(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を遠心分離するロータと、該ロータを回転させるドライブシャフトと、該ドライブシャフトに回転力を与えるモータと、前記ドライブシャフトの振れを検出するインバランスセンサと、該インバランスセンサに発振出力を与える発振器と、該発振器の発振出力の振幅の包絡線を得る包絡線変換器と、該包絡線変換器の出力信号の低周波分を通過させるローパスフィルタと、前記包絡線変換器の信号出力の変化分を直流電圧信号に変換する実効値変換器とを備えた遠心分離機であって、
前記インバランスセンサに基準ギャップ長を与え前記ローパスフィルタの信号出力が所定値になるように調整する振幅調整手段と、前記振幅調整手段の調整値を記憶する記憶手段とを備え、記憶手段に記憶された記憶値に基づいて前記インバランスセンサの設置位置を決めると共に前記発振器の振幅を維持調整するようにしたことを特徴とするインバランス検出装置を備えた遠心分離機。
【請求項２】
試料を遠心分離するロータと、該ロータを回転させるドライブシャフトと、該ドライブシャフトに回転力を与えるモータと、前記ドライブシャフトの振れを検出するインバランスセンサと、該インバランスセンサに発振出力を与える発振器と、該発振器の発振出力の振幅の包絡線を得る包絡線変換器と、該包絡線変換器の出力信号の低周波分を通過させるローパスフィルタと、前記包絡線変換器の信号出力の変化分を直流電圧信号に変換する実効値変換器とを備えたものに遠心分離機であって、
前記インバランスセンサを基準設置位置より遠い位置及び近い位置にそれぞれ設置した際の前記ローパスフィルタから得られた信号出力と同じ振幅の信号を入力とし、インバランスセンサの基準設置位置より遠い位置及び近い位置の変化分に対応した直流電圧信号を前記実効値変換器が発生するようにしたゲイン調整手段を前記包絡線変換器と前記実効値変換器の間に設けると共に前記ゲイン調整手段の調整値を記憶する記憶手段を設け、機械的インバランス振れ量と電気的インバランス出力電圧の関係を対応させることにより高精度なインバランス検出を可能としたことを特徴とするインバランス検出装置を備えた遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバランス検出装置を備えた遠心分離機に関し、特にインバランス検出装置の初期調整及び動作中の検出精度を高精度に維持できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
遠心分離機に使用されているインバランス検出装置は、インバランスセンサにロータを回転させるドライブシャフトが振れて遠近すると、電磁誘導作用によりドライブシャフトに流れる誘導電流が変化し、これに伴いインバランスセンサのインダクタンス、損失が変化するのを発振回路の発振振幅の変化或いは発振周波数の変化等として捉え、この変化を信号処理回路により電圧信号に変換し、ドライブシャフトの回転中の振れを検出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したインバランス検出装置においては、ドライブシャフト回転中の振れの所定量が予め定められた所定電圧になるように信号処理回路内の例えば半固定抵抗器の調整が必要であり、この調整作業にかなりの時間を要し手間取っていた。また、発振回路としてコルピッツ形の発振回路を利用するものにおいては、発振回路を構成するトランジスタの特性の好ましくない熱特性或いは経年変化等により、上記の調整結果が動作周囲温度の変化或いは長期間の使用に際し高精度に保たれないという問題をも有していた。
【０００４】
本発明は、上記問題を解消し、調整作業を簡単にすると共に、発振器の特性の変化を自動的に補正し検出精度を高精度に保つ機能を備えた新規なインバランス検出装置を備えた遠心分離機を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の遠心分離機は、インバランスセンサに基準ギャップ長を与えローパスフィルタの信号出力が所定値となるように調整する振幅調整手段及び振幅調整手段の調整値を記憶する記憶手段を設け、記憶手段に記憶された記憶値に基づいて前記インバランスセンサの設置位置を決めると共に発振器の振幅を維持調整するようにしたことを特徴としている。
