遠心分離機
【課題】
モータとロータの固定に緩みが生じたことを早期に検知できる遠心分離機を提供する。
【解決手段】
遠心分離機１において、所定の回転角度でモータ８を停止制御した際にロータ３に取り付けられた識別子１２を検出できる位置にセンサ１３を設置し、所定の回転角度でモータ８を停止制御した際にセンサ１３が識別子４を検出できない場合に異常と判定してアラームを出力する。また、遠心運転中にロータ３に取り付けられた識別子１２をセンサ１３が検出した時のエンコーダ１０によって検出したモータ８の回転角度を記憶する記憶装置１１を設け、遠心運転中に検出された回転角度と予め記憶した回転角度を比較して、所定以上の乖離が認められた場合にこれを異常と判定してアラームを出力する。
モータとロータの固定に緩みが生じたことを早期に検知できる遠心分離機を提供する。
【解決手段】
遠心分離機１において、所定の回転角度でモータ８を停止制御した際にロータ３に取り付けられた識別子１２を検出できる位置にセンサ１３を設置し、所定の回転角度でモータ８を停止制御した際にセンサ１３が識別子４を検出できない場合に異常と判定してアラームを出力する。また、遠心運転中にロータ３に取り付けられた識別子１２をセンサ１３が検出した時のエンコーダ１０によって検出したモータ８の回転角度を記憶する記憶装置１１を設け、遠心運転中に検出された回転角度と予め記憶した回転角度を比較して、所定以上の乖離が認められた場合にこれを異常と判定してアラームを出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロータを所望の回転角度で停止制御する遠心分離機に関し、特にロータとモータのシャフトとの固定に緩みが生じたか否かを精度良く検出することができる遠心分離機を提供することにある。
【背景技術】
【０００２】
遠心分離機を用いた試料の分離において、試料の搬入及び搬出を、遠心分離機の外部装置として設けられた自動搬入出装置を用いて自動で行うシステムが知られている。そのシステムにおいては、自動搬入出装置が遠心分離機への試料の搬入出だけでなく、遠心分離機のロータの回転開始指示等を発する。自動搬入出装置は、遠心分離機から運転の完了信号を受信すると、遠心分離機から試料の自動搬出を実行する。自動搬入出装置は通信線によって遠心分離機と接続され、双方向に通信を行う。あるいは遠心分離機と自動搬入出装置が一体であり、同一の制御部で制御するシステムも知られている。
【０００３】
自動搬入出装置を用いて試料を遠心分離機に自動で搬入又は搬出する場合、自動搬入出装置の運搬機構によって試料が搬入又は搬出される位置に、バケット（試料受部）が停止するように遠心分離機のロータの回転角度を精度良く制御する必要がある。従来技術においては、モータの回転角度を検出可能なエンコーダを設け、モータに固定したロータが所定の位置に停止した際のモータの回転角度を記憶し、ロータを所望の位置に停止制御する場合には記憶したモータの回転角度を目標値としてモータの停止制御を行うようにしている。
【０００４】
もしモータのシャフトとロータ間の固定が緩んで、シャフトに対するロータの取り付け角度が変化してしまうと、目標値通りにモータを停止制御してもロータを所望の回転角度に停止できず、試料の搬入又は搬出を行う自動搬入出装置の運搬機構が相対角度を持って位置することになり、運搬機構がロータやバケットと予期せぬ状態で接触してしまい、試料の搬入又は搬出ができない恐れがある。このため特許文献１の技術では、ロータの回転速度とモータの回転速度を別々に検出して比較することで、モータとロータ間の緩み発生を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１０７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で記載されている技術では、ロータの回転速度とモータの回転速度を別々に検出して両者を比較することによって、ロータとモータ間の緩みが生じた場合に異常として検知することが可能である。しかしながら、試料を搬入してからロータが整定状態になるまでにモータとロータ間の何らかの理由で取り付け角度が変わってしまった場合であって、その取り付け角度のズレがモータの回転中に変化しなければ、整定状態でのロータの回転速度とモータの回転速度が同一となり、一見すると何ら異常が無いように見える。その場合は、たとえモータを正確な位置に停止制御してもロータの停止位置は所望の回転角度からずれてしまうので、自動搬入出装置の運搬機構によるラック（試料の入った容器を保持する部材）の搬入又は搬出が正しくできない恐れがある。また、わずかな緩みにより少しずつロータとモータの角度がずれる場合は異常を検出することが難しい。
【０００７】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ロータとモータの回転軸との間の緩みを精度良く検出することができる遠心分離機を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、モータを所定の回転角度で停止制御した際に、ロータの取り付け状態が正常か否かを判定することができる遠心分離機を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、ロータの取り付け緩みを検出して自動搬入出装置にエラー信号を発することにより自動搬入出装置による適切な制御を可能とした遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１１】
本発明の一つの特徴によれば、遠心分離される試料を収容するロータと、ロータを回転駆動するモータと、ロータの特定の回転位置を非接触で検出するセンサと、モータの回転角度を検出するエンコーダと、センサとエンコーダの出力信号を用いてモータの回転を制御する制御部を有する遠心分離機であって、制御部が所定の回転位置にモータを停止制御したときに、正常時にはセンサが必ず回転位置を検出できるように設計する。モータを停止した際にセンサが回転位置を検出できない場合、制御部は動作が異常であると判定し、アラームを発する。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、ロータには特定の回転位置の識別子としてマグネットが取り付けられ、センサはマグネットの近接を検出する磁気センサで構成する。制御部は、モータを停止した際に磁気センサがマグネットの磁気を検出できない場合にアラームを発する。さらに、遠心分離機には、バケットに試料を搬入及び搬出する自動搬入出装置が接続され、制御部はアラームとして自動搬入出装置にエラー信号（エラーコード）を送信する。自動搬入出装置は、エラー信号を受信したら遠心分離機からの試料の自動搬入出を停止する。
【００１３】
本発明のさらに他の特徴によれば、遠心分離される試料を収容するロータと、ロータを回転駆動するモータと、ロータの特定の回転位置を非接触で検出するセンサと、モータの回転角度を検出するエンコーダと、センサとエンコーダの出力信号を用いてモータの回転を制御する制御部を有する遠心分離機であって、制御部にはセンサが特定の回転位置を検出したときのエンコーダで検出した回転角度を記憶する記憶手段を設けた。制御部はモータの回転中に、センサが特定の回転位置を検出したときのエンコーダで検出した回転角度が記憶された回転角度（正常なモータ回転角度）に対して所定の値以上乖離したかどうかを監視し、乖離したときに動作が異常であると判定し、モータを停止させる。ロータの回転位置を検出するセンサとしては、ロータに取り付けたマグネットと、マグネットの近接を検出する磁気センサで構成すると好ましい。