こし、もし開放され
れば（回転中に前記ロータが複数のピースの状態になる
ときのように）、前記遠心機の破壊に導き、また、周囲
のものおよび人間のオペレータを傷付けあるいはこれら
に損害を与える。遠心機ロータは、該ロータがその安全
運転のために設計された速度を越えて回転されれるとき
に高遠心機領域下で過度の変形作用を受ければ、故障す
る。
められる遠心領域を発生させるため、非常に高い回転速
度まで駆動される。ロータの高回転速度は、運転の間に
運動エネルギの過酷な増大を引き起こし、もし開放され
れば（回転中に前記ロータが複数のピースの状態になる
ときのように）、前記遠心機の破壊に導き、また、周囲
のものおよび人間のオペレータを傷付けあるいはこれら
に損害を与える。遠心機ロータは、該ロータがその安全
運転のために設計された速度を越えて回転されれるとき
に高遠心機領域下で過度の変形作用を受ければ、故障す
る。
【０００４】多種類の分離を行なうことができるように
するため、多種類のおよび種々の寸法のロータを用いて
の運転ができるように多数の遠心機が設計された。前記
ロータは遠心機モータおよび駆動シャフトと共同して相
互に交換可能に使用することができ、各ロータは材料の
異なる重量および強度と、個々のロータが運転されるべ
きでない異なる最大安全速度を有する。ロータの故障が
災害を生じさせることがあるため、操作者の注意深さに
依存しなければならないということなしに、遠心機がロ
ータの最大安全速度を決定できることは重要である。
するため、多種類のおよび種々の寸法のロータを用いて
の運転ができるように多数の遠心機が設計された。前記
ロータは遠心機モータおよび駆動シャフトと共同して相
互に交換可能に使用することができ、各ロータは材料の
異なる重量および強度と、個々のロータが運転されるべ
きでない異なる最大安全速度を有する。ロータの故障が
災害を生じさせることがあるため、操作者の注意深さに
依存しなければならないということなしに、遠心機がロ
ータの最大安全速度を決定できることは重要である。
【０００５】ロータの速度の正確な制御は、また、遠心
機がロータの実際の速度を示す信号を発生するための正
確な回転計を備えることを重要なものにする。
機がロータの実際の速度を示す信号を発生するための正
確な回転計を備えることを重要なものにする。
【０００６】したがって、多用途の遠心分離システム
が、ある程度、（１）最大安全ロータ速度が各ロータに
ついて確認され、また、（２）遠心分離中のロータの運
転が監視されかつ制御されること、を必要とすることが
明らかである。その結果、ある遠心機はこれらの目的を
達成するために検出回路を備える。１つのこのようなシ
ステムが米国特許第4,551,715 号明細書に開示されてい
る。この開示明細書には、ロータの確認およびロータの
最大安全速度の決定の方法が示されており、この方法
は、必要なロータの確認および最大安全速度情報並びに
実際のロータ速度を与えるための磁気コーディング要素
からの変化する磁束の検出に依存する。図１Ａおよび図
１Ｂを参照すると、一組の磁気コーディング要素、すな
わち永久磁石１４がロータ１０のベース１２に円形の配
列状態で埋め込まれている。磁石１４の磁気配置の順列
はロータモデルに特有であり、ロータモデルの明確な確
認をもたらす。変換器１６は、永久磁石１４の磁気配置
を検出するために用いられるホール効果センサである。
磁石は、また、遠心器に用いるために設計された相互に
交換可能のロータの各モデルのベースに埋め込まれる。
が、ある程度、（１）最大安全ロータ速度が各ロータに
ついて確認され、また、（２）遠心分離中のロータの運
転が監視されかつ制御されること、を必要とすることが
明らかである。その結果、ある遠心機はこれらの目的を
達成するために検出回路を備える。１つのこのようなシ
ステムが米国特許第4,551,715 号明細書に開示されてい
る。この開示明細書には、ロータの確認およびロータの
最大安全速度の決定の方法が示されており、この方法
は、必要なロータの確認および最大安全速度情報並びに
実際のロータ速度を与えるための磁気コーディング要素
からの変化する磁束の検出に依存する。図１Ａおよび図
１Ｂを参照すると、一組の磁気コーディング要素、すな
わち永久磁石１４がロータ１０のベース１２に円形の配
列状態で埋め込まれている。磁石１４の磁気配置の順列
はロータモデルに特有であり、ロータモデルの明確な確
認をもたらす。変換器１６は、永久磁石１４の磁気配置
を検出するために用いられるホール効果センサである。
磁石は、また、遠心器に用いるために設計された相互に
交換可能のロータの各モデルのベースに埋め込まれる。
【０００７】具体的には、６つの磁石１４が円上に等間
隔に配置され、それぞれが、ホール効果センサ１６によ
る検出のためにロータ１０のベース１２から外方へＮ極
性の磁場およびＳ極性の磁場のいずれか一方を向くよう
に配置されている。センサ１６は永久磁石１４が前記固
定のセンサを通過し、前記センサに電圧を誘導すると
き、変化する磁気抵抗を検出する。Ｎ極およびＳ極に対
応する陽極性および陰極性の一連のくっきりと規定され
た電圧パルスが、それぞれ、センサ１６により発生さ
れ、検出回路（図示せず）で増幅される。前記パルスは
使用ロータのモデルを表わす。ロータの各モデルのため
の最大定格速度を確認する情報リスティングが中央演算
処理装置（図示せず）に蓄積される。一旦、ロータが前
記パルスに基いて確認されると、前記中央演算処理装置
がそのメモリに蓄えられた最大速度定格情報を読み出
す。次に、前記遠心機の最大許容運転速度が前記ロータ
の定格速度を超過しないように設定される。このよう
に、前記米国特許明細書は、Ｎ極性およびＳ極性の磁石
１４の組合せと、これらの磁石が前記ホール効果センサ