かかる構成の遠心分離機によれば、インバランスセンサを容易に設置できるようになると共に発振器の振幅が所定値に維持されるので経年変化や温度変化に影響されることなくインバランスを正確かつ確実に検出できるようになる。
請求項２記載の遠心分離機は、インバランスセンサの基準設置位置より遠い位置及び近い位置の変化分に対応した直流電圧信号を発生するようにしたことを特徴としている。
かかる構成の遠心分離機によれば、機械的インバランス振れ量と電気的インバランス出力電圧の関係を対応させることにより高精度なインバランス検出が可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本実施例を以下図面を用いて詳細に説明する。図１に示すブロック回路図において、１は試料を遠心分離するロータ、２はロータ１を回転させるドライブシャフト、３はドライブシャフト２に回転力を与えるモータ、４はドライブシャフト２の振れを検出するインバランスセンサ、５はインバランスセンサ４に発振出力を与える発振器、６は発振器５の発振出力の振幅の包絡線を生成する包絡線変換器、７は包絡線変換器６の信号出力の変化分を直流電圧信号に変換する実効値変換器、８は包絡線変換器６と実効値変換器７の間に設けられ、実効値変換器７の感度を補正するゲイン調整手段、９は包絡線変換器６の信号出力を調整する発振器５用の振幅調整手段である。
【０００７】
発振器５は同軸ケーブル１０を介してその出力端がインバランスセンサ４と接続されており、１１はインバランスセンサ４のインダクタンスとＬＣ発振回路を構成するコンデンサ、１９はこの発振出力を包絡線変換器６に伝達するＦＥＴ、１２はそのコレクタが定電圧源＋Ｖｃｃに接続された発振用のトランジスタ、１３、１４はそれぞれ発振回路を構成する抵抗器、１５，１６はコンデンサである。１７はトランジスタから成るエミッタ抵抗器であり、そのベース入力端には包絡線変換器６の出力信号を基準電圧源２０とオペアンプ２１で差動増幅した信号が抵抗器２２を介して印加されており、フィードバック回路を構成することによりドライブシャフト２の振れに対する包絡線変換器６への信号出力の変化を大きくするために設けてある。１８は発振器５の包絡線変換器６への発振出力の大きさを設定する抵抗器、２３は同様にして発振出力の大きさを調整するＣｄｓ−ＬＥＤフォトカプラ等から成るアナログフォトカプラであり、デジタルポテンショメータ２４のワイパー出力によりアンプ２５、抵抗器２６を介してアナログフォトカプラ２３のＬＥＤの点灯電流を調整し発振出力の大きさを制御するようになっており、デジタルポテンショメータ２４のワイパー位置の制御はコントロールライン３６を介してマイクロコンピュータ（以下マイコンと称す）３５のシリアル出力ポート２７により制御される。
【０００８】
包絡線変換器６は抵抗器２８、２９、コンデンサ３０、アンプ３１により構成され、これらによりフィルタ回路を形成しており、ゲイン調整手段８はアナログスイッチ３２、デジタルポテンショメータ３３、インピーダンス変換アンプ３４により構成され、アナログスイッチ３２はデジタルポテンショメータ３３への信号出力を包絡線変換器６或いはアンプ３４の出力信号を入力するかの選択が可能となっており、その選択はデジタルポテンショメータ２４と同様にコントロールライン３６を介して制御されるようになっている。アンプ３４へはマイコン３５のＤＡ変換端子３７から校正信号が入力されるようになっている。実効値変換器７は直列に接続されたアンプ３８、コンデンサ４１、抵抗器４２から成る直流カットフィルタ３９、ＲＭＳ−直流信号変換回路４０により構成され、その出力信号はマイコン３５のＡＤ変換端子４３に入力されている。包絡線変換器６の出力信号の一部は包絡線変換器６の信号出力の変化周期すなわちドライブシャフト２が振れる周期よりも長い時定数で積分作用があるローパスフィルタ４４を介してマイコン３５のＡＤ変換端子４５に入力されており、４６は上記ゲイン調整手段８及び上記振幅調整手段９の夫々デジタルポテンショメータ２４、３３のワイパ調整値を記憶する記憶手段となる上記マイコン３５が読み出し書き込み可能な不揮発性メモリ等のメモリである。
