CN102087122B - 一种3d机械探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D机械探头，包括：基座；声头，发射超声波信号；被动轮，带有孔，与声头固定连接，带动声头摆动；电机，固定连接基座；传动系统，分别连接电机和第一绳索，电机的动力输出带动传动系统运动，传动系统带动第一绳索运动；第一绳索，一端连接传动系统，另一端缠绕在绳索调节销钉上；绳索调节销钉，插入被动轮的孔中，并可在孔内转动。本发明方案由于具有可以调节绳索有效长度的绳索调节销钉，通过旋转调节销钉以调节绳索的实际作用长度，由此可以保证在工作过程中绳索不会松弛或者过度紧绷。

Description

一种3D机械探头

【技术领域】

本发明涉及一种超声波探头，尤其是探头的传动系统。

【背景技术】

一般把具有3维成像功能的超声波探头叫做3D机械探头，其内部一般有作为驱动动力源的步进电机，步进电机在信号控制下通过传动系统驱动声头在一定角度内摆动。

传动系统可以通过如下方式实现：如图1-3所示，电机11通过电机支座12固定在基座1上，电机11的输出轴上固定连接有主动同步带轮23，主动同步带轮23通过同步带25将电机11的运动输出传递给被动同步带轮24，被动同步带轮24固定连接在主动轴26上，主动轴26支撑在基座1上并可自由旋转。被动轮3通过声头转动轴6支撑在基座1上并可自由旋转，声头2固定连接在被动轮3上。主动轴26通过连接被动轮3的第一绳索17和第二绳索18带动被动轮3摆动，固定连接在被动轮3上的声头2也随之摆动。通过以上结构，实现通过电机11控制声头2的摆动。

为了达到足够的角度精度并防止绳索脱落，在声头2摆动的过程中需保证第一绳索17和第二绳索18的持续绷紧。第一弹簧27的一端勾环勾在固定连接于主动轴26的主动轴弹簧连接销28上，第一弹簧27的另一端勾环与第一绳索17一端的扣位17b连接，第一绳索17绕过固定连接于主动轴26的转向销29并缠绕在主动轴26上，然后缠绕在被动轮3上并将绳结17a卡在被动轮3上。第二弹簧38的一端勾环勾在固定连接于被动轮3的被动轮弹簧连接销39上，第二弹簧38的另一端勾环勾在第二绳索18一端的扣位18c上，第二绳索18缠绕在被动轮3和主动轴26上，并将其扣位18b扣在固定连接于主动轴26的绳索连接销30上。为了保证第一绳索17和第二绳索18是绷紧的，安装完成后第一弹簧27和第二弹簧38应有一定的拉伸变形。在安装的过程中，需对第一弹簧27或者第二弹簧38施加较大的拉力才能使第一绳索17和第二绳索18正确地缠绕在主动轴26和被动轮3上并使第一弹簧27和第二弹簧28具有一定的拉伸变形。如果两根绳索的长度较短，则两根弹簧的拉伸变形较大，绳索较紧；如果两根绳索的长度较长，则两根弹簧的拉伸变形较小甚至无法将绳索拉紧。安装完成后如果绳索太松或太紧，需更换绳索才能达到要求的松紧度。所以，绳索松紧度难以调节，绳索难以安装。

【发明内容】

本发明为了解决以上的技术问题，提供了一种可以调节绳索长度、方便安装和调节的超声探头。

本文公开的3D机械探头，包括：基座；声头，发射超声波信号；被动轮，带有孔，与所述声头固定连接，带动声头摆动；电机，固定连接所述基座；传动系统，分别连接所述电机和第一绳索，电机的动力输出带动传动系统运动，传动系统带动第一绳索运动；第一绳索，一端连接传动系统，另一端缠绕在绳索调节销钉上；绳索调节销钉，插入被动轮的孔中，并可在孔内转动。

优选的方案是，还包括第二绳索，第二绳索的一端连接传动系统，被动轮包括第二弹簧，第二绳索的另一端连接第二弹簧。

本文还公开了一种3D机械探头包括：基座、声头、被动轮、电机、传动系统、绳索和绳索调节销钉，所述电机连接在基座上，带动所述传动系统转动，所述传动系统带动所述绳索运动，所述绳索一端连接被动轮，所述绳索带动所述被动轮转动，所述声头固定在被动轮上，所述被动轮具有孔，所述绳索调节销钉插入孔内并可转动，所述绳索另一端缠绕在绳索调节销钉上。

