JP2957935B2 - 着脱自在なロータを有する遠心分離機と、駆動シャフトへロータの軸方向を固定する装置 - Google Patents
着脱自在なロータを有する遠心分離機と、駆動シャフトへロータの軸方向を固定する装置Info
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Description
シャフトに着脱自在に取付けられるロータとを有する遠
心分離機と、駆動シャフトにロータの軸方向を固定し且
つ駆動するための装置とに関するものである。
型要素を有する固定装置を備えた遠心分離機は周知であ
る。この遠心分離機ではロータが高速回転している時に
のみ固定装置がロータを駆動シャフトの軸方向に対して
固定する。すなわち、公知の固定装置はタブを有し、こ
のタブは駆動シャフトの拡大末端部の中に挿入され、バ
ネによって付勢されてロータに形成した溝と係合するよ
うになっている。ロータが高速回転すると、タブに加わ
る遠心力によってタブは保持溝に押圧され、従って、ロ
ータは軸方向に有効に固定される。しかし、停止時にロ
ータを取り外すことができるようにするために、保持溝
は浅くなっており、タブにはアールが付けられている。
そのため、ロータの低速回転時または中速回転時でのロ
ータの軸方向固定は確実でなく、遠心分離機の回転中に
偶然ロータが外れる事故の危険が少なからずある。従っ
て、この周知の装置はそれを装備した遠心分離機の運転
の安全性を十分に保証するものではない。
いために、ロータをシャフトに取付けた際に舌状部材と
保持溝とが完全に満足すべき状態で係合したことをオペ
レータに知らせる明確なハッキリと聞き取れるカチッと
いう鋭い音がしないため、固定装置が係合位置に来ない
状態でオペレータがロータを始動させ、速度を上げてし
まう危険がある。その結果、ロータが外れて事故になる
危険が高い。また、この周知の遠心分離機ではタブを取
付けるために駆動シャフトの端部に拡大部分を設けなけ
ればならないため、構造が複雑になる。
号には、シャフトにロータの軸方向を固定する連結シス
テムが記載されている。この連結システムは外側からロ
ック解除可能な軸方向固定手段を備えている。このドイ
ツ特許第 2,722,322号では軸方向のスロットとリブとの
係合でロータをシャフトに回転自在に固定する方法も記
載されている。しかし、これらの装置はオペレータが正
確に取扱うことが要求される。それを怠った場合には固
定できず、遠心分離機を回転させた時に起こり得る全て
の危険が待っている。
は、上記の問題点を解決することにある。本発明の他の
目的は、ロータの低速回転時でもロータの軸方向を効果
的且つ高い信頼性で固定することができる着脱自在なロ
ータを備えた遠心分離機を提供することにある。本発明
はさらに他の目的は、係合位置でオペレータにはっきり
と聞き取れるような十分な高さの音を発してロータが駆
動シャフトに正しく係合されていることをオペレータに
知らせるようなロータ固定装置を提供することにある。
また、ロータがロックされている時にはシャフトの端部
が見えるようにして、視覚でチェックできるようにもな
っている。
定装置の雄型要素をロータに取付け、オペレータが雄型
要素を保持溝から外せるようにロック解除手段をロータ
の外側から作動できるようにし、駆動シャフトの自由端
にロータと一体な反対部材と相互作用する案内手段を設
け、駆動シャフトがロータと係合した時にロータが任意
角度の初期位置からロータの軸線を中心として回転して
ロータが回転しないように駆動シャフトに固定される位
置まで駆動シャフトに沿って降下し、雄型要素が雌型要
素中に弾力で押込められてロータの軸線方向を確実に固
定することで達成できる。
段があるので、雄型要素と雌型要素との断面形状を十分
に深くすることができ、ロータ静止時でも互いに係合し
て効果的な固定が行われる。そのためには、例えば雄型
要素と雌型要素との断面形状を長方形にして雄型要素が
雌型要素に係合した時に駆動シャフトに対してロータの
軸方向を強固に固定し、ロータを駆動シャフトから取り
外す方向の力をロータに加えてもこの固定が解除できな
いようにすることで達成される。この結果、遠心分離機
の運転上の安全性が向上する。
