KR100343336B1 - automatic balance adjusting centrifuge apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 매 원심 분리 작업 전에 로터 레버에 탑재된 시료의 불평형을 감지하고, 그 감지 결과에 따라 로터 레버를 수평 이동시켜 자동 평형을 유지함으로써 로터의 불평형에 따른 시료의 파손을 방지하고 장치의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 자동 평형형 원심 분리 장치에 관한 것이다.The present invention detects the unbalance of the sample mounted on the rotor lever before every centrifugation, and maintains the automatic equilibrium by horizontally moving the rotor lever in accordance with the detection result to prevent the damage of the sample due to the unbalance of the rotor and the life of the device An automatic equilibrium centrifugal separator is provided to extend the process.
본 발명의 자동 평형형 원심 분리 장치는 양단에 시료가 걸리는 하나 이상의 로터 레버; 상기 로터 레버를 수평 이동 가능하게 지지하는 로터; 상기 로터 내부에 탑재되어 상기 로터 레버를 상기 로터의 회전 중심선 상에서 수평 이동시키는 레버 이동 수단; 상기 로터 레버에 설치되어 상기 로터 레버의 양단에 걸리는 하중을 감지하는 하중 감지 수단; 상기 로터를 회전시키는 원심분리 모터; 상기 하중 감지 수단과 상기 레버 이동 수단을 상기 로터의 외부 전기 회로와 연결 또는 차단시키는 전기 접속 수단 및 상기 전기 접속 수단을 제어하여 상기 외부 전기 회로와 상기 하중 감지 수단 및 상기 레버 이동 수단을 전기적으로 연결시키고, 상기 하중 감지 수단으로부터 제공된 감지 신호에 의해 상기 로터 레버 양단에 걸리는 하중을 산출하며, 상기 산출 결과에 의거하여 상기 로터 레버 양단의 원심력이 평형을 이루도록 상기 레버 이동 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하여 이루어진다.The automatic balancing centrifugal separator of the present invention includes one or more rotor levers to which a sample is caught at both ends; A rotor supporting the rotor lever so as to be movable horizontally; Lever moving means mounted in the rotor to horizontally move the rotor lever on a rotation center line of the rotor; Load sensing means installed on the rotor lever to sense a load applied to both ends of the rotor lever; A centrifugal motor for rotating the rotor; Electrical connection means for connecting or disconnecting the load sensing means and the lever moving means from an external electrical circuit of the rotor and controlling the electrical connecting means to electrically connect the external electrical circuit, the load sensing means and the lever moving means. And a control means for calculating a load applied to both ends of the rotor lever by a detection signal provided from the load sensing means, and controlling the lever moving means to balance the centrifugal force at both ends of the rotor lever based on the calculation result. It is done by
Description
본 발명은 자동 평형형 원심 분리 장치에 관한 것으로, 특히 매 원심 분리 작업 전에 로터 레버에 탑재된 시료 하중의 불평형을 감지하고, 그 감지 결과에 따라 로터 레버를 수평 이동시킴으로써 자동 평형을 유지하는 자동 평형형 원심 분리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic balancing centrifugal separator, and in particular, to detect the unbalance of the sample load mounted on the rotor lever before every centrifugation operation, and to maintain the automatic balance by horizontally moving the rotor lever according to the detection result. Type centrifugal separator.
원심 분리 장치는 시료를 담은 로터를 고속 회전시켜 시료에 높은 원심 가속도를 부여함으로써 고밀도의 시료가 반경 방향의 외층에 자리잡고 저밀도의 시료는 반경 방향의 내층에 자리잡도록 하여 그 구성 성분을 분리시키는 장치이다.The centrifugal separator provides high centrifugal acceleration to the sample by rotating the rotor containing the sample at high speed so that the high density sample is located on the outer layer in the radial direction and the low density sample is located on the inner layer in the radial direction to separate the components. to be.
도 1은 종래의 자동 평형형 원심 분리 장치를 개략적으로 보인 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 자동 평형형 원심 분리 장치는 외부 케이스(1) 내에 베이스(2)가 설치되고, 구동 모터(3)가 장착된 브래킷(4)과 베이스(2) 사이에는 스프링(5)이 설치되어 있어서 구동 모터(3) 및 로터 등의 회전부를 지지한다. 더욱이, 스프링(5)의 외주에는 고무관(6)이 압입되어 있어서 이러한 스프링(5)과 고무관(6)에 의해 스프링 작용과 감쇠 작용이 부여된다.1 is a schematic cross-sectional view of a conventional automatic balancing centrifugal separator. As shown in FIG. 1, in the conventional automatic balancing centrifugal separator, a base 2 is installed in the outer case 1, and between the base 4 and the bracket 4 on which the drive motor 3 is mounted. A spring 5 is provided to support rotating parts such as the drive motor 3 and the rotor. Moreover, the rubber tube 6 is press-fitted to the outer circumference of the spring 5, so that the spring action and the damping action are imparted by the spring 5 and the rubber pipe 6.