１６を通過する順序とに従う単一の変換器に基いて、ロ
ータを確認することができる実施例を開示する。
隔に配置され、それぞれが、ホール効果センサ１６によ
る検出のためにロータ１０のベース１２から外方へＮ極
性の磁場およびＳ極性の磁場のいずれか一方を向くよう
に配置されている。センサ１６は永久磁石１４が前記固
定のセンサを通過し、前記センサに電圧を誘導すると
き、変化する磁気抵抗を検出する。Ｎ極およびＳ極に対
応する陽極性および陰極性の一連のくっきりと規定され
た電圧パルスが、それぞれ、センサ１６により発生さ
れ、検出回路（図示せず）で増幅される。前記パルスは
使用ロータのモデルを表わす。ロータの各モデルのため
の最大定格速度を確認する情報リスティングが中央演算
処理装置（図示せず）に蓄積される。一旦、ロータが前
記パルスに基いて確認されると、前記中央演算処理装置
がそのメモリに蓄えられた最大速度定格情報を読み出
す。次に、前記遠心機の最大許容運転速度が前記ロータ
の定格速度を超過しないように設定される。このよう
に、前記米国特許明細書は、Ｎ極性およびＳ極性の磁石
１４の組合せと、これらの磁石が前記ホール効果センサ
１６を通過する順序とに従う単一の変換器に基いて、ロ
ータを確認することができる実施例を開示する。
【０００８】実際のロータの速度は、また、前記電圧パ
ルスの計数から決定することできる。超過速度の保護の
ため、前記中央演算処理装置を用いて実際のロータ速度
と、ロータの最大速度定格とを比較する。また、前記中
央演算処理装置は、所望の加速度および速度に関して操
作者のキーボードにおいて何がプログラムされたかを認
識している。前記中央演算処理装置は、高速度がプログ
ラムされている場合でさえも、ロータがその与えられた
定格を越えて実際に運転されることを阻止するように働
く。
ルスの計数から決定することできる。超過速度の保護の
ため、前記中央演算処理装置を用いて実際のロータ速度
と、ロータの最大速度定格とを比較する。また、前記中
央演算処理装置は、所望の加速度および速度に関して操
作者のキーボードにおいて何がプログラムされたかを認
識している。前記中央演算処理装置は、高速度がプログ
ラムされている場合でさえも、ロータがその与えられた
定格を越えて実際に運転されることを阻止するように働
く。
【０００９】
【考案が解決しようとする課題】前記米国特許明細書に
説明されているように、６つの磁石の列に関するコード
体系の使用により、前記検出回路による１１の異種のロ
ータの区別が可能である。換言すれば、前記コード体系
は、それぞれが異なる最大安全速度を有する１１種類の
ロータが、開示されたロータ確認方式を含む個々の遠心
機に使用されることを可能にする。新世代の超遠心機の
出現に伴ない、高速度運転用に特別なロータが設計され
た。新しい超遠心機は、前記１１の低速度ロータの速度
定格に加えて、高速度定格のロータを受け入れることが
できる結果となった。したがって、多数の選択されたロ
ータとともに作動する新世代の超遠心機におけるロータ
確認のシステムを設計することが望ましい。また、従来
の遠心機およびロータに適合するシステムを設計するこ
とが望ましい。
説明されているように、６つの磁石の列に関するコード
体系の使用により、前記検出回路による１１の異種のロ
ータの区別が可能である。換言すれば、前記コード体系
は、それぞれが異なる最大安全速度を有する１１種類の
ロータが、開示されたロータ確認方式を含む個々の遠心
機に使用されることを可能にする。新世代の超遠心機の
出現に伴ない、高速度運転用に特別なロータが設計され
た。新しい超遠心機は、前記１１の低速度ロータの速度
定格に加えて、高速度定格のロータを受け入れることが
できる結果となった。したがって、多数の選択されたロ
ータとともに作動する新世代の超遠心機におけるロータ
確認のシステムを設計することが望ましい。また、従来
の遠心機およびロータに適合するシステムを設計するこ
とが望ましい。
【００１０】本考案は、新しい高速度遠心機における使
用のために設計され高い最大速度定格の特別なロータに
適応し、また、従来のロータに見られる存在するロータ
確認情報に適合する、回転計およびロータの改良された
方法およびシステムに向けられている。前記従来のロー
タは新しい高速度遠心機に適合し、また、新しい高速ロ
ータは前記従来の遠心機に適合する。
用のために設計され高い最大速度定格の特別なロータに
適応し、また、従来のロータに見られる存在するロータ
確認情報に適合する、回転計およびロータの改良された
方法およびシステムに向けられている。前記従来のロー
タは新しい高速度遠心機に適合し、また、新しい高速ロ
ータは前記従来の遠心機に適合する。
【００１１】
【課題を解決するための手段、考案の作用および効果】
本考案は、高速度ロータに設けられ該ロータの軸線から
異なる半径方向距離にあるロータ速度コードを検出する
ために遠心機内の少なくとも２つのセンサを使用する。
ある半径方向距離における速度コードは、前述した従来
のロータのための最大速度定格に対応する。異なる半径
方向距離における第２の速度コードは、ロータの実際の
最大速度定格に関する情報を提供するために使用され
る。２つのセンサを有する新しい遠心機で新しいロータ
が運転されるとき、前記センサの一方が前記ロータの実
際の速度定格を検出し、また、他方のセンサは実際のロ
ータ速度を検出する。新しいロータを１つのセンサのみ
を有する従来の遠心機に配置すると、最大速度は第１の
速度コードにより与えられた最大速度定格を超過しない
ように設定される。したがって、２つの速度コードを有
するロータは、１つのセンサを有する従来の遠心機と、
２つのセンサを有する新しい高速度遠心機とに用いるこ
とができる。さらに、１つの速度コードのみを有する従