遠心分離機には、ロータに試料の搬入及び搬出を行う自動搬入出装置が接続され、制御部はモータを停止させた際に自動搬入出装置にエラー信号を送信する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、遠心分離機は、所定の回転位置でモータを停止制御した際に必ずセンサが回転位置を検出できるように制御し、モータを停止した際にセンサが回転位置を検出できない場合はアラームを発するので、ロータとモータの固定に緩みが生じてロータが所望の回転角度で停止しなかった場合の異常を検知できる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、ロータには特定の回転位置の識別子としてマグネットが取り付けられ、センサはマグネットの近接を検出する磁気センサであるので、使用する部品が安価で済む上に信頼性の高い回転位置検出機構を実現できる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、制御部はモータを停止した際に磁気センサがマグネットの磁気を検出できない場合にアラームを発すので、作業者は異常の発生を容易に知ることができ、適切な対応を迅速に行うことが可能となる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、遠心分離機には、ロータ(バケット)に試料を保持する容器を装着及び取り外しを行う自動搬入出装置が接続され、制御部はアラームとして自動搬入出装置にエラー信号を送信するので、自動搬入出装置に接続される遠心分離機において、自動搬入出装置側に異常の発生を適切に通知することができる。この機構は、自動搬入出装置側が１台以上の遠心分離機の制御を行うような構成においても有用であり、自動搬入出装置による遠心分離機の遠隔管理の信頼性を大きく向上させることができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、エラー信号を受信した自動搬入出装置は、遠心分離機からの試料の自動搬出を停止させるので、試料の搬出時及び次の試料搬入時の自動搬入出装置とロータの予期せぬ状態での接触による装置の異常停止を未然に防ぐ事ができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、モータの回転中にセンサが特定の回転位置を検出したときのエンコーダで検出した回転角度が、記憶された正常時の回転角度に対して所定の値以上乖離したときに異常と判定するので、遠心運転中にロータとモータの固定に緩みが生じた場合に迅速に検知できる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、ロータには特定の回転位置の識別子としてマグネットが取り付けられ、センサとしてマグネットの近接を検出する磁気センサを用いるので、使用する部品が安価で済む上に信頼性の高い回転位置検出機構を実現できる。
【００２１】
請求項８の発明によれば、遠心分離機には、ロータに試料の搬入及び搬出を行う自動搬入出装置が接続され、制御部はアラームとして自動搬入出装置にエラー信号を送信するので、自動搬入出装置に接続される遠心分離機において、自動搬入出装置側に異常の発生を適切に通知することができる。また、ロータとモータの固定に緩みが生じた状態での試料の搬出又は搬入を行うことを未然に防止できる。
【００２２】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例に係る遠心分離機１及び自動搬入出装置２０のシステム構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例に係る遠心分離機１の回転停止時の異常検出手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例に係る自動搬入出装置２０の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第二の実施例に係る遠心分離機１の遠心運転中の異常検出を行うための準備手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第二の実施例に係る遠心分離機１の遠心運転中の異常検出手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第二の実施例に係る遠心分離機１の正常時における識別子検出時のモータ回転角度を示す図である。
【図７】本発明の第二の実施例に係る遠心分離機１の異常時における識別子検出時のモータ回転角度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
【００２５】
図１は、本発明の実施例に係る遠心分離機１の全体構成を示す図である。遠心分離機１は、筐体２の内部に、遠心分離する試料を収容するスイング式のロータ３と、ロータ３とシャフト１４を固定されてロータ３を回転駆動するモータ８を備え、ロータ３には識別子１２が取付けられ、ロータ３が所定の回転角度で停止したときに識別子１２を検出できる位置にセンサ１３を設置する。識別子１２はロータ３の円周上の一箇所に設けるのが好ましく、その場合、センサ１３が検出する回転角度は１周に１箇所である。識別子１２を円周上の一箇所に設けるのが好ましいとする理由は、一箇所のセンサ１３で複数箇所の識別子１２を検出する場合、ロータ３の停止位置にズレが生じていてもセンサ１３が本来検出するべき識別子１２とは別な位置に取り付けられた識別子を検出した場合に異常と判定することが難しくなるためであり、複数のセンサを用いる、あるいは別な検出方法を用いる等の工夫により発明の目的を達成できれば、識別子１２は一箇所に限らなくても良い。識別子１２はマグネットで構成し、センサ１３には安価なホールＩＣで構成できるが、マグネットやホールＩＣ以外の非接触で検出できる公知のセンサを用いても良い。
【００２６】
モータ８の回転軸には回転速度および回転角度を検出するためのエンコーダ１０が取り付けられ、エンコーダ１０によって検出されたモータ８の回転角度をもとに制御装置９がモータ８の回転制御を行う。制御装置９にはセンサ１３の出力信号が入力され、検出信号を用いて識別子１２の検出信号を監視する。ロータ３とシャフト１４の固定に緩みが生じなければ、モータ８が所定位置で停止する度にセンサ１３は識別子１２の近接を検出する。仮に、何らかの原因によってロータ３とシャフト１４の固定が緩んで取り付け角度がずれてしまうと、モータ８が所定位置に停止してもセンサ１３は識別子１２の近接を検出しないことになる。本実施例では、制御装置９に記憶装置１１を設け、センサ１３が識別子１２の近接を検出した時のモータ８の回転角度を記憶装置１１に記憶するようにした。制御装置９は、制御装置９の内部または外部に設けた公知の記憶手段を用いることができ、例えばＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリを用いることができる。
【００２７】
遠心分離機１の近傍には自動搬入出装置２０が設けられる。自動搬入出装置２０の運搬機構は、水平面移動アーム２１と、水平面移動アーム２１に取り付けられる昇降アーム２２と、昇降アーム２２の下に設けられるハンド２３によって構成され、試料の入った容器を保持するラックをロータ３のバケット４に自動で搬入又は搬出する。尚、バケット４にラックを搬入又は搬出する際には、遠心分離機１の小型のドア６が自動で開閉される。この開閉のために遠心分離機の制御装置９から制御可能な開閉機構が設けられるが、その開閉機構は公知の技術を用いればよいので、本明細書ではその説明を省略している。また、小型のドア６に加えて、ロータ３をロータ室５の内部へ装着し、又は取り外すための大型のドアが設けられるが図示を省略している。自動搬入出装置２０には、水平面移動アーム２１、昇降アーム２２、ハンド２３等の操作を制御する制御装置２５が設けられ、制御装置２５は制御装置９と通信線２７を介して接続され、制御装置９と制御装置２５で双方向に情報のやりとりを行うことができる。尚、制御装置９と制御装置２５を同一の制御装置としても良い。
【００２８】
図２は、本発明の実施例に係る遠心分離機１の停止制御時の異常検出を示すフローチャートである。このフローチャートで示す手順の制御は、制御装置９に含まれる図示しないマイクロコンピュータがコンピュータプログラムを実行することによって実現できる。最初に処理が開始されると自動搬入出装置２０によって試料の入った容器（試験管）が装着された図示されていないラックがロータ３のバケット４に自動搬入される（ステップ５１）。ここで、自動搬入出装置２０によって搬入される部分はラック単位であっても良いし、試料の入った容器単位であっても良いが、ロータ３による遠心分離回転が可能な状態になるように、自動搬入出装置２０で搬入動作を完了させることが重要である。
