JPH06507114A - centrifuge rotor tension band - Google Patents
centrifuge rotor tension bandInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 遠心機ロータの引張力バンド 発明の分野 本発明は遠心機ロータのためのバンドに関し、特に、作動中に引張力のみを受け るバンドに関する。[Detailed description of the invention] centrifuge rotor tension band field of invention The present invention relates to a band for a centrifuge rotor, and more particularly to a band for a centrifuge rotor which is subjected to only tensile forces during operation. About the band.
なお、本明細書の記述は本件出願の優先権の基礎たる米国特許出願筒07/66 4.174号(1991年3月1日出願)の明細書の記載に基づくものであって 、当該米国特許出願の番号を参照することによって当該米国特許出願の′明細書 の記載内容が本明細書の一部分を構成するものとする。The description in this specification is based on the U.S. patent application filed on 07/66, which is the basis of the priority of this application. 4. Based on the description of No. 174 (filed on March 1, 1991) , the specification of the U.S. patent application by reference to the U.S. patent application number. The contents described herein constitute a part of this specification.
従来の技術 遠心機ロータおよびエネルギ蓄積フライホイールのような回転構造の製造は、ア ルミニウムおよびチタンなどの均質な材料の使用から複合材料の使用へと進化し ている。そのような材料の使用は有利であると信じられている。これは、そのよ うな材料の使用は遠心負荷担持能力の増大を可能とするからである。複合ロータ の軽量さは、所与の原動力入力に対してより早く回転することを許容し、より大 きな遠心力をもたらすので、負荷担持能力の増大が達成される。Conventional technology The manufacture of rotating structures such as centrifuge rotors and energy storage flywheels is The use of homogeneous materials such as aluminum and titanium has evolved to the use of composite materials. ing. The use of such materials is believed to be advantageous. This is it. This is because the use of such materials makes it possible to increase the centrifugal load carrying capacity. composite rotor The lighter weight of the Since a large centrifugal force is provided, an increase in load carrying capacity is achieved.
休止中にあるバンドの形態を有し本発明に関連すると思われる従来の回転構造は 所定の便宜的な形状を示す。しかしながら、そのようなバンドは、作動中バンド の休止中の便宜的な形態から釣合状態の回転中の形態に変化しようとする傾向の ために負荷を受ける。この現象は以下の簡単な例により理解できる。A conventional rotating structure that has the form of a band at rest and is considered relevant to the present invention is A predetermined convenient shape is shown. However, such a band of a tendency to change from an opportunistic form at rest to a rotating form in equilibrium. Under load. This phenomenon can be understood by the following simple example.
休止中(すなわち回転していない時)に形状が円形である遠心機ロータに対する 負荷受容バンドを考える。このバンドが、3つの等角に配置したサンプルキャリ ヤに対応する3つの負荷を受けると仮定する。For centrifuge rotors that are circular in shape when at rest (i.e. not rotating) Consider a load receiving band. This band corresponds to three equiangularly arranged sample carriers. Assume that there are three loads corresponding to each layer.
そのようなロータが回転する時は、サンプルキャリヤ上の遠心力の影響により半 径方向の外側に働く負荷が加わり、「角」を形成するようにバンドを引こうとす る。そして適用された負荷の中間のバンドの円周が、その元の円形形状から半径 方向の内側へと偏位する。When such a rotor rotates, the centrifugal force on the sample carrier causes half of the rotor to rotate. A load acting on the outside in the radial direction is applied and attempts to pull the band to form a "corner". Ru. and the circumference of the band in the middle of the applied load is radial from its original circular shape. deviate inward in the direction.
バンドはバンドに関連するある程度の所定の剛性を有するので、休止中の形状か ら回転中の釣り合った形状へのバンドの偏位は、そのバンドに曲げ応力を負わせ る。このバンド中の曲げ応力は負荷担持能力には寄与せず、結果としてロータ寿 命の減少が生じるので実際にはバンドに悪影響を及ぼす。The band has some predetermined stiffness associated with it, so that it is in its resting shape. The deflection of a band to its balanced shape during rotation imposes bending stresses on that band. Ru. Bending stresses in this band do not contribute to load carrying capacity and result in rotor life. It actually has a negative effect on the band because there is a loss of life.
上記を考慮すると、バンドが回転された時の形状の変化に関連する応力を受けず 、これにより有害な影響がそこに加えられることを避ける遠心機ロータを提供す ることが有利であると信じられる。Considering the above, the band does not experience stresses associated with changes in shape when rotated. , thereby providing a centrifuge rotor, thereby avoiding harmful effects being exerted thereon. It is believed that it is advantageous to
発明の開示 本発明は、ロータの回転中にバンドに適用された負荷がバンドの引張力と釣り合 い、これにより回転中にバンドが引張力のみを受けるように形成された遠心機ロ ータに対する適用負荷受容バンドに関する。Disclosure of invention The present invention ensures that the load applied to the band during rotation of the rotor is balanced by the tension in the band. This allows the centrifuge roller to be shaped so that the band only experiences tensile forces during rotation. Regarding load receiving bands applied to data.
本発明はこの出願の一部を形成する添付図面との関連において、以下の詳細な説 明により、より完全に理解される。The invention is best described in the following detailed description in connection with the accompanying drawings, which form part of this application. will be more fully understood.
第1図は、本発明による適用負荷受容バンドを有する遠心機ロータの全体平面図 である(明確にするためにサンプルキャリヤは省略した)。FIG. 1 is a general plan view of a centrifuge rotor with an applied load receiving band according to the invention; (sample carrier omitted for clarity).
第2図は、第1図のロータの斜視図である。2 is a perspective view of the rotor of FIG. 1; FIG.
第1A図は、ストラットのバンドへの取付けを示す、第1図の部分拡大図である 。Figure 1A is a partially enlarged view of Figure 1 showing the attachment of the struts to the band; .
第3A図は、本発明による遠心機ロータのためのバンドの部分の自由物体線図で ある。一定の厚さ寸法を有する複合材料により形成されワインドされたバンドを 用いて、本発明の適用負荷受容バンドが実現されており、それからそのようなバ ンドの形状をあられす式が得られる。FIG. 3A is a free-body diagram of a portion of a band for a centrifuge rotor according to the invention; be. A wound band made of composite material with a certain thickness dimension. The applied load-accepting band of the present invention is realized using The formula for the shape of the node can be obtained.
第3B図〜第3D図は、付記の誘導において用いられる、数学的関係を示す説明 図である。Figures 3B to 3D are explanations showing mathematical relationships used in the guidance of the appendix. It is a diagram.
第4図および第5図はそれぞれ、平面図、および第4図の断面を示す5−5線に 沿った側断面図であり、本発明の適用負荷受容バンドを有する固定角の遠心機ロ ータを示す。Figures 4 and 5 are a plan view and a cross section of Figure 4 taken along line 5-5, respectively. FIG. 3 is a side cross-sectional view of a fixed angle centrifuge rotor with an applied load receiving band of the present invention; shows the data.
第6図および第7図はそれぞれ、平面図、および第6図の断面を示す7−7線に 沿った側断面図であり、本発明の適用負荷受容バンドを有する垂直型の遠心機ロ ータを示す。Figures 6 and 7 are taken along line 7-7 showing a plan view and a cross section of Figure 6, respectively. FIG. shows the data.
第6A図は、第6図の部分拡大図であり、バンドに対するサンプルキャリヤの取 付けおよび負荷伝達パッドの構造を示す。Figure 6A is a partially enlarged view of Figure 6, showing how the sample carrier is attached to the band. The structure of the mounting and load transfer pad is shown.
第8図および第9図はそれぞれ、本発明の適用負荷受容バンドを有する振り予成 パケット遠心機ロータを示す平面図および斜視図である。FIGS. 8 and 9 each show a swing preform having an applied load receiving band of the present invention. FIG. 1 is a plan view and a perspective view of a packet centrifuge rotor.
第10図は、本発明による異なる断面積を有する適用負荷受容バンドを示す、第 1図と同様の平面図である。FIG. 10 shows applied load-bearing bands with different cross-sectional areas according to the invention; FIG. 1 is a plan view similar to FIG.
第ii図は、本発明の適用負荷受容バンドを有する遠心機ロータの平面図であり 、垂直型のサンプルキャリヤがバンドの負荷受容部分に配置され、マウント用ス トラットがサンプルキャリヤに取付けられている。FIG. ii is a plan view of a centrifuge rotor with an applied load receiving band of the present invention; , a vertical sample carrier is placed in the load-receiving portion of the band, and the mounting strip is A trut is attached to the sample carrier.
第12図は、第11図のロータの断面を示す12−12線に沿う側断面図である 。FIG. 12 is a side sectional view taken along line 12-12 showing the cross section of the rotor in FIG. 11. .
第13図は、垂直型のサンプルキャリヤが適用負荷受容バンドの代りの形態の負 荷受容領域に配置された遠心機ロータの平面図であり、マウント用ストラットが 負荷受容領域に配置されている。バンドの組立前の形状が破線で、バンドの組立 てられた形状が実線で、およびバンドの平衡形状が点線で示されている。Figure 13 shows that a vertical sample carrier is an alternative form of negative load receiving band. 1 is a plan view of a centrifuge rotor located in the load receiving area, with mounting struts located in the load receiving area. The shape of the band before assembly is shown as a broken line, and the band is assembled. The resulting shape is shown as a solid line, and the equilibrium shape of the band is shown as a dotted line.
第14図は、第11図および第13図の双方に示したロータの部分拡大図であり 、適用負荷受容領域におけるバンドに対するサンプルキャリヤの取付け、および ストラットのサンプルキャリヤに対する取付けを示す。FIG. 14 is a partially enlarged view of the rotor shown in both FIG. 11 and FIG. , attachment of the sample carrier to the band in the applied load receiving area, and Figure 3 shows the attachment of the strut to the sample carrier.
第15図および第16図はそれぞれ、平面図、および第15図の断面線16−1 6に沿った側断面図であり、第11図または第13図のいずれかに示した適用負 荷受容バンドを有する固定角の遠心機ロータを示し、バンドの負荷受容領域に配 置されたサンプルキャリヤは固定角型である。15 and 16 are a plan view and a cross-sectional line 16-1 in FIG. 15, respectively. FIG. 6 is a side cross-sectional view along line 6, and the applicable negative as shown in either figure 11 or figure 13; A fixed-angle centrifuge rotor with a load-receiving band is shown, arranged in the load-receiving area of the band. The placed sample carrier is of fixed rectangular shape.
第17図は、第11図または第13図のいずれかに示した、適用負荷受容バンド を有する振り子型パケット遠心機ロータを示す平面図であり、負荷伝達パッドが バンドの負荷受容部分に配置されている。FIG. 17 shows an applied load receiving band as shown in either FIG. 11 or FIG. 13. 1 is a plan view showing a pendulum-type packet centrifuge rotor having a load transfer pad; FIG. located in the load-receiving portion of the band.
第18図は、第17図に示したロータの部分拡大図であり、負荷受容領域におけ る負荷伝達パッドのバンドに対する取付け、および負荷伝達パッドに対するスト ラットの取付けを示す。FIG. 18 is a partially enlarged view of the rotor shown in FIG. 17, showing the load receiving area. Attaching the load transfer pad to the band and attaching the load transfer pad to the band The installation of the rat is shown.
本明細書で論じられる式の誘導を述べた付記を添付する。この付記は本出願の一 部を構成する。A supplementary note is attached setting out the derivation of the formulas discussed herein. This supplementary note is part of this application. constitute the department.
発明を実施するための最良の形態 以下の詳細説明を通して、図面の全図において同一符号は同一部位を意味する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Throughout the following detailed description, the same reference numerals refer to the same parts throughout the drawings.
第1図および第2図にそれぞれ示されるのは、本発明による負荷受容バンド12 が適用された周部を有する遠心機ロータ10の平面および斜視図である。バンド 12はそれに関連する所定の厚さを有し、内側表面12Iおよび外側表面12E を有している。Illustrated in FIGS. 1 and 2, respectively, is a load receiving band 12 according to the present invention. 1 is a plan and perspective view of a centrifuge rotor 10 having a circumferential portion to which a band 12 has a predetermined thickness associated therewith, an inner surface 12I and an outer surface 12E. have.
ロータlOは中心ハブ14を含む。ハブ14は第2図に模式的に示すように適当 な動力源Mに接続され得、それにより、ロータlOはその回転軸線10A回りに 回転し得る。中心ハブ14は半径方向外方に延びる複数のストラット16を有し ている。ハブおよびストラットは強化プラスチックのような化合物から形成する ことができる。ハブおよびストラットは、代わりに金属で形成してもよい。Rotor IO includes a central hub 14 . The hub 14 is fitted as shown schematically in FIG. may be connected to a power source M such that the rotor lO rotates around its axis of rotation 10A. It can rotate. The central hub 14 has a plurality of radially outwardly extending struts 16. ing. Hubs and struts are formed from reinforced plastic-like compounds be able to. The hub and struts may alternatively be formed of metal.
