CN106267590B - 一种基于粒子流阻断器的阻断装置及其实现方法 - Google Patents
一种基于粒子流阻断器的阻断装置及其实现方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于粒子流阻断器的阻断装置，包括阻断器，阻断器的下方设有阻断块，还包括执行元件、位置检测元件；所述执行元件包括电磁阀、气缸，电磁阀设在阻断器的顶部一端，气缸横向设在阻断器的顶面上，气缸的活塞杆活动端与阻断块之间通过外侧杆阻块、内侧杆阻块及臂杆固接；电磁阀与气缸连接，通过控制压缩空气进入气缸，实现气缸活塞杆往复运动；所述位置检测元件包括第一限位开关、第二限位开关，第一限位开关和第二限位开关分别设在所述活塞杆运动行程的两端。本发明还公开了一种快速反应的粒子流阻断装置的实现方法，本发明能快速控制气缸进行相应的活塞杆外伸动作，及时带动阻断块切断束流，大大提高了治疗安全性。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械控制领域，具体涉及一种基于粒子流阻断器的阻断装置及其实现方法。
背景技术
目前，在癌症粒子治疗系统中，粒子束流经加速器加速到预定的能量后，要通过束流传输系统中的降能器、准直器和束流监测等装置的选择作用后才能到达各个治疗头。在任何时刻，当粒子束流监测装置检测到束流异常都要向总控系统发送报警，总控会根据不同的连锁等级发送命令控制粒子阻断器切断束流，并且会将阻断器的限位信号传输给总控系统，达到闭环控制的目的。
当前粒子治疗系统对粒子阻断器切断粒子束流的响应速度要求很高，要求阻断器在接收到信号60ms内完成切断束流动作，否则会影响治疗效果。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种基于粒子流阻断器的阻断装置控制装置，具体是通过以下技术方案实现的：
一种基于粒子流阻断器的阻断装置，包括阻断器，阻断器的下方设有阻断块，还包括执行元件、位置检测元件；
所述执行元件包括电磁阀、气缸、连接组件，电磁阀设在阻断器的顶面一端，气缸横向设在阻断器的顶面上，电磁阀对应连接着气缸；
所述连接组件包括壳体、转轴、外阻块、内阻块和臂杆，壳体设在阻断器的顶面另一端，壳体内横向跨设有转轴，且转轴的一端向外伸出壳体；
外阻块位于壳体外侧、并固结在转轴的外伸端上，外阻块的上端与气缸的活塞杆连接；
内阻块位于壳体内，内阻块的一端固结在转轴上，内阻块的另一端连接着臂杆的上端，臂杆的下端连接着所述的阻断块；
所述位置检测元件包括第一限位开关、第二限位开关，第一限位开关和第二限位开关分别设在所述活塞杆运动行程的两端，其中，第一限位开关设在活塞杆最大行程处对应的阻断器上，第二限位开关设在活塞杆初始行程处对应的阻断器上；
所述第一限位开关、第二限位开关均为接触式的常开开关；
工作时，电磁阀控制压缩空气进入气缸，驱动活塞杆运动，活塞杆带动外阻块和内阻块旋转，臂杆随之上下往复运动，从而带动阻断块实现阻断束流和恢复束流，第一限位开关和第二限位开关实现活塞杆运动位置的反馈。
所述的电磁阀为二位五通电磁阀，气缸为双作用气缸；断电状态的电磁阀(1)的进气通道与气缸活塞杆侧的腔室连通，电磁阀的出气通道与气缸另一侧腔室连通，气体进入气缸推动活塞杆内缩；当电磁阀得电时，气体进入气缸的另一侧腔室，推动活塞杆外伸。
所述第一限位开关采用侧面柱塞型，检测部件背板安装，作为机械限位使用，同时传输限位信号。
所述转轴的两端分别通过轴承法兰设在壳体上。
本发明的另一目的是提供一种基于粒子流阻断器的阻断装置的实现方法，具体包括以下实现步骤:
S1、在电磁阀的控制器内设定束流限制阈值，第一限位开关、第二限位开关与控制器连接，控制器接收粒子束流检测器的检测信号；
S2、控制器实时将接收的粒子束流信息与设定的束流限制阈值比较，当出现超出阈值的情况时，控制器向电磁阀发出控制信号，电磁阀接收控制信号后控制气体进入气缸，气阀推动活塞杆內缩，进而拉动外阻块内旋，带动内阻块下旋，臂杆向下连动，推动阻断块向下阻挡粒子束流；
S3、活塞杆內缩至最大位置时，此时活塞内气体充满，气体停止进入，活塞杆触碰到第一限位开关，到位信号反馈至控制器；
S4、当控制器判断接收的粒子束流信息处于束流限制阈值内时，控制器向电磁阀发送控制命令，电磁阀接收到命令后控制气体进入气缸气阀的另一腔室，推动活塞杆外伸，推动外阻块外旋，带动内阻块上旋，臂杆向上抬起，将阻断块向上拉起；
S5、活塞杆外伸至阻断块完全抬起时，活塞杆到达终端位置触碰第二限位开关，此时活塞内气体充满，气体停止进入，到位信号反馈至控制器。
所述电磁阀的控制器为工业逻辑控制器PLC。
电磁阀接收控制信号控制气体进入气缸时，气缸内排出的气体经电磁阀释放。
本发明的有益技术效果：
本发明提供一种控制装置，该装置以压缩空气作为动力源，气动气缸作为动力设备，电磁阀作为执行设备控制气缸的进气出气，电磁阀采用两位五通电磁阀，24VDC供电，单线圈弹簧自复位型，动作时间≤20ms，同时设计了限位开关作为检测设备，能够及时反馈气缸活塞的运动到位信号，通过电磁阀接收需阻断束流信息后，能快速控制气缸进行相应的活塞杆外伸动作，及时带动阻断块切断束流，大大提高了治疗效果。
附图说明
图1是本发明粒子流阻断器装置的结构示意图。
图2是本发明气缸、阻断块与连接组件的结构示意图。
图3是图1的后视图。
图4是本发明控制粒子束流阻断器的流程图。
图5是本发明电磁阀与气缸连接断电状态示意图。
图6是本发明电磁阀与气缸连接通电状态示意图。
图中序号：电磁阀1、控制气缸2、第一限位开关3、阻断器4、第二限位开关5、活塞杆6、阻断块7、外阻块8、内阻块9、臂杆10、转轴11、壳体12。
具体实施方式
参见图1、图2、图3，一种基于粒子流阻断器的阻断装置，包括阻断器4，阻断器4的下方设有阻断块7，还包括执行元件、位置检测元件；
所述执行元件包括电磁阀1、气缸2、连接组件，电磁阀1设在阻断器4的顶面一端，气缸2横向设在阻断器4的顶面上，电磁阀1对应连接着气缸2；
所述连接组件包括壳体12、转轴11、外阻块8、内阻块9和臂杆10，壳体12设在阻断器4的顶面另一端，壳体12内横向跨设有转轴11，且转轴11的一端向外伸出壳体；
外阻块8位于壳体12外侧、并固结在转轴11的外伸端上，外阻块8的上端与气缸2的活塞杆6连接；
内阻块9位于壳体12内，内阻块9的一端固结在转轴11上，内阻块9的另一端连接着臂杆10的上端，臂杆10的下端连接着所述的阻断块7；
所述位置检测元件包括第一限位开关3、第二限位开关5，第一限位开关3和第二限位开关5分别设在所述活塞杆6运动行程的两端，其中，第一限位开关3设在活塞杆6最大行程处对应的阻断器4上，第二限位开关设在活塞杆6初始行程处对应的阻断器4上；
所述第一限位开关3、第二限位开关5均为接触式的常开开关；
工作时，电磁阀1控制压缩空气进入气缸2，驱动活塞杆6运动，活塞杆6带动外阻块8和内阻块9旋转，臂杆10随之上下往复运动，从而带动阻断块7实现阻断束流和恢复束流，第一限位开关3和第二限位开关5实现活塞杆6运动位置的反馈。