【００２９】
次にユーザ(作業者)は、遠心運転を継続する時間である遠心運転時間や、ロータ室５を冷却する際の制御温度等の遠心運転条件を設定して、運転の開始を指示する（ステップ５２）。遠心分離機１には遠心運転条件等を入力する操作部（図１では記載を省略）があり、遠心運転時間は作業者（ユーザ）が操作部から設定可能である。尚、遠心運転条件等の設定では、遠心分離機１側から入力するのではなく、自動搬入出装置２０の制御装置２５から、或いは他の外部制御装置から通信線２７等を介して遠心分離機１の制御装置９に送信することにより設定するようにしても良い。尚、図２のフローチャートでは自動搬入出装置での試料搬入後に遠心運転条件の設定を行う例を示したが、試料搬入前に予め設定しておいても良いし、前回設定から変更が無い場合は設定作業を省略することも可能である。
【００３０】
遠心分離運転が開始されると、制御装置９は設定された時間の遠心分離運転を行い（ステップ５３）、設定時間が経過するまで遠心分離運転を継続させる（ステップ５４）。ステップ５３における遠心分離運転の制御は、公知の方法を用いて行えば良いのでここでの詳細な説明は省略する。また、ステップ５３における遠心分離運転は、常に同じ遠心分離条件で行う必要はなく、途中でロータ３の回転数を高くする或いは低くする等の変化をつけても良いが、これらの制御方法も公知であるので説明を省略する。
【００３１】
遠心運転を開始してから設定時間が経過すると、制御装置９はモータ８の停止命令を実行し、エンコーダ１０によって検出したモータ８の回転角度を監視しながら、予め記憶した目標の回転角度で停止するようにモータ８を制御する（ステップ５５）。尚、モータ８の停止命令は、遠心分離運転中にユーザ（作業者）による操作部からの操作によっても実行可能である。次に、エンコーダ１０で検出したモータ８の回転角度を制御装置９が監視し、モータ８が所定の回転角度で停止したことを確認したら（ステップ５６）、制御装置９はセンサ１３が識別子１２の近接を検出しているか識別子検出信号によって確認する（ステップ５７）。センサ１３が識別子１２の近接を検出している場合、制御装置９は通常動作の正常停止と判断し、制御装置９は通信線２７を介して自動搬入出装置２０の制御装置２５に遠心分離運転の正常運転終了を示すコードを送出する（ステップ５８）。正常運転終了コードを受信した自動搬入出装置２０の制御装置２５は、水平面移動アーム２１、昇降アーム２２、ハンド２３等の操作を行い、バケット４にセットされているラックをバケット４から取り外して所定の位置まで運搬する（ステップ５９）。
【００３２】
ステップ５７においてセンサ１３が識別子１２の近接を検出しないときは、制御装置９はその状態を異常と判定してアラームを出力する（ステップ６０）。アラームの出力の仕方は種々考えられるが、図示しない操作部の表示画面上にて「ロータの取り付け状態を確認してください。」等の表示をすると共に、アラーム音を発するように構成すると良い。次に、制御装置９は、通信線２７を介して自動搬入出装置２０の制御装置２５に対してエラーが発生したことを示すエラー信号（エラーコード）を送出する（ステップ６１）。エラーコードを受信した自動搬入出装置２０は、ラックの搬出動作を中止することができる。この場合は、ユーザが状態を目視しながら手でバケット４からラックを搬出することができる。
【００３３】
図３は、遠心分離機１から制御信号を受信した際の自動搬入出装置２０の動作手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、自動搬入出装置２０の制御装置２５に含まれる図示しないマイクロコンピュータがコンピュータプログラムを実行することによってソフトウェア制御により実現することができる。
【００３４】
遠心分離機１から自動搬入出装置２０に送られる制御コードは、遠心分離機１の状態を示すコード、自動搬入出装置２０から遠心分離機１に対する制御命令に対する応答を示すコード等、種々のコードが含まれる。遠心分離機１から自動搬入出装置２０に制御コードが送られるタイミングは任意であるが、ここでは図２のステップ５８、６０にて遠心分離機１から自動搬入出装置２０に制御コードが送られた場合の動作の例として説明する。
【００３５】
まず、自動搬入出装置２０は通信線２７を介して遠心分離機１から送出された制御コードを受信する（ステップ７１）。次に、自動搬入出装置２０の制御装置２５は、その制御コードが図２のステップ６０で送出されたエラーコードであるか否かを判定する（ステップ７２）。エラーコードで無くて、遠心分離の正常終了コードが含まれる場合は、試料の自動搬出動作を行う（ステップ７３）。ステップ７２において、制御コードがエラーコードである場合は、モータ８を停止した際にセンサ１３がロータ３の識別子１２を検出できない状態（図２のステップ６０）であるので、自動搬入出装置２０は自動搬出動作を中止し（ステップ７５）、自動搬入出装置２０側の表示装置（図示せず）に、異常が発生して動作を中止したことを示すアラーム表示を行い（ステップ７６）、処理を終了する。また、ステップ７４において自動搬出の際に正常終了しなかった場合も、アラーム表示を行って処理を終了する（ステップ７６）。
【００３６】
本実施例においてはロータ３とモータ８の固定に緩みが生じてロータが所望の回転角度で停止しなかった場合に、遠心分離機１は異常を検知できるだけでなく、自動搬入出装置２０にエラーコードとして送信するので、エラーの発生通知を受けた自動搬入出装置２０は自動搬出動作をただちに中止することができる。また、エラーの発生時には、遠心分離機１又は／及び自動搬入出装置２０の表示装置にアラーム表示がされるので、ユーザは事後の適切な対応を行うことができる。
【００３７】
以上、図２のフローチャートで示した手順では、遠心分離運転を行ってロータ３の回転が停止した際に停止状態が正常であるか否かを検出している。しかしながら、遠心分離運転開始前の停止時に図２のステップ５６〜６０の手順を実行して、自動搬入出装置２０による試料の搬入に先だって回転位置が正常であるか否かを検出するようにしても良い。このように、遠心分離運転の開始前と開始後の双方の状態において、図２のステップ５６〜６０の手順を実行することにより信頼性が高い遠心分離機を実現することができる。
【実施例２】
【００３８】
次に、図４〜図７を用いて、本発明の第二の実施例に係る遠心分離機１の遠心運転中の異常検出方法について説明する。図４は本発明の第二の実施例に係る遠心分離機１の遠心運転中の異常検出を行うための準備手順を示すフローチャートである。図４の手順では正常状態におけるセンサ１３が識別子１２の近接を検出した時のエンコーダ１０によって検出されたモータ８の回転角度Ｘ０を記憶装置１１に予め記憶させるものである。
【００３９】
まず、図示しない操作部からの操作等によってティーチング開始の命令が実行されると制御装置９はティーチングモードに移行する。ティーチングモードは、例えば、製造工場内で遠心分離機１が組み上がった時、遠心分離機１を顧客に納入した時、又は納入後のメンテナンス時であってロータ、センサ、制御装置等の着脱や交換時に製造者またはサービスマンが行う。ティーチングモードに移行すると、制御装置９はモータ８を回転させる（ステップ８１）。この際、ロータ３に取り付けられた識別子１２がセンサ１３に近接すると、センサ１３は識別子検出信号を発し、制御装置９に識別子１２の検出が伝達される（ステップ８２）。制御装置９はエンコーダ１０が検出したモータ８の回転角度とセンサ１３からの識別子検出信号を監視し、正常状態における識別子検出時の回転角度Ｘ０を記憶装置１１に記憶させる（ステップ８３）。ここで、回転角度Ｘ０について図６を用いて説明する。
【００４０】
図６は遠心分離機１の正常時における識別子検出時のモータ回転角度を示す図である。図６において横軸はモータ８の回転角度であり、この角度はエンコーダ１０によって検出される回転角度と等しい。これはエンコーダ１０の構成要素がモータ８のシャフト１４に取り付けられるためである。図６の状態では、識別子検出時の回転角度Ｘ０が約５０度の場合を示している。本実施例の構成においては、ロータ３が０度の位置（矢印１０１）から１回転して再び０度の位置（矢印１０２）に到達するまでに、識別子の検出が一回だけ（Ｘ０のみ）である。
