WO2017029910A1 - ボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造 - Google Patents

ボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造 Download PDF

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Inventor
荘一郎 松嶋
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トミー工業株式会社
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0407—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
    • B04B5/0414—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes
    • 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
    • B04B9/12—Suspending rotary bowls ; Bearings; Packings for bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • 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
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/08—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with rubber springs ; with springs made of rubber and metal

Definitions

  • the present invention is a rotational drive system for rotationally driving a rotor of a centrifuge, a washing machine or the like, and is caused by an anisotropy of a motor having a rotating shaft coupled to the rotor and a mass distribution of the rotor.
  • the present invention relates to a support structure for a rotary drive system that includes a ball balancer for suppressing a swinging motion (including vibration) of a rotor and a support unit that couples the motor to a housing.
  • FIG. 9 is a side view conceptually showing an example of a support structure between a motor and a housing of a centrifuge according to the prior art having a mechanism for rotating a rotor by a motor.
  • the rotating shaft 1a of the motor 1 is coupled to the rotor 2, and the rotor 2 is provided with a sample mounting portion 2a.
  • a flange 3 is fixed or formed integrally with the motor 1 at the bottom of the motor 1.
  • FIG. 10 is a view taken along the line AA in FIG.
  • the flange 3 and the housing 4 are coupled to each other by a screw 6 via an elastic member 5.
  • the screws 6 are equidistantly arranged on the circumference around the motor 1 as shown in FIG. 10. For example, four sets, six sets, or eight sets (six sets in the illustrated example) are arranged, and the motor 1 is fixedly supported by the casing 4 evenly in the circumferential direction.
  • FIG. 9 is an example provided with a ball balancer 7
  • FIG. 11 is a view taken along the line BB in FIG.
  • the ball balancer 7 is provided with an annular passage 7a, which is filled with a ball 7b such as a metal sphere so as not to be completely filled, so that the rotation axis of the rotor 2 and the center line of the annular passage 7a are provided. They are arranged to match.
  • the annular passage 7a of the ball balancer 7 also rotates.
  • the ball 7b also rotates in the annular passage 7a according to the rotation of the rotor 2 due to the friction between the annular passage 7a and the ball 7b.
  • the rotor 2 When the rotor 2 is eccentric, that is, when the substantial center of gravity W of the rotor 2 on which the sample is placed does not coincide with the rotation axis O of the rotor 2, the rotor 2 swings around the rotation axis. At this time, the ball balancer 7 rotates around the rotation axis deviated from the center line of the annular passage 7a, and friction acts between the inner wall of the annular passage 7a and the ball 7b, and the ball 7b receives a complicated action. . It is known that when the ball balancer 7 rotates while swinging, the ball 7b is arranged to reduce the swing motion.
  • FIG. 11 schematically shows an example of the arrangement of the balls 7b in the ball balancer 7 when the ball balancer 7 is functioning.
  • this arrangement is referred to as “balanced arrangement”. Call).
  • the path 7a of the ball balancer 7 may be divided into a plurality of parts by a plurality of (for example, four) partitions 7c.
  • the ball 7b of the ball balancer 7 can move only within each part. This is intended to prevent the ball 7b from continuing to rotate in the annular passage 7a due to inertial force when the rotor is stopped.
  • the annular passage 7a is divided as described above, the substantial center of gravity W of the rotor is deviated from the rotational center O of the rotor 2 during rotation, as in the case of the annular passage 7a having no partition as shown in FIG.
  • the ball 7b moves in a direction opposite to the centering direction, and an arrangement (balanced arrangement) in which the effect due to the eccentricity is offset is obtained.
  • the ball 7b cannot move beyond the partition, the ball 7b is arranged so as to cancel the eccentricity of the substantial center of gravity W in each section, as shown in FIG. 12, for example.
  • Patent Document 1 discloses that a centrifugal separator using the above-described ball balancer can be operated smoothly without excessively increasing vibration of the rotor at the time of resonance of the rotor, and increasing the correction amount of the unbalanced mass at the time of high-speed rotation.
  • a technique is disclosed in which the annular balance of the ball balancer has a predetermined cross-sectional shape.
  • the movement of the ball 7b in the annular passage 7a of the ball balancer 7 is governed by a delicate balance.
  • an equilibrium arrangement is made to reduce eccentricity as shown in FIG. 11 during high-speed rotation.
  • the ball 7b has a substantial center of gravity W with respect to the center line O as shown in FIG.
  • anti-equilibrium arrangement There may be a phenomenon in which the states are gathered on the same side and the state is maintained (hereinafter, this arrangement is referred to as “anti-equilibrium arrangement”).
  • anti-equilibrium arrangement the arrangement of the balls 7b promotes the eccentricity of the rotor 2, and the swing motion can occur violently, so it is necessary to eliminate it immediately.
  • the frictional force between the ball 7b and the annular passage 7a or the presence of small irregularities does not cause the ball 7b to be in an accurately balanced arrangement, and a delicately unbalanced state remains.