한편, 브래킷(4)에 축받이에 의해 자유 회전하게 지지된 회전축(7)의 상부에는 로터(8)가 장착되는데, 회전축(7)의 하단이 모터축과 연결되어 있기 때문에 구동 모터(3)의 회전력이 로터(8)에 전달된다. 로터(8)에는 시료를 넣기 위한 버킷(bucket)(9)이 핀(10)에 의해 자유 회동할 수 있도록 장착된다. 로터(8)의 상부에는 회전축(7)에서 연장된 수나사(11)에 원통형의 밸런서 몸체(20)가 고정되고, 이러한 밸런서 몸체(20) 내에 볼(21)이 수납되어 있다. 도면에서 미설명 부호 12는 챔버를 나타내고, 13은 챔버 도어를 나타내며, 15는 언밸런스 질량을 나타낸다.On the other hand, the rotor 8 is mounted on the upper portion of the rotating shaft 7 which is freely supported by the bearing on the bracket 4, but the lower end of the rotating shaft 7 is connected to the motor shaft. Rotational force is transmitted to the rotor 8. A rotor 9 is mounted on the rotor 8 so as to be able to freely rotate by the pin 10. The cylindrical balancer body 20 is fixed to the male screw 11 extending from the rotation shaft 7 at the upper portion of the rotor 8, and the ball 21 is accommodated in the balancer body 20. In the figure, reference numeral 12 denotes a chamber, 13 denotes a chamber door, and 15 denotes an unbalanced mass.
전술한 구성을 갖는 종래의 자동 평형형 원심 분리 장치에서는 밸런서 몸체(20)를 구성하는 원통의 반경과 볼(21)의 반경 비율, 원통 중심부터 회전 중심까지의 거리 및 원통 내의 요홈의 반폭과의 관계를 적절히 설정하여 버킷(9)에 담기는 시료의 하중 차이로 인한 불평형을 바로잡고 있는데, 더 자세한 사항은 일본국 특개평11-262683호(공개일: 1999. 9. 28)에 기재되어 있으므로 설명을 생략한다.In the conventional automatic balance centrifugal separator having the above-described configuration, the ratio of the radius of the cylinder constituting the balancer body 20 to the radius of the ball 21, the distance from the center of the cylinder to the center of rotation, and the half width of the groove in the cylinder By setting the relationship properly, the unbalance due to the difference in load of the sample contained in the bucket 9 is corrected. More details are described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-262683 (published on Sep. 28, 1999). Omit the description.
그러나, 전술한 종래의 자동 평형형 원심 분리 장치에 따르면, 소정 범위 내에 있는 시료들의 하중 차이에서 발생하는 원심력의 불평형은 스스로 바로잡을 수 있으나 이러한 범위를 넘어서는 시료들을 원심 분리시키려고 할 경우에는 시료들과 원심 분리 장치를 보호할 수 있는 안전 장치가 없는 문제점이 있다. 다시 말해서, 사용자가 원심 분리기를 사용할 때 장치에 무리가 없는 지를 사전에 결정해서 사용해야만 하는데, 이를 소홀히 한 경우에는 회전축에 과도한 진동이 발생되어 시료들이 파손될 수 있고, 심할 경우에는 모터를 포함한 구동부와 베어링이 파손됨으로써 원심 분리 장치의 수명이 단축되는 문제점이 있다.However, according to the conventional automatic equilibrium centrifugal apparatus described above, the unbalance of the centrifugal force generated by the difference in load of the samples within a predetermined range can be corrected by itself, but when trying to centrifuge the samples beyond this range, There is a problem that there is no safety device that can protect the centrifugal device. In other words, when the user uses the centrifuge, it is necessary to determine in advance whether the device is not overwhelming. If this is neglected, excessive vibration may be generated in the rotating shaft, and in severe cases, the drive unit including the motor may be used. There is a problem that the life of the centrifugal separator is shortened by the bearing being broken.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 매 원심 분리 작업 전에 로터 레버에 탑재된 시료의 불평형을 감지하고, 그 감지 결과에 따라 로터 레버를 수평 이동시켜 자동 평형을 유지함으로써 로터의 불평형에 따른 시료의 파손을 방지하고 장치의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 자동 평형형 원심 분리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems, the rotor unbalance by detecting the imbalance of the sample mounted on the rotor lever before every centrifugal operation, and by moving the rotor lever horizontally in accordance with the detection result to maintain the automatic equilibrium It is an object of the present invention to provide an automatic equilibrium centrifugal separator that can prevent damage to a sample and extend the life of the apparatus.
