JPH11276932A - 遠心分離機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータの高速回転とそのバケットの位置決め
との両立を図ることができる遠心分離機を提供する。 【解決手段】 遠心分離機は、ロータアーム１８６のロ
ータ軸１７６を回転させる高速モータ１８３と、ロータ
軸１７６に雌雄のクラッチディスク２０６，２０７を有
する補助動力伝達経路を介して接続された低速モータ２
０８と、ロータアーム１８６におけるバケット１８８の
旋回角位置を検出する被検出ディスク２１８及び光電セ
ンサ２２０，２２１とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医薬や化学等の研
究において、試料の成分分析に先立つ前処理の１つとし
て、試液の遠心分離処理を実施する遠心分離機に関す
る。

【０００２】

【関連する背景技術】この種の遠心分離機は例えば特開
平4-27457号公報に開示されているように、ロータに取
り付けられた複数のバケットを備え、これらバケットに
被処理物が装着可能となっている。ロータが回転される
と、バケット内の被処理物に遠心力が与えられ、この遠
心力は被処理物、即ち、試液を遠心分離する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、バケット内
への被処理物の装着を自動的に行うには、ロータの回転
方向でみて、バケットを所定の基準旋回角位置に正確に
位置決めする必要がある。一方、遠心分離処理に要する
時間を短縮するには、ロータを回転させるモータに高速
型のものを使用する必要があるが、このような高速型モ
ータはロータの回転角を制御するには不向きなものであ
り、基準旋回角位置に対するバケットの位置決めを高精
度に行えない。

【０００４】本発明は上述の事情に基づいてなされたも
ので、その目的とするところは、ロータの高速回転と、
バケットの高精度な位置決めとの両立を図ることができ
る遠心分離機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の遠心分離機（請
求項１）は、ロータを回転させる主駆動源に加え、ロー
タに補助動力伝達経路を介して接続された補助駆動源を
備えている。このような遠心分離機によれば、基準旋回
角位置へのバケットの位置決めは、検出手段によりバケ
ットの旋回角位置を検出しながら、補助駆動源によりロ
ータを低速で回転させることで実施される。

【０００６】好ましくは、本発明の遠心分離機（請求項
２）は、補助動力伝達経路を断続するクラッチを更に備
えている。この場合、主駆動源によりロータが回転され
ているとき、クラッチは補助動力伝達経路を断ち、ロー
タ側から補助駆動源への回転力の伝達を阻止する。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１参照すると、遠心分離機は箱
状のハウジング１６０を備えており、ハウジング１６０
は上壁１６１を有している。上壁１６１には矩形の入出
口１６２が形成されており、入出口１６２はスライド扉
１６３により開閉可能となっている。より詳しくは、上
壁１６１上にはＵ字壁１６４が形成されており、Ｕ字壁
１６４における閉塞端側の部分は入出口１６２の一辺を
除き、入出口１６２を囲んでいる。Ｕ字壁１６４の一対
の内側面にはガイド溝１６５が形成されており、これら
ガイド溝１６５にスライド扉１６３の両側縁が摺動自在
にして嵌合されている。Ｕ字壁１６４の閉塞側内端面に
は嵌合溝１６６が形成されており、嵌合溝１６６の両端
はガイド溝１６５に連なっている。スライド扉１６３が
ガイド溝１６５に案内されながら入出口１６２に向けて
摺動し、入出口１６２の上方に到達すると、スライド扉
１６３の前縁はＵ字壁１６４の嵌合溝１６６に嵌合す
る。更に、上壁１６１上には入出口１６２の前記一辺に
沿ってシール壁１６７が設けられており、シール壁１６
７はＵ字壁１６４の両側面を接続し、その上面はスライ
ド扉１６３の下面に摺接可能となっている。従って、ス
ライド扉１６３が入出口１６２の上方に移動されたと
き、スライド扉１６３はその下面がシール壁１６７に接
触した状態にて、シール壁１６７、Ｕ字壁１６４及び嵌
合溝１６６と協働して入出口１６２を閉じる。

