JP3448113B2 - アンバランススイッチオフ装置を備えた実験用遠心分離機 - Google Patents
アンバランススイッチオフ装置を備えた実験用遠心分離機Info
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- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
- B04B9/14—Balancing rotary bowls ; Schrappers
- B04B9/146—Unbalance detection devices
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
- Testing Of Balance (AREA)
Description
述べた種類の遠心分離機、すなわち、容器ホルダ−を有
するロ−タと、垂直に立つ軸を備えロ−タを回転駆動す
るモ−タとを有する実験用遠心分離機に関するものであ
る。
は、製造時に平衡状態にされる。しかしながら、容器ホ
ルダ−の偏形や容器ホルダ−の不均衡な保持において、
所定の限界内でだけ許容できるアンバランスとなる。と
いうのは、さもないと遠心分離機の特に高回転数での運
転に際して、損傷を発生するからである。
は、それぞれの遠心分離機タイプのために実験で決定さ
れる、まだ許容できる限界アンバランスを超えた場合
に、モ−タをオフするスイッチオフ装置を設けている。
るアンバランスの探知が問題である。
装置が周知であり、該装置は、例えば、磁気磁界検出器
により、ロ−タから発生される磁界を監視し、それによ
り、アンバランスを探知する。
的に簡単な仕方で、低回転数の場合に大きい値を有し、
比較的に容易に決定できるステ−タの片寄りからアンバ
ランスが探知される。
初に述べた種類の周知な遠心分離機は、ステ−タの片寄
りの際にステ−タに固定された要素により接触されてオ
フされる、ハウジング側に設けた要素としての機械式ス
イッチを有する。
械式スイッチは、2つの本質的欠点がある。第1に、機
械式スイッチは、故障の危険があり、第2に、設定限界
アンバランスの際にスイッチオフが正確に起きるのを確
実にするために、スイッチ並びに静止要素の機構調整が
必要である。それにより、遠心分離機の組立費が増加す
る。その他、片寄りが支持体の許容差に依存し、それに
より、個々の例で、同じアンバランスにおいて片寄りが
相違する。
期間に亘って信頼性を保ち、コスト的に有利に製造でき
る最初に述べた種類の遠心分離機を提供することであ
る。
特徴部分記載の特徴により解決される。
状態の運動の際に、両方の要素は、対立して運動する。
その結果、電磁場強度検出器は、電磁場から異なる強度
で作用を受ける。ステ−タの片寄りの際、アンバランス
のため生じる電磁場強度変化は、解析装置により適当な
仕方でチェックされる。その際、変化の絶対値または、
例えば、加速度特性においても解析できる。所定の設定
値に達するか、越えると、解析装置は、モ−タのオフを
起こす。電磁場発生器も、電磁場強度検出器も機械的作
動部品なしにできているので、まず第1に、機械的に作
動する部品を回避できる点が有利である。更に、電磁場
強度検出器を、電磁場発生器から十分な任意の距離に配
置しても、運動による電磁場の変動を確定できる長所が
ある。つまり、両方の要素の相対する正確な調整が問題
とならない。それにより、遠心分離機の製造が容易とな
り安価となる。解析を片寄りの絶対値解析に制限してい
ないので、要求に適合した仕方、例えば、うまく考え出
されたアルゴリズムにより、非常に正確なスイッチオフ
条件に合う可能性が得られる。例えば、設定限界値の短
期間の超過が検出され、数回の超過の場合に初めてスイ
ッチオフが生じるように制御することができる。
おける解析装置は、電磁場強度振幅を決め、設定限界振
幅と比較するように構成されている点で、有利である。
すなわち、上記解析装置における振幅の解析は、特に、
電磁場強度変化の発生する複雑な信号形式の場合も簡単
に行なうことができる。
にとって、確実な限界振幅を導くことができるだろう。
しかし、それは、仕上げ公差により制限された問題に至
るであろう。例えば、小さく、なお、許容できるアンバ
ランスの吸収のために弾性的に設けたステ−タ支持体
は、特に、非常に割り安の遠心分離機の場合に、許容度
を有する。それにより、なお、許容限界アンバランスに
おいて、ステ−タは、異なる振幅となる異なる片寄りを
受けることができる。全ての遠心分離機にとって確実な
限界振幅が確定されると、つまり、望ましくない異なる
アンバランスにおいて、オフが行なわれるであろう。そ
れ故、請求項1における、前記解析装置は、限界アンバ
ランスの較正モ−ドで遠心分離機を較正運転する際に振
