JPH10180147A - ボールバランサ及びボールバランサを装着した遠心分離機 - Google Patents
ボールバランサ及びボールバランサを装着した遠心分離機Info
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- JPH10180147A JPH10180147A JP9101775A JP10177597A JPH10180147A JP H10180147 A JPH10180147 A JP H10180147A JP 9101775 A JP9101775 A JP 9101775A JP 10177597 A JP10177597 A JP 10177597A JP H10180147 A JPH10180147 A JP H10180147A
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- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/32—Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels
- F16F15/36—Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels operating automatically, i.e. where, for a given amount of unbalance, there is movement of masses until balance is achieved
- F16F15/363—Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels operating automatically, i.e. where, for a given amount of unbalance, there is movement of masses until balance is achieved using rolling bodies, e.g. balls free to move in a circumferential direction
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
- B04B9/14—Balancing rotary bowls ; Schrappers
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は遠心分離機など回転機械の自動バラ
ンサに関するものであり、回転体がアンバランスの状態
で運転しても、共振回転数以下時にロータの振動を過度
に大きくすることなく、高速回転時の振動を小さくする
ことである。 【解決手段】 バランサボディは円筒状に構成され、ボ
ールを円筒下部のほぼ内周全体に充填する。前記円筒に
おいて、ボールが底を離脱し円筒を上昇する回転数が、
共振回転数より高速になるように、下部円筒の内径と傾
斜角を設定する。前記円筒はボールが千鳥配列で並ぶこ
とを可能とする高さとし、高速回転時に円筒を上昇した
ボールが試料のアンバランス質量の反対側に２段になっ
て集まり、アンバランスを補正する。これより、共振回
転数時にバランサによるアンバランスの増加を無くし、
高速回転時にロータの振動を小さくする。
ンサに関するものであり、回転体がアンバランスの状態
で運転しても、共振回転数以下時にロータの振動を過度
に大きくすることなく、高速回転時の振動を小さくする
ことである。 【解決手段】 バランサボディは円筒状に構成され、ボ
ールを円筒下部のほぼ内周全体に充填する。前記円筒に
おいて、ボールが底を離脱し円筒を上昇する回転数が、
共振回転数より高速になるように、下部円筒の内径と傾
斜角を設定する。前記円筒はボールが千鳥配列で並ぶこ
とを可能とする高さとし、高速回転時に円筒を上昇した
ボールが試料のアンバランス質量の反対側に２段になっ
て集まり、アンバランスを補正する。これより、共振回
転数時にバランサによるアンバランスの増加を無くし、
高速回転時にロータの振動を小さくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は鉛直の回転軸を有す
る回転機械の自動バランサに関するものである。
る回転機械の自動バランサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から自動バランサには、例えば特許
公開昭５６−１３０２４９に記載されているように、環
状ケース内に液体を移動可能に封入した液体バランサ
や、環状ケース内に鋼球を移動自在に収納したボールバ
ランサがあり、図２１と図２２に従来のボールバランサ
の例を示す。環状ケース４０内には、全周の３０％から
６０％がボール２１に占められるよう適当数のボール２
１が充填されており、高速回転時にボール２１がアンバ
ランス質量１５の反対側に移動してアンバランス量を補
正し、回転軸の振動を抑制する効果がある。
公開昭５６−１３０２４９に記載されているように、環
状ケース内に液体を移動可能に封入した液体バランサ
や、環状ケース内に鋼球を移動自在に収納したボールバ
ランサがあり、図２１と図２２に従来のボールバランサ
の例を示す。環状ケース４０内には、全周の３０％から
６０％がボール２１に占められるよう適当数のボール２
１が充填されており、高速回転時にボール２１がアンバ
ランス質量１５の反対側に移動してアンバランス量を補
正し、回転軸の振動を抑制する効果がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】回転機械の一例である
遠心分離機は、試料を入れたロータを高速回転して試料
に高遠心加速度を与え、高密度の試料を半径方向外側の
層に、低密度の試料を半径方向内側の層に分離させる機
械である。また、回転の加速時や減速時に急速に速度を
変化させると試料が攪拌され、密度の差に従って分離し
た液状の試料が混合されてしまうため、加速や減速をゆ
っくり変化させ、試料の混合を防止している。遠心分離
機は高速で回転するため、ロータが振れる共振回転数を
超えて運転しており、前記共振回転数を加速時や減速時
にゆっくり通過させると、共振時の振動が大きくなるた
め、ロータを駆動する駆動部と筐体間には、共振時の振
動を少なくするためのダンパが設けられている。しか
し、アンバランスが過大な状態で運転すると、ダンパだ
けでは振動が吸収しきれず、ロータの共振時に大きな振
動や騒音を発生したりする。また、ある程度のアンバラ
ンスがあり、共振回転数を超えた高速回転数で長時間運
転すると、ロータが偏心して回転するので、回転軸の曲
げ荷重や回転軸用軸受の荷重が大きくなり、回転軸や軸
受の早期破損を引き起こす結果となる。よって、従来か
らロータの対面の試料の質量バランス調整を行い、少な
いアンバランス状態で運転を行うよう注意している。こ
のバランス調整は試料の量を調整したり補正錘を追加変
更等を行う等していたため、分離前のこの種の作業に時
間を要していた。
遠心分離機は、試料を入れたロータを高速回転して試料
に高遠心加速度を与え、高密度の試料を半径方向外側の
層に、低密度の試料を半径方向内側の層に分離させる機
械である。また、回転の加速時や減速時に急速に速度を
変化させると試料が攪拌され、密度の差に従って分離し
た液状の試料が混合されてしまうため、加速や減速をゆ
っくり変化させ、試料の混合を防止している。遠心分離
機は高速で回転するため、ロータが振れる共振回転数を
超えて運転しており、前記共振回転数を加速時や減速時
にゆっくり通過させると、共振時の振動が大きくなるた
め、ロータを駆動する駆動部と筐体間には、共振時の振
動を少なくするためのダンパが設けられている。しか
し、アンバランスが過大な状態で運転すると、ダンパだ
けでは振動が吸収しきれず、ロータの共振時に大きな振
動や騒音を発生したりする。また、ある程度のアンバラ
ンスがあり、共振回転数を超えた高速回転数で長時間運
転すると、ロータが偏心して回転するので、回転軸の曲
げ荷重や回転軸用軸受の荷重が大きくなり、回転軸や軸
受の早期破損を引き起こす結果となる。よって、従来か
らロータの対面の試料の質量バランス調整を行い、少な
いアンバランス状態で運転を行うよう注意している。こ
のバランス調整は試料の量を調整したり補正錘を追加変
更等を行う等していたため、分離前のこの種の作業に時
間を要していた。
【０００４】一般に、共振回転数（ロータを含む回転系
の固有振動数とロータの回転数が一致する回転数）にお
いては、上記したように振動が大きくなることが知られ
ているが、加えて、共振回転数以下の回転数において
は、回転系の重心位置がロータ中心より回転中心から遠
い位置に位置し、共振回転数以上の回転数においては、
位相が１８０°ずれるため、回転系の重心位置がロータ
中心より回転中心側に位置することが知られている。
の固有振動数とロータの回転数が一致する回転数）にお
いては、上記したように振動が大きくなることが知られ
ているが、加えて、共振回転数以下の回転数において
は、回転系の重心位置がロータ中心より回転中心から遠
い位置に位置し、共振回転数以上の回転数においては、
位相が１８０°ずれるため、回転系の重心位置がロータ
中心より回転中心側に位置することが知られている。
【０００５】従って、遠心分離機に上記の従来のボール
バランサを用いて運転すると、ロータが振動する共振回
転数に達する以前（共振回転数以下の回転数）では、ロ
ータは試料のアンバランスと同じ方向に振れてゆっくり
加速しているため、試料のアンバランス質量の方向にボ
ールが移動することになり、結果として、このボールが