【０００８】スライド扉１６３を往復動させるため、ス
ライド扉１６３の直上にはエアシリンダ１６８が配置さ
れており、エアシリンダ１６８はその外筒の両端が脚部
材１６９，１７０を介してハウジング１６０の上壁１６
１に支持されている。図１から明らかなように脚部材１
７０はＵ字壁１６４を跨ぐ門形をなしている。エアシリ
ンダ１６８のピストンロッド１７１はその先端が連結部
材１７２を介してスライド扉１６３の前縁に連結されて
いる。従って、エアシリンダ１６８におけるピストンロ
ッド１７１の伸縮作動により、スライダ扉１６３は入出
口１６２を開閉する。

【０００９】入出口１６２は試験管スタンド（以下、単
にスタンドと称する）Ｓの通過を十分に許容する大きさ
を有しており、スタンドＳは図２に具体的に示されてい
る。スタンドＳは１０本の共栓付試験管Ｔを２列にして
保持可能であり、その底面には一対の位置決め孔Ｈが形
成されている。これら位置決め孔Ｈは、スタンドＳにお
ける底壁の長手軸線上に配置されている。一方、共栓付
試験管Ｔは試験管ｔとプラグｐからなり、そして、各共
栓付試験管Ｔ内には遠心分離処理すべき試液が既に注入
されている。更に、スタンドＳはその両側面に把持部Ｇ
を有し、これら把持部ＧはスタンドＳの移送に利用され
る。スタンドＳの移送は例えば直交３軸ロボット（図示
しない）によりなされ、このロボットはスタンドＳを把
持するハンドを有し、このハンドは水平面内にて回転可
能である。

【００１０】図３に示されているようにハウジング１６
０内には中間フレーム枠１７３が設けられており、中間
フレーム枠１７３はハウジング１６０内を上側のロータ
室１７４と、下側のモータ室１７５とに区画している。
ロータ室１７４にはロータ軸１７６が上下に延びてお
り、ロータ軸１７６の上端は上壁１６１を貫通し、上壁
１６１に対し軸受１７７を介して回転自在に支持されて
いる。一方、ロータ軸１７６の下端部は、ロータ室１７
４から軸受ユニット１７８を回転自在に貫通してモータ
室１７５に延出している。軸受ユニット１７８は二重軸
受１７９を内蔵し、上側サポートプレート１８０に固定
されている。上側サポートプレート１８０は前述した中
間フレーム枠１７３に取り付けられている。

【００１１】上側サポートプレート１８０からは複数の
ロッド１８１が垂下されており、これらロッド１８１の
下端に下側サポートプレート１８２が連結されている。
下側サポートプレート１８２は上側サポートプレート１
８０と平行に配置され、その下面には主駆動源としての
高速モータ１８３が取り付けられている。高速モータ１
８３は下側サポートプレート１８２を貫通する出力軸を
有し、この出力軸はカップリング１８４を介してロータ
軸１７６の下端に連結されている。従って、高速モータ
１８３の駆動によりロータ軸１７６は一方向に回転され
る。

【００１２】ロータ室１７４内にて、ロータ軸１７６の
中間部にはキーを介して矩形のロータヘッド１８５が取
り付けられており、ロータヘッド１８５にはロータとし
ての一対のロータアーム１８６が水平に取り付けられて
いる。これらロータアーム１８６はロータ軸１７６の両
側に延びている。図４に示されているように一対のロー
タアーム１８６は２枚の平行なプレート部材１８７から
なり、これらプレート部材１８７はその中央部がロータ
ヘッド１８５の対応する端面に連結されている。

【００１３】各ロータアーム１８６の先端部にはバケッ
ト１８８がそれぞれ取り付けられている。図４から明ら
かなようにバケット１８８はプレート部材１８７間に挟
まれ、これらプレート部材１８７にピボット軸１８９を
介して支持されている。従って、各バケット１８８はそ
のピボット軸１８９を中心として回動することができる
が、通常は水平姿勢をとるべくバランスしている。