周部バンド12はストラット16にマウントされ、ハブ14を取囲んでいる。バ ンド12はストラット16に、後述のように全ての適当な手段によって接続され 得る。バンド12は、角度的に離間されそれに画成された複数の適用負荷受容領 域18を有する。これらの領域18は、後述のサンプルキャリア30(第4図〜 第7図)がバンド12に取付けられる位置、あるいは後述の振り予成パケットサ ンプルキャリア30(第8図〜第9図)がバンド12の内側表面12Iに当接す る位置である。分析の目的のためには、バンドに加えられる負荷はそこを通して 負荷が作用していると言える一点によって分析され得るが、実際には負荷受容領 域18はバンド12の周部においである所定の限定された距離に拡がっていると いうことが理解されるべきである。軸線10Aに直交する平面(第1図における 平面)内で隣接する負荷受容領域18は、ロータlO上のサンプルキャリア30 の数に依存して所定の角度距離(2θ)離間されている。この角度(2θ)は、 ロータlO上に配置されたサンプリキャリアの数Nに関係し、(2θ)は(度に おいて)360をNで除したものと等しい。Peripheral band 12 is mounted on struts 16 and surrounds hub 14. Ba The ends 12 are connected to the struts 16 by any suitable means as described below. obtain. Band 12 has a plurality of angularly spaced application load receiving areas defined therein. It has area 18. These areas 18 are connected to a sample carrier 30 (see FIGS. 4 to 4), which will be described later. (Fig. 7) is attached to the band 12, or the pre-swing packet support described later. The sample carrier 30 (FIGS. 8 to 9) abuts the inner surface 12I of the band 12. This is the position where For purposes of analysis, the load applied to the band is passed through it Although it can be analyzed in terms of a single point where it can be said that a load is acting, it is actually a load receiving area. The area 18 extends to a predetermined limited distance around the circumference of the band 12. It should be understood that A plane perpendicular to the axis 10A (in Fig. 1) The adjacent load-receiving area 18 in the plane) is connected to the sample carrier 30 on the rotor lO. are separated by a predetermined angular distance (2θ) depending on the number of . This angle (2θ) is It is related to the number N of sample carriers placed on the rotor lO, and (2θ) is (in degrees ) is equal to 360 divided by N.
後で明らかとなるように、本発明による適用負荷受容バンド12は、遠心作用中 、引張力のみを受け、これによってバンド寿命を縮める高い応力集中領域を排除 する。As will become clear later on, the applied load-receiving band 12 according to the invention , subject only to tensile forces, thereby eliminating areas of high stress concentration that reduce band life do.
適用負荷受容バンド12は複合材料や、アルミニウム、チタンのような金属のい ずれかから製作され得る。複合材料で形成されたバンドにつき最初に説明する。The applicable load receiving band 12 may be made of composite material or metal such as aluminum or titanium. It can be made from either. First, a band formed of a composite material will be explained.
複合材料を用いて製造する経済性を考慮すると、それから形成されるバンドは一 定の断面積を呈すことを要する。従って、以下の説明では、複合材料バンドはそ の全周に沿って一定の断面積を呈している。Considering the economics of manufacturing with composite materials, bands formed from them are It is necessary to exhibit a certain cross-sectional area. Therefore, in the following description, the composite material band is exhibits a constant cross-sectional area along its entire circumference.
本発明によれば、ロータlOの回転の軸線10Aに直交する平面内において、適 用負荷受容バンド12は、隣接する適用負荷受容領域18の間に画成され破線で 示される所定の平衡曲線22を有している。この平衡曲線22は、バンドの形状 を定義するものとしてここに用いられている。好ましくは、平衡曲線は、バンド 12の厚みの中心、すなわち内側表面12Iおよび外側表面12Eの中間を通っ て延びるよう解釈される。しかしながら、平衡曲線22は、バンド12の厚み内 におけるいかなる半径方向位置を通って延びるものとして定義されてもよいこと は理解されるべきである。平衡曲線22は所定の中心点22Gを有している。好 ましくは、ストラット16はこの平衡曲線22の中心点22Cにおいてバンド1 2に取付けられる。According to the present invention, in a plane perpendicular to the axis of rotation 10A of the rotor IO, Application load receiving bands 12 are defined between adjacent application load receiving areas 18 and are indicated by dashed lines. It has a predetermined equilibrium curve 22 as shown. This equilibrium curve 22 has the shape of the band It is used here to define. Preferably, the equilibrium curve is a band 12, that is, through the middle of the inner surface 12I and the outer surface 12E. It is interpreted to extend as follows. However, the equilibrium curve 22 is within the thickness of the band 12. may be defined as extending through any radial position in should be understood. The equilibrium curve 22 has a predetermined center point 22G. good Preferably, the strut 16 is in band 1 at the center point 22C of this equilibrium curve 22. Attached to 2.
第1A図の拡大図かられかるように、望ましいマウント位置において、バンドの 内側表面12Iからストラット16の半径方向外側表面に半径方向内側に進んで 、弾性シート17および複合材料層19が存する。バンド12の内側表面12I と弾性シート17との間、弾性シー)17と複合材料層19との間、および複合 材料層19とストラッ)−16との間には、適当な接着剤層21が配置されてい る。弾性シート17は、接着剤層21における歪を制限するよう剪断に適合する ために設けられ、一方、複合層19は横方向における応力に適合するために設け られている。接着される材料に適した適当な接着剤を用いてよい。In the desired mounting position, the band is proceeding radially inwardly from the inner surface 12I to the radially outer surface of the strut 16. , an elastic sheet 17 and a composite material layer 19. Inner surface 12I of band 12 and the elastic sheet 17, between the elastic sheet 17 and the composite material layer 19, and A suitable adhesive layer 21 is arranged between the material layer 19 and the strut 16. Ru. Elastic sheet 17 is shear compatible to limit distortion in adhesive layer 21 while the composite layer 19 is provided to accommodate stresses in the lateral direction. It is being Any suitable adhesive suitable for the materials being bonded may be used.
第1図の平面内および第3A図の自由体線図において、平衡曲線22上の各点は 、軸線10Aから所定の半径距離Rに存する。軸線10Aから中心点22Cまで の距離をRo、一方、軸線10Aから適用負荷受容領域までの距離をRLとする 。隣接する適用負荷受容領域18は角度距離(2θ)離間されているので、半径 R0および半径RL間の角度距離は角度θで示される。バンド12がストラット 16(バンドはストラットによってハブ14に取付けられる)から取外され、お よびバンド12が休止状態にある間、中心点22Cから適用負荷受容領域18の いずれかに隣接する点までの平衡曲線22は次の関係式で定義される。In the plane of FIG. 1 and in the free-body diagram of FIG. 3A, each point on the equilibrium curve 22 is , at a predetermined radial distance R from the axis 10A. From axis 10A to center point 22C Let the distance be Ro, and let the distance from the axis 10A to the applied load receiving area be RL. . Adjacent applied load receiving areas 18 are separated by an angular distance (2θ) such that the radius The angular distance between R0 and radius RL is denoted by angle θ. Band 12 is a strut 16 (the band is attached to the hub 14 by struts) and and while the band 12 is at rest, from the center point 22C to the applied load receiving area 18. The equilibrium curve 22 to any adjacent point is defined by the following relational expression.
d(R/R6)dθ= (R/Ha)” RAD (1−(K/2[(R/RO )2−11))”−(R/R,) (1) K=[(γω” R,”) (1/g) (1/σ。)] (2)ここで、Ro は軸線10Aから2つの隣接する適用負荷受容領域18L−1および18L−2 間の平衡曲線22上の中心点22Gまでの距離、 Kはバンドの曲げ定数(形状ファクタ)であり、0より太き(1より小さい値を とる(0<K<1)。d(R/R6)dθ=(R/Ha)”RAD(1-(K/2[(R/RO )2-11))”-(R/R,) (1) K=[(γω” R,”) (1/g) (1/σ.)] (2) Here, Ro is two adjacent applied load receiving areas 18L-1 and 18L-2 from axis 10A. The distance to the center point 22G on the equilibrium curve 22 between K is the bending constant (shape factor) of the band, which is thicker than 0 (values smaller than 1 are Take (0<K<1).
rRADJの表示は平方根の計算を示す根号な表わすために本願(付記を含む) を通して用いられることに注意されたい。The representation of rRADJ is used in this application (including additional notes) to represent a radical sign indicating the calculation of a square root. Note that it is used through.
式(1)および(2)の誘導は、本願に付され本願の一部を構成する付記に述べ られている。The derivation of formulas (1) and (2) is stated in the appendix attached to this application and forming part of this application. It is being
定数には、微分方程式(1)を満足する等代部の各々に対する形状ファクタKを 定義する。バンドはその回転中に引張力のみにさらされるので、形状ファクタに はO<K<1の範囲内に制限されねばならない。もし、Kがこの制限外にあれば 、平衡条件は可能でない。Kにおける制限の物理的説明は、本発明によるバンド によって適合され得る負荷の範囲の考慮に関して理解され得る。The constant is the shape factor K for each isogeometric part that satisfies the differential equation (1). Define. Since the band is only exposed to tensile forces during its rotation, the shape factor must be restricted within the range O<K<1. If K is outside this limit, , equilibrium conditions are not possible. A physical explanation of the limit in K is the band according to the present invention. It can be understood with regard to the consideration of the range of loads that can be adapted by.
第3D図から明らかなように、微分方程式(1)は平衡曲線の一部を定義してい る。もし、形状ファクタに=1であれば、平衡曲線は円の形状となる。しかしな がら、平衡曲線の円形状は、このような平衡曲線を有するバンドがバンドに適用 される負荷を支持するのに利用可能なバンドの引張り方向成分を有さないことを 意味するであろう。回転中に引張力のみを受けるバンドはかくて負荷に適合でき ず非実用的結果となる。負荷を支持するためには、円形バンドは必然的に曲げを 受けねばならない。As is clear from Figure 3D, differential equation (1) defines part of the equilibrium curve. Ru. If the shape factor = 1, the equilibrium curve will have the shape of a circle. However However, the circular shape of the equilibrium curve means that the band with such an equilibrium curve is applied to the band that there is no tensile component of the band available to support the load applied. would mean. A band that experiences only tensile forces during rotation is thus unable to adapt to the load. This results in impractical results. In order to support the load, the circular band must necessarily bend. I have to take it.
もし、形状ファクタに=Oであれば、平衡曲線は直線の形状となる。この場合、 このような平衡曲線を有するバンドは、バンド質量に及ぼされる遠心力を支持す るのに貢献できるバンド引張り成分を有さない。かくて、直線の形状の平衡曲線 を有し、回転中引張力のみを受けるバンドは、質量Oでなければならず、明らか に不合理な結果となる。If the shape factor is =O, the equilibrium curve will have a straight line shape. in this case, A band with such an equilibrium curve will support the centrifugal force exerted on the band mass. It does not have a band tensile component that can contribute to the Thus, the equilibrium curve for the shape of a straight line A band with This results in unreasonable results.
かくて、回転中に引張力のみを受ける本発明のバンドは、形状ファクタKがO< K<1の範囲に存する平衡曲線を必然的に有さねばならない。Thus, the band of the invention subjected only to tensile forces during rotation has a shape factor K of O< It must necessarily have an equilibrium curve that lies in the range K<1.
本発明によるいかなるバンド(すなわち、回転中に引張りのみを受ける)の平衡 曲線は、バンド区分の中心点と適用負荷受容領域に隣接するバンド上の点との間 の平衡曲線を呈し、これは式(1)で定義された平衡曲線群の一つにほとんど一 致する。再度、負荷受容領域18はいくらか有限の範囲を有しているので、実際 のバンドの形状は負荷受容領域においてその平衡曲線からはずれるかもしれない が、本発明の企図する範囲内になおとどまることに注意されたい。Equilibrium of any band according to the invention (i.e. subjected only to tension during rotation) The curve is between the center point of the band segment and a point on the band adjacent to the applied load receiving area. exhibits an equilibrium curve that is almost identical to one of the equilibrium curves defined by equation (1). I will. Again, the load receiving area 18 has a somewhat finite extent so that in practice The shape of the band may deviate from its equilibrium curve in the load-accepting region. Note that still remains within the contemplated scope of the present invention.
さらに、中心点と適用負荷受容領域に隣接する点との間のバンドの部分内では、 バンド12は、式(1)および(2)で与えられる平衡曲線の数学的定義からも またはずれるかもしれないが、本発明の企図する範囲内になおとどまることが理 解されるべきである。このために、平衡曲線22はθの各位に対する中立ないし は基準の半径距離を定義する基準曲線として見られてもよい。バンドの実際の半 径距離Ra c t +i a lが平衡曲線の式によって定義されたように基 準半径距離Rに近似する限り、このようなバンドは本発明の企図する範囲内に存 するものとして解釈されるべきものであろう。かくて、実際のバンドにおける半 径距離Raetu□は、式の平衡曲線に各点毎に一致する必要はなく、バンドが 一般に回転中に引張によってのみ負荷を受ける限りにおいて、本発明の企図する 範囲内に存すると解釈されるべきであろう。Furthermore, within the portion of the band between the center point and the point adjacent to the applied load receiving area, Band 12 also follows from the mathematical definition of the equilibrium curve given by equations (1) and (2). It is reasonable that there may be deviations, but still remain within the scope of the invention. should be understood. For this reason, the equilibrium curve 22 is neutral or may be viewed as a reference curve that defines the radial distance of the reference. the actual half of the band Based on the radial distance Ra c t + i a l as defined by the equation of the equilibrium curve. As long as it approximates the quasi-radial distance R, such bands are within the scope contemplated by the present invention. It should be interpreted as something that does. Thus, half of the actual band The radial distance Raetu□ does not need to match the equilibrium curve of the equation for each point, and the band Insofar as it is generally loaded only in tension during rotation, the present invention contemplates should be construed as falling within the scope.