来のロータは、新しい遠心機の第１の速度コードに対応
するセンサによって検出される。
本考案は、高速度ロータに設けられ該ロータの軸線から
異なる半径方向距離にあるロータ速度コードを検出する
ために遠心機内の少なくとも２つのセンサを使用する。
ある半径方向距離における速度コードは、前述した従来
のロータのための最大速度定格に対応する。異なる半径
方向距離における第２の速度コードは、ロータの実際の
最大速度定格に関する情報を提供するために使用され
る。２つのセンサを有する新しい遠心機で新しいロータ
が運転されるとき、前記センサの一方が前記ロータの実
際の速度定格を検出し、また、他方のセンサは実際のロ
ータ速度を検出する。新しいロータを１つのセンサのみ
を有する従来の遠心機に配置すると、最大速度は第１の
速度コードにより与えられた最大速度定格を超過しない
ように設定される。したがって、２つの速度コードを有
するロータは、１つのセンサを有する従来の遠心機と、
２つのセンサを有する新しい高速度遠心機とに用いるこ
とができる。さらに、１つの速度コードのみを有する従
来のロータは、新しい遠心機の第１の速度コードに対応
するセンサによって検出される。
【００１２】本考案の他の側面において、前記コードの
検出のためのしきい値が前記センサの出力の大きさに従
って自動的に調節される。これは、検出回路の検出ダイ
ナミックレンジ、精度および信頼性を向上させる。
検出のためのしきい値が前記センサの出力の大きさに従
って自動的に調節される。これは、検出回路の検出ダイ
ナミックレンジ、精度および信頼性を向上させる。
【００１３】
【実施例】図２を参照すると、回転中のロータ２０から
検出された磁気パルスにより与えられた情報が駆動モー
タ２２を制御し、超過回転速度にならないように保護す
るために用いられる機構が概略的に示されている。モー
タ２２は個々に選択されたロータ２０が固定されるスピ
ンドルシャフト２４を有する。ロータ２０の下面が、埋
め込まれた複数の磁石２８，３０を備える平坦な円形の
面により図３に示されている。前記磁石の形状は後に詳
述する。２つのホール効果センサ（以下、単に「セン
サ」という。）３２，３４が前記磁石と機能的に関連す
るようにロータ２０の下方に配置されている。モータ２
２により駆動されると、磁石２８，３０が回転してセン
サ３２，３４を通り過ぎる。
検出された磁気パルスにより与えられた情報が駆動モー
タ２２を制御し、超過回転速度にならないように保護す
るために用いられる機構が概略的に示されている。モー
タ２２は個々に選択されたロータ２０が固定されるスピ
ンドルシャフト２４を有する。ロータ２０の下面が、埋
め込まれた複数の磁石２８，３０を備える平坦な円形の
面により図３に示されている。前記磁石の形状は後に詳
述する。２つのホール効果センサ（以下、単に「セン
サ」という。）３２，３４が前記磁石と機能的に関連す
るようにロータ２０の下方に配置されている。モータ２
２により駆動されると、磁石２８，３０が回転してセン
サ３２，３４を通り過ぎる。
【００１４】ホール効果装置の作用はこの分野では公知
である。その作用を簡単に述べることで十分である。セ
ンサはこれがさらされている磁場の向きに影響を受けや
すく、その出力はＳ極性の磁石をＮ極性の磁石と区別す
るために利用することができる。前記センサは、検出さ
れた磁場に応答して電圧信号を出力する。より詳細に
は、前記センサの出力電圧は、Ｎ極性の磁石が前記セン
サの近傍を通過するときに前記出力電圧の公称値に関し
て増大し（正になり）、また、Ｓ極性の磁石が前記セン
サの近傍を通過するときには前記出力電圧の公称値に関
して減少する（負になる）。その結果、前記センサの出
力信号が一連の正および負のパルスで構成され、前記パ
ルスの連続は前記センサのそばを通る前記磁石の磁気配
置の連続に依存する。
である。その作用を簡単に述べることで十分である。セ
ンサはこれがさらされている磁場の向きに影響を受けや
すく、その出力はＳ極性の磁石をＮ極性の磁石と区別す
るために利用することができる。前記センサは、検出さ
れた磁場に応答して電圧信号を出力する。より詳細に
は、前記センサの出力電圧は、Ｎ極性の磁石が前記セン
サの近傍を通過するときに前記出力電圧の公称値に関し
て増大し（正になり）、また、Ｓ極性の磁石が前記セン
サの近傍を通過するときには前記出力電圧の公称値に関
して減少する（負になる）。その結果、前記センサの出
力信号が一連の正および負のパルスで構成され、前記パ
ルスの連続は前記センサのそばを通る前記磁石の磁気配
置の連続に依存する。
【００１５】前記パルスは時間に依存するため、前記パ
ルスは前記ロータの実際の回転速度を決定するために用
いることができる。一例を示すと、センサ３４による一
連の６つのパルスの出力は前記ロータの１回転を表わ
す。前記パルスのこのタイミングを所与のものとすれ
ば、プロセッサ・コントローラ４０により、回転速度が
容易に決定される。後に詳述するように、磁石２８，３
０は、個々のロータのための最大安全速度定格に対応す
るように、特定の方向に配列される。センサ３２，３４
の出力は個々のロータとその最大安全速度定格とを確認
するために用いることができる。
ルスは前記ロータの実際の回転速度を決定するために用
いることができる。一例を示すと、センサ３４による一
連の６つのパルスの出力は前記ロータの１回転を表わ
す。前記パルスのこのタイミングを所与のものとすれ
ば、プロセッサ・コントローラ４０により、回転速度が
容易に決定される。後に詳述するように、磁石２８，３
０は、個々のロータのための最大安全速度定格に対応す
るように、特定の方向に配列される。センサ３２，３４
の出力は個々のロータとその最大安全速度定格とを確認
するために用いることができる。
