CN102641192B - 一种病床称重系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种病床称重系统，从上到下依次包括床面、上框架、称重传感器和下框架，上框架与床面连接，下框架和上框架之间设置有至少三个称重传感器，形成稳定支撑，并测量床面上的载荷重量，每个称重传感器的固定端与上框架采用刚性连接，每个所述称重传感器的测量端与所述下框架采用弹性容差连接，或者每个称重传感器的固定端与下框架采用刚性连接，每个称重传感器的测量端与上框架采用弹性容差连接，弹性容差缓冲元件的核心是一个阶梯柱形的弹性缓冲体，通过弹性缓冲体的弹性变形，容忍该称重传感器的安装孔与所连接的上框架或下框架上对应的安装孔之间的位置偏差，消除因安装孔位不同心导致的附加载荷对传感器的影响。

Description

一种病床称重系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种病床称重系统。

背景技术

就医病人的体重变化，特别是危重病人的体重变化是治疗过程中需要监测的重要指标，检测病人体重的装备有轮椅秤、体重秤、以及带有称重功能的病床等。对于需要长期卧床的病人尤其是重病人，要使用带有称重功能的病床来实施体重监护。

中国专利申请CN102078184A 的公开了一种利用称重床进行体位监测的方法及其称重床，上下框架之间的测力支点至少有三个，使得床体和支撑框架之间获得可靠稳定的支撑并保证测量的准确性，如图1和2所示，优选例的支点为四个，四个称重传感器4在支撑框架上均匀对称设置，每个称重传感器4的一端通过一个或多个螺栓7连接在上层框架2上，另一端通过另外一个或多个螺栓9连接在支撑框架1上，支撑框架1底部设置有四个滚动轮3，以便于称重床的移动。四个支点处的称重传感器4上所承载的力的总和等于床体及其上附属物的重量，同时还可以通过独立测量各支点的载荷，并结合个支点的坐标位置，获得床上的总载荷以及载荷的重心，通过重心的位置变化，可以监控卧床者的体位变化及睡眠质量。

由于上下框架均是刚性平面框架，称重传感器与上下框架之间的连接均为螺栓连接，这样的刚性连接会导致各个称重传感器在工作时除了受到纵向的载荷作用之外，还会受到各个称重传感器之间彼此的横向牵连作用，这些附加横向载荷的存在会影响各个支点的力测量准确度，而且螺栓连接越紧密，这个牵连作用越大，实际使用中会导致称重测量灵敏度和零点发生变化，影响称重系统测量的准确度。为达到一定的系统测量准确度，必须使各个称重传感器的安装孔位尺寸达到非常高的精度，对加工及安装精度提出了很高的要求，以期最大限度地消除各个称重传感器之间横向牵连的影响。实际上，由于现实加工和安装精度水平的限制，两个刚性平面之间通过若干个传感器做多点刚性连接时，各个称重传感器之间的横向牵连作用必然会存在，这也势必大大降低系统的测量精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决已有技术方案的不足，提出一种病床称重系统，在传感器的连接方式上设计专门的弹性容差缓冲元件，改原来的双端刚性连接为一端刚性、一端弹性的连接方式，消除上下刚性平面之间多点刚性连接所造成的横向牵连应力对传感器测量精度的影响，提高称重床的测量准确度。

本发明所述的病床称重系统通过以下的技术方案来实现：

一种病床称重系统，从上到下依次包括床面、上框架、称重传感器和下框架，所述上框架与所述床面连接，所述下框架和上框架之间设置有至少三个称重传感器，形成稳定支撑，并测量床面上的载荷重量，每个所述称重传感器的固定端与所述上框架采用刚性连接，每个所述称重传感器的测量端与所述下框架采用弹性容差连接；所述弹性容差连接包括一个刚性连接件和两个对称安装的弹性容差缓冲元件，每个所述弹性容差缓冲元件包括由弹性材料制成的弹性缓冲体，中心开有与所述刚性连接件配合的通孔，所述弹性缓冲体的外形为由大小两段柱体组成的阶梯型柱状体，所述下框架上的安装孔是从所述下框架的顶面贯穿所述下框架的底面，连接时，两个所述弹性缓冲体的小端柱体分别从所述下框架的顶面和底面嵌入所述下框架的安装孔内，所述刚性连接件从所述下框架底面的所述弹性缓冲体的通孔穿入，从所述下框架顶面的所述弹性缓冲体的通孔穿出，并与所述称重传感器固定连接，使得所述刚性连接件与所述下框架之间被所述弹性缓冲体的小端柱体径向隔离，所述称重传感器和下框架的连接面之间被设置在所述下框架和称重传感器之间的所述弹性缓冲体的大端柱体轴向隔离，形成所述的弹性容差连接。