バンドの形状が平衡曲線に一致し、かくて曲げモーメントによって生ずる応力が Oに等しいときには、最適な性能がもたらされるが、曲げモーメントによって生 ずるある応力は、最適な性能以下を生ずる遠心機ロータのデザインにおいては耐 えられ得る。結果的に、平衡曲線に近似するバンドはまた本発明の企図する範囲 内に存すると解されねばならない。実際のロータにおけるバンドの平衡曲線を決 定するためには、バンドをハブに固設しているストラットから、まずバンドが取 外される。実際のバンドの輪郭がそれからプロットされてもよい。もし、バンド が回転中に引張りのみにさらされるのなら、バンドの平衡曲線は第3D図に示し た平衡曲線群の一つにほとんど一致する。すなわち、実際のロータからのバンド の平衡曲線は、RoおよびR+、間の範囲における曲線群の一つとなるか、ある いは平衡曲線群の一つの所定の範囲内に存する。The shape of the band corresponds to the equilibrium curve and thus the stress caused by the bending moment is Optimum performance is obtained when the bending moment is equal to Sliding stresses can be tolerated in centrifuge rotor designs resulting in sub-optimal performance. can be obtained. Consequently, bands that approximate the equilibrium curve also fall within the range contemplated by the present invention. It must be understood as existing within. Determine the band equilibrium curve in the actual rotor. To install the band, first remove it from the strut that secures the band to the hub. removed. The actual band outline may then be plotted. If band If is subjected only to tension during rotation, the equilibrium curve of the band is shown in Figure 3D. It almost coincides with one of the equilibrium curves. i.e. the band from the real rotor The equilibrium curve for is one of the family of curves in the range between Ro and R+, or is or within a predetermined range of one of the equilibrium curves.
このようなバンドが引張力のみを受けるということを証明するために、脆性ラッ カーテスト (brittlelacquer test)が実行されてもよい (好ましくは、上述のようにストラットからのローラの分解前に)。To prove that such a band is only subjected to tensile forces, a brittle band is A car test (brittle lacquer test) may be performed. (preferably before disassembling the rollers from the struts as described above).
脆性ラッカーテストは、オハイオ州コロンバスのCharles E、Merr ill Books社発行のr EcperimentalStress An alysis and Motion Measurement) J 、著者 Richard C,DoveおよびPaul H,Adamsに述べられてい る。バンドが引張力のみを受けることを証明するための他のテストも実行できる であろう。このようなテストは、バンドの内側および外側の半径方向表面に歪ゲ ージをマウントすることを含んでいる。Brittle lacquer testing is performed by Charles E., Merr, Columbus, Ohio. r EcperimentalStress An published by ill Books lysis and motion measurement) J, author As described in Richard C., Dove and Paul H. Adams. Ru. Other tests can also be performed to prove that the band is only subjected to tensile forces Will. Such a test involves placing strain gauges on the inner and outer radial surfaces of the band. This includes mounting the page.
式(1)および(2)の平衡曲線22を満たす形状を有するバンド12は、回転 中に引張力のみを受ける。バンド12の形状は、バンドが加速している、または 定回転している間は変わらない。しかしながら、バンド12は外方に増大するか もしれず、バンド20に付着されているサンプルキャリア20が半径方向外方に 移動するかもしれない。これらの両動きは遠心力の作用による。しかしながら、 バンド12にその重量および負荷の重量の両者により賦課されている負荷は、バ ンド内の引張力によって釣合わされる。か(て、バンドには曲げ応力が生じない 。バンド12の作動寸法は、バンド内の張力およびそのモジュラスから正確に予 測され得る。設計速度および設計負荷条件で作動しているときのバンドを定義す る平衡曲線は、以下設計平衡曲線あるいは設計平衡形状と称される。The band 12 having a shape that satisfies the equilibrium curve 22 of equations (1) and (2) is It receives only tensile force inside. The shape of the band 12 is such that the band is accelerating or It does not change while the rotation is constant. However, does band 12 increase outwards? The sample carrier 20 attached to the band 20 may be radially outward. Might move. Both of these movements are due to the action of centrifugal force. however, The load imposed on band 12 by both its weight and the weight of the load is balanced by the tensile forces in the (So, there is no bending stress in the band. . The working dimensions of band 12 can be accurately predicted from the tension in the band and its modulus. can be measured. Define the band when operating at design speed and load conditions. The equilibrium curve is hereinafter referred to as a design equilibrium curve or design equilibrium shape.
バンド12が複合材料から製作される場合、適当な材料は、ポリエーテルケトン ケトン(PEKK)やポリプロピレンのような熱可塑性プラスチックマトリック スで取囲まれた複数の一軸ファイバから形成されたテープである。ファイバは、 商標r KEVLARJの下にE、 1. DuPont社で製造販売されてい るようなアラミドファイバや、Amoco社で製造され「Thornel Jと して販売されているようなカーボンないしはグラファイトファイバでよい。バン ド12は、平衡曲線22に対応する所定の形状を有するマンドレル上にトウ(t ow)ないしはテープを用いてフィラメントワインディングによって形成される 。テープがマンドレル上に巻かれるにつれ、出来上がったバンドには平衡曲線の 形状が付与される。このように形成されたバンド12は、一般に一定の半径方向 すなわち厚さ寸法を有している。さらに、バンド12(または後述のバンド12 ′)は、チョツプドファイバ(例えば、ガラス充填ナイロン)で強化されたナイ ロンのようなプラスチック材料から形成される射出成形ないしは圧縮成形化合物 として製作することもできる。一定断面を有するバンドはまたチタンあるいはア ルミニウムのような同質材料から形成されてもよいことに注意すべきである。If band 12 is made from a composite material, a suitable material is polyetherketone. Thermoplastic matrices such as PEKK and polypropylene A tape formed from a plurality of uniaxial fibers surrounded by fibers. The fiber is E under the trademark r KEVLARJ, 1. Manufactured and sold by DuPont Aramid fiber such as ``Thornel J'' manufactured by Amoco Carbon or graphite fibers such as those sold in the market may be used. van The lead 12 is placed on a mandrel having a predetermined shape corresponding to the equilibrium curve 22. ow) or formed by filament winding using tape . As the tape is wound onto the mandrel, the resulting band has an equilibrium curve. A shape is given. The band 12 thus formed generally has a constant radial direction. That is, it has a thickness dimension. Furthermore, band 12 (or band 12 described below) ’) is a nylon reinforced with chopped fibers (e.g. glass-filled nylon). injection molding or compression molding compounds formed from plastic materials such as It can also be produced as Bands with constant cross-section can also be made of titanium or aluminum. It should be noted that it may also be formed from a homogeneous material such as aluminum.
ストラット16は好ましくは、平衡曲線22に沿う中心点22Cにおいてバンド 12の内側表面12Iに取付けられる。実用上、バンド12およびストラット1 6の半径方向剛性における変化に適合するために、ストラット16はバンドに僅 かにプリロードをかけてもよい。このプリロードは、平衡曲線に対応する形状か ら、バンドがストラットに取付けられている間バンドを変形させるかもしれない 。しかしながら、プリロードによる変形は弾性変形である。かくて、それはバン ドがストラットから取外され休止状態にあるとき、上述のように、式(1)およ び(2)で述べた関係を満たすバンドの形状であり、か(て本発明範囲内にある ということが明確に理解されるべきである。プリロードの故に、ストラット上に 組立てられ休止しているとき、バンドは第1の所定の圧縮(すなわち、半径方向 内側に向く)力をストラットに付与する。しかしながら、バンドが回転している 間は、バンドは遠心力効果により増大し、バンドは所定より小さな圧縮力をスト ラットに付与する。The struts 16 preferably have a band at a center point 22C along the equilibrium curve 22. 12 on the inner surface 12I. In practice, band 12 and strut 1 The struts 16 are slightly attached to the band to accommodate changes in the radial stiffness of the band. You may also preload the crab. Does this preload have a shape that corresponds to the equilibrium curve? may deform the band while it is attached to the strut. . However, the deformation due to preload is elastic deformation. Thus, it is a van When the strut is removed from the strut and is at rest, equations (1) and and (2), and is within the scope of the present invention. That should be clearly understood. on the strut due to preload. When assembled and at rest, the band is in a first predetermined compression (i.e., radially (inwardly directed) force to the struts. However, the band is rotating During this time, the band increases due to the centrifugal effect, and the band is able to hold a smaller compressive force than the predetermined one. Give to rats.
設計平衡曲線は、曲げ応力がOに等しいときに得られるのみであることが認識さ れねばならない。使用時には、ロータが回転されているときに、半径方向剛性に おける違いおよび変形における関連する違いを補償するために、バンドのストラ ットに対するプリロードをかけることが有益である。設計により、平衡形状は、 ロータが設計速度に到達し、および設計負荷を含む場合に得られるのみである。It is recognized that the design equilibrium curve is only obtained when the bending stress is equal to O. Must be. In use, when the rotor is being rotated, the radial stiffness band struts to compensate for differences in It is useful to apply a preload to the set. By design, the equilibrium shape is It is only obtained when the rotor reaches the design speed and contains the design load.
ロータが速度を増すにつれ、プリロードにより生ずる曲げ応力は減少し、一方、 負荷により生ずる応力は増加する。ロータが設計速度に到達したとき、プリロー ドにより生ずる曲げ応力はOであり、バンドは全体的に負荷による引張り状態で ある。この点において、バンドは設計平衡曲線を得る。As the rotor increases speed, the bending stress caused by preload decreases, while The stress caused by the load increases. When the rotor reaches its design speed, the prelow The bending stress caused by the band is O, and the entire band is in tension due to the load. be. At this point, the band obtains the design equilibrium curve.
これまで論じられたバンド12は、平衡曲線に沿ってほぼ均一な断面積を呈して いる。しかしながら、材料使用の効率化の観点から、周部に沿って(一定断面に 対して)一定応力を呈するバンドを提供することが要求されるかもしれない、第 10図に示される他の実施例によれば、バンド12は平衡曲線に沿って変化する 断面積を有し、一定応力を呈することが、本発明の企図する範囲内に存している 。この例では、付記から明らかなように、平衡曲線は以下のように対応する。The band 12 discussed so far exhibits a substantially uniform cross-sectional area along the equilibrium curve. There is. However, from the perspective of improving the efficiency of material use, it is necessary to For example, it may be required to provide a band exhibiting a constant stress (as opposed to According to another embodiment shown in Figure 10, the band 12 varies along an equilibrium curve. It is within the contemplation of the present invention to have a cross-sectional area and exhibit a constant stress. . In this example, as is clear from the appendix, the equilibrium curves correspond as follows.
d(R/RO)/dθ= (R/RO) RAD [(R/RO)”]×(ex p (K[(R/Ra)” 1]) 1) (IA)K= [(y (J ”R e”) (1/g) (1/ a o)] (2A)(Aハ。) = exp( −(K/2) [(R/R0)” −11) (3A)ここで、八〇は半径R0 におけるバンドの断面積である。式(IA)および(IB)の関係に対応するバ ンドは、チタンやアルミニウムのような同質材料からNGフライスのような適当 な加工によって製作されてもよい。d(R/RO)/dθ=(R/RO) RAD [(R/RO)”]×(ex p (K[(R/Ra)" 1]) 1) (IA) K=[(y (J"R e”) (1/g) (1/a o)] (2A) (Ac.) = exp( -(K/2) [(R/R0)"-11) (3A) Here, 80 is the radius R0 is the cross-sectional area of the band at . The bar corresponding to the relationship of formulas (IA) and (IB) The cutter can be made from homogeneous materials such as titanium or aluminum to suitable materials such as NG milling. It may be manufactured by processing.
本発明のこの代替実施例によるバンドは、複合材料から製作されてもよいことが 理解されるべきである。It is understood that the band according to this alternative embodiment of the invention may be made from composite materials. should be understood.
本発明によるバンド12は、複合材料あるいは同質材料のいずれで作られるにせ よ、第4図〜第9図かられかるように遠心機ロータの種々のものに使用され得る 。The band 12 according to the invention may be made of composite or homogeneous material. As shown in Figures 4 to 9, it can be used in various types of centrifuge rotors. .
第4図および第5図は、ロータ10の平面および垂直断面を示す図である。ロー タlOは本発明によるバンド12を有し、ここにおいて、サンプルキャリア3o は固定角遠心機ロータを画成するよう形成されている。この例では、サンプルキ ャリア30の各々は、バンド12に適用負荷受容領域18において直接に取付け られ、かつバンド12によって支持されている。第4図および第5図かられかる ように、サンプルキャリア30はサンプル容器受入れキャビティ36を有してい る。このようなキャビティ36が2つ図示されているが:キャリア3oには都合 のよい数のキャビティ36が形成され得ることが理解されるべきである。第4図 および第5図の実施例では、各キャビティ36の軸線36Aは回転軸線10Aに 関して傾斜されている。代わりに、第6図では、各キャビティ36の軸4I36 Aは回転軸線10Aに平行であり、かくて垂直タイプのロータが定義されている 。4 and 5 are diagrams showing a plan view and a vertical cross section of the rotor 10. FIG. Low The sample carrier 3o has a band 12 according to the invention, in which the sample carrier 3o is formed to define a fixed angle centrifuge rotor. In this example, the sample Each of the carriers 30 is attached directly to the band 12 at the applied load receiving area 18. and is supported by band 12. From Figures 4 and 5 As such, the sample carrier 30 has a sample container receiving cavity 36. Ru. Although two such cavities 36 are shown: It should be understood that any number of cavities 36 may be formed. Figure 4 and in the embodiment of FIG. 5, the axis 36A of each cavity 36 is aligned with the axis of rotation 10A. It is inclined with regard to. Alternatively, in FIG. 6, the axis 4I 36 of each cavity 36 A is parallel to the axis of rotation 10A, thus defining a vertical type rotor. .
第4図から第7図においては、サンプルキャリア3゜は成形されたプラスチック 材料から製作されている。In Figures 4 to 7, the sample carrier 3° is a molded plastic made from materials.