  • the rotor may continue to vibrate. That is, the ball balancer may not function sufficiently.
  • the present invention has been made in view of the actual situation of the background art described above, and is a rotational drive system for rotationally driving a rotor of a centrifuge, a washing machine, etc., and is coupled to the rotor.
  • a rotational drive system comprising a motor having a rotation shaft, a ball balancer for suppressing the swinging motion of the rotor due to the anisotropy of the mass distribution of the rotor, and a support unit that couples the motor to the housing
  • the present invention has a support structure for a rotary drive system including a ball balancer described in the following (1) to (6).
  • the motor is perpendicular to the axial direction (z-axis) of the rotation axis of the motor.
  • a ball characterized in that the motor is coupled to the housing via an elastic member on a line in one direction (x-axis), and the motor can swing around the x-axis by elastic deformation of the elastic member Support structure for rotary drive system with balancer.
  • the Drive system support structure (3) The portion of the stay following the intermediate portion is bent so that the stay extends along the side of the motor, and both end portions of the stay are bent along the casing.
  • the structure for supporting a rotary drive system comprising the ball balancer according to (2) above, wherein the stay is coupled to the housing.
  • the stay is a substantially straight plate, and the motor is suspended or mounted on an intermediate portion of the stay to couple the stay and the motor.
  • the stay and the housing are connected to both ends of the stay.
  • a structure for supporting a rotary drive system comprising the ball balancer according to (2) above, wherein the body is coupled.
  • the elastic member is a rubber grommet, and the rubber grommet is fitted into a hole formed in the stay, and the stay and the motor are coupled with each other by a screw passing through the rubber grommet.
  • a support structure for a rotary drive system comprising the ball balancer according to (2) above, wherein any one of the connections is formed.
  • the elastic member is an anti-vibration rubber, and the anti-vibration rubber is disposed between the stay and the motor and / or between the stay and the casing, and the anti-vibration rubber.
  • irregular motion can be superimposed on the rotational motion of the motor, and the ball of the ball balancer is in an anti-equilibrium arrangement, for example, or an annular passage Even when the ball has not been moved to an appropriate position due to friction with the ball, etc., the device can move the ball to an accurately balanced arrangement and can fully function as a ball balancer. Can provide.
  • FIG. 10 is a view taken along line AA in FIG. 9.
  • FIG. 10 is a view taken along the line BB in FIG. 9 (a state of equilibrium arrangement).
  • FIG. 10 is a view taken along line BB in FIG. 9 (anti-equilibrium arrangement state).
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a centrifuge supported by a support structure for a rotary drive system according to the present invention
  • FIG. 2 is a half sectional front view of the centrifuge.
  • the rotor 2 coupled to the motor 1 is provided with a sample storage portion 2a for storing a tube T containing a sample to be centrifuged.
  • four sample storage portions 2 a are provided in the rotor 2.
  • the mass distribution of the rotor 2 is arranged so as to be as uniform as possible around the rotating shaft 1a.
  • the amount of the sample placed in the tube T is often not uniform, and the substantial center of gravity of the rotor 2 may be decentered from the rotation center of the rotor 2 due to the difference in the amount of the sample. Thereby, a swinging motion of the rotor 2 can occur.
  • a ball balancer 7 is attached to the rotor 2.
  • the structure of the ball balancer 7 is the same as the structure of the prior art described above, and a newly added member denoted by reference numeral 7d is a cover for holding the ball 7b in the annular passage 7a.
  • the rotor 2 is coupled to the motor 1 via the rotating shaft 1a of the motor 1. That is, the rotating shaft 1a of the motor 1 is a rotating shaft common to the motor and the rotor. Further, the motor 1 is coupled to the housing 4 by a stay 8. According to the prior art, as shown in FIG. 10, the motor 1 is evenly coupled to the housing 4 by means of a fixture such as a screw 6 arranged substantially circularly around the rotation shaft 1a. In such a support structure, the motor 1 is coupled by a stay 8 to the casing 4 of the apparatus (including an intermediate member such as a partition plate fixed to the casing) on a line in one direction.
  • the stay 8 has a shape obtained by bending a belt-like member into a substantially U-shape.
  • the stay 8 is coupled to the upper surface of the motor 1 at the intermediate portion 8a. There are screws, welding, bonding, and the like as coupling methods.
  • Both side portions 8b of the stay 8 extend along the side portions of the motor 1, and both end portions 8c of the stay 8 are bent along the casing 4, and are coupled to the casing 4 at both end portions 8c. ing.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion where the stay is coupled to the housing.
  • a hole 8d is formed in the end portion 8c of the stay 8, and a rubber grommet 9 and a collar 10 are fitted into the hole 8d.
  • the stay 8 is coupled to the housing 4 by screwing the screw 11 into the housing 4.
  • FIG. 4 is a side view of the centrifuge shown in FIG.