采用以上技术方案，下框架作为一个独立运动刚体，刚性连接件与称重传感器结成另一个独立运动刚体，由于两个运动刚体之间介入安装了所述的弹性容差缓冲元件，利用所述弹性缓冲体的变形能力，两个运动刚体之间可以沿任意方向做小范围相对运动或位置错动，弹性容差连接可以容忍该称重传感器的安装孔与所连接的下框架上对应的安装孔之间的位置偏差，消除了安装孔错位在刚性连接时会出现的附加扭曲载荷对称重系统准确度的影响，保证称重传感器测量的准确度。

优选地，所述弹性容差缓冲元件还包括垫环，所述垫环由金属材料制成，并设有与所述刚性连接件配合的通孔，所述垫环的外形为由大小两端柱体组成的阶梯柱状体，所述垫环的大端柱体端面与所述弹性缓冲体的大端柱体端面结合，所述垫环的小端柱体在应用时与所述称重传感器的刚性表面连接。

采用以上技术方案，可以调整所述弹性容差缓冲元件与被连接主体配合面之间的配合面积，优化称重传感器的工作条件。

优选地，所述弹性容差缓冲元件还包括保护套环，所述保护套环由金属材料制成，与所述弹性缓冲体的小端柱体配合，连接时，用于隔离所述弹性缓冲体和所述下框架的安装孔配合面。

采用以上技术方案，连接时，保护套环用于隔离弹性缓冲体和被连接主体的安装孔位，保护所述弹性缓冲体免受安装孔位的锐边的切割损伤。

优选地，所述上框架和下框架之间对称设置有四个称重传感器，每个所述称重传感器的固定端通过螺栓固定连接在所述上框架上；每个所述称重传感器的测量端与所述下框架采用所述弹性容差连接，所述刚性连接件也为螺栓。

一种病床称重系统，从上到下依次包括床面、上框架、称重传感器和下框架，所述上框架与所述床面连接，所述下框架和上框架之间设置有至少三个称重传感器，形成稳定支撑，并测量床面上的载荷重量，每个所述称重传感器的固定端与所述下框架采用刚性连接，每个所述称重传感器的测量端与所述上框架采用弹性容差连接；所述弹性容差连接包括一个刚性连接件和两个对称安装的弹性容差缓冲元件，每个所述弹性容差缓冲元件包括由弹性材料制成的弹性缓冲体，中心开有与所述刚性连接件配合的通孔，所述弹性缓冲体的外形为由大小两段柱体组成的阶梯型柱状体，所述上框架上的安装孔是从所述上框架的顶面贯穿所述上框架的底面，连接时，两个所述弹性缓冲体的小端柱体分别从所述上框架的顶面和底面嵌入所述下框架的安装孔内，所述刚性连接件从所述上框架顶面的所述弹性缓冲体的通孔穿入，从所述下框架底面的所述弹性缓冲体的通孔穿出，并与所述称重传感器固定连接，使得所述刚性连接件与所述上框架之间被所述弹性缓冲体的小端柱体径向隔离，所述称重传感器和上框架的连接面之间被设置在所述上框架和所述传感器之间的所述弹性缓冲体的大端柱体轴向隔离，形成所述的弹性容差连接。

优选地，所述弹性容差缓冲元件还包括垫环，所述垫环由金属材料制成，并设有与所述刚性连接件配合的通孔，所述垫环的外形为由大小两端柱体组成的阶梯柱状体，所述垫环的大端柱体端面与所述弹性缓冲体的大端柱体端面结合，所述垫环的小端柱体在应用时与所述称重传感器的刚性表面连接。

优选地，所述弹性容差缓冲元件还包括保护套环，所述保护套环由金属材料制成，与所述弹性缓冲体的小端柱体配合，连接时，用于隔离所述弹性缓冲体和所述上框架的安装孔配合面。

优选地，所述上框架和下框架之间对称设置有四个称重传感器，每个所述称重传感器的固定端通过螺栓固定连接在所述下框架上；每个所述称重传感器的测量端与所述上框架采用所述弹性容差连接，所述刚性连接件也为螺栓。