【００１４】バケット１８８は上面が開口した矩形の箱
であり、前述した共栓付試験管ＴをそのスタンドＳ毎受
け入れることができる。バケット１８８の内底面にはス
タンドＳの位置決め孔Ｈに対応した一対の位置決めピン
１９０が突出しており、これら位置決めピン１９０の先
端は円錐形状をなしている。従って、バケット１８８内
にスタンドＳが受け取られたとき、各位置決めピン１９
０はスタンドＳの対応する位置決め孔Ｈに嵌合し、バケ
ット１８８内にてスタンドＳを位置決めした状態で保持
することができる。

【００１５】図３からより明らかなようにバケット１８
８は、その上縁に前述したピボット軸１８９により支持
される一対の耳部１９１を有している。一方、ロータア
ーム１８６内、即ち、両方のプレート部材１８７の内面
には、耳部１９１よりもロータヘッド１８５側に位置し
て揺動規制片１９２がそれぞれ取り付けられおり、これ
ら揺動規制片１９２は水平な下端面を有している。前述
したようにバケット１８８が水平姿勢にあるとき、バケ
ット１８８の上縁は揺動規制片１９２の下端面に面接触
した状態にある。

【００１６】更に、バケット１８８の外底面中央からは
取り付け板を介して位置決めプレート１９３が垂下され
ている。より詳しくは、図５に示されるように位置決め
プレート１９３はバケット１８８の外底面に対して直交
し、且つ、その幅方向がバケット１８８の幅方向に一致
すべく配置されている。位置決めプレート１９３の下端
部には位置決め孔１９４が形成されており、位置決め孔
１９４の軸線はロータ軸１７６の軸線を直交する関係に
ある。

【００１７】図３に示されているように上側サポートプ
レート１８０の下方には、前述した入出口１６２と対向
する位置関係を存してエアシリンダ１９５が垂直にして
配置されており、エアシリンダ１９５はブラケット１９
６を介して上側サポートプレート１８０に取り付けられ
ている。エアシリンダ１９５のピストンロッド１９７は
上方に向けて突出し、その先端には前述した位置決めプ
レート１９３と協働する位置決めロッカー１９８が取り
付けられている。位置決めロッカー１９８は断面が略Ｕ
字形をなした溝部材１９９を備えており、溝部材１９９
の一対の溝壁２００，２０１はロータ軸１７６の径方向
に離間し、そして、その径方向内側に位置する一方の溝
壁２００は他方の溝壁２０１よりも僅かに高く設定され
ている。他方の溝壁２０１の外面にはエアシリンダ２０
２が水平に取り付けられており、エアシリンダ２０２の
ピストンロッドは溝壁２０１を貫通して溝部材１１９内
に臨み、その先端には位置決めピン２０３が取り付けら
れている。位置決めピン２０３の先端は円錐形状をな
し、その最大径は位置決めプレート１９３における位置
決め孔１９４の直径よりも大である。そして、位置決め
ピン２０３の軸線はロータ軸１７６の軸線と直交する位
置関係にある。

【００１８】一方、下側サポートプレート１８２上には
前述したカップリング１８４の側方に、軸受を内蔵した
軸受ユニット２０４が固定されており、軸受ユニット２
０４内にはシャフト２０５が回転自在に上下に貫通して
取り付けられている。シャフト２０５の下端部は下側サ
ポートプレート１８２の下方に突出し、その下端には雌
クラッチディスク２０６が取り付けられている。雌クラ
ッチディスク２０６の下方には同軸上に雄クラッチディ
スク２０７が離間して配置されており、雄クラッチディ
スク２０７は補助駆動源としての低速モータ２０８の出
力軸２０９に連結されている。低速モータ２０８は連結
部材２１０を介して垂直なエアシリンダ２１１のピスト
ンロッド先端に連結されている。エアシリンダ２１１は
ブラケット２１２を介して下側サポートプレート１８２
に支持されている。