  • the axial direction of the rotating shaft 1 a of the motor 1 is the z axis
  • the direction connecting the screws 11 of the both end portions 8 c of the stay 8 is the x axis
  • the direction perpendicular to the x axis is taken as the y axis.
  • the housing 4 of the apparatus is in the xy plane perpendicular to the z axis.
  • the motor 1 is only coupled to the housing 4 by the stay 8 via a rubber grommet 9 (elastic member) on a straight line parallel to the x axis. Can swing around an axis parallel to the x-axis. On the other hand, it cannot swing around the y-axis perpendicular to the axis.
  • a rubber grommet 9 elastic member
  • the ball 7b in the ball balancer 7 takes the anti-equilibrium arrangement shown in FIG. 13 and the irregular external force acts as described above, the anti-equilibrium arrangement is immediately disturbed and the equilibrium arrangement is obtained. It was confirmed that the state would transition to. Further, when the ball 7b inside the ball balancer 7 is not in an accurately balanced state due to the frictional force with the annular passage 7a or the presence of small unevenness, etc., it is stopped at a slightly displaced position. It was also confirmed that when the above-mentioned irregular external force is applied, an accurate equilibrium arrangement is obtained. This effect was confirmed both when the path 7a of the ball balancer 7 is an annular path and when it is divided by the partition 7c.
  • the present invention enables the motor 1 to swing around the x-axis, realizes the irregular external force by the swinging motion around the x-axis, and is not stopped in a state of accurate equilibrium arrangement by the generated irregular external force.
  • the biggest feature is that energy is given to the ball and it shifts to a precise equilibrium arrangement.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a structure in which the stay 8 is coupled to the housing 4 of the apparatus via the vibration isolating rubber 12 as another embodiment of the present invention.
  • the anti-vibration rubber 12 is disposed between the end portion 8 c of the stay 8 and the housing 4, and the stay 8 and the above-described anti-vibration rubber 12 are provided by screws 13 provided at both ends of the anti-vibration rubber 12.
  • the housing 4 is coupled.
  • 6 and 7 are views showing other embodiments of the centrifuge supported by the support structure of the rotational drive system according to the present invention.
  • the members corresponding to the members in the embodiment of FIG. 1 are denoted by common reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the stay 8 is a substantially linear plate extending in the x direction, and the motor 1 is suspended (see FIG. 6) or placed (see FIG. 7) on an intermediate portion 8a of the stay 8.
  • the stay 8 and the motor 1 are coupled together.
  • the stay 8 and the casing 4 (including an intermediate member such as a partition plate fixed to the casing) are coupled via an elastic member such as a vibration-proof rubber 12. . Therefore, regardless of whether the motor 1 is suspended under the stay 8 or placed on the stay 8, the motor 1 can swing around the axis in the x-axis direction, and the support structure of FIG. As in the case of, a swinging motion is applied to the rotor 2 superimposed on the rotational motion of the motor 1. As a result, when the balls in the ball balancer are not in an accurately balanced state due to frictional forces, etc., energy for movement can be given to the balls, and the effect of shifting to an accurate balanced configuration is achieved. can get.
  • the core of the present invention is composed of a rotor that shares a rotating shaft with a motor, and in a device having a ball balancer to suppress the swing motion, the ball balancer ball shifts to a state of accurate equilibrium arrangement. In order to achieve this, the irregular motion is superimposed on the rotational motion of the motor.
  • the connecting portion between the stay 8 and the housing 4 is connected via the elastic member.
  • the connecting portion between the stay 8 and the motor 1 or the connecting portion between both is connected via the elastic member. It is good.
  • the motor 1 may be directly coupled to the housing via the elastic member 12 without using a stay as a separate part.
  • the motor 1 is coupled to the casing directly or indirectly via an elastic member on a line in one direction (x-axis) perpendicular to the axial direction (z-axis) of the rotating shaft 1a of the motor 1, and the elastic member
  • the support structure is such that the motor can swing around the x-axis due to elastic deformation
  • the support structures are all within the scope of the technical idea of the present invention.
  • the application target device is not limited to the centrifuge illustrated in the drawings, and it is needless to say that the device can be implemented as another type of device with the same technical idea.
  • the present invention is easy to take the state of the accurate balance arrangement of the ball balancer of the ball balancer, and as a result, can provide a device that can sufficiently function as a ball balancer, a centrifuge equipped with a ball balancer, It can be widely used as a support structure for a rotational drive system for rotationally driving a rotor of a washing machine or the like.

