CN102068265B - 用于胸片架的旋转机构及其胸片架和拍片机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于胸片架的旋转机构及其胸片架和拍片机。本发明用于胸片架的旋转机构包括旋转轴、气弹簧、连杆、滚珠丝杠螺母座、滚珠丝杠支座，刹车，离合，电机，传动皮带、滚珠丝杠，以及在所述滚珠丝杠支座和所述滚珠丝杠螺母座之间设置的缓冲器。本发明胸片架包括该旋转机构。所述拍片机包括该胸片架。由于本发明在滚珠丝杠螺母座和滚珠丝杠支座之间设置了缓冲器，该缓冲器在其受到力的速度大时能够产生大的缓冲力，从而能够很好地防止拍片盒下掉的问题。

Description

用于胸片架的旋转机构及其胸片架和拍片机

技术领域

本发明总体上涉及X射线拍片机领域，尤其涉及一种用于胸片架的旋转机构及其胸片架和拍片机。

背景技术

目前市场上存在的X射线拍片机，根据成本，主要分为经济型拍片机和非经济型拍片机。对于经济型拍片机的拍片盒，一般为固定式的，其结构简单，没有旋转运动，只能进行上下运动，主要用于拍胸片。根据成相介质，主要分为胶片拍片机、CR(Computerized Radiography，X射线计算机处理拍片技术)拍片机和DR(Digital Radiography，Ｘ射线数字平板拍片技术)拍片机三种类型。CR拍片机是胶片到数字介质间的过渡机型。

当前在临床上广泛使用的是DR拍片机，其能够实现一机多功能。也就是要求其不但能够上下运动，而且也要具有旋转功能，即能够以倾斜角度来拍摄诸如头颅的影像。

作为一款多功能数字拍片机中的重要部件，例如胸片架能够针对不同的应用需求，将拍片盒移动到不同的高度位置，同时还能够对其进行旋转而使其保持在与竖直平面-20°至90°间的任何位置。

如图1所示，图示了一种典型的胸片架，在机械结构上，其主要包括立柱1、滑车2、拍片盒3和旋转机构。其中，滑车2安装在立柱1上并且能够在竖直方向上上下移动；旋转机构置于滑车2上用于驱动拍片盒3使其处于任何高度及角度。另外，旋转机构也可以与滑车2集成在一起。

再如图1所示，旋转机构包括旋转轴4、气弹簧5、滚珠丝杠螺母座7、连杆6、滚珠丝杠支座12、刹车16、离合器14、传动皮带15及滚珠丝杠17和电机8，所述电机8通过所述传动皮带15传动而驱动所述离合器14，所述离合器14与所述滚珠丝杠17联结，所述滚珠丝杠17与所述滚珠丝杠支座12和所述滚珠丝杠螺母座7联结，所述连杆6和所述气弹簧5并行且与所述滚珠丝杠螺母座7联结，所述刹车16位于所述滚珠丝杠17的一端。该旋转机构主要用于实现拍片盒3的旋转运动，该旋转机构上的支座与旋转弯板18相连接，从而其作用于旋转弯板18，使固定在旋转弯板18上的拍片盒3绕旋转轴4转动。气弹簧5与连杆6的上端与旋转机构的上支座铰链连接。

气弹簧5的下端与固定在旋转机构底座的下支座铰链连接，形成二力杆机构。气弹簧5始终用于平衡拍片盒3的重量产生的重力矩，气弹簧5与弹簧近似，受到外力而被压缩，外力减小到无法平衡其伸出力时，其向外伸展。气弹簧长度的变化与拍片盒3的旋转角度保持一致，气弹簧力臂(支撑力方向与旋转轴心距离)随着角度变化，所以可以用气弹簧5的支撑力矩的大小随角度的变化模拟拍片盒3的重力矩随角度的变化，达到近似平衡的效果。当拍片盒3转动到近90度时，拍片盒3的重力矩随角度变化逐渐趋近于0，气弹簧5的支撑力矩也减小到最小值(大于0)，因此拍片盒3旋转到接近90度时，气弹簧的5支撑力矩大于重力矩，便形成过剩的平衡力矩，成为拍片盒3旋转的外力。

连杆6的下端与丝杠螺母座7铰链连接，用于传动电动和手动操作力，实现拍片盒3旋转。连杆6的长度保持不变，下端随丝杠螺母座7水平移动，上端作用于上支座，与拍片盒3一起围绕旋转轴4做旋转运动。连杆6的转矩随其上的作用力及力臂(连杆轴心线到旋转轴心的距离)的变化而变化。

