JP4771295B2 - 遠心分離機 - Google Patents

Description

本発明は、蓋のロック機構を備えた遠心分離機に関するものである。

遠心分離機は、試料を収容したロータをロータ回転室内で回転駆動して試料を遠心分離するものであるが、ロータ回転室の開口部は蓋によって開閉され、ロータが回転している遠心分離中はロータ回転室の開口部は蓋によって閉じられ、遠心分離前後には試料の出し入れ等のために蓋が開けられる。

ところで、一般に実験室等において使用される遠心分離機は、回転中のロータに触れないように、ロータ回転室の開口部を閉じた蓋を自動でロックしている。この蓋のロックの方法としては、単にラッチ等で引っ掛けるタイプと、蓋を閉めた状態を検出して自動でロック機構を動作させて手動では蓋が開かないようにしているタイプとがある。

又、ロック機構の駆動方式に関しても、電磁ソレノイドを使った往復動作でラッチするタイプと、モータを使用して蓋を引き込むようにしたタイプがある（例えば、特許文献１参照）。

最近では、回転中にロータが破壊した場合でもその破片が機外に飛散しないよう、より安全性への配慮が高まっている。この点では、より密閉力の大きなモータ駆動式のロック機構が有利である。ロック機構は、遠心分離機の安全性に関わる部分として重要な役割を果たしており、その信頼性は重要な要素である。
特開２００１−３００３５０号公報

従来、モータを使用したロック機構は幾つか実用化されているが、ロータのエネルギーの大きさや破壊モードの複雑さから蓋の複数箇所をロックする場合も多い。ロック位置の関係から各々のロック機構に独立したモータを配置する構成ではコスト的に負担も大きい。

又、単一のモータで２箇所を連動させて蓋を２箇所でロックする構成もあるが、連動機構が複雑化する傾向がある。ロータが回転するロータ回転室は通常円筒形状を有しており、２箇所以上を連結する直線的な連結では、ロック機構の配置によっては遠心分離機本体内に大きなスペースを必要とし、遠心分離機が大型化する傾向にある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、モータによって駆動されるロック機構によって蓋を２箇所で確実にロックして高い安全性を確保することができるとともに、ロック機構の設置スペースを縮小して小型・コンパクト化を図ることができる遠心分離機を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、本体の内部に配置され、試料を収容して回転するロータと、該ロータを回転駆動する駆動装置と、前記ロータを収容するロータ回転室と、前記本体の上面の一方の端部に回動可能に支持され、前記ロータ回転室を開閉する蓋と、該蓋を閉じた状態でロックするロック機構を備え、前記ロック機構は、モータと、前記本体の他方の端部側に設けられ、該モータによって第１の回転軸を中心に、前記蓋の回動と同じ方向に回転可能に支持された駆動側フックと、前記本体の他方の端部側に設けられると共に、前記駆動側フックと連結部材により連結され、第２の回転軸を中心にして、前記蓋の回動と同じ方向に回動可能に支持された従動側フックと、前記駆動側フック及び従動側フックに対応する位置の前記蓋に設けられ、各フックと係合する係合孔を有するフックキャッチとよりなり、前記駆動側フックと前記駆動側フックとを連結する前記連結部材は、前記第１及び第２の回転軸を結ぶ線に対して、前記本体の他方の端部側にオフセットした位置に配置したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１において、前記連結部材が回動する角度範囲において、前記連結部材と前記ロータ回転室との間に所定のクリアランスを形成するように前記連結部材を配置したことを特徴とする。

本発明によれば、ロック機構の駆動側フックと従動側フックとを連結する連結部材をロータ回転室外周との干渉を避けて両フックの回転中心に対してロータ回転室とは反対側にオフセットした位置に配置すれば、駆動側フックと従動側フックをロータ回転室側に寄せて配置することができ、ロック機構の設置スペースを縮小して遠心分離機を小型・コンパクトに構成することができる。

又、ロック機構の駆動源として単一のモータを使用し、該モータによって駆動側フックを駆動して回転させ、その回転を連結部材を経て従動側フックに伝達して該従動側フックを同時に回動させて蓋の開閉をロックするようにしたため、簡単な構成で蓋を確実にロックして遠心分離機の安全性を高めることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る遠心分離機の破断側面図、図２は同遠心分離機のロック機構部を示す破断平面図、図３はロック機構の斜視図である。

図１に示すように、本発明に係る遠心分離機１００の本体１にはロータ２を収容するロータ回転室３が設けられており、その下方にはロータ２を回転駆動するための駆動装置４が配置されている。又、ロータ回転室３の上方には、分離する試料を出し入れする際にロータ回転室３にアクセスするための開閉可能な蓋５が設けられており、この蓋５の一端は蝶番６によって回動可能に支持され、喋番６を中心として蓋５を上下に回動させることによってロータ回転室３の上面開口部を開閉することができる。