본 발명의 다른 목적은 불평형이 심각하여 자동 평형을 유지하는 것이 불가능할 경우에 이를 사용자가 알 수 있도록 표시함으로써 시료의 파손을 방지하고 장치의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 자동 평형형 원심 분리 장치를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide an automatic equilibrium centrifugal device that can prevent damage to a sample and prolong the life of the device by displaying so that the user can know when it is impossible to maintain automatic equilibrium due to severe imbalance. It is.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동 평형형 원심 분리 장치는 양단에 시료가 걸리는 하나 이상의 로터 레버; 상기 로터 레버를 수평 이동 가능하게 지지하는 로터; 상기 로터 내부에 탑재되어 상기 로터 레버를 상기 로터의 회전 중심선상에서 수평 이동시키는 레버 이동 수단; 상기 로터 레버에 설치되어 상기 로터 레버의 양단에 걸리는 하중을 감지하는 하중 감지 수단; 상기 로터를 회전시키는 원심분리 모터; 상기 하중 감지 수단과 상기 레버 이동 수단을 상기 로터의 외부 전기 회로와 연결 또는 차단시키는 전기 접속 수단 및 상기 전기 접속 수단을 제어하여 상기 외부 전기 회로와 상기 하중 감지 수단 및 상기 레버 이동 수단을 전기적으로 연결시키고, 상기 하중 감지 수단으로부터 제공된 감지 신호에 의해 상기 로터 레버 양단에 걸리는 하중을 산출하며, 상기 산출 결과에 의거하여 상기 로터 레버 양단의 원심력이 평형을 이루도록 상기 레버 이동 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하여 이루어진다.Automatic balance centrifugal apparatus of the present invention for achieving the above object comprises at least one rotor lever that takes a sample at both ends; A rotor supporting the rotor lever so as to be movable horizontally; Lever moving means mounted in the rotor to horizontally move the rotor lever on a rotation center line of the rotor; Load sensing means installed on the rotor lever to sense a load applied to both ends of the rotor lever; A centrifugal motor for rotating the rotor; Electrical connection means for connecting or disconnecting the load sensing means and the lever moving means from an external electrical circuit of the rotor and controlling the electrical connecting means to electrically connect the external electrical circuit, the load sensing means and the lever moving means. And a control means for calculating a load applied to both ends of the rotor lever by a detection signal provided from the load sensing means, and controlling the lever moving means to balance the centrifugal force at both ends of the rotor lever based on the calculation result. It is done by
전술한 구성에서, 상기 하중 감지 수단은 스트레인 게이지를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 레버 이동 수단은 레버 이동 모터; 상기 레버이동 모터에 축결합된 웜; 상기 웜에 치결합된 웜휠; 상기 웜휠과 동축 결합된 피니언 및 상기 로터 레버에 길이 방향으로 형성되며 상기 피니언과 치결합된 랙을 포함하여 이루어질 수 있다.In the above-described configuration, the load sensing means may comprise a strain gauge. In addition, the lever moving means includes a lever moving motor; A worm axially coupled to the lever moving motor; A worm wheel toothed to the worm; A pinion coaxially coupled to the worm wheel and a rotor lever may be formed in a longitudinal direction and include a rack engaged with the pinion.
한편, 상기 로터 레버가 2개인 경우에, 상기 각각의 로터 레버의 회전 평면이 동일 평면이 되도록 마주하는 부위에 상기 로터 레버의 폭보다 큰 교차 요홈부가 각각 형성되며, 상기 레버 이동 수단은 각각 상기 로터의 상부 하우징과 하부 하우징에 설치될 수 있을 것이다.On the other hand, in the case where the rotor levers are two, cross recesses larger than the width of the rotor lever are respectively formed at portions facing each other so that the rotational planes of the respective rotor levers are flush with each other, and the lever moving means is the rotor moving means, respectively. It may be installed in the upper housing and the lower housing of the.
상기 전기 접속 수단은 상기 하중 감지 수단과 상기 레버 이동 수단에 전기적으로 연결된 채로 상기 로터의 회전축에 노출된 배선층; 외력의 인가 시에만 상기 배선층과 접촉되는 배선접점판 및 상기 배선접점판에 외력을 인가 또는 제거하는 솔레노이드를 포함하여 이루어질 수 있다.The electrical connecting means includes a wiring layer exposed to the rotating shaft of the rotor while being electrically connected to the load sensing means and the lever moving means; It may include a wiring contact plate in contact with the wiring layer only when the external force is applied, and a solenoid for applying or removing the external force to the wiring contact plate.
더욱이, 상기 장치는 상기 로터 레버 양단의 하중 차가 미리 정해진 값을 초과하는 경우에 이를 경보하는 표시 수단을 더 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 하중 산출 결과, 상기 하중 차가 상기 미리 정해진 값을 초과하는 경우에 상기 표시 수단을 구동시키도록 함으로써 극복할 수 없는 하중 차를 갖는 상태에서 원심 분리 작업이 이루어지는 것을 방지할 수 있다.Furthermore, the apparatus further includes a display means for alarming when the load difference across the rotor lever exceeds a predetermined value, and the control means is configured when the load difference exceeds the predetermined value as a result of the load calculation. By causing the display means to be driven, the centrifugal separation operation can be prevented in the state of having a load difference that cannot be overcome.
도 1은 종래의 자동 평형형 원심 분리 장치를 개략적으로 보인 단면도,1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional automatic balancing centrifugal separator,
도 2는 본 발명의 자동 평형형 원심 분리 장치의 외관을 개략적으로 보인 사시도,Figure 2 is a perspective view schematically showing the appearance of the automatic balance centrifugal separator of the present invention,
도 3은 도 2에서 A-A 부분을 절취하여 본 로터 단면도,3 is a cross-sectional view of the rotor taken along the line A-A in FIG.
도 4는 도 2에서 B-B 부분을 절취하여 본 로터 단면도,4 is a cross-sectional view of the rotor taken along the line B-B in FIG. 2;
도 5는 도 3에서 로터 레버의 평면도,5 is a plan view of the rotor lever in FIG.