【００４１】
再び図４のフローチャートに戻る。ステップ８３において、図６で示した識別子検出時の回転角度Ｘ０を記憶装置１１に記憶したらティーチング終了となる。尚、ステップ８２による検出は、一回転だけの検出でなく、複数回転させて回転角度のデータを複数取得して算出するようにすればより精度が高まる。
【００４２】
次に、遠心運転中における異常検出処理の手順について図５のフローチャートで説明する。図５は、まず、自動搬入出装置２０により試料の搬入が完了すると、制御装置９は遠心運転を開始する。遠心運転を開始すると、制御装置９はモータ８を加速して設定された回転速度で回転させる（ステップ９１）。モータ８が回転すると、ロータ３に取り付けられた識別子１２がセンサ１３に近接する毎にセンサ１３は識別子検出信号を発して制御装置９に出力する。この出力信号を用いて制御装置９はモータ８の回転位置を検出する（ステップ９２）。ここで、自然数ｎを用いてｎ番目の識別子検出と表現する。制御装置９はエンコーダ１０が検出したモータ８の回転角度とセンサ１３からの識別子検出信号を監視し、ｎ番目の識別子検出時における回転角度Ｘｎを記憶装置１１に記憶する（ステップ９３）。
【００４３】
次に制御装置９は、図６で説明したティーチングによって予め記憶装置１１に記憶しておいた正常状態における識別子検出時の回転角度Ｘ０とｎ番目の識別子検出時における回転角度Ｘｎを比較し、両者の差の絶対値が所定の乖離許容値Ａ未満か否かを確認する（ステップ９４）。ここで、ｎ番目の識別子検出時における回転角度Ｘｎが、正常状態での識別子検出時における回転角度Ｘ０との差の絶対値が乖離許容値Ａ未満の場合は、ステップ９１に戻り制御装置９はモータ回転を続行する（ステップ９１）。回転角度Ｘｎと回転角度Ｘ０との差の絶対値が乖離許容値Ａ以上の場合は、制御装置９はモータ８の強制的な減速を開始させて（ステップ９５）、エラーが発生した事を示すアラームを出力する（ステップ９６）
【００４４】
通常、ロータ３とモータ８の固定に緩みが生じてその相対的な位置がずれることはほとんど考えられない。しかしながら、万が一そのような状況が生じてしまったとしても、本実施例の構成では回転角度Ｘｎと回転角度Ｘ０を比較して監視することによって、ロータ３の回転中に迅速に異常状態を検知することができる。また、異常状態を検知した場合には、通常あり得ないような状態であることから、自動搬入出装置２０によるその後の制御をストップさせてユーザによって事後の対応が可能なように、モータ８の強制的な減速を開始し（ステップ９５）、音や画面表示によってアラームを出力するようにした（ステップ９６）。さらに、エラーが生じたことを示すエラーコードを自動搬入出装置２０に送信して、処理を終了する（ステップ９７）。エラーコードを受信した自動搬入出装置２０側の処理は、図３で示す手順を実行すればよく、エラーが発生したら自動搬入出装置２０の動作を停止させることができる。
【００４５】
ここで、図７を用いて、ロータの回転角度のズレを検出する状態を説明する。図７は遠心分離機１の異常時における識別子検出時のモータ回転角度を示す図である。ロータ３が回転を開始すると、回転角が約５０度の位置にてセンサ１３が識別子１２の近接を検出する。回転１回目の回転角度がＸ１である。ここで、何らかの理由によってロータ３とモータ８の円周方向の相対的な位置がずれた場合は、ｎ番目の回転角度Ｘｎ＋１のように、正常状態での回転角度Ｘ０（図中点線で示す位置）との差が生じてくる。図中で、回転角度Ｘｎではこの差が、許容できる誤差の範囲が乖離許容値Ａ内におさまっている。しかしながら、（ｎ＋１）番目の識別子検出時における回転角度Ｘｎ＋１は、正常状態での識別子検出時における回転角度Ｘ０との差の絶対値が乖離許容値Ａ以上となるため、制御装置９はこの状態を異常と判定し、アラームを出力する。尚、図７では説明のために乖離許容値Ａの範囲を大きく図示しているが、実際には自動搬入出装置による試料の搬入又は搬出位置や遠心分離機１のロータ３停止位置等を考慮し、試料の搬入又は搬出時の自動搬入出装置と試料の予期せぬ状態での接触による装置の異常停止を防ぐことが可能な値に設定する。
【００４６】
以上のように、第二の実施例では遠心運転中にも、ロータに取り付けられた識別子をセンサが検出した時のモータの回転角度Ｘｎと、正常状態での識別子検出時における回転角度Ｘ０を比較することによって、所定以上の乖離が認められた場合にこれを異常と判定してアラームを出力するので、ロータのがたつきなどの異常状態を即座に検出することができる。
【００４７】
以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、本実施例では自動搬入出装置２０を接続された遠心分離機１の例で説明したが、自動搬入出装置２０を接続されていないで試料の搬入又は搬出を手動で行う遠心分離機であっても本発明は適用可能である。また、遠心分離機からエラーの発生を報告する外部装置は、自動搬入出装置２０だけでなく、ホストコンピュータやサーバー等の制御装置であっても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１ 遠心分離機 ２ 筐体 ３ ロータ ４ バケット
５ ロータ室 ６ ドア ８ モータ ９ 制御装置
１０ エンコーダ １１ 記憶装置 １２ 識別子
１３ センサ １４ シャフト ２０ 自動搬入出装置
２１ 水平面移動アーム ２２ 昇降アーム ２３ ハンド
２５ 制御装置 ２７ 通信線
Ｘ０ 記憶手段に予め記憶させた識別子検出時の正常なモータ回転角度
Ｘｎ ｎ番目の識別子検出時におけるモータ回転角度（但し、ｎは自然数）
Ｘｎ＋１ （ｎ＋１）番目の識別子検出時におけるモータ回転角度（但し、ｎは自然数）
Ａ Ｘ０とＸｎの乖離許容値
【技術分野】
【０００１】
本発明はロータを所望の回転角度で停止制御する遠心分離機に関し、特にロータとモータのシャフトとの固定に緩みが生じたか否かを精度良く検出することができる遠心分離機を提供することにある。
【背景技術】
【０００２】
遠心分離機を用いた試料の分離において、試料の搬入及び搬出を、遠心分離機の外部装置として設けられた自動搬入出装置を用いて自動で行うシステムが知られている。そのシステムにおいては、自動搬入出装置が遠心分離機への試料の搬入出だけでなく、遠心分離機のロータの回転開始指示等を発する。自動搬入出装置は、遠心分離機から運転の完了信号を受信すると、遠心分離機から試料の自動搬出を実行する。自動搬入出装置は通信線によって遠心分離機と接続され、双方向に通信を行う。あるいは遠心分離機と自動搬入出装置が一体であり、同一の制御部で制御するシステムも知られている。
【０００３】
自動搬入出装置を用いて試料を遠心分離機に自動で搬入又は搬出する場合、自動搬入出装置の運搬機構によって試料が搬入又は搬出される位置に、バケット（試料受部）が停止するように遠心分離機のロータの回転角度を精度良く制御する必要がある。従来技術においては、モータの回転角度を検出可能なエンコーダを設け、モータに固定したロータが所定の位置に停止した際のモータの回転角度を記憶し、ロータを所望の位置に停止制御する場合には記憶したモータの回転角度を目標値としてモータの停止制御を行うようにしている。
【０００４】