【００１９】図６に示されているように雌クラッチディ
スク２０６の外周面にはその周方向に隣接する円弧状の
歯溝２１３を有しており、一方、図７に示されているよ
うに雄クランチディスク２０７の上面からは一対のクラ
ッチピン２１４が突出されており、これらクラッチピン
２１４はその先端部が円錐状をなし、その基部は歯溝２
１３における曲率半径の２倍となる直径を有している。
クラッチピン２１４は、雄クラッチディスク２０７の直
径方向に離間し、そして、雌クラッチディスク２０６の
ピッチ円と同一の直径の円周上に配置されている。従っ
て、前述したエアシリンダ２１１のピストンロッドが伸
張され、低速モータ２０８の回転を伴い、雄クラッチデ
ィスク２０７が上昇されると、図８に示されるように雄
クラッチディスク２０８の一対のクラッチピン２１４は
雌クラッチディスク２０６の歯溝２１３に合致する。こ
の時点で、低速モータ２０８の駆動力は雄雌のクラッチ
ディスク２０７，２０６を介してシャフト２０５に伝達
され、シャフト２０５は一方向に回転する。

【００２０】再度、図３を参照すると、シャフト２０５
の上端部にはタイミングプーリ２１５が取り付けられて
おり、一方、ロータ軸１７６の下端部にもタイミングプ
ーリ２１６が取り付けられている。これらタイミングプ
ーリ２１５，２１６にはタイミングベルト２１７が掛け
回されており、このタイミングベルト２１７はシャフト
２０５の回転力をロータ軸１７６に伝達することができ
る。即ち、ロータ軸１７６は前述した高速モータ１８３
に加えて、低速モータ２０８の駆動によっても回転可能
である。

【００２１】逆に、雄雌のクラッチディスク２０７，２
０６間の係合が解除されているとき、ロータ軸１７６の
回転はタイミングプーリ２１５，２１６及びタイミング
ベルト２１７を介してシャフト２０５に伝達され、シャ
フト２０５はロータ軸１７６と連動して回転する。な
お、タイミングプーリ及びタイミングベルトに代えて、
スプロケット及びチェーンを使用することもできる。

【００２２】更に、シャフト２０５の上端には被検出デ
ィスク２１８が水平に取り付けられており、被検出ディ
スク２１８の外周部には等間隔を存して複数の開孔２１
９が形成されている。被検出ディスク２１８にはその外
周部を挟むようにして、透過型の光電センサ２２０，２
２１がそれぞれ配置されている。これら光電センサ２２
０，２２１は被検出ディスク２１８の直径方向に離間
し、ブラケットを介して上側サポートプレート１８０に
取り付けられている。光電センサ２２０，２２１は被検
出ディスク２１８の回転に伴い開孔２１９の通過を検出
することができ、これら光電センサ２２０，２２１から
の検出信号に基づき、被検出ディスク２１８の回転角、
即ち、ロータアーム１８６におけるバケット１８８の旋
回角が検出されるようになっている。

【００２３】なお、図３ではタイミングプーリ２１５，
２１６の径が異なっているが、これらタイミングプーリ
２１５，２１６の径が同一である場合、被検出ディスク
２１８に代えてロータアーム１８６に対応した被検出ア
ームを使用することができ、この場合、光電センサ２２
０，２２１は、被検出アーム、即ち、ロータアーム１６
８の回転角を検出する。また、被検出ディスク２１８又
は被検出アームはロータ軸１７６に直接に取り付けても
よい。