分な深さにして、ロータが取付け位置に来た時にはっき
りと聞き取れるカチッという音が発生してオペレータに
ロックが実際に係合したことを知らせるようにするのが
好ましい。
けられるので、駆動シャフトの構成が簡単になる。本発
明の固定装置はロータと一体なロック部品で構成するの
が好ましい。このロック部品はロック位置とロック解除
位置との間を移動でき、ロック位置に向かって弾性的に
付勢されているとともに、駆動シャフトの保持溝と係合
するロックボルトと、ロータの外部から作動可能な操作
部材との両方の役目をする。このロック部品に機械力を
加えると、ロック部品は弾性作用に逆らって移動し、ロ
ックボルトは保持溝から離脱する位置へ移動する。
ロック部品が摺動面内を案内されるロックボルトを構成
するベース部分と、上記の操作部材を構成する延長部分
とで構成される。
このロック組立体は軸線方向が固定された状態でロータ
の軸線方向を保持する凹部内に収容される。好ましい実
施例では、ロック組立体はロータを駆動シャフトに回転
式に連結する役目もする。そのために、ロック組立体は
駆動リングとよばれるリング状の環状部材を含み、この
環状部材は溝を有し、ロータが取付け位置にある時に駆
動シャフトの断面が対応形状をした部分がこの溝を通る
ようになっている。上記構成では固定装置がロータ材料
中に作られるのではなく、単にロータ上に載せられるだ
げであるので、ロータの製造が大幅に簡単になる。すな
わち、ロック部品を備えたロック組立体を好ましくは遊
び無しに受ける構造と寸法の軸線方向の溝のみをロータ
に形成するだけでよい。ロック組立体の軸線方向の固定
は例えば円形リング (サークリップ, circlip)によって
極めて簡単に行える。
の上側表面に形成されたスロットを含んでいる。ロック
組立体はロータの上記凹部内に収容されて補助部品をさ
らに含んでおり、この補助部品は駆動リングのスロット
のある面に当接してロック部品をスロット内に保持する
役目をする。こうしてロック部品のベース部を受ける摺
動面が完成する。
きた時にロック部品の重心がロータの軸線に対してロッ
ク部品に加わる弾性作用の方向にズレるように、ロック
組立体内に設置するのが好ましい。そうすることによっ
て、ロータが高速に回転した時にロック部品に生じる遠
心力によってロック部品に常に加わる弾性付勢力をさら
に増強する。これがロックボルトを駆動シャフトの溝内
に保持する基本的保持手段となる。従って、遠心分離機
の操作上の安全性がさらに向上する。
の開口の端縁の一部がロックボルトを構成し、ロータが
取付け位置にある時にはこの開口を駆動シャフトが通る
のが好ましい。本発明の特殊実施例では、ロータが握り
用の取っ手を有している。ロック部品がロック位置にあ
る時には操作部材は取っ手の近くに配置されるが、取っ
手を片方の手で握ったオペレータが同じ手で操作部材を
操作してロック部品をロック解除の位置まで変位させる
動作を行うのに十分な空間が操作部材と取っ手との間に
は設けられている。
取っ手の代わりにロック解除キー用の案内壁が設けられ
ている。この場合、ロック部品がロック位置にある時は
操作部材が案内壁の近くに配置されるが、ロック解除キ
ーを案内壁に沿って滑らせて操作部材を操作してロック
部品をロック解除位置まで変位させる運動を行えるだけ
の十分な空間が操作部材と案内壁との間には残されてい
る。取っ手または案内壁は、連結部品の役目の他にロッ
ク部品が取付けられる摺動面の役目をする上記補助部品
の上側延長部分で構成するのが好ましい。本発明の上記
以外の特徴および利点は添付図面を参照した下記実施例
の説明から明らかとなろう。
照番号を付けてある。図1(a) に示した遠心分離機の実
施例は遠心分離すべきサンプルを入れる遠沈管、その他
容器が収容されるハウジング2を有するロータ1を備え
ている。この遠心分離機はロータを回転駆動するための
駆動シャフト3を有している。駆動シャフト3は円筒形
で、円形断面を有し、駆動シャフト3の自由端付近には
左右対称な平坦部3aが形成されている。駆動シャフト
3の断面はこの部分でほぼ長方形(図1(b) 参照)にな
っている。駆動シャフト3の先端は尖った円錐形の自由
端3bとなっている。平坦部3aおよび円錐形端部3b