【００１６】センサ３２，３４の出力信号はプロセッサ
・コントローラ４０に入力され、プロセッサ・コントロ
ーラ４０は前記信号をロータ２０とその最大安全速度定
格とを確認しまたロータ２０の実際の速度を決定するた
めに用い、前記実際の速度はロータ２０の最大速度定格
を越えないようにロータ２０の速度を調整すべくモータ
２２を制御するために用いられる。プロセッサ・コント
ローラ４０の電気回路は前記米国特許第4,551,715 号明
細書に開示のそれを修正している。この米国特許明細書
に記載のシステムは１つのセンサからの信号を用いる
が、それは、本発明の所望の作用を所与のものとすれ
ば、２つのセンサのシステムに容易に修正することがで
きる。修正はさらに可能である。例えば、米国特許第4,
700,117 号明細書を参照されたい。
・コントローラ４０に入力され、プロセッサ・コントロ
ーラ４０は前記信号をロータ２０とその最大安全速度定
格とを確認しまたロータ２０の実際の速度を決定するた
めに用い、前記実際の速度はロータ２０の最大速度定格
を越えないようにロータ２０の速度を調整すべくモータ
２２を制御するために用いられる。プロセッサ・コント
ローラ４０の電気回路は前記米国特許第4,551,715 号明
細書に開示のそれを修正している。この米国特許明細書
に記載のシステムは１つのセンサからの信号を用いる
が、それは、本発明の所望の作用を所与のものとすれ
ば、２つのセンサのシステムに容易に修正することがで
きる。修正はさらに可能である。例えば、米国特許第4,
700,117 号明細書を参照されたい。
【００１７】従来の検出回路に加えて、本考案は、前記
磁気パルスのしきい値の設定を調節する改良された検出
回路を提案する。特に従来の回路では、対応のセンサの
出力電圧パルスが予め設定したしきい値レベルの限界を
越えるとき、前記磁気パルスは存在するように検出され
る。本考案にあっては、前記しきい値レベルは、固定関
係において、前記パルスの検出された大きさの平均値に
変化する。図４を参照すると、本考案のパルス検出回路
の機能ブロック線図が示されている。センサ３２，３４
の出力電圧パルスは増幅器５０により増幅される。増幅
器５０の出力は、各パルスのピークを検出するピーク検
出器５２により監視される。パルスのピークが検出され
ると、パルス検出しきい値が機能ブロック５８で設定さ
れる。より正確には、典型的に抵抗容量回路網を含む検
出回路における固有の時間遅れのため、いくつかのパル
スのピークがしきい値設定の決定のために本質的に平均
化される。前記しきい値は、ユーザーにより、パルスの
平均ピークレベルの予め定められた割合に設定される。
この割合は、所望の検出ダイナミックレンジ、パルスの
期待増幅および前記増幅器のゲインを十分に考慮して選
択される。一旦前記しきい値が設定されると、増幅器５
０からの増幅信号がコンパレータ６０で前記しきい値と
比較される。前記パルスは前記しきい値を超過する信号
として検出される。前記しきい値はパルス変化の平均ピ
ーク値として変更される。
磁気パルスのしきい値の設定を調節する改良された検出
回路を提案する。特に従来の回路では、対応のセンサの
出力電圧パルスが予め設定したしきい値レベルの限界を
越えるとき、前記磁気パルスは存在するように検出され
る。本考案にあっては、前記しきい値レベルは、固定関
係において、前記パルスの検出された大きさの平均値に
変化する。図４を参照すると、本考案のパルス検出回路
の機能ブロック線図が示されている。センサ３２，３４
の出力電圧パルスは増幅器５０により増幅される。増幅
器５０の出力は、各パルスのピークを検出するピーク検
出器５２により監視される。パルスのピークが検出され
ると、パルス検出しきい値が機能ブロック５８で設定さ
れる。より正確には、典型的に抵抗容量回路網を含む検
出回路における固有の時間遅れのため、いくつかのパル
スのピークがしきい値設定の決定のために本質的に平均
化される。前記しきい値は、ユーザーにより、パルスの
平均ピークレベルの予め定められた割合に設定される。
この割合は、所望の検出ダイナミックレンジ、パルスの
期待増幅および前記増幅器のゲインを十分に考慮して選
択される。一旦前記しきい値が設定されると、増幅器５
０からの増幅信号がコンパレータ６０で前記しきい値と
比較される。前記パルスは前記しきい値を超過する信号
として検出される。前記しきい値はパルス変化の平均ピ
ーク値として変更される。
【００１８】暗騒音を遮蔽するための固定されたDCオフ
セットを適用するため、DCオフセット５４が設けられて
いる。前記DCオフセットの効果は、前記ロータが完全に
停止するときにコンパレータ６０からの出力を確保する
ことである。前記DCオフセットがなければ、回路内の暗
騒音は、前記しきい値が０に近い値に設定されるように
し、その結果、コンパレータ６０への入力中のノイズの
存在下においてコンパレータ６０による検出パルスの誤
った読み（したがって、前記ロータがいまだ回転中であ
るという誤った指示）を招来させる。
セットを適用するため、DCオフセット５４が設けられて
いる。前記DCオフセットの効果は、前記ロータが完全に
停止するときにコンパレータ６０からの出力を確保する
ことである。前記DCオフセットがなければ、回路内の暗
騒音は、前記しきい値が０に近い値に設定されるように
し、その結果、コンパレータ６０への入力中のノイズの
存在下においてコンパレータ６０による検出パルスの誤
った読み（したがって、前記ロータがいまだ回転中であ
るという誤った指示）を招来させる。
【００１９】前記検出回路は前記しきい値の設定を制御
することによりさらに広いダイナミックレンジ以上のパ
ルスを検出する。前記したところから、従来の回路で
は、パルスの大きさが予め設定されたしきい値より小さ