幅を探知し、限界振幅として解析装置の永久メモリに記
憶する較正装置を備えているという特徴は有利である。
この構成では、解析装置は、遠心分離機を較正運転中に
限界アンバランスで、例えば、容器ホルダ−の1つにテ
スト重量の挿入により、操作できる。較正装置は、その
際に生じる振幅を探知し、較正装置により、モ−タ制御
に設定される所定の低いモ−タ回転数の場合に常に、再
現可能な条件を提供するのに有利である。較正運転中に
探知された振幅は、限界振幅として解析装置に記憶さ
れ、遠心分離機の後の運転のために、監視機能のための
限界振幅として解析装置で利用される。
正装置のこの構成は、異なるテスト重量による2つの較
正テスト作業を可能にし、一方のテスト重量は限界アン
バランス未満のアンバランスを生じ、他方のテスト重量
は、限界アンバランスを超えたアンバランスを生じる。
それにより、較正の場合に、遠心分離機は、ある時は、
安全範囲内のアンバランスで運転され、ある時は、限界
アンバランスを超えた許容範囲内のアンバランスで運転
されることが確保される。それにより、較正運転中に、
遠心分離機および、その解析装置が限界アンバランスの
許容範囲内で確実に機能することの確認が得られる。正
確に限界アンバランスを発生するテスト重量によるそれ
自体必要な第3の較正テスト作業は、較正装置のこの構
成では節約される。というのは、実行される両方の較正
テスト作業の補間により、解析装置に記憶される限界振
幅が決定されるからである。
とホ−ルセンサは、非常にコスト的に有利であり、高い
長期の信頼性を表わす。
では、例えば、永久磁石の形式では接続が必要でなく、
大抵簡単に構成される電磁場発生器がステ−タに設けら
れ、他方、解析装置との接続が必要である電磁場強度検
出器は、ハウジング側に設けられ、そこで、例えば、い
ずれにせよ、ハウジング側に設けた電子基板に一体化し
て配置できる。それにより、製造費が減少する。
発明の実施例として概略的に示している。
ブロックから成る支持体3を介して、遠心分離機のステ
−タ4を保持する多数の支柱2が直立しており、ステ−
タ4は、ステ−タ4内に構成され図示しない電動モ−タ
のハウジングにより形成されている。
分離機における従来の輪郭を有するロ−タ6を配置した
垂直に向いた軸5を有する。上部開口を通じて接近でき
るロ−タ6の内部には、従来構造の容器ホルダ−が設け
られている。
構造を取囲み安全上の理由から必要なハウジングは、図
示の理由から図面上では図示されていない。
キ−ボ−ド10を備えた外から接近可能な正面板8を有
する電子装置7が配置されている。
モ−タの回転数解析装置を有し、キ−ボ−ド10での入
力により、デイスプレイ9上に遠心分離機の最も望まし
い回転数の表示をする。
こに設けてある電子基板に一体化できるホール検出器1
1を有する。ホール検出器11はベース板1に対して固
定的に配置されており、電子装置7内に設けた解析装置
と、電気的に接続されている。
磁石13が取り付けられており、より詳細には、ホール
検出器11の近くの位置に取り付けられている。微調整
は、この場合、必要がない。支持体3の組立又は部分的
公差の場合に生じる位置のずれは、妨げられず許容され
る。というのは、間隔がずれた場合も、ホール検出器1
1は、常に永久磁石13から発生する磁界を探知するか
らである。
置7内の解析装置は、その強度がホール検出器11の位
置における磁界強度に依存しているホール検出器11か
らの信号を受信する。
ル検出器11は、時間的に一定の磁界を探知する。遠心
分離機がアンバランスとなると、支持体3での保持にお
いてステ−タ4の片寄りが生じる。この片寄りは、低回
転数の場合、支持体の共振範囲内で特に大きく、この範
囲内で十分に判別できる。ア−ム12は、この片寄りに
際して、図でア−ム12と並んで示してある両方の2重
矢印の方向成分の運動をする。ア−ム12の、これらの
運動は、ホール検出器11上での永久磁石13の往復運
動をもたらし、ホール検出器11の部分での磁界強度の
交互変化をもたらす。
置は、その結果、任意の仕方で解析され得る強度変化す
る信号を受信する。有利な方法では、この信号の振幅
は、アンバランスを再現する量として解析される。
る限界振幅の値を記憶できるEEPROM内で、常時、
現在測定されている振幅と、上記限界振幅とが比較され
る。限界振幅を越えていれば、解析装置は、電子装置7
およびモ−タを制御する装置を介して、モ−タをオフさ
せる。限界振幅は、遠心分離の実験中に確認でき、電子
装置7に記憶できる。この運転モ−ドでは、つまり、常
に所定の片寄り振幅の場合には、モ−タはオフされる。
の所定の片寄りの場合ではなくて、ロ−タ6の所定のア
ンバランスの場合に、所望により実行できる。そのた
め、電子装置7は、例えば、キ−ボ−ド10を介してサ
−ビスコ−ドで呼び出される較正装置を含むことができ
