用於胸片架的旋轉機構及其胸片架和拍片機的製作方法

2023-06-06 09:02:06 4

專利名稱：用於胸片架的旋轉機構及其胸片架和拍片機的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及X射線拍片機領域，尤其涉及一種用於胸片架的旋轉機構及其 胸片架和拍片機。
背景技術：
目前市場上存在的X射線拍片機，根據成本，主要分為經濟型拍片機和非經濟型 拍片機。對於經濟型拍片機的拍片盒，一般為固定式的，其結構簡單，沒有旋轉運動，只能 進行上下運動，主要用於拍胸片。根據成相介質，主要分為膠片拍片機、CR(Computerized Radiography, X射線計算機處理拍片技術)拍片機和DR (Digital Radiography, X射線數 字平板拍片技術)拍片機三種類型。CR拍片機是膠片到數字介質間的過渡機型。當前在臨床上廣泛使用的是DR拍片機，其能夠實現一機多功能。也就是要求其不 但能夠上下運動，而且也要具有旋轉功能，即能夠以傾斜角度來拍攝諸如頭顱的影像。作為一款多功能數字拍片機中的重要部件，例如胸片架能夠針對不同的應用需 求，將拍片盒移動到不同的高度位置，同時還能夠對其進行旋轉而使其保持在與豎直平 面-20°至90°間的任何位置。如圖1所示，圖示了一種典型的胸片架，在機械結構上，其主要包括立柱1、滑車2、 拍片盒3和旋轉機構。其中，滑車2安裝在立柱1上並且能夠在豎直方向上上下移動；旋轉 機構置於滑車2上用於驅動拍片盒3使其處於任何高度及角度。另外，旋轉機構也可以與 滑車2集成在一起。再如圖1所示，旋轉機構包括旋轉軸4、氣彈簧5、滾珠絲槓螺母座7、連杆6、滾珠 絲槓支座12、剎車16、離合器14、傳動皮帶15及滾珠絲槓17和電機8，所述電機8通過所 述傳動皮帶15傳動而驅動所述離合器14，所述離合器14與所述滾珠絲槓17聯結，所述滾 珠絲槓17與所述滾珠絲槓支座12和所述滾珠絲槓螺母座7聯結，所述連杆6和所述氣彈 簧5並行且與所述滾珠絲槓螺母座7聯結，所述剎車16位於所述滾珠絲槓17的一端。該 旋轉機構主要用於實現拍片盒3的旋轉運動，該旋轉機構上的支座與旋轉彎板18相連接， 從而其作用於旋轉彎板18，使固定在旋轉彎板18上的拍片盒3繞旋轉軸4轉動。氣彈簧5 與連杆6的上端與旋轉機構的上支座鉸鏈連接。氣彈簧5的下端與固定在旋轉機構底座的下支座鉸鏈連接，形成二力杆機構。氣 彈簧5始終用於平衡拍片盒3的重量產生的重力矩，氣彈簧5與彈簧近似，受到外力而被壓 縮，外力減小到無法平衡其伸出力時，其向外伸展。氣彈簧長度的變化與拍片盒3的旋轉角 度保持一致，氣彈簧力臂(支撐力方向與旋轉軸心距離)隨著角度變化，所以可以用氣彈簧 5的支撐力矩的大小隨角度的變化模擬拍片盒3的重力矩隨角度的變化，達到近似平衡的 效果。當拍片盒3轉動到近90度時，拍片盒3的重力矩隨角度變化逐漸趨近於0，氣彈簧5 的支撐力矩也減小到最小值(大於0)，因此拍片盒3旋轉到接近90度時，氣彈簧的5支撐 力矩大於重力矩，便形成過剩的平衡力矩，成為拍片盒3旋轉的外力。連杆6的下端與絲槓螺母座7鉸鏈連接，用於傳動電動和手動操作力，實現拍片盒3旋轉。連杆6的長度保持不變，下端隨絲槓螺母座7水平移動，上端作用於上支座，與拍片 盒3 —起圍繞旋轉軸4做旋轉運動。