ければ前記パルスをのがす。前記パルスの大きさはいく
つかの理由のために変化する。例えば、前記センサのパ
ルスの大きさがロータの速度の増大に伴なって減少する
ことが見出された。他の理由は、前記ロータの回転中、
前記モータのスピンドルが曲がり、このため、前記磁石
と前記センサとの間の距離が変化し、前記パルスの大き
さ（距離の増大に伴なって著しく減少する。）に影響が
あるということである。また、ロータの異なるモデルが
互いに交換可能であるように設計されるが、ロータのベ
ース上の磁石と前記センサとの間の間隔にわずかである
が重要な変化がある。さらに、前記磁石の製造上の変動
のため、異なるロータについて前記磁石の磁界の強さが
同じであるとは限らない。
することによりさらに広いダイナミックレンジ以上のパ
ルスを検出する。前記したところから、従来の回路で
は、パルスの大きさが予め設定されたしきい値より小さ
ければ前記パルスをのがす。前記パルスの大きさはいく
つかの理由のために変化する。例えば、前記センサのパ
ルスの大きさがロータの速度の増大に伴なって減少する
ことが見出された。他の理由は、前記ロータの回転中、
前記モータのスピンドルが曲がり、このため、前記磁石
と前記センサとの間の距離が変化し、前記パルスの大き
さ（距離の増大に伴なって著しく減少する。）に影響が
あるということである。また、ロータの異なるモデルが
互いに交換可能であるように設計されるが、ロータのベ
ース上の磁石と前記センサとの間の間隔にわずかである
が重要な変化がある。さらに、前記磁石の製造上の変動
のため、異なるロータについて前記磁石の磁界の強さが
同じであるとは限らない。
【００２０】次に、前記ロータのベース上の磁石の形状
と、コード体系とを説明する。図３を参照すると、本考
案に従って形成された磁石２８，３０を有するロータ２
０の底面が示されている。前記磁石はロータ２０のベー
ス２６と同一平面にあるように埋め込まれている。これ
らの磁石２８，３０は、それぞれ、ロータのベース２６
に対して概して直角をなすＮＳ極を有する。図示の便宜
のため、Ｎ極には陰影を施し、Ｓ極にはハッチングを施
した。磁石２８，３０は、前記ロータの軸線に中心をお
く２つの同心円に配置されている。各円上において、前
記磁石は等角度の間隔をおかれている。好ましくは、磁
石の２つの円は、図３に示すように、互い違いに配置す
る。これは、前記磁石が同じ軸線に沿って配置されると
きの前記２つの円上の隣接する磁石間の干渉を回避する
ためである。前記ロータが回転するとき、磁石の各円は
各センサ３２，３４の近くを通過する。各円の磁石の総
数は、所望のコード変化の個々の数と前記ロータのベー
スの幾何図形的配列とに応じて、６より大きいかまたは
小さい。
と、コード体系とを説明する。図３を参照すると、本考
案に従って形成された磁石２８，３０を有するロータ２
０の底面が示されている。前記磁石はロータ２０のベー
ス２６と同一平面にあるように埋め込まれている。これ
らの磁石２８，３０は、それぞれ、ロータのベース２６
に対して概して直角をなすＮＳ極を有する。図示の便宜
のため、Ｎ極には陰影を施し、Ｓ極にはハッチングを施
した。磁石２８，３０は、前記ロータの軸線に中心をお
く２つの同心円に配置されている。各円上において、前
記磁石は等角度の間隔をおかれている。好ましくは、磁
石の２つの円は、図３に示すように、互い違いに配置す
る。これは、前記磁石が同じ軸線に沿って配置されると
きの前記２つの円上の隣接する磁石間の干渉を回避する
ためである。前記ロータが回転するとき、磁石の各円は
各センサ３２，３４の近くを通過する。各円の磁石の総
数は、所望のコード変化の個々の数と前記ロータのベー
スの幾何図形的配列とに応じて、６より大きいかまたは
小さい。
【００２１】前記米国特許第4,551,715 号に関して議論
したように、Ｎ極およびＳ極の磁石と、Ｎ極からＳ極へ
の各変化とを確認することができる回路を使用すると、
６つの磁石の円で得られるロータ速度コードの最大数は
１１である。前記１１の可能なコードは、全てのＮ極お
よび全てのＳ極のいずれか一方が前記センサーに相対し
ている２つの配置を含む。本考案においては、しかし、
このような２つの配置の使用は勧められない。
したように、Ｎ極およびＳ極の磁石と、Ｎ極からＳ極へ
の各変化とを確認することができる回路を使用すると、
６つの磁石の円で得られるロータ速度コードの最大数は
１１である。前記１１の可能なコードは、全てのＮ極お
よび全てのＳ極のいずれか一方が前記センサーに相対し
ている２つの配置を含む。本考案においては、しかし、
このような２つの配置の使用は勧められない。
【００２２】本考案のコード体系の説明の都合のため、
従来の遠心機のための最大速度定格を100,000 rpm とす
る。一連の従来のロータは、このような遠心機において
100,000 rpm までの種々の最大安全速度で運転するよう
に設計されていた。前述したように、これまで、一連の
ロータを確認すべく１つの磁石の円が用いられた。新し
い世代の遠心機（以下、「新遠心機」という。）が、現
在、100,000 rpm 以上で運転できるように設計されてい
る。したがって、本考案の磁石の第２の円は、前記新遠
心機で使用すべく設計されたロータにおける特別な速度
定格情報を記号化する。特に、磁石３０の内側の円は、
前記従来の遠心機の最大許容速度すなわち100,000 rpm
に対応して形成されている。磁石３０の半径方向距離は
従来のロータ１０（図１Ａ）の磁石１４と同じである。
磁石２８の外側の円はロータ２０の実際の最大安全速度
定格に対応して形成されている。
従来の遠心機のための最大速度定格を100,000 rpm とす
る。一連の従来のロータは、このような遠心機において