在图1中还包括电机8，其可以驱动旋转机构转动，具体地其通过滚珠丝杠螺母座7和连杆6驱动拍片盒3转动到任何位置和角度。另外，位于电机8和滚珠丝杠螺母座7之间的离合器14能够实现对拍片盒3的手动操作。该电机8是驱动源。滚珠丝杠17是高导程的，处于自由旋转状态时，不仅用于传递来自电机8的驱动力，而且可以通过滚珠丝杠螺母座7驱动滚珠丝杠17旋转释放来自连杆6的力，实现手动。刹车16作用滚珠丝杠17上，通过滚珠丝杠17的旋转制动达到刹车的目的。离合器14使电动及手动操作能够分别独立。

电动操作时，手按压电动按钮，离合器14、电机8和刹车16同时得电，离合器14吸合，刹车16脱开。旋转的电机8通过皮带15和离合器14驱动滚珠丝杠17旋转，带动滚珠丝杠螺母作直线运动，滚珠丝杠螺母带动丝杠螺母座7通过连杆6使拍片盒3绕旋转轴4转动。电机8正反转实现拍片盒3的正反向的旋转方向。电动操作时，气弹簧5的过剩力矩通过连杆6给予平衡，缓起缓停的电气控制，避免了拍片盒3冲过90度的可能。

手动时，操作者一手作用于拍片盒3边沿，另一只手按压手动开关，并辅助拍片盒3的旋转运动。当手动开关被触发，电机8及离合器14失电，掉电刹车16得电脱开，滚珠丝杠17与电动驱动分离，操作者的操作力通过连杆6作用于滚珠丝杠螺母座7，高导程的滚珠丝杠17旋转，手动操作得以实现。

但是，在对拍片盒3进行手动操作的时候，该旋转机构会出现如下问题：

如图2所示，由于拍片盒3是关于旋转轴4对称的，所以在拍片盒3运动过程中其重力矩符合余旋曲线。而气弹簧5在整个过程中忽略了力值的小线性变化，将其简化为恒力。当拍片盒3转到接近90°时，由于没有力来平横气弹簧5，所以拍片盒3会产生往下掉的力F。旋转运动越快，下掉得就越明显。换句话说，当拍片盒3从0度到90度旋转时，由于气弹簧5在近90度时力矩超过拍片盒3的重力矩，会造成拍片盒3快速下掉并冲过90度，在拍片盒3旋转限位的作用下停止，速度太快并加之过冲，会带来夹手的风险。

如何解决在手动操作时拍片盒3下掉的问题一直困扰着业界的技术人员。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种能够防止拍片盒下掉的用于胸片架的旋转机构及其胸片架和拍片机。

为了解决上述问题，本发明用于胸片架的旋转机构的技术方案包括旋转轴、气弹簧、连杆、滚珠丝杠螺母座、滚珠丝杠支座，刹车，离合器，电机，传动皮带和滚珠丝杠，所述电机通过所述传动皮带传动而驱动所述离合器，所述离合器与所述滚珠丝杠联结，所述滚珠丝杠与所述滚珠丝杠支座和所述滚珠丝杠螺母座联结，所述连杆和所述气弹簧并行且与所述滚珠丝杠螺母座联结，所述刹车位于所述滚珠丝杠的一端，所述旋转机构还包括在所述滚珠丝杠支座和所述滚珠丝杠螺母座之间设置的缓冲器。

所述缓冲器受力速度越大缓冲力越大。

所述气弹簧的轴心线不通过所述旋转轴。

此外，本发明胸片架的技术方案包括立柱、滑车、拍片盒和旋转机构，所述旋转机构包括旋转轴、气弹簧、连杆、滚珠丝杠螺母座、滚珠丝杠支座，刹车，离合器，电机，传动皮带和滚珠丝杠，所述电机通过所述传动皮带传动而驱动所述离合器，所述离合器与所述滚珠丝杠联结，所述滚珠丝杠与所述滚珠丝杠支座和所述滚珠丝杠螺母座联结，所述连杆和所述气弹簧并行且与所述滚珠丝杠螺母座联结，所述刹车位于所述滚珠丝杠的一端，所述旋转机构还包括在所述滚珠丝杠支座和所述滚珠丝杠螺母座之间设置的缓冲器。