アンバランスを更に大きくするよう働いてしまう。それ
故、結果的にはボールバランサが無い場合よりボールバ
ランサが有る場合の方が共振時の振動が大きくなり、外
箱に接触したり騒音が大きくなったりするという欠点を
有している。
バランサを用いて運転すると、ロータが振動する共振回
転数に達する以前（共振回転数以下の回転数）では、ロ
ータは試料のアンバランスと同じ方向に振れてゆっくり
加速しているため、試料のアンバランス質量の方向にボ
ールが移動することになり、結果として、このボールが
アンバランスを更に大きくするよう働いてしまう。それ
故、結果的にはボールバランサが無い場合よりボールバ
ランサが有る場合の方が共振時の振動が大きくなり、外
箱に接触したり騒音が大きくなったりするという欠点を
有している。
【０００６】しかし、共振回転数を過ぎて高速回転（共
振回転数以上の回転数）になると、ロータは試料のアン
バランスとは反対の方向に振れるため、ボールが試料の
アンバランス質量の反対方向に移動することになり、結
果として、このボールがアンバランス質量が小さくなる
ようバランスを自動調整し、ロータの振動は急激に少な
くなり、ボールバランサの効果を発揮することができ
る。
振回転数以上の回転数）になると、ロータは試料のアン
バランスとは反対の方向に振れるため、ボールが試料の
アンバランス質量の反対方向に移動することになり、結
果として、このボールがアンバランス質量が小さくなる
ようバランスを自動調整し、ロータの振動は急激に少な
くなり、ボールバランサの効果を発揮することができ
る。
【０００７】また、試料の許容アンバランス量を大きく
するため、ボールの全質量や環状ケースの直径を大きく
すると、試料のアンバランス量が少ないときでもボール
バランサにより共振時の振動が大きくなる。即ち、従来
のボールバランサはボールバランサにより共振時の振動
が大きくなるので、ボールの全質量や環状ケースの直径
を大きくできず、自動バランスのアンバランス質量の補
正量を大きくできないという問題があった。
するため、ボールの全質量や環状ケースの直径を大きく
すると、試料のアンバランス量が少ないときでもボール
バランサにより共振時の振動が大きくなる。即ち、従来
のボールバランサはボールバランサにより共振時の振動
が大きくなるので、ボールの全質量や環状ケースの直径
を大きくできず、自動バランスのアンバランス質量の補
正量を大きくできないという問題があった。
【０００８】即ち、図２１及び図２２に示すような従来
のボールバランサは、共振回転数以上の回転数ではバラ
ンスを自動調整する効果が発揮できるものの、共振回転
数以下の回転数及び共振回転数においては、逆に振動を
大きくする方向にボールバランサが働くという欠点を有
するものであった。
のボールバランサは、共振回転数以上の回転数ではバラ
ンスを自動調整する効果が発揮できるものの、共振回転
数以下の回転数及び共振回転数においては、逆に振動を
大きくする方向にボールバランサが働くという欠点を有
するものであった。
【０００９】本発明は、遠心分離機のように回転数をゆ
っくり変化させる回転機械にアンバランス質量が存在す
る状態で運転しても、共振回転数以下の回転数及び共振
回転数においてロータの振動が過度に大きくならずに円
滑な運転ができ、高速回転時にアンバランス質量の補正
量を大きくしロータの振動を小さくできる自動バランサ
を得ることを目的としている。
っくり変化させる回転機械にアンバランス質量が存在す
る状態で運転しても、共振回転数以下の回転数及び共振
回転数においてロータの振動が過度に大きくならずに円
滑な運転ができ、高速回転時にアンバランス質量の補正
量を大きくしロータの振動を小さくできる自動バランサ
を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のボールバランサを回転機械のアンバランス
が発生するロータの近傍に取り付ける。前記ボールバラ
ンサは、鉛直の回転軸を中心とする円筒と、前記円筒の
下部に連接する底と、下部円筒の内周全体に充填したボ
ールで構成され、前記円筒の軸方向の高さはボール直径
の約１．４倍〜２倍以上で、高速回転時にボールが２列
の千鳥配列に並ぶ事ができる円筒高さを有する。前記円
筒は、底と連接する下部内径から上部内径にかけて徐々
に直径を大きくした樽状の円筒で、前記底と連接した下
部円筒は下面が狭い傾斜面となり、ボールに発生する遠
心力により、ロータの共振回転数より高速回転時にボー
ルが前記底から離脱するよう、前記傾斜面の内径と傾斜
角を設定する。
に、本発明のボールバランサを回転機械のアンバランス
が発生するロータの近傍に取り付ける。前記ボールバラ
ンサは、鉛直の回転軸を中心とする円筒と、前記円筒の
下部に連接する底と、下部円筒の内周全体に充填したボ
ールで構成され、前記円筒の軸方向の高さはボール直径
の約１．４倍〜２倍以上で、高速回転時にボールが２列
の千鳥配列に並ぶ事ができる円筒高さを有する。前記円
筒は、底と連接する下部内径から上部内径にかけて徐々
に直径を大きくした樽状の円筒で、前記底と連接した下
部円筒は下面が狭い傾斜面となり、ボールに発生する遠
心力により、ロータの共振回転数より高速回転時にボー
ルが前記底から離脱するよう、前記傾斜面の内径と傾斜
角を設定する。
【００１１】この傾斜角の作用により、ロータの共振回
転数より低速時にはボールは下部円筒の内周全体に充填
されているため、ロータに挿入された試料のアンバラン
ス量に関わらず、ボールによるアンバランスは発生しな
い。
転数より低速時にはボールは下部円筒の内周全体に充填
されているため、ロータに挿入された試料のアンバラン
ス量に関わらず、ボールによるアンバランスは発生しな
い。
【００１２】また、回転数が遠心分離機のロータが振れ
る共振回転数より高速になると、ボールが底から離れ傾
斜面を上昇し、各ボールの高さがわずかに変化する。更
に、ロータの共振回転数より高速で回転しているので、
回転中心が円筒中心からアンバランス質量側に移動し、
ボールにはアンバランス質量の反対側に水平に移動する
力が発生する。前記水平に移動する力と各ボールの高さ
のばらつきにより、ボールが上下に交互に移動して千鳥
配列になり、アンバランス質量の反対側に集まる。ボー
ルの集まる数は、ボールを水平に移動させる力と、円筒
内面の樽型の曲率半径によって発生する上下にずれたボ
ールを水平一列に戻す力が釣り合うまで自動的に行わ
れ、回転軸に対する試料のアンバランス質量のモーメン
トが各ボールのモーメントの合力により補正され、円筒
中心と回転中心が近くなり、振動が小さくなる。
る共振回転数より高速になると、ボールが底から離れ傾
斜面を上昇し、各ボールの高さがわずかに変化する。更
に、ロータの共振回転数より高速で回転しているので、
回転中心が円筒中心からアンバランス質量側に移動し、
ボールにはアンバランス質量の反対側に水平に移動する
力が発生する。前記水平に移動する力と各ボールの高さ
のばらつきにより、ボールが上下に交互に移動して千鳥
配列になり、アンバランス質量の反対側に集まる。ボー
ルの集まる数は、ボールを水平に移動させる力と、円筒
内面の樽型の曲率半径によって発生する上下にずれたボ
ールを水平一列に戻す力が釣り合うまで自動的に行わ
れ、回転軸に対する試料のアンバランス質量のモーメン
トが各ボールのモーメントの合力により補正され、円筒
中心と回転中心が近くなり、振動が小さくなる。
【００１３】すなわち、ロータの共振回転数以下の低速
回転時は、ボールが下部円筒の全周に充填されているた
め、ボールによるアンバランスは発生せず、共振回転数
以上の高速回転時は、円筒を上昇したボールがアンバラ
ンス質量の反対側に千鳥配列になって集まり、試料のア
ンバランスを補正する。前記樽状の円筒内のボールは底
から離脱後、回転数の増加につれてボールが徐々に上昇
するので、ボールの急激な変化がなく、ボールの衝突音
が小さいという特徴をも有する。
回転時は、ボールが下部円筒の全周に充填されているた
め、ボールによるアンバランスは発生せず、共振回転数
以上の高速回転時は、円筒を上昇したボールがアンバラ
ンス質量の反対側に千鳥配列になって集まり、試料のア
ンバランスを補正する。前記樽状の円筒内のボールは底
から離脱後、回転数の増加につれてボールが徐々に上昇
するので、ボールの急激な変化がなく、ボールの衝突音
が小さいという特徴をも有する。
【００１４】また、減速時にロータの共振回転数に近づ
くと、ボールは底に近づき、共振回転数時には底が全ボ
ールで充填される。これより、加減速時とも、アンバラ
ンスが存在しても共振回転数時に振動が過大にならず、
また高速回転時には自動バランスが働き、振動が小さい
回転機械とすることができる。
くと、ボールは底に近づき、共振回転数時には底が全ボ
ールで充填される。これより、加減速時とも、アンバラ
ンスが存在しても共振回転数時に振動が過大にならず、
また高速回転時には自動バランスが働き、振動が小さい
回転機械とすることができる。
【００１５】前記ボールの直径が同じ寸法の場合、樽状
の円筒内面を上昇する過程のわずかな上昇高さの誤差に
より上下に交互に移動して千鳥配列になるが、ボールの
直径を大小２種類とすると、ボールが底を離れる時に既
に高さの差があるため、直径の大きなボールが上側とな
って上下に交互に移動して千鳥配列になりやすく、ボー
ルが底から離れた直後から試料のアンバランス質量の反
対側に移動しやすく、安定したバランス補正をする事が
できる。
の円筒内面を上昇する過程のわずかな上昇高さの誤差に
より上下に交互に移動して千鳥配列になるが、ボールの
直径を大小２種類とすると、ボールが底を離れる時に既
に高さの差があるため、直径の大きなボールが上側とな
って上下に交互に移動して千鳥配列になりやすく、ボー