도 6은 본 발명의 자동 평형형 원심 분리 장치의 전기적인 블록 구성도이다.6 is an electrical block diagram of the automatic balance centrifugal separator of the present invention.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
100: 베이스, 110: 진동흡수 부재,100: base, 110: vibration absorbing member,
120: 원심분리 모터, 122: 모터축,120: centrifugal motor, 122: motor shaft,
124: 상판, 130: 배선접점판,124: top plate, 130: wiring contact plate,
140: 솔레노이드, 142: 푸시로드,140: solenoid, 142: push rod,
150: 플렉시블 커플링, 160: 슬립링,150: flexible coupling, 160: slip ring,
162: 배선, 170: 결합핀,162: wiring, 170: coupling pin,
200: 로터, 210: 상부 하우징,200: rotor, 210: upper housing,
220: 하부 하우징, 222, 224: 레버 안내공,220: lower housing, 222, 224: lever guide hole,
230, 240: 로터 레버, 232, 242: 걸고리부,230, 240: rotor lever, 232, 242: hook portion,
234, 244: 교차 요홈부, 236, 246: 스트레인 게이지,234, 244: cross recess, 236, 246: strain gage,
238, 248: 랙, 250, 270: 모터 조립체,238, 248: rack, 250, 270: motor assembly,
252, 272: 레버이동 모터, 252a, 272a: 모터축,252, 272: lever shift motor, 252a, 272a: motor shaft,
252b, 272b: 전원 단자, 254, 274: 지지 브래킷,252b, 272b: power terminal, 254, 274: support bracket,
260, 280: 기어 박스, 261, 281:지지 브래킷,260, 280: gear box, 261, 281: support bracket,
262, 282: 웜, 264, 284: 웜휠,262, 282: worm, 264, 284: worm wheel,
266, 286: 피니언, 268, 288: 축핀,266, 286: pinion, 268, 288: shaft pin,
300: 제어부, 310: 키입력부,300: control unit, 310: key input unit,
312: 평형 감지부, 314: 표시부,312: balance detection unit, 314: display unit,
318: 원심분리 구동부, 320, 322: 레버 이동부,318: centrifugal drive unit, 320, 322: lever moving unit,
324: 접점 착탈부324: contact attachment and detachment
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 평형형 원심 분리 장치에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the automatic balance centrifugal apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 자동 평형형 원심 분리 장치의 외관을 개략적으로 보인 사시도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 자동 평형형 원심 분리 장치는 크게 베이스(100), 베이스(100)에 의해 지지되는 원심분리 모터(120), 원심분리 모터(120)에 축결합되며 로터 레버(230),(240)가 장착된 로터(200), 로터(200) 내부의 전기 회로부와의 연결을 위한 배선접점판(130) 및 배선접점판(130)을 착탈하는 솔레노이드(140)를 포함하여 이루어진다.Figure 2 is a perspective view schematically showing the appearance of the automatic balance centrifugal separator of the present invention. As shown in FIG. 2, the automatic balance centrifugal separator of the present invention is largely axially coupled to the base 100, the centrifugal motor 120 and the centrifugal motor 120 supported by the base 100, and the rotor. The rotor 200 equipped with the levers 230 and 240 and the solenoid 140 for attaching and detaching the wiring contact plate 130 and the wiring contact plate 130 for connection with the electric circuit part inside the rotor 200 are provided. It is made to include.
전술한 구성에서, 원심분리 모터(120)의 상판(124)과 베이스(110) 사이에는 다수의 진동흡수 부재(110)가 설치되어 있기 때문에 결과적으로 원심분리 모터(120)는 진동흡수 부재(110)에 의해 매달린 채로 지지되는데, 원심 분리 작업 시에 발생되는 진동은 이러한 진동흡수 부재(110)에 의해 흡수 및 감쇠된다. 진동흡수 부재(110)는 예를 들어, 도 1에서 설명한 원심 분리 장치에서와 같이 스프링과 스프링의 외주면에 끼워진 고무관으로 이루어질 수 있을 것이다.In the above-described configuration, since a plurality of vibration absorbing members 110 are installed between the top plate 124 and the base 110 of the centrifugal motor 120, the centrifugal motor 120 is a vibration absorbing member 110 as a result. It is supported by the suspension, and the vibration generated during the centrifugal separation is absorbed and attenuated by the vibration absorbing member 110. The vibration absorbing member 110 may be formed of a spring and a rubber tube fitted to an outer circumferential surface of the spring, as in the centrifugal separator described with reference to FIG. 1, for example.
한편, 원심분리 모터(120)의 모터축(122)과 로터(200)의 회전축(미도시)은 예를 들어 유니버설 조인트(미도시) 등과 같은 플렉시블 커플링(150)에 의해 결합되어 있다. 또한, 로터 회전축의 적소, 예를 들어 플렉시블 커플링(150)의 상부 둘레에는 로터(200) 내부의 전기 회로부와 연결된 배선층(미도시)이 노출된 채로 배치되어 있는 슬립링(160)이 설치된다. 이러한 슬립링(160) 구조에 의해 로터(200) 내외의 전기 배선이 꼬이지 않고 접촉 및 분리될 수가 있다. 슬립링(160)의 베이스층은, 예를 들어 테프론, 염화 비닐, 세라믹 또는 실리콘과 같은 내구성 있는 절연 재질로 구현될 수 있는데, 이러한 베이스층 위에 금속 배선층이 동심원을 그리며상하로 필요한 수만큼 배치되어 있다(도 3 참조).Meanwhile, the motor shaft 122 of the centrifugal motor 120 and the rotation shaft (not shown) of the rotor 200 are coupled by a flexible coupling 150 such as a universal joint (not shown). In addition, a slip ring 160 is disposed around the upper portion of the rotor rotation shaft, for example, the upper portion of the flexible coupling 150, with the wiring layer (not shown) connected to the electric circuit part inside the rotor 200 exposed. . Due to the structure of the slip ring 160, the electrical wiring inside and outside the rotor 200 may be contacted and separated without being twisted. The base layer of the slip ring 160 may be formed of a durable insulating material such as, for example, Teflon, vinyl chloride, ceramic, or silicon, and the metal wiring layer is disposed on the base layer in a concentric manner and as necessary up and down. (See FIG. 3).