の役目は後で説明する。
めの縦方向のカウンターボア4がロータと同軸に形成さ
れている。このカウンターボア4の断面が最大な部分4
aは上向きで、この部分に以下で詳細に説明する固定装
置6を受ける。駆動シャフト3はカウンターボア4の断
面が最小な部分4bで受ける。固定装置6はロック位置
とロック解除位置との間を移動可能なロック部品7を備
えている。このロック部品7はロータ1側に取付けら
れ、圧縮バネ8によってロック位置へ向かって弾性的に
付勢されている。圧縮バネ8はカウンターボア4の4a
部分の壁に支持され且つロック部品7の収容部9内で係
合している。このロック部品7は駆動シャフト3に形成
された保持溝11と係合するロック用ボルト10としての役
目と、ロータの外側から操作して動かすことができる操
作フィンガ12としての役目とを同時に兼ねている。
長方形であり、各断面はロータ1が図5(a) 、図6(a)
に示す取付け位置に来た時に、ロックボルト10が保持溝
11に入り込んでカチリというはっきりと聞こえる音がし
て、オペレータにロック装置が正しく係合したことを知
らせるような十分な深さをしている。ロック部品7は円
形開口7bを有するほぼ平らな厚さが駆動シャフト3の
保持溝11の深さよりもわずかに薄いベース部分7aと、
このベース部分7aの面に対してほぼ直角に延びた操作
用フィンガ12を構成する延長部分とを有している。ベー
ス部分7aの円形開口7bは駆動シャフト3の直径とほ
ぼ同じである。ロックボルト10は円形開口7bの端縁部
で構成される。ベース部分7aはロータ1の軸線5に対
して直角な摺動面内で案内される。この摺動面はほぼリ
ング状の環状部品14の上側表面に形成された断面が長方
形のスロット13によって構成されている。この環状部品
14はロータ1のカウンターボア4の最大径部分4aに収
容されている。
ロータ1と駆動シャフト3とを回転連結する役目をす
る。従って、以下では環状部品14を駆動リングというこ
とにする。この駆動リング14はロータ1内に配置されて
ロータと一体に回転する。またこの駆動リング14は断面
が長方形の中央開口15を有し、この中央開口15は横方向
遊びがほぼゼロの状態で駆動シャフト3の端部の平坦部
3aを受けるような寸法を有している。駆動リング14を
ロータ1と一緒に回転するように固定するために、駆動
リング14には2本の柱16が設けられている。これらの柱
16はカウンターボア4の壁に形成された収容孔(図示せ
ず)中に嵌め込まれる。
開いた管状の補助部品17である。この補助部品17はその
下端部17aを介して駆動リング14のスロット13が形成さ
れている面に押圧されている。すなわち、この補助部品
17はロック部品7をスロット13内に保持するための部材
としての役目をしている。換言すれば、ロック部品7が
摺動する摺動面の片側を構成している。
上記の各部材14、7および17aはサークリップ(円形リ
ング)18によって軸方向が固定される。ロック部品7は
それがロック位置にある時に、その重心がロータ1の軸
線5に対してバネ8の弾力が加わる方向にオフセットす
るように設計し、駆動リング14および補助部品17内に配
置するのが好ましい。上記構造にすることによって、ロ
ータ1が高速回転された時にロック部品7内に生じる遠
心力によってロックボルト10は駆動シャフト3の保持溝
11の内部で確実に保持され、バネ8の弾性力も引続きロ
ックボルト10に加わる。従って、遠心分離の運転の安全
性が一層向上する。
17の上端部分17bがロータ1を握るための取っ手を構成
している。図1(a) および図5(a) から分かるように、
ロック部品7がロック位置にある時の操作用フィンガ12
は取っ手17bの近くに位置している。操作用フィンガ12
と取っ手17bとの間には片手で取っ手17bを掴んだオペ
レータが同じ手で操作フィンガ12を操作してロック部品
7をロック解除位置へ移動させる動きを行うのに十分な
空間が存在している(図7参照)。
最小断面部分4bに駆動シャフト3を挿入すると、ロー
タ1は駆動シャフト3に取付けられる。駆動シャフト3
の上端3bは円錐形になっているので、固定装置6がこ
の上端部分3bに挿入すると上端部分3bがロック部品