所述缓冲器受力速度越大缓冲力越大。

所述气弹簧的轴心线不通过所述旋转轴。

进一步地，本发明Ｘ射线拍片机的技术方案包括胸片架，所述胸片架包括立柱、滑车、拍片盒和旋转机构，所述旋转机构包括旋转轴、气弹簧、连杆、滚珠丝杠螺母座、滚珠丝杠支座，刹车，离合器，电机，传动皮带和滚珠丝杠，所述电机通过所述传动皮带传动而驱动所述离合器，所述离合器与所述滚珠丝杠联结，所述滚珠丝杠与所述滚珠丝杠支座和所述滚珠丝杠螺母座联结，所述连杆和所述气弹簧并行且与所述滚珠丝杠螺母座联结，所述刹车位于所述滚珠丝杠的一端，所述选转机构还包括在所述滚珠丝杠支座和所述滚珠丝杠螺母座之间设置的缓冲器。

所述缓冲器受力速度越大缓冲力越大。

所述气弹簧的轴心线不通过所述旋转轴。

与现有技术相比，本发明用于胸片架的旋转机构及其胸片架和拍片机的有益效果为：

首先，由于在滚珠丝杠螺母座和滚珠丝杠支座之间设置了缓冲器，该缓冲器在其受到力的速度大时能够产生大的缓冲力，从而能够很好地防止拍片盒下掉的问题。

其次，由于缓冲器的生命期可以达到10⁶次，所以提高了包含该缓冲器的机器的可靠性。

另外，由于拍片盒在从0～90度旋转过程中，操作力在到临近90度时有明显的缓冲感觉，从而操作起来更舒适。

最后，本发明安装简单，占用空间小，在使用条件下缓冲作用明显。

附图说明

为了对本公开内容更透彻的理解，下面参考结合附图所进行的下列描述，在附图中：

图1是常规胸片架的结构示意图；

图2是拍片盒手动操作转动时的受力示意图；

图3是一种拍片盒橡胶限位旋转机构的示意图；

图4是另一种拍片盒弹簧限位旋转机构的示意图；

图5是本发明用于胸片架的旋转机构的示意图；

图6是图5中的缓冲器的力学特性示意图；

图7是依据本发明用于胸片架的旋转机构中的缓冲器的一个示例性实施例。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，但本发明并不限于下述具体实施例。

本申请人在提出本发明的技术方案之前想到了多种技术方案，但这些方案或者存在缺陷，或者在实现上存在困难。现在介绍其中有代表性的两种技术方案。一种方案如图3所示，在拍片盒3和滑车2之间设置橡胶限位10。由于拍片盒3的运动会将橡胶限位10从90°压缩至91.5°。与此同时，由于橡胶限位10的此种弹性变形能够防止拍片盒3突然下掉。该橡胶限位10的弹性变形范围大约为1mm至3mm。虽然橡胶限位10的使用能够防止拍片盒3的突然下掉，但是却存在对拍片盒3的碰撞，而此却不能被吸收。

如图4所示，另一种方案是在旋转轴4上安装旋转阻尼器(未示出)，并在滚珠丝杠支座12和滚珠丝杠螺母座7之间安装弹簧11。可是通常来讲，由于旋转轴4可安装的空间不大于Φ42mm，高度不大于10.5mm，并且缓冲力不小于12N.m(牛顿.米)，因此在旋转轴4上没有空间来安装旋转阻尼器。

图5图示了一种依据本发明的用于胸片架的旋转机构的示意图。如图5所示，该旋转机构包括旋转轴4、气弹簧5、连杆6、滚珠丝杠螺母座7、滚珠丝杠支座12、刹车16、离合器14、电机8、传动皮带15和滚珠丝杠17，以及在所述滚珠丝杠支座12和所述滚珠丝杠螺母座7之间设置的缓冲器13。

当拍片盒3接近90°时，缓冲器13突然被压缩而产生的反作用力迫使拍片盒3保持低速，从而防止拍片盒3突然下掉。该反作用力随压缩速度非线性增大。因此，对拍片盒3所需的旋转操作力不会瞬间变小，甚至为负。如果滚珠丝杠螺母座7的速度很快，缓冲器13在很快被快速压缩的同时，产生很大的缓冲力。该缓冲器13的缓冲力与碰撞物体速度。碰撞到缓冲器的速度越快，缓冲器13的缓冲力也就越大。如果拍片盒3旋转速度非常低，则缓冲器13的缓冲力也就非常低，即趋近于缓冲器13的回复力。