連杆6的轉矩隨其上的作用力及力臂(連杆軸心線到 旋轉軸心的距離)的變化而變化。在圖1中還包括電機8，其可以驅動旋轉機構轉動，具體地其通過滾珠絲槓螺母座 7和連杆6驅動拍片盒3轉動到任何位置和角度。另外，位於電機8和滾珠絲槓螺母座7 之間的離合器14能夠實現對拍片盒3的手動操作。該電機8是驅動源。滾珠絲槓17是高 導程的，處於自由旋轉狀態時，不僅用於傳遞來自電機8的驅動力，而且可以通過滾珠絲槓 螺母座7驅動滾珠絲槓17旋轉釋放來自連杆6的力，實現手動。剎車16作用滾珠絲槓17 上，通過滾珠絲槓17的旋轉制動達到剎車的目的。離合器14使電動及手動操作能夠分別 獨立。電動操作時，手按壓電動按鈕，離合器14、電機8和剎車16同時得電，離合器14吸 合，剎車16脫開。旋轉的電機8通過皮帶15和離合器14驅動滾珠絲槓17旋轉，帶動滾珠 絲槓螺母作直線運動，滾珠絲槓螺母帶動絲槓螺母座7通過連杆6使拍片盒3繞旋轉軸4 轉動。電機8正反轉實現拍片盒3的正反向的旋轉方向。電動操作時，氣彈簧5的過剩力 矩通過連杆6給予平衡，緩起緩停的電氣控制，避免了拍片盒3衝過90度的可能。手動時，操作者一手作用於拍片盒3邊沿，另一隻手按壓手動開關，並輔助拍片盒 3的旋轉運動。當手動開關被觸發，電機8及離合器14失電，掉電剎車16得電脫開，滾珠絲 槓17與電動驅動分離，操作者的操作力通過連杆6作用於滾珠絲槓螺母座7，高導程的滾珠 絲槓17旋轉，手動操作得以實現。但是，在對拍片盒3進行手動操作的時候，該旋轉機構會出現如下問題如圖2所示，由於拍片盒3是關於旋轉軸4對稱的，所以在拍片盒3運動過程中其 重力矩符合餘旋曲線。而氣彈簧5在整個過程中忽略了力值的小線性變化，將其簡化為恆 力。當拍片盒3轉到接近90°時，由於沒有力來平橫氣彈簧5，所以拍片盒3會產生往下掉 的力F。旋轉運動越快，下掉得就越明顯。換句話說，當拍片盒3從0度到90度旋轉時，由 於氣彈簧5在近90度時力矩超過拍片盒3的重力矩，會造成拍片盒3快速下掉並衝過90 度，在拍片盒3旋轉限位的作用下停止，速度太快並加之過衝，會帶來夾手的風險。如何解決在手動操作時拍片盒3下掉的問題一直困擾著業界的技術人員。

發明內容
本發明要解決的主要技術問題是提供一種能夠防止拍片盒下掉的用於胸片架的 旋轉機構及其胸片架和拍片機。為了解決上述問題，本發明用於胸片架的旋轉機構的技術方案包括旋轉軸、氣彈 簧、連杆、滾珠絲槓螺母座、滾珠絲槓支座，剎車，離合，電機，傳動皮帶、滾珠絲槓，所述旋轉 機構包括旋轉軸、氣彈簧、連杆、滾珠絲槓螺母座、滾珠絲槓支座，剎車，離合器，電機，傳動 皮帶和滾珠絲槓，所述電機通過所述傳動皮帶傳動而驅動所述離合器，所述離合器與所述 滾珠絲槓聯結，所述滾珠絲槓與所述滾珠絲槓支座和所述滾珠絲槓螺母座聯結，所述連杆 和所述氣彈簧並行且與所述滾珠絲槓螺母座聯結，所述剎車位於所述滾珠絲槓的一端，所 述旋轉機構還包括在所述滾珠絲槓支座和所述滾珠絲槓螺母座之間設置的緩衝器。所述緩衝器受力速度越大緩衝力越大。