もしモータのシャフトとロータ間の固定が緩んで、シャフトに対するロータの取り付け角度が変化してしまうと、目標値通りにモータを停止制御してもロータを所望の回転角度に停止できず、試料の搬入又は搬出を行う自動搬入出装置の運搬機構が相対角度を持って位置することになり、運搬機構がロータやバケットと予期せぬ状態で接触してしまい、試料の搬入又は搬出ができない恐れがある。このため特許文献１の技術では、ロータの回転速度とモータの回転速度を別々に検出して比較することで、モータとロータ間の緩み発生を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１０７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で記載されている技術では、ロータの回転速度とモータの回転速度を別々に検出して両者を比較することによって、ロータとモータ間の緩みが生じた場合に異常として検知することが可能である。しかしながら、試料を搬入してからロータが整定状態になるまでにモータとロータ間の何らかの理由で取り付け角度が変わってしまった場合であって、その取り付け角度のズレがモータの回転中に変化しなければ、整定状態でのロータの回転速度とモータの回転速度が同一となり、一見すると何ら異常が無いように見える。その場合は、たとえモータを正確な位置に停止制御してもロータの停止位置は所望の回転角度からずれてしまうので、自動搬入出装置の運搬機構によるラック（試料の入った容器を保持する部材）の搬入又は搬出が正しくできない恐れがある。また、わずかな緩みにより少しずつロータとモータの角度がずれる場合は異常を検出することが難しい。
【０００７】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ロータとモータの回転軸との間の緩みを精度良く検出することができる遠心分離機を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、モータを所定の回転角度で停止制御した際に、ロータの取り付け状態が正常か否かを判定することができる遠心分離機を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、ロータの取り付け緩みを検出して自動搬入出装置にエラー信号を発することにより自動搬入出装置による適切な制御を可能とした遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１１】
本発明の一つの特徴によれば、遠心分離される試料を収容するロータと、ロータを回転駆動するモータと、ロータの特定の回転位置を非接触で検出するセンサと、モータの回転角度を検出するエンコーダと、センサとエンコーダの出力信号を用いてモータの回転を制御する制御部を有する遠心分離機であって、制御部が所定の回転位置にモータを停止制御したときに、正常時にはセンサが必ず回転位置を検出できるように設計する。モータを停止した際にセンサが回転位置を検出できない場合、制御部は動作が異常であると判定し、アラームを発する。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、ロータには特定の回転位置の識別子としてマグネットが取り付けられ、センサはマグネットの近接を検出する磁気センサで構成する。制御部は、モータを停止した際に磁気センサがマグネットの磁気を検出できない場合にアラームを発する。さらに、遠心分離機には、バケットに試料を搬入及び搬出する自動搬入出装置が接続され、制御部はアラームとして自動搬入出装置にエラー信号（エラーコード）を送信する。自動搬入出装置は、エラー信号を受信したら遠心分離機からの試料の自動搬入出を停止する。
【００１３】
本発明のさらに他の特徴によれば、遠心分離される試料を収容するロータと、ロータを回転駆動するモータと、ロータの特定の回転位置を非接触で検出するセンサと、モータの回転角度を検出するエンコーダと、センサとエンコーダの出力信号を用いてモータの回転を制御する制御部を有する遠心分離機であって、制御部にはセンサが特定の回転位置を検出したときのエンコーダで検出した回転角度を記憶する記憶手段を設けた。制御部はモータの回転中に、センサが特定の回転位置を検出したときのエンコーダで検出した回転角度が記憶された回転角度（正常なモータ回転角度）に対して所定の値以上乖離したかどうかを監視し、乖離したときに動作が異常であると判定し、モータを停止させる。ロータの回転位置を検出するセンサとしては、ロータに取り付けたマグネットと、マグネットの近接を検出する磁気センサで構成すると好ましい。遠心分離機には、ロータに試料の搬入及び搬出を行う自動搬入出装置が接続され、制御部はモータを停止させた際に自動搬入出装置にエラー信号を送信する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、遠心分離機は、所定の回転位置でモータを停止制御した際に必ずセンサが回転位置を検出できるように制御し、モータを停止した際にセンサが回転位置を検出できない場合はアラームを発するので、ロータとモータの固定に緩みが生じてロータが所望の回転角度で停止しなかった場合の異常を検知できる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、ロータには特定の回転位置の識別子としてマグネットが取り付けられ、センサはマグネットの近接を検出する磁気センサであるので、使用する部品が安価で済む上に信頼性の高い回転位置検出機構を実現できる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、制御部はモータを停止した際に磁気センサがマグネットの磁気を検出できない場合にアラームを発すので、作業者は異常の発生を容易に知ることができ、適切な対応を迅速に行うことが可能となる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、遠心分離機には、ロータ(バケット)に試料を保持する容器を装着及び取り外しを行う自動搬入出装置が接続され、制御部はアラームとして自動搬入出装置にエラー信号を送信するので、自動搬入出装置に接続される遠心分離機において、自動搬入出装置側に異常の発生を適切に通知することができる。この機構は、自動搬入出装置側が１台以上の遠心分離機の制御を行うような構成においても有用であり、自動搬入出装置による遠心分離機の遠隔管理の信頼性を大きく向上させることができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、エラー信号を受信した自動搬入出装置は、遠心分離機からの試料の自動搬出を停止させるので、試料の搬出時及び次の試料搬入時の自動搬入出装置とロータの予期せぬ状態での接触による装置の異常停止を未然に防ぐ事ができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、モータの回転中にセンサが特定の回転位置を検出したときのエンコーダで検出した回転角度が、記憶された正常時の回転角度に対して所定の値以上乖離したときに異常と判定するので、遠心運転中にロータとモータの固定に緩みが生じた場合に迅速に検知できる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、ロータには特定の回転位置の識別子としてマグネットが取り付けられ、センサとしてマグネットの近接を検出する磁気センサを用いるので、使用する部品が安価で済む上に信頼性の高い回転位置検出機構を実現できる。
【００２１】
請求項８の発明によれば、遠心分離機には、ロータに試料の搬入及び搬出を行う自動搬入出装置が接続され、制御部はアラームとして自動搬入出装置にエラー信号を送信するので、自動搬入出装置に接続される遠心分離機において、自動搬入出装置側に異常の発生を適切に通知することができる。また、ロータとモータの固定に緩みが生じた状態での試料の搬出又は搬入を行うことを未然に防止できる。
【００２２】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例に係る遠心分離機１及び自動搬入出装置２０のシステム構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例に係る遠心分離機１の回転停止時の異常検出手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例に係る自動搬入出装置２０の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第二の実施例に係る遠心分離機１の遠心運転中の異常検出を行うための準備手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第二の実施例に係る遠心分離機１の遠心運転中の異常検出手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第二の実施例に係る遠心分離機１の正常時における識別子検出時のモータ回転角度を示す図である。