本文公开的3D机械探头由于具有可以调节绳索有效长度的绳索调节销钉，通过旋转调节销钉以调节绳索的实际作用长度，由此可以保证在工作过程中绳索不会松弛或者过度紧绷。

【附图说明】

图1为3D机械探头装置示意图；

图2为绳索连接方式示意图；

图3为绳索连接方式爆炸图；

图4为实施例一的绳索连接方式示意图；

图5为实施例一的绳索连接方式爆炸图；

图6为实施例一的绳索调节机构示意图；

图7为实施例一的绳索与螺钉连接方式爆炸图；

图8为实施例二的绳索与螺钉连接方式爆炸图。

【具体实施方式】

下面通过具体实施方式结合附图1至图8作进一步详细说明。

实施例一的3D机械探头包括：基座1、声头2、带有孔的被动轮3、电机11、传动系统、绳索调节销钉41和第一绳索17，电机11固定连接在基座1上并带动传动系统运动，传动系统连接第一绳索17并带动第一绳索17运动，第一绳索17带动被动轮3运动，被动轮3与声头2连接并带动声头摆动，绳索调节销钉41插入被动轮3的孔中，第一绳索17的一端缠绕在绳索调节销钉41上，通过旋转绳索调节销钉41可以调节缠绕在绳索调节销钉41上绳索的长度，从而改变带动被动轮转动的第一绳索17的有效长度，这里有效长度是指绳索带动被动轮转动时实际起作用的长度，不包括缠绕在绳索调节销钉上的绳索长度。其中，传动系统具体包括：主动同步带轮23、同步带25、被动同步带轮24和主动轴26。电机11通过电机支座12固定在基座1上，电机11的输出轴上固定连接有主动同步带轮23，主动同步带轮23通过同步带25将电机11的运动输出传递给被动同步带轮24，被动同步带轮24固定连接在主动轴26上，主动轴26支撑在基座1上并可自由旋转。被动轮3通过声头转动轴6支撑在基座1上并可自由旋转，声头2固定连接在被动轮3上。主动轴26通过连接被动轮3的绳索带动被动轮3摆动，固定连接在被动轮3上的声头2也随之摆动。当然这里也可以采用其它类似的传动系统，以实现电机11的转动带动绳索拉动被动轮3转动。本方案中包括第二绳索18，两条绳索连接方式如图4和图5所示，第二绳索18的一端扣位18b扣在绳索连接销30上，然后绕在主动轴26和被动轮3上，另一端扣位18c勾在第二弹簧38的勾环上，第二弹簧38通过被动轮端弹簧连接销39连接在被动轮3上。第一弹簧27的一端勾环勾在主动轴端弹簧连接销28上，第一绳索17的一端扣位17b扣在第一弹簧27的另一端勾环上，第一绳索17依次绕在主动轴26和被动轮3上，另一端绳结17a连接在绳索调节销钉41上。本方案中这里也可以不使用第二绳索18，而采用套在被动轮3的声头转动轴6上的反向复位扭簧来配合第一绳索17使被动轮3反复摆动。

第一绳索17与绳索调节销钉41的连接方式如图6、图7所示，绳索调节销钉41上有腰型孔41a，绳结17a可穿过腰型孔41a。绳索调节销钉41上有卡槽41b。安装第一绳索17时，可先将绳索调节销钉41插在被动轮3的孔3a和3b中，然后将第一绳索17的绳结17a穿过腰型孔41a后再转动90度并卡在卡槽41b中。这种连接方式可预先将绳结17a做好，然后再与绳索调节销钉41连接，这样安装比较方便。

当绳索调节销钉41的螺纹部分为右旋螺纹时，可通过以下办法调节带动被动轮转动的第一绳索17的有效长度，首先逆时针旋转绳索调节销钉41，将第一绳索17的一部分缠绕在绳索调节销钉41上。当绳索松紧度达到要求时，再拧紧螺母42。可用定扭矩螺丝刀来转动绳索调节销钉41，当螺丝刀上的扭矩达到设定扭矩时，螺丝刀内部打滑而作用在螺钉上的扭矩不变，此时可认为绳索松紧度已达到要求。也可通过测量弹簧的伸长长度来判断绳索松紧度是否达到要求。松开调节绳索调节销钉41的螺丝刀后，绳索调节销钉41在绳索和弹簧的拉力下受顺时针方向的扭矩，在这个扭矩的作用下，绳索调节销钉41有顺时针转动的趋势，绳索调节销钉41的销钉帽41d和螺母42有相向运动的趋势。销钉帽41d和支耳3f的接触面有相对转动的趋势，这形成阻止绳索调节销钉41顺时针旋转的一个阻力矩，记为T1；绳索调节销钉41的螺纹部分41e与螺母42之间有相对转动的趋势，这形成阻止绳索调节销钉41顺时针旋转的另一个阻力矩，记为T2。T1与销钉帽41d和支耳3f之间的轴向压力成正比，T2与销钉的螺纹部分41e与螺母42的轴向压力成正比，而这两个轴向压力相等而且是由螺母的松紧度决定的，也就是说T1和T2均由螺母的松紧度决定。用足够大的力拧紧螺母42并松开调节绳索调节销钉41的螺丝刀后，绳索调节销钉41需克服由拧紧螺母42所产生的阻力矩才能顺时针旋转，只要确保拧紧螺母42的力足够大就不会导致绳索调节销钉41顺时针旋转，绳索就不会松弛。一旦有了微小的顺时针旋转，销钉帽41d和螺母42产生相向位移，螺母42与支耳3g之间的压力增大，螺母更紧，也就是说绳索调节销钉41与螺母42的连接只会更紧。螺母更紧导致绳索调节销钉41顺时针旋转时的阻力矩更大，绳索调节销钉41更加难以旋转。所以，绳索调节销钉41相对于螺母42转动以使螺纹连接更紧的方向与绳索调节销钉在绳索拉力作用下的转动趋势方向相同，在足够大螺母拧紧力的作用下可以实现整个绳索调节机构的自锁。如果需要将带动被动轮转动的第一绳索17的有效长度增加，需要先松开螺母42，然后顺时针旋转绳索调节销钉41，将第一绳索17缠绕在绳索调节销钉41上的一部分绳索释放出来，然后再拧紧螺母42，即可。

