JP3968960B2

JP3968960B2 - 遠心機

Info

Publication number: JP3968960B2
Application number: JP2000191955A
Authority: JP
Inventors: 雅博三浦; 正大河原; 新喜大津
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2020-06-27
Also published as: DE10034266B4; US6338708B1; DE10034266A1; JP2001079452A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料を収容可能な回転体を駆動装置により高速で回転させることで発生する遠心力により試料を分離する遠心機において、粘弾性体によって減衰作用を得られるようにすると共に、粘弾性体の軸方向の伸び量を制限させることを可能にした駆動装置の遠心機筐体への取付構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すよう遠心分離能力を高めるため回転室１０内にて回転体９を一万回転／分以上の高速で回転させるには、回転体９に残留するインバランスや収納された試料のインバランスによる高速回転時の軸受荷重を軽減するため、回転軸１４をしなやかで細くする必要がある。よって、回転軸１４のバネ係数は低くなっている。また、駆動装置１３を遠心機の筐体１１に取付けるための粘弾性体１２は、防振ゴムやコイルバネとダンパを組み合わせたものなど、バネ作用と減衰作用を有するものを用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
遠心機は、回転体の回転数を上昇させると共振する回転数が数回あり、インバランスによる共振時の振幅を小さくするため駆動装置を遠心機の筐体に粘弾性体を介して取付け、粘弾性体の減衰作用を利用する構成になっている。
しかし、バネ係数の低い回転軸を用いる場合、粘弾性体のバネ係数が高いと共振回転数において、相対的に粘弾性体が変形せず減衰作用が働かないため回転軸の振れが大きくなる。振れが大きくなると回転軸の弾性域を越え塑性変形を生じ折損する場合や回転体が回転室に接触を起す場合などの問題が発生する。そこで、回転体の大きなインバランス状態でも共振時の振幅を小さくさせるために回転軸のバネ係数との関係から低いバネ係数の粘弾性体を使用し大きな減衰作用を働かせるようにするが、回転体の自重で粘弾性体は伸びて切断するなどの問題が発生することがある。よって、従来の遠心機の構成では、回転体のインバランス量を小さくする必要や回転体の自重が小さいものしか使用できないなど使用時の制限が生じてくる。
本発明の目的は、上記問題を解消し、共振回転数での粘弾性体の振動減衰作用を十分に働かせ、更に自重の大きい回転体でも粘弾性体の伸び量を制限できるようにすることで、回転時に許容されるインバランス量を大きく且つ自重の大きい回転体においても使用できるようにし、回転体が安定しかも安全に回転することのできる遠心機を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
鉛直方向に設けられた回転軸は、回転体のインバランスにより水平方向に振動をすることから、駆動装置の振動は、実際に測定しても水平方向の振動が主で鉛直方向の振動はほとんど発生していない。このことから、粘弾性体の鉛直方向に拘束力を加えても減衰作用には影響を与えないことに着目した。
上記のことから粘弾性体のばね定数を下げ、減衰作用を大きくしこのままでは自重の大きい回転体では粘弾性体が伸びてしまうため、水平方向には自由度を、鉛直方向には拘束力を与える手段として駆動装置を遠心機の筐体に取り付けるのに粘弾性体と吊り具を併用して設けることにより達成される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本実施例における遠心機を図１、図２及び図３を用いて説明する。図１は駆動装置５を粘弾性体４と吊り具７の併用によって遠心機の筐体３に配した状態を示す縦断側面図、図２は吊り具７の張り具合を操作するための調整装置を示す要部拡大側面図、図３は一次の共振点における回転数と振幅との関係を示すグラフである。
【０００６】
図１に示すよう遠心機は、試料を収容する回転体１と、この回転体１に回転動力を伝達するため軸受により回転可能に支承されている回転軸６（フレキシブルシャフト）と、この回転軸６を回転させるための駆動装置５とを有し、更にこの駆動装置５の外周近傍に配される収容壁、即ち上記回転体１を収容する回転室２と上記駆動装置５との間に配されている遠心機の筐体３に上記駆動装置５を懸架するための粘弾性体４及び吊り具７とを具備している。
【０００７】
弾性及び粘性を有する防振ゴムなどによって成形されている粘弾性体４と、ワイヤロープ或いはピアノ線などによる吊り具７とは、駆動装置５に対して並列的に配されている。筐体３と上記駆動装置５の底面とを上記吊り具７により連結することで、駆動装置５の水平方向に自由度を持たせることにより駆動装置５を水平方向に振らすことができ、且つ鉛直方向に拘束力を与えることにより駆動装置５の軸方向位置決めができる。また、図１及び図２に示すよう上記吊り具７の端部には、この吊り具７の長さを操作するネジピッチを利用した調整機構８が設けられており、位置固定具１６を回転操作することによって吊り具７の端部が係合しているネジ部材１５の軸方向高さを可変させ、これにより重力方向に対して駆動装置５及び回転軸６の軸方向が平行になるよう駆動装置５の傾きを調整することができる。なお、図１及び図２に示すよう上記調整機構８は、駆動装置５の底部側に設けているが、筐体３側に設けても良く、更には底部側及び筐体３側の両側に設けても良い。
【０００８】
また、粘弾性体４のバネ係数Ｋ₁と吊り具７のバネ係数Ｋ₂とを合わせたバネ係数Ｋ₃を、回転軸６のバネ係数Ｋより小さく（水平方向のバネ係数：Ｋ＞Ｋ₃）することにより、回転軸６の振れに応じて駆動装置５を水平方向に振らすことができるので、回転体１に残留するインバランス、或いは収納された試料のインバランスによって発生する軸受荷重を軽減し、塑性変形により回転軸６が折損してしまうことを防ぐことができる。
【０００９】
しかし、上述したように軸受荷重を軽減し回転軸６の折損を防ぐために、駆動装置５を振らせっぱなしの状態では、駆動装置５の安定性を保つことができない。そこで、駆動装置５の振れを大きく減衰させることができるよう、筐体３と駆動装置５との間に粘性の大きい粘弾性体４を配している。なお、吊り具７なしで筐体３に上記粘弾性体４を介して駆動装置５を懸架すると、回転体１や駆動装置５の自重によって粘弾性体４に引っ張り荷重がかかり、粘弾性体４が伸びたり切断してしまい十分な減衰作用を得られないことから、本実施例では粘弾性体４と共に吊り具７が併用されており、この吊り具７によって粘弾性体４の伸び量を制限し、粘弾性体４には軸方向荷重がかからないよう構成してある。こうして減衰作用の大きい粘弾性体４の使用を可能にすることで、駆動装置５及び回転軸６の水平方向の振れを大きく減衰させることができる構成になっている。
【００１０】
このように粘弾性体４によって駆動装置５及び回転軸６の振れを減衰させているのだが、図３に示す一次の共振点における回転数と振幅との関係を示すグラフから明らかなように、ある程度、粘性の大きい粘弾性体４でなければならない、即ち硬度の低いゴム硬度３５°の粘弾性体４でなければ期待される減衰効果は得られないことを確認した。つまり、上記ゴム硬度３５°より硬度の高いゴム硬度６０°の粘弾性体４では、十分に振れを減衰させることができないため、一次の共振点における振幅値が高くなってしまっている。また、グラフ化されていないが試行の結果、ゴム硬度４５°の粘弾性体４も同様に満足のいく減衰効果は得られなかった。よって、ゴム硬度３５°以下の粘弾性体４を使用することで、所望の減衰効果が得られる。なお、減衰作用に関しては、数１から明らかなように吊り具７の長さを長くすることによって固有振動数を下げることも有益な方法の一つである。
【００１１】
【数１】