本发明的进一步优选，所述的电磁阀1为二位五通电磁阀，气缸2为双作用气缸；参见图5，断电状态的电磁阀1的进气通道与气缸2活塞杆侧的腔室连通，电磁阀1的出气通道与气缸2另一侧腔室连通，气体进入气缸推动活塞杆6内缩；参见图6，当电磁阀得电时，气体进入气缸2的另一侧腔室，推动活塞杆6外伸。
本发明的进一步优选，所述第一限位开关3采用侧面柱塞型，检测部件背板安装，作为机械限位使用，同时传输限位信号。
本发明的进一步优选，所述转轴11的两端分别通过轴承法兰设在壳体。
参见图4，本发明还提供了一种基于粒子流阻断器的阻断装置的实现方法，包括以下步骤:
S1、在电磁阀1的控制器内设定束流限制阈值，第一限位开关3、第二限位开关5与控制器连接，控制器接收粒子束流检测器的检测信号；
S2、控制器实时将接收的粒子束流信息与设定的束流限制阈值比较，当出现超出阈值的情况时，控制器向电磁阀1发出控制信号，电磁阀1接收控制信号后控制气体进入气缸2，气阀推动活塞杆6內缩，进而拉动外阻块8内旋，带动内阻块9下旋，臂杆10向下连动，推动阻断块7向下阻挡粒子束流；
S3、活塞杆6內缩至最大位置时，此时活塞内气体充满，气体停止进入，活塞杆6触碰到第一限位开关3，到位信号反馈至控制器；
S4、当控制器判断接收的粒子束流信息处于束流限制阈值内时，控制器向电磁阀1发送控制命令，电磁阀1接收到命令后控制气体进入气缸2气阀的另一腔室，推动活塞杆6外伸，推动外阻块8外旋，带动内阻块9上旋，臂杆10向上抬起，将阻断块7向上拉起；
S5、活塞杆6外伸至阻断块7完全抬起时，活塞杆6到达终端位置触碰第二限位开关5，此时活塞内气体充满，气体停止进入，到位信号反馈至控制器。
所述电磁阀1的控制器为工业逻辑控制器PLC。
电磁阀接收控制信号控制气体进入气缸2时，气缸2内排出的气体经电磁阀1释放。
Claims (7)
1.一种基于粒子流阻断器的阻断装置，包括阻断器(4)，阻断器(4)的下方设有阻断块(7)，其特征在于：还包括执行元件、位置检测元件；
所述执行元件包括电磁阀(1)、气缸(2)、连接组件，电磁阀(1)设在阻断器(4)的顶面一端，气缸(2)横向设在阻断器(4)的顶面上，电磁阀(1)对应连接着气缸(2)；
所述连接组件包括壳体(12)、转轴(11)、外阻块(8)、内阻块(9)和臂杆(10)，壳体(12)设在阻断器(4)的顶面另一端，壳体(12)内横向跨设有转轴(11)，且转轴(11)的一端向外伸出壳体；
外阻块(8)位于壳体(12)外侧、并固结在转轴(11)的外伸端上，外阻块(8)的上端与气缸(2)的活塞杆(6)连接；
内阻块(9)位于壳体(12)内，内阻块(9)的一端固结在转轴(11)上，内阻块(9)的另一端连接着臂杆(10)的上端，臂杆(10)的下端连接着所述的阻断块(7)；
所述位置检测元件包括第一限位开关(3)、第二限位开关(5)，第一限位开关(3)和第二限位开关(5)分别设在所述活塞杆(6)运动行程的两端，其中，第一限位开关(3)设在活塞杆(6)最大行程处对应的阻断器(4)上，第二限位开关设在活塞杆(6)初始行程处对应的阻断器(4)上；
所述第一限位开关(3)、第二限位开关(5)均为接触式的常开开关；
工作时，电磁阀(1)控制压缩空气进入气缸(2)，驱动活塞杆(6)运动，活塞杆(6)带动外阻块(8)和内阻块(9)旋转，臂杆(10)随之上下往复运动，从而带动阻断块(7)实现阻断束流和恢复束流，第一限位开关(3)和第二限位开关(5)实现活塞杆(6)运动位置的反馈；
阻断装置的实现步骤：
S1、在电磁阀(1)的控制器内设定束流限制阈值，第一限位开关(3)、第二限位开关(5)与控制器连接，控制器接收粒子束流检测器的检测信号；
