JP4347984B2 - centrifuge - Google Patents

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JP4347984B2
JP4347984B2 JP2000065005A JP2000065005A JP4347984B2 JP 4347984 B2 JP4347984 B2 JP 4347984B2 JP 2000065005 A JP2000065005 A JP 2000065005A JP 2000065005 A JP2000065005 A JP 2000065005A JP 4347984 B2 JP4347984 B2 JP 4347984B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は各種の試料を成分毎に分離することに利用する遠心分離機に関し、特に装着したロータの種類を判別し、ロータに適合した制御方法によりロータを回転駆動させる機能を具備し、更に、このロータの種類判別機能を利用してロータの回転速度を検出する機能を備えた遠心分離機を提案するものである。
【0002】
【従来の技術】
遠心分離機は、遠心分離する試料を装着した各種のロータを高速で回転させるための装置であり、用途によってロータを頻繁に取り替えて実験目的に合ったロータを使用するという使われ方をする。
遠心分離機の制御方法としては、ロータの種類が変わればそのロータに許容された最高回転数や加速特性、減速特性などの駆動条件に合った制御を行わなければならない。
【0003】
例えば、高周波インダクションモータをインバータで制御する場合には、負荷であるロータの慣性モーメントの大きさに応じて加速特性、減速特性を設定しないと、過電流が流れインバータやモータの故障につながる不具合がある。またロータに過大なアンバランスがあった場合には、危険防止の為に運転を停止する必要がある。
このように遠心分離機を起動させるためには各種の設定が必要なため、その取り扱いが繁雑になる欠点があった。特に多くの試料を次々に分析を行わなければならない場合には面倒な作業を強いられ、分析作業に時間がかかる不都合があった。
【0004】
このため、本出願人は特開平6−198219号(特許2514554号)でこれらの設定作業を自動化した遠心機を提案した。この先に提案した遠心機は各ロータの仕様を予めROM或いはRAM等の記憶手段に記憶させておくと共に、各ロータには各ロータの仕様を表わす複数の磁石を装着し、この磁石の数と配置パターンとを固定部に設けた磁気センサによって読み取ることにより、その読み取った磁石の数と配置パターンにより記憶手段をアクセスし、各ロータの仕様を表わすデータを読み出し、この読み出したデータを起動制御器に設定することにより遠心分離機の起動時の各種設定を自動的に行わせる構成としたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先行技術によれば、ロータを遠心分離機に装着するだけでロータが静止状態でもロータの仕様が判別され、起動時に必要な各種の設定が自動的に行われ直ちに運転が開始されるから、短時間に分析作業を完了することができる利点が得られる。然し乍ら、その反面ロータが静止状態でも磁石の数を計数できるようにしているため、遠心分離機に装着する磁気センサの数が多くなりコスト高となる欠点がある。
【0006】
また、従来の遠心分離機ではロータの回転数(回転速度)を光学センサを用いた回転検出器によって検出しているから、回転検出器にもコストが掛かる欠点がある。
この発明の第1の目的は、磁気センサの数を少なくし廉価に製造することができ、然も短時間に起動を達することができる遠心分離機を提供しようとするものである。
【0007】
この発明の第2の目的はロータの品種を判定する機能を利用して、ロータの回転速度を検出するセンサとして流用することにより、更に一層のコストの低減を達することができる遠心分離機を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1では、回転駆動軸に対して各種仕様が異なるロータが着脱自在に装着され、ロータの仕様に合わせて上記回転軸駆動特性が制御される遠心分離機において、
ロータには回転駆動軸を軸芯とする円周に沿って各ロータの仕様を表わす複数の磁石を装着し、この磁石の取り付け面と対向する固定部に磁石の取りつけ角度範囲の両端に相当する位置のそれぞれに磁気センサを装着し
【0009】
付角度範囲の両端に相当する位置のそれぞれに装着した磁気センサが、ロータの回転時に同時に磁石の存在を検出した信号を磁石の計数開始信号及び計数終了信号として利用する構造とし
ータに装着する磁石の角度範囲を180゜以内とした遠心分離機を提案する。
【0010】
この発明の請求項では、請求項1記載の遠心分離機において磁石の検出信号が予定の反応回数に達しない状態ではロータが正常に駆動軸に装着されていないと判定するロータ異常判定手段を設けた構成とした遠心分離機を提案する
【0011】
この発明の請求項では、請求項1又は2記載の遠心分離機において磁気センサが同時に磁石の存在を検出した信号によりロータの回転数を計測する構成とした遠心分離機を提案する。
【0012】
【作用】
この発明による遠心分離機の構成によれば、ロータには各ロータの仕様を表わす複数の磁石を装着するが、固定部に装着する磁気センサは2個でよい。この結果磁気センサの数は先に提案した遠心機の場合の数分の1以下となり、これに伴って磁気センサの検出信号を取り込む回路の規模も小さくできるため、コストダウンを期待することができる。
【0013】
石の取付角度範囲を180゜以内にした場合にはロータが少なくとも1回転する間に磁石の数の計数を開始する信号と計数を終了させる信号を得ることができる。この結果ロータの装着からわずかな時間でロータの品種を判定し、回転速度の設定を完了することができる
【0014】