100,000 rpm までの種々の最大安全速度で運転するよう
に設計されていた。前述したように、これまで、一連の
ロータを確認すべく１つの磁石の円が用いられた。新し
い世代の遠心機（以下、「新遠心機」という。）が、現
在、100,000 rpm 以上で運転できるように設計されてい
る。したがって、本考案の磁石の第２の円は、前記新遠
心機で使用すべく設計されたロータにおける特別な速度
定格情報を記号化する。特に、磁石３０の内側の円は、
前記従来の遠心機の最大許容速度すなわち100,000 rpm
に対応して形成されている。磁石３０の半径方向距離は
従来のロータ１０（図１Ａ）の磁石１４と同じである。
磁石２８の外側の円はロータ２０の実際の最大安全速度
定格に対応して形成されている。
【００２３】このロータ２０が、２つのセンサ３２，３
４が装置された新遠心機の運転下におかれると、外側の
センサ３２が磁石の第２の円が存在することを検出し、
使用中のロータが従来のロータでないことを指示する。
その後、前記軸線に最も近いセンサ３４が、磁石３０か
らの磁気パルスのタイミングによって表わされるよう
に、ロータ２０が回転している速度を検出する。センサ
３２はロータ２０の実際の速度定格コードを検出する。
４が装置された新遠心機の運転下におかれると、外側の
センサ３２が磁石の第２の円が存在することを検出し、
使用中のロータが従来のロータでないことを指示する。
その後、前記軸線に最も近いセンサ３４が、磁石３０か
らの磁気パルスのタイミングによって表わされるよう
に、ロータ２０が回転している速度を検出する。センサ
３２はロータ２０の実際の速度定格コードを検出する。
【００２４】100,000 rpm またはそれ以下の速度で回転
するように設計された従来のロータが前記新遠心機に用
いられるとき、磁石すなわち図１Ａにおける磁石１４の
１つの円のみがあるため、センサ３２による信号の検出
はない。前記遠心機は、内側のセンサ３４から受け取る
ロータ速度コードに従って最大許容速度を設定する。他
方、100,000 rpm 以上を定格と定められたロータ２０は
前記新遠心機に用いられ、両センサ３２，３４は信号を
受け取り、また、前記遠心機は外側のセンサ３２により
受け取られたロータ速度コードに従う最大許容速度を設
定する。
するように設計された従来のロータが前記新遠心機に用
いられるとき、磁石すなわち図１Ａにおける磁石１４の
１つの円のみがあるため、センサ３２による信号の検出
はない。前記遠心機は、内側のセンサ３４から受け取る
ロータ速度コードに従って最大許容速度を設定する。他
方、100,000 rpm 以上を定格と定められたロータ２０は
前記新遠心機に用いられ、両センサ３２，３４は信号を
受け取り、また、前記遠心機は外側のセンサ３２により
受け取られたロータ速度コードに従う最大許容速度を設
定する。
【００２５】今、ロータ２０が従来の遠心機に使用され
ている状態を考える。ロータ２０が、100,000 rpm まで
作動しまた１つのセンサ１６（図１Ａ参照）が装置され
た従来の遠心機において運転下におかれると、センサ１
６が磁石３０の内側の円からロータ速度コード（100,00
0 rpm ）と、実際の回転速度とを読み取る。従来の遠心
機は１つのセンサ１６（図１Ａ）のみを有し、また、ロ
ータ２０の磁石３０の内側の円によって表わされた前記
ロータ速度コードが100,000 rpm であるため、前記従来
の遠心機はロータ２０がせいぜい100,000 rpm まで回転
することを許す。前記従来の遠心機における従来のロー
タの運転は、前記ロータ上にコード化された実際の最大
速度定格に依存する。
ている状態を考える。ロータ２０が、100,000 rpm まで
作動しまた１つのセンサ１６（図１Ａ参照）が装置され
た従来の遠心機において運転下におかれると、センサ１
６が磁石３０の内側の円からロータ速度コード（100,00
0 rpm ）と、実際の回転速度とを読み取る。従来の遠心
機は１つのセンサ１６（図１Ａ）のみを有し、また、ロ
ータ２０の磁石３０の内側の円によって表わされた前記
ロータ速度コードが100,000 rpm であるため、前記従来
の遠心機はロータ２０がせいぜい100,000 rpm まで回転
することを許す。前記従来の遠心機における従来のロー
タの運転は、前記ロータ上にコード化された実際の最大
速度定格に依存する。
【００２６】前記遠心機の制御については、前記新遠心
機および従来の遠心機におけるロータの動作に関する図
５および図６に要約されている。
機および従来の遠心機におけるロータの動作に関する図
５および図６に要約されている。
【００２７】概略的には、新しい２つのセンサのシステ
ムを用いて、全ての低速度（100,000 rpm 以下）の一連
のロータが、性能の低下なしに、従来の遠心機および新
遠心機の双方に使用可能である。同様に、全ての高速度
（100,000 rpm 以上）の一連のロータが、ロータの実際
の最大許容速度（新遠心機で運転されるとき）および遠
心機の定格と定める最大速度（すなわち100,000 rpm ）
（従来の遠心機で運転されるとき）のいずれか一方にお
いて、従来の遠心機および新遠心機の双方に使用可能で
ある。したがって、前記ロータは、前記ロータまたは遠
心機が耐えることができ、これにより、可能の最大遠心
機領域を得る最高速度での運転が可能である。
ムを用いて、全ての低速度（100,000 rpm 以下）の一連
のロータが、性能の低下なしに、従来の遠心機および新
遠心機の双方に使用可能である。同様に、全ての高速度
（100,000 rpm 以上）の一連のロータが、ロータの実際
の最大許容速度（新遠心機で運転されるとき）および遠
心機の定格と定める最大速度（すなわち100,000 rpm ）