【図７】本発明の第二の実施例に係る遠心分離機１の異常時における識別子検出時のモータ回転角度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
【００２５】
図１は、本発明の実施例に係る遠心分離機１の全体構成を示す図である。遠心分離機１は、筐体２の内部に、遠心分離する試料を収容するスイング式のロータ３と、ロータ３とシャフト１４を固定されてロータ３を回転駆動するモータ８を備え、ロータ３には識別子１２が取付けられ、ロータ３が所定の回転角度で停止したときに識別子１２を検出できる位置にセンサ１３を設置する。識別子１２はロータ３の円周上の一箇所に設けるのが好ましく、その場合、センサ１３が検出する回転角度は１周に１箇所である。識別子１２を円周上の一箇所に設けるのが好ましいとする理由は、一箇所のセンサ１３で複数箇所の識別子１２を検出する場合、ロータ３の停止位置にズレが生じていてもセンサ１３が本来検出するべき識別子１２とは別な位置に取り付けられた識別子を検出した場合に異常と判定することが難しくなるためであり、複数のセンサを用いる、あるいは別な検出方法を用いる等の工夫により発明の目的を達成できれば、識別子１２は一箇所に限らなくても良い。識別子１２はマグネットで構成し、センサ１３には安価なホールＩＣで構成できるが、マグネットやホールＩＣ以外の非接触で検出できる公知のセンサを用いても良い。
【００２６】
モータ８の回転軸には回転速度および回転角度を検出するためのエンコーダ１０が取り付けられ、エンコーダ１０によって検出されたモータ８の回転角度をもとに制御装置９がモータ８の回転制御を行う。制御装置９にはセンサ１３の出力信号が入力され、検出信号を用いて識別子１２の検出信号を監視する。ロータ３とシャフト１４の固定に緩みが生じなければ、モータ８が所定位置で停止する度にセンサ１３は識別子１２の近接を検出する。仮に、何らかの原因によってロータ３とシャフト１４の固定が緩んで取り付け角度がずれてしまうと、モータ８が所定位置に停止してもセンサ１３は識別子１２の近接を検出しないことになる。本実施例では、制御装置９に記憶装置１１を設け、センサ１３が識別子１２の近接を検出した時のモータ８の回転角度を記憶装置１１に記憶するようにした。制御装置９は、制御装置９の内部または外部に設けた公知の記憶手段を用いることができ、例えばＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリを用いることができる。
【００２７】
遠心分離機１の近傍には自動搬入出装置２０が設けられる。自動搬入出装置２０の運搬機構は、水平面移動アーム２１と、水平面移動アーム２１に取り付けられる昇降アーム２２と、昇降アーム２２の下に設けられるハンド２３によって構成され、試料の入った容器を保持するラックをロータ３のバケット４に自動で搬入又は搬出する。尚、バケット４にラックを搬入又は搬出する際には、遠心分離機１の小型のドア６が自動で開閉される。この開閉のために遠心分離機の制御装置９から制御可能な開閉機構が設けられるが、その開閉機構は公知の技術を用いればよいので、本明細書ではその説明を省略している。また、小型のドア６に加えて、ロータ３をロータ室５の内部へ装着し、又は取り外すための大型のドアが設けられるが図示を省略している。自動搬入出装置２０には、水平面移動アーム２１、昇降アーム２２、ハンド２３等の操作を制御する制御装置２５が設けられ、制御装置２５は制御装置９と通信線２７を介して接続され、制御装置９と制御装置２５で双方向に情報のやりとりを行うことができる。尚、制御装置９と制御装置２５を同一の制御装置としても良い。
【００２８】
図２は、本発明の実施例に係る遠心分離機１の停止制御時の異常検出を示すフローチャートである。このフローチャートで示す手順の制御は、制御装置９に含まれる図示しないマイクロコンピュータがコンピュータプログラムを実行することによって実現できる。最初に処理が開始されると自動搬入出装置２０によって試料の入った容器（試験管）が装着された図示されていないラックがロータ３のバケット４に自動搬入される（ステップ５１）。ここで、自動搬入出装置２０によって搬入される部分はラック単位であっても良いし、試料の入った容器単位であっても良いが、ロータ３による遠心分離回転が可能な状態になるように、自動搬入出装置２０で搬入動作を完了させることが重要である。
【００２９】
次にユーザ(作業者)は、遠心運転を継続する時間である遠心運転時間や、ロータ室５を冷却する際の制御温度等の遠心運転条件を設定して、運転の開始を指示する（ステップ５２）。遠心分離機１には遠心運転条件等を入力する操作部（図１では記載を省略）があり、遠心運転時間は作業者（ユーザ）が操作部から設定可能である。尚、遠心運転条件等の設定では、遠心分離機１側から入力するのではなく、自動搬入出装置２０の制御装置２５から、或いは他の外部制御装置から通信線２７等を介して遠心分離機１の制御装置９に送信することにより設定するようにしても良い。尚、図２のフローチャートでは自動搬入出装置での試料搬入後に遠心運転条件の設定を行う例を示したが、試料搬入前に予め設定しておいても良いし、前回設定から変更が無い場合は設定作業を省略することも可能である。
【００３０】
遠心分離運転が開始されると、制御装置９は設定された時間の遠心分離運転を行い（ステップ５３）、設定時間が経過するまで遠心分離運転を継続させる（ステップ５４）。ステップ５３における遠心分離運転の制御は、公知の方法を用いて行えば良いのでここでの詳細な説明は省略する。また、ステップ５３における遠心分離運転は、常に同じ遠心分離条件で行う必要はなく、途中でロータ３の回転数を高くする或いは低くする等の変化をつけても良いが、これらの制御方法も公知であるので説明を省略する。
【００３１】
遠心運転を開始してから設定時間が経過すると、制御装置９はモータ８の停止命令を実行し、エンコーダ１０によって検出したモータ８の回転角度を監視しながら、予め記憶した目標の回転角度で停止するようにモータ８を制御する（ステップ５５）。尚、モータ８の停止命令は、遠心分離運転中にユーザ（作業者）による操作部からの操作によっても実行可能である。次に、エンコーダ１０で検出したモータ８の回転角度を制御装置９が監視し、モータ８が所定の回転角度で停止したことを確認したら（ステップ５６）、制御装置９はセンサ１３が識別子１２の近接を検出しているか識別子検出信号によって確認する（ステップ５７）。センサ１３が識別子１２の近接を検出している場合、制御装置９は通常動作の正常停止と判断し、制御装置９は通信線２７を介して自動搬入出装置２０の制御装置２５に遠心分離運転の正常運転終了を示すコードを送出する（ステップ５８）。正常運転終了コードを受信した自動搬入出装置２０の制御装置２５は、水平面移動アーム２１、昇降アーム２２、ハンド２３等の操作を行い、バケット４にセットされているラックをバケット４から取り外して所定の位置まで運搬する（ステップ５９）。
【００３２】
ステップ５７においてセンサ１３が識別子１２の近接を検出しないときは、制御装置９はその状態を異常と判定してアラームを出力する（ステップ６０）。アラームの出力の仕方は種々考えられるが、図示しない操作部の表示画面上にて「ロータの取り付け状態を確認してください。」等の表示をすると共に、アラーム音を発するように構成すると良い。次に、制御装置９は、通信線２７を介して自動搬入出装置２０の制御装置２５に対してエラーが発生したことを示すエラー信号（エラーコード）を送出する（ステップ６１）。エラーコードを受信した自動搬入出装置２０は、ラックの搬出動作を中止することができる。この場合は、ユーザが状態を目視しながら手でバケット４からラックを搬出することができる。
【００３３】
図３は、遠心分離機１から制御信号を受信した際の自動搬入出装置２０の動作手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、自動搬入出装置２０の制御装置２５に含まれる図示しないマイクロコンピュータがコンピュータプログラムを実行することによってソフトウェア制御により実現することができる。