ルが底から離れた直後から試料のアンバランス質量の反
対側に移動しやすく、安定したバランス補正をする事が
できる。
【００１６】また、前記樽状の円筒において、下部円筒
の縦断面の円弧に対し、上部円筒の縦断面を曲率半径の
大きな円弧または回転軸と平行な直線とした構造とする
と、次の現象により高速回転時のアンバランス補正能力
を高めることができる。すなわち、ボールの集まる最終
の位置は、ボールを水平に移動させる力と、円筒内面の
樽型の曲率半径によって発生する上下にずれたボールを
水平一列に戻す力が釣り合うまで自動的に行われるの
で、高速回転時のボールを上部円筒の曲率半径の大きな
円弧または直線の面上に上昇させ、水平一列の位置に戻
す力を重力だけに小さくし、ボールがアンバランス質量
の反対側に移動しやすくする。これより、高速回転時の
アンバランス補正量が大きくなり、高速回転時のロータ
の振動が小さくなる。
の縦断面の円弧に対し、上部円筒の縦断面を曲率半径の
大きな円弧または回転軸と平行な直線とした構造とする
と、次の現象により高速回転時のアンバランス補正能力
を高めることができる。すなわち、ボールの集まる最終
の位置は、ボールを水平に移動させる力と、円筒内面の
樽型の曲率半径によって発生する上下にずれたボールを
水平一列に戻す力が釣り合うまで自動的に行われるの
で、高速回転時のボールを上部円筒の曲率半径の大きな
円弧または直線の面上に上昇させ、水平一列の位置に戻
す力を重力だけに小さくし、ボールがアンバランス質量
の反対側に移動しやすくする。これより、高速回転時の
アンバランス補正量が大きくなり、高速回転時のロータ
の振動が小さくなる。
【００１７】また、前記円筒の内面が、回転軸と平行な
直線状の円筒で、前記ボールの直径が異なる大小２種の
ボールの構成においても課題は達成される。試料にアン
バランス質量が有って、回転数が遠心分離機のロータが
振れる共振回転数より高速になると、回転中心が円筒中
心からアンバランス質量側に移動するので、ボールが試
料のアンバランス質量の反対側に移動する力により水平
に押し付けられ、直径の大きなボールが上側で直径の小
さなボールが下側となって千鳥配列に移動し、ボールが
試料のアンバランス質量の反対側に集まるので、試料の
アンバランスを補正することができる。ボールが水平に
移動する力は、アンバランス量と遠心力に比例し、遠心
力は回転数の２乗に比例するので、低速回転時のボール
は円筒面の下部全周に配列し、ボールによるアンバラン
スが発生せず、高速回転時にボールが水平に移動する力
が大きくなり、ボールが移動しアンバランスを補正する
ことができる。
直線状の円筒で、前記ボールの直径が異なる大小２種の
ボールの構成においても課題は達成される。試料にアン
バランス質量が有って、回転数が遠心分離機のロータが
振れる共振回転数より高速になると、回転中心が円筒中
心からアンバランス質量側に移動するので、ボールが試
料のアンバランス質量の反対側に移動する力により水平
に押し付けられ、直径の大きなボールが上側で直径の小
さなボールが下側となって千鳥配列に移動し、ボールが
試料のアンバランス質量の反対側に集まるので、試料の
アンバランスを補正することができる。ボールが水平に
移動する力は、アンバランス量と遠心力に比例し、遠心
力は回転数の２乗に比例するので、低速回転時のボール
は円筒面の下部全周に配列し、ボールによるアンバラン
スが発生せず、高速回転時にボールが水平に移動する力
が大きくなり、ボールが移動しアンバランスを補正する
ことができる。
【００１８】また、前記円筒において、上部円筒が回転
軸と平行な直線状の円筒で下部円筒が下面が狭い直線状
の傾斜面とし、ロータの共振回転数より高速回転時にボ
ールが前記底から離脱するよう前記傾斜面の内径と傾斜
角を設定した構造とし、前記ボールの直径が異なる大小
２種のボールの構成においても課題は達成される。加速
時にロータの共振点を越え、ボールが底から離脱する回
転数を越えると、ボールは急速に傾斜面を上昇するので
各ボールの高さのばらつきが大きく、ボールは水平に移
動する力により、試料のアンバランス位置と反対側に集
まることができる。また、内部に入れた潤滑剤の粘性抵
抗等によって移動速度が遅く、傾斜面と直線状円筒の境
界線にボールが並んだ場合でも、大小のボールの直径差
と水平に移動する力により、ボールは上下に千鳥配列に
並び、試料のアンバランス位置と反対側に集まることが
できる。
軸と平行な直線状の円筒で下部円筒が下面が狭い直線状
の傾斜面とし、ロータの共振回転数より高速回転時にボ
ールが前記底から離脱するよう前記傾斜面の内径と傾斜
角を設定した構造とし、前記ボールの直径が異なる大小
２種のボールの構成においても課題は達成される。加速
時にロータの共振点を越え、ボールが底から離脱する回
転数を越えると、ボールは急速に傾斜面を上昇するので
各ボールの高さのばらつきが大きく、ボールは水平に移
動する力により、試料のアンバランス位置と反対側に集
まることができる。また、内部に入れた潤滑剤の粘性抵
抗等によって移動速度が遅く、傾斜面と直線状円筒の境
界線にボールが並んだ場合でも、大小のボールの直径差
と水平に移動する力により、ボールは上下に千鳥配列に
並び、試料のアンバランス位置と反対側に集まることが
できる。
【００１９】また、前記上部円筒が回転軸と平行な直線
状の円筒で、下部円筒の下面が狭い傾斜面とし、ボール
の直径が同じ場合、前記傾斜面と上部円筒面の境界線を
高さ方向に凹凸を付けることにより、大小のボールの直
径差と同じ効果をすることができる。
状の円筒で、下部円筒の下面が狭い傾斜面とし、ボール
の直径が同じ場合、前記傾斜面と上部円筒面の境界線を
高さ方向に凹凸を付けることにより、大小のボールの直
径差と同じ効果をすることができる。
【００２０】また、前記上部円筒が回転軸と平行な直線
状の円筒で、下部円筒の下面が狭い傾斜面とし、ボール
の直径が同じ場合、前記傾斜面に対し上部円筒面の径を
大きくし、境界に半径方向の段を付けることにより、段
を超えた時の惰性で各ボールの高さが大きくばらつき、
ボールが水平に移動する力により、試料のアンバランス
位置と反対側に集まることができる。
状の円筒で、下部円筒の下面が狭い傾斜面とし、ボール
の直径が同じ場合、前記傾斜面に対し上部円筒面の径を
大きくし、境界に半径方向の段を付けることにより、段
を超えた時の惰性で各ボールの高さが大きくばらつき、
ボールが水平に移動する力により、試料のアンバランス
位置と反対側に集まることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下実施例図面を参照して本発明
を説明する。図１は回転機械の例である遠心分離機に本
発明のボールバランサの一実施例を取り付けた図であ
る。遠心分離機の外箱１の内部のベース２と駆動モータ
３を固着したブラケット４間にスプリング５を取り付
け、駆動モータ及びロータ等の回転部を支持する。前記
スプリング５の外周にゴム管６を圧入し、スプリング５
とゴム管６によりばね作用と減衰作用を与える。前記ブ
ラケット４に対し軸受で回転自在に支持された回転軸７
の上部にロータ８を装着し、また回転軸７の下端はモー
タ軸と連結し、駆動モータ３の回転力をロータ８に伝達
する。前記ロータ８には試料を入れるためのバケット９
をピン１０により回動自在に取り付け、ロータ上部に前
記回転軸７から延長した雄ねじ１１にバランサボディ２
０を固定し、バランサボディ２０内にボール２１を収納
する。バランサボディ２０、ロータ８及びバケット９
は、外箱に固定されたチャンバ１２とドア１３で囲まれ
た空間で回転し、ロータ停止時にドア１３を開け、分離
する試料をバケット９から出し入れする。図１は高速回
転時の状態で、遠心力によりバケット９が水平に広が
り、試料のアンバランス質量１５の反対側にボール２１
が移動し、アンバランスを補正する。即ち、アンバラン
ス質量１５によって移動した重心を、回転軸７上にボー
ル２１の作用により戻す。
を説明する。図１は回転機械の例である遠心分離機に本
発明のボールバランサの一実施例を取り付けた図であ
る。遠心分離機の外箱１の内部のベース２と駆動モータ
３を固着したブラケット４間にスプリング５を取り付
け、駆動モータ及びロータ等の回転部を支持する。前記
スプリング５の外周にゴム管６を圧入し、スプリング５
とゴム管６によりばね作用と減衰作用を与える。前記ブ
ラケット４に対し軸受で回転自在に支持された回転軸７
の上部にロータ８を装着し、また回転軸７の下端はモー
タ軸と連結し、駆動モータ３の回転力をロータ８に伝達
する。前記ロータ８には試料を入れるためのバケット９
をピン１０により回動自在に取り付け、ロータ上部に前
記回転軸７から延長した雄ねじ１１にバランサボディ２
０を固定し、バランサボディ２０内にボール２１を収納
する。バランサボディ２０、ロータ８及びバケット９
は、外箱に固定されたチャンバ１２とドア１３で囲まれ
た空間で回転し、ロータ停止時にドア１３を開け、分離
する試料をバケット９から出し入れする。図１は高速回
転時の状態で、遠心力によりバケット９が水平に広が
り、試料のアンバランス質量１５の反対側にボール２１
が移動し、アンバランスを補正する。即ち、アンバラン
ス質量１５によって移動した重心を、回転軸７上にボー
ル２１の作用により戻す。
【００２２】遠心分離機のような回転機械はモータ３や
ロータ８の質量と慣性モーメント、及びスプリング５と
ゴム管６によるばね定数と減衰係数により決まるロータ
８が振動する共振回転数があり、高速回転機械は前記共
振回転数を越えて運転するので、共振回転数時の振動を
押さえるため、減衰係数を適正化している。
ロータ８の質量と慣性モーメント、及びスプリング５と
ゴム管６によるばね定数と減衰係数により決まるロータ