また、この発明の請求項で提案する遠心分離機によれば、ロータの品種を判別する磁石と磁気センサを用いてロータの回転速度を検出するから、ロータの回転速度を検出する回転検出器を他に設ける必要がない。よって、この点でもコストダウンを期待することができる利点が得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1にはこの発明による遠心分離機の要部の構成を示す。図1に示す1はロータ室、2はこのロータ室1の軸心位置に突出した回転軸、3はこの回転軸2を回転駆動するモータ、4は回転軸3に装着した状態にあるロータ、5は固定部を示す。
この発明ではこれらロータ4及び固定部5に磁石と磁気センサを装着する。つまりロータ4に磁石Mを取りつけ、固定部5に磁気センサHを装着する。
【0016】
ロータ4は一般に円錐形とされ、その底面に磁石Mを装着する。磁石Mの装着方法としては図2、図3に示すように、この実施例では最大7個(M1〜M7)からM1とM7の2個までの6種類の組み合わせと、変形例としてM1とM7の何れか一方を除く他の磁石の組み合わせを加えて合計して7種類の配置パターンを採ることができる。図2に示す例では180゜の角度範囲を30゜ずつに分割し、30゜角毎に磁石M1〜M7を配置した場合を示す。図3に示す例では例えば30゜角ピッチの中の中央位置の磁石M4を取り除いた6個の磁石を配置した場合を示す。磁石Mの配置パターンの一例を図4に示す。尚、判別するロータの品種が多い場合は磁石の配列ピッチを30゜角より小さい例えば20゜角に採ればよい。
【0017】
ロータの各仕様としては、最高回転数、回転半径、遠心力、加速特性、減速特性、インバランス感度、オーバースピード回転数等が考えられる。
磁石Mの数の計数方法を説明する。磁石Mを180゜の角度範囲に配置した場合には固定部5には磁石Mを配列した円周と対向して磁気センサH1とH2を磁石Mを配置した角度範囲の両端に配置する。つまり、図2と図3に示すように磁気センサH1とH2を180゜の位置に配置する。
【0018】
図2に示した状態で磁気センサH1とH2は同時に磁石M1とM7の存在を検知する。この検知状態を計数の開始信号として利用することにより、その状態からロータ4が時計廻り方向に半回転する間に磁気センサH1は磁石M2、M3、M4、M5、M6の通過を検出する。磁気センサH1の検出信号を計数することにより5個の磁石M2〜M6の存在を検出することができる。磁石M6が磁気センサH1を通過し、磁石M7が磁気センサH1と対向する位置に到来すると、このときは磁石M1は磁気センサH2と対向している。従って、磁石M1とM7が同時に磁気センサH1とH2に対向している状態となる。この状態で磁石Mの計数終了と、計数の開始とを指令させ、2回目の計数を開始させる。1回目の計数値と2回目の計数値が一致した段階で磁石Mの数を正しく計数したと判定し、磁石Mの数値に従ってロータ4の品種の決定をすることができる。
【0019】
このように、磁石の取付角度範囲の両端に磁気センサH1とH2を配置する構成とし、更に磁石の取付角度範囲を180゜に採った場合はロータ4が1回転する間に磁気センサH1とH2が同時に磁石の存在を検出する機会は必ず2回与えられる。また、磁石の取付角度範囲を180゜より小さい角度に配置し、磁気センサH1とH2をその取付角度範囲の両端に配置した場合は磁気センサH1とH2は少なくともロータ4が1回転する間に必ず1回は磁石の存在を同時に検出する機会が与えられる。
【0020】
従って、他に回転軸2が1回転したことを検出する手段を設けなくても、磁気センサH1とH2が同時に磁石の存在を検出した信号を利用することにより、ロータ4の回転速度が不明であってもロータ4に取り付けられている磁石の数を正確に計数することができることになる。
更に、この発明では磁気センサH1とH2が同時に磁石の存在を検出する信号はロータ4が半回転又は1回転する毎に得られる点に着目して、この信号をロータ4の回転速度の検出信号として利用する点をも請求するものである。
【0021】
つまり、磁石の取りつけ角度範囲を180゜とした場合には上述したように、ロータ4が1回転する間に磁気センサH1とH2は磁石の存在を同時に検出する機会が2回与えられるから、例えば1秒間に検出される信号の数をNとすれば、ロータ4の毎分毎の回転速度は(N/2)×60rpmで求めることができる。磁石の取りつけ角度範囲が180゜より小さい場合には、N×60rpmで求められる。
【0022】
従って、回転軸2に回転検出手段を装着しなくてもロータ4の回転速度を検出することができ、ロータ4の品種毎に定められた最高回転速度の検出と、その最高回転速度を維持させる制御信号として利用することができる。
図5にこの発明による遠心分離機の電気系のブロック図を示す。10はマイクロコンピュータを示す。マイクロコンピュータ10は周知のように中央演算処理装置11と、ROM12と、RAM13と入力ポート14、出力ポート15等によって構成される。
【0023】
ROM12には遠心分離機を所定の順序で起動させる起動プログラム12B、照合プログラム12C、或いはロータ異常判定手段12Dを構成するプログラムが記憶されており、また図4に示したロータ4の各品種毎のロータ別データ表12Aを記憶しておくものとする。
入力ポート14には磁気センサH1、H2と、そのほかに温度センサ17、振動センサ18、操作パネル19等が接続される。
【0024】
出力ポート15にはモータ3と、冷凍機20及び回転速度表示器21等が接続され、マイクロコンピュータ10の指示に従って、モータ3及び冷凍機20が起動、停止の制御が行われる。
操作パネル19には起動スイッチが設けられ、ロータ4を装着した状態で起動スイッチを操作することにより、マイクロコンピュータ10は起動プログラム12Bの実行を開始する。
【0025】
起動プログラム12Bの実行が開始されると、モータ3は回転を始める。モータ3の回転が開始されると回転速度が一定の回転速度に安定していなくてもマイクロコンピュータ10は直ちに磁気センサH1とH2による磁石Mの数を計数するプログラムに分岐する。
磁石Mの数を計数するプログラムでは磁気センサH1とH2が同時に磁界を検出した状態から磁気センサH1又はH2の何れか一方を磁石が通過する個数を計数する。この計数はRAM13の一部の領域を使って構成したカウンタ13Aによって行われる。このカウンタ13Aで1回目の計数値と2回目の計数値とを求める。
【0026】