【００２４】次に、遠心分離機へのスタンドＳのローデ
ィングからアンローディングまでについて説明する。先
ず、前述したように低速モータ２０８の回転及びエアシ
リンダ２１１の伸張作動により、雌雄のクラッチディス
ク２０６，２９７が係合されると、低速モータ２０８か
らシャフト２０５を介してロータ軸１７６に回転力が伝
達され、一対のロータアーム１８６が緩やかに回転され
る。ロータアーム１８６の低速回転中、バケット１８８
の旋回角が光電センサ２２０，２２１からの検出信号に
基づいて検出され、そして、一方のバケット１８８が入
出口１６２の下方位置、即ち、基準旋回角位置に到達し
たとき、低速モータ２１１の駆動が停止される。

【００２５】この状態で、エアシリンダ１９５は、位置
決めロッカー１９８を所定位置まで上昇させ、バケット
１８８の直下に位置付ける。このとき、バケット１８８
が基準旋回角位置に正確に位置付けられ、且つ、バケッ
ト１８８が水平姿勢にあれば、位置決めロッカー１９８
の位置決めピン２０３とバケット１１８における位置決
めプレート１９３の位置決め孔１９４とは同軸上に位置
付けられる。

【００２６】しかしながら、バケット１８８はロータア
ーム１８６にピボット軸１８９を介して取り付けられて
いるため、図９に誇張して示すように水平姿勢から傾い
ていることがある。しかしながら、このようにバケット
１８８が僅かに傾いている状態にあっても、位置決めロ
ッカー１９８の位置決めピン２０３がエアシリンダ２０
２により前進されると、図１０に示されているように位
置決めピン２０３は位置決めプレート１９３の位置決め
孔１９４に強制的に押し入れられる。この際、バケット
１８８は水平姿勢に矯正され、バケット１８８の上縁は
揺動規制片１９２の下端面に面接触する。また、位置決
めピン１９４はバケット１８８の傾きを矯正するばかり
でなく、そのバケット１８８が基準旋回角位置から旋回
方向に僅かにずれていても、そのずれをも矯正される。

【００２７】なお、バケット１８８の傾きが大きい場合
にあっては、位置決めロッカー１９８の上昇時、その溝
部材１９９の一方の溝壁２００がバケット１８８の底
面、即ち、その位置決めプレート１９３の取り付け板に
当接し、バケット１８８の傾きを或る程度矯正し、これ
により、位置決め孔１９４への位置決めピン２０３の押
し込みは確実に確保される。

【００２８】一方、上述したバケット１８８の位置決め
中、スライド扉１６３はエアシリンダ１６８の作動を受
けて、ハウジング１６０の入出口１６２を開く。この状
態にて、前述したロボットはそのハンドにより、共栓付
試験管Ｔを保持したスタンドＳを入出口１６２の上方に
移送し、この後、スタンドＳを入出口１６２を通じて下
降させてバケット１８８内に位置決めして装着する。こ
の際、前述したようにバケット１８８は基準旋回角位置
に正確に位置決めされているので、ロボットは、バケッ
ト１８８へのスタンドＳのローディングを確実に実施す
ることができる。

【００２９】スタンドＳの装着後、位置決めロッカー１
９８の位置決めピン２０３はバケット１８８側の位置決
めプレート１９３の位置決め孔１９４から抜き出され、
位置決めロッカー１９８はバケット１８８の旋回と干渉
しない位置まで下降する。この後、低速モータ２１１が
駆動され、他方のバケット１８８が基準旋回角位置に同
様にして正確に位置決めされ、そのバケット１８８にも
ロボットによりスタンドＳが装着される。

【００３０】このようにして２つのバケット１８８にス
タンドＳがそれぞれ装着されると、位置決めロッカー１
９８は元の下降位置に戻り、そして、雌雄のクラッチデ
ィスク２０６，２０７間の係合が解除されるとともに、
スライド扉１６３はハウジング１６０の入出口１６２を
閉じる。この状態にて、高速モータ１８３が駆動される
と、一対のバケット１８８はロータアーム１８６を介し
て高速で旋回し、スタンドＳの各共栓付試験管Ｔ内の試
液は遠心分離作用を受ける。バケット１８８の旋回中、
バケット１８８はそのピボット軸１８９を中心として、
旋回方向外側に向けて傾いた状態にある。