８が振動する共振回転数があり、高速回転機械は前記共
振回転数を越えて運転するので、共振回転数時の振動を
押さえるため、減衰係数を適正化している。
【００２３】図２にボールバランサの詳細と低速回転時
のボールの状態を示す。前記バランサボディ２０は、回
転軸７と同心で、内側面が下部内径から上部内径にかけ
て徐々に直径を大きくした樽状の円筒２２と、円筒２２
の下部に連接した底２４と、円筒２２の上端に円筒２２
より直径の小さい止め部２５を設ける。また、バランサ
ボディ２０には中央に回転軸７と中心を一致して固定す
る雌ねじ２８を設け、止め部２５の上部に空気穴２９を
有するバランサカバ２６を止めねじ２７で固定する。前
記樽状の円筒２２の最大直径の位置２３より上側の止め
部２５と、最大直径の位置２３より下側の底２４間の距
離はボールが千鳥配列で並ぶことを可能とする高さと
し、円筒２２の高さ（即ち、底２４から止め部２５まで
の高さ）はボール直径の約１．４倍〜２倍以上とする。
また、底２４はボールが１個入る幅とし、ボール２１は
概ね同一直径の球状体で円筒２２下部の内周全体に充填
する数を入れる。ボールの材質は鋼球や高密度の合成樹
脂、高密度のゴム等で、バランサボディ２０内部にグリ
ースや潤滑油を適量入れ摩耗や錆を防止する。
のボールの状態を示す。前記バランサボディ２０は、回
転軸７と同心で、内側面が下部内径から上部内径にかけ
て徐々に直径を大きくした樽状の円筒２２と、円筒２２
の下部に連接した底２４と、円筒２２の上端に円筒２２
より直径の小さい止め部２５を設ける。また、バランサ
ボディ２０には中央に回転軸７と中心を一致して固定す
る雌ねじ２８を設け、止め部２５の上部に空気穴２９を
有するバランサカバ２６を止めねじ２７で固定する。前
記樽状の円筒２２の最大直径の位置２３より上側の止め
部２５と、最大直径の位置２３より下側の底２４間の距
離はボールが千鳥配列で並ぶことを可能とする高さと
し、円筒２２の高さ（即ち、底２４から止め部２５まで
の高さ）はボール直径の約１．４倍〜２倍以上とする。
また、底２４はボールが１個入る幅とし、ボール２１は
概ね同一直径の球状体で円筒２２下部の内周全体に充填
する数を入れる。ボールの材質は鋼球や高密度の合成樹
脂、高密度のゴム等で、バランサボディ２０内部にグリ
ースや潤滑油を適量入れ摩耗や錆を防止する。
【００２４】低速回転時のボール２１に働く荷重を図２
を用いて示すと、重力Ｆｇと遠心力Ｆｒであり、その合
力Ｆｔによりボール２１は円筒と底の両面に押しつけら
れ、円筒２２下部全周囲にボール２１が存在するのでボ
ール２１によるアンバランスは発生しない。低速回転時
には、合力Ｆｔと水平との角度Ｓ２が円筒２２下部のボ
ール接触部の傾斜角Ｓ１より大きく、ボールは円筒２２
下部で底２４に接しているが、回転数が高速になると遠
心力Ｆｒが大きくなり、角度Ｓ２が前記円筒２２下部の
傾斜角Ｓ１より小さくなると、ボール２１は底２４を離
脱する。角度Ｓ２の関係式は tan（Ｓ２）＝ｇ／（ｒ×ω2） ・・・式(１) ω＝２×π×ｎ ・・・式(２) なお、ｇは重力加速度（９．８ｍ／ｓ2）、ｒは回転中
心とボール中心の距離（ｍ）、ωは回転角速度（ｒａｄ
／ｓ）、πは円周率、ｎは回転数（１／ｓ）である。
を用いて示すと、重力Ｆｇと遠心力Ｆｒであり、その合
力Ｆｔによりボール２１は円筒と底の両面に押しつけら
れ、円筒２２下部全周囲にボール２１が存在するのでボ
ール２１によるアンバランスは発生しない。低速回転時
には、合力Ｆｔと水平との角度Ｓ２が円筒２２下部のボ
ール接触部の傾斜角Ｓ１より大きく、ボールは円筒２２
下部で底２４に接しているが、回転数が高速になると遠
心力Ｆｒが大きくなり、角度Ｓ２が前記円筒２２下部の
傾斜角Ｓ１より小さくなると、ボール２１は底２４を離
脱する。角度Ｓ２の関係式は tan（Ｓ２）＝ｇ／（ｒ×ω2） ・・・式(１) ω＝２×π×ｎ ・・・式(２) なお、ｇは重力加速度（９．８ｍ／ｓ2）、ｒは回転中
心とボール中心の距離（ｍ）、ωは回転角速度（ｒａｄ
／ｓ）、πは円周率、ｎは回転数（１／ｓ）である。
【００２５】なお、振動の振幅は円筒の内径に比較して
小さいので、ｒは円筒中心とボール中心の距離として計
算しても誤差が少ない。
小さいので、ｒは円筒中心とボール中心の距離として計
算しても誤差が少ない。
【００２６】すなわち、式(１)で求めたＳ２が傾斜角Ｓ
１と等しくなる回転数を超えるとボール２１が底から離
脱し上に移動するので、円筒２２下部の内径とボール接
触部の傾斜角Ｓ１を設定することにより、ボール２１が
上に移動開始する回転数を決めることができ、ボール２
１によるアンバランスの発生しない回転数範囲が決ま
る。ボール２１が上に移動開始する回転数をロータ８が
振動する共振回転数より高く設定することにより、ロー
タ８の共振時にボールバランサの影響が発生しない構造
とすることができる。
１と等しくなる回転数を超えるとボール２１が底から離
脱し上に移動するので、円筒２２下部の内径とボール接
触部の傾斜角Ｓ１を設定することにより、ボール２１が
上に移動開始する回転数を決めることができ、ボール２
１によるアンバランスの発生しない回転数範囲が決ま
る。ボール２１が上に移動開始する回転数をロータ８が
振動する共振回転数より高く設定することにより、ロー
タ８の共振時にボールバランサの影響が発生しない構造
とすることができる。
【００２７】図３は、高速回転時、ボール２１が底２４
から離脱し円筒２２下部を上昇した直後の状態の説明図
である。回転数がロータ８の共振回転数を過ぎているの
で、回転中心が回転部の重心近傍になるので、回転中心
Ｐ２はアンバランス質量により円筒中心Ｐ１とずれを発
生し、円筒中心Ｐ１からアンバランス質量１５側に移動
する。各ボール２１に発生する遠心力Ｆｒは回転中心Ｐ
２を中心に発生するので、遠心力Ｆｒは円筒２２を垂直
に押す垂直分力Ｆｖと円筒２２の壁面を水平に動かす水
平分力Ｆｈに分けられる。各ボール２１に作用する水平
に動かす力Ｆｈにより、ボール２１は円筒２２をアンバ
ランス質量１５の反対側に移動し、各ボール２１が密着
する。
から離脱し円筒２２下部を上昇した直後の状態の説明図
である。回転数がロータ８の共振回転数を過ぎているの
で、回転中心が回転部の重心近傍になるので、回転中心
Ｐ２はアンバランス質量により円筒中心Ｐ１とずれを発
生し、円筒中心Ｐ１からアンバランス質量１５側に移動
する。各ボール２１に発生する遠心力Ｆｒは回転中心Ｐ
２を中心に発生するので、遠心力Ｆｒは円筒２２を垂直
に押す垂直分力Ｆｖと円筒２２の壁面を水平に動かす水
平分力Ｆｈに分けられる。各ボール２１に作用する水平
に動かす力Ｆｈにより、ボール２１は円筒２２をアンバ
ランス質量１５の反対側に移動し、各ボール２１が密着
する。
【００２８】図４は、図３の円筒２２の中心Ｐ１からア
ンバランス質量１５の反対側の円筒２２を見た展開図
で、合力Ｆｔと水平との角度Ｓ２と円筒２２の傾斜角が
釣り合う位置３０までボール２１全体が上昇し、各ボー
ル２１に作用する水平に移動する力Ｆｈにより各ボール
２１が密着し、更に円筒２２を上昇する過程において各
ボール２１の転がり摩擦の差により数個のボール２１が
他のボール２１に対し上または下方向にずれた状態であ
る。ボール２１に作用する水平に移動する力Ｆｈによ
り、ボール２１間には反力Ｆｐが作用し、数個のボール
２１が上下にずれていると、反力Ｆｐにより上にずれた
ボール２１を更に上に押し上げる分力Ｆｕが発生し、下
にずれたボール２１を更に下に押し下げる分力Ｆｄが発
生する。分力Ｆｕと分力Ｆｄによりボール２１は千鳥配
列に並び、水平に移動する力Ｆｈによりボール２１はア
ンバランス質量１５の反対側に移動する。
ンバランス質量１５の反対側の円筒２２を見た展開図
で、合力Ｆｔと水平との角度Ｓ２と円筒２２の傾斜角が
釣り合う位置３０までボール２１全体が上昇し、各ボー
ル２１に作用する水平に移動する力Ｆｈにより各ボール
２１が密着し、更に円筒２２を上昇する過程において各
ボール２１の転がり摩擦の差により数個のボール２１が
他のボール２１に対し上または下方向にずれた状態であ
る。ボール２１に作用する水平に移動する力Ｆｈによ
り、ボール２１間には反力Ｆｐが作用し、数個のボール
２１が上下にずれていると、反力Ｆｐにより上にずれた
ボール２１を更に上に押し上げる分力Ｆｕが発生し、下
にずれたボール２１を更に下に押し下げる分力Ｆｄが発
生する。分力Ｆｕと分力Ｆｄによりボール２１は千鳥配
列に並び、水平に移動する力Ｆｈによりボール２１はア
ンバランス質量１５の反対側に移動する。
【００２９】図５は高速回転時のボール２１の状態で、
アンバランス質量１５の反対側にボール２１が千鳥配列
に並んでいる。ボール２１がアンバランス質量の反対側
に移動することは、円筒２２の中心Ｐ１と回転中心Ｐ２
の距離によって発生するボール２１を水平に移動させる
力Ｆｈと、円筒２２の樽型の曲率半径によって発生する
上下にずれたボール２１を円筒２２の傾斜角が釣り合う
位置３０に水平一列に戻す力が釣り合うまで自動的に行
われる。従って、円筒２２の曲率半径を大きくすること
により、上下にずれたボール２１を円筒２２の傾斜角が
釣り合う位置３０に水平一列に戻す力が小さくなり、多
くのボール２１がアンバランス質量の反対側に移動する
ので、円筒２２の中心Ｐ１と回転中心Ｐ２の距離が小さ
くなり、高速回転時のロータ８の振動が小さくなる。
アンバランス質量１５の反対側にボール２１が千鳥配列
に並んでいる。ボール２１がアンバランス質量の反対側
に移動することは、円筒２２の中心Ｐ１と回転中心Ｐ２
の距離によって発生するボール２１を水平に移動させる
力Ｆｈと、円筒２２の樽型の曲率半径によって発生する
上下にずれたボール２１を円筒２２の傾斜角が釣り合う