2回目の計数値が求まると、ROM12に記憶した照合プログラム12Cが起動され、1回目の計数値と2回目の計数値とを照合する。照合の結果、一致を検出すると、その一致した数値に対応したロータのデータをロータ別データ表12Aから読み出し、RAM13の各設定部に格納する。
マイクロコンピュータ10はRAM13に設定されたロータ4の各データに従って例えば加速特性に従ってモータ3の回転速度の上昇率(加速特性)を制御する。
【0027】
回転速度測定手段13Bは磁気センサH1とH2が同時に磁石の存在を検出する回数を例えば1秒間毎に計数し、その計数値に従って例えば毎分ごとの回転数を求め、その数値を出力ポート15から回転速度表示器21に供給し、毎分ごとの回転速度を表示する。これと共に起動プログラム12Bに設けられたモータ制御プログラムに現在のロータ4の回転速度を入力し、ロータ別データ表12Aから読み出された最高回転数との差を求め、その差の値がゼロに収束するようにモータ3の駆動回路を制御する。この制御によってモータ3の回転速度、つまりロータ4の回転速度はロータ別データ表12Aから読み出された最高速度に維持される。
【0028】
この発明の請求項では、ロータ4が回転軸2に対して正常に装着されない状態のまま回転が開始された場合はこの状態を検出し、モータ3を停止させる機能を具備した遠心分離機を提案する。
この為にこの発明ではモータ3が起動されているにもかかわらず、磁気センサH1及びH2が全く磁石の存在を検出しないことを検知し、ロータ4が正常に装着されていないと判定するロータ異常判定手段12Dを設ける。このロータ異常判定手段12Dはこの実施例では読み出し専用メモリ12に記憶したプログラムによって構成した場合を示す。
【0029】
ロータ4が浮き上がった状態に装着された場合、磁石と磁気センサH1、H2との間隔が大きくなるためロータ4が回転しても、磁気センサH1とH2は磁石の存在を検出することができない。この状態が一定時間継続されるとロータ異常判定手段12Dはロータ4が正常に装着されていないと判定し、モータ3の駆動を停止させる。
図6乃至図8に制御プログラムの概要をフローチャートで示す。図6に示すステップS2〜S4で1回目の磁石Mの計数を行う。ステップS5で1回目の磁石Mの計数を終了する。
【0030】
ステップS6〜S8で2回目の磁石Mの計数を実行し、ステップS9で1回目と2回目の計数結果を照合する。照合の結果が一致している場合は図7に示すステップS10でロータ別データ表12Aに所定のロータ特性が登録されているか否かを判定する。登録されているデータであればステップS11でROMからデータを読み出し、このデータに従ってステップS12でロータの特性に応じた加速度で回転数を上昇させ、ステップS13で磁気センサH1とH2の同時反応数を計数し、ロータ4の回転速度を計測し、ステップS14でロータ4の特性に規定された最高速度に維持させる。
【0031】
ステップS9の照合動作において、不一致が検出された場合はステップS2に戻り、再度磁石の計数を実行する。尚、このステップS2に戻るルーチンにカウンタCを設け、このカウンタCが例えば「3」を計数した場合は強制的に停止させるように構成することもできる。
ステップ10でROM12のデータ表12Aに所定のロータ特性が存在しない場合はステップS15に分岐する。ステップS15ではロータのマグネットが脱落している恐れがあると判定し、ステップS16でその旨を警告表示し、ステップS17でモータ3の回転を停止させる。
【0032】
図6に示したステップS2で2個の磁気センサH1、H2が同時に反応しない場合は図8に示すステップS18に分岐する。ステップS18では回転開始からの時間の経過を計数する。一定時間が経過するまでの間、ステップS2(図6)に戻される。一定時間経過した時点でステップS19で磁気センサH1又はH2の何れかに磁石反応があったか否かを判定する。磁気センサH1とH2に反応があった場合はステップS20に進む。
【0033】
ステップS20では同時に反応する位置にマグネットが無いロータとして判定し、ステップS21で同時に反応する磁石が無いロータ(図4に示したロータ 名Gのロータに相当する)の特性をROMから取得し、ステップS22でモータ3に供給する電流又は電圧を制限する電力制限手段を通じてモータ3を駆動する。電力制限手段を介してモータ3を駆動することにより、モータ3はデータ表12Aの中の最も遅い速度、例えば5000rpm(推定値)で駆動される。
【0034】
ステップS19で回転数に応じた磁気センサの反応が無かった場合にはステップS23に分岐する。ステップS23ではロータ無し又はロータの取り付けミスと判断し、ステップS24でその旨の警告を表示し、ステップS25で回転を停止させる。
上述した実施例のように磁石Mの配置角範囲を180゜に選定することによりロータ4が1回転する間に2回の計数を行うことができる。従って磁石Mの個数を可及的に短い時間内に計数することができ、短時間にロータ4の品種を決定することができる利点が得られる。
【0035】
但し、ロータ4の品種の決定までの時間に余裕がある場合(遠心分離機の立上りに高速性を要求しない場合)であれば、必ずしも180゜に選定する必要はなく、180°以下の角度範囲であれば任意の角度に選定することができる。この場合にはロータが2回転する間に必ず2回の計数を実行することができる。
尚、図5に示した温度センサ17はロータ室1の内部温度を計測する温度センサであり、この温度センサ17が所定の温度以上の温度を測定すると冷凍機20を動作させ、ロータ室1の外周に巻回したパイプ(特に図示しない)に冷媒を流し、ロータ室1の内部温度を低下させる動作を行う。
【0036】
また、振動センサ18は例えばモータ3に取り付けられ、モータの振動を検出しこの振動の振幅がROM12に記憶した各ロータ別データ表12Aの中のインバランス感度で規定される振幅に達した場合は警告を表示したり、或いはモータ3の回転数を低下させる等の制御を行う。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば2個の磁気センサH1とH2を、磁石Mの取りつけ角度範囲の両端に対向して配置し、これら2個の磁気センサH1とH2が同時に磁石Mの存在を検出した信号を利用して磁石Mの計数開始と終了を規定したから、ロータ4の回転速度に影響されることなく正しく磁石Mの個数を計数することができる利点が得られる。また、同時に磁石の存在を検出する信号を用いることにより、ロータ4の回転速度を計測することができる。この結果、ロータ4の機種を判別するための手段をロータ4の回転速度の検出にも流用できるから、従来から用いられている光学スイッチを利用した回転センサを設ける必要がなく、この点でさらに一層のコストダウンを期待することができる。
