JP3956646B2

JP3956646B2 - 遠心機

Info

Publication number: JP3956646B2
Application number: JP2001150880A
Authority: JP
Inventors: 廣之高橋; 謙一鐡; 利幸鈴木
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2021-05-21
Also published as: CN1178754C; US6616588B2; CN1387031A; US20020183184A1; JP2002336737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料を収容するロータの識別手段を有する遠心機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の遠心機は、ファンにより強制空冷される誘導モータ（以下モータと称す）と、モータの回転動力を伝達するための出力軸によって回転され且つ試料容器を収容可能なロータと、ロータを収容し且つ外周に配される冷却パイプ内を流れる冷媒により冷却される回転室と、回転室の開口上部を閉塞或いは開放するためのドアと、ドアに設けたドアフックに係合可能なドアロック装置及び上記モータなどを収容する筐体上面部に設けたパネル部（操作表示部）と、パネル部及び上記モータを制御するための制御器とを有し、更にロータの底面或いは側面に設けた識別子（マグネット）及び識別子検出器（マグネット検出器）から構成されるロータ自動判別器とを備えている。このような構成において、ロータの回転中は、ドアに設けたドアフックにドアロック装置が係合し、ドアを開けられないようにドアロック制御している。また、ロータの回転停止中は、ドアに設けたドアフックからドアロック装置が離脱し、ドアを開き回転室内からロータを取り出すことができるように制御している。
【０００３】
上記ロータ自動識別器は、実用新案登録第１９４１６７８号に示すように、それぞれのロータに設けた識別子の配置角度を検出するための機能を有しており、ロータの回転速度が一定速であると仮定した場合における識別子検出信号の間隔時間を測定し、この間隔時間と回転速度との積を識別子の間隔角度としてロータの判別を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、それぞれのロータに設けた識別子の配置角度を検出する方法において軽量ロータの場合、ロータを加速させながらロータの識別を行おうとすると、識別子検出信号の間隔時間の測定開始時と測定終了時との回転速度変化量が大きくなり、識別子の間隔角度の検出に誤差が生じる。このため、特開２００１−４６９１７号に示すように加速中にロータを識別することができなかった場合に一旦整定させてからこの間にロータの再識別するように制御すると、軽量ロータであるにも係わらず加速に時間を要してしまうという不具合があった。そこで上記不具合をなくすために識別子の間隔角度検出に必要な精度より狭い間隔でパルスを発生させることのできる高分解能回転検出器を使用して間隔角度を測定することが考えられる。しかし、高分解能回転検出器は、高速回転でパルスを発生させることができないため、ロータの高速回転時には、上記高分解能回転検出器とは別に高速用の回転検出器を要することからコスト高になってしまうという問題があった。更に個々の間隔時間測定の開始時及び終了時に検出した回転速度の平均値を用いて加速勾配や減速勾配の誤差を矯正して角度計算しようとすると、回転検出器からその都度得る回転速度の精度が重要になってくるため、高精度回転検出器を要することからコスト高になってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記目的を解消し、短時間でロータに設けた識別子の配置角度を検出する安価な遠心機を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、識別子検出信号の最初のパルス間隔測定の開始時の回転速度と、最後のパルス間隔測定の終了時の回転速度を検出し、該回転速度を該駆動装置が１周する間の回転検出信号または識別子検出信号の周期によって補正し、個々の識別子検出信号が発生した時点での回転速度を、パルス間隔測定中の速度変化量は一定であると仮定して算出することにより達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本実施例における遠心機のロータの識別方法を図１〜図４を用いて説明する。図１は本実施例における遠心機１のロータ識別手段を示す概略構成図、図２は本実施例におけるロータ３の底面部に設けた識別子（マグネット）３ａ〜３ｄの配置例を示す説明図、図３は本実施例におけるモータ信号とロータ信号を示すタイミングチャート、図４は本実施例における識別子３ａ〜３ｄの間隔角度を算出する例を示すグラフである。
【０００８】
図１に示す遠心機１は、図示しないファンにより強制空冷される誘導モータ２（以下モータと称す）と、モータ２の回転動力を伝達するための出力軸によって回転され且つ試料容器であるボトルを収容可能なロータ１と、ロータ１を収容し且つ外周に配される冷却パイプ内を流れる冷媒により冷却される回転室と、回転室の開口上部を閉塞或いは開放するためのドアと、ドアに設けたドアフックに係合可能なドアロック装置及び上記モータ２などを収容する筐体上面部に設けたパネル部（操作表示装置）と、パネル部及び上記モータ２を制御するための制御器（信号処理部）６と、ロータ１の底面部或いは側面部に埋め込んだ複数のマグネット４及び識別子検出器（マグネット検出器）５から構成されるロータ自動判別器と、モータ２の回転に応じてパルスを発生させる回転信号発生器とを備えている。
【０００９】
また、図２に示すロータ３の底面部には、同心円上に４個のマグネット４ａ〜４ｄが配置されており、マグネットによる間隔角度をマグネット検出器５により検出することで、ロータ１を識別している。また、ロータ１ごとにマグネットの間隔角度（配置箇所）は異なっており、これにより複数種類のロータ１を自動判別可能にしている。なお、ロータ１の自動判別機構において、ロータの回転速度が一定速であると仮定した場合における識別子検出信号の間隔時間を測定し、この間隔時間と回転速度との積を識別子の間隔角度としてロータの判別する技術については、本件出願人出願の特願２０００−３０７０１２号に開示されている。
【００１０】
また、図３に駆動装置２が回転している時の回転検出器３が出力する回転信号７と、識別子検出器が識別子４を検出した識別子検出信号８の波形の例を示す。図３において、測定開始時の識別子検出信号は識別子４aを検出したものであり、以下順に４b、４c、４dを検出した識別子検出信号である。回転検出器３は１回転あたり９パルスを出力するものとしている。
【００１１】
以下、図３を用いて本実施例におけるロータ検出方式について述べる。駆動装置２及びロータ１が回転を始めると、信号処理器６は任意の識別子検出信号８から識別子検出信号間隔Taの測定を開始するとともに、測定開始した最初の識別子検出信号８を跨ぐ回転信号の間隔Tmtopを測定する。更に識別子検出信号の間隔Tb、Tc、Tdの測定を繰り返したのち、４回目の測定となるTdの測定終了時、即ちロータ１が測定開始から１回転した時点の識別子検出信号を跨ぐ回転信号の間隔Tmendを測定する。
【００１２】
次に、上記で測定した結果から信号処理器６が識別子４の配置角度を算出する方法について図４を用いて説明する。
【００１３】
Tmtop、Tmendはロータ１の１回転あたり９パルスの回転信号の周期であるから、測定を開始した時点のロータ１の回転速度N₀および測定終了時のロータ１の回転速度N₄は下記式で求められる。
【００１４】
【数１】