本发明进一步具有如下优点：通过弹性容差缓冲元件中的弹性缓冲体的变形忍让，连接件与被连接件之间的安装孔中心允许有一定位置尺寸偏差，错位连接后不至于带来显著的附加载荷，具体到本发明的应用对象，刚性连接于一侧框架的称重传感器在与另一侧框架连接时通过中间弹性容差缓冲元件可以相对另一侧框架做小范围的横向自由移动，消除了因对应连接孔位置尺寸偏差所导致的上下框架对中间的称重传感器的横向扭曲牵连作用，进而消除由此所带来的附加内力，使称重传感器上只承受床体及其上载荷的作用。

附图说明

图1是现有技术中采用四个称重传感器的称重床结构示意图；

图2是图1中B部分的放大示意图；

图3是本发明一种实施方式中称重传感器的安装示意图；

图4是图3中A部分的放大示意图；

图5是图4中A1部分的弹性容差缓冲元件8的放大示意图；

图6是图4中A1部分的弹性容差缓冲元件8的立体示意图

图7是图4中A2部分的弹性容差缓冲元件8的放大示意图；

图8是图4中A2部分的弹性容差缓冲元件8的立体示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合具体的实施方式对本发明进行详细的阐述。

如图3所示，在本发明设计的病床称重系统中，引入了弹性容差连接结构，病床称重系统如图1所示，从上到下依次包括床面5、上框架2、称重传感器4和下框架1，上框架2是床面5的支撑部分，与床面5通过螺栓6连接成一个稳定的床体结构，床面5和上框架2经四个称重传感器4与下框架1连接，形成完整的带称重功能的称重病床。

图3所示的上框架2和下框架1是平面框架，实际设计中可以不受此限制，上框架2和下框架1都可以是非平面结构的，只要是刚性框架，与称重传感器的安装面平行就可以实现本发明所要实现的功能。

如图4所示，称重传感器4的固定端通过两个或多个螺栓7与上框架2刚性连接在一起，测量端通过本发明特别设计的两个弹性容差缓冲元件8和螺栓9与下框架1采用弹性容差连接，每个弹性容差缓冲元件8包括由弹性材料制成的弹性缓冲体802，中心开有与螺栓9配合的通孔，弹性缓冲体802的外形为由大小两段柱体组成的阶梯型柱状体，下框架1上的安装孔是从下框架1的顶面贯穿下框架1的底面，连接时，两个弹性缓冲体802的小端柱体分别从下框架1的顶面和底面嵌入下框架1的安装孔内，螺栓9从下框架底面的弹性缓冲体的通孔穿入，从下框架顶面的弹性缓冲体的通孔穿出，并与称重传感器固定连接，使得螺栓9与下框架1之间被弹性缓冲体的小端柱体径向隔离，称重传感器4和下框架连接面之间被设置在下框架1和称重传感器4之间的弹性缓冲体的大端柱体轴向隔离，形成所述的弹性容差连接。在图4中，安装于区域A1和A2的两个弹性容差缓冲元件8结构是完全相同的，上下对称布置，但根据需要这两个结构元件也可以设计成不同结构，只要满足所需的弹性容差缓冲功能即可。

如图5~8所示，为本实施例的一个弹性容差缓冲元件8的结构实施例，所述弹性容差缓冲元件8的外形结构是一个阶梯圆柱形，中间圆柱孔与螺栓9的外圆柱面配合。弹性容差缓冲元件8由垫环801、弹性缓冲体802和保护套环803组成，垫环801由金属材料制成，通常采用钢材料，结构为上面小下面大的两个圆环几何体构成的阶梯圆盘，中间空心圆柱孔与螺栓9的外圆柱面配合，对外连接的一端为小直径圆环面，在本发明所述的应用中与称重传感器的受力端接触成为承载面，另外一端为大直径圆环面，与弹性缓冲体802的大端端面结合在一起，连接工艺可以是粘接，也可以采用硫化工艺，甚至于简单的机械组合连接；弹性缓冲体802由具有良好弹性的柔软材料制成，通常采用的是硅橡胶，其外形也是由一大一小两段圆环几何体构成的阶梯圆柱体，其大端端面与垫环801的大端面结合，小端在增加保护套环803后在连接时要嵌入被连接件体的安装孔内；保护套环803也是由金属材料构成，通常也采用钢材料冲压而成，其紧贴弹性缓冲体802的小端圆柱面和大小端过渡端面，其作用是保护隔离弹性缓冲体802的嵌入部分，避免被下框架的尖锐表面切割损伤。