そして、蓋５の開閉する側（喋番６とは反対側）の下部の両側（図１の紙面垂直方向における両側）には、該蓋５をロックするための受け部となる一対のフックキャッチ７が垂直に取り付けられており、本体１に設けられたロック機構１０の一対のフック１１ａ，１１ｂによってフックキャッチ７を引っ掛けることによって蓋５の開閉がロックされる。

又、図１に示すように、遠心分離機本体１には制御装置８と操作パネル９が設けられており、両者は電気的に接続されている。

ここで、ロック機構１０の構成について説明する。

図２に示すように、一対の前記フック１１ａ，１１ｂは、ロータ回転室３の外周側の前記一対のフックキャッチ７に対応する位置に離間して配置されており、一方の駆動側フック１１ａが図３に示す単一のモータ１２によって駆動される。ここで、一対のフック１１ａ，１１ｂは、図２に示すように、本体１側に取り付けられたフレーム１３ａ，１３ｂに軸１４ａ，１４ｂによって回動可能に支持されている。

図３に示すように、モータ１２は駆動側の一端に水平に設置されており、その出力軸（モータ軸）１５にはリンクシャフト１６と円板状のディスク板１７が結着されている。そして、リンクシャフト１６のモータ軸１５の軸心に対して偏心した端部にはリンク１８の一端がピン１９によって連結されており、リンク１８の他端は駆動側フック１１ａの軸１４ａに対して偏心した位置にピン２０によって連結されている。そして、駆動側フック１１ａと従動側フック１１ｂとはステー２１によって互いに連結されており、ステー２１は、両フック１１ａ，１１ｂの軸１４ａ，１４ｂに対してロータ回転室３とは反対側（図３の手前側）にオフセットした位置に２本のビス２２によってその両端が駆動側フック１１ａと従動側フック１１ｂにそれぞれ取り付けられている。

又、図１に示すように、前記ディスク板１７の外周には２つの切欠き１７ａが形成されており、このディスク板１７の周囲には、該ディスク板１７、つまり、モータ出力軸１５の回転位置を光学的に検出するためのフォトセンサ２３，２４が配置されている。尚、フォトセンサ２３，２４は、図１に示すように、前記制御装置８に電気的に接続されている。

ところで、図２に示すように、駆動側フック１１ａと従動側フック１１ｂの各軸１４ａ，１４ｂはロータ回転室３の外周とほぼ接する直線上に同軸的に配置されており、駆動側フック１１ａと従動側フック１１ｂとを連結するステー２１は、ロータ回転室３の外周との干渉を避けてフック１１ａ，１１ｂの軸（回転中心）１４ａ，１４ｂに対してロータ回転室３とは反対側（図２の下方）にオフセットした位置に取り付けられている。このため、ステー２１とロータ回転室３の外周面との間には少なくとも図示のクリアランスδが確保されており、駆動側フック１１ａと共にステー２１が回動する角度範囲において該ステー２１がロータ回転室３の外周に干渉することはない。

又、図１及び図２に示すように、蓋５に取り付けられた一対の前記フックキャッチ７に対応する本体１側の２箇所には、フックキャッチ７を検出することによって蓋５の開閉状態を検知するためのリッドセンサ２５ａ，２５ｂが設けられており、これらのリッドセンサ２５ａ，２５ｂは前記制御装置８に電気的に接続されている（図１参照）。

次に、駆動側フック１１ａと従動側フック１１ｂの形状と動作を図４〜図６に基づいて説明する。

図４は駆動側フックの形状を示す側面図、図５は駆動側フックの作用を説明する側面図、図６は従動側フックの動作を説明する側面図である。

図４に示すように、駆動側フック１１ａには係合爪１１ａ−１が形成されており、この係合爪１１ａ−１の内径部（フックキャッチ７の係合孔７ａとの接触部）には直線状の係止部１１ａ−１１とそれより先端側の円弧状のガイド部１１ａ−１２が形成されている。ここで、これらの係止部１１ａ−１１とガイド部１１ａ−１２とは滑らかに接続されており、係止部１１ａ−１１とガイド部１１ａ−１２の軸１４ａ（駆動側フック１１ａの回転中心）からの距離はそれぞれ図示のＬ₁ ，Ｌに設定されている。ガイド部１１ａ−１２の軸１４ａからの距離Ｌの最大値Ｌ₂ はＬ₁ よりも大きく設定されており（Ｌ₂ ＞Ｌ₁ ）、この距離Ｌは最大値Ｌ₂ から最小値Ｌ₁ まで連続的に変化している。尚、Ｌ₁ はロック時の距離を示し、Ｌ₂ はフックキャッチ７の引き込み開始時の距離を示す。