7はロック解除位置へ押し戻される。
と対向した位置に来ると、ロック部品7はバネ8によっ
て図示した例では右側へ移動され、ロックボルト10は保
持溝11内に収容され、ロータ1は軸方向が固定される。
ロックボルト10が保持溝11に係合するとカチリというは
っきり聞き取れる音が生じてオペレータは駆動シャフト
3に対してロータ1が軸方向に確実に固定されたことを
知ることができる。
駆動シャフト3の円錐形末端部3bが補助部品17を越え
て延び、それによってオペレータにロータ1の軸方向の
ロックが実際に行われたことを知らせるように駆動シャ
フト3の寸法が決められ、設計されている。
ように操作用フィンガ12を押してロックボルト10を保持
溝11から外し、取っ手17bを引き上げてロータ1を取り
出すだけでよい。
実施例と違って補助部品17の上端が取っ手でなく、ロー
タ1の固定装置のロック解除を行う管状デバイス19の案
内管170 になっている。この実施例は、ロータにリーク
防止用カバーが取付けられていて、ロータの上側表面に
取っ手を設けることができない場合に特に適用される。
対して上記の場合と同様に配置されている。すなわち、
ロック部品7がロック位置にある時に、操作用フィンガ
12が案内管 170の近くに配置され、操作用フィンガ12と
案内管 170との間には案内管170 に沿って管状デバイス
19を摺動させた時に操作用フィンガ12が動かされ、上記
ト同様にして、操作用フィンガ12がロック部品をロック
解除位置へ移動させることができるだけの十分な移動空
間が残されている。
まるような寸法を有している。なお、操作用フィンガ12
の自由端部12aは斜めになっており、管状デバイス19の
端部壁面19aも斜めになっている。従って、図9に示す
ように管状デバイス19を案内管 170上を案内して押し下
げると、ロック部品7は左にシフトされてロック解除位
置へ移動する。管状デバイス19を案内管 170上のロック
解除位置に保った状態では、オペレータは両手が自由な
ので、駆動シャフト3からロータ1を引き出すことがで
きる。
が始動しないようにする安全装置を遠心分離機に備える
必要がある場合には、管状デバイス19が案内管 170上に
取付けられている時には蓋が閉まらないように、管状デ
バイス19の軸線方向寸法にするだけでよく、それによっ
て完全な運転上の安全性が確保できる。
況化で確実に自動固定する装置の案内手段の1つの実施
例を説明する。この実施例では駆動シャフト3がロータ
1の軸線方向のカウンターボア4に挿入された時にロー
タ1の軸線方向が固定されて駆動シャフト3の上端で釣
り合った状態で止まるのではなく、ロータ1が軸線5を
中心として自動的に回転してロータの初めの角度位置と
は無関係にロータ1がその取付け位置まで降下するよう
な案内機能が設けられている。
フトは下記2つの点で図1(a) および図5(a) 〜図7の
駆動シャフトとは異なっている。先ず、その自由端部は
両側が斜めに切られて、上部稜線30bと駆動シャフトの
軸線面30dに対して互いに対称な2つの斜面30cとを区
画しており、次に、平坦部の代わりに駆動シャフトの軸
線面30dに対して互いに対称で且つ直径方向反対側にあ
る2つの縦方向スロット31が形成されている。各スロッ
ト31の断面は長方形で、各斜面30cの下端まで延びてい
る。
開口 150の形状が図2、図3の駆動リングとは違ってい
る。すなわち、この中央開口 150の形状は長方形ではな
く、互いに直径方向反対側に位置した2つのリブ32によ
って規定された半円形をしている。2つのリブ32は駆動
リング 140の軸線と平行に延び、駆動リング 140の中央
開口 150の内壁から突き出ている。このリブ32は断面が
長方形で、駆動シャフト30の対応するスロット31に横方
向にほぼ遊び無しで収容できるような配置と寸法を有し
ている。
動シャフト30のスロット31が形成された部分を横方向に
遊びがほぼ無い状態で収容するような寸法を有してい
る。ロータ1を取付けた位置で、リブ32はスロット31に
収容されて、ロータ1を駆動シャフト30に固定してそれ
を回転するキーの役目をする。図14に示すように、リブ
32の下端の両側は斜面になっていて、下側稜線32aと互