【０００９】
上記構成による動作について図２に示す初期調整の処理フロー、図３に示す調整冶具５０の断面図、図４に示すエアギャップ長ＧとＡＤ変換端子４５の入力電圧Ｖの関係を表すグラフ、図５に示すＤＡ変換端子３７から出力される校正信号出力状態図を用いて説明する。なお、図２から図５においては図１と同一の部分には同一の記号が付してある。
【００１０】
図２において、処理１０１は、オペレータ等が図３に示す調整冶具を用い夫々のエアギャップ長ＧＯ、ＧＨ、ＧＬに対する調整を行う過程でまずエアギャップ長ＧＯにインバランスセンサ４をセットする手続きであり、図３の調整冶具５０において、２ａはドライブシャフト２と同一の直径、材質で作られたドライブシャフト２の代用となるシャフト、５１，５２，５３は夫々インバランスセンサ４を挿入する穴であり、インバランスセンサ４をシャフト２ａに向かって押し付けると、インバランスセンサ４とシャフト２ａの間で、決められたエアギャップ長ＧＬ，ＧＯ，ＧＨが取れるようになっている。なお、エアギャップ長ＧＯはギャップ長ＧＨとＧＬの中間の位置にあり、ギャップ長ＧＨとＧＬの間のスパンは実際のインバランス状態に必要十分な長さとする。
【００１１】
処理１０２はギャップ長ＧＯの状態でマイコン３５が以下予め定められた処理手順に従い、デジタルポテンショメータ２４のワイパー位置を制御し、ローパスフィルタ４４のＡＤ変換端子４５への出力電圧が例えば図４に例示するようにＶＯになる様にＰＩＤフィードバック演算処理により調整（１）をする処理であり、処理１０３は、この時のデジタルポテンショメータ２４のワイパー位置をメモリ４６に調整値（１）として記憶すると共に、ワイパー位置をその位置に固定する処理である。次に処理１０４は穴５１にインバランスセンサ４を挿入しエアギャップ長ＧＬにオペレータが変更する手続きであり、処理１０５はエアギャップ長ＧＬ時のＡＤ変換端子４５の入力電圧例えばＶＬをマイコン３５が読み取りメモリ４６に記憶する処理であり、以下同様にして処理１０６、処理１０７によりマイコン３５はエアギャップ長ＧＨ時のＡＤ変換端子４５の入力電圧ＶＨをメモリ４６に記憶する。
【００１２】
処理１０８はアナログスイッチ３２の信号入力先をアンプ３４の信号出力側に切り替え固定する処理であり、この後処理１０９により上記の記憶された電圧ＶＨとＶＬを基にマイコン３５が図５に示すように電圧振幅がＶＨとＶＬとなる例えば正弦波状の校正信号をアンプ３４を介してデジタルポテンショメータ３３に印加する。この状態において、処理１１０により、マイコン３５がデジタルポテンショメータ３３のワイパー位置を動かして実効値変換器７を介して変換端子４３の入力電圧が直流電圧値ＶＨＬｒｍｓになる様に調整（２）を実施し、処理１１１に於いてそのワイパー位置をメモリ４６に調整値（２）として記憶する。処理１１２はアナログスイッチ３２の信号入力先を包絡線変換器６の出力側に切り替え固定する処理である。
【００１３】
従って上記の過程に於いて、ドライブシャフト２がエアギャップ長ＧＬとＧＨ間で振れるとインバランスセンサ４がその振れを検知して、発振器５、包絡線変換器６、ゲイン調整手段８、実効値変換器７を経由した信号はマイコン３５のＡＤ変換端子４３に校正された信号として直流電圧値ＶＨＬｒｍｓの電圧として出力されるようになる。
【００１４】
この後、処理１１３で示すようにインバランスセンサ４を調整冶具５０からはずして、実際のドライブシャフト２に移しエアギャップ長ＧＯの位置に固定する。この際エアギャップ長ＧＯの位置でのＡＤ変換端子４５の入力電圧はＶＯになる関係は保たれているから、ＡＤ変換端子４５の入力電圧がＶＯになる位置にインバランスセンサ４を固定すると、その時のエアギャップ長ＧはＧＯとなり、エアギャップゲージ等を用いなくても、正確にインバランスセンサ４の固定が行える。