位置３０に水平一列に戻す力が釣り合うまで自動的に行
われる。従って、円筒２２の曲率半径を大きくすること
により、上下にずれたボール２１を円筒２２の傾斜角が
釣り合う位置３０に水平一列に戻す力が小さくなり、多
くのボール２１がアンバランス質量の反対側に移動する
ので、円筒２２の中心Ｐ１と回転中心Ｐ２の距離が小さ
くなり、高速回転時のロータ８の振動が小さくなる。
【００３０】一例として、最大直径位置２３の直径が１
１０ｍｍで円筒２２の樽型の曲率半径を２００ｍｍとし
たバランサボディ内に、直径が２２ｍｍのボール２１を
入れて毎分３０００回転で高速回転した場合を実験した
結果、ボールバランサ無しに比べて、このようなバラン
サを付けた場合、高速回転時の振動は約５分の１以下に
なった。
１０ｍｍで円筒２２の樽型の曲率半径を２００ｍｍとし
たバランサボディ内に、直径が２２ｍｍのボール２１を
入れて毎分３０００回転で高速回転した場合を実験した
結果、ボールバランサ無しに比べて、このようなバラン
サを付けた場合、高速回転時の振動は約５分の１以下に
なった。
【００３１】図６は遠心分離機をゆっくり加速した時の
回転数の上昇とロータ８の振幅変化を記録したものであ
る。曲線Ａはロータ８に入れた試料にアンバランス質量
を付加し、本発明によるボールバランサを装着しない従
来の遠心分離機を運転した時の曲線で、ロータ８と駆動
モータ３の質量やスプリング５やゴム管６のばね定数等
によって決まるロータ８の共振回転数ｎ１で最も振幅が
大きいが、共振回転数を超えても振幅の大きい状態が続
いている。この場合、低速回転時はロータ８の振幅によ
る騒音及び、回転軸や軸受の荷重は小さいが、高速回転
時はロータ８の振幅が大きな状態は回転軸や軸受に大き
な荷重が発生し、騒音も大きく、回転軸や軸受の早期損
傷や破損を招くことになる。
回転数の上昇とロータ８の振幅変化を記録したものであ
る。曲線Ａはロータ８に入れた試料にアンバランス質量
を付加し、本発明によるボールバランサを装着しない従
来の遠心分離機を運転した時の曲線で、ロータ８と駆動
モータ３の質量やスプリング５やゴム管６のばね定数等
によって決まるロータ８の共振回転数ｎ１で最も振幅が
大きいが、共振回転数を超えても振幅の大きい状態が続
いている。この場合、低速回転時はロータ８の振幅によ
る騒音及び、回転軸や軸受の荷重は小さいが、高速回転
時はロータ８の振幅が大きな状態は回転軸や軸受に大き
な荷重が発生し、騒音も大きく、回転軸や軸受の早期損
傷や破損を招くことになる。
【００３２】曲線Ｂはロータ８に入れた試料に曲線Ａと
同程度のアンバランス質量を付加し、図２１に示す従来
のバランサを取り付けて運転した時の曲線で、共振回転
数ｎ１で振幅が大きくなり共振点を乗り越えられない。
同程度のアンバランス質量を付加し、図２１に示す従来
のバランサを取り付けて運転した時の曲線で、共振回転
数ｎ１で振幅が大きくなり共振点を乗り越えられない。
【００３３】曲線Ｃは試料のバランス調整を行ってアン
バランスを少なくし、図２１の従来のバランサを取り付
けて運転した時の曲線で、共振回転数ｎ１でボールが移
動してアンバランスを付けた場合より振幅が大きくなっ
ているが、共振回転数を超えると振幅が急激に小さくな
っている。すなわち、従来のバランサは共振回転数以上
の高速回転数領域ではロータの振幅を小さくする効果が
あるが、共振回転数ではロータの振幅を大きくする悪影
響がある。
バランスを少なくし、図２１の従来のバランサを取り付
けて運転した時の曲線で、共振回転数ｎ１でボールが移
動してアンバランスを付けた場合より振幅が大きくなっ
ているが、共振回転数を超えると振幅が急激に小さくな
っている。すなわち、従来のバランサは共振回転数以上
の高速回転数領域ではロータの振幅を小さくする効果が
あるが、共振回転数ではロータの振幅を大きくする悪影
響がある。
【００３４】図７は本発明のボールバランサを装着した
遠心分離機において、ロータ８に入れた試料に図６の曲
線Ａと同程度のアンバランス質量を付けて運転した時の
回転数の上昇とロータ８の振幅変化を記録したものであ
る。回転開始からボール２１が底２４を離脱する回転数
ｎ２の範囲の振幅は、図６の曲線Ａのバランサのない遠
心分離機を運転した場合と略同じである。回転数ｎ２よ
り高速回転になると、ボール２１が樽状の円筒２２内面
に上昇し更にアンバランス位置の反対側に移動して、バ
ランスが良くなり振幅が減少する。更に高速回転する
と、重力に対する遠心力の比率が大きくなり、ボール２
１が釣り合う位置に移動する力が大きくなり、ロータ８
の振幅がさらに小さくなる。
遠心分離機において、ロータ８に入れた試料に図６の曲
線Ａと同程度のアンバランス質量を付けて運転した時の
回転数の上昇とロータ８の振幅変化を記録したものであ
る。回転開始からボール２１が底２４を離脱する回転数
ｎ２の範囲の振幅は、図６の曲線Ａのバランサのない遠
心分離機を運転した場合と略同じである。回転数ｎ２よ
り高速回転になると、ボール２１が樽状の円筒２２内面
に上昇し更にアンバランス位置の反対側に移動して、バ
ランスが良くなり振幅が減少する。更に高速回転する
と、重力に対する遠心力の比率が大きくなり、ボール２
１が釣り合う位置に移動する力が大きくなり、ロータ８
の振幅がさらに小さくなる。
【００３５】図８は本発明の他の実施例で、前記樽状の
円筒２２を有するバランサボディと大小２種類のボール
２１ａ，ｂで構成されている。低速回転時に各ボール２
１ａ，ｂは底２４上に並ぶので、ボール２１ａ，ｂの中
心位置は小径のボール２１ｂが下側に大径のボール２１
ａが上側になる。アンバランス状態で運転すると、ボー
ル２１ａ，ｂに作用する水平に移動する力Ｆｈにより、
ボール２１ａ，ｂ間には反力Ｆｐが作用し、上側の大径
のボール２１ａを上に押し上げる分力Ｆｕが発生し、下
側の小径のボール２１ｂを下に押し下げる分力Ｆｄが発
生する。共振回転数ｎ１より高速回転時にボール２１
ａ，ｂが底２４を離脱すると、分力Ｆｕと分力Ｆｄによ
り必然的に小径のボール２１ｂが下側に大径のボール２
１ａが上側に千鳥配列に並ぶので、ボール２１ａ，ｂが
底２４を離脱直後から安定してアンバランス振動を小さ
くすることができる。
円筒２２を有するバランサボディと大小２種類のボール
２１ａ，ｂで構成されている。低速回転時に各ボール２
１ａ，ｂは底２４上に並ぶので、ボール２１ａ，ｂの中
心位置は小径のボール２１ｂが下側に大径のボール２１
ａが上側になる。アンバランス状態で運転すると、ボー
ル２１ａ，ｂに作用する水平に移動する力Ｆｈにより、
ボール２１ａ，ｂ間には反力Ｆｐが作用し、上側の大径
のボール２１ａを上に押し上げる分力Ｆｕが発生し、下
側の小径のボール２１ｂを下に押し下げる分力Ｆｄが発
生する。共振回転数ｎ１より高速回転時にボール２１
ａ，ｂが底２４を離脱すると、分力Ｆｕと分力Ｆｄによ
り必然的に小径のボール２１ｂが下側に大径のボール２
１ａが上側に千鳥配列に並ぶので、ボール２１ａ，ｂが
底２４を離脱直後から安定してアンバランス振動を小さ
くすることができる。
【００３６】図９と図１０は本発明の他の実施例で、図
９は低速回転時、図１０は高速回転時の状態図である。
前記樽状の円筒２２において、円筒２２下部の縦断面の
円弧に対し、上部円筒３１の縦断面を曲率半径の大きな
円弧または回転軸と平行な直線とした構造で、上部円筒
３１の高さはボール直径の約１．４倍以上で、ボール２
１が２列の千鳥配列に並ぶことを可能とする高さを有し
ている。ボール２１が底２４から離脱する回転数をロー
タ８の共振回転数ｎ１より高くなるように円筒２２下部
の内径と傾斜角Ｓ１を設定し、ロータ８の共振時にボー
ルバランサの影響が発生しない構造とする。円筒２２下
部は、傾斜角Ｓ１と円筒内面の最大直径位置２３を滑ら
かに結ぶ円弧状とし、ボールバランサを小型とするた
め、円弧の曲率半径を小さくする。
９は低速回転時、図１０は高速回転時の状態図である。
前記樽状の円筒２２において、円筒２２下部の縦断面の
円弧に対し、上部円筒３１の縦断面を曲率半径の大きな
円弧または回転軸と平行な直線とした構造で、上部円筒
３１の高さはボール直径の約１．４倍以上で、ボール２
１が２列の千鳥配列に並ぶことを可能とする高さを有し
ている。ボール２１が底２４から離脱する回転数をロー
タ８の共振回転数ｎ１より高くなるように円筒２２下部
の内径と傾斜角Ｓ１を設定し、ロータ８の共振時にボー
ルバランサの影響が発生しない構造とする。円筒２２下
部は、傾斜角Ｓ１と円筒内面の最大直径位置２３を滑ら
かに結ぶ円弧状とし、ボールバランサを小型とするた
め、円弧の曲率半径を小さくする。
【００３７】図１０に高速回転時の状態を示し、本実施
例の特徴を説明する。高速回転時、ボール２１は上部円
筒３１に上昇し、曲率半径の大きな円弧または回転軸と
平行な直線の面上にあり、樽型の曲率半径によって発生
する上下にずれたボール２１を円筒面の傾斜角が釣り合
う位置に水平一列に戻す力を、図２の実施例に比べ小さ
くすることができる。すなわち、高速回転時、千鳥配列
で上下にずれたボール２１を水平一列の位置に戻す力が
ほとんど重力だけとなるので、ボール２１に作用する水
平に移動し千鳥配列にする力Ｆｈに比べ、千鳥配列を水
平一列に戻す力が相対的に小さくなり、ボール２１がア
ンバランス質量の反対側に移動しやすくなる。これよ
り、残留アンバランス量が小さくなり、高速回転時のロ
ータ８の振動が図２の実施例より小さくなる。
例の特徴を説明する。高速回転時、ボール２１は上部円
筒３１に上昇し、曲率半径の大きな円弧または回転軸と
平行な直線の面上にあり、樽型の曲率半径によって発生
する上下にずれたボール２１を円筒面の傾斜角が釣り合
う位置に水平一列に戻す力を、図２の実施例に比べ小さ
くすることができる。すなわち、高速回転時、千鳥配列