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Abstract

【課題】ボールバランサーとして十分に機能させることができる回転駆動系の支持構造を提案すること。 【解決手段】ローター２の回転軸と結合された回転軸１ａを有するモーター１と、ローターの首振り運動を抑制するために上記ローターに設けられたボールバランサー７と、筐体４に上記モーターを結合する支持部を備える回転駆動系の支持構造において、上記モーターの回転軸の軸方向（ｚ軸）に垂直な一つの方向（ｘ軸）の線上で上記モーターが弾性部材９を介して上記筐体に結合され、上記弾性部材の弾性変形により上記モーターがｘ軸まわりで揺動可能である上記ボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造とした。

Description

ボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造
　本発明は、遠心分離機、洗濯機等のローターを回転駆動するための回転駆動系であって、上記ローターと結合された回転軸を有するモーターと、ローターの質量分布の異方性に起因するローターの首振り運動（振動を含む）を抑制するためのボールバランサーと、上記モーターを筐体に結合する支持部とを備える回転駆動系の支持構造に関する。
　図９は、モーターによってローターを回転させる機構を備える従来技術による遠心分離機のモーターと筐体との間の支持構造の一例を概念的に示した側面図である。
　この遠心分離機においては、モーター１の回転軸１ａはローター２に結合され、ローター２には試料載置部２ａが設けられている。モーター１の底部には、フランジ３が固定或いはモーター１と一体的に形成されている。
　図１０は図９のＡ－Ａ線矢示図である。上記フランジ３と筐体４とは、弾性部材５を介してネジ６によって結合されている。この際、モーター１がローター２を回転駆動するときの反作用を均等に筐体４で受け止めるため、上記ネジ６は図１０に示したようにモーター１を中心とする円周上に等間隔に、例えば４組、６組或いは８組（図示の例においては６組）が配置され、モーター１は筐体４に周方向に均等に固定支持されている。
　遠心分離機、洗濯機等のローターをモーターで回転させる装置においては、ローター上の質量分布のアンバランスに起因してローターの実質的重心がモーターの回転軸の軸心に対して偏心している場合がある。このような場合、ローターはモーターの回転軸に対していわゆる首振り運動を起こし、場合によってはローターが筐体の一部に当たり破損事故が起こり得る。
　この首振り運動を少なくするため、ローターの回転軸のまわりで質量分布が対称となるようにダミーの質量を配置し、ローター上の質量分布のアンバランスを補償することが行われている。しかし、それだけでは不十分であるので、他の対策としてボールバランサーを取り付けることがある。図９に記載した遠心分離機はボールバランサー７を備えた例であり、図１１は図９のＢ－Ｂ線矢示図である。
　ボールバランサー７とは、環状通路７ａを備え、その中を完全に充填しないように金属球等のボール７ｂを自由走行可能に充填したものをローター２の回転軸とその環状通路７ａの中心線を一致させて配置したものである。ローター２が回転するとボールバランサー７の環状通路７ａも回転する。そして、環状通路７ａとボール７ｂとの間の摩擦によってローター２の回転に従ってボール７ｂも環状通路７ａ内において回転する。
　ローター２が偏心している場合、すなわち、試料を載せたローター２の実質的重心Ｗがローター２の回転軸Ｏと一致していない場合、回転軸のまわりでローター２が首振り運動をする。この時ボールバランサー７は環状通路７ａの中心線から外れた回転軸のまわりで回転することになり、環状通路７ａの内壁とボール７ｂとの間に摩擦が働き、ボール７ｂは複雑な作用を受ける。首振り運動をしながらボールバランサー７が回転するとき、ボール７ｂはその首振り運動を小さくするような配置になることが知られている。
　図１１は、ボールバランサー７が機能している時のボールバランサー７内のボール７ｂの配置の一例を模式的に示したものである。回転しているローター２と一緒に回転する座標系で見たとき、ローター２の実質的重心Ｗがボールバランサー７の環状通路７ａの中心線Ｏから偏心していると、ボール７ｂは上記中心線Ｏを挟んで上記実質的重心Ｗと反対側の位置の適所に移動し、実質的重心Ｗが環状通路７ａの中心線Ｏと一致するような配置をとる（以下、この配置を「平衡配置」と呼ぶ）。これは、ローター２とボールバランサー７を含む系の実質的偏心を無くすことを意味し、この結果、首振り運動が小さくなる効果が得られる。
　図１２に示すように、ボールバランサー７の通路７ａを複数（例えば４つ）の仕切り７ｃによって複数の部分に分割することもある。その場合、ボールバランサー７のボール７ｂはそれぞれの部分の中でのみ動くことができる。これは、ローターの停止時等において、ボール７ｂが慣性力により環状通路７ａ内において回り続けることを防ぐことを目的とするものである。このように環状通路７ａが分割されていても図１１に図示したように仕切りがない環状通路７ａの場合と同様に、回転時にはローター２の回転中心Ｏに対してローターの実質的重心Ｗが偏心している方向と反対方向にボール７ｂが移動し、偏心による効果を相殺する配置（平衡配置）になることが知られている。但し、仕切りを越えてボール７ｂは動けないので、ボール７ｂは例えば図１２に示すように、それぞれの区画内において実質的重心Ｗの偏心を相殺する配置となる。
　特許文献１には、上記したボールバランサーを用いた遠心分離機において、ローターの共振時にローターの振動が過度に大きくならず円滑に運転でき、高速回転時にアンバランス質量の補正量を大きくし、ローターの振動を小さくできることを目的とし、ボールバランサーの環状通路の断面形状を所定形状のものとする技術が開示されている。