所述氣彈簧的軸心線不通過所述旋轉軸。此外，本發明胸片架的技術方案包括立柱、滑車、拍片盒和旋轉機構，所述旋轉機 構包括旋轉軸、氣彈簧、連杆、滾珠絲槓螺母座、滾珠絲槓支座，剎車，離合，電機，傳動皮帶、 滾珠絲槓，所述旋轉機構包括旋轉軸、氣彈簧、連杆、滾珠絲槓螺母座、滾珠絲槓支座，剎車， 離合器，電機，傳動皮帶和滾珠絲槓，所述電機通過所述傳動皮帶傳動而驅動所述離合器， 所述離合器與所述滾珠絲槓聯結，所述滾珠絲槓與所述滾珠絲槓支座和所述滾珠絲槓螺母 座聯結，所述連杆和所述氣彈簧並行且與所述滾珠絲槓螺母座聯結，所述剎車位於所述滾 珠絲槓的一端，所述旋轉機構還包括在所述滾珠絲槓支座和所述滾珠絲槓螺母座之間設置 的緩衝器。所述緩衝器受力速度越大緩衝力越大。所述氣彈簧的軸心線不通過所述旋轉軸。進一步地，本發明X射線拍片機的技術方案包括胸片架，所述胸片架包括立柱、滑 車、拍片盒和旋轉機構，所述旋轉機構包括旋轉軸、氣彈簧、連杆、滾珠絲槓螺母座、滾珠絲 槓支座，剎車，離合，電機，傳動皮帶、滾珠絲槓，所述旋轉機構包括旋轉軸、氣彈簧、連杆、滾 珠絲槓螺母座、滾珠絲槓支座，剎車，離合器，電機，傳動皮帶和滾珠絲槓，所述電機通過所 述傳動皮帶傳動而驅動所述離合器，所述離合器與所述滾珠絲槓聯結，所述滾珠絲槓與所 述滾珠絲槓支座和所述滾珠絲槓螺母座聯結，所述連杆和所述氣彈簧並行且與所述滾珠絲 槓螺母座聯結，所述剎車位於所述滾珠絲槓的一端，所述選轉機構還包括在所述滾珠絲槓 支座和所述滾珠絲槓螺母座之間設置的緩衝器。所述緩衝器受力速度越大緩衝力越大。所述氣彈簧的軸心線不通過所述旋轉軸。與現有技術相比，本發明用於胸片架的旋轉機構及其胸片架和拍片機的有益效果 為首先，由於在滾珠絲槓螺母座和滾珠絲槓支座之間設置了緩衝器，該緩衝器在其 受到力的速度大時能夠產生大的緩衝力，從而能夠很好地防止拍片盒下掉的問題。其次，由於緩衝器的生命期可以達到106次，所以提高了包含該緩衝器的機器的
可靠性。另外，由於拍片盒在從0 90度旋轉過程中，操作力在到臨近90度時有明顯的緩 衝感覺，從而操作起來更舒適。最後，本發明安裝簡單，佔用空間小，在使用條件下緩衝作用明顯。


為了對本公開內容更透徹的理解，下面參考結合附圖所進行的下列描述，在附圖 中圖1是常規胸片架的結構示意圖；圖2是拍片盒手動操作轉動時的受力示意圖；圖3是一種拍片盒橡膠限位旋轉機構的示意圖；圖4是另一種拍片盒彈簧限位旋轉機構的示意圖；圖5是本發明用於胸片架的旋轉機構的示意5
圖6是圖5中的緩衝器的力學特性示意圖；圖7是依據本發明用於胸片架的旋轉機構中的緩衝器的一個示例性實施例。
具體實施例方式下面將詳細描述本發明的具體實施例，但本發明並不限於下述具體實施例。本申請人在提出本發明的技術方案之前想到了多種技術方案，但這些方案或者存 在缺陷，或者在實現上存在困難。現在介紹其中有代表性的兩種技術方案。一種方案如圖 3所示，在拍片盒3和滑車2之間設置橡膠限位10。由於拍片盒3的運動會將橡膠限位10 從90°壓縮至91. 5°。與此同時，由於橡膠限位10的此種彈性變形能夠防止拍片盒3突 然下掉。該橡膠限位10的彈性變形範圍大約為Imm至3mm。雖然橡膠限位10的使用能夠 防止拍片盒3的突然下掉，但是卻存在對拍片盒3的碰撞，而此卻不能被吸收。如圖4所示，另一種方案是在旋轉軸4上安裝旋轉阻尼器(未示出)，並在滾珠絲 槓支座12和滾珠絲槓螺母座7之間安裝彈簧11。可是通常來講，由於旋轉軸4可安裝的空 間不大於Φ 42mm，高度不大於10. 