で上下にずれたボール２１を水平一列の位置に戻す力が
ほとんど重力だけとなるので、ボール２１に作用する水
平に移動し千鳥配列にする力Ｆｈに比べ、千鳥配列を水
平一列に戻す力が相対的に小さくなり、ボール２１がア
ンバランス質量の反対側に移動しやすくなる。これよ
り、残留アンバランス量が小さくなり、高速回転時のロ
ータ８の振動が図２の実施例より小さくなる。
【００３８】図１１から図１３は本発明の他の実施例
で、図１１は低速回転時の状態である。円筒３２の断面
形状は回転軸と平行な直線で、大小２種類のボール２１
ａ、２１ｂを交互に並べ円筒３２下部全周に充填する。
底２４は大径のボール２１ａが入る幅で、前記円筒３２
の高さは大径のボール２１ａと小径のボール２１ｂの直
径を加えた値より小さくし、ボール２１ａ，ｂが千鳥配
列に並ぶことはできるが、大径のボール２１ａと小径の
ボール２１ｂが入れ替わることを防止した構造とする。
遠心力Ｆｒと重力Ｆｇの合力Ｆｔの方向は円筒３２面に
対し斜め下方向なので、アンバランスが無い場合は高速
回転時であってもボール２１ａ，ｂは円筒３２下部全周
に存在する。円筒３２が回転軸と平行な直線である本実
施例は、内面が樽状の円筒の実施例に比べ、円筒３２の
高さを低くすることができ、結果的に小型のボールバラ
ンサになる特徴がある。
で、図１１は低速回転時の状態である。円筒３２の断面
形状は回転軸と平行な直線で、大小２種類のボール２１
ａ、２１ｂを交互に並べ円筒３２下部全周に充填する。
底２４は大径のボール２１ａが入る幅で、前記円筒３２
の高さは大径のボール２１ａと小径のボール２１ｂの直
径を加えた値より小さくし、ボール２１ａ，ｂが千鳥配
列に並ぶことはできるが、大径のボール２１ａと小径の
ボール２１ｂが入れ替わることを防止した構造とする。
遠心力Ｆｒと重力Ｆｇの合力Ｆｔの方向は円筒３２面に
対し斜め下方向なので、アンバランスが無い場合は高速
回転時であってもボール２１ａ，ｂは円筒３２下部全周
に存在する。円筒３２が回転軸と平行な直線である本実
施例は、内面が樽状の円筒の実施例に比べ、円筒３２の
高さを低くすることができ、結果的に小型のボールバラ
ンサになる特徴がある。
【００３９】図１２は、ロータ８に入れた試料にアンバ
ランス質量がありロータ８の共振回転数ｎ１を超えて運
転した状態を、円筒中心Ｐ１からアンバランス質量１５
の反対側の円筒３２面を見た展開図である。各ボール２
１ａ，ｂに作用する水平に移動する力Ｆｈにより各ボー
ル２１ａ，ｂが密着し、ボール２１ａ，ｂ間には反力Ｆ
ｐが作用し、上側の大径のボール２１ａを上に押し上げ
る分力Ｆｕが発生する。前記分力Ｆｕは回転による遠心
力Ｆｒと、アンバランスによる円筒中心Ｐ１と回転中心
Ｐ２のずれ量と、大径のボール２１ａと小径のボール２
１ｂの直径差により大きくなるので、定めたアンバラン
ス量において、大径のボール２１ａを底２４から離脱す
る回転数を、回転機械のロータ８が振れる共振回転数よ
り高速となるよう、円筒３２の内径と大小のボール２１
ａ，ｂの直径差の大きさを設定する。
ランス質量がありロータ８の共振回転数ｎ１を超えて運
転した状態を、円筒中心Ｐ１からアンバランス質量１５
の反対側の円筒３２面を見た展開図である。各ボール２
１ａ，ｂに作用する水平に移動する力Ｆｈにより各ボー
ル２１ａ，ｂが密着し、ボール２１ａ，ｂ間には反力Ｆ
ｐが作用し、上側の大径のボール２１ａを上に押し上げ
る分力Ｆｕが発生する。前記分力Ｆｕは回転による遠心
力Ｆｒと、アンバランスによる円筒中心Ｐ１と回転中心
Ｐ２のずれ量と、大径のボール２１ａと小径のボール２
１ｂの直径差により大きくなるので、定めたアンバラン
ス量において、大径のボール２１ａを底２４から離脱す
る回転数を、回転機械のロータ８が振れる共振回転数よ
り高速となるよう、円筒３２の内径と大小のボール２１
ａ，ｂの直径差の大きさを設定する。
【００４０】図１３はロータ８に入れた試料にアンバラ
ンス質量を付けて高速回転した時の状態で、大径のボー
ル２１ａが上側に小径のボール２１が下側に千鳥配列に
並んでアンバランス質量の反対側に集まっている。大径
のボール２１ａを押し上げ千鳥配列にする分力Ｆｕは回
転数の２乗に比例するが、千鳥配列で上下にずれたボー
ル２１ａ，ｂを水平一列の位置に戻す力は重力であって
回転数に関係なく一定であるので、高速回転時に多くの
ボール２１ａ，ｂがアンバランス質量の反対側に移動す
る。これより、アンバランス補正量が大きくなり、高速
回転時のロータ８の振動が小さくなる。
ンス質量を付けて高速回転した時の状態で、大径のボー
ル２１ａが上側に小径のボール２１が下側に千鳥配列に
並んでアンバランス質量の反対側に集まっている。大径
のボール２１ａを押し上げ千鳥配列にする分力Ｆｕは回
転数の２乗に比例するが、千鳥配列で上下にずれたボー
ル２１ａ，ｂを水平一列の位置に戻す力は重力であって
回転数に関係なく一定であるので、高速回転時に多くの
ボール２１ａ，ｂがアンバランス質量の反対側に移動す
る。これより、アンバランス補正量が大きくなり、高速
回転時のロータ８の振動が小さくなる。
【００４１】図１４から図１６は本発明の他の実施例
で、図１４は低速回転時の状態である。前記バランサボ
ディ２０は、上部に設けた断面形状が回転軸と平行な直
線の円筒３２と、下部に設けた断面形状が下面が狭くか
つ直線状の傾斜面３５と、底２４と、止め部２５を有す
る。上部円筒３２の高さは大径ボール２１ａの直径の
１.５倍程度でボール２１ａ，ｂが千鳥配列で並ぶこと
を可能とする高さ以上し、前記傾斜面３５の高さは大径
ボール２１ａの半径より高くする。また、底２４は大径
のボール２１ａが１個入る幅とし、ボール２１ａ，ｂは
大径のボール２１ａと小径のボール２１ｂで構成され、
大小のボールボール２１ａ，ｂを交互に配列し傾斜面の
内周全体に充填する。
で、図１４は低速回転時の状態である。前記バランサボ
ディ２０は、上部に設けた断面形状が回転軸と平行な直
線の円筒３２と、下部に設けた断面形状が下面が狭くか
つ直線状の傾斜面３５と、底２４と、止め部２５を有す
る。上部円筒３２の高さは大径ボール２１ａの直径の
１.５倍程度でボール２１ａ，ｂが千鳥配列で並ぶこと
を可能とする高さ以上し、前記傾斜面３５の高さは大径
ボール２１ａの半径より高くする。また、底２４は大径
のボール２１ａが１個入る幅とし、ボール２１ａ，ｂは
大径のボール２１ａと小径のボール２１ｂで構成され、
大小のボールボール２１ａ，ｂを交互に配列し傾斜面の
内周全体に充填する。
【００４２】図１５は、高速回転時、ボール２１ａ，ｂ
が傾斜面を上昇した直後の図である。円筒３２及び傾斜
面３５の中心Ｐ１からアンバランス質量ｍの反対側の円
筒３２及び傾斜面３５を見た展開図で、回転数がロータ
８の共振回転数を過ぎているので、ボール２１ａ，ｂは
円筒３２と傾斜面３５の境界をアンバランス質量ｍの反
対側に移動し、水平に移動する力Ｆｈにより各ボール２
１ａ，ｂが密着している。ボール２１ａ，ｂの直径が２
種類で、各ボール２１ａ，ｂが傾斜面の上端を基準に並
ぶので、小径のボール２１ｂが下側に大径のボール２１
ａが上側になり、大径のボール２１ａは上向きの分力Ｆ
ｕにより押し出されて上に移動し千鳥配列になる。
が傾斜面を上昇した直後の図である。円筒３２及び傾斜
面３５の中心Ｐ１からアンバランス質量ｍの反対側の円
筒３２及び傾斜面３５を見た展開図で、回転数がロータ
８の共振回転数を過ぎているので、ボール２１ａ，ｂは
円筒３２と傾斜面３５の境界をアンバランス質量ｍの反
対側に移動し、水平に移動する力Ｆｈにより各ボール２
１ａ，ｂが密着している。ボール２１ａ，ｂの直径が２
種類で、各ボール２１ａ，ｂが傾斜面の上端を基準に並
ぶので、小径のボール２１ｂが下側に大径のボール２１
ａが上側になり、大径のボール２１ａは上向きの分力Ｆ
ｕにより押し出されて上に移動し千鳥配列になる。
【００４３】図１６は移動後のボール２１ａ，ｂの状態
を示すものであり、アンバランス質量の反対側に小径の
ボール２１ｂと大径のボール２１ａが千鳥配列に並んで
いる。千鳥配列で上下にずれたボール２１ａ，ｂを水平
一列の位置に戻す力は重力であって回転数に関係なく一
定であるので、高速回転時に多くのボール２１ａ，ｂが
アンバランス質量の反対側に移動する。これより、アン
バランス補正量が大きくなり、結果として高速回転時の
ロータ８の振動を小さくすることができる。
を示すものであり、アンバランス質量の反対側に小径の
ボール２１ｂと大径のボール２１ａが千鳥配列に並んで
いる。千鳥配列で上下にずれたボール２１ａ，ｂを水平
一列の位置に戻す力は重力であって回転数に関係なく一
定であるので、高速回転時に多くのボール２１ａ，ｂが
アンバランス質量の反対側に移動する。これより、アン
バランス補正量が大きくなり、結果として高速回転時の
ロータ８の振動を小さくすることができる。
【００４４】図１７は他の実施例で、ボール２１の直径
は略同じあるが、前記バランサボディ２０には、回転軸
７と同心で内径が一定の円筒３２と、下面が狭くかつ断
面が直線状の傾斜面３５と、円筒３２と傾斜面３５の境
界線が高さ方向に凹凸部３６を設けた構造である。な
お、凹凸部３６の各凹部及び凸部の横方向の長さはボー
ル２１の直径とは一致しない長さとしている。ボール２
１が底２４から離脱する回転数ｎ２より高速になり、ボ
ール２１は重力と遠心力により円筒３２と傾斜面３５の
境界に並ぶ。アンバランス質量ｍの反対側に移動する力
により、ボール２１間には反力Ｆｐが作用し、凹部に位
置するボール２１は重力により下がるので凸部のボール
２１が押し上げる分力Ｆｕが発生し、ボール２１が千鳥
配列になり、ボール２１は上下に動きながらアンバラン
スとつりあう位置まで移動する。
は略同じあるが、前記バランサボディ２０には、回転軸