【0038】
また、磁気センサは2個で済むため、磁気センサの数を少なくすることができる。この結果コストダウンを大幅に達することができる利点も得られる。
更に、この発明では磁気センサH1、H2の位置を180゜に選定したことにより、ロータ4が1回転する間に磁石Mの個数を2回計数することができるため短時間にロータ4の機種を判定することができる。この結果、起動時のロータの仕様判別等の処理が速い、いわゆる立ち上がりの速い遠心分離機を提供することができる利点が得られる。
【0039】
更に、この発明ではロータ4が正常に装着されていない場合はモータ3を停止させてしまう構成としたから、ロータ4が正常に装着されない状態で高速回転に達してしまうことにより大きな事故につながる恐れはなく、安全性の高い遠心分離機を提供することができる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を説明するための側面図。
【図2】この発明の要部の構成とその作用効果を説明するための平面図。
【図3】図2と同様の平面図。
【図4】遠心分離機の仕様の一例を示す図。
【図5】この発明による遠心分離機の電気系の実施例を説明するためのブロック図。
【図6】この発明による遠心分離機の起動時に実行される起動プログラムの概要を説明するためのフローチャート。
【図7】図6と同様のフローチャート。
【図8】図6と同様のフローチャート。
【符号の説明】
1 ロータ室
2 回転軸
3 モータ
4 ロータ
5 固定部
M、M1〜M7 磁石
H、H1、H2 磁気センサ
10 マイクロコンピュータ
11 中央演算処理装置
12 ROM
12A ロータ別データ表
12B 起動プログラム
12C 照合プログラム
12D ロータ異常判定手段
13 RAM
13A カウンタ
13B 回転速度測定手段
14 入力ポート
15 出力ポート
17 温度センサ
18 振動センサ
19 操作パネル
20 冷凍機
21 回転速度表示器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a centrifuge that is used to separate various samples for each component, particularly to determine the type of a mounted rotor and to have a function of rotating the rotor by a control method suitable for the rotor, The present invention proposes a centrifuge having a function of detecting the rotational speed of the rotor using the rotor type discrimination function.
[0002]
[Prior art]
The centrifuge is a device for rotating various rotors loaded with a sample to be centrifuged at high speed, and is used in such a manner that the rotor is frequently replaced according to the purpose and used for the purpose of the experiment.
As a control method of the centrifuge, if the type of the rotor changes, it is necessary to perform control in accordance with driving conditions such as the maximum rotation speed, acceleration characteristics, and deceleration characteristics allowed for the rotor.
[0003]
For example, when a high-frequency induction motor is controlled by an inverter, if the acceleration characteristics and deceleration characteristics are not set according to the magnitude of the inertia of the rotor, which is the load, overcurrent will flow, leading to malfunctions that lead to inverter and motor failure. is there. If there is excessive imbalance in the rotor, it is necessary to stop the operation to prevent danger.
As described above, since various settings are required to start the centrifuge, there is a disadvantage that handling thereof is complicated. In particular, when many samples must be analyzed one after another, the laborious work is forced, and there is a disadvantage that the analysis work takes time.