る。較正装置は、例えば、ロ−タ6内である種の大きさ
のテスト重量が挿入される較正運転をデイスプレイ9上
に求めるように構成され、ロ−タ6が限界アンバランス
にもたらされるように構成される。較正装置は、それか
ら生じる振幅を探知し、後の処理のため、これを解析装
置の永久メモリ内に記憶する。
未満のアンバランスを発生し、他方が限界アンバランス
を超えるアンバランスを発生する2つの異なるテスト重
量で実行される2つの較正テスト作業を行えるように較
正装置が構成される。較正装置は、ホール検出器11に
より発生される信号であって、両方の較正テスト作業中
に発生される振幅を探知し、それから計算される補間値
を限界振幅として記憶する。
種の運転では、例えば、予備テスト中に許容され顧客に
対して保証される2.5 gの限界アンバランスが探知され
る遠心分離機タイプの場合、2.2 gでの較正テスト作業
と、2.9 gでの較正テスト作業が実行される。探知され
る振幅の補間から、2.5 gの限界アンバランスに対応し
て限界振幅が探知される。
スを超えるテスト重量による較正テストが、遠心分離機
に保証される許容範囲においてなされると、保証された
限界アンバランスに関して設定される許容範囲内での遠
心分離機の整然とした機能についてのよりよい確証が得
られる。
ル検出器11の配列を変更することができる。図示の実
施例では、永久磁石13がホール検出器11の上方に配
置されている。両方の要素11,13は、しかし、例え
ば、横に並べて配置することもできる。ステ−タ4の片
寄りを検出する最も有利な配置は実験で確認でき、例え
ば、ステ−タ4に対する保持体の構造に依存する。ま
た、ホール検出器11をア−ム12に、永久磁石13を
ハウジング、つまり、ベース板1に配置することもでき
る。
出するため、磁界以外のものを使用する事もできる。例
えば、要素13は、要素11により検出される静電界を
発生することもできる。要素11と要素13とは、つま
り、例えば、電気コンデンサの仕方で作動できる。その
他、交番電磁場、例えば光を使用することもできる。両
方の要素11,13の一方を光源として構成し、他方を
光検出器として構成することもできる。したがって本発
明において、電磁場とは静止あるいは交番の電場及び磁
場を含むものである。
用いられる電子装置7の一構成例を示す図である。した
がって、2つの動作モードをもっている。遠心分離機の
通常の動作の第1のモードにおいては、ステ−タ4の片
寄りを監視しており、限界振幅に達したときモータを遮
断する。較正テスト用の第2のモードにおいては、2つ
のテスト動作における振幅を検出し、限界振幅を補間し
て求める。
に必要な論理ユニットのみを示す単純な方法で電子要素
を記述している。各ユニット間の全ての接続は、それら
がデータラインであっても、単一のラインで示してい
る。各ユニットの内部構成は簡単にするため図示してい
ない。また電流源などの補助要素は省略している。
が磁石13及びアーム12に対応して配設されている。
遠心分離機が動作すると、ホール検出器11と磁石13
は周期的に相対的に移動する。ホール検出器11は、正
弦波のような形状の交番出力信号を生成する。
ール検出器11の出力信号の振幅を測定するピークピー
ク測定ユニット21へ、ホール検出器11からの電気出
力信号を伝送する。このピークピーク値は、ホール検出
器11によって検出された実際の振幅を表している。ピ
ークピーク測定ユニット21によって測定されたピーク
ピーク値は、アナログピークピーク値を出力ライン24
上のディジタル信号に変換するA/D変換器23へ、ラ
イン22を介して入力される。
ン24a又はライン24bへ切り換え接続する。このモ
ードスイッチ25はキーボード10によってライン26
を介して制御される。遠心分離機の通常の動作において
は、モードスイッチ25はライン24をライン24aに
接続している。
ては、ディジタルピークピーク信号はライン24,ライ
ン24aを介して比較器27へ供給され、そのピークピ
ーク値がメモリ29からライン28を介して入力される
限界値と比較される。比較器27は、ライン24a上の
ピークピーク値がライン28上の限界値より高い場合に
は、出力信号をライン30を介して遮断ユニット31へ
出力するように構成されており、遮断ユニット31はラ
イン32を介して、ロータ軸5を回動するモータを駆動
するパワーライン34に配設されたパワースイッチ33
を解放する。
と、キーボード10はライン26を介してモードスイッ
チ25へ信号を送出し、ライン24とライン24bを接
続しライン24aをカットするようにモードスイッチ2
5を切り換える。
5を介して3つのイベント(1,2,3)をカウントす
るイベントタイマ36へ信号を送出する。イベントタイ
マ36はイベント1を開始し、ライン19を介してディ