７と同心で内径が一定の円筒３２と、下面が狭くかつ断
面が直線状の傾斜面３５と、円筒３２と傾斜面３５の境
界線が高さ方向に凹凸部３６を設けた構造である。な
お、凹凸部３６の各凹部及び凸部の横方向の長さはボー
ル２１の直径とは一致しない長さとしている。ボール２
１が底２４から離脱する回転数ｎ２より高速になり、ボ
ール２１は重力と遠心力により円筒３２と傾斜面３５の
境界に並ぶ。アンバランス質量ｍの反対側に移動する力
により、ボール２１間には反力Ｆｐが作用し、凹部に位
置するボール２１は重力により下がるので凸部のボール
２１が押し上げる分力Ｆｕが発生し、ボール２１が千鳥
配列になり、ボール２１は上下に動きながらアンバラン
スとつりあう位置まで移動する。
【００４５】図１８は他の実施例で、前記バランサボデ
ィ２０は、回転軸７と同心で内径が一定の円筒３２と、
下面が狭くかつ断面が直線状の傾斜面３５で、円筒３２
と傾斜面３５の境界に段部３７を設けた構造である。回
転数ｎ２より高速になり、ボール２１が底２４を離脱し
て傾斜面３５を上昇し、段部３７を通過時に、段を転が
る惰性で円筒３２を駆け登り各ボール２１の高さがばら
つく。同時に、アンバランス質量の反対側に移動する力
により、ボール２１がアンバランスの反対方向に集ま
り、各ボール２１の高さが異なるので千鳥配列になり易
く、ボール２１はアンバランス質量とつりあう位置まで
移動しバランスが釣り合う。
ィ２０は、回転軸７と同心で内径が一定の円筒３２と、
下面が狭くかつ断面が直線状の傾斜面３５で、円筒３２
と傾斜面３５の境界に段部３７を設けた構造である。回
転数ｎ２より高速になり、ボール２１が底２４を離脱し
て傾斜面３５を上昇し、段部３７を通過時に、段を転が
る惰性で円筒３２を駆け登り各ボール２１の高さがばら
つく。同時に、アンバランス質量の反対側に移動する力
により、ボール２１がアンバランスの反対方向に集ま
り、各ボール２１の高さが異なるので千鳥配列になり易
く、ボール２１はアンバランス質量とつりあう位置まで
移動しバランスが釣り合う。
【００４６】図１９は本発明のボールバランサを装着し
た遠心分離機の他の実施例で、図１の実施例と異なる点
を説明する。ベース２とブラケット４間はゴム等の粘弾
性体４０で連結し、ばね作用と減衰作用を与える。回転
軸４１は剛性が高く、前記回転軸４１にボール２１を入
れたバランサボディ４２（ボールバランサ）とバランサ
カバ４６を固着する。分離する試料を入れた容器４５
は、取り付け角を固定したアングルロータ４３に装着
し、前記アングルロータ４３を前記回転軸４１にナット
４４で一体に固定する。これにより、ボールバランサ４
２は常時回転軸４１に装着されており、他ロータの使用
時でも常時高速回転時の振動を小さくすることができ
る。
た遠心分離機の他の実施例で、図１の実施例と異なる点
を説明する。ベース２とブラケット４間はゴム等の粘弾
性体４０で連結し、ばね作用と減衰作用を与える。回転
軸４１は剛性が高く、前記回転軸４１にボール２１を入
れたバランサボディ４２（ボールバランサ）とバランサ
カバ４６を固着する。分離する試料を入れた容器４５
は、取り付け角を固定したアングルロータ４３に装着
し、前記アングルロータ４３を前記回転軸４１にナット
４４で一体に固定する。これにより、ボールバランサ４
２は常時回転軸４１に装着されており、他ロータの使用
時でも常時高速回転時の振動を小さくすることができ
る。
【００４７】図２０は本発明のボールバランサを装着し
た遠心分離機の他の実施例で、図１及び図１９の実施例
と異なる点を説明する。回転軸４７は細径で剛性が低
く、前記回転軸４７の上端にロータ４９を装着するクラ
ウン４８を固着する。ロータ４９には試料を入れた容器
４５を挿入する穴が複数設けられており、ロータ４９の
上部にボール２１入れたボールバランサ部を一体に有す
るロータカバ５０を止めねじ５１で取り付ける。ボール
バランサ部にはカバ５２があり、ボール２１の飛散とご
みの進入を防止する。前記クラウン４８にロータ４９の
中心に付けたロータ取り付け穴を合わせ、ロータ４９を
装着する。本実施例のように回転軸の剛性が低い場合、
高速回転時のロータ４９の振動は、クラウン４８より上
部のロータ４９と試料と容器４５及びロータカバ５０か
らなる回転部全体のアンバランス量によって起こるの
で、ボールバランサはロータカバ５０またはロータ４９
に取り付ける。また、容器の取り付け角を下を広げて固
定したアングルロータの場合、試料の多少によってアン
バランスが発生するのは容器の上部であり、ボールバラ
ンサはアンバランス発生部の近傍であるロータ上部か図
２０のようにロータカバ下部に取り付ける。この構造に
より、剛性が低い回転軸に取り付けたロータの高速回転
時の振動を小さく押さえることができる。
た遠心分離機の他の実施例で、図１及び図１９の実施例
と異なる点を説明する。回転軸４７は細径で剛性が低
く、前記回転軸４７の上端にロータ４９を装着するクラ
ウン４８を固着する。ロータ４９には試料を入れた容器
４５を挿入する穴が複数設けられており、ロータ４９の
上部にボール２１入れたボールバランサ部を一体に有す
るロータカバ５０を止めねじ５１で取り付ける。ボール
バランサ部にはカバ５２があり、ボール２１の飛散とご
みの進入を防止する。前記クラウン４８にロータ４９の
中心に付けたロータ取り付け穴を合わせ、ロータ４９を
装着する。本実施例のように回転軸の剛性が低い場合、
高速回転時のロータ４９の振動は、クラウン４８より上
部のロータ４９と試料と容器４５及びロータカバ５０か
らなる回転部全体のアンバランス量によって起こるの
で、ボールバランサはロータカバ５０またはロータ４９
に取り付ける。また、容器の取り付け角を下を広げて固
定したアングルロータの場合、試料の多少によってアン
バランスが発生するのは容器の上部であり、ボールバラ
ンサはアンバランス発生部の近傍であるロータ上部か図
２０のようにロータカバ下部に取り付ける。この構造に
より、剛性が低い回転軸に取り付けたロータの高速回転
時の振動を小さく押さえることができる。
【００４８】また、ロータの種類は何れでも、アンバラ
ンス発生部の近傍にボールバランサを設ければ、試料に
アンバランスがあっても高速回転時の振動は少なくする
ことができるので、試料の質量バランス調整を省くこと
ができる。よって、分離前作業の時間が短縮される。
ンス発生部の近傍にボールバランサを設ければ、試料に
アンバランスがあっても高速回転時の振動は少なくする
ことができるので、試料の質量バランス調整を省くこと
ができる。よって、分離前作業の時間が短縮される。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ータに入れた試料にアンバランスがあって、回転数をゆ
っくり変化させても、ロータが振れる共振回転数でボー
ルが円筒下部全周にあるので、ボールバランサによるア
ンバランスは発生せず、ロータの振動は過度に大きくな
らない。また、高速回転時のボールは、アンバランス質
量の反対側の円筒に千鳥配列に集まり、ロータの振動を
小さく押さえることができ、回転軸や軸受の荷重が小さ
くなる。よって、試料の質量バランス調整を省くことが
できるので分離前作業の時間が短縮され、騒音が低く長
寿命の遠心分離機とすることができる。
ータに入れた試料にアンバランスがあって、回転数をゆ
っくり変化させても、ロータが振れる共振回転数でボー
ルが円筒下部全周にあるので、ボールバランサによるア
ンバランスは発生せず、ロータの振動は過度に大きくな
らない。また、高速回転時のボールは、アンバランス質
量の反対側の円筒に千鳥配列に集まり、ロータの振動を
小さく押さえることができ、回転軸や軸受の荷重が小さ
くなる。よって、試料の質量バランス調整を省くことが
できるので分離前作業の時間が短縮され、騒音が低く長
寿命の遠心分離機とすることができる。
【００５０】また、従来のボールバランサは、ボール一
列の環状ケース内のボールでバランス補正するが、本発
明のボールバランサは、円筒の高さが高く、千鳥配列の
２列に並んでバランス補正するので、最大補正バランス
量が従来のボールバランサの２倍以上とバランス補正範
囲が広くなり、結果として小型のバランサとすることが
できる。
列の環状ケース内のボールでバランス補正するが、本発
明のボールバランサは、円筒の高さが高く、千鳥配列の
２列に並んでバランス補正するので、最大補正バランス
量が従来のボールバランサの２倍以上とバランス補正範
囲が広くなり、結果として小型のバランサとすることが
できる。
【００５１】また、内面が樽状の円筒を有するボールバ
ランサにおいてボールの直径が同じ寸法の場合、円筒を
上昇する過程のわずかな上昇高さの誤差により上下に交
互に移動して千鳥配列になるが、ボールの直径を大小２
種類とすると、ボールが底を離脱する時に既に高さの差
があるため、直径の大きなボールが上側となって上下に
交互に移動して千鳥配列になりやすく、ボールが底から
離脱した直後から試料のアンバランス質量の反対側に移
動して集まり、安定してバランス補正することができ
る。
ランサにおいてボールの直径が同じ寸法の場合、円筒を
上昇する過程のわずかな上昇高さの誤差により上下に交
互に移動して千鳥配列になるが、ボールの直径を大小２
種類とすると、ボールが底を離脱する時に既に高さの差
があるため、直径の大きなボールが上側となって上下に
交互に移動して千鳥配列になりやすく、ボールが底から
離脱した直後から試料のアンバランス質量の反対側に移
動して集まり、安定してバランス補正することができ
る。
【００５２】また、内面が樽状の円筒において、下部円
筒の縦断面の円弧に比べ、上部円筒の縦断面が曲率半径
の大きな円弧または回転軸と平行な直線としたボールバ
ランサは、高速回転時、ボールは上部円筒の曲率半径の