当弹性容差缓冲元件8套在螺栓9上以后，垫环801因内孔与螺栓9外圆柱面配合，从而两者结合成一体，不再有相对移动的可能，而在另一端，保护套环803与螺栓9的外圆柱面和垫环801之间隔着弹性缓冲体802，允许承受挤压变形，因此弹性容差缓冲元件8在安装后，保护套环803相对垫环801可以沿螺栓9的轴向和径向做任意的小范围移动。在本发明的应用中，按照图4的方式安装连接后，两个弹性容差缓冲元件8的保护套环803嵌入下框架1的安装孔，并与之结合成一个运动刚体组合，螺栓7和弹性容差缓冲元件8的垫环801与称重传感器4和上框架2结合成另一个运动刚体组合，由于介于这两个运动刚体组合之间的弹性缓冲体802的存在，容许上框架运动刚体组合相对下框架运动刚体组合沿螺栓9的轴向和径向在小范围内随意移动而不带来显著的牵连应力，这一特征构成了本发明所述的弹性容差连接的核心。对于上、下框架之间的安装孔位置因制造误差所产生的错位有足够的容差能力，从而避免因现有技术所采用的刚性连接所导致的复杂扭力对称重传感器的作用，保证称重传感器仅受纵向真实载荷的作用，提高系统测量的准确度。

另一方面，弹性容差缓冲元件8的存在也可以吸收加载过程或者床体移动过程可能受到的冲击，实现对称重传感器系统的保护。

上述实施例中的弹性容差缓冲元件8由垫环801、弹性缓冲体802、保护套环803组成，这样的三件组合体结构对应本发明所要实现的弹性容差连接不是唯一的。实际上本发明所述的弹性容差连接的核心部件是弹性缓冲体802，如果被连接件的嵌入位置表面足够平滑，称重传感器4的载荷偏心敏感性又足够低，整个部件简化成垫环801和弹性缓冲体802的组合甚至只采用单一的弹性缓冲体802，也可以达到目的。

弹性容差缓冲元件8的外形，不限定一定要是圆柱体，多边棱柱体如四方柱体、六方柱体等形状也可以达到同样的效果；中间的圆柱孔是为了方便应用于圆柱螺栓连接，该孔也可以是多边棱柱孔如四方柱孔、六方柱孔等，只要与相应的刚性连接件配合制造并安装，也同样可以达到本发明所述的弹性容差连接效果。

在一个连接点上，沿螺栓9双向对称布置两个弹性容差缓冲元件8，目的是使连接结构在沿螺杆轴线双方向和360度径向都获得所需要的弹性容差缓冲效果，并保证该部位的可靠连接。

在一个优选的实施例中，上框架2和下框架1之间采用四个称重传感器4支撑，呈矩形对称分布，类似如如图1所示，但是连接结构采用本发明所述的弹性容差连接结构，如图4所示。四个称重传感器4的固定端通过两个螺栓7固定连接在上框架2上，每个称重传感器4的测量端采用一个螺栓9和两个成对安装的如图5-8所示的弹性容差缓冲元件8组合连接构成所述的弹性容差连接，弹性容差缓冲元件8上下对称成对布置，使系统获得双向的缓冲保障，同时又保证有可靠的连接。 

四个称重传感器4的信号线接入四通道称重仪表，既可以获得床面5上载荷的总重，也可以用来检测床面5上载荷的重心位置，称重病床的控制系统均安装在上框架上，由于仪表和控制部分为已有技术，对展示本发明的关键技术没有直接关系，因此在本发明附图中未画出。

实际试验的结果表明，本发明设计的结构可以消除所述称重床上下框架之间因安装孔位置尺寸的制造误差所必然导致的当称重传感器与上下框架刚性连接时钢架扭曲对各个称重传感器的附加扭曲牵连载荷影响，使整个系统的测量准确度达到较高水平。

在其他实施例中，也可以是每个所述称重传感器的固定端通过螺栓固定连接在下框架上；每个所述称重传感器的测量端与上框架采用弹性容差连接，具体连接方式和产生的效果与上述实施例类似，在此不再赘述。