5mm,並且緩衝力不小於12N. m (牛頓.米)，因此在旋轉軸 4上沒有空間來安裝旋轉阻尼器。圖5圖示了一種依據本發明的用於胸片架的旋轉機構的示意圖。如圖5所示，該 旋轉機構包括旋轉軸4、氣彈簧5、連杆6、滾珠絲槓螺母座7、滾珠絲槓支座12、剎車16、離 合器14、電機8、傳動皮帶15和滾珠絲槓17，以及在所述滾珠絲槓支座12和所述滾珠絲槓 螺母座7之間設置的緩衝器13。當拍片盒3接近90°時，緩衝器13突然被壓縮而產生的反作用力迫使拍片盒3保 持低速，從而防止拍片盒3突然下掉。該反作用力隨壓縮速度非線性增大。因此，對拍片盒 3所需的旋轉操作力不會瞬間變小，甚至為負。如果滾珠絲槓螺母座7的速度很快，緩衝器 13在很快被快速壓縮的同時，產生很大的緩衝力。該緩衝器13的緩衝力與碰撞物體速度。 碰撞到緩衝器的速度越快，緩衝器13的緩衝力也就越大。如果拍片盒3旋轉速度非常低， 則緩衝器13的緩衝力也就非常低，即趨近於緩衝器13的回覆力。如圖6所示，圖示了緩衝器13的所受力速度與產生的緩衝力的關係的示意圖。在 圖6中，橫軸表示行程，縱軸表示緩衝力。從圖6可以看出，緩衝器13受力速度越大，其產 生的緩衝力也就越大，也就是說其吸收的能量也就越多；緩衝器13受力速度越小，其產生 的緩衝力也就越小。如圖7所示，圖示了依據本發明用於胸片架的旋轉機構中的緩衝器的一個示例性 實施例的示意圖，是一種「中國寧波」緩衝器，其受力速度越大產生的緩衝力越大。從該圖 中可以看出該緩衝器13包括排油孔30、彈簧31、回油孔32、蓄壓海綿33、油封34、活塞杆 35、消音套36、液壓油43、內管42、活塞41、外管40、軸承39、防塵圈38和受撞頭37。其工 作原理為，當活塞杆35受衝擊時，活塞杆35帶動活塞41擠壓內管42裡面的液壓油43，液 壓油43受壓後，從內管42的排油孔30 —一排出，同時內管42排出的液壓油43也經回油 孔32回流到內管42。如果外力消失，則彈簧31迅速復位活塞杆35。液壓油43迅速回到 內管42，緩衝器13恢復初始狀態，等待下次動作。這裡所提及的「中國寧波」緩衝器13僅僅是一個示例，是出於舉例說明的目的，並 非意在對本發明的限制。當然還可以使用其它類型及廠商的緩衝器，只要對速度O.Olm/s反映敏感的緩衝器13都可。另外，由於安裝空間有限，緩衝器13還需要能夠安裝到有限的 安裝空間中。通常來講，安裝空間一般小於20 X 20 X 90mm3。對於使用「中國寧波」緩衝器13來說，在手動操作拍片盒3時，如果快速轉動拍片 盒3，緩衝器13產生的很大的緩衝力會使拍片盒3旋轉變慢。拍片盒3旋轉速度越快，緩衝 器3阻止拍片盒3旋轉的力量則越大，快速操作拍片盒3也會平穩的停到90度，避免了拍 片盒3的快速下掉及過衝形成的夾手風險。緩衝器3起到了彈簧11及限位塊10都無法替 代的緩衝作用。如果轉動操作本身很慢，即慢速轉動拍片盒3，那麼由於緩衝器13的回覆力 相對於操作力可以忽略不計，轉動本身慣性小，趨於平穩。因此緩衝器13的緩衝作用會使 操作平穩舒適。下面給出在本發明用於胸片架的旋轉機構中的一些部件的規格，當然將要在下面 給出的一些部件規格不應被理解為是對本發明的限制，而只是為了舉例說明的目的，以便 於人們理解。