【００１２】
ｆ_vtは固有振動数、ｇは重力加速度、ｌは吊り具７の長さを示す。
【００１３】
上述した構成により回転体１のインバランス量が大きい状態で回転を行っても粘弾性体４の水平方向の変形が十分にとれるため減衰作用は大きく、その粘弾性体４の減衰作用により共振時の振幅レベルが下がると共に、更に自重の大きい回転体１をのせても吊り具７により粘弾性体４の伸びを制限することができる。
以上のことから本実施例における遠心機は、回転体１の許容されるインバランス量を大きく、且つ回転体１の重量を制限せず使用可能にし、更に回転体１を安定且つ安全に回転させることが可能になる。また、吊り具７には長さを自在に調整できる調整機構８が備わっていることで、複数の吊り具７を使用する際のばらつきをなくし、駆動装置５の水平出しが容易に行なえる。なお、長さｌは上記効果を得ることのできる範囲内であればよい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、粘弾性体のバネ係数を低くでき且つ振動減衰作用を大きくとれると共に、更に自重が大きい回転体による粘弾性体の伸びを制限することができる遠心機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例における駆動装置を粘弾性体と吊り具の併用によって遠心機の筐体に配した状態を示す縦断側面図である。
【図２】本実施例における吊り具の張り具合を操作する調整装置を示す要部拡大側面図である。
【図３】本実施例における一次の共振点における回転数と振幅値との関係を示すグラフである。
【図４】従来における駆動装置を粘弾性体によって遠心機の筐体に配した状態を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
図において１は回転体、２は回転室、３は遠心機の筐体、４は粘弾性体、５は駆動装置、６は回転軸、７は吊り具、８は調整構機、１５は調整ネジ、１６は位置固定具である。

Claims

回転体を回転させるための駆動装置と、該駆動装置の外周近傍に配される収容壁と、該収容壁と前記駆動装置の間に配設される粘弾性体とを備えた遠心機において、前記駆動装置に該駆動装置を水平方向に振らすことができる軸方向位置決め手段を設けることを特徴とした遠心機。
前記軸方向位置決め手段は、前記収容壁と前記駆動装置の底面を吊り具であるワイヤロープ或いはピアノ線で連結して成ることを特徴とした請求項１記載の遠心機。
前記粘弾性体のバネ係数と前記吊り具のバネ係数とを合わせたバネ係数は、前記回転体に回転動力を伝達する回転軸のバネ係数より小さいことを特徴とした請求項２の遠心機。
前記粘弾性体の硬度は、ゴム硬度３５°以下であることを特徴とした請求項１の遠心機。
前記吊り具の端部に長さ調整機構を設けることを特徴とした請求項２記載の遠心機。