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，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种病床称重系统，从上到下依次包括床面、上框架、称重传感器和下框架，所述上框架与所述床面连接，所述下框架和上框架之间设置有至少三个称重传感器，形成稳定支撑，并测量床面上的载荷重量，其特征在于：每个所述称重传感器的固定端与所述上框架采用刚性连接，每个所述称重传感器的测量端与所述下框架采用弹性容差连接；所述弹性容差连接包括一个刚性连接件和两个对称安装的弹性容差缓冲元件，每个所述弹性容差缓冲元件包括由弹性材料制成的弹性缓冲体，中心开有与所述刚性连接件配合的通孔，所述弹性缓冲体的外形为由大小两段柱体组成的阶梯型柱状体，所述下框架上的安装孔是从所述下框架的顶面贯穿所述下框架的底面，连接时，两个所述弹性缓冲体的小端柱体分别从所述下框架的顶面和底面嵌入所述下框架的安装孔内，所述刚性连接件从所述下框架底面的所述弹性缓冲体的通孔穿入，从所述下框架顶面的所述弹性缓冲体的通孔穿出，并与所述称重传感器固定连接，使得所述刚性连接件与所述下框架之间被所述弹性缓冲体的小端柱体径向隔离，所述称重传感器和下框架的连接面之间被设置在所述下框架和称重传感器之间的所述弹性缓冲体的大端柱体轴向隔离，形成所述的弹性容差连接。

2.如权利要求1所述的病床称重系统，其特征在于：所述弹性容差缓冲元件还包括垫环，所述垫环由金属材料制成，并设有与所述刚性连接件配合的通孔，所述垫环的外形为由大小两段柱体组成的阶梯柱状体，所述垫环的大端柱体端面与所述弹性缓冲体的大端柱体端面结合，所述垫环的小端柱体在应用时与所述称重传感器的刚性表面连接。

3.如权利要求1或2所述的病床称重系统，其特征在于：所述弹性容差缓冲元件还包括保护套环，所述保护套环由金属材料制成，与所述弹性缓冲体的小端柱体配合，连接时，用于隔离所述弹性缓冲体和所述下框架的安装孔配合面。

4.如权利要求1所述的病床称重系统，其特征在于：所述上框架和下框架之间对称设置有四个称重传感器，每个所述称重传感器的固定端通过螺栓固定连接在所述上框架上；每个所述称重传感器的测量端与所述下框架采用所述弹性容差连接，所述刚性连接件也为螺栓。

5.一种病床称重系统，从上到下依次包括床面、上框架、称重传感器和下框架，所述上框架与所述床面连接，所述下框架和上框架之间设置有至少三个称重传感器，形成稳定支撑，并测量床面上的载荷重量，其特征在于：每个所述称重传感器的固定端与所述下框架采用刚性连接，每个所述称重传感器的测量端与所述上框架采用弹性容差连接；所述弹性容差连接包括一个刚性连接件和两个对称安装的弹性容差缓冲元件，每个所述弹性容差缓冲元件包括由弹性材料制成的弹性缓冲体，中心开有与所述刚性连接件配合的通孔，所述弹性缓冲体的外形为由大小两段柱体组成的阶梯型柱状体，所述上框架上的安装孔是从所述上框架的顶面贯穿所述上框架的底面，连接时，两个所述弹性缓冲体的小端柱体分别从所述上框架的顶面和底面嵌入所述上框架的安装孔内，所述刚性连接件从所述上框架顶面的所述弹性缓冲体的通孔穿入，从所述上框架底面的所述弹性缓冲体的通孔穿出，并与所述称重传感器固定连接，使得所述刚性连接件与所述上框架之间被所述弹性缓冲体的小端柱体径向隔离，所述称重传感器和上框架的连接面之间被设置在所述上框架和所述传感器之间的所述弹性缓冲体的大端柱体轴向隔离，形成所述的弹性容差连接。

6.如权利要求5所述的病床称重系统，其特征在于：所述弹性容差缓冲元件还包括垫环，所述垫环由金属材料制成，并设有与所述刚性连接件配合的通孔，所述垫环的外形为由大小两段柱体组成的阶梯柱状体，所述垫环的大端柱体端面与所述弹性缓冲体的大端柱体端面结合，所述垫环的小端柱体在应用时与所述称重传感器的刚性表面连接。

7.如权利要求5或6所述的病床称重系统，其特征在于：所述弹性容差缓冲元件还包括保护套环，所述保护套环由金属材料制成，与所述弹性缓冲体的小端柱体配合，连接时，用于隔离所述弹性缓冲体和所述上框架的安装孔配合面。

8.如权利要求5所述的病床称重系统，其特征在于：所述上框架和下框架之间对称设置有四个称重传感器，每个所述称重传感器的固定端通过螺栓固定连接在所述下框架上；每个所述称重传感器的测量端与所述上框架采用所述弹性容差连接，所述刚性连接件也为螺栓。

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