特開平１１－２６２６８３号公報
　ボールバランサー７の環状通路７ａ内のボール７ｂの運動は微妙なバランスに支配される。概ね、高速回転時には図１１に示すように偏心を少なくするような平衡配置になるが、低速回転時においては図１３に示すようにボール７ｂが上記中心線Ｏに対して上記実質的重心Ｗと同じ側に集まり、その状態が維持される現象も起こり得る（以下、この配置を「反平衡配置」と呼ぶ）。この反平衡配置では、ボール７ｂの配置がローター２の偏心を助長してしまい、首振り運動が激しく起こり得るため早急に解消する必要がある。また、高速回転時においても、ボール７ｂと環状通路７ａとの間の摩擦力、或いは小さな凹凸の存在によりボール７ｂが正確な平衡配置の状態とはならず、微妙にアンバランス状態が残存し、ローターが振動し続ける場合がある。すなわち、ボールバランサーが十分に機能しない場合がある。
　本発明は、上述した背景技術が有する実状に鑑みて成されたものであって、遠心分離機、洗濯機等のローターを回転駆動するための回転駆動系であって、上記ローターと結合された回転軸を有するモーターと、ローターの質量分布の異方性に起因するローターの首振り運動を抑制するためのボールバランサーと、上記モーターを筐体に結合する支持部からなる回転駆動系において、上記ボールバランサーのボール配置が正確な平衡配置の状態と成り易く、その結果、ボールバランサーとしての機能を十分に発揮できる回転駆動系の支持構造を提案することを課題とする。
　上記した課題を解決するため、本発明は、次の（１）～（６）に記載したボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造とした。
　（１）鉛直な回転軸の周りを回転するローターを回転させるための回転駆動系の支持構造であって、上記ローターの回転軸と結合された回転軸を有するモーターと、ローターの首振り運動を抑制するために上記ローターに設けられたボールバランサーと、筐体に上記モーターを結合する支持部を備える回転駆動系の支持構造において、上記モーターの回転軸の軸方向（ｚ軸）に垂直な一つの方向（ｘ軸）の線上で上記モーターが弾性部材を介して上記筐体に結合され、上記弾性部材の弾性変形により上記モーターがｘ軸まわりで揺動可能であることを特徴とする、ボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造。
　（２）上記モーターの回転軸の軸方向（ｚ軸）に垂直な一つの方向（ｘ軸）の線上で筐体に結合されたステイを備え、上記ステイの中間部分に上記モーターが懸下又は載置されて結合されていることと、上記ステイの両端部分が上記筐体に結合されていることと、上記ステイと上記モーターの結合部分及び上記ステイと上記筐体の結合部分或いはそのいずれか一方の結合部分が弾性部材を介する結合であり、上記弾性部材の弾性変形により上記モーターがｘ軸まわりで揺動可能であることを特徴とする、上記（１）に記載のボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造。
　（３）上記ステイの上記中間部分に続く部分が曲げられて上記ステイが上記モーターの側部に沿って延設され、さらに上記ステイの両端部分が上記筐体に沿うように曲げられてその部分で上記ステイが上記筐体に結合されていることを特徴とする、上記（２）に記載のボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造。
　（４）上記ステイが略直線形状の板であり、上記ステイの中間部分に上記モーターが縣下又は載置されて上記ステイと上記モーターが結合され、上記ステイの両端部分で上記ステイと上記筐体が結合されていることを特徴とする、上記（２）に記載のボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造。
　（５）上記弾性部材がゴムグロメットであり、上記ゴムグロメットが上記ステイに穿設された穴に嵌め込まれ、上記ゴムグロメットを貫通するネジによって上記ステイと上記モーターの結合及び上記ステイと上記筐体の結合或いはそのいずれか一方の結合が成されてことを特徴とする、上記（２）に記載のボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造。
　（６）上記弾性部材が防振ゴムであり、上記ステイと上記モーターの間及び上記ステイと上記筐体の間或いはそのいずれか一方の間に上記防振ゴムが配設され、上記防振ゴムの両端に設けられたネジによって上記ステイと上記モーターの結合及び上記ステイと上記筐体の結合或いはそのいずれか一方の結合がされていることを特徴とする、上記（２）に記載のボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造。
　上記した本発明に係るボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造によれば、モーターの回転運動に不規則運動を重畳することができ、ボールバランサーのボールが例え反平衡配置の状態、また環状通路との摩擦等によりボールが適切な位置まで移動しきれていない場合等にも、正確な平衡配置の状態にボールを移行させることができ、ボールバランサーとしての機能を十分に発揮させることのできる装置を提供できる。