假設拍片盒3的重量為410N (牛頓)，那麼氣彈簧5可選為370N，其實際力值簡化 為3710+1.4[1504412-χ)]Ν，其中χ為氣彈簧5在工作狀態下的安裝長度。滾珠絲槓螺母 座7可採用型號為20-20S2，動載荷800kgf = 7840N,安全係數為7840/775. 73 10. 1。在此例中，氣彈簧5 在 90 ° 的力為370+1. 4X (150-147. 73) = 373. 178N, 氣彈簧5產生的多餘力矩373. 178NX29. 873mm = 11147. 94636N. mm,在連杆6上產 生的力11147. 94636/35. 444 = 314. 5228076N,作用在滾珠絲槓螺母座7上的力 314. 5228076cos29. 27 ° = 274. 3662317N 27. 99655426kgf。可以採用兩個緩衝器 13對稱設計，每個緩衝器13隻需緩衝力27. 9965討洸+ 2 = 13.998 ^ 14kgf。因此， 當手動操作速度大於16. 33mm/s時，緩衝力可到14kgf即可，從而可以選用可調節緩衝 器13，其調節範圍1. 5 20kgf。當然也可以只採用一個緩衝器13，其需具有緩衝力為 27.99655426kgf ^ 28kgf。對於緩衝器13而言，通常都使用在工具機，自動生產線，以及快速移動及停止的機 械上，在醫療產品上很少使用。相應地，本發明還公開了一種胸片架，包括立柱1、滑車2、拍片盒3和旋轉機構，所 述旋轉機構包括旋轉軸4、氣彈簧5、連杆6、滾珠絲槓螺母座7、滾珠絲槓支座12、剎車16、 離合器14、電機8、傳動皮帶15、滾珠絲槓17以及在所述滾珠絲槓支座12和所述滾珠絲槓 螺母座7之間設置的緩衝器13。所述緩衝器13受力速度越大緩衝力越大。只要對速度0. 01m/s反應敏感的緩衝 器13都可用在該胸片架中。另外，由於安裝空間有限，緩衝器13還需要能夠安裝到有限的 安裝空間中。通常來講，安裝空間一般小於20X20X90mm3。該胸片架中的旋轉機構類似於 依據本發明的用於胸片架的旋轉機構，故在此不對其進行詳述。另外，本發明還公開了一種X射線拍片機，包括胸片架，所述胸片架包括立柱1、滑 車2、拍片盒3和旋轉機構，所述旋轉機構包括旋轉軸4、氣彈簧5、連杆6、滾珠絲槓螺母座 7、滾珠絲槓支座12、剎車16、離合器14、電機8、傳動皮帶15、滾珠絲槓17以及在所述滾珠 絲槓支座12和所述滾珠絲槓螺母座7之間設置的緩衝器13。所述緩衝器13受力速度越大緩衝力越大。只要對速度0. 01m/s反映敏感的緩衝 器13都可。另外，由於安裝空間有限，緩衝器13還需要能夠安裝到有限的安裝空間中。通常來講，安裝空間一般小於20 X 20 X 90mm3。該胸片架中的旋轉機構類似於依據本發明的用 於胸片架的旋轉機構，故在此不對其進行詳述。本發明用於胸片架的旋轉機構可以應用於任何胸片架和拍片機中。雖然上述已經結合附圖描述了本發明的具體實施例，但是本領域技術人員在不脫 離本發明的精神和範圍的情況下，可以對本發明進行各種改變、修改和等效替代。這些改 變、修改和等效替代都意為落入隨附的權利要求所限定的精神和範圍之內。
權利要求