同図(第8図および第9図も同様)において、負荷伝達バッド32はポリウレタ ンのような成形された弾性材料で形成されている。第6A図から明らかなように 、パッド32は、接着剤層21と同様の接着剤層35を用いて、バンド12の内 側表面12Iに付着されている。複合部材33が、他の同様な接着剤層35によ ってパッド32の半径方向内側表面に付着されている。複合部材33の半径方向 内側表面は平坦であり、一方、パッド32の半径方向外側表面は、パッド32が マウントされる負荷受容領域18内においてバンド12の内側表面12Iに形状 的に適合されている。サンプルキャリア30は、他の接着剤の層35を用いて部 材33に取付けられてもよ(、あるいは、キャリア30はハブ14と部材33と の間に嵌め込まれてもよい。In the same figure (FIGS. 8 and 9 as well), the load transfer pad 32 is made of polyurethane. It is made of a molded elastic material, such as a tube. As is clear from Figure 6A , the pad 32 is attached to the inside of the band 12 using an adhesive layer 35 similar to the adhesive layer 21. It is attached to the side surface 12I. Composite member 33 is bonded to another similar adhesive layer 35. is attached to the radially inner surface of pad 32. Radial direction of composite member 33 The inner surface is flat, while the radially outer surface of pad 32 is flat. A shape is formed on the inner surface 12I of the band 12 within the load receiving area 18 to be mounted. compliant. The sample carrier 30 is assembled using another layer 35 of adhesive. The carrier 30 may be attached to the hub 14 and the member 33 (or the carrier 30 may be attached to the hub 14 and the member 33). It may be inserted between.
さらに他の例として、第8図および第9図から明らかなように、サンプルキャリ ア30は振り予成のものであってもよい。このために、キャリア30はハブ14 に揺動可能にマウントされており、遠心作動時、キャビティ36の軸線36Aは 、通常垂直の第1位置から第2位置に移動する。第2位置では、サンプルキャリ ア30の各キャビティ36の軸線36Aは、一般に回軸軸線10Aに直交する平 面内に存在する。さらに、サンプルキャリア30の端部が、バンド12の適用負 荷受容領域18内に配置されたパッド32に対抗する被支持位置に向い半径方向 外方に移動するようにする手段38が設けられている。As yet another example, as is clear from FIGS. 8 and 9, the sample carrier A 30 may be a pre-swinged one. To this end, the carrier 30 The axis 36A of the cavity 36 is pivoted during centrifugal operation. , from a first position, usually vertical, to a second position. In the second position, the sample carrier The axis 36A of each cavity 36 of the housing 30 is generally a plane perpendicular to the rotation axis 10A. Exists within the plane. Furthermore, the end of the sample carrier 30 radially toward the supported position opposite the pad 32 disposed within the load receiving area 18 Means 38 are provided for causing outward movement.
ハブ14に対しキャリア30を揺動可能にマウントする方法は種々存在する。第 8図および第9図に示された実施例では、ハブ14に角度的に離間され半径方向 に延びる一対のアーム38A、 38Bが設けられている。各アーム38A、 38Bはスロット40を有し、これはキャリア30に配置されたトラニオンビン 42を受入れる。もちろん、アーム38A、 38Bが各々トラニオンビンを有 し、キャリア30に受入れさせることも可能であろう。There are various methods for swingably mounting the carrier 30 on the hub 14. No. In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the hub 14 has angularly spaced and radially A pair of arms 38A and 38B are provided that extend to. Each arm 38A, 38B has a slot 40, which is a trunnion bin located in the carrier 30. Accept 42. Of course, arms 38A and 38B each have a trunnion bin. However, it would also be possible to have the carrier 30 accept it.
今までに説明したロータでは、ストラット16が、負荷受容領域18間のバンド 12の中心においてバンド12の内側表面に取付けられている。ストラット16 のバンド12への接続は、ストラット16の半径方向外側端とバンド12の内側 表面12Iとの間に配置された弾性シート17および複合材料の層19を用いて 行われている。これらの層は、バンドおよびストラット間の相対移動に起因する 剪断および横方向応力に適合している。In the rotor described so far, the struts 16 are arranged in a band between the load receiving areas 18. It is attached to the inner surface of band 12 at the center of 12. strut 16 The connection to band 12 is between the radially outer ends of struts 16 and the inner side of band 12. With an elastic sheet 17 and a layer of composite material 19 disposed between the surface 12I It is being done. These layers are due to relative movement between bands and struts Compatible with shear and lateral stresses.
バンド12およびストラット16間の相対運動は、2つの動作の結果である。第 1に、バンドは作動中それが支持している引張負荷のために伸び、一方、各スト ラッ1−の接続表面は休止状態のように同じ周方向長さのままとどまっている。The relative movement between band 12 and strut 16 is the result of two movements. No. 1, the band stretches during operation due to the tensile load it supports, while each The connecting surface of the lug 1- remains the same circumferential length as in the rest state.
1つの表面の他の接続表面に対する長さの変化が、この相対移動を生じさせる。A change in length of one surface relative to the other connecting surface causes this relative movement.
第2に、隣接する負荷受領領域において適用される負荷における相違がバンドの 形状を変化させる傾向にある。負荷受容領域18間のバンド12の中心点に取付 けられているストラット16は、この形状の変化に抵抗している。バンド12の 形状変化に対するストラット16の抵抗は、ストラットのバンドへの接続部にお ける剪断、およびストラットの大きな負荷の方に向う曲げの両者に導(,1つの サンプルキャリアから他のサンプルキャリアでのサンプルの量における通常の変 動が、負荷におけるこの相違に至り得る。Second, differences in the loads applied in adjacent load-receiving areas are It tends to change shape. Attached to the center point of the band 12 between the load receiving areas 18 The bent struts 16 resist this change in shape. band 12 The resistance of the struts 16 to shape change is determined by the strut's connection to the band. leading to both shear in the direction of Normal variations in the amount of sample from one sample carrier to another dynamics can lead to this difference in load.
第11図および第12図は、このようなストラット16における剪断および曲げ が排除されたロータ10’ のそれぞれ平面および垂直断面図である。ロータ1 0’ は本発明による周部負荷受容バンド12を有している。バンド12は再び 所定の厚みを有し、かつ内側表面12Iおよび外側表面12Eを有している。バ ンドの構成および厚みは、前に説明したのと同様の考慮を払って決定されている 。負荷受容バンド12′ の代わりの形態が第13図に示され、これとの関連で 説明される。11 and 12 illustrate shear and bending in such struts 16. FIG. 3A is a plan view and a vertical cross-sectional view, respectively, of the rotor 10' with the rotor 10' removed. Rotor 1 0' has a circumferential load-bearing band 12 according to the invention. band 12 again It has a predetermined thickness, and has an inner surface 12I and an outer surface 12E. Ba The composition and thickness of the pads were determined using similar considerations as previously discussed. . An alternative form of load-receiving band 12' is shown in FIG. 13 and in this connection. explained.
ロータ10’ は中央ハブ部14を含み、中央ハブ部14は、ハブ14を適当な 動力源に接続し得るように形成されたマウント用凹部15を有している。回転軸 線10’Aは中央ハブ部14を通って延びている。複数のストラット16がハブ 14から半径方向外方に延びている。前述の実施例と同様に、ハブ14およびス トラット16は、金属製であってもよいが、強化プラスチックのような複合材料 から作られている。バンド12は、それに画成され複数の角度的に離間された適 用負荷受容領域18を有している。これらの領域18は、サンプルキャリア3o あるいは負荷伝達バッド32(振り子パケット式ロータの第17図および第18 図)が、バンド12の内側表面12Iに取付けられる位置である。軸線10’A に直交する平面、すなわち第11図の面内において、隣接する適用負荷受容領域 18は所定の角度距離(2θ)離間されている。この角度(2θ)は、ロータ1 0′ に配置されるサンプルキャリア30あるいは負荷伝達パッド32の数Nに 関係する。角度距離(2θ)は、度において360をNで除したものに等しい。The rotor 10' includes a central hub portion 14, which is configured to connect the hub 14 to a suitable It has a mounting recess 15 formed so that it can be connected to a power source. Axis of rotation Line 10'A extends through central hub portion 14. Multiple struts 16 hub 14 extending radially outwardly. Similar to the previous embodiment, the hub 14 and the The truts 16 may be made of metal, but may also be made of a composite material such as reinforced plastic. is made from. Band 12 has a plurality of angularly spaced fittings defined therein. It has a load receiving area 18 for use. These areas 18 are sample carrier 3o Alternatively, the load transfer pad 32 (see FIGS. 17 and 18 for pendulum packet rotors) ) is the position where it is attached to the inner surface 12I of the band 12. Axis line 10'A In a plane perpendicular to , that is, in the plane of FIG. 18 are spaced apart by a predetermined angular distance (2θ). This angle (2θ) is the rotor 1 0', the number N of sample carriers 30 or load transfer pads 32 placed at Involved. Angular distance (2θ) is equal to 360 divided by N in degrees.
サンプルキャリア30および負荷伝達バッド32は、負荷受容領域18において バンド12に取付けられている。The sample carrier 30 and load transfer pad 32 are located in the load receiving area 18. It is attached to the band 12.
しかしながら、第11図から第18図に示されるロータの実施例では、ストラッ ト16は、場合に応じてサンプルキャリア30または負荷伝達バット32に接続 されている。か(て、ストラット16の半径方向外側端は、負荷受容領域18に 存する。第1図から第1O図に示されたロータにおいては、ストラット16の半 径方向外側端は隣接する負荷受容領域18間のバンドの中心点において、バンド 12に取付けられている。However, in the rotor embodiments shown in FIGS. 11-18, the strap The port 16 is connected to a sample carrier 30 or a load transfer vat 32, as the case may be. has been done. (The radially outer ends of the struts 16 are connected to the load receiving area 18. Exists. In the rotor shown in FIGS. 1 to 1O, one half of the strut 16 is The radially outer end of the band is located at the center point of the band between adjacent load receiving areas 18. It is attached to 12.
前述のロータ(第1図〜第10図)と同じく、ストラット16から取外され軸線 10’Aに直交する平面で見たとき、適用負荷受容バンド12は、隣接する負荷 受容領域18間に所定の平衡曲線22に従う形状を有している。Similar to the rotor described above (Figs. 1 to 10), it is removed from the strut 16 and the axis When viewed in a plane orthogonal to 10'A, the applied load receiving band 12 It has a shape that follows a predetermined equilibrium curve 22 between the receiving areas 18 .
中心点22Cから最も近い負荷受容領域18に隣接する点までの平衡曲線22の 形状は式(1)および(2)の関係によって定義される。of the equilibrium curve 22 from the center point 22C to the point adjacent to the nearest load receiving area 18. The shape is defined by the relationship in equations (1) and (2).
各ストラット16は、適用負荷受容領域において好ましくは引張り負荷を支持で きない接続部55を介してバンド12.12’にマウントされている。接続部5 5は圧縮および横方向負荷を支持することができる。第11図から第16図の実 施例においては、ストラット16のバンド12、12’への接続は、ストラット 16およびサンプルキャリア30間のインターフェース57を介して行われる。Each strut 16 is preferably capable of supporting tensile loads in the applied load receiving area. It is mounted to the band 12.12' via a solid connection 55. Connection part 5 5 is capable of supporting compressive and lateral loads. Fruits of figures 11 to 16 In embodiments, the connection of struts 16 to bands 12, 12' 16 and the sample carrier 30 via an interface 57.
第17図および第18図の実施例においては、その接続は、ストラット16およ びバッド32間のインターフェース57を介して行われる。ストラット16とキ ャリア30あるいはパッド32との間のインターフェース57は、場合に応じて 、好ましい場合は圧縮は支持するが引張りは支持しない。圧縮のみを支持するイ ンターフェース57の利点は後述する。In the embodiment of FIGS. 17 and 18, the connection is between struts 16 and This is done via the interface 57 between the controller and the pad 32. strut 16 and key The interface 57 between the carrier 30 or the pad 32 may be , which supports compression but not tension in the preferred case. Inserts that support compression only The advantages of the interface 57 will be discussed later.
ストラット16の端部とサンプルキャリア30またはパッド32とが、ロータの 通常の作動中に接触したままにあることを確実とするために、バンド12.12 ’の設計平衡曲線は、サンプルキャリア30またはパッド32の内側表面が、設 計速度において、ストラット16の端部配置の半径方向外側に存しないように選 ばれている。もし、サンプルキャリア30またはバッド32の設計配置が、スト ラットの端部の設計配置に正確に一致するなら、ストラット16とキャリアまた はパッドとの間の分離や、設計速度および負荷状態におけろストラットへの圧縮 負荷が存在しない。好ましい場合、以下で明らかなように、設計平衡曲線は圧縮 負荷が設°計速度および設計負荷状態においてOに近づくように選ばれる。The ends of the struts 16 and the sample carrier 30 or pad 32 are connected to the rotor. Bands 12.12 to ensure that they remain in contact during normal operation. 'The design equilibrium curve for the sample carrier 30 or pad 32 At the measured speed, the struts 16 are selected so that they are not located radially outward of the end arrangement It's been revealed. If the design arrangement of the sample carrier 30 or pad 32 Strut 16 and carrier or is the separation between the pad and the compression on the strut at the design speed and load conditions. No load exists. In the preferred case, the design equilibrium curve is compressed, as will be seen below. The load is chosen to approach O at the design speed and design load conditions.
好ましい場合、ストラット16は、バンド12がストラット16に組立てられた とき、バンド12によってプリロードが付与される。このように組立てられたロ ータ10′ では、この圧縮力の大きさはロータが休止状態で最大であり、ロー タがその設計速度のとき最小、好ましくは0に近づく。この圧縮の減少は、バン ドが設計平衡曲線に近づくにつれ生ずる。In a preferred case, the struts 16 have bands 12 assembled to the struts 16. When the preload is applied by the band 12. The robot assembled in this way In rotor 10', the magnitude of this compressive force is maximum when the rotor is at rest; When the data is at its design speed, it approaches a minimum, preferably zero. This reduction in compression occurs as the curve approaches the design equilibrium curve.