实施例二与实施例一不同的地方在于，第一绳索17与绳索调节销钉41的另一种连接方式如图8所示，绳索调节销钉41上设计有通孔41c。安装第一绳索17之前，不能加工绳结17a。安装第一绳索17时可先将绳索调节销钉41插在被动轮3的孔3a和3b中，第一绳索17在没有绳结17a的情况下先穿过通孔41c，然后在第一绳索17a的末端加工一个绳结17a。绳结可通过铆压的方式加工，即先在绳索末端套上一个金属套筒，然后将金属套筒压扁即可。这种连接方式在第一绳索17穿过绳索调节销钉41上的通孔41c后才能加工绳结17a，因而安装略微复杂，但是结构比较简单。

本发明通过旋转螺钉即可轻松实现带动被动轮转动的绳索的有效长度的调节，对绳索长度的精度要求不高。安装时不用对弹簧施加拉力，只需旋转调节销钉即可，安装工艺简单，实现了调节绳索松紧度的功能。在工作过程中，由于销钉的销钉帽和螺母之间的轴向力产生了销钉顺时针旋转的阻力矩，销钉难以旋转，绳索难以松弛，实现了防止绳索松弛的功能。

本发明还包括多种可能的实施例，如：可以不使用螺母，直接在销钉帽41d的远端孔内设置螺纹；也可以在被动轮上直接设置一个与绳索调节销钉41配合的螺孔，绳索调节销钉插入螺孔，绳索绕在绳索调节销钉上，绳索调节销钉通过旋入旋出来调节绳索长度；传动系统也可以采用齿轮传动代替带轮传动，甚至可以取消传动轮，直接将主动轴与电机连接；本发明也可以只采用一条绳索，绳索的中间固定连接主动轴即可，两端分别连接被动轮和绳索调节销钉；本发明也可以采用两个绳索调节销钉，绳索调节销钉都连接在被动轮上，如果采用一条绳索的话，那么该绳索的两端分别连接两个绳索调节销钉，如果采用两条绳索的话，那么每条绳索各连接一个绳索调节销钉。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种3D机械探头，其特征在于，包括：

基座；

声头，发射超声波信号；

被动轮，带有孔，与所述声头固定连接，带动声头摆动；

电机，固定连接所述基座；

传动系统，分别连接所述电机和第一绳索，电机的动力输出带动传动系统运动，传动系统带动第一绳索运动；

第一绳索，一端连接传动系统，另一端缠绕在绳索调节销钉上；

绳索调节销钉，插入被动轮的孔中，并可在孔内转动;

所述3D机械探头还包括螺母，所述螺母与绳索调节销钉配合，所述绳索调节销钉相对螺母的拧紧方向与绳索拉动绳索调节销钉转动的方向相同。

2.如权利要求1所述的3D机械探头，其特征在于，所述被动轮包括配合绳索调节销钉插入的两个同心孔，所述绳索调节销钉在两个孔内转动。

3.如权利要求1所述的3D机械探头，其特征在于，所述绳索调节销钉包括腰型孔和卡槽，第一绳索的绳结穿过腰型孔卡在卡槽处。

4.如权利要求1所述的3D机械探头，其特征在于，所述绳索调节销钉包括通孔，绳索穿过通孔与绳索调节销钉连接。

5.如权利要求1所述的3D机械探头，其特征在于，所述传动系统包括主动同步带轮、被动同步带轮和主动轴，所述主动同步带轮连接电机的输出端，并通过同步带带动被动同步带轮运动，被动同步带轮带动主动轴转动，主动轴与所述第一绳索连接。

6.如权利要求1所述的3D机械探头，其特征在于，还包括第二绳索，第二绳索的一端连接传动系统，所述被动轮包括第二弹簧，第二绳索的另一端连接第二弹簧。

7.一种3D机械探头，其特征在于，包括：基座、声头、被动轮、电机、传动系统、绳索和绳索调节销钉，所述电机连接在基座上，带动所述传动系统转动，所述传动系统带动所述绳索运动，所述绳索一端连接被动轮，所述绳索带动所述被动轮转动，所述声头固定在被动轮上，所述被动轮具有孔，所述绳索调节销钉插入孔内并可转动，所述绳索另一端缠绕在绳索调节销钉上；所述3D机械探头还包括螺母，所述螺母与绳索调节销钉配合，所述绳索调节销钉相对螺母的拧紧方向与绳索拉动绳索调节销钉转动的方向相同。

8.一种超声诊断仪，包括如权利要求1至7任意一项所述的3D机械探头。