大きな円弧または直線の面上にあり、ボールに作用する
水平に移動し千鳥配列にする力に比べ、千鳥配列を水平
一列に戻す力が相対的に小さくなり、ボールがアンバラ
ンス質量の反対側に移動しやすくなり、アンバランス補
正量が大きくなり、高速回転時のロータの振動が更に小
さくなる。
筒の縦断面の円弧に比べ、上部円筒の縦断面が曲率半径
の大きな円弧または回転軸と平行な直線としたボールバ
ランサは、高速回転時、ボールは上部円筒の曲率半径の
大きな円弧または直線の面上にあり、ボールに作用する
水平に移動し千鳥配列にする力に比べ、千鳥配列を水平
一列に戻す力が相対的に小さくなり、ボールがアンバラ
ンス質量の反対側に移動しやすくなり、アンバランス補
正量が大きくなり、高速回転時のロータの振動が更に小
さくなる。
【００５３】また、円筒の断面形状が回転軸と平行な直
線で、ボールの直径が大小２種類で構成されているボー
ルバランサは、円筒の高さが低く小型のバランサとする
ことができる。また高速回転時、遠心力による千鳥配列
にする力に比べ、千鳥配列を水平一列に戻す力が重力だ
けで小さくなり、ボールがアンバランス質量の反対側に
移動しやすくなり、アンバランス補正量が大きくなり、
高速回転時のロータの振動が小さくなる。
線で、ボールの直径が大小２種類で構成されているボー
ルバランサは、円筒の高さが低く小型のバランサとする
ことができる。また高速回転時、遠心力による千鳥配列
にする力に比べ、千鳥配列を水平一列に戻す力が重力だ
けで小さくなり、ボールがアンバランス質量の反対側に
移動しやすくなり、アンバランス補正量が大きくなり、
高速回転時のロータの振動が小さくなる。
【００５４】また、上部円筒の内径が一定の直線状で、
下部円筒の下面が狭くかつ断面が直線状の傾斜面で、大
小2種のボールを有するボールバランサ、および、上部
円筒と傾斜面の境界線が高さ方向に凹凸部を設け、略同
一直径のボールを有するバールバランサ、および、上部
円筒と傾斜面の境界に段部を設けたボールバランサは、
設定した回転数ｎ２より高速になるとボールが確実に傾
斜面を上昇しアンバランスを補正する。またアンバラン
ス補正量は高速回転時ほど大きくなり、高速回転時の振
動が小さくなる。また、傾斜部の高さをボールの半径よ
りわずかに大きくし、上部円筒の高さも大径ボール直径
の１.５倍程度であり、小形のボールバランサとするこ
とができる。
下部円筒の下面が狭くかつ断面が直線状の傾斜面で、大
小2種のボールを有するボールバランサ、および、上部
円筒と傾斜面の境界線が高さ方向に凹凸部を設け、略同
一直径のボールを有するバールバランサ、および、上部
円筒と傾斜面の境界に段部を設けたボールバランサは、
設定した回転数ｎ２より高速になるとボールが確実に傾
斜面を上昇しアンバランスを補正する。またアンバラン
ス補正量は高速回転時ほど大きくなり、高速回転時の振
動が小さくなる。また、傾斜部の高さをボールの半径よ
りわずかに大きくし、上部円筒の高さも大径ボール直径
の１.５倍程度であり、小形のボールバランサとするこ
とができる。
【００５５】また、ロータの種類は何れでも、アンバラ
ンスの発生する部分の近傍にボールバランサを設けれ
ば、試料にアンバランスがあっても高速回転時の振動は
少なくすることができるので、試料の質量バランス調整
を省くことができる。よって、分離前作業の時間が短縮
される効果がある。
ンスの発生する部分の近傍にボールバランサを設けれ
ば、試料にアンバランスがあっても高速回転時の振動は
少なくすることができるので、試料の質量バランス調整
を省くことができる。よって、分離前作業の時間が短縮
される効果がある。
【図１】 本発明のボールバランサの一実施例を遠心分
離機に取り付けた状態の縦断面図。
離機に取り付けた状態の縦断面図。
【図２】 図１のボールバランサの低速回転時の状態を
示す縦断面図。
示す縦断面図。
【図３】 図１のボールバランサのボールの動きを示す
平面図。
平面図。
【図４】 図１のボールバランサのボールの動きを示す
展開図。
展開図。
【図５】 図１のボールバランサの高速回転時の状態を
示す縦断面図。
示す縦断面図。
【図６】 ボールバランサが無い遠心分離機及び、従来
のボールバランサを用いた遠心分離機を回転した時のロ
ータの振幅を示す図。
のボールバランサを用いた遠心分離機を回転した時のロ
ータの振幅を示す図。
【図７】 本発明のボールバランサを用いた遠心分離機
を回転した時のロータの振幅を示す図。
を回転した時のロータの振幅を示す図。
【図８】 本発明のボールバランサの他の実施例を示す
展開図。
展開図。
【図９】 本発明のボールバランサの他の実施例の低速
回転時の状態を示す縦断面図。
回転時の状態を示す縦断面図。
【図１０】 図９のボールバランサの高速回転時の状態
を示す縦断面図。
を示す縦断面図。
【図１１】 本発明のボールバランサの他の実施例の低
速回転時の状態を示す縦断面図。
速回転時の状態を示す縦断面図。
【図１２】 図１１のボールバランサのボールの動きを
示す展開図。
示す展開図。
【図１３】 図１１のボールバランサの高速回転時の状
態を示す縦断面図。
態を示す縦断面図。
【図１４】 本発明のボールバランサの他の実施例の低
速回転時の状態を示す縦断面図。
速回転時の状態を示す縦断面図。
【図１５】 図１４のボールバランサのボールの動きを
示す展開図。
示す展開図。
【図１６】 図１４のボールバランサの高速回転時の状
態を示す縦断面図。
態を示す縦断面図。
【図１７】 本発明のボールバランサの他の実施例を示
す展開図。
す展開図。
【図１８】 本発明のボールバランサの他の実施例の低
速回転時の状態を示す縦断面図。
速回転時の状態を示す縦断面図。
【図１９】 本発明のボールバランサを取り付けた遠心
分離機の他の実施例の縦断面図。
分離機の他の実施例の縦断面図。
【図２０】 本発明のボールバランサを取り付けた遠心
分離機の他の実施例の縦断面図。
分離機の他の実施例の縦断面図。
【図２１】 従来のボールバランサの例を示す横断面
図。
図。
【図２２】 従来のボールバランサの例を示す縦断面
図。
図。
７は回転軸、８はロータ、１５はアンバランス質量、２
０はバランサボディ、２１、２１ａ、２１ｂはボール、
２２は樽状の円筒、２４は底、３１は曲率半径の大きな
円弧または回転軸と平行な直線の円筒、３２は断面が回
転軸と平行な直線の円筒、３５は傾斜面、３６は凹凸
部、３７は段部である。
０はバランサボディ、２１、２１ａ、２１ｂはボール、
２２は樽状の円筒、２４は底、３１は曲率半径の大きな
円弧または回転軸と平行な直線の円筒、３２は断面が回
転軸と平行な直線の円筒、３５は傾斜面、３６は凹凸
部、３７は段部である。
Claims (14)
- 【請求項１】 鉛直の回転軸を中心とする円筒を有し、
該円筒内に複数のボールを内蔵し、該ボールの移動によ
ってバランスを自動調節するボールバランサにおいて、
前記円筒の高さを前記複数のボールが高さ方向に少なく
とも２列の千鳥配列になることが可能な高さとし、共振
回転数を越えてから前記ボールが少なくとも２列の千鳥
配列になることにより、バランスを自動調節することを
特徴とするボールバランサ。 - 【請求項２】 前記ボールの数を、前記円筒の下部のほ
ぼ内周全体を充填する数としたことを特徴とする請求項
１記載のボールバランサ。 - 【請求項３】 前記円筒の下部の内周を下部内径から上
部内径にかけて徐々に直径が大きくなる傾斜面とし、共
振回転数を越えた回転数での前記ボールに発生する遠心
力により該傾斜面を前記ボールが上昇するよう、該傾斜
面の角度と前記円筒の内径を設定したことを特徴とする
請求項１又は２記載のボールバランサ。 - 【請求項４】 前記傾斜面を樽状に構成したことを特徴
とする請求項３記載のボールバランサ。 - 【請求項５】 前記傾斜面を円弧に構成したことを特徴
とする請求項３記載のボールバランサ。 - 【請求項６】 前記円筒の上部の内周を直径が同一な直
線状面としたことを特徴とする請求項３〜５記載のボー
ルバランサ。 - 【請求項７】 前記円筒の下部の内周に設けた傾斜面と
前記円筒の上部の内周に設けた直線状面との間に、段部
を設けたことを特徴とする請求項６記載のボールバラン
サ。 - 【請求項８】 前記段部を高さ方向に凹凸のある形状と
したことを特徴とする請求項７記載のボールバランサ。 - 【請求項９】 前記ボールを大小２種類のボールとし、
該大小２種類のボールを交互に配列したことを特徴とす
る請求項３〜８記載のボールバランサ。 - 【請求項１０】 前記円筒の下部の内周から上部の内周
にかけて同一の直径とし、前記ボールを大小２種類のボ
ールとし、該大小２種類のボールを交互に配列し、共振
回転数を越えた回転数での前記大小のボールに発生する
遠心力により、大きいボールが上昇するよう、該大小の
ボールの大きさとと前記円筒の内径を設定したことを特
徴とする請求項１又は２記載のボールバランサ。 - 【請求項１１】 駆動モータと、該駆動モータと連結す
る回転軸と、該回転軸に固定され試料を内蔵する容器が
装着されたロータとを有する遠心分離機に、請求項１〜
１０記載のボールバランサを装着したことを特徴とする
ボールバランサを装着した遠心分離機。 - 【請求項１２】 前記ボールバランサを前記回転軸に装
着したことを特徴とする請求項１１記載のボールバラン
サを装着した遠心分離機。 - 【請求項１３】 前記ボールバランサを前記ロータに装
着したことを特徴とする請求項１１記載のボールバラン
サを装着した遠心分離機。 - 【請求項１４】 前記ロータのロータカバに前記ボール
バランサを装着したことを特徴とする請求項１３記載の
ボールバランサを装着した遠心分離機。
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