圧縮のみを支持する(すなわち、引張負荷を支持できない)インターフェース5 7をストラット16とサンプルキャリア30またはバッド32との間に設けるこ とは、ロータによって物理的に達成される最高速度を所定の安全レベルに制限す るという利点をもたらす。注意したように、バンド12.12’によってストラ ット16に適用されるプリロード圧縮は、バンドの設計を通じて、設計速度で0 に近づくように制御することができる。作業者または機械のエラーのために、も しもロータがその定格速度より高い速度に加速されると、その圧縮力は消滅し、 かつストラット16とサンプルキャリア30またはバッド32との間にギャップ が形成される。第14図および第18図を参照するに、もしもこのギャップがス トラット16とサンプリキャリア30またはバッド32との間の干渉距離りを越 えると、ストラット16は最早ロータをより高い速度には加速できない。結果と して、関連した高エネルギレベルおよび安全上の危険を伴う過剰な過速度状態の 可能性が排除される。Interface 5 that only supports compression (i.e. cannot support tensile loads) 7 between the strut 16 and the sample carrier 30 or the pad 32. means to limit the maximum speed physically achieved by the rotor to a predetermined safe level. It brings the advantage of As noted, by band 12.12' The preload compression applied to cut 16 is determined through the design of the band to be 0 at design speed. It can be controlled to approach . Due to operator or machine error, When the rotor is accelerated to a speed higher than its rated speed, its compressive force disappears, and a gap between the strut 16 and the sample carrier 30 or the pad 32 is formed. Referring to Figures 14 and 18, if this gap Exceed the interference distance between the trut 16 and the sample carrier 30 or bud 32. In other words, the struts 16 can no longer accelerate the rotor to higher speeds. results and to avoid excessive overspeed conditions with associated high energy levels and safety hazards. possibility is eliminated.
サンプルキャリア3oおよび負荷伝達パッド32は、好ましくは軽量で大きい圧 縮強さの材料から構成される。キャリア30およびパッド32を構成するのに用 いられて好適なものは、rNoryl GTX JとしてGeneralEle ctric社によって販売されているようなグラファイトが充填された熱可塑性 材料である。キャリア3oまたはパッド32を形成するのに用いられる材料の圧 縮強さは、これらの部材に及ぼされる圧縮プリロードを支持するのに充分な大き さでなければならない。大きな圧縮強さは、遠心作動中にサンプルキャリア3o 上のいがなるサンプルによっても付与される負荷を支持するのにも要求される。The sample carrier 3o and load transfer pad 32 are preferably lightweight and high pressure Constructed from compressive strength material. Used to configure carrier 30 and pad 32. A suitable example is GeneralEle as rNoryl GTX J. Graphite-filled thermoplastics such as those sold by ctric It is the material. The pressure of the material used to form the carrier 3o or the pad 32 The compressive strength must be large enough to support the compressive preload exerted on these members. Must be. The large compressive strength is the reason for the sample carrier 3o during centrifugation operation. The above burrs are also required to support the load imposed by the sample.
サンプルキャリア30(および振り予成パケットの場合は負荷伝達バッド32) によって、ロータ10’の作動中バンド12.12’に付与される負荷を最小に するためには、軽量であることが好ましい。Sample carrier 30 (and load transfer pad 32 in case of swing prepacket) This minimizes the load on the band 12.12' during operation of the rotor 10'. In order to do so, it is preferable that it be lightweight.
各サンプルキャリア30には、1つ以上のサンプル容器を支持できる1つ以上の キャビティ36が設けられ得る。従来のロータは、ロータのまわりに等間隔に離 間されたサンプル容器を有している(C個の容器の各々の角度距離は360度を Cで除したものに等しい)。本発明のロータ10,10’では、2つ以上の容器 が各サンプルキャリア30(例えば、第11図および第12図)が収容でき、容 器はバンド12.12’の負荷受容領域18.18’内に密集されている。Each sample carrier 30 includes one or more sample containers capable of supporting one or more sample containers. A cavity 36 may be provided. A conventional rotor has (the angular distance of each of the C containers covers 360 degrees). (equal to divided by C). In the rotor 10, 10' of the invention, two or more containers can accommodate each sample carrier 30 (e.g., FIGS. 11 and 12); The containers are clustered within the load-receiving area 18.18' of the band 12.12'.
組立てられたロータでは、サンプルキャリア30および負荷伝達バッド32は、 ストラット16の端部およびバンドtz、iz’の内側表面間の正しい位置に、 バンドのプリロードによって付与された圧縮力によってのみ保持され得る。In the assembled rotor, the sample carrier 30 and load transfer pad 32 are in the correct position between the ends of the struts 16 and the inner surfaces of the bands tz, iz'; It can only be held by the compressive force applied by the preload of the band.
しかしながら、実用上、サンプルキャリア30または負荷伝達バッド32とバン ド12.12’との間に接着剤の細長いストライプ21を配置するのが望ましい 。第14図では、この接着剤のストライプ21は太い実線として示されている。However, in practice, sample carrier 30 or load transfer pad 32 and band Preferably, an elongated strip of adhesive 21 is placed between the . In FIG. 14, this adhesive stripe 21 is shown as a thick solid line.
この接着剤のストライプ21は、負荷受容領域13.18’の半径方向中心線R CLに沿って存すべきである。この接着剤は、バンドをストラットにマウントす る前に、サンプルキャリア30または負荷伝達バッド32をバンド12.12’ に対して正しい位置に保持する。接着剤は、サンプルキャリア30または負荷伝 達バッド32とバンド12.12’との間の全インターフェースに亘って拡大す べきではない。というのも、接着剤は、遠心動作中の被接着部材とバンドとの間 の相対運動を阻止する傾向にあり、それ故にバンドにさらなる応力をもたらすか らである。This adhesive stripe 21 is located at the radial center line R of the load receiving area 13.18'. It should exist along the CL. This adhesive will mount the band to the strut. Place the sample carrier 30 or load transfer pad 32 on band 12.12' before to hold it in the correct position. The adhesive can be attached to the sample carrier 30 or load transfer Expanding across the entire interface between the pad 32 and the band 12.12' Shouldn't. This is because the adhesive is used between the adhered member and the band during centrifugal operation. tend to prevent relative movement of the band and therefore introduce additional stress on the band. It is et al.
式(1)および(2)の関係によって定義された形状を呈するバンド12では、 バンド12の幾何的な中心に対して、負荷受容領域18を半径方向外方に動かす ようバンド12を弾性的に伸ばすことによって、プリロードが得られる。それか ら、ハブ14およびストラット16が、伸ばされたバンド12内の所定位置に挿 入される。位置決められたとき、外部的に施された伸張力が解除され、バンド1 2はストラット16を閉じ込む。このプリロードは、ロータ10′ が組立てら れたとき満足しつる構造および剛性を有すること、およびロータ10’ がロー タ10′ で処理されるサンプル容器における特異な充填鳳に耐性がある(to lerant)ことを確実とするために望ましい。この耐性(toleranc e)はロータ10’が作動しているときにストラット内の特異な圧縮によって達 成される。In the band 12 exhibiting a shape defined by the relationship of equations (1) and (2), Move the load receiving area 18 radially outward relative to the geometric center of the band 12 A preload is obtained by elastically stretching the support band 12. Or is it? Then, the hub 14 and strut 16 are inserted into position within the stretched band 12. entered. When positioned, the externally applied tension force is released and band 1 2 closes the strut 16. This preload is applied when the rotor 10' is assembled. and that the rotor 10' has a satisfactory hinge structure and rigidity when the rotor 10' is It is resistant to unusual filling pressure in sample containers processed with 10' lerant). This resistance e) is achieved by differential compression in the struts when the rotor 10' is in operation. will be accomplished.
ロータは、最大(すなわち、設計)負荷を担持するサンプルキャリアを備え、透 明なリッドが着けられた遠心機内で、その設計速度で回転される。3511II 11カメラのようなカメラが回転軸線10′Aに芯合わせされ、ロータの直上に マウントされる。例えば、各々は最大閃光時間が0.5マイクロ秒の、1つ以上 のフラッシュ装置がマウントされ、カメラのシャッタ解放によってフラッシュ装 置が作動されたときロータを照明する。回転しているロータの像を高速度フィル ム上にとらえつつ写真がとられる。この写真のバンド12の形状が、式(1)お よび(2)によって定義された平衡曲線と、バンドのパラメータおよびその負荷 条件のために比較され得る。The rotor is equipped with a sample carrier that carries the maximum (i.e., design) load and It is spun at its design speed in a centrifuge with a clear lid. 3511II A camera such as 11 camera is aligned with the axis of rotation 10'A and directly above the rotor. mounted. For example, one or more The flash device is mounted and the flash device is activated by releasing the camera shutter. illuminates the rotor when the position is activated. High-speed filtering of images of rotating rotors A photo is taken while the image is captured on the screen. The shape of band 12 in this photo is based on formula (1) and The equilibrium curve defined by (2) and the band parameters and their loads. Can be compared for conditions.
第1図から第10図に示したバンドと同じく、組立てられ休止状態にあるとき、 プリロードが付与されたバンド12は、式(1)および(2)の平衡曲線で定義 された形状から僅かにはずれる(すなわち、僅かに内側に存す)。か(て、バン ド12は休止状態において曲げ応力を受ける。しかしながら、ある速度に回転さ れ−たとき、バンドは、前に述べたと同じ理由により式(1)および(2)の平 衡曲線の形状を再度とり、それで引張のみに負荷される。As with the bands shown in Figures 1 to 10, when assembled and at rest, Band 12 with preload is defined by the equilibrium curve of equations (1) and (2) deviates slightly from the original shape (i.e. lies slightly inside). Ka(te, bang) The door 12 is subjected to bending stress in the rest state. However, when rotated to a certain speed, When the band is It again assumes the shape of an equilibrium curve, so it is loaded only in tension.
前に述べた方法に加えて、バンド12の形状が回転中に式(1)および(2)の 平衡曲線で定義されたものに対応することが、写真技術を用いることによって証 明され得る。In addition to the previously mentioned method, the shape of the band 12 is changed during rotation according to equations (1) and (2). Correspondence to that defined by the equilibrium curve has been demonstrated using photographic techniques. can be revealed.
異なる断面積を呈するバンド12(式(IA) 、 (2A)および(3A)に 支配される)も、負荷受容領域18の近傍でストラット16を場合に応じてサン プルキャリア30または伝達パッド32に対して当接させて、同じように構成さ れ得る。Bands 12 exhibiting different cross-sectional areas (formulas (IA), (2A) and (3A) ) may optionally also sample the struts 16 in the vicinity of the load-receiving area 18. A similarly configured It can be done.
実用上、バンドの剛性およびロータの最高速度に依存して、式(1)および(2 )で定義された関係を満たすバンドを、所望のプリロードを得るために充分に伸 ばすことは実施できないかもしれない。この場合、代わりの方策は、ストラット から取外されたとき、式(1)および(2)によって定義された平衡曲線からは ずれる形状を有するバンドを用いることである。In practice, depending on the band stiffness and the maximum rotor speed, equations (1) and (2) ) is stretched sufficiently to obtain the desired preload. It may not be possible to do so. In this case, an alternative strategy is to From the equilibrium curve defined by equations (1) and (2) when removed from The method is to use bands with offset shapes.
第13図は、負荷受容領域に整列するストラット16を有し、このような代わり のバンド12’ を用いるロータ10’ を示している。ストラット16への組 立ての前のバンド12’ が破線12’Pで示されており、一方、ストラット1 6にマウントされロータ10’ が休止状態のときのバンド12’ の形状が実 線12′Aで示されている0式(1)および(2)の平衡曲線22は第13図に 点線で重ね合わされている。FIG. 13 shows such an alternative, with struts 16 aligned in the load receiving area. A rotor 10' using a band 12' is shown. Assembling to strut 16 The band 12' in front of the stand is indicated by the dashed line 12'P, while the strut 1 The shape of the band 12' when the rotor 10' is in rest state is actually The equilibrium curve 22 of equations (1) and (2), indicated by line 12'A, is shown in FIG. They are overlapped by dotted lines.
組立前のバンド12′Pの中立軸線(あるいはバンドの断面積の中心軸線)に沿 って負荷受容領域の半径方向中心線RCL間を測ると、組立前バンド12′Pは 所定距離Lactuat間に延在している。バンド12’がロータ10’ に組 立てられたとき、組立前のバンド12′Pの長さLacaualはバンド12′ Aの長さLa*mesab+saに等しい。距離Lmx*a*ゎ1.、は、負荷 受容領域間で式(1)および(2)の平衡曲線に従うバンドの、負荷受領領域の 半径方向中心線間に画成された所定距離Lllqul□ゎr181に、はぼ等し い。「はぼ等しい」とは、距離L aggsmblsdが、距離L *qull lbrlu+aの1.5%〜2%内に存することを意味する。Along the neutral axis of the band 12'P before assembly (or the central axis of the band's cross-sectional area) When measuring between the radial center lines RCL of the load receiving area, the band 12'P before assembly is It extends a predetermined distance between Lactuat. Band 12' is assembled to rotor 10' When erected, the length Lacaual of the band 12'P before assembly is the band 12' The length of A is equal to La*mesab+sa. Distance Lmx*a*ゎ1. , is the load of the load receiving area of the band which follows the equilibrium curve of equations (1) and (2) between the receiving areas. The predetermined distance Lllqul□ゎr181 defined between the radial center lines is approximately equal to stomach. "Equal" means that the distance L aggsmblsd is equal to the distance L * qull It means existing within 1.5% to 2% of lbrlu+a.