[0004]
For this reason, the present applicant has proposed a centrifuge that automates these setting operations in Japanese Patent Laid-Open No. 6-198219 (Japanese Patent No. 2514554). In the previously proposed centrifuge, the specifications of each rotor are stored in advance in storage means such as ROM or RAM, and each rotor is equipped with a plurality of magnets representing the specifications of each rotor, and the number and arrangement of these magnets. By reading the pattern with a magnetic sensor provided on the fixed part, the storage means is accessed by the number of magnets read and the arrangement pattern, data representing the specifications of each rotor is read, and the read data is sent to the activation controller. By setting, it is configured to automatically perform various settings when the centrifuge is started.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above-described prior art, the rotor specifications are determined even when the rotor is stationary by simply mounting the rotor to the centrifuge, and various settings necessary at the time of start-up are automatically performed and the operation starts immediately. The advantage that the analysis work can be completed in a short time is obtained. However, on the other hand, since the number of magnets can be counted even when the rotor is stationary, the number of magnetic sensors to be mounted on the centrifuge is increased, resulting in an increase in cost.
[0006]
Further, in the conventional centrifuge, since the rotation speed (rotation speed) of the rotor is detected by a rotation detector using an optical sensor, the rotation detector also has a disadvantage that costs are increased.
A first object of the present invention is to provide a centrifugal separator that can be manufactured at a low cost by reducing the number of magnetic sensors and that can be started up in a short time.
[0007]
A second object of the present invention is to provide a centrifuge capable of achieving further cost reduction by utilizing a function for determining the type of rotor and utilizing it as a sensor for detecting the rotational speed of the rotor. It is something to try.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect of the present invention, in the centrifuge in which a rotor having various specifications is detachably attached to the rotational drive shaft, and the rotational shaft drive characteristics are controlled according to the specification of the rotor.
The rotor is equipped with a plurality of magnets representing the specifications of each rotor along the circumference with the rotational drive shaft as the axis, and the fixed portion facing the magnet mounting surface corresponds to both ends of the magnet mounting angle range. Attach a magnetic sensor to each of the positions ,
[0009]
Magnetic sensor mounted on each of the positions corresponding to both ends of the angle range Mounting is a structure that utilizes the detected signal of the presence of a magnet at the same time during rotation of the rotor as a counting start signal and the terminal count signal of the magnet,
The angular range of the magnet to be attached to B over data suggest the centrifugal separator within 180 °.
[0010]
According to claim 2 of the present invention, the rotor is determined that in the state where the detection signal of Oite magnet centrifugal separator of claim 1 Symbol placement does not reach the number of reactions scheduled rotor is not mounted correctly in the drive shaft abnormality A centrifuge having a configuration provided with a judging means is proposed .
[0011]
According to claim 3 of the present invention proposes a configuration as the centrifugal separator for measuring the rotational speed of the rotor by a signal Oite magnetic sensor in claim 1 or 2 centrifugal separator according detects the presence of a magnet at the same time.
[0012]
[Action]
According to the configuration of the centrifuge according to the present invention, a plurality of magnets representing the specifications of each rotor are mounted on the rotor, but two magnetic sensors may be mounted on the fixed portion. As a result, the number of magnetic sensors is less than a fraction of that of the previously proposed centrifuge, and accordingly, the scale of the circuit that takes in the detection signals of the magnetic sensors can be reduced, so that cost reduction can be expected. .
[0013]
In the case where the mounting angle range of magnets within 180 ° can be obtained a signal to terminate the signal and count starts counting the number of magnets while the rotor is at least one revolution. As a result, it is possible to determine the rotor type and complete the setting of the rotation speed in a short time after the rotor is mounted .
[0014]
Further, according to the centrifugal separator proposed in claim 3 of the present invention, since the rotational speed of the rotor is detected using the magnet and the magnetic sensor for discriminating the type of the rotor, the rotation detector for detecting the rotational speed of the rotor. There is no need to provide another. Therefore, the advantage which can expect cost reduction also in this point is acquired.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows the configuration of the main part of a centrifuge according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rotor chamber, 2 denotes a rotary shaft protruding at the axial center of the rotor chamber 1, 3 denotes a motor for driving the rotary shaft 2 to rotate, 4 denotes a rotor mounted on the rotary shaft 3, Reference numeral 5 denotes a fixed portion.
In the present invention, a magnet and a magnetic sensor are attached to the rotor 4 and the fixed portion 5. That is, the magnet M is attached to the rotor 4, and the magnetic sensor H is attached to the fixed portion 5.
[0016]
The rotor 4 is generally conical, and a magnet M is mounted on the bottom surface thereof. As shown in FIGS. 2 and 3, the magnet M is mounted in six combinations from a maximum of seven (M1 to M7) to two of M1 and M7 in this embodiment, and M1 and M7 as modifications. A total of seven types of arrangement patterns can be taken by adding a combination of other magnets excluding any one of the above. In the example shown in FIG. 2, the angle range of 180 ° is divided by 30 °, and magnets M1 to M7 are arranged every 30 °. In the example shown in FIG. 3, for example, a case is shown in which six magnets are removed from which the magnet M4 at the center position within a 30 ° angle pitch is removed. An example of the arrangement pattern of the magnets M is shown in FIG. If there are many types of rotors to be discriminated, the arrangement pitch of the magnets may be set to a 20 ° angle which is smaller than the 30 ° angle.