【００３４】
遠心分離機１から自動搬入出装置２０に送られる制御コードは、遠心分離機１の状態を示すコード、自動搬入出装置２０から遠心分離機１に対する制御命令に対する応答を示すコード等、種々のコードが含まれる。遠心分離機１から自動搬入出装置２０に制御コードが送られるタイミングは任意であるが、ここでは図２のステップ５８、６０にて遠心分離機１から自動搬入出装置２０に制御コードが送られた場合の動作の例として説明する。
【００３５】
まず、自動搬入出装置２０は通信線２７を介して遠心分離機１から送出された制御コードを受信する（ステップ７１）。次に、自動搬入出装置２０の制御装置２５は、その制御コードが図２のステップ６０で送出されたエラーコードであるか否かを判定する（ステップ７２）。エラーコードで無くて、遠心分離の正常終了コードが含まれる場合は、試料の自動搬出動作を行う（ステップ７３）。ステップ７２において、制御コードがエラーコードである場合は、モータ８を停止した際にセンサ１３がロータ３の識別子１２を検出できない状態（図２のステップ６０）であるので、自動搬入出装置２０は自動搬出動作を中止し（ステップ７５）、自動搬入出装置２０側の表示装置（図示せず）に、異常が発生して動作を中止したことを示すアラーム表示を行い（ステップ７６）、処理を終了する。また、ステップ７４において自動搬出の際に正常終了しなかった場合も、アラーム表示を行って処理を終了する（ステップ７６）。
【００３６】
本実施例においてはロータ３とモータ８の固定に緩みが生じてロータが所望の回転角度で停止しなかった場合に、遠心分離機１は異常を検知できるだけでなく、自動搬入出装置２０にエラーコードとして送信するので、エラーの発生通知を受けた自動搬入出装置２０は自動搬出動作をただちに中止することができる。また、エラーの発生時には、遠心分離機１又は／及び自動搬入出装置２０の表示装置にアラーム表示がされるので、ユーザは事後の適切な対応を行うことができる。
【００３７】
以上、図２のフローチャートで示した手順では、遠心分離運転を行ってロータ３の回転が停止した際に停止状態が正常であるか否かを検出している。しかしながら、遠心分離運転開始前の停止時に図２のステップ５６〜６０の手順を実行して、自動搬入出装置２０による試料の搬入に先だって回転位置が正常であるか否かを検出するようにしても良い。このように、遠心分離運転の開始前と開始後の双方の状態において、図２のステップ５６〜６０の手順を実行することにより信頼性が高い遠心分離機を実現することができる。
【実施例２】
【００３８】
次に、図４〜図７を用いて、本発明の第二の実施例に係る遠心分離機１の遠心運転中の異常検出方法について説明する。図４は本発明の第二の実施例に係る遠心分離機１の遠心運転中の異常検出を行うための準備手順を示すフローチャートである。図４の手順では正常状態におけるセンサ１３が識別子１２の近接を検出した時のエンコーダ１０によって検出されたモータ８の回転角度Ｘ０を記憶装置１１に予め記憶させるものである。
【００３９】
まず、図示しない操作部からの操作等によってティーチング開始の命令が実行されると制御装置９はティーチングモードに移行する。ティーチングモードは、例えば、製造工場内で遠心分離機１が組み上がった時、遠心分離機１を顧客に納入した時、又は納入後のメンテナンス時であってロータ、センサ、制御装置等の着脱や交換時に製造者またはサービスマンが行う。ティーチングモードに移行すると、制御装置９はモータ８を回転させる（ステップ８１）。この際、ロータ３に取り付けられた識別子１２がセンサ１３に近接すると、センサ１３は識別子検出信号を発し、制御装置９に識別子１２の検出が伝達される（ステップ８２）。制御装置９はエンコーダ１０が検出したモータ８の回転角度とセンサ１３からの識別子検出信号を監視し、正常状態における識別子検出時の回転角度Ｘ０を記憶装置１１に記憶させる（ステップ８３）。ここで、回転角度Ｘ０について図６を用いて説明する。
【００４０】
図６は遠心分離機１の正常時における識別子検出時のモータ回転角度を示す図である。図６において横軸はモータ８の回転角度であり、この角度はエンコーダ１０によって検出される回転角度と等しい。これはエンコーダ１０の構成要素がモータ８のシャフト１４に取り付けられるためである。図６の状態では、識別子検出時の回転角度Ｘ０が約５０度の場合を示している。本実施例の構成においては、ロータ３が０度の位置（矢印１０１）から１回転して再び０度の位置（矢印１０２）に到達するまでに、識別子の検出が一回だけ（Ｘ０のみ）である。
【００４１】
再び図４のフローチャートに戻る。ステップ８３において、図６で示した識別子検出時の回転角度Ｘ０を記憶装置１１に記憶したらティーチング終了となる。尚、ステップ８２による検出は、一回転だけの検出でなく、複数回転させて回転角度のデータを複数取得して算出するようにすればより精度が高まる。
【００４２】
次に、遠心運転中における異常検出処理の手順について図５のフローチャートで説明する。図５は、まず、自動搬入出装置２０により試料の搬入が完了すると、制御装置９は遠心運転を開始する。遠心運転を開始すると、制御装置９はモータ８を加速して設定された回転速度で回転させる（ステップ９１）。モータ８が回転すると、ロータ３に取り付けられた識別子１２がセンサ１３に近接する毎にセンサ１３は識別子検出信号を発して制御装置９に出力する。この出力信号を用いて制御装置９はモータ８の回転位置を検出する（ステップ９２）。ここで、自然数ｎを用いてｎ番目の識別子検出と表現する。制御装置９はエンコーダ１０が検出したモータ８の回転角度とセンサ１３からの識別子検出信号を監視し、ｎ番目の識別子検出時における回転角度Ｘｎを記憶装置１１に記憶する（ステップ９３）。
【００４３】
次に制御装置９は、図６で説明したティーチングによって予め記憶装置１１に記憶しておいた正常状態における識別子検出時の回転角度Ｘ０とｎ番目の識別子検出時における回転角度Ｘｎを比較し、両者の差の絶対値が所定の乖離許容値Ａ未満か否かを確認する（ステップ９４）。ここで、ｎ番目の識別子検出時における回転角度Ｘｎが、正常状態での識別子検出時における回転角度Ｘ０との差の絶対値が乖離許容値Ａ未満の場合は、ステップ９１に戻り制御装置９はモータ回転を続行する（ステップ９１）。回転角度Ｘｎと回転角度Ｘ０との差の絶対値が乖離許容値Ａ以上の場合は、制御装置９はモータ８の強制的な減速を開始させて（ステップ９５）、エラーが発生した事を示すアラームを出力する（ステップ９６）
【００４４】
通常、ロータ３とモータ８の固定に緩みが生じてその相対的な位置がずれることはほとんど考えられない。しかしながら、万が一そのような状況が生じてしまったとしても、本実施例の構成では回転角度Ｘｎと回転角度Ｘ０を比較して監視することによって、ロータ３の回転中に迅速に異常状態を検知することができる。また、異常状態を検知した場合には、通常あり得ないような状態であることから、自動搬入出装置２０によるその後の制御をストップさせてユーザによって事後の対応が可能なように、モータ８の強制的な減速を開始し（ステップ９５）、音や画面表示によってアラームを出力するようにした（ステップ９６）。さらに、エラーが生じたことを示すエラーコードを自動搬入出装置２０に送信して、処理を終了する（ステップ９７）。エラーコードを受信した自動搬入出装置２０側の処理は、図３で示す手順を実行すればよく、エラーが発生したら自動搬入出装置２０の動作を停止させることができる。
【００４５】
ここで、図７を用いて、ロータの回転角度のズレを検出する状態を説明する。図７は遠心分離機１の異常時における識別子検出時のモータ回転角度を示す図である。ロータ３が回転を開始すると、回転角が約５０度の位置にてセンサ１３が識別子１２の近接を検出する。回転１回目の回転角度がＸ１である。ここで、何らかの理由によってロータ３とモータ８の円周方向の相対的な位置がずれた場合は、ｎ番目の回転角度Ｘｎ＋１のように、正常状態での回転角度Ｘ０（図中点線で示す位置）との差が生じてくる。図中で、回転角度Ｘｎではこの差が、許容できる誤差の範囲が乖離許容値Ａ内におさまっている。しかしながら、（ｎ＋１）番目の識別子検出時における回転角度Ｘｎ＋１は、正常状態での識別子検出時における回転角度Ｘ０との差の絶対値が乖離許容値Ａ以上となるため、制御装置９はこの状態を異常と判定し、アラームを出力する。尚、図７では説明のために乖離許容値Ａの範囲を大きく図示しているが、実際には自動搬入出装置による試料の搬入又は搬出位置や遠心分離機１のロータ３停止位置等を考慮し、試料の搬入又は搬出時の自動搬入出装置と試料の予期せぬ状態での接触による装置の異常停止を防ぐことが可能な値に設定する。