組立前のバンド12′Pの形状は、バンド12′ が組立後に所望の圧縮プリロ ードをもたらすために、平衡式(1)および(2)によって定義された形状から はずれなければならない。負荷受容領域1g’間で、組立前バンド12’Pは平 衡曲線22の形状から半径方向外方に湾曲している。最大の半径方向のはずれは 、負荷受容領域18′間の中心で生じ、これは第13図においてHで示されてい る。負荷受容領域18′内では、バンドiz’pの輪郭は、距離ILaet□1 と距離Lag。mb+aaとが等しいことを維持するために、対応距離3分、半 径方向内方に湾曲している。The shape of the band 12'P before assembly is such that the band 12' has the desired compression pre-rotation after assembly. From the shape defined by equilibrium equations (1) and (2) to yield the It has to come off. Between the load receiving areas 1g', the band 12'P is flat before assembly. It is curved radially outward from the shape of the equilibrium curve 22. The maximum radial deviation is , occurring at the center between the load-receiving areas 18', which is indicated by H in FIG. Ru. Within the load-receiving region 18', the contour of the band iz'p extends over a distance ILaet□1 and distance Lag. In order to keep mb+aa equal, the corresponding distance is 3 minutes, half Curved radially inward.
組立てられたときは、バンド12’Aの負荷受容領域1g’ は、ストラット1 6によって、距離5分半径方向外方に保持される。組立てられたロータで、負荷 受容領域1g’間のバンド12’Aの形状は、平衡曲線22の内側およびそれに 近接して存するよう変化する。距離J、およびかくて対応する距離Hは、ロータ 10’が組立てられたときに充分な構造と剛性を有し、かつロータ10′がロー タ10′ で処理されるサンプル容器内の特異な充填量に耐えることを確実とす るに必要なプリロードの大きさによって決定される。When assembled, the load receiving area 1g' of the band 12'A is the same as the strut 1 6, it is held radially outward a distance of 5 minutes. With the assembled rotor, the load The shape of the band 12'A between the receiving areas 1g' lies within and to the equilibrium curve 22. change to exist in close proximity. The distance J, and thus the corresponding distance H, is 10' has sufficient structure and rigidity when assembled, and the rotor 10' 10' to ensure that it can withstand the unusual filling volume in the sample container being processed. determined by the amount of preload required.
ストラット16にバンド12’ によって付与されるプリロードの大きさは、バ ンド12′への負荷受容領域18’ が対応する組立前のバンド12’Pの負荷 受容領域18’ の半径方向外方に存している距離Jの関数である。プリロード の大きさは、作動中のバンドにおける引張の大きさより充分に小さく、かつ上述 の機能を達成するのに要求される大きさであることのみが必要であるということ に注意すべきである。選定されたプリロードにかかわらず、バンドは、作動中、 設計平衡曲線の形状をとる傾向にあり、かつストラットにおける圧縮力は、好ま しい場合には0である所定の値に近づ(。The amount of preload imparted to the strut 16 by the band 12' is determined by the band 12'. The load receiving area 18' on the band 12' corresponds to the load on the band 12'P before assembly. It is a function of the distance J lying radially outside the receiving area 18'. preload The magnitude of is sufficiently smaller than the magnitude of the tension in the band during operation, and need only be of the size required to accomplish the function of You should be careful. Regardless of the preload selected, the band will tends to take the shape of the design equilibrium curve, and the compressive force in the strut is If it is true, it approaches a predetermined value which is 0 (.
ロータが作動しているときのストラットの圧縮のこの度合の制御は、バンドが作 動中に式(1)、 (2)あるいは式(IA) 、 (2A)および(3A)に よって定義された、設計平衡形状にほとんど近似するという引張バンドロータで もって、唯一可能である。バンドは常に既知の形状に近づいているので、サンプ ルキャリア30またはパッド32の設計速度における半径方向位置は、プリロー ドとは独立に定められる。ロータが満足するよう設計される平衡曲線はそれ故に 、サンプルキャリアまたはパッドの半径方向位置がストラット16の端部の、ス トラットとサンプルキャリアまたはパッドとの間の圧縮負荷が、所定速度でOに 近づくよう予見された半径方向位置に一致するよう選ばれる。ストラット端部の 予見された半径方向位置は、ストラットの初期長さに、遠心作用下でのそれ自体 の力による長さの増大分を加えて決定される。This degree of control of strut compression when the rotor is running is controlled by the band During the operation, formulas (1), (2) or formulas (IA), (2A) and (3A) Therefore, a tensile band rotor that almost approximates the design equilibrium shape defined by Therefore, it is the only possibility. The bands are always approaching a known shape, so the sample The radial position of the carrier 30 or pad 32 at the design speed is It is determined independently from the The equilibrium curve that the rotor is designed to satisfy is therefore , the radial position of the sample carrier or pad is at the end of the strut 16. The compressive load between the trut and the sample carrier or pad is reduced to O at a predetermined speed. It is chosen to correspond to a radial position that is predicted to approach. strut end The foreseen radial position depends on the initial length of the strut itself under centrifugal action. It is determined by adding the increase in length due to force.
組立前の形状12’Pからその組立てられた(しかし休止状態の)形状12’A へのバンド12’の形状における上述の変化は、バンド12′にいくらかの曲げ 応力をもたらす。作動中、バンドの形状は、式(1)および(2)によって定義 されるような平衡形状に近づき、(設計速度のときは)はとんど近似するようさ らに変化する。From the pre-assembled shape 12'P to its assembled (but dormant) shape 12'A The above described change in the shape of band 12' to causes some bending in band 12'. bring about stress. During operation, the shape of the band is defined by equations (1) and (2) It approaches the equilibrium shape that is It changes further.
作動速度におけるロータが、式(1)および(2)によって定義されるような設 計平衡形状にほとんど近似するということを証明するために、上述の写真技術が 用いられ得る。作動中のバンドの形状は組立前のバンド12’Pの形状と異なる から、バンドは曲げおよび純粋な引張りの両者による所定の全応力によって負荷 される。純粋な引張りによる応力は、バンド内における全応力の少な(とも90 %、より好ましくは95%である。If the rotor at operating speed is configured as defined by equations (1) and (2), In order to prove that the above-mentioned photographic technique almost approximates the equilibrium shape, can be used. The shape of the band during operation is different from the shape of band 12'P before assembly. , the band is loaded with a given total stress both in bending and in pure tension. be done. Pure tensile stress results in a small total stress within the band (both 90 %, more preferably 95%.
一定断面のバンドに対してこのセクションで述べたのと同じ考察が、同等の効力 をもって、異なる断面のバンド、すなわち式(LA)、 (2A)および(3A )を満たすバンドにも適用される。The same considerations mentioned in this section for bands of constant cross-section are equally valid. , bands of different cross sections, i.e. formulas (LA), (2A) and (3A ) also applies to bands that satisfy
しかしながら、プリロードを付与するよう形成されたバンドは、ストラット16 とサンプルキャリア30または伝達パッド32との間のインターフェース57が バンド12または12’からの圧縮プリロードを支持しなければならない。加え て、インターフェース57は、ハブ14からサンプルキャリア30または伝達パ ッド32へ、およびバンド12.12’にトルクを伝達できねばならない。However, the band formed to impart preload does not fit the strut 16. and the sample carrier 30 or transfer pad 32. Compression preload from band 12 or 12' must be supported. addition The interface 57 connects the hub 14 to the sample carrier 30 or transfer pad. It must be possible to transmit torque to the head 32 and to the band 12.12'.
第11図では、ストラット16とサンプルキャリア30との間のインターフェー ス57は、積極的にトルクを伝達する能力がある単純なインターフェースジオメ トリを提供する弧形状を有している。第14図では、ストラット16とサンプル キャリア30との間のインターフェース57は、舌部−溝配列の形態をとる。ス トラット16端部の突起64は、ストラット16からサンプルキャリア30へ積 極的なトルク伝達をもたらすために、サンプルキャリア30の溝65に係合する 。In FIG. 11, the interface between struts 16 and sample carrier 30 is shown. The base 57 is a simple interface geometry capable of actively transmitting torque. It has an arc shape that provides a bird. In Figure 14, strut 16 and sample The interface 57 with the carrier 30 takes the form of a tongue-and-groove arrangement. vinegar A protrusion 64 at the end of the strut 16 allows loading from the strut 16 to the sample carrier 30. engages groove 65 in sample carrier 30 to provide polar torque transmission .
振り子式パケットロータに対し、ストラット16から負荷伝達パッド32ヘトル クを伝達するために、同様の配列が用いられ得る。しかしながら、振り子式パケ ットロータの場合は、各ストラット16の端部が2つのトラニオンアーム16A 、 16Bを形成するために分割されている。各アームの端部は、パッド32の それぞれ対応する形状の凹部67A、 67Bに係合すべく弧状に形成されてい る。この配列は第17図に示されている。代わりに、各アーム16A、 16B の端部にはそれぞれ突起1)4A、 64Bが設けられてもよい。各突起64A 、 64Bは、パッド32の対応するそれぞれの溝65A、 65Bに係合する 。For pendulum packet rotors, load transfer pad 32 hetorl from strut 16 A similar arrangement can be used to convey the message. However, the pendulum type package In the case of a rotor, each strut 16 has two trunnion arms 16A at the end. , 16B. The end of each arm is attached to the pad 32. They are formed in an arc shape to engage with the correspondingly shaped recesses 67A and 67B. Ru. This arrangement is shown in FIG. Instead, each arm 16A, 16B The protrusions 1) 4A and 64B may be provided at the ends of the protrusions 1) 4A and 64B, respectively. Each protrusion 64A , 64B engage with the corresponding grooves 65A and 65B of the pad 32, respectively. .
負荷受容領域18.18’内にサンプルキャリア30またはパッド32を支持す るために半径方向外方に延びるストラット16を有することは、バンド12.1 2’およびストラット端部間の相対運動に起因する剪断および横方向応力を排除 する。これは、ロータ作動中の重大な不釣合状態の場合に最も有益である。不釣 合状態は、ロータ内で処理されるサンプル容器の差別的な充填量から、またはロ ータ10’ により処理できる決まった数から1つ以上の容器が欠如することか ら存在し得る。サンプルキャリア30間の差別的な負荷は、ストラット16にお ける差別的な圧縮負荷によって適合される。ストラットは、サンプルキャリアに 作用している遠心力の作用線に整列しているので、剪断ないしは横方向の負荷は ストラットには誘導されない。Supporting the sample carrier 30 or pad 32 within the load receiving area 18.18' The band 12.1 has struts 16 extending radially outwardly to Eliminates shear and lateral stresses due to relative motion between 2' and strut ends do. This is most beneficial in case of severe unbalance conditions during rotor operation. Poor catch The condition is determined by the differential filling of sample containers processed in the rotor or by The absence of one or more containers from the fixed number that can be processed by the computer 10' may exist. Differential loads between sample carriers 30 are applied to struts 16. It is adapted by differential compressive loading. Strut into sample carrier It is aligned with the line of action of the centrifugal force acting on it, so no shear or lateral loads Not guided by struts.
第11図から第13図のロータlo′ に用いられるサンプルキャリア30は、 第4図から第9図との関連で説明したものと概ね同じである。The sample carrier 30 used for the rotor lo′ in FIGS. 11 to 13 is It is generally the same as that described in connection with FIGS. 4 to 9.
特に、第11図および第13図は平面図、第12図は垂直断面図であり、サンプ ルキャリア3oを有するロータ10’ を示している。各サンプル受入れキャビ ティ36の軸線36Aは、ロータ10’の回転軸線10’Aに平行である。かか る図は、第6図および第7図に類似している。In particular, FIGS. 11 and 13 are plan views, and FIG. 12 is a vertical cross-sectional view. 1 shows a rotor 10' having a rotor carrier 3o. Each sample receiving cavity The axis 36A of the tee 36 is parallel to the rotational axis 10'A of the rotor 10'. Kaka The figures shown are similar to FIGS. 6 and 7.
第15図および第16図は本発明によるバンド12.12’を有するロータ10 ’の平面および垂直断面図であり、サンプルキャリア30は固定角ロータを定め るべく形状付けられている。サンプルキャリア3o内のサンプルキャビティ36 ノ軸線36Aは、ロータ10’ (7)回転軸1i10’Aに関して傾斜されて いる。かがる図は第4図および第5図に類似している。15 and 16 show a rotor 10 with a band 12, 12' according to the invention. ’, the sample carrier 30 defines a fixed angle rotor. It is shaped as much as possible. Sample cavity 36 in sample carrier 3o The axis 36A is inclined with respect to the rotation axis 1i10'A of the rotor 10' (7). There is. The overcast diagram is similar to Figures 4 and 5.
さらに他の代替として第17図から明らかなように、サンプルキャリア30は振 り子式であってもよい。このために、キャリア30はストラット16のアーム1 6A、16Bに回動可能にマウントされており、遠心作動時にサンプルキャリア 30の各キャビティ36の軸線36Aは、一般に垂直の第1位置から、一般に水 平の第2位置に動(。第2の位置では、サンプルキャリア30の軸線36Aは、 ロータlO′の回転軸線10′Aに一般に直交する面内に存する。厳密に図示の 目的のために、サンプルキャリア30の2つは第1の位置に、他の2つのキャリ アは第2の位置に示されている。さらに、サンプルキャリア30の端部が、バン ド12の適用負荷受容領域18内に配置された負荷伝達パッド32に対抗して支 持された位置に、半径方向外方に移動するような手段が設けられている。As yet another alternative, as is clear from FIG. 17, the sample carrier 30 is It may be a Riko style. To this end, the carrier 30 is attached to the arm 1 of the strut 16. It is rotatably mounted on 6A and 16B and serves as a sample carrier during centrifugation. The axis 36A of each of the 30 cavities 36 extends from a generally vertical first position to a generally The sample carrier 30 is moved to a flat second position (in the second position, the axis 36A of the sample carrier 30 is It lies in a plane generally perpendicular to the axis of rotation 10'A of the rotor lO'. exactly as shown For this purpose, two of the sample carriers 30 are placed in the first position and the other two A is shown in the second position. Furthermore, the end of the sample carrier 30 support against a load transfer pad 32 located within the applied load receiving area 18 of the board 12. In the held position, means are provided for moving radially outwardly.