1.一種用於胸片架的旋轉機構，所述旋轉機構包括旋轉軸、氣彈簧、連杆、滾珠絲槓螺 母座、滾珠絲槓支座，剎車，離合器，電機，傳動皮帶和滾珠絲槓，所述電機通過所述傳動皮 帶傳動而驅動所述離合器，所述離合器與所述滾珠絲槓聯結，所述滾珠絲槓與所述滾珠絲 槓支座和所述滾珠絲槓螺母座聯結，所述連杆和所述氣彈簧並行且與所述滾珠絲槓螺母座 聯結，所述剎車位於所述滾珠絲槓的一端，其特徵在於，所述旋轉機構還包括在所述滾珠絲槓支座和所述滾珠絲槓螺母座之間設置的緩衝器。
2.如權利要求1所述的用於胸片架的旋轉機構，其特徵在於，所述緩衝器受力速度越 大緩衝力越大。
3.如權利要求2所述的用於胸片架的旋轉機構，其特徵在於，所述氣彈簧的軸心線不 通過所述旋轉軸。
4.一種胸片架，包括立柱、滑車、拍片盒和旋轉機構，所述旋轉機構包括旋轉軸、氣彈 簧、連杆、滾珠絲槓螺母座、滾珠絲槓支座，剎車，離合，電機，傳動皮帶和滾珠絲槓，所述旋 轉機構包括旋轉軸、氣彈簧、連杆、滾珠絲槓螺母座、滾珠絲槓支座，剎車，離合器，電機，傳 動皮帶和滾珠絲槓，所述電機通過所述傳動皮帶傳動而驅動所述離合器，所述離合器與所 述滾珠絲槓聯結，所述滾珠絲槓與所述滾珠絲槓支座和所述滾珠絲槓螺母座聯結，所述連 杆和所述氣彈簧並行且與所述滾珠絲槓螺母座聯結，所述剎車位於所述滾珠絲槓的一端， 其特徵在於，所述旋轉機構還包括在所述滾珠絲槓支座和所述滾珠絲槓螺母座之間設置的緩衝器。
5.如權利要求4所述的用於胸片架的旋轉機構，其特徵在於，所述緩衝器受力速度越 大緩衝力越大。
6.如權利要求6所述的用於胸片架的旋轉機構，其特徵在於，所述氣彈簧的軸心線不 通過所述旋轉軸。
7.一種拍片機，包括胸片架，所述胸片架包括立柱、滑車、拍片盒和旋轉機構，所述旋轉 機構包括旋轉軸、氣彈簧、連杆、滾珠絲槓螺母座、滾珠絲槓支座，剎車，離合，電機，傳動皮 帶和滾珠絲槓，所述旋轉機構包括旋轉軸、氣彈簧、連杆、滾珠絲槓螺母座、滾珠絲槓支座， 剎車，離合器，電機，傳動皮帶和滾珠絲槓，所述電機通過所述傳動皮帶傳動而驅動所述離 合器，所述離合器與所述滾珠絲槓聯結，所述滾珠絲槓與所述滾珠絲槓支座和所述滾珠絲 槓螺母座聯結，所述連杆和所述氣彈簧並行且與所述滾珠絲槓螺母座聯結，所述剎車位於 所述滾珠絲槓的一端，其特徵在於，所述旋轉機構還包括在所述滾珠絲槓支座和所述滾珠絲槓螺母座之間設置的緩衝器。
8 如權利要求7所述的用於胸片架的旋轉機構，其特徵在於，所述緩衝器受力速度越 大緩衝力越大。
9.如權利要求8所述的用於胸片架的旋轉機構，其特徵在於，所述氣彈簧的軸心線不 通過所述旋轉軸。
全文摘要
本發明公開了一種用於胸片架的旋轉機構及其胸片架和拍片機。本發明用於胸片架的旋轉機構包括旋轉軸、氣彈簧、連杆、滾珠絲槓螺母座、滾珠絲槓支座，剎車，離合，電機，傳動皮帶、滾珠絲槓，以及在所述滾珠絲槓支座和所述滾珠絲槓螺母座之間設置的緩衝器。本發明胸片架包括該旋轉機構。所述拍片機包括該胸片架。由於本發明在滾珠絲槓螺母座和滾珠絲槓支座之間設置了緩衝器，該緩衝器在其受到力的速度大時能夠產生大的緩衝力，從而能夠很好地防止拍片盒下掉的問題。
文檔編號A61B6/00GK102068265SQ20091022658
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月25日 優先權日2009年11月25日
發明者蔣林 申請人:Ge醫療系統環球技術有限公司