【００３１】また、バケット１８８の旋回中、ロータ軸
１７６と低速モータ２０８との間を接続する補助動力伝
達経路は雌雄のクラッチディスク２０６，２０７により
断たれた状態にあるので、ロータ軸１７６の回転力が低
速モータ２０８に伝達されることはなく、低速モータ２
０８に過負荷が加わることはなく、その損傷を防止する
ことができる。

【００３２】なお、遠心分離中、ハウジング１６０内の
空気を加熱又は冷却した不活性ガスにより置換するよう
にしてもよい。遠心分離処理が完了すると、高速モータ
１８３の駆動が停止され、バケット１８８は或る旋回位
置にて停止する。この後、スライド扉１６３はハウジン
グ１６０の入出口１６２を開き、そして、基準旋回角位
置にバケット１８８が同様にして位置決めされ、そのバ
ケット１８８内のスタンドＳはロボットを介して取り出
され、次工程に向けて順次移送される。

【００３３】本発明は上述の実施例に制約されるもので
はない。例えば、ロータ軸１７６と低速モータ２０８と
の間を接続する補助動力伝達経路や、この補助動力伝達
経路を断続するクラッチ、また、バケットの旋回角位置
を検出する検出手段は上述したものに限らず、種々に変
更可能であることは勿論である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の遠心分離
機（請求項１）は、ロータの主駆動源に加えて、補助駆
動源を備えているので、この補助駆動源を使用してバケ
ットを低速で旋回させることができ、バケットの位置決
めを高精度に行うことができる。従って、主駆動源によ
りロータを高速回転させることで、遠心分離に要する時
間の短縮が図れるとと同時に、バケットへの被処理物の
自動的な装着も可能となる。

【００３５】また、ロータと補助駆動源との間を接続す
る補助動力伝達経路にはクラッチが設けられているの
で、主駆動源によりロータが回転されているとき、クラ
ッチはロータから補助駆動源への回転力の伝達を阻止す
ることができ、補助駆動源の過負荷及び損傷を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の遠心分離機の平面図である。

【図２】共栓付試験管及びその試験管スタンドを示した
図である。

【図３】遠心分離機の内部構造を示した図である。

【図４】ロータアームを示した平面図である。

【図５】バスケットの横断面図である。

【図６】雌クラッチディスクの平面図である。

【図７】雌雄のクラッチディスクが非係合の状態にある
拡大断面図である。

【図８】図７の状態からクラッチディスクが係合した状
態を示す図である。

【図９】バケットが位置決めロッカーにより位置決めさ
れる直前の状態を示した図である。

【図１０】バケットが位置決めロッカーにより位置決め
された状態を示す図である。

【符号の説明】

１６０ ハウジング １６２ 入出口 １７６ ロータ軸 １８３ 高速モータ（主駆動源） １８６ ロータアーム（ロータ） １８８ バケット ２０６ 雌クラッチディスク（クラッチ） ２０７ 雄クラッチディスク（クラッチ） ２０８ 低速モータ（補助駆動源） ２１８ 被検出ディスク（検出手段） ２２０ 光電センサ（検出手段） ２２１ 光電センサ（検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、 前記ハウジング内に回転自在に設けられたロータと、 前記ロータに設けられ、被処理物を受け取り可能である
   とともに前記ロータの回転に伴って旋回する複数のバケ
   ットと、 前記ロータを回転させる主駆動源と、 前記バケットの旋回角位置を検出するための検出手段
   と、 前記ロータに補助動力伝達経路を介して接続され、前記
   ロータを低速で回転させる補助駆動源とを具備したこと
   を特徴とする遠心分離機。
2. 【請求項２】 前記補助動力伝達経路を断続するクラッ
   チを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の遠心分
   離機。