【００４６】
以上のように、第二の実施例では遠心運転中にも、ロータに取り付けられた識別子をセンサが検出した時のモータの回転角度Ｘｎと、正常状態での識別子検出時における回転角度Ｘ０を比較することによって、所定以上の乖離が認められた場合にこれを異常と判定してアラームを出力するので、ロータのがたつきなどの異常状態を即座に検出することができる。
【００４７】
以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、本実施例では自動搬入出装置２０を接続された遠心分離機１の例で説明したが、自動搬入出装置２０を接続されていないで試料の搬入又は搬出を手動で行う遠心分離機であっても本発明は適用可能である。また、遠心分離機からエラーの発生を報告する外部装置は、自動搬入出装置２０だけでなく、ホストコンピュータやサーバー等の制御装置であっても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１ 遠心分離機 ２ 筐体 ３ ロータ ４ バケット
５ ロータ室 ６ ドア ８ モータ ９ 制御装置
１０ エンコーダ １１ 記憶装置 １２ 識別子
１３ センサ １４ シャフト ２０ 自動搬入出装置
２１ 水平面移動アーム ２２ 昇降アーム ２３ ハンド
２５ 制御装置 ２７ 通信線
Ｘ０ 記憶手段に予め記憶させた識別子検出時の正常なモータ回転角度
Ｘｎ ｎ番目の識別子検出時におけるモータ回転角度（但し、ｎは自然数）
Ｘｎ＋１ （ｎ＋１）番目の識別子検出時におけるモータ回転角度（但し、ｎは自然数）
Ａ Ｘ０とＸｎの乖離許容値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心分離される試料を収容するロータと、
前記ロータを回転駆動するモータと、
前記ロータの特定の回転位置を非接触で検出するセンサと、
前記モータの回転角度を検出するエンコーダと、
前記センサと前記エンコーダの出力信号を用いて前記モータの回転を制御する制御部を有する遠心分離機であって、
前記制御部は、
前記センサが回転位置を検出できる回転角度に前記モータを停止するように制御し、
前記モータを停止した際に前記センサが回転位置を検出できない場合はアラームを発することを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記ロータには特定の回転位置の識別子としてマグネットが取り付けられ、
前記センサは前記マグネットの近接を検出する磁気センサであることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記制御部は、前記モータを停止した際に前記磁気センサが前記マグネットの磁気を検出できない場合にアラームを発することを特徴とする請求項２に記載の遠心分離機。
【請求項４】
前記遠心分離機には、前記ロータに試料を保持する容器を装着及び取り外しを行う自動搬入出装置が接続され、
前記制御部は、アラームとして前記自動搬入出装置にエラー信号を送信することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項５】
前記自動搬入出装置は、エラー信号を受信したら前記遠心分離機からの試料の自動取り外しを停止することを特徴とする請求項４に記載の遠心分離機。
【請求項６】
遠心分離される試料を収容するロータと、
前記ロータを回転駆動するモータと、
前記ロータの特定の回転位置を非接触で検出するセンサと、
前記モータの回転角度を検出するエンコーダと、
前記センサと前記エンコーダの出力信号を用いて前記モータの回転を制御する制御部を有する遠心分離機であって、
前記制御部は、
前記センサが特定の回転位置を検出したときの前記エンコーダで検出した回転角度を記憶し、
前記モータの回転中に、前記センサが特定の回転位置を検出したときの前記エンコーダで検出した回転角度が、記憶された回転角度に対して所定の値以上乖離したときに前記モータを停止することを特徴とする遠心分離機。
【請求項７】
前記ロータには特定の回転位置の識別子としてマグネットが取り付けられ、
前記センサは前記マグネットの近接を検出する磁気センサであることを特徴とする請求項６に記載の遠心分離機。
【請求項８】
前記遠心分離機には、前記ロータに試料を保持する容器を装着及び取り外しを行う自動搬入出装置が接続され、
前記制御部は、前記モータを停止させた際に前記自動搬入出装置にエラー信号を送信することを特徴とする請求項７に記載の遠心分離機。
【請求項１】
遠心分離される試料を収容するロータと、
前記ロータを回転駆動するモータと、
前記ロータの特定の回転位置を非接触で検出するセンサと、
前記モータの回転角度を検出するエンコーダと、
前記センサと前記エンコーダの出力信号を用いて前記モータの回転を制御する制御部を有する遠心分離機であって、
前記制御部は、
前記センサが回転位置を検出できる回転角度に前記モータを停止するように制御し、
前記モータを停止した際に前記センサが回転位置を検出できない場合はアラームを発することを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記ロータには特定の回転位置の識別子としてマグネットが取り付けられ、
前記センサは前記マグネットの近接を検出する磁気センサであることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記制御部は、前記モータを停止した際に前記磁気センサが前記マグネットの磁気を検出できない場合にアラームを発することを特徴とする請求項２に記載の遠心分離機。
【請求項４】
前記遠心分離機には、前記ロータに試料を保持する容器を装着及び取り外しを行う自動搬入出装置が接続され、
前記制御部は、アラームとして前記自動搬入出装置にエラー信号を送信することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項５】
前記自動搬入出装置は、エラー信号を受信したら前記遠心分離機からの試料の自動取り外しを停止することを特徴とする請求項４に記載の遠心分離機。
【請求項６】
遠心分離される試料を収容するロータと、
前記ロータを回転駆動するモータと、
前記ロータの特定の回転位置を非接触で検出するセンサと、
前記モータの回転角度を検出するエンコーダと、
前記センサと前記エンコーダの出力信号を用いて前記モータの回転を制御する制御部を有する遠心分離機であって、
前記制御部は、
前記センサが特定の回転位置を検出したときの前記エンコーダで検出した回転角度を記憶し、
前記モータの回転中に、前記センサが特定の回転位置を検出したときの前記エンコーダで検出した回転角度が、記憶された回転角度に対して所定の値以上乖離したときに前記モータを停止することを特徴とする遠心分離機。
【請求項７】
前記ロータには特定の回転位置の識別子としてマグネットが取り付けられ、
前記センサは前記マグネットの近接を検出する磁気センサであることを特徴とする請求項６に記載の遠心分離機。
【請求項８】
前記遠心分離機には、前記ロータに試料を保持する容器を装着及び取り外しを行う自動搬入出装置が接続され、
前記制御部は、前記モータを停止させた際に前記自動搬入出装置にエラー信号を送信することを特徴とする請求項７に記載の遠心分離機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２００６３０（Ｐ２０１２−２００６３０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５３８０（Ｐ２０１１−６５３８０）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]