S2、控制器实时将接收的粒子束流信息与设定的束流限制阈值比较，当出现超出阈值的情况时，控制器向电磁阀(1)发出控制信号，电磁阀(1)接收控制信号后控制气体进入气缸(2)，气阀推动活塞杆(6)內缩，进而拉动外阻块(8)内旋，带动内阻块(9)下旋，臂杆(10)向下连动，推动阻断块(7)向下阻挡粒子束流；
S3、活塞杆(6)內缩至最大位置时，此时活塞内气体充满，气体停止进入，活塞杆(6)触碰到第一限位开关(3)，到位信号反馈至控制器；
S4、当控制器判断接收的粒子束流信息处于束流限制阈值内时，控制器向电磁阀(1)发送控制命令，电磁阀(1)接收到命令后控制气体进入气缸(2)气阀的另一腔室，推动活塞杆(6) 外伸，推动外阻块(8)外旋，带动内阻块(9)上旋，臂杆(10)向上抬起，将阻断块(7)向上拉起；
S5、活塞杆(6)外伸至阻断块(7)完全抬起时，活塞杆(6)到达终端位置触碰第二限位开关(5)，此时活塞内气体充满，气体停止进入，到位信号反馈至控制器。
2.根据权利要求1所述的一种基于粒子流阻断器的阻断装置，其特征在于：所述的电磁阀(1)为二位五通电磁阀，气缸(2)为双作用气缸；断电状态的电磁阀(1)的进气通道与气缸(2)活塞杆侧的腔室连通，电磁阀(1)的出气通道与气缸(2)另一侧腔室连通，气体进入气缸推动活塞杆(6)内缩；当电磁阀得电时，气体进入气缸(2)的另一侧腔室，推动活塞杆(6)外伸。
3.根据权利要求1所述的一种基于粒子流阻断器的阻断装置，其特征在于：所述第一限位开关(3)采用侧面柱塞型，检测部件背板安装，作为机械限位使用，同时传输限位信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于粒子流阻断器的阻断装置，其特征在于：所述转轴(11)的两端分别通过轴承法兰设在壳体(12)上。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种基于粒子流阻断器的阻断装置的实现方法，其特征在于包括以下步骤:
S1、在电磁阀(1)的控制器内设定束流限制阈值，第一限位开关(3)、第二限位开关(5)与控制器连接，控制器接收粒子束流检测器的检测信号；
S2、控制器实时将接收的粒子束流信息与设定的束流限制阈值比较，当出现超出阈值的情况时，控制器向电磁阀(1)发出控制信号，电磁阀(1)接收控制信号后控制气体进入气缸(2)，气阀推动活塞杆(6)內缩，进而拉动外阻块(8)内旋，带动内阻块(9)下旋，臂杆(10)向下连动，推动阻断块(7)向下阻挡粒子束流；
S3、活塞杆(6)內缩至最大位置时，此时活塞内气体充满，气体停止进入，活塞杆(6)触碰到第一限位开关(3)，到位信号反馈至控制器；
S4、当控制器判断接收的粒子束流信息处于束流限制阈值内时，控制器向电磁阀(1)发送控制命令，电磁阀(1)接收到命令后控制气体进入气缸(2)气阀的另一腔室，推动活塞杆(6)外伸，推动外阻块(8)外旋，带动内阻块(9)上旋，臂杆(10)向上抬起，将阻断块(7)向上拉起；
S5、活塞杆(6)外伸至阻断块(7)完全抬起时，活塞杆(6)到达终端位置触碰第二限位开关(5)，此时活塞内气体充满，气体停止进入，到位信号反馈至控制器。
6.根据权利要求5所述的一种基于粒子流阻断器的阻断装置的实现方法，其特征在于：所述电磁阀(1)的控制器为工业逻辑控制器PLC。
7.根据权利要求5所述的一种基于粒子流阻断器的阻断装置的实现方法，其特征在于：电磁阀接收控制信号控制气体进入气缸(2)时，气缸(2)内排出的气体经电磁阀(1)释放。
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