前述した製造技術の代替として、場合に応じてサンプルキャリア30または負荷 伝達バッド32をマンドレル内のキャビティに適正に位置決めすることが好都合 であるかもしれない。サンプルキャリア30またはパッド32の外側表面は、か くてバンド12.12’の内側表面を定めるマンドレルの形状の一部となる。接 着剤のストライプ21がサンプルキャリア30またはパッド32に施される。か くて、バンド12.12’が、マンドレル上にトウまたはテープのいずれかを用 いてフィラメントワインディングによって形成される。代わりに、サンプルキャ リア30の材質に接着する樹脂が、バンド12.12’の樹脂として用いられて もよい。バンド1242’のワインディングの前に、キャリア30の外側表面は 、結合が望まれる領域(前述の細いストライブ)のみを残して、適当な剥離剤で もってマスクされる。As an alternative to the manufacturing techniques described above, sample carriers 30 or loads, as the case may be. It is advantageous to properly position the transmission pad 32 in the cavity within the mandrel. It may be. The outer surface of sample carrier 30 or pad 32 is This forms part of the shape of the mandrel that defines the inner surface of the band 12.12'. Contact A stripe 21 of adhesive is applied to a sample carrier 30 or pad 32 . mosquito and the band 12.12' is placed on the mandrel using either tow or tape. It is formed by filament winding. Instead, the sample cache The resin that adheres to the material of the rear 30 is used as the resin of the band 12 and 12'. Good too. Prior to winding of band 1242', the outer surface of carrier 30 is , with a suitable stripping agent, leaving only the areas where bonding is desired (the thin stripes mentioned above). It will be masked.
ストラット16は、場合に応じてサンプルキャリア30またはパッド32に締り 嵌めによってマウントされる。Struts 16 are tightened to sample carrier 30 or pad 32, as the case may be. Mounted by snapping.
これは負荷受容領域18.18’間においてバンド12.12’を、適当に形成 されたジョー(jaws)を用いて負荷受容領域間の中心を内側に単に絞り込む ことにより、直線状にすることによって達成される。これは、事実上、サンプル キャリア30またはパッド32を外方に移動させ、ハブ14およびストラット1 6が挿入されるのを許容する。ジョーを取外すと、適当にプリロードが付与され 組立てられたバンドが得られる。This appropriately forms a band 12.12' between the load receiving areas 18.18'. Simply squeeze the center between the load receiving areas inward using the jaws This is achieved by making it straight. This is effectively a sample The carrier 30 or pad 32 is moved outwardly and the hub 14 and strut 1 6 is allowed to be inserted. When the jaw is removed, a suitable preload will be applied. An assembled band is obtained.
上述したような本発明の教示する利益を有する当業者は、これに対し多数の変形 をなし得るであろう。しかしながら、このような変形は付属の請求の範囲によっ て定義されるように、本発明の企図する範囲に存する。Those skilled in the art having the benefit of the teachings of the present invention as described above will appreciate that there are numerous variations thereof. will be able to do it. However, such variations are subject to the appended claims. within the contemplated scope of the present invention.
付記 第3A図の自由物体(free body)の線図を参照して、平衡曲線に対す る一群の式1.2およびIA、 2A、 3Aの導関数、およびそれによりバン ド12の形状が理解され得る。第3A図に、平衡曲線22の中心点22Gおよび 所定の端部点22L−2との間のバンドの部分が示されている。Additional notes Referring to the free body diagram in Figure 3A, calculate the equilibrium curve. A set of equations 1.2 and the derivatives of IA, 2A, 3A, and thereby the band The shape of the door 12 can be seen. FIG. 3A shows the center point 22G of the equilibrium curve 22 and The portion of the band between predetermined end points 22L-2 is shown.
直角座標と極座標系に対する基準軸も示されている。Reference axes for rectangular and polar coordinate systems are also shown.
導関数で、端部点22L−2はバンド12上で負荷受容領域18−2 (第1図 参照)に位置し、負荷受容領域は適用された負荷がそこを通って作用する点とし て記される。In the derivative, the end point 22L-2 is located on the band 12 in the load receiving area 18-2 (Fig. ), and the load-receiving area is the point through which the applied load acts. It is written as follows.
実際のバンドでは、負荷受容領域はバンド上で、有限の距離をもつ。これらの各 点でのバンドの半径は、それぞれRoとRLとで示される。ある半径Rと半径R 8どの間の角度距離は角度θで示される。平衡曲線22の中心点22Cと端部点 22L−1との第3A図には図示されていない平衡曲線22の部分は、第3A図 に示した平衡曲線22の部分と対称である。In a real band, the load receiving area has a finite distance on the band. each of these The radius of the band at a point is denoted Ro and RL, respectively. A certain radius R and radius R The angular distance between the two is indicated by the angle θ. Center point 22C and end points of equilibrium curve 22 The portion of the equilibrium curve 22 that is not shown in FIG. 3A with 22L-1 is shown in FIG. 3A. It is symmetrical to the part of the equilibrium curve 22 shown in FIG.
自由物体の線図は、バンドが回転している間にバンド12に働(力を図示してい る。本発明に基づき、バンド12は休止中も回転中も同じ形状をしている。バン ドの形状は、バンドの回転中は引張力だけを受ける。言い換えれば、バンドの回 転中は、バンドの引張力はバンドの質量によるバンド上に働(遠心力および負荷 受容領域におけるバンド上の負荷と釣合う。The free body diagram illustrates the force acting on band 12 while the band is rotating. Ru. According to the invention, the band 12 has the same shape both when it is at rest and when it is rotating. van The shape of the band is subject to only tensile forces during rotation of the band. In other words, the band's During rolling, a tensile force on the band acts on the band due to the mass of the band (centrifugal force and load Balances the load on the band in the receiving area.
自由物体の線図かられかるように、バンドの区分の各端部には引張力がかかる。As can be seen from the free-body diagram, each end of a section of the band is subjected to a tensile force.
引張力はToおよびTで示され、それぞれバンドの中心点22Cと端部点22L −1にかかる引張力を示している。バンド上にかかる図示された引張力の大きさ は、もともとサンプルの重さで生じるバンド上の負荷とサンプルキャリアの重さ で生じるバンド上の負荷を含む、バンドの質量の中心に作用する遠心力はFで示 される。The tensile forces are denoted To and T, respectively at the center point 22C and end point 22L of the band. It shows the tensile force applied to -1. The magnitude of the illustrated tensile force on the band is the load on the band originally caused by the weight of the sample and the weight of the sample carrier. The centrifugal force acting on the center of mass of the band, including the load on the band caused by be done.
X方向において、これらの力を総計しその後微分することにより以下のようにな る: dFx= −dT、 (A) 同様に、X方向において、これらの力を総計しその後微分することにより以下の ようになる:dF、 =dT、 (B) 第3B図および第3C図かられかるように、バンドの微分区分(differe ntial segment)dsの質量がdll、その断面積がA、その角速 度がωで、密度がγであるとすると、バンドの微分区分の微分遠心力dFは次の ように表わされる: dF= Rc、+ ”dIo(C) 微分質量dmの代わりに(γA ds>(1/g)での表現を式(C)に代入し て: dF = (y A ω”)(1/g) (Rds) (DJ第3C図より、相 似三角形から: dF/dFx= R/x ; dF/dFy= R/ydF、 =dF(x/R ) ; dF、=dF(y/R) (E)式(DJおよび(E)から、dFの成 分は:dF、 = (y A ω”)(1/g)x ds (F)dF、 = (y A ω”)(1/g)y ds (G)式(A)および(F)から: dT、/ds= −(r A ω”) (1/g)x (H)および式CB)と (G)から: dT、/ds= (y A ω”) (1/g)y (I)第3A図の自由物体 の線図から: T”=Ty” +T、” 微分して2で除して: TdT =T、dT、 +T、dT工 TdT =T、[(T、/T、)dT、 +dT、l (J)ベクトルdsとT の方向が同じなので(バンドの区分の端面に直交)、第3A図の相似三角形より :(Ty/T−) =(dy/dx) ; T、=T(dx/ds) (K)式 (K)を式(J)に代入して: TdT = T(dx/ds) [−(dy/dx)dT、+ dT、] (L )式(L)を簡単にして: dT = −(dT、/ds)dy+ (dT、/ds)dx (MJ式(H) と(I)より: dT=−[(γA ω”) (1/g)yldy+〔(γA(A)勺(1/g) xl dx (N)および dT= −(y A c、+”)(1/g)(y dy+x dx) (0)バ ンドの断面を一定と仮定し、式(0)を限界値T0からTまで積分して: T−T。= −(y A ω”)(1/2g)(y” −Ro” +X=)(P ) 第3C図より(y” +x”) =R’″を考慮して、式(P)は:T−T0= −(T A ω”)(1/2g)(R” −Ro”) (Q)因子R0′で式( Q)をく(り出し並べ換えて、T=To−[(y A ω”)(1/2g)lR o”[(R/Ro)”−1](R) 式(R)をT。で除し、バンドの断面が一定であるという仮定を再考慮し、応力 が単位面積当りの引張力である(すなわち、σ。=To/Ao)ことを考えて、 式(R)は: T/T0= 1− [(Y(、J” Ro”)(I/2g) (1/ao))X [(R/R6)”−11(S) および T/T0= 1− (K/2 [(R/RO)” −1)) (T)ここで、K = [(Y ω” Ro町(1/g) (1/cy o)l (2)第3A図の 自由物体の線図より、原点の回りのモーメントを総計して: TORO= TθR(U) Tθ/To =R0/R(V) 第3A図で、ベクトルTの力の三角形より:TR” + Tθ2=T2 並べ換えてT。!で除し: (TI/To)”= (T/To)” −(To/To)” (W)式(■)と (T)とを式(W)へ代入して:(T*/To)”= (1−(K/2 [(R /RO)” −1]))”(TR/T、) =RAD (1−(K/2 [(R /RO)” −11))”−(R,/R)” (X) 式(X)の右辺にR/R,を乗じ、左辺に (T0/To)を乗じて(式(V) より (T、/To)はR/R,に等しい):(T、/To) = (R/R, ) RAD (1−(K/2[(R/R,)”−11))”−(R,/R)” (Y) ベクトルRdθおよびベクトルdRは、それぞれベクトルT。およびT3と同じ 方向に延びているので、相似三角形より: T、/To= dR/Rdθ (21 式(Z)の分子と分母に(1/R,)をかけて:T、l/Tθ= d(R/RO )/[(R/R,)dθ] (AA)簡単にして: (R/R,)(T、/T )= d(R/R,)/do (BB)θ したがって、一定の面積を持つバンドで、式(Y)を式(BB)に代入して: d(R/R,)/dθ= (R/rto)”xRAD (1(K/2[(R/R e)”−1]))” −(R/Ro)”ここで、K= [(y CJ ” Ro ”) (1/g) (1/a 、)]、0 <K <1 (2) 定数には、微分方程式(1)を満足する式各々に対する形状ファクタ(shap e factor)Kを定義する。バンドは回転中は引張力だけを受けるので、 形状ファクタにはO<K<1の範囲に限られなければならない。もしKがこれら の限界を超えたら、平衡状態が保てなくなる。Kの限界に関する物理的説明は、 本発明のバンドによって適合され得る負荷の範囲を考慮して理解できる。In the X direction, by summing up these forces and then differentiating them, we get the following: Ru: dFx=-dT, (A) Similarly, in the X direction, by summing these forces and then differentiating them, we get the following: It becomes: dF, = dT, (B) As can be seen from FIGS. 3B and 3C, the differential division of the band ntial segment) The mass of ds is dll, its cross-sectional area is A, and its angular velocity is If the degree is ω and the density is γ, the differential centrifugal force dF of the differential section of the band is expressed as: dF= Rc,+ dIo(C) Instead of the differential mass dm, substitute the expression (γA ds>(1/g) into equation (C) hand: dF = (y A ω”) (1/g) (Rds) (From DJ Figure 3C, the phase From a quasi-triangle: dF/dFx=R/x; dF/dFy=R/ydF, =dF(x/R ); dF, = dF(y/R) (E) Formula (From DJ and (E), the composition of dF Minutes are: dF, = (y A ω”) (1/g) x ds (F) dF, = (y ω ω”)(1/g)y ds (G) From formulas (A) and (F): dT, /ds = − (r A ω”) (1/g) x (H) and formula CB) From (G): dT, /ds = (y A ω”) (1/g) y (I) Free object in Figure 3A From the line diagram: T”=Ty”+T,” Differentiate and divide by 2: TdT = T, dT, +T, dT engineering TdT = T, [(T, /T,)dT, +dT, l (J) Vector ds and T Since the directions of are the same (perpendicular to the end faces of the band sections), from the similar triangles in Figure 3A, :(Ty/T-) = (dy/dx); T, =T(dx/ds) (K) formula Substituting (K) into formula (J): TdT = T (dx/ds) [-(dy/dx) dT, + dT,] (L ) Formula (L) can be simplified to: dT = - (dT, /ds) dy + (dT, /ds) dx (MJ formula (H) From (I): dT=-[(γA ω”) (1/g)yldy+[(γA(A)勺(1/g) xl dx (N) and dT = - (y A c, +”) (1/g) (y dy + x dx) (0) Assuming that the cross section of the waveform is constant, integrating equation (0) from the limit value T0 to T: T-T. = − (y A ω”) (1/2 g) (y” − Ro” + X =) (P ) From Figure 3C, considering (y" + x") = R'", formula (P) is: T-T0 = −(T A ω”) (1/2g) (R” − Ro”) (Q) Formula ( Q) and rearrange it, T=To-[(y A ω”)(1/2g)lR o"[(R/Ro)"-1](R) Formula (R) is T. and reconsidering the assumption that the cross section of the band is constant, the stress Considering that is the tensile force per unit area (i.e., σ.=To/Ao), Formula (R) is: T/T0=1-[(Y(,J"Ro")(I/2g)(1/ao))X [(R/R6)”-11(S) and T/T0=1-(K/2 [(R/RO)”-1)) (T) Here, K = [(Y ω” Ro Town (1/g) (1/cy o)l (2) In Figure 3A From the free object diagram, sum up the moments around the origin: TORO= TθR(U) Tθ/To = R0/R(V) In Figure 3A, from the triangle of force of vector T: TR” + Tθ2 = T2 Rearrange T. ! Divide by: (TI/To)”= (T/To)” -(To/To)”(W) Formula (■) and (T) into equation (W): (T*/To)”=(1-(K/2)[(R /RO)"-1]))"(TR/T,) = RAD (1-(K/2) [(R /RO)"-11)"-(R,/R)"(X) Multiply the right side of formula (X) by R/R, and multiply the left side by (T0/To) (formula (V) (T, /To) is equal to R/R,): (T, /To) = (R/R, ) RAD (1-(K/2[(R/R,)"-11))"-(R,/R)" (Y) Vector Rdθ and vector dR are each vector T. and same as T3 Since it extends in the direction, from similar triangles: T, /To=dR/Rdθ (21 Multiply the numerator and denominator of formula (Z) by (1/R,): T, l/Tθ=d(R/RO )/[(R/R,)dθ] (AA) Simplify: (R/R,)(T,/T)=d(R/R,)/do(BB)θ Therefore, for a band with a constant area, by substituting equation (Y) into equation (BB): d(R/R,)/dθ= (R/rto)”xRAD (1(K/2[(R/R e)"-1]))"-(R/Ro)"Here, K=[(y CJ""Ro ”) (1/g) (1/a, )], 0 < K < 1 (2) The constants include shape factors for each equation that satisfies differential equation (1). e factor) K is defined. Since the band receives only tensile force while rotating, The shape factor must be limited to the range O<K<1. If K is these If the limit is exceeded, equilibrium cannot be maintained. The physical explanation for the limit of K is It can be appreciated by considering the range of loads that can be accommodated by the band of the invention.