いに対称な2つの斜面32bとを構成している。
の構造から、駆動シャフト30の傾斜端部が駆動リング 1
40の位置に来た時にロータ1が駆動シャフト30上で釣り
合った状態で止まることはない。すなわち、ロータ1を
取付けるために駆動シャフト30に沿ってロータ1を降下
させると、リブ32の2つの端部斜32a、32bが駆動シャ
フト30の2つの端部斜面30b、30cと係合し、リブ32が
駆動シャフト30のスロット31と整合してスロット31と係
合し始めるまでロータ1を軸線5を中心として回転させ
る。その後、ロータ1はさらに降下を続け、最後には、
ロックボルト10が駆動シャフト30の保持溝11と係合する
取付け位置に達する。
リブ32の下側稜線32a が駆動シャフト30の上側稜線30b
と整合するようにロータ1が配置されることはないが、
そのようになった場合でも、この位置は安定な位置では
ないので、斜面32bが斜面30c上を滑ってロータ1はそ
の軸線5を中心として回転しながらリブ32がスロット31
と整合し、スロット31と係合し始める位置に達するまで
駆動シャフト30に沿って降下する。
フト30を構成する材料よりも弱い材料、例えばプラスチ
ックで作られていて、ロータ1の回転が突然停止した場
合やその他の機構上の問題が発生した時にキーを構成す
る2つのリブ32が駆動シャフオ30を損傷することなく破
断するようになっているのが有利である。
動シャフトと整合させた状態で示した縦方向断面図であ
り、 (b)は (a)のA−A面での駆動シャフトの断面図で
ある。
転させた平面図。
の平面図。
る図1のロータの一部の概念的縦方向断面図で、ロータ
の固定装置はロック位置にあり、 (b)は (a)の面V−V
における水平断面図である。
示す縦方向断面図であり、 (b)は (a)の面VI−VIでの水
平断面図である。
手を掴んむと同時に固定装置をロック解除位置へ移動さ
せる様子を示す図。
図5(a) 、図6(a) に類似の図
状態を示す図8の縮尺図。
ャフトの別の実施例の側面図であり、(b) は (a)の面A
−Aによる駆動シャフトの断面図。
対応する遠心分離機の駆動リングの第2実施例を示す図
2に類似の図。
シャフト 5 軸線 6 固定装置 7 ロック部品 7a ベース
部分 7b 開口 8 バネ 10 雄型部材、ロックボルト 11 雌型部
材、保持溝 12 操作部材 13、31 スロ
ット 14、140 環状部品、駆動リング 15、150 中央
開口 17 補助部品 17b 取っ手 19 ロック解除キー 32 リブ 30b、32a 稜線 30c、32b
斜面 170 案内壁
Claims (12)
- 【請求項1】 駆動シャフト(3; 30) と、この駆動シャ
フトに着脱自在に取付けることができ、取付けられた位
置では駆動シャフトと一緒に回転するように連結される
ロータ(1) と、駆動シャフト(3; 30) に対してロータを
軸線方向に固定する固定装置(6) とを有し、固定装置
(6) は駆動シャフトに形成された雌型要素と係合可能
な、ロータに取付けられ且つ弾性的に付勢された雄型要
素(10)と、雄型要素(10)を雌型要素(11)から離脱した位
置へ変位可能なロータの外部から操作できるロック解除
手段(12, 12a; 19) とを有する遠心分離機において、 駆動シャフト(30)がロータ(1) と係合する際にロータ
(1) を任意角度の開始位置からロータの軸線(5) を中心
として回転させ、ロータが駆動シャフト(30)と一体回転
する固定位置までロータを駆動シャフトに沿って降下さ
せ、雄型要素(4)を弾性的に雌型要素内に押込んでロー
タの軸方向を固定するように、ロータと一体な相手手段
(32a, 32b)と係合し得る案内手段(30b, 30c)を駆動シャ
フトの自由端部に有することを特徴とする遠心分離機。 - 【請求項2】 雄型要素および雌型要素(10, 11)の断面
形状がほぼ長方形である請求項1に記載の遠心分離機。 - 【請求項3】 ロック手段がロータ(1) の外部から操作
可能でロータと一体なロック部品 (7)の操作部材(12, 1
2a) を構成する部分を有し、ロック部品(7) はロック位
置とロック解除位置との間で移動でき、弾力(8) でロッ