한편, 로터(200)는 캡형상의 상부 하우징(210)과 하부 하우징(220) 내부에 로터 레버가 적어도 1개 이상 설치(이하의 설명에서는 2개가 직교하도록 설치된 것으로 하여 설명한다)되어 이루어진다. 이를 위해, 예를 들어 하부 하우징(220)의 외주면에 상호 직교하는 4개의 레버 안내공(222),(224)이 형성되어 있는 바, 로터 레버(230),(240)는 이러한 레버 안내공(222),(224)에 관통 삽입된 채로 평형 유지를 위해 수평으로 이동된다.On the other hand, the rotor 200 is formed by installing at least one rotor lever in the cap-shaped upper housing 210 and the lower housing 220 (described in the following description to be installed so that two are orthogonal). To this end, for example, four lever guide holes 222 and 224 that are orthogonal to each other on the outer circumferential surface of the lower housing 220 are formed, and the rotor levers 230 and 240 are such lever guide holes ( 222, 224 is moved horizontally to maintain the equilibrium inserted through.
도면에서 미설명 부호 232와 242는 각각 로터 레버(230),(240)의 양단에 형성되며 시료가 담긴 버킷(미도시)이 걸리는 걸고리부를 나타내며, 236과 246은 각각의 로터 레버(230),(240) 양단의 최대 휨 응력점에 각각 접착되어 로터 레버(230),(240)의 양단에 걸리는 하중의 불평형을 감지하는 스트레인 게이지를 나타낸다. 스트레인 게이지(236),(246)는 각각의 로터 레버(230),(240)의 일단에 복수개가 설치될 수 있다.In the drawings, reference numerals 232 and 242 are formed at both ends of the rotor levers 230 and 240, respectively, and indicate hook portions to which a bucket (not shown) containing a sample is caught, and 236 and 246 denote respective rotor levers 230, (240) Strain gauges attached to the maximum bending stress points at both ends, respectively, to detect the unbalance of the load applied to both ends of the rotor levers 230 and 240. A plurality of strain gauges 236 and 246 may be installed at one end of each of the rotor levers 230 and 240.
이러한 구조에서, 시료 버킷(미도시)의 탑재로 인해 각각의 로터 레버(230),(240)에 양단에 스트레인이 발생하면, 거기에 접착된 스트레인 게이지(236),(246)의 금속 저항선의 저항값이 변화하게 된다. 따라서, 스트레인 게이지(236),(246)에 전압을 걸어주면 로터 레버(230),(240)에서 발생한 스트레인에 해당하는 스트레인 게이지(236),(246)의 저항 변화량에 비례한 변화전압을 얻을 수가 있고, 이를 증폭하여 로터 레버(230),(240)의 양단에 걸리는 시료의 하중 차를 감지할 수가 있다.In such a structure, when strain is generated at each end of each of the rotor levers 230 and 240 due to the mounting of a sample bucket (not shown), the metal resistance wires of the strain gauges 236 and 246 bonded thereto are attached. The resistance value changes. Therefore, when voltage is applied to the strain gauges 236 and 246, a change voltage proportional to the resistance change amount of the strain gauges 236 and 246 corresponding to the strain generated by the rotor levers 230 and 240 is obtained. It can be amplified to detect the difference in the load of the sample applied to both ends of the rotor levers 230 and 240.
한편, 배선접점판(130)은 슬립링(160)에 형성된 상기 배선층에 일대일 접촉하도록 구성되는데, 솔레노이드(140) 선단의 푸시로드(142)에 의한 외력이 인가되지 않는 경우에는 푸시로드(142)에 의한 외력보다 적은 탄성력을 갖는 스프링(미도시)에 의해 배선접점판(130)이 상기 배선층과 비접촉(분리) 상태로 있게 된다. 이 상태에서, 푸시로드(142)에 의한 외력이 배선접점판(130)에 인가되면 배선접점판(130)이 상기 배선층에 접촉되어 로터(200) 내부의 전기 회로부로부터의 감지 신호를 후술하는 제어부에 전달하고 제어부로부터의 명령을 로터(200) 내부의 전기 회로부에 전달한다.On the other hand, the wiring contact plate 130 is configured to have a one-to-one contact with the wiring layer formed on the slip ring 160, the push rod 142 when the external force is not applied by the push rod 142 at the tip of the solenoid 140 The wiring contact plate 130 is in a non-contact (separated) state with the wiring layer by a spring (not shown) having an elastic force less than the external force. In this state, when an external force by the push rod 142 is applied to the wiring contact plate 130, the wiring contact plate 130 is in contact with the wiring layer to control the sensing signal from the electrical circuit inside the rotor 200 to be described later. And a command from the control unit to an electric circuit unit inside the rotor 200.