第3D図かられかるように、微分方程式(1)は平衡曲線群を定義する。形状フ ァクタかに=1ならば、平衡曲線は円形になる。しかし、円形の平衡曲線は、バ ンドが受ける負荷を支持するのに使われるバンドの引張力の成分がないことを意 味する。回転中に、引張力だけを受けるバンドがゼロ負荷を収容するという非実 際的な結果となるであろう。従って、負荷を支持するためには、円形のバンドは 必ず曲げを受けねばならない。As can be seen from Figure 3D, differential equation (1) defines a family of equilibrium curves. Shape If the factor K = 1, the equilibrium curve will be circular. However, the circular equilibrium curve means that there is no component of the tensile force in the band used to support the load experienced by the band. Taste. During rotation, it is unrealistic that a band subjected to only tensile forces accommodates zero load. The results will be significant. Therefore, to support the load, a circular band is It must undergo bending.
形状ファクタかに=Oである場合、平衡曲線は直線になる。この場合、バンドの 質量に及ぼす遠心力の支持に使えるバンドの引張力の成分はない。直線形状の平 衡曲線を持ち回転中に引張力だけを受けるバンドは質量ゼロでなければならず明 らかに不合理な結果となる。If the shape factor = O, the equilibrium curve will be a straight line. In this case, the band's There is no component of the band's tensile force that can be used to support the centrifugal force on the mass. straight line flat It is clear that a band that has an equilibrium curve and receives only a tensile force during rotation must have zero mass. This is clearly an unreasonable result.
したがって、回転中に引張力だけを受ける本発明のバンドは必然的にO<K<1 の範囲の形状ファクタKを持つ。Therefore, the band of the invention subjected only to tensile forces during rotation necessarily has O<K<1 It has a shape factor K in the range of .
本発明に基づ(全てのバンドの平衡曲線(すなわち、回転中は引張力だけを受け る)は、式(1)で定義された平衡曲線群の一つにほぼ一致するバンド部分の中 心点と端部点との間の平衡曲線を示す。Based on the present invention (equilibrium curves of all bands (i.e. subjected only to tensile force during rotation) ) is in the band portion that approximately corresponds to one of the equilibrium curves defined by equation (1). Figure 3 shows the equilibrium curve between the center point and the end points.
実際のロータで使われるバンドの平衡曲線を決めるために、最初にバンドは、バ ンドをハブに取付けるストラットから取外される。次に実際のバンドの輪郭がプ ロットされる。平衡曲線はバンドの中心を通り延びている。実際のロータでは、 回転軸線から負荷点(半径RL)を通る半径の角度θ(度において)は以下の関 係かられかる: θ= 360/(2N) ここでNはロータ上の場所(places)の数である。それゆえ、実際のロー タの平衡曲線の一つの端部点は、実際のロータの負荷受容領域にちょうど隣接し たバンド上の点になる。バンドの中心点(半径R,)は、はとんどが(必然性は ないが)ストラットをバンドに取付ける点である。バンドが回転中に引張力だけ を受ける場合、バンドの平衡曲線は第3D図に示された平衡曲線群の一つとほぼ 一致する。すなわち、実際のロータからのバンドの平衡曲線は、RoとRLとの 間の範囲にある曲線群の一つにあてはまるか、あるいは平衡曲線群の一つの所定 の範囲に入る。To determine the band equilibrium curve used in an actual rotor, the band is first removed from the strut that attaches the head to the hub. Next, the actual band outline will be printed. lot will be made. The equilibrium curve extends through the center of the band. In the actual rotor, The angle θ (in degrees) of the radius passing through the load point (radius RL) from the axis of rotation is related to: Received from the person in charge: θ=360/(2N) where N is the number of places on the rotor. Therefore, the actual row One end point of the rotor's equilibrium curve is exactly adjacent to the load-bearing area of the actual rotor. point on the band. The center point (radius R,) of the band is almost always (the necessity is This is the point of attaching the strut to the band. Only the tensile force is applied while the band is rotating. , the equilibrium curve of the band is approximately one of the equilibrium curves shown in Figure 3D. Match. In other words, the equilibrium curve of the band from the actual rotor is the relationship between Ro and RL. one of the curves in the range between, or one of the equilibrium curves falls within the range of
このようなバンドが引張力だけを受けることを証明するために、脆性ラッカーテ ストを行うことができる(好ましくは、既に述べたように、ロータをストラット から取外す前)。脆性ラッカーテストについては、オハイオ州コロンバスのCh arles E、MerrillBooks社発行のRichard C,Do veとPaul H,Adams共著のrExperimental 5tre ss Analysis and MotionMeasurement J (1964年)に述べられている。バンドが引張力だけを受けることを確かめる 別の試験もできる。このような試験ではバンドの半径方向表面の内側と外側に歪 ゲージをマウントすることを含んでいる。To prove that such a band is subjected only to tensile forces, a brittle lacquer struts (preferably, as already mentioned, strut the rotor) before removing it from the For brittle lacquer testing, please contact Ch. arles E, Richard C, Do published by Merrill Books. rExperimental 5tre co-authored by ve and Paul H, Adams ss Analysis and Motion Measurement J (1964). Make sure the band only experiences tension Other tests are also available. Such tests apply strain to the inside and outside of the radial surface of the band. Includes mounting the gauge.
一方、はじめの微分方程式(1)および(2)では、バンドの断面積A(第3B 図)が一定であるので、バンドの引張力またそれゆえ応力が変化することになる 。しかしながら、本発明は、応力が一定で断面積が変化するという反対の場合の バンドに対しても企図され得るものである。On the other hand, in the first differential equations (1) and (2), the cross-sectional area A of the band (3rd B (Fig.) is constant, the tensile force and therefore the stress in the band will change. . However, the present invention deals with the opposite case where the stress is constant and the cross-sectional area changes. It may also be contemplated for bands.
変化する断面をもち一定の応力を受けるバンドに対して: dT=−(yAω”)(1/g)(ydy+xdx) (0)分子と分母に2を 乗じて、また応力は単位面積当りの引張力である(つまり、σ= T/A)であ ることを考慮して、 dT= −(y T ω”)(1/2g) (1/ao)(2ydy +2xd x)(CC) 式(CC)で、両辺をTで割り、y2とX3の導関数を考えて: dT/T= −(y ω”) (1/2g) (1/a o) (dy”+ d x”)(DD) 第3C図でd y ” + dx” = d(R”)であることを考えて: dT/T=−(γω2) (1/2g) (1/σ。) (dR”) (EE) 限界値T。からTまで(変数Tに対し)、限界値R8からRまで(変数Rに対し て)、式(DD)を積分して因数R,でく(り出しくfactoring Ro ) :1n(T/To) = (γω”RO”) (1/2g) (1/cy o)X[(R/Ro)”−1] (FF) しかし、式(2)のKを考えて、式(FF)は:in (T/To) = −K /2 [((R/R0) ” −1] (GG)自然対数をとり: (T/To)= exp (−K/2[(R/Ro)” l]) (HH)モー メントを総計し、式fW)と(V)がら:(Tll/To) =RAD (r/ ra)” −(R/R,)” (II)式(HH)から: (T*/To) = RAD eXp (−K[(R/Ro)” −1])−( R/R,)” (JJ) 式(JJ)の右辺にR/Roを掛は左辺に (T、/T8) を掛け(これは式 (V)よりR/ROに等しい):(Tll/To) = (R/Ro) RAD exp (−K[(R/Ro)−11)−(R/RO)” (KK) この式は次の式に等しい: (Tll/To) =RAD [(R/Re円x (exp(K[(R/Re) ” −11) 1) (LL)相似三角形より式(Z)と式(AA)は:(TR /Tθ) = d(R)/Rdθ= d(R/R,、)/(R/RO)dθd( R/RO)/dθ= (R/R,)(TR/To) (BB)したがって、一定 の応力を受けるが可変の断面積を持つバンドに対して: d(R/R,)/dθ=(R/Ro) RAD [(R/Ra)”]X (ex p(−K[(R/Ra)” −1]) −1) (LA)K=[(γω” Ro ”) (1/g) (1/σ。)] (2A)(A/A0)”exp(−(K/ 2)[(R/R0)” −1]) (3A)FIG、13 FIG、14 FIG、18 FIG、17 18,181 補正書の写しく翻訳文)提出書 (特許法第184条の8) 平成5年9月1日For a band with varying cross section and constant stress: dT=-(yAω”)(1/g)(ydy+xdx) (0) Set 2 to the numerator and denominator Also, the stress is the tensile force per unit area (i.e., σ = T/A). Considering that, dT=-(yTω”)(1/2g)(1/ao)(2ydy+2xd x) (CC) In formula (CC), divide both sides by T and consider the derivatives of y2 and X3: dT/T=-(y ω”) (1/2g) (1/a o) (dy”+ d x”) (DD) Considering that d y” + dx” = d(R”) in Figure 3C: dT/T=-(γω2) (1/2g) (1/σ.) (dR”) (EE) Limit value T. to T (for variable T), from limit value R8 to R (for variable R) ), the equation (DD) is integrated to obtain the factor R, ): 1n (T/To) = (γω"RO") (1/2g) (1/cy o)X[(R/Ro)”-1] (FF) However, considering K in equation (2), equation (FF) becomes: in (T/To) = -K /2 [((R/R0)”-1] (GG) Take the natural logarithm: (T/To) = exp (-K/2 [(R/Ro)" l]) (HH) mode sum up the equations fW) and (V): (Tll/To) = RAD (r/ ra)"-(R/R,)" (II) From formula (HH): (T*/To) = RAD eXp (-K[(R/Ro)"-1])-( R/R,)” (JJ) Multiplying the right side of the formula (JJ) by R/Ro means multiplying the left side by (T, /T8) (this is the formula (V) equals R/RO): (Tll/To) = (R/Ro) RAD exp (-K[(R/Ro)-11)-(R/RO)" (KK) This expression is equivalent to: (Tll/To) = RAD [(R/Re circle x (exp(K[(R/Re) ”-11) 1) (LL) From similar triangles, equation (Z) and equation (AA) are: (TR /Tθ) = d(R)/Rdθ= d(R/R,,)/(R/RO)dθd( R/RO)/dθ= (R/R,) (TR/To) (BB) Therefore, constant For a band subjected to stress but with variable cross-sectional area: d(R/R,)/dθ=(R/Ro) RAD [(R/Ra)”]X (ex p(-K[(R/Ra)”-1])-1) (LA)K=[(γω”Ro ”) (1/g) (1/σ.)] (2A) (A/A0)”exp(-(K/ 2) [(R/R0)"-1]) (3A) FIG, 13 FIG. 14 FIG. 18 FIG. 17 18,181 Copy and translation of written amendment) Submission form (Article 184-8 of the Patent Law) September 1, 1993
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