他方、図６に示すように、従動側フック１１ｂにも係合爪１１ｂ−１が形成されているが、この係合爪１１ｂ−１の内径部（フックキャッチ７の係合孔７ａとの接触部）には直線状の係止部１１ｂ−１１のみが形成され、駆動側フック１１ａの係合爪１１ａ−１に形成されたガイド部１１ａ−１２に対応するガイド部は設けられていない。従って、従動側フック部１１ｂの係合爪１１ｂ−１の長さは駆動側フック１１ａの係合爪１１ａ−１よりも短くなっている。

而して、開いていた蓋５を閉めるために該蓋５を喋番６を中心として下方へ回動させ、ロータ回転室３の上面開口部が蓋５によって閉められると、該蓋５に取り付けられた一対のフックキャッチ７がリッドセンサ２５ａ，２５ｂによって検知され、その信号が制御装置８に送信される。すると、制御装置８は、モータ１２を駆動制御してロック機構１０による蓋５のロックを開始する。

即ち、ロック機構１０において、モータ１２が駆動されてモータ軸１５が回転駆動されると、該モータ軸１５に結着されにリンクシャフト１６とディスク板１７が一体に回転し、モータ軸１５の回転はリンクシャフト１６とリンク１８を経て駆動側フック１１ａに伝達され、該駆動側フック１１ａが同方向（図５の矢印ａ方向）に回動する。そして、この駆動側フック１１ａの回転はステー２１を介して従動側フック１１ｂに伝達されるため、従動側フック１１ｂも同方向（図６の矢印ａ方向）に回動する。

すると、駆動側フック１１ａの係合爪１１ａ−１がフックキャッチ７の係合孔７ａに係合するが、図５に実線にて示すように、先ず、係合爪１１ａ−１のガイド部１１ａ−１２がフックキャッチ７の係合孔７ａに係合し始める。このとき、従動側フック１１ｂの係合爪１１ｂ−１は図６に実線にて示すようにフックキャッチ７の係合孔７ａに未だ係合していない。

上記状態から駆動側フック１１ａが更に回動すると、前述のように係合爪１１ａ−１のガイド部１１ａ−１１の軸１４ａからの距離Ｌは最大値Ｌ₂ から最小値Ｌ₁ まで連続的に減少しているため、係合孔７ａにガイド部１１ａ−１１が係合するフックキャッチ７は係合爪１１ａ−１によって下方（図５の矢印ｂ方向）へと引き込まれ、係合爪１１ａ−１のフックキャッチ７の係合孔７ａへの係合がガイド部１１ａ−１１から係止部１１ａ−１２に達した時点でフックキャッチ７の下方への引き込みが終了し、そのときフックキャッチ７の引込量は（Ｌ₂ −Ｌ₁ ）となる。

上記キャッチフック７の下方への引き込みによって蓋５がロータ回転室３の上面開口部周縁に密着されるが、蓋５には従動側のもう１つのフックキャッチ７も取り付けられているため、この従動側のフックキャッチ７も同様に下方（図６の矢印ｂ方向）へと引き込まれる。

そして、駆動側フック１１ａと従動側フック１１ｂが更に回動して図５及び図６に破線にて示すように両フック１１ａ，１１ｂの係合爪１１ａ−１，１１ｂ−１がフックキャッチの係合孔７ａに完全に挿入され、該係合爪１１ａ−１，１１ｂ−１の係止部１１ａ−１１，１１ｂ−１１がフックキャッチの係合孔７ａに係止されると、蓋５のロックが完了するとともに、蓋５はロータ回転室３の上面開口部周縁のドアパッキン２６に密着する。

尚、モータ軸１５の回転位置は、フォトセンサ２３，２４によるディスク板１７の位置を光学的に検知することによって検出され、その検出信号は制御装置８に入力される。すると、制御装置８は、モータ軸１５の回転位置に基づいて駆動側フック１１ａの位置を推定してモータ１２を駆動制御する。又、ロック機構１０による蓋５のロックの解除は操作パネル７上での操作によってなされる。

以上において、本発明に係る遠心分離装置１００においては、ロック機構１０の駆動側フック１１ａと従動側フック１１ｂとを連結するステー２１をロータ回転室３の外周との干渉を避けてフック１１ａ，１１ｂの軸（回転中心）１４ａ，１４ｂに対してロータ回転室３とは反対側（図２の下方）にオフセットした位置に取り付けたため、駆動側フック１１ａと従動側フック１１ｂの各軸１４ａ，１４ｂをロータ回転室３の外周とほぼ接する直線上に配置しても、ステー２１とロータ回転室３の外周面との間には少なくとも図２に示すクリアランスδが確保され、ステー２１が回動する角度範囲において該ステー２１がロータ回転室３の外周に干渉することはない。従って、駆動側フック１１ａと従動側フック１１ｂをロータ回転室３側に寄せて配置することができ、ロック機構１０の設置スペースを縮小して遠心分離機の小型・コンパクト化を図ることができる。