如图6所示，图示了缓冲器13的所受力速度与产生的缓冲力的关系的示意图。在图6中，横轴表示行程，纵轴表示缓冲力。从图6可以看出，缓冲器13受力速度越大，其产生的缓冲力也就越大，也就是说其吸收的能量也就越多；缓冲器13受力速度越小，其产生的缓冲力也就越小。

如图7所示，图示了依据本发明用于胸片架的旋转机构中的缓冲器的一个示例性实施例的示意图，是一种“中国宁波”缓冲器，其受力速度越大产生的缓冲力越大。从该图中可以看出该缓冲器13包括排油孔30、弹簧31、回油孔32、蓄压海绵33、油封34、活塞杆35、消音套36、液压油43、内管42、活塞41、外管40、轴承39、防尘圈38和受撞头37。其工作原理为，当活塞杆35受冲击时，活塞杆35带动活塞41挤压内管42里面的液压油43，液压油43受压后，从内管42的排油孔30一一排出，同时内管42排出的液压油43也经回油孔32回流到内管42。如果外力消失，则弹簧31迅速复位活塞杆35。液压油43迅速回到内管42，缓冲器13恢复初始状态，等待下次动作。

这里所提及的“中国宁波”缓冲器13仅仅是一个示例，是出于举例说明的目的，并非意在对本发明的限制。当然还可以使用其它类型及厂商的缓冲器，只要对速度0.01m/s反映敏感的缓冲器13都可。另外，由于安装空间有限，缓冲器13还需要能够安装到有限的安装空间中。通常来讲，安装空间一般小于20×20×90mm³。

对于使用“中国宁波”缓冲器13来说，在手动操作拍片盒3时，如果快速转动拍片盒3，缓冲器13产生的很大的缓冲力会使拍片盒3旋转变慢。拍片盒3旋转速度越快，缓冲器3阻止拍片盒3旋转的力量则越大，快速操作拍片盒3也会平稳的停到90度，避免了拍片盒3的快速下掉及过冲形成的夹手风险。缓冲器3起到了弹簧11及限位块10都无法替代的缓冲作用。如果转动操作本身很慢，即慢速转动拍片盒3，那么由于缓冲器13的回复力相对于操作力可以忽略不计，转动本身惯性小，趋于平稳。因此缓冲器13的缓冲作用会使操作平稳舒适。

下面给出在本发明用于胸片架的旋转机构中的一些部件的规格，当然将要在下面给出的一些部件规格不应被理解为是对本发明的限制，而只是为了举例说明的目的，以便于人们理解。

假设拍片盒3的重量为410N(牛顿)，那么气弹簧5可选为370N，其实际力值简化为：3710+1.4[150-(412-x)]N，其中x为气弹簧5在工作状态下的安装长度。滚珠丝杠螺母座7可采用型号为20-20S2，动载荷800kgf＝7840N，安全系数为7840/775.73≈10.1。

在此例中，气弹簧5在90°的力为：370+1.4×(150-147.73)＝373.178N，气弹簧5产生的多余力矩：373.178N×29.873mm＝11147.94636N.mm，在连杆6上产生的力：11147.94636/35.444＝314.5228076N，作用在滚珠丝杠螺母座7上的力：314.5228076cos29.27°＝274.3662317N≈27.99655426kgf。可以采用两个缓冲器13对称设计，每个缓冲器13只需缓冲力：27.99655426÷2＝13.998≈14kgf。因此，当手动操作速度大于16.33mm/s时，缓冲力可到14kgf即可，从而可以选用可调节缓冲器13，其调节范围1.5～20kgf。当然也可以只采用一个缓冲器13，其需具有缓冲力为27.99655426kgf≈28kgf。

对于缓冲器13而言，通常都使用在机床，自动生产线，以及快速移动及停止的机械上，在医疗产品上很少使用。

相应地，本发明还公开了一种胸片架，包括立柱1、滑车2、拍片盒3和旋转机构，所述旋转机构包括旋转轴4、气弹簧5、连杆6、滚珠丝杠螺母座7、滚珠丝杠支座12、刹车16、离合器14、电机8、传动皮带15、滚珠丝杠17以及在所述滚珠丝杠支座12和所述滚珠丝杠螺母座7之间设置的缓冲器13。