[0017]
As each specification of the rotor, the maximum rotation speed, the rotation radius, the centrifugal force, the acceleration characteristics, the deceleration characteristics, the imbalance sensitivity, the overspeed rotation speed, and the like can be considered.
A method for counting the number of magnets M will be described. When the magnet M is arranged in an angle range of 180 °, the magnetic sensor H1 and H2 are arranged on both ends of the angular range in which the magnet M is arranged on the fixed portion 5 so as to face the circumference where the magnet M is arranged. That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the magnetic sensors H1 and H2 are arranged at 180 °.
[0018]
In the state shown in FIG. 2, the magnetic sensors H1 and H2 simultaneously detect the presence of the magnets M1 and M7. By using this detection state as a counting start signal, the magnetic sensor H1 detects the passage of the magnets M2, M3, M4, M5, and M6 while the rotor 4 makes a half-turn clockwise from that state. The presence of the five magnets M2 to M6 can be detected by counting the detection signals of the magnetic sensor H1. When the magnet M6 passes through the magnetic sensor H1 and the magnet M7 arrives at a position facing the magnetic sensor H1, the magnet M1 faces the magnetic sensor H2 at this time. Therefore, the magnets M1 and M7 are simultaneously facing the magnetic sensors H1 and H2. In this state, the end of counting of the magnet M and the start of counting are instructed to start the second counting. It is determined that the number of magnets M has been correctly counted when the first count value and the second count value coincide with each other, and the type of the rotor 4 can be determined according to the value of the magnet M.
[0019]
In this manner, the magnetic sensors H1 and H2 are arranged at both ends of the magnet mounting angle range, and when the magnet mounting angle range is set to 180 °, the magnetic sensors H1 and H2 are rotated during one rotation of the rotor 4. Will always be given twice the opportunity to detect the presence of a magnet. Further, when the magnet mounting angle range is arranged at an angle smaller than 180 °, and the magnetic sensors H1 and H2 are arranged at both ends of the mounting angle range, the magnetic sensors H1 and H2 are always at least during one rotation of the rotor 4. Once you have the opportunity to detect the presence of a magnet at the same time.
[0020]
Therefore, even if there is no other means for detecting that the rotating shaft 2 has made one rotation, the rotational speed of the rotor 4 is unknown by using signals that the magnetic sensors H1 and H2 have detected the presence of a magnet at the same time. Even if it exists, the number of magnets attached to the rotor 4 can be accurately counted.
Further, in the present invention, paying attention to the fact that the signals that the magnetic sensors H1 and H2 simultaneously detect the presence of the magnet are obtained every time the rotor 4 makes a half rotation or one rotation, this signal is used as a detection signal for the rotational speed of the rotor 4. The point to use as is also claimed.
[0021]
In other words, when the magnet mounting angle range is 180 °, as described above, the magnetic sensors H1 and H2 are given two opportunities to simultaneously detect the presence of the magnet while the rotor 4 makes one rotation. If the number of signals detected per second is N, the rotational speed of the rotor 4 per minute can be obtained by (N / 2) × 60 rpm. When the magnet mounting angle range is smaller than 180 °, it is determined at N × 60 rpm.
[0022]
Therefore, the rotational speed of the rotor 4 can be detected without attaching the rotation detecting means to the rotary shaft 2, and the maximum rotational speed determined for each type of rotor 4 is detected and the maximum rotational speed is maintained. It can be used as a control signal.
FIG. 5 shows a block diagram of the electric system of the centrifuge according to the present invention. Reference numeral 10 denotes a microcomputer. As is well known, the microcomputer 10 includes a central processing unit 11, a ROM 12, a RAM 13, an input port 14, an output port 15, and the like.
[0023]
The ROM 12 stores a startup program 12B for starting the centrifuge in a predetermined order, a verification program 12C, or a program constituting the rotor abnormality determination means 12D, and for each type of the rotor 4 shown in FIG. Assume that the rotor-specific data table 12A is stored.
The input port 14 is connected with magnetic sensors H1 and H2, and in addition, a temperature sensor 17, a vibration sensor 18, an operation panel 19 and the like.
[0024]
The output port 15 is connected to the motor 3, the refrigerator 20, the rotation speed indicator 21, etc., and the motor 3 and the refrigerator 20 are controlled to start and stop according to instructions from the microcomputer 10.
The operation panel 19 is provided with a start switch. By operating the start switch with the rotor 4 mounted, the microcomputer 10 starts executing the start program 12B.
[0025]
When the execution of the start program 12B is started, the motor 3 starts to rotate. When the rotation of the motor 3 is started, the microcomputer 10 immediately branches to a program for counting the number of magnets M by the magnetic sensors H1 and H2 even if the rotation speed is not stabilized at a constant rotation speed.
In the program for counting the number of magnets M, the number of magnets passing through either one of the magnetic sensors H1 or H2 is counted from the state in which the magnetic sensors H1 and H2 simultaneously detect the magnetic field. This counting is performed by a counter 13A configured using a partial area of the RAM 13. The counter 13A obtains the first count value and the second count value.
[0026]
When the second count value is obtained, the collation program 12C stored in the ROM 12 is activated to collate the first count value with the second count value. When a match is detected as a result of the collation, the rotor data corresponding to the matched numerical value is read from the rotor-specific data table 12A and stored in each setting unit of the RAM 13.