도 3은 도 2에서 A-A 부분을 절취하여 본 로터 단면도이고, 도 4는 도 2에서 B-B 부분을 절취하여 본 로터 단면도이고, 도 5는 도 3에서 로터 레버의 평면도이다. 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 하부 하우징(220)의 레버 안내공(222),(224)을 가로질러 2개의 로터 레버(230),(240)가 직교하는데, 공간을 절약하기 위해서 두 로터 레버(230),(240)의 교차 부위에는 설치 시에 마주하는 교차 요홈부(234),(244)가 각각 형성되어 있다. 즉, 하나의 로터 레버(230)는 아래쪽에 교차 요홈부(234)가 형성(이하, 구분을 용이하게 하기 위해 이를 '상측 로터 레버'라고 한다)되어 있고, 다른 하나의 로터 레버(240)는 위쪽에 교차 요홈부(244)가 형성(이하, 이를 '하측 로터 레버'라 한다)되어 있다. 더욱이, 상측 로터 레버(230)와 하측 로터 레버(240)의 수평 이동을 허용하기 위해 각각의 교차 요홈부(234),(244)의 길이는 각각의 로터 레버(230),(240)의 폭보다 크게 하여야 한다. 상측 로터 레버(230)의 상측면에는 도 5에 도시한 바와 같이 랙(238)이 형성되어있다.3 is a cross-sectional view of the rotor taken along the line A-A of FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view of the rotor taken along the line B-B of FIG. 2, and FIG. 5 is a plan view of the rotor lever of FIG. 3. 3 to 5, the two rotor levers 230 and 240 are orthogonal across the lever guide holes 222 and 224 of the lower housing 220, in order to save space. Intersecting grooves 234 and 244 facing each other at the time of installation are formed at the intersections of the two rotor levers 230 and 240, respectively. That is, one rotor lever 230 has a cross recess 234 is formed at the bottom (hereinafter referred to as the 'upper rotor lever' to facilitate the separation), the other rotor lever 240 is An intersecting groove 244 is formed at the top (hereinafter, referred to as a 'lower rotor lever'). Furthermore, the length of each of the cross recesses 234 and 244 is the width of each of the rotor levers 230 and 240 to allow horizontal movement of the upper rotor lever 230 and the lower rotor lever 240. It must be made larger. On the upper side of the upper rotor lever 230, a rack 238 is formed as shown in FIG.
상측 로터 레버(230)를 수평 이동시키기 위한 모터 조립체(250)와 기어 박스(260)는 상부 하우징(210) 내부에 설치될 수 있다. 먼저 모터 조립체(250)는 레버이동 모터(252)와 지지 브래킷(254)으로 이루어질 수 있는데, 구체적으로 모터축(252a)이 로터(200)의 회전중심선 상에서 하방에 위치하도록 지지 브래킷(254)에 의해 상부 하우징(210)에 고정되어 있다.The motor assembly 250 and the gear box 260 for horizontally moving the upper rotor lever 230 may be installed in the upper housing 210. First, the motor assembly 250 may include a lever moving motor 252 and a support bracket 254. Specifically, the motor assembly 250 may be disposed on the support bracket 254 such that the motor shaft 252a is positioned below the center of rotation of the rotor 200. It is fixed to the upper housing 210 by.
기어 박스(260)는 모터축(252a)에 연결된 웜(262)과 웜(262)에 적절한 기어비로 치결합된 웜휠(264)로 이루어지고, 다시 웜휠(264)과 동축에는 소정 간격을 두고 피니언(266)이 설치되는데, 이러한 피니언(266)은 상측 로터 레버(230)의 랙(238)과 치결합되게 된다. 이와 같이 웜(262)과 웜휠(264)을 채택하여 웜휠(264)이 웜(262)을 돌리지 못하게 함으로써 로터(200)의 고속 회전에 따른 원심력에 의해 로터 레버(230)가 원치 않게 이동되는 것을 방지할 수가 있다.The gear box 260 is composed of a worm 262 connected to the motor shaft 252a and a worm wheel 264 engaged at an appropriate gear ratio to the worm 262. The gear box 260 is again pinned at a predetermined interval coaxially with the worm wheel 264. 266 is installed, the pinion 266 is to be engaged with the rack 238 of the upper rotor lever 230. By adopting the worm 262 and the worm wheel 264 as described above, the worm wheel 264 does not rotate the worm 262, thereby causing the rotor lever 230 to be undesirably moved by the centrifugal force caused by the high speed rotation of the rotor 200. I can prevent it.
한편, 하측 로터 레버(240)를 수평 이동시키기 위한 모터 조립체(270)와 기어 박스(280)는 하부 하우징(220) 내부에 설치될 수 있다. 먼저 모터 조립체(270)는 레버이동 모터(272)와 지지 브래킷(274)으로 이루어질 수 있는데, 구체적으로 모터축(272a)이 로터(200)의 회전중심선 상에서 상방에 위치하도록 지지 브래킷(274)에 의해 하부 하우징(220)에 고정되어 있다.Meanwhile, the motor assembly 270 and the gear box 280 for horizontally moving the lower rotor lever 240 may be installed in the lower housing 220. First, the motor assembly 270 may include a lever moving motor 272 and a support bracket 274. Specifically, the motor assembly 270 may be formed on the support bracket 274 such that the motor shaft 272a is located above the center of rotation of the rotor 200. It is fixed to the lower housing 220 by the.
기어 박스(280)는 모터축(272a)에 연결된 웜(282)과 웜(282)에 적절한 기어비로 치결합된 웜휠(284)로 이루어지고, 다시 웜휠(284)과 동축에는 소정 간격을 두고 피니언(286)이 설치되는데, 이러한 피니언(286)은 하측 로터 레버(240)의 하측면에 형성된 랙(미도시)과 치결합되게 된다.The gear box 280 is composed of a worm 282 connected to the motor shaft 272a and a worm wheel 284 engaged at an appropriate gear ratio to the worm 282, and again the pinion is spaced coaxially with the worm wheel 284. 286 is installed, the pinion 286 is to be engaged with the rack (not shown) formed on the lower side of the lower rotor lever 240.