所述缓冲器13受力速度越大缓冲力越大。只要对速度0.01m/s反应敏感的缓冲器13都可用在该胸片架中。另外，由于安装空间有限，缓冲器13还需要能够安装到有限的安装空间中。通常来讲，安装空间一般小于20×20×90mm³。该胸片架中的旋转机构类似于依据本发明的用于胸片架的旋转机构，故在此不对其进行详述。

另外，本发明还公开了一种X射线拍片机，包括胸片架，所述胸片架包括立柱1、滑车2、拍片盒3和旋转机构，所述旋转机构包括旋转轴4、气弹簧5、连杆6、滚珠丝杠螺母座7、滚珠丝杠支座12、刹车16、离合器14、电机8、传动皮带15、滚珠丝杠17以及在所述滚珠丝杠支座12和所述滚珠丝杠螺母座7之间设置的缓冲器13。

所述缓冲器13受力速度越大缓冲力越大。只要对速度0.01m/s反映敏感的缓冲器13都可。另外，由于安装空间有限，缓冲器13还需要能够安装到有限的安装空间中。通常来讲，安装空间一般小于20×20×90mm³。该胸片架中的旋转机构类似于依据本发明的用于胸片架的旋转机构，故在此不对其进行详述。

本发明用于胸片架的旋转机构可以应用于任何胸片架和拍片机中。

虽然上述已经结合附图描述了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种改变、修改和等效替代。这些改变、修改和等效替代都意为落入随附的权利要求所限定的精神和范围之内。

Claims (9)

1.一种用于胸片架的旋转机构，所述旋转机构包括旋转轴、气弹簧、连杆、滚珠丝杠螺母座、滚珠丝杠支座，刹车，离合器，电机，传动皮带和滚珠丝杠，所述电机通过所述传动皮带传动而驱动所述离合器，所述离合器与所述滚珠丝杠联结，所述滚珠丝杠与所述滚珠丝杠支座和所述滚珠丝杠螺母座联结，所述连杆和所述气弹簧并行且与所述滚珠丝杠螺母座联结，所述刹车位于所述滚珠丝杠的一端，其特征在于，所述旋转机构还包括：

在所述滚珠丝杠支座和所述滚珠丝杠螺母座之间设置的缓冲器。

2.如权利要求1所述的用于胸片架的旋转机构，其特征在于，所述缓冲器受力速度越大缓冲力越大。

3.如权利要求2所述的用于胸片架的旋转机构，其特征在于，所述气弹簧的轴心线不通过所述旋转轴。

4.一种胸片架，包括立柱、滑车、拍片盒和旋转机构，所述旋转机构包括旋转轴、气弹簧、连杆、滚珠丝杠螺母座、滚珠丝杠支座，刹车，离合器，电机，传动皮带和滚珠丝杠，所述电机通过所述传动皮带传动而驱动所述离合器，所述离合器与所述滚珠丝杠联结，所述滚珠丝杠与所述滚珠丝杠支座和所述滚珠丝杠螺母座联结，所述连杆和所述气弹簧并行且与所述滚珠丝杠螺母座联结，所述刹车位于所述滚珠丝杠的一端，其特征在于，所述旋转机构还包括：

在所述滚珠丝杠支座和所述滚珠丝杠螺母座之间设置的缓冲器。

5.如权利要求4所述的胸片架，其特征在于，所述缓冲器受力速度越大缓冲力越大。

6.如权利要求5所述的胸片架，其特征在于，所述气弹簧的轴心线不通过所述旋转轴。

7.一种拍片机，包括胸片架，所述胸片架包括立柱、滑车、拍片盒和旋转机构，所述旋转机构包括旋转轴、气弹簧、连杆、滚珠丝杠螺母座、滚珠丝杠支座，刹车，离合器，电机，传动皮带和滚珠丝杠，所述电机通过所述传动皮带传动而驱动所述离合器，所述离合器与所述滚珠丝杠联结，所述滚珠丝杠与所述滚珠丝杠支座和所述滚珠丝杠螺母座联结，所述连杆和所述气弹簧并行且与所述滚珠丝杠螺母座联结，所述刹车位于所述滚珠丝杠的一端，其特征在于，所述旋转机构还包括：

在所述滚珠丝杠支座和所述滚珠丝杠螺母座之间设置的缓冲器。

8.如权利要求7所述的拍片机，其特征在于，所述缓冲器受力速度越大缓冲力越大。

9.如权利要求8所述的拍片机，其特征在于，所述气弹簧的轴心线不通过所述旋转轴。