（従来の遠心機で運転されるとき）のいずれか一方にお
いて、従来の遠心機および新遠心機の双方に使用可能で
ある。したがって、前記ロータは、前記ロータまたは遠
心機が耐えることができ、これにより、可能の最大遠心
機領域を得る最高速度での運転が可能である。
【００２８】本考案を前記ロータ上の磁石の２つの円を
参照して説明したが、前記センサおよび磁石の半径方向
距離および磁石の円の対応数に関するセンサの数の少な
くとも一方を変えることにより、異なる速度の遠心機で
の使用に適合するロータの使用のために無制限の数のロ
ータ速度コードを表わすことができる。
参照して説明したが、前記センサおよび磁石の半径方向
距離および磁石の円の対応数に関するセンサの数の少な
くとも一方を変えることにより、異なる速度の遠心機で
の使用に適合するロータの使用のために無制限の数のロ
ータ速度コードを表わすことができる。
【００２９】前記した実施例は磁気コーディング要素を
用いるが、本考案の実施はこのような要素を用いての使
用に限定されない。本考案は、例えば、光学的に読み取
り可能のコーディング要素と、光学検出機とを用いて実
施することができる。この例では、コーディング列はコ
ーディング要素を有する円形のトラックを含み、前記コ
ーディング要素は、これらの反射率が前記コーディング
要素間に位置する前記トラックの一部分の反射率より大
きいかまたは小さいかに基いて１または２つのタイプに
区別される。ほこりやひっかき傷によって影響を受ける
このような列の出力の傾向のため、このような実施例は
本考案の好ましい実施例ではない。
用いるが、本考案の実施はこのような要素を用いての使
用に限定されない。本考案は、例えば、光学的に読み取
り可能のコーディング要素と、光学検出機とを用いて実
施することができる。この例では、コーディング列はコ
ーディング要素を有する円形のトラックを含み、前記コ
ーディング要素は、これらの反射率が前記コーディング
要素間に位置する前記トラックの一部分の反射率より大
きいかまたは小さいかに基いて１または２つのタイプに
区別される。ほこりやひっかき傷によって影響を受ける
このような列の出力の傾向のため、このような実施例は
本考案の好ましい実施例ではない。
【図１】磁気速度検出およびロータ確認要素を有する従
来の遠心機のロータであってＡはその断面図、Ｂはその
底面図である。
来の遠心機のロータであってＡはその断面図、Ｂはその
底面図である。
【図２】本考案の１実施例に従うロータ確認および速度
検出を含む遠心機システムの概要図である。
検出を含む遠心機システムの概要図である。
【図３】本考案の１実施例に従う磁気コード配列を有す
るロータの底面図である。
るロータの底面図である。
【図４】本考案の１実施例に従うパルス検出回路の機能
ブロック図である。
ブロック図である。
【図５】本考案に従う遠心機における最大安全速度設定
制御を示すフローチャートである。
制御を示すフローチャートである。
【図６】従来の遠心機における最大安全速度設定制御を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
２０ ロータ ２６ ベース ２８，３０ 磁石 ３２，３４ センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 デイヴィド キン−ウェイ ドング アメリカ合衆国 95136 カリフォルニ ア州 サンホセ メグ ドライヴ 4231 (56)参考文献 特開 平２−119957（ＪＰ，Ａ) 特表 昭61−502010（ＪＰ，Ａ)
Claims (13)
- 【請求項１】 遠心機のロータの最大安全速度を決定す
るためのシステムであって、前記ロータに取り付けら前
記ロータの実際の最大安全速度を表わす第１の組のコー
ディング要素と、前記ロータに取り付けられ他の遠心機
での運転のための最大安全速度に対応する第２の組のコ
ーディング要素と、前記ロータの実際の速度と前記ロー
タの最大安全速度とを決定するための前記コーディング
要素に反応する検出手段とを含む、ロータの最大安全速
度決定システム。 - 【請求項２】 前記検出手段は前記ロータの最大安全速
度を決定するための前記第１の組のコーディング要素に
反応する第１の手段と、前記ロータの実際の速度を決定
するための前記第２の組のコーディング要素に反応する
第２の手段とを含む、請求項（１）に記載のシステム。 - 【請求項３】 前記第１および第２の組のコーディング
要素は前記ロータの軸線の周りに第１および第２の同心
円に配列されている、請求項（２）に記載のシステム。 - 【請求項４】 前記第１および第２の組のコーディング
要素は、それぞれ、前記ロータに取り付けられた円形配
列の磁石を含み、各列の磁石のＮＳ極が各最大安全速度
の指示コードを規定する、請求項（３）に記載のシステ
ム。 - 【請求項５】 前記第１および第２の組のコーディング
要素は前記ロータが回転するときに前記検出手段を通過
し、前記検出手段は前記コーディング要素が前記検出手
段を通過する毎に信号パルスを発生する手段を含み、前
記パルスの値がしきい値を超過するときに前記パルスの
存在が決定される、請求項（４）に記載のシステム。 - 【請求項６】 前記検出手段は前記パルスの大きさに関
して前記しきい値を自動的に設定するための手段を含
む、請求項（５）に記載のシステム。 - 【請求項７】 前記しきい値は前記パルスの大きさの予
め定められた一部に設定される、請求項（６）に記載の
システム。 - 【請求項８】 前記検出手段は、前記第１の組のコーデ
ィング要素が前記遠心機の運転下におかれるロータに存
在するか否かを決定するための手段を含み、前記ロータ
は少なくとも前記第２の組のコーディング要素を有し、