ク位置へ向かっての付勢されており、駆動シャフト(3;
30) の保持溝(11)と相互作用するロックボルト(10)を構
成する請求項1または2に記載の遠心分離機。 - 【請求項4】 ロック位置においてロック部材の重心が
ロータ(1) の軸線に対して弾力が付勢される方向にズレ
るようにロック部品(7) がロータ(1) 内に配置される請
求項3に記載の遠心分離機。 - 【請求項5】 ロック部品(7) がロック組立体(14, 17
a; 140, 17a) 内に形成された摺動面(13)内を案内され
且つロックボルト(10)を構成するベース部分(7a)と、上
記の操作部材(12)を構成する延長部分とを有し、ロック
組立体(14, 17a;140, 17a) はロータ(1) の軸方向の保
持溝(4a)に収容されて軸方向が固定される請求項3また
は4に記載の遠心分離機。 - 【請求項6】 ロック組立体がリング状の環状部材(14,
140) を含み、ロータ(1) が取付け位置にある時には駆
動シャフト(3; 30) がこの環状部材の中央開口(15; 15
0) に挿入され、この環状部品はロータ(1) と駆動シャ
フト(3; 30) とを回転連結させる部材を構成し、環状部
品の片面にはロータの軸線と交差するスロット(13)が形
成され、このスロット(13)はロック部品(7) のベース部
分(7a)が滑動する摺動面を構成する請求項5に記載の遠
心分離機。 - 【請求項7】 ロック部品(7) が開口(7b)を有し、この
開口の端縁の一部がロックボルト(10)を構成し、ロータ
が取付け位置にある時には駆動シャフト(3) がこの開口
中に挿入される請求項3〜6のいずれか一項に記載の遠
心分離機。 - 【請求項8】 ロータが握り用取っ手(17b) を有し、ロ
ック位置では操作部材(12)が取っ手(17b) の近くに配置
され、操作部材(12)および取っ手(17b) は、取っ手(17
b) を片方の手で握ったオペレータが同じ手で操作部材
(12)を操作してロック部品をロック解除位置まで変位さ
せる動作を行うのに十分な空間が形成されるような相対
位置に配置されている請求項3〜7のいずれか一項に記
載の遠心分離機。 - 【請求項9】 ロータ(1) がロック解除キー(19)を受け
る案内壁(170) を有しており、ロック部品(7) および案
内壁(170) は、ロック部品(7) がロック位置にある時に
は操作部材(12)が案内壁(170) の近くに配置され、ロッ
ク解除キー(19)が案内壁(170) と係合した時にはロック
解除キー(19)が操作部材(12)に駆動してロック部品(7)
をロック解除位置へ変位させる動作を行うのに十分な空
間が形成されるような相対位置に配置されている請求項
3〜7のいずれか一項に記載の遠心分離機。 - 【請求項10】 ロック組立体が補助部品(17)の一部(1
7a) をさらに有し、この部分(17a) は連結部品(14)に形
成されたスロット(13)の摺動面に押圧されてロック部品
(7) をスロット(13)内に保持する部材を構成し、補助部
品(17)の片側によって取っ手(17b) または案内壁(170)
が構成される請求項6に請求項8または9を組み合わせ
た遠心分離機。 - 【請求項11】 雄型要素(10)が固定時にはっきりと聞
き取れる信号を発する請求項1〜10のいずれか一項に記
載の遠心分離機。 - 【請求項12】 環状部品(140) の中央開口(150) の壁
面にキーを構成する少なくとも1つのリブ(32)を有し、
このリブ(32)はロータ(1) の取付け位置で駆動シャフト
(30)の縦方向スロット(31)と係合し、リブ(32)の下端お
よび駆動シャフト(30)の上端は斜めに切られて端部稜線
(30b, 32a)と2つの斜面(30c, 32b)とを構成し、これら
斜めに切られた端部が互いに作用し合って駆動シャフト
(30)が軸線方向の第2の保持溝(4b)と係合した時にロー
タが任意角度の開始位置から駆動シャフト(30)に固定さ
れる位置までロータ(1) をその軸線(5) を中心として回
転させる請求項11に記載の遠心分離機。
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