本発明に係る回転駆動系の支持構造によって支持されている遠心分離機の一実施形態を示した分解斜視図である。 図１に示した遠心分離機の半断面正面図である。 ステイの筐体への結合部分の拡大断面図である。 図１に示した遠心分離機の側面図である。 ステイの筐体への結合部分の他の実施形態を示した拡大断面図である。 本発明に係る回転駆動系の支持構造によって支持されている遠心分離機の他の実施形態を示した図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明に係る回転駆動系の支持構造によって支持されている遠心分離機の更に他の実施形態を示した図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明に係る回転駆動系の支持構造によって支持されているモーターの更に他の種々の実施形態を示した模式図である。 従来技術による回転駆動系の支持構造によって支持されている遠心分離機の一例を示した正面図である。 図９のＡ－Ａ線矢示図である。 図９のＢ－Ｂ線矢示図である（平衡配置の状態）。 ボールバランサーの他の実施形態を示した図である。 図９のＢ－Ｂ線矢示図である（反平衡配置の状態）。
　以下、本発明に係るボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、従来技術による支持構造の説明における部材に対応する部材には同じ参照番号を付し、それらについての説明は省略する場合がある。
　図１は本発明に係る回転駆動系の支持構造によって支持されている遠心分離機の一実施形態を示した分解斜視図、図２はその遠心分離機の半断面正面図である。モーター１に結合されたローター２には、遠心分離される試料を入れたチューブＴを収容する試料収容部２ａが設けられている。この実施形態では、試料収容部２ａがローター２に４カ所設けられている。
　試料を入れているチューブＴを試料収容部２ａに収容する際には、回転軸１ａのまわりでローター２の質量分布ができるだけ均等になるように配置することが行われている。しかし、チューブＴ内に入れられている試料の量は均一では無い場合が多く、その試料の量の差に起因してローター２の回転中心からローター２の実質的重心が偏心することがあり、それによりローター２の首振り運動が生じ得る。これを抑制するためにボールバランサー７がローター２に取り付けられている。なお、ボールバランサー７の構造は上記した従来技術の構造と同じであり、新たに追加した７ｄの符号を付した部材はボール７ｂを環状通路７ａ内に保持するカバーである。
　ローター２は、モーター１の回転軸１ａを介してモーター１に結合されている。すなわち、モーター１の回転軸１ａはモーターとローターの共通の回転軸となっている。さらにモーター１は、ステイ８によって筐体４に結合されている。従来技術によるとき、図１０に示したようにモーター１は回転軸１ａのまわりで略円対称に配置されたネジ６等の取付け具によって筐体４に均等に結合されていたが、本発明に係る支持構造においては、モーター１はステイ８によって装置の筐体４（筐体に固定されている仕切板等の中間部材を含む。）に一方向の線上で結合されている。
　図１、図２示す実施形態では、ステイ８は帯状部材を略コ字形に曲げた形状を呈している。そして、ステイ８はその中間部分８ａにおいてモーター１の上面に結合されている。結合方法にはネジ、溶接、接着等がある。ステイ８の両側部分８ｂはモーター１の側部に沿って延設され、さらにステイ８の両端部分８ｃが筐体４に沿うようにそれぞれ曲げられ、その両端部分８ｃで筐体４にそれぞれ結合されている。
　図３はステイの筐体への結合部分の拡大断面図である。ステイ８の端部分８ｃには穴８ｄが穿設され、その穴８ｄにゴムグロメット９とカラー１０が嵌め込まれ、そのゴムグロメット９とカラー１０にネジ１１が挿通させ、筐体４に施されたタップ４ａにそのネジ１１を螺合させることによってステイ８が筐体４に結合されている。
　図４は図１に示した遠心分離機の側面図である。図２の正面図及び図４の側面図に示すように、モーター１の回転軸１ａの軸方向をｚ軸、ステイ８の両端部分８ｃのネジ１１を結ぶ方向をｘ軸、上記ｚ軸と上記ｘ軸に垂直な方向をｙ軸とする。この際、装置の筐体４はｚ軸に垂直なｘｙ平面内にある。
　図２、図４から分かるように、モーター１はｘ軸に平行な一直線の上でゴムグロメット９（弾性部材）を介してステイ８によって筐体４に結合されているだけであるので、モーター１はｘ軸に平行な軸のまわりで揺動できる。他方、その軸に垂直なｙ軸のまわりでは揺動できない。
　上記のように支持されたモーター１によってローター２及びボールバランサー７を回転させと、モーター１の回転軸は回転運動すると共にモーター１はｘ軸に平行な軸のまわりで揺動できるので、ローター２の運動はモーター１の回転運動にｘ軸まわりの揺動運動が重なった不規則運動となる。この結果、ローター２と一緒に運動するボールバランサー７内のボール７ｂには単純な回転運動ではなく、回転運動にｘ軸まわりの揺動運動が重なった力が印加される。揺動運動の周期はゴムグロメット９の弾性定数等が影響するので、揺動運動とモーターの回転運動とは同期していない。すなわち、揺動運動は回転運動に対する不規則外力として作用する。
　例えば、ボールバランサー７の内部のボール７ｂが図１３に示した反平衡配置を取っている時に上記のような不規則外力が作用すると、早急にその反平衡配置の状態は掻き乱されて平衡配置の状態に移行することが確認された。また、ボールバランサー７の内部のボール７ｂが環状通路７ａとの間の摩擦力、或いは小さな凹凸の存在等により正確な平衡配置の状態とはならず、微妙にずれた位置に停止している時に上記のような不規則外力が作用すると、正確な平衡配置となることも確認された。この効果は、ボールバランサー７の通路７ａが環状通路である場合にも仕切り７ｃによって分割されている場合にも確認された。
　本発明は、モーター１をx軸まわりで揺動可能とし、不規則外力をそのｘ軸まわりの揺動運動で実現し、生成された不規則外力によって正確な平衡配置の状態で停止していないボールにエネルギーを与え、正確な平衡配置に移行させることを最大の特徴としている。