スプレイ9上にメッセージを表示して、遠心分離機に対
して2.5 gのテスト重量での第1のテストを行わせるの
かオペレータに対して尋ねる。オペレータがそれを行う
ときはキーボード10上に“O.K.”を入力する。またイ
ベント1上のイベントタイマ36は、ライン37を介し
てスイッチ38に信号を送出し、スイッチ38はライン
24bをライン39を介して第1メモリ40へ接続す
る。
る。これはキーボード10を介してオペレータによって
手動で、あるいは追加の電子要素(図示せず)によって
自動的に行われる。
ークピーク値は第1メモリ40へ記憶される。
入力する。イベントタイマ36はイベント2に切り換え
られる。イベントタイマ36はディスプレイ9に適切な
メッセージ、例えば“ready for test run 2”を与え
る。またスイッチ38はライン24bとライン39間の
接続をカットし、ライン24bをライン41を介して第
2メモリ42に接続するように切り換えられ、第2のテ
ストのピークピーク値が第2メモリ42に記憶される。
ady"を入力すると、イベントタイマ36はイベント3に
切り換えられ、ライン43を介して補間ユニット44へ
信号を送出し、補間ユニット44は第1メモリ40及び
第2メモリ42の内容を、ライン45,46を介して読
み出す。補間ユニット44は第1メモリ(第1テスト)
の値と第2メモリ(第2テスト)の値の補間操作を行
う。第1のテストが2.2gのテスト重量で行われ、また
第2のテストが2.9 gのテスト重量で行われ、そして閾
値アンバランスが2.5 gにセットされるならば、補間ユ
ニット44は第1メモリ40の値と第2メモリ42の値
の間にある対応する値を算出する。
介してメモリ29へ供給し、メモリ29を新たな値にリ
セットする。メモリ29は、新たな値がライン47上に
出力されると、新たな値にリセットされ、それ以後は、
遠心分離機の通常の動作のために比較器27において用
いられる。
に対して“end"を入力し、モードスイッチ25に対して
ライン26を介して他の信号を送出し、モードスイッチ
25を、ライン24をライン24aへ再び接続するよう
に、すなわち通常動作モードに切り換える。
ェア回路形式で実現でき、また適切なソフトウェアをも
つ通常のコンピュータで実現することができる。
本発明によれば、長期間に亘って信頼性を保ち、コスト
的に有利な実験用遠心分離機が得られる。
図である。
図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 容器ホルダ−を有するロ−タと、垂直に
立つ軸を備えロ−タを回転駆動するモ−タとを有する実
験用遠心分離機であって、ステ−タが弾性懸架体によ
り、遠心分離機のハウジングに支承され、モ−タをコン
トロ−ルするスイッチオフ装置を備え、スイッチオフ装
置は、ステ−タに固定された要素と、ハウジングに固定
された要素とにより、最大許容限界アンバランス時に生
じるステ−タの片寄りを探知して、モ−タをオフし、両
方の要素の内の一方が、一定の電磁場を発生する電磁場
発生器として構成され、他方が電磁場強度検出器として
構成され、電磁場強度検出器は、片寄りにより発生する
所定の電磁場強度変化において、スイッチオフを生じる
解析装置に接続されており、該解析装置は、電磁場強度
振幅を決め、設定限界振幅と比較するように構成されて
いる実験用遠心分離機において、前記解析装置は、限界
アンバランスの較正モ−ドで遠心分離機を較正運転する
際に振幅を探知し、限界振幅として解析装置の永久メモ
リに記憶する較正装置を備えていることを特徴とする遠
心分離機。 - 【請求項2】 前記較正装置は、運転のために2つの較
正テスト作業が行われ、両方の較正作業で探知した振幅
の一つの補間値を限界振幅として決める装置を備えてい
ることを特徴とする請求項1記載の遠心分離機。 - 【請求項3】 前記電磁場発生器が永久磁石として構成
され、前記電磁場強度検出器がホ−ル検出器として構成
されていることを特徴とする請求項1記載の遠心分離
機。 - 【請求項4】 前記電磁場発生器は、ステ−タに配置さ
れ、前記電磁場強度検出器は、ハウジングに配置されて
いることを特徴とする請求項1記載の遠心分離機。 - 【請求項5】 前記2つの較正テスト作業は、異なるア
ンバランス状態で行われることを特徴とする請求項2記
載の遠心分離機。 - 【請求項6】 前記アンバランスの一つは限界アンバラ
ンスより小さく、他方は限界アンバランスを超えている
ことを特徴とする請求項5記載の遠心分離機。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4335119.0-23 | 1993-10-15 | ||
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