그리고, 도 3 내지 도 5에서 미설명 252b와 272b는 레버이동 모터(252),(272)의 전원 단자를 나타내고, 261과 281은 기어 박스(280)의 지지 브래킷을 나타내며, 268과 288은 각각의 웜휠(264),(284)와 피니언(266),(286)을 축지한 채로 각각의 지지 브래킷(261),(281)에 회전 가능하게 설치된 축핀을 나타낸다. 참조 번호 170은 원심분리 모터(120), 더 구체적으로는 원심분리 모터(120)와 플렉시블 커플링(150)에 의해 결합된 회전축을 로터(200)에 결합하기 위한 결합핀(170)을 나타내고, 162는 슬립링(160)에 형성된 배선층을 나타낸다.In addition, in FIGS. 3 to 5, unexplained 252b and 272b represent power terminals of the lever moving motors 252 and 272, 261 and 281 represent support brackets of the gear box 280, and 268 and 288 respectively. The shaft pins which are rotatably attached to each of the support brackets 261 and 281 while bearing the worm wheels 264, 284, and pinion 266, 286 of this are shown. Reference numeral 170 denotes a coupling pin 170 for coupling the rotary shaft coupled by the centrifugal motor 120, more specifically the centrifugal motor 120 and the flexible coupling 150 to the rotor 200, 162 denotes a wiring layer formed on the slip ring 160.
도 6은 본 발명의 자동 평형형 원심 분리 장치의 전기적인 블록 구성도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 자동 평형형 원심 분리 장치의 전기적인 구성은, 장치에 구비된 각종 기능을 선택 및 입력하는 키 입력부(310); 스트레인 게이지(236),(246)과 그 주변 회로 소자를 포함하여 이루어지며, 로터 레버(230),(240)의 양단에 걸리는 시료 하중의 평형 상태를 감지하는 평형 감지부(312); 원심분리 모터(120)를 구동하여 로터(200)를 회전시키는 원심분리 구동부(318); 레버이동 모터(252),(272)를 구동하여 로터 레버(230),(240)을 수평 이동시키는 레버 이동부(320),(322); 솔레노이드(140)를 구동하여 배선접점판(130)을 배선층(162)에 접촉시킴으로써 평형 감지부(312)로부터의 감지 신호를 제공받고 레버 이동부(320),(322)에 제어 명령을 전달하는 전기 계통을 가설하는 접점 착탈부(324) 및 장치의 전체적인 동작을 제어하는 제어부(300)를 포함하여 이루어질 수 있다.6 is an electrical block diagram of the automatic balance centrifugal separator of the present invention. As shown in FIG. 6, the electrical configuration of the automatic balance centrifugal separator of the present invention includes a key input unit 310 for selecting and inputting various functions included in the apparatus; A balance detector 312 which includes strain gauges 236 and 246 and peripheral circuit elements thereof, and detects an equilibrium state of a sample load applied to both ends of the rotor levers 230 and 240; A centrifugal driving unit 318 for rotating the rotor 200 by driving the centrifugal motor 120; Lever moving parts 320 and 322 for horizontally moving the rotor levers 230 and 240 by driving the lever moving motors 252 and 272; The solenoid 140 is driven to contact the wiring contact plate 130 with the wiring layer 162 to receive a detection signal from the balance detection unit 312 and transmit a control command to the lever moving units 320 and 322. It may include a contact attachment and detachment unit 324 for installing an electric system and a control unit 300 for controlling the overall operation of the device.
전술한 구성에서, 레버이동 모터(252),(272)는 회전각의 정밀 제어가 가능한 스텝핑 모터로 구현될 수 있고, 이외에 서보 모터로도 구현될 수 있다. 그리고, 제어부(300)에는 레버이동 모터(252),(272)의 회전각에 따른 로터 레버(230),(240)의 이동 거리와 원심력 평형을 위한 하중 차에 따른 이동 거리 산출식(후술하는 수학식 1 참조) 등이 탑재되어 있다. 도면에서 미설명 부호 314는 시료 하중의 불평형이 본 발명에 의해 극복될 수 없을 정도로 현저한 경우에 이를 사용자가 알 수 있도록 경고하는 표시부를 나타낸다.In the above-described configuration, the lever moving motors 252 and 272 may be implemented as stepping motors capable of precisely controlling the rotation angle, and may also be implemented as servo motors. In addition, the control unit 300 calculates the moving distance according to the moving distance of the rotor levers 230 and 240 according to the rotation angles of the lever moving motors 252 and 272 and the load difference for the centrifugal force balance (to be described later). And (1). In the drawings, reference numeral 314 denotes a display unit which warns a user to know when an unbalance of sample load is so significant that it cannot be overcome by the present invention.
이하에는 본 발명의 자동 평형형 원심 분리 장치의 동작에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the automatic balance centrifugal separator of the present invention will be described in detail.
먼저, 사용자가 로터 레버(230),(240)의 걸고리부(232),(242)에 시료가 담긴 버킷을 장착한 상태에서 키 입력부(310)에 의해 평형 감지 기능을 입력하면, 제어부(300)가 이를 전달받은 후에 접점 착탈부(324)에 명령을 하달하여 솔레노이드(140)를 구동시킴으로써 배선접점판(130)을 배선층(162)에 접촉시킨다. 이후에는, 평형 감지부(312)가 스트레인 게이지(236),(246)의 감지 결과를 배선층(162) 및 배선접점판(130)을 경유하여 제어부(300)에 전달하고, 제어부(300)에서는 이를 제공받아 각각의 로터 레버(230),(240) 양단의 불평형 정도 및 이에 의거한 로터 레버(230),(240)의 수평 이동량을 아래의 식에 의해 계산한 후에 원심력 평형이 이루어지도록 레버 이동부(320),(322)에 이동을 지시하게 된다.First, when the user inputs the equilibrium detection function by the key input unit 310 in a state in which a bucket containing a sample is attached to the hook portions 232 and 242 of the rotor levers 230 and 240, the control unit 300. After receiving this,) the wiring contact plate 130 is brought into contact with the wiring layer 162 by driving the solenoid 140 by giving a command to the contact detachment unit 324. Thereafter, the balance detection unit 312 transmits the detection results of the strain gauges 236 and 246 to the control unit 300 via the wiring layer 162 and the wiring contact plate 130, and in the control unit 300. After calculating the unbalance between the ends of each of the rotor levers 230 and 240 and the horizontal movement amount of the rotor levers 230 and 240 based on this, the lever moves to achieve the centrifugal force balance. The parts 320 and 322 are instructed to move.