　図５は本発明の他の実施形態として、ステイ８を装置の筐体４に防振ゴム１２を介して結合する構造を示した拡大断面図である。この結合構造においては、ステイ８の端部分８ｃと筐体４のそれぞれの間に上記防振ゴム１２が配設され、上記防振ゴム１２の両端に設けられたネジ１３によって上記ステイ８と上記筐体４が結合されている。また、図６及び図７は、本発明に係る回転駆動系の支持構造によって支持されている遠心分離機の他の実施形態をそれぞれ示した図である。図１の実施形態における部材と対応する部材には共通の参照番号を付して、それらの説明は省略する。これらの実施形態では、ステイ８がｘ方向に延在する略直線形状の板であり、そのステイ８の中間部分８ａにモーター１が縣下（図６参照）又は載置（図７参照）されて上記ステイ８と上記モーター１が結合されている。そして、これらの実施形態においても、ステイ８と筐体４（筐体に固定されている仕切板等の中間部材を含む。）とは防振ゴム１２等の弾性部材を介して結合されている。従って、モーター１がステイ８の下に懸架されていても、ステイ８の上に載置されていても、モーター１はｘ軸方向の軸のまわりで揺動可能であり、図１の支持構造の場合と同じく、ローター２にはモーター１の回転運動に重畳して揺動運動が印加される。この結果、ボールバランサーの中のボールが摩擦力等によって正確な平衡配置の状態になりきっていない場合に、ボールに移動のためのエネルギーを与えることができ、正確な平衡配置に移行させる効果が得られる。
　上記のように、本発明の核心はモーターと回転軸を共有するローターから成り、かつ首振り運動を抑制するためにボールバランサーを有する機器において、ボールバランサーのボールが正確な平衡配置の状態に移行するために、モーターの回転運動に不規則運動を重畳することである。
　以上、本発明に係るボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造の実施形態を詳しく説明してきたが、本発明は、何ら既述の実施形態に限定されるものではない。
例えば、既述の実施形態においては、ステイ８と筐体４の結合部分を弾性部材を介する結合としたが、ステイ８とモーター１の結合部分、或いはその両者の結合部分を弾性部材を介する結合としてもよい。また、図８に示したように別部品としてのステイを用いることなくモーター１を弾性部材１２を介して筐体に直接結合した構成としてもよい。即ち、モーター１の回転軸１ａの軸方向（ｚ軸）に垂直な一つの方向（ｘ軸）の線上でモーター１が直接或いは間接的に弾性部材を介して筐体に結合され、上記弾性部材の弾性変形により上記モーターがｘ軸まわりで揺動可能である支持構造であるならば、それらの支持構造は全て本発明の技術的思想の範囲内のものである。また適用対象装置は図面に例示した遠心分離機に限られず、同じ技術的思想で他の形態の装置として実施することも可能であることは言うまでもない。
　本発明は、ボールバランサーのボール配置が正確な平衡配置の状態を取り易く、その結果、ボールバランサーとしての機能を十分に発揮させることができる装置を提供できるため、ボールバランサーを備える遠心分離機、洗濯機等のローターを回転駆動するための回転駆動系の支持構造として、広く利用できるものである。
　　１　　モーター
　　１ａ　　回転軸
　　２　　ローター
　　２ａ　　試料収容部
　　３　　フランジ
　　４　　筐体
　　４ａ　　タップ
　　５　　弾性部材
　　６　　ネジ
　　７　　ボールバランサー
　　７ａ　　環状通路
　　７ｂ　　ボール
　　７ｃ　　仕切り
　　７ｄ　　カバー
　　８　　ステイ
　　８ａ　　中間部分
　　８ｂ　　側部分
　　８ｃ　　端部分
　　８ｄ　　穴
　　９　　ゴムグロメット
　　１０　　カラー
　　１１　　ネジ
　　１２　　防振ゴム
　　１３　　ネジ
　　Ｔ　　チューブ

Claims (6)

  1. 　鉛直な回転軸の周りを回転するローターを回転させるための回転駆動系の支持構造であって、上記ローターの回転軸と結合された回転軸を有するモーターと、ローターの首振り運動を抑制するために上記ローターに設けられたボールバランサーと、筐体に上記モーターを結合する支持部を備える回転駆動系の支持構造において、上記モーターの回転軸の軸方向（ｚ軸）に垂直な一つの方向（ｘ軸）の線上で上記モーターが弾性部材を介して上記筐体に結合され、上記弾性部材の弾性変形により上記モーターがｘ軸まわりで揺動可能であることを特徴とする、ボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造。
  2. 　上記モーターの回転軸の軸方向（ｚ軸）に垂直な一つの方向（ｘ軸）の線上で筐体に結合されたステイを備え、上記ステイの中間部分に上記モーターが懸下又は載置されて結合されていることと、上記ステイの両端部分が上記筐体に結合されていることと、上記ステイと上記モーターの結合部分及び上記ステイと上記筐体の結合部分或いはそのいずれか一方の結合部分が弾性部材を介する結合であり、上記弾性部材の弾性変形により上記モーターがｘ軸まわりで揺動可能であることを特徴とする、請求項１に記載のボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造。
  3. 　上記ステイの中間部分に続く部分が曲げられて上記ステイが上記モーターの側部に沿って延設され、さらに上記ステイの両端部分が上記筐体に沿うように曲げられてその部分で上記ステイが上記筐体に結合されていることを特徴とする、請求項２に記載のボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造。
  4. 　上記ステイが略直線形状の板であり、上記ステイの中間部分に上記モーターが縣下又は載置されて上記ステイと上記モーターが結合され、上記ステイの両端部分で上記ステイと上記筐体が結合されていることを特徴とする、請求項２に記載のボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造。