The microcomputer 10 controls the rate of increase (acceleration characteristic) of the rotational speed of the motor 3 according to the acceleration characteristics, for example, according to the data of the rotor 4 set in the RAM 13.
[0027]
The rotational speed measuring means 13B counts the number of times that the magnetic sensors H1 and H2 simultaneously detect the presence of the magnet, for example, every second, obtains the rotational speed per minute, for example, according to the counted value, and obtains the numerical value from the output port 15 It supplies to the rotational speed indicator 21, and displays the rotational speed for every minute. At the same time, the current rotational speed of the rotor 4 is input to the motor control program provided in the startup program 12B, the difference from the maximum rotational speed read from the rotor-specific data table 12A is obtained, and the difference value becomes zero. The drive circuit of the motor 3 is controlled so as to converge. By this control, the rotation speed of the motor 3, that is, the rotation speed of the rotor 4 is maintained at the maximum speed read from the rotor-specific data table 12A.
[0028]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a centrifuge having a function of detecting the state when the rotor 4 starts rotating without being properly attached to the rotating shaft 2 and stopping the motor 3. suggest.
For this reason, in this invention, although the motor 3 is activated, the rotor abnormality is detected by detecting that the magnetic sensors H1 and H2 do not detect the presence of the magnet at all, and that the rotor 4 is not normally mounted. Determination means 12D is provided. In this embodiment, the rotor abnormality determination means 12D is configured by a program stored in the read-only memory 12.
[0029]
When the rotor 4 is mounted in a lifted state, the distance between the magnet and the magnetic sensors H1 and H2 increases, so that even if the rotor 4 rotates, the magnetic sensors H1 and H2 cannot detect the presence of the magnet. When this state continues for a certain period of time, the rotor abnormality determination means 12D determines that the rotor 4 is not normally mounted, and stops the driving of the motor 3.
An outline of the control program is shown in flowcharts in FIGS. First, the magnet M is counted in steps S2 to S4 shown in FIG. In step S5, the first counting of the magnet M is completed.
[0030]
In steps S6 to S8, the second magnet M is counted, and in step S9, the first and second count results are collated. If the collation results match, it is determined in step S10 shown in FIG. 7 whether or not a predetermined rotor characteristic is registered in the rotor-specific data table 12A. If it is registered data, the data is read out from the ROM in step S11, and in accordance with this data, the rotational speed is increased at an acceleration corresponding to the characteristics of the rotor in step S12. In step S13, the number of simultaneous reactions of the magnetic sensors H1 and H2 is determined. Counting is performed, the rotational speed of the rotor 4 is measured, and the maximum speed defined in the characteristics of the rotor 4 is maintained in step S14.
[0031]
If a mismatch is detected in the collation operation in step S9, the process returns to step S2 and the magnet count is executed again. Note that a counter C may be provided in the routine that returns to step S2, and the counter C may be forcibly stopped when the counter C counts, for example, “3”.
If the predetermined rotor characteristic does not exist in the data table 12A of the ROM 12 in step 10, the process branches to step S15. In step S15, it is determined that there is a possibility that the magnet of the rotor has fallen off. In step S16, a warning to that effect is displayed, and in step S17, the rotation of the motor 3 is stopped.
[0032]
If the two magnetic sensors H1 and H2 do not react at the same time in step S2 shown in FIG. 6, the process branches to step S18 shown in FIG. In step S18, the passage of time from the start of rotation is counted. Until a predetermined time elapses, the process returns to step S2 (FIG. 6). When a certain period of time has elapsed, it is determined in step S19 whether or not there has been a magnetic reaction in either the magnetic sensor H1 or H2. If there is a response in the magnetic sensors H1 and H2, the process proceeds to step S20.
[0033]
In step S20, it is determined that the rotor does not have a magnet in the position that reacts simultaneously, and in step S21, the characteristics of the rotor that does not have a magnet that reacts simultaneously (corresponding to the rotor with the rotor name G shown in FIG. 4) are acquired from the ROM. In S22, the motor 3 is driven through power limiting means for limiting the current or voltage supplied to the motor 3. By driving the motor 3 via the power limiting means, the motor 3 is driven at the slowest speed in the data table 12A, for example, 5000 rpm (estimated value).
[0034]
If there is no response from the magnetic sensor according to the rotational speed in step S19, the process branches to step S23. In step S23, it is determined that there is no rotor or a rotor is installed incorrectly, a warning to that effect is displayed in step S24, and rotation is stopped in step S25.
By selecting the arrangement angle range of the magnet M as 180 ° as in the above-described embodiment, counting can be performed twice while the rotor 4 makes one rotation. Therefore, the number of magnets M can be counted in as short a time as possible, and the advantage that the type of rotor 4 can be determined in a short time is obtained.
[0035]
However, if there is enough time to determine the type of rotor 4 (when high speed is not required for the start-up of the centrifuge), it is not always necessary to select 180 °, and an angular range of 180 ° or less Any angle can be selected. In this case, two counts can always be executed while the rotor rotates twice.
Note that the temperature sensor 17 shown in FIG. 5 is a temperature sensor that measures the internal temperature of the rotor chamber 1. When the temperature sensor 17 measures a temperature equal to or higher than a predetermined temperature, the refrigerator 20 is operated to The refrigerant is caused to flow through a pipe (not shown) wound around the outer periphery, and the operation of lowering the internal temperature of the rotor chamber 1 is performed.