위의 수학식 1과 수학식 2에서 f1과 m1은 어느 하나의 로터 레버(230)의 일단에 걸리는 원심력과 시료의 총 하중을 나타내고, f2와 m2는 동일한 로터 레버(230)의 타단에 걸리는 원심력과 시료의 총 하중을 나타내며, r1과 r2는 각각 로터(200)의 회전 중심에서 시료까지의 거리를 나타내고, ω는 각속도를 나타내며, 다른 로터 레버(240)에 대해서도 마찬가지이다.In Equations 1 and 2 above, f 1 and m 1 represent the centrifugal force applied to one end of any one rotor lever 230 and the total load of the sample, and f 2 and m 2 are the same of the same rotor lever 230 Centrifugal force applied to the other end and the total load of the sample, r 1 and r 2 respectively represent the distance from the rotation center of the rotor 200 to the sample, ω represents the angular velocity, and the same for the other rotor lever 240 .
한편, 이렇게 하여 로터 레버(230),(240)의 이동이 완료, 즉 평형이 유지되면, 제어부(300)에서는 접점 착탈부(324)에 지시하여 솔레노이드(140)의 푸시로드(142)를 후퇴시킴으로써 배선접점판(130)을 배선층(162)으로부터 분리시키게 되는데, 이 상태에서 제어부(300)가 원심분리 모터(120)를 구동함으로써 평형이 유지된 채로 원심분리 작업이 수행되게 된다.Meanwhile, when the movement of the rotor levers 230 and 240 is completed in this way, that is, the equilibrium is maintained, the control unit 300 instructs the contact attachment / detachment unit 324 to retreat the push rod 142 of the solenoid 140. By doing so, the wiring contact plate 130 is separated from the wiring layer 162. In this state, the control unit 300 drives the centrifugal motor 120 to perform the centrifugal separation operation while maintaining the equilibrium.
본 발명의 자동 평형형 원심 분리 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.The automatic balancing centrifugal separator of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways within the scope of the technical idea of the present invention.
예를 들어, 전술한 실시예에서는 로터 레버가 2개 구비된 것으로 설명을 진행하였지만 로터 레버를 1개만 설치할 수도 있는데, 이 경우에는 교차 요홈부가 필수적으로 구비되어야 하는 것은 아니다. 더욱이, 전술한 실시예를 변형하여 로터 레버를 3개 이상 설치할 수도 있을 것이다.For example, in the above-described embodiment, it has been described that two rotor levers are provided, but only one rotor lever may be installed. In this case, the cross recess is not necessarily provided. Furthermore, the above embodiment may be modified to install three or more rotor levers.
한편, 시료의 하중 차는 로터 레버 양단의 적소에 로드셀을 부착하여 감지할수도 있을 것이고, 배선층(162)도 슬립링(160)이 아닌 다른 장소, 예를 들어 상부 하우징(210)이나 하부 하우징(220)의 둘레 또는 상부 하우징(210)의 상측 표면에 마련할 수도 있을 것이다. 그리고, 로터 레버(230),(240)의 이동을 위한 웜(262),(282)와 웜휠(264),(284) 대신에 베벨 기어나 기타 다른 기어를 채택할 수도 있을 것이다.On the other hand, the load difference of the sample may be detected by attaching the load cell in place at both ends of the rotor lever, the wiring layer 162 is also other than the slip ring 160, for example, the upper housing 210 or lower housing 220 ) Or on an upper surface of the upper housing 210. Instead of the worms 262 and 282 and the worm wheels 264 and 284 for the movement of the rotor levers 230 and 240, a bevel gear or other gear may be employed.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 자동 평형형 원심 분리 장치에 따르면, 시료들의 하중 차로 인하여 발생되는 원심력의 불평형을 로터 레버의 회전 반경을 변화시켜 바로잡음으로써 원심 분리 작업이 진행되는 동안 진동을 방지할 수 있고, 이에 의해 원심 분리 장치의 수명을 연장시킬 수가 있다. 그리고, 시료들의 원심 분리를 정확하고 신속히 처리할 수 있을 뿐만 아니라 시료들을 파손으로부터 보호할 수 있고, 원심 분리 장치가 제한된 하중 차 내에서 안전하게 작동 가능한 지의 여부를 사용자에게 알려주기 때문에 사용자가 시료들의 하중을 직접 계량하거나 그 개수를 맞추어줄 필요가 없어서 원심 분리에 필요한 작동 시간을 줄일 수 있다.According to the automatic equilibrium centrifugal separator of the present invention as described above, by adjusting the rotation radius of the rotor lever to correct the unbalance of the centrifugal force caused by the load difference of the samples to prevent vibration during the centrifugation operation This can extend the life of the centrifugal separator. In addition, it is possible not only to accurately and quickly process the centrifugation of the samples, but also to protect the samples from breakage, and to inform the user whether the centrifugal device can be safely operated within a limited load difference, so that the user can load the samples. There is no need to weigh or adjust the number directly, which reduces the operating time required for centrifugation.
Claims (6)
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