【００１５】
従って、インバランスセンサ４の故障により該インバランスセンサ４を交換する場合は、インバランスセンサ４の個体差は小さいため、メモリ４６に記憶されている調整値（１）を読み出し上記の方法でＡＤ変換端子４５の入力電圧がＶＯになる位置にインバランスセンサ４を固定すれば良く、例えば現地でのインバランスセンサ４の交換作業にはエアギャップゲージ等を用いる必要はない。
【００１６】
ロータ１をモータ３で回転させる実際の遠心分離運転状態では、マイコン３５は予め定められた処理手順に従って動作し、アナログスイッチ３２の信号入力先は包絡線変換器６の信号出力側に切り替え、デジタルポテンショメータ３３のワイパ位置はメモリ４６に調整の過程で記憶されている情報に基づきセットすると共に、デジタルポテンショメータ２４のワイパ位置は、一旦メモリ４６に記憶されている情報に基づきセットし、ＡＤ変換端子４３の信号入力がロータ１の回転数とリンクされたテーブル値との大小を比較監視し、これを超えた場合にはドライブシャフト２が振れインバランス状態にあると判断してモータ３による駆動を止めロータ１の回転を減速し停止させる処理を実行する。
【００１７】
この遠心分離運転状態に於いて、周囲温度或いは遠心分離機の熱源の変化等によりインバランス検出装置の温度が変化すると、主に発振器５の発振振幅が変化し同一のドライブシャフト２の振れに対するＡＤ変換端子４３へ入力される電圧の関係がくずれ、インバランス状態を正確に把握できなくなるのを補正するため、マイコン３５の動作処理により、ＡＤ変換端子４５の入力電圧が常にＶＯになるようにデジタルポテンショメータ２４のワイパ位置をＰＩＤフィードバック演算処理等により調整する動作を継続する。この調整が可能なのは、包絡線変換器６のローパスフィルタ４４への信号出力はドライブシャフト２の振動によりエアギャップＧが変化しこれに対応した電圧が変化する信号となるが、ローパスフィルタ４４にはドライブシャフト２がエアギャップＧＯを中心に振れる周期よりも長い時定数で積分平滑作用を付与してあるため、ローパスフィルタ４４の出力電圧すなわちＡＤ変換端子４５の入力電圧はドライブシャフト２の振れ状態にかかわらずほぼ一定となるためであり、上記の補正により、常に高精度なインバランス状態の検出が可能となる。
【００１８】
なお、上記の説明に於いては、インバランスセンサ４にロータ１を回転させるドライブシャフト２が振れて遠近すると発振器５の発振振幅が変化する場合について述べたが、この際発振周波数が変化するのを例えば周波数−電圧変換器等を用い電圧信号の変化として捉える手段をとるなどすれば、本発明の思想を逸脱することなく同様の効果を得ることができることは明白である。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、インバランスセンサを容易に設置できるようになると共に発振器の振幅が所定値に維持されるので経年変化や温度変化に影響されることなくインバランスを正確かつ確実に検出できるようになる。
請求項２記載の発明によれば機械的インバランス振れ量と電気的インバランス出力電圧の関係を対応させることにより高精度なインバランス検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になるブロック回路図である。
【図２】本発明になる初期調整の処理フローである。
【図３】本発明になる調整冶具の断面図である。
【図４】本発明になるエアギャップ長ＧとＡＤ変換端子の入力電圧Ｖの関係を表すグラフである。
【図５】本発明になるＤＡ変換端子から出力される校正信号出力状態図である。
【符号の説明】
１はロータ、２はドライブシャフト、３はモータ、４はインバランスセンサ、５は発振器、６は包絡線変換器、７は実効値変換器、８はゲイン調整手段、９は振幅調整手段、４６は記憶手段である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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