また、前記ロータの前記最大安全速度を決定するための
手段が前記第１の組のコーディング要素が存在しないと
きに前記第２の組のコーディング要素を使用する、請求
項（１）に記載のシステム。 - 【請求項９】 遠心機のロータ上の最大安全速度コーデ
ィング要素を読取るためのシステムであって、信号パル
スを発生するための前記コーディング要素に反応する手
段と、パルスが該パルスの値がしきい値を超過するとき
に存在することを検出するための手段とを含み、前記検
出手段が前記パルスの大きさに関して前記しきい値を自
動的に設定するための手段を含む、ロータ上の最大安全
速度コーディング要素の読取りシステム。 - 【請求項１０】 前記しきい値は前記パルスの大きさの
予め定められた一部に設定される、請求項（９）に記載
のシステム。 - 【請求項１１】 第１のロータであって該ロータの最大
安全速度を表わすコードを規定する１組のコーディング
要素を有する、第１の速度の範囲内で運転される第１の
ロータと、第２の速度の範囲内で運転され前記第１の速
度範囲の最大速度が前記第２の速度範囲の最大速度より
小さい第２のロータであって前記第１のロータの速度範
囲の最大速度を表わすコードを規定する第１の組のコー
ディング要素と、前記第２のロータの実際の最大安全速
度を表わすコードを規定する第２の組のコーディング要
素とを有する第２のロータと、前記第１および第２のロ
ータが相互に交換可能に運転される第１の遠心機であっ
て前記第１または第２のロータの最大許容運転速度を決
定するための前記コーディング要素に反応する手段を有
し、該反応手段が、前記第２の組のコーディング要素が
存在するか否かを決定することによって前記第１および
第２のロータを区別する手段を含む第１の遠心機とを含
む、遠心機システム。 - 【請求項１２】 前記区別手段は、前記第２の組のコー
ディング要素が前記ロータ上に存在するか否かを検出す
る手段と、前記第１のロータ上の前記コードから、前記
第２の組が存在しないときに前記ロータの最大許容運転
速度を決定するための手段とを含む、請求項（１１）に
記載のシステム。 - 【請求項１３】 さらに、前記第１および第２のロータ
が相互に交換可能に運転される第２の遠心機であって各
コードで表わされるときに一方のロータの最大許容運転
速度を決定するために前記第１のロータ上の前記組のコ
ード手段および前記第２のロータ上の前記第１の組のコ
ーディング要素に反応する手段を含む第２の遠心機を含
む、請求項（１１）に記載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US638,269 | 1991-01-07 | ||
| US07/638,269 US5221250A (en) | 1991-01-07 | 1991-01-07 | Coding of maximum operating speed on centrifuge rotors and detection thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04102656U JPH04102656U (ja) | 1992-09-04 |
| JP2550097Y2 true JP2550097Y2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=24559326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1991111559U Expired - Lifetime JP2550097Y2 (ja) | 1991-01-07 | 1991-12-24 | ロータの最大安全速度決定システム、ロータ上の最大安全速度コーディング要素の読取りシステムおよび遠心機システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US5221250A (ja) |
| EP (1) | EP0494421B1 (ja) |
| JP (1) | JP2550097Y2 (ja) |
| DE (1) | DE69122372T2 (ja) |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0427457A (ja) * | 1990-05-23 | 1992-01-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 遠心分離機および自動遠心分離装置 |
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| US5446375A (en) * | 1992-10-16 | 1995-08-29 | At&T Global Information Solutions Company | Reluctance sensor having variable threshold detection circuit |
| JP2514554B2 (ja) * | 1992-12-28 | 1996-07-10 | 株式会社久保田製作所 | 遠心機 |
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| US5518493A (en) * | 1994-07-07 | 1996-05-21 | Beckman Instruments, Inc. | Automatic rotor identification based on a rotor-transmitted signal |
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