又、ロック機構１０の駆動源として単一のモータ１２を使用し、該モータ１２によって駆動側フック１１ａを駆動して軸１４ａを中心として回動させ、その回転をステー２１を経て従動側フック１１ｂに伝達して該従動側フック１１ｂを同時に回動させて蓋５の開閉をロックするようにしたため、簡単な構成で蓋５を確実にロックして遠心分離機１００の安全性を高めることができる。

そして、本実施の形態では、モータ１２によって直接駆動される駆動側フック１１ａの係合爪１１ａ−１のガイド部１１ａ−１２をフックキャッチ７の係合孔７ａに係合させ、フックキャッチ７を下方へ引き込んで蓋５をロータ回転室３の上面開口部周縁のドアパッキン２６に密着させるようにし、フックキャッチ７の引き込みを一方の駆動側フック１１ａのみで行い、他方の従動側フック１１ｂでは行わないようにしたため、フックキャッチ７を引き込むための大きな駆動力をステー２１を介して従動側フック１１ｂに伝達する必要がなく、ステー２１に作用する捩りトルクを小さく抑えることができ、該ステー２１に大きな強度及び剛性が不要となり、その軽量化を図ることができる。尚、フックキャッチ７を駆動側フック１１ａで引き込んだ後は、駆動側フック１１ａと従動側フック１１ｂによって蓋５が２箇所で確実にロックされる。

本発明に係る遠心分離機の破断側面図である。 本発明に係る遠心分離機のロック機構部を示す破断平面図である。 本発明に係る遠心分離機のロック機構の斜視図である。 本発明に係る遠心分離機に設けられたロック機構の駆動側フックの形状を示す側面図である。 本発明に係る遠心分離機に設けられたロック機構の駆動側フックの作用を説明する側面図である。 本発明に係る遠心分離機に設けられたロック機構の従動側フックの作用を説明する側面図である。

符号の説明

１ 遠心分離機本体
２ ロータ
３ ロータ回転室
４ 駆動装置
５ 蓋
６ 喋番
７ フックキャッチ
７ａ フックキャッチの係合孔
８ 制御装置
９ 操作パネル
１０ ロック機構
１１ａ 駆動側フック
１１ａ−１ 駆動側フックの係合爪
１１ａ−１１ 係合爪の係止部
１１ａ−１２ 係合爪のガイド部
１１ｂ 従動側フック
１１ｂ−１ 従動側フックの係合爪
１１ｂ−１１ 係合爪の係止部
１２ モータ
１３ａ，１３ｂ フレーム
１４ａ，１４ｂ 軸
１５ モータ軸
１６ リンクシャフト
１７ ディスク板
１７ａ ディスク板の切欠き
１８ リンク
１９，２０ ピン
２１ ステー
２２ ビス
２３，２４ フォトセンサ
２５ａ，２５ｂ リッドセンサ
２６ ドアパッキン
１００ 遠心分離機

Claims (2)

1. 本体の内部に配置され、試料を収容して回転するロータと、
   該ロータを回転駆動する駆動装置と、
   前記ロータを収容するロータ回転室と、
   前記本体の上面の一方の端部に回動可能に支持され、前記ロータ回転室を開閉する蓋と、
   該蓋を閉じた状態でロックするロック機構を備え、
   前記ロック機構は、モータと、
   前記本体の他方の端部側に設けられ、該モータによって第１の回転軸を中心に、前記蓋の回動と同じ方向に回転可能に支持された駆動側フックと、
   前記本体の他方の端部側に設けられると共に、前記駆動側フックと連結部材により連結され、第２の回転軸を中心にして、前記蓋の回動と同じ方向に回動可能に支持された従動側フックと、
   前記駆動側フック及び従動側フックに対応する位置の前記蓋に設けられ、各フックと係合する係合孔を有するフックキャッチとよりなり、
   前記駆動側フックと前記駆動側フックとを連結する前記連結部材は、前記第１及び第２の回転軸を結ぶ線に対して、前記本体の他方の端部側にオフセットした位置に配置したことを特徴とする遠心分離機。
2. 請求項１において、前記連結部材が回動する角度範囲において、前記連結部材と前記ロータ回転室との間に所定のクリアランスを形成するように前記連結部材を配置したことを特徴とする遠心分離機。

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