  5. 　上記弾性部材がゴムグロメットであり、上記ゴムグロメットが上記ステイに穿設された穴に嵌め込まれ、上記ゴムグロメットを貫通するネジによって上記ステイと上記モーターの結合及び上記ステイと上記筐体の結合或いはそのいずれか一方の結合がされていることを特徴とする、請求項２に記載のボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造。
  6. 　上記弾性部材が防振ゴムであり、上記ステイと上記モーターの間及び上記ステイと上記筐体の間或いはそのいずれか一方の間に上記防振ゴムが配設され、上記防振ゴムの両端に設けられたネジによって上記ステイと上記モーターの結合及び上記ステイと上記筐体の結合或いはそのいずれか一方の結合がされていることを特徴とする、請求項２に記載のボールバランサーを備える回転駆動系の支持構造。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD877929S1 (en) 2018-03-19 2020-03-10 Fiberlite Centrifuge, Llc Centrifuge rotor
CN109389895B (zh) * 2018-10-31 2020-12-29 合肥磐石自动化科技有限公司 一种球体平衡装置及球体平衡方法
CN110120578B (zh) * 2019-05-24 2020-11-24 江苏三晟信息科技有限公司 一种5g信号接收天线
US11612899B2 (en) * 2021-03-15 2023-03-28 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Vibration isolation for centrifuge testbeds

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57103148U (ja) * 1980-12-17 1982-06-25
JPH0742555U (ja) * 1993-12-27 1995-08-04 昭和電線電纜株式会社 モータ用防振ゴムおよびその固定構造
JPH1042513A (ja) * 1996-07-19 1998-02-13 Ricoh Co Ltd モータの取り付け構造
JPH10180147A (ja) * 1996-11-08 1998-07-07 Hitachi Koki Co Ltd 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
JPH11262683A (ja) 1998-03-19 1999-09-28 Hitachi Koki Co Ltd 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
JP2009208598A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Mitsuba Corp 電動モータの取付構造
JP2014121931A (ja) * 2012-12-21 2014-07-03 Toyo Tire & Rubber Co Ltd パワープラントの支持構造

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4306708A (en) * 1979-05-14 1981-12-22 Tennessee Bolt And Screw Co., Inc. Means for establishing a support post for a grommet
US6390965B1 (en) * 1999-06-29 2002-05-21 Tomy Kogyo Co., Ltd. Centrifugal separator having sliding linked racks parts for easy insertion and removal into the rotor
JP4509096B2 (ja) * 2006-03-23 2010-07-21 コリア インスティチュート オブ マシナリー アンド マテリアルズ 垂直ロータ用バランサ及びこれを利用した遠心分離機

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57103148U (ja) * 1980-12-17 1982-06-25
JPH0742555U (ja) * 1993-12-27 1995-08-04 昭和電線電纜株式会社 モータ用防振ゴムおよびその固定構造
JPH1042513A (ja) * 1996-07-19 1998-02-13 Ricoh Co Ltd モータの取り付け構造
JPH10180147A (ja) * 1996-11-08 1998-07-07 Hitachi Koki Co Ltd 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
JPH11262683A (ja) 1998-03-19 1999-09-28 Hitachi Koki Co Ltd 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
JP2009208598A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Mitsuba Corp 電動モータの取付構造
JP2014121931A (ja) * 2012-12-21 2014-07-03 Toyo Tire & Rubber Co Ltd パワープラントの支持構造

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