[0036]
The vibration sensor 18 is attached to the motor 3, for example. When the vibration of the motor is detected and the amplitude of the vibration reaches the amplitude defined by the imbalance sensitivity in the data table 12 A for each rotor stored in the ROM 12, Control such as displaying a warning or reducing the number of revolutions of the motor 3 is performed.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the two magnetic sensors H1 and H2 are arranged opposite to both ends of the mounting angle range of the magnet M, and the two magnetic sensors H1 and H2 are simultaneously attached to the magnet M. Since the start and end of counting of the magnets M are defined by using the signal for detecting the presence, there is an advantage that the number of the magnets M can be counted correctly without being influenced by the rotational speed of the rotor 4. Moreover, the rotational speed of the rotor 4 can be measured by using a signal for detecting the presence of the magnet at the same time. As a result, the means for discriminating the model of the rotor 4 can also be used for detecting the rotational speed of the rotor 4, so that there is no need to provide a rotation sensor using a conventionally used optical switch. Further cost reduction can be expected.
[0038]
In addition, since only two magnetic sensors are required, the number of magnetic sensors can be reduced. As a result, there is an advantage that the cost can be greatly reduced.
Furthermore, in the present invention, the position of the magnetic sensors H1 and H2 is selected to be 180 °, so that the number of magnets M can be counted twice during one rotation of the rotor 4, so the model of the rotor 4 can be selected in a short time. Can be determined. As a result, it is possible to provide an advantage that it is possible to provide a so-called quick start-up centrifuge that performs a process such as rotor specification determination at the time of startup.
[0039]
Furthermore, in the present invention, the motor 3 is stopped when the rotor 4 is not properly mounted. Therefore, the rotor 4 may reach a high speed without being normally mounted, which may lead to a serious accident. The advantage is that a highly safe centrifuge can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view for explaining the structure of the main part of the present invention and its operation and effect.
FIG. 3 is a plan view similar to FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an example of the specifications of a centrifuge.
FIG. 5 is a block diagram for explaining an embodiment of the electric system of the centrifuge according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart for explaining an outline of a start program executed when the centrifuge according to the present invention is started.
FIG. 7 is a flowchart similar to FIG.
FIG. 8 is a flowchart similar to FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor chamber 2 Rotating shaft 3 Motor 4 Rotor 5 Fixed part M, M1-M7 Magnet H, H1, H2 Magnetic sensor 10 Microcomputer 11 Central processing unit 12 ROM
12A Rotor-specific data table 12B Startup program 12C Verification program 12D Rotor abnormality determination means 13 RAM
13A Counter 13B Rotational speed measuring means 14 Input port 15 Output port 17 Temperature sensor 18 Vibration sensor 19 Operation panel 20 Refrigerator 21 Rotational speed indicator

Claims (3)

回転駆動軸に対して各種仕様が異なるロータが着脱自在に装着され、ロータの仕様に合わせて上記回転軸の回転駆動特性が制御される遠心分離機において、
上記ロータには上記回転駆動軸を軸芯とする円周に沿って各ロータの仕様を表わす複数の磁石を装着し、この磁石の取り付け面と対向する固定部に上記磁石の取付角度範囲の両端に相当する位置のそれぞれに磁気センサを装着し
上記取付角度範囲の両端に相当する位置のそれぞれに装着した磁気センサが上記ロータの回転により同時に磁石の存在を検出した信号を磁石の計数開始信号及び計数終了信号として利用し
上記ロータに装着する磁石の取付角度範囲を180゜以内としたことを特徴とする遠心分離機。
In the centrifuge in which a rotor with various specifications is detachably attached to the rotation drive shaft, and the rotation drive characteristics of the rotation shaft are controlled according to the rotor specification,
A plurality of magnets representing the specifications of each rotor are mounted on the rotor along a circumference having the rotational drive shaft as an axis, and both ends of the mounting angle range of the magnets are fixed to a fixing portion facing the magnet mounting surface. the magnetic sensor is attached to each of the position corresponding to,
Magnetic sensor mounted on each of the positions corresponding to both ends of the attachment angle range by utilizing a signal which detected the presence of a magnet at the same time by the rotation of the rotor as a counting start signal and the terminal count signal of the magnet,
A centrifugal separator characterized in that a mounting angle range of a magnet mounted on the rotor is within 180 °.
請求項1記載の遠心分離機において、上記磁石の検出信号が予定の反応回数に達しない状態では上記ロータが正常に上記駆動軸に装着されていないと判定するロータ異常判定手段を設けた構成としたことを特徴とする遠心分離機。Oite the centrifugal separator of claim 1 Symbol placement, provided rotor abnormality determination means determines that the rotor is not mounted correctly in the drive shaft in a state that does not reach the number of reactions of the detection signal of the magnet plan A centrifuge characterized by having a configuration as described above. 請求項1又は2に記載の遠心分離機において、上記磁気センサが同時に磁石の存在を検出した信号により上記ロータの回転数を計測する構成としたことを特徴とする遠心分離機。Oite the centrifugal separator according to claim 1 or 2, a centrifuge, characterized in that the arrangement for measuring the rotational speed of the rotor by a signal which the magnetic sensor detects the presence of a magnet at the same time.
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