【００１５】
ここで、上記で得たTmtopおよびTmendの精度が期待できない場合、次のようにして補正を行う。すなわち図４におけるθa、θb、θc、θdの面積の和は１回転であり、その周期は、Ｔａｌｌ＝Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ＋Ｔｄであることから、次の式により補正係数αを得る。
【００１６】
【数２】

【００１７】
以下、N₀、N₄は、αを乗じて補正された値を用いるものとする。
【００１８】
測定途中の識別子検出信号８の発生時点すなわち時刻ｔ_a、ｔ_b、ｔ_cでの回転速度N₁、N₂、N₃は、回転速度の変化が一定であるとすると経過時間に比例して増加することから、
下記式から求められる。
【００１９】
【数３】

【００２０】
ここで識別子４の各配置角度は、角速度を時間で積分することにより得られるので、図４におけるθa、θb、θc、θdの台形面積を求める方法により次のように求められる。
【００２１】
【数４】

【００２２】
以上により求められた識別子間角度θa、θb、θc、θdは、回転信号のパルス幅の誤差の影響を受けず、ロータ１の加速勾配を直線近似しているので誤差が少なく、精度の高い値となる。
【００２３】
上述した検出方式ではロータ１の加速中を例として述べたが、本発明は加速中に限定することはなく、一定速度のとき、あるいは減速中においても有効である。また、本実施例では識別子検出信号の間隔測定の開始は識別子４aであったが、測定開始の識別子を限定する必要はない。回転検出器は上記実施例の１回転あたり９パルスに限らず、パルス数は１回転あたり１パルス以上であればよいし、パルスではなく電圧などの物理量による出力でも本発明が実現できる。また、ロータ１の識別子は４個に限らず、２個以上の場合に適用でき、識別子はロータ底面に限らず、側面などであっても同心円上であれば良い。また、識別子の種類は限定されず、たとえばマグネットや光反射面、あるいは形状の突起や窪みであっても良く、識別子検出器は例えばホール素子やフォトインタラプタ、ギャップセンサなど、識別子に対応するセンサであれば良い。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ロータの加速を遅くすることなく、高分解能回転検出器や高精度回転検出器を使用することなく識別子の配置角度を検出することができるので、使用者の待ち時間を短縮することができ、回転検出器のコスト増加を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる遠心機のロータ識別手段を示す概略構成図である。
【図２】本発明になるロータの底面部に設けた識別子の配置例を示す説明図である。
【図３】本発明になるモータ信号とロータ信号を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明になる識別子の間隔角度を算出する例を示すグラフである。
【符号の説明】
１はロータ、２は駆動装置、３は回転検出器、４は識別子、５は識別子検出器、６は信号処理器、７は回転検出器３が出力する回転信号、８は識別子検出器が出力する識別子検出信号である。

Claims

目的に応じて交換して使用される識別子を有するロータを含む複数種類のロータと、該ロータを回転させるための駆動装置と、該駆動装置により回転される前記回転体の近傍に設けた識別子検出器と、前記駆動装置の回転速度を検出する回転検出器とを備えた遠心機において、前記回転検出器の出力する回転信号及び前記識別子検出器の識別子検出信号を入力して前記ロータの種類を識別する信号処理器を有し、該信号処理器は、前記ロータが１回転する間の識別子検出信号の個々の間隔時間を測定すると同時に該回転信号を読みとり、発生間隔時間の測定開始時及び測定終了時の回転信号から得られる回転速度から、識別子検出信号の個々の間隔時間を測定した時の回転速度を算出し、算出した回転速度を該間隔時間で積分した値を該識別子の個々の間隔角度として検出することを特徴とする遠心機。
前記回転検出器は、前記ロータを識別するために必要となる前記識別子の配置間隔角度の検出分解能より大きい間隔でパルスを発生することを特徴とする請求項１記載の遠心機。
前記回転検出器の信号によって得た回転速度の値を、前記回転検出器或いは前記識別子検出器が発生する前記駆動装置の１回転分のパルス周期によって補正することを特徴とする請求項１記載の遠心機。