CN112461567A - 电动骨组织手术设备特定负荷检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，属于医疗器械技术领域。包括中部开孔的测试盘，测试盘可转动地连接支架，测试盘下方设有夹具，夹具设于底座上，支架设于底座上，夹具用于夹持待测试手机，穿过测试盘中部设有测试棒，测试棒连接待测试手机，对应测试棒，测试盘上设有两组测试组件，对应测试组件，测试盘和支架之间设有拉压力传感器，测试盘上方设有转速测量仪，转速测量仪设于支架上；两个测试组件沿测试盘中心呈中心对称布置。本发明结构简单巧妙，能够很好的针对小扭矩，高转速的手机，将负荷稳定快速的加到指定的扭矩，对手机检测的准确率高。

Description

电动骨组织手术设备特定负荷检测装置

技术领域

本发明涉及一种电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，属于医疗器械技术领域。

背景技术

YY0752-2016《电动骨组织手术设备》中，需要检测手机由制造商设定的某特定工作负荷点的转速与该点测定的转速的误差，是否在规定范围之内。手机是指医疗器械技术领域的手持电机和机头的合成，手持电机即手持式微型电机，手持式微型电机前端设有机头。比如口腔科所用的可安装钻头的手机，骨科所用的可安装开颅钻的手机。检测的目的，就是确保已设定转速的手机，在受到额定负荷扭矩时，不会掉速。它的具体操作步骤，就是逐步加载手机承受的负荷到规定值，然后速度平稳下来后，测量实际速度，计算实际速度与规定速度的误差范围。骨组织设备的手机具有转速高，额定扭矩小的特点，转速可达3-8万转/分，额定扭矩10Nmm-50Nmm。目前此类检测设备主要有两种，第一种特制设备如图13所示，固定待测试手机10在测试台19上，将测力计22挂在力矩盘20上方，用细腊线21，φ0.7mm，一端栓在测力计22钩上，垂直向下绕在力矩盘20上，绕线方向与力矩盘20旋转方向相反，一圈，细腊线21另一端挂上砝码F。调整细腊线摩擦力，使其特定工作负荷达到规定的数值，转速稳定后记录实测转速。特定工作负荷计算公式：M＝(F-f)×R。此方法存在以下缺点：1.细蜡线很容易磨断，顶多坚持十几秒，这么短的时间内如何无法判断是否合格，且需要多人配合操作观察。2.细蜡线与滑轮之间的摩擦力，无法精确掌握，导致达不到或超过规定数值。第二种设备是利用测功机，但是常规的测功机是针对大扭矩，低转速的电机。对于高转速、低扭矩的手持电机，需要专门定制，价格昂贵。而且，其测定范围有限，针对不同转速，扭矩的手机，需要定制多种测功机，费用非常昂贵。例如转速8万转/分，扭矩10Nmm的手机；和转速3万转/分，扭矩20Nmm的手机；需要分别定制测功机，费用非常昂贵，增加了企业运营成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，结构简单巧妙，能够很好的针对小扭矩，高转速的手机，将负荷稳定快速的加到指定的扭矩，对手机检测的准确率高。

本发明所述的电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，包括中部开孔的测试盘，测试盘可转动地连接支架，测试盘下方设有夹具，夹具设于底座上，支架设于底座上，夹具用于夹持待测试手机，穿过测试盘中部设有测试棒，测试棒连接待测试手机，对应测试棒，测试盘上设有两组测试组件，对应测试组件，测试盘和支架之间设有拉压力传感器，测试盘上方设有转速测量仪，转速测量仪设于支架上；两个测试组件沿测试盘中心呈中心对称布置；

测试组件包括电动精密滑台，电动精密滑台推杆连接微型气缸，微型气缸活塞杆端设有测试块，测试块与测试棒相适应设置；

微型气缸进气口连接存气罐第一出气端，存气罐进气端通过管路连通压缩气源，管路上设有进气阀；存气罐第二出气端连接排气阀。

工作过程或工作原理：

手机是指医疗器械技术领域的手持电机和机头的合成，手持电机即手持式微型电机，手持式微型电机前端设有机头。待测试手机是指已经生产完成、尚未测试检验是否合格的手机，测试完成后即作为手机成品。

1、启动手机：夹具夹持待测试手机，待测试手机前端设有测试棒，测试块与测试棒对应设置，启动待测试手机，测试棒旋转，测试棒转速，即为待测试手机的转速。

2、微型气缸推动测试块接触测试棒：打开进气阀，气体从压缩气源，经过存气罐，进入微型气缸，推动微型气缸活塞杆前移，活塞杆推动测试块向测试棒移动，直至测试块与测试棒接触。压缩气源继续向存气罐通气，待存气罐压力达到设定初始压力后，关闭进气阀，进行下一步动作。存气罐可以自带压力计，也可以设置外置式压力计，用于测量存气罐内气体压力。

3、电动精密滑台增加扭矩负荷到设定值：启动电动精密滑台，电动精密滑台推杆推动微型气缸向测试棒移动，测试块与测试棒之间摩擦力增大，增加扭矩负荷，即手机扭矩负荷增加，拉压力传感器测得的扭矩负荷达到设定值后，保持电动精密滑台不动；

4、测速，判定待测试手机是否合格：测试棒转速稳定后，记录转速测量仪测得的测试棒转速，即为手机转速，根据其是否达到设定转速，判定待测试手机是否合格。

优选地，还包括控制系统，控制系统通过线路连接拉压力传感器、电动精密滑台和转速测量仪；

优选地，进气阀为进气电磁阀，排气阀为排气电磁阀，进气电磁阀、排气电磁阀通过线路连接控制系统。

优选地，管路上还设有速度控制阀，速度控制阀设于进气阀与压缩气源之间；存气罐上还设有高精度压力变送器，高精度压力变送器通过线路连接控制系统。

优选地，测试棒包括测试杆，测试杆顶部设有圆柱状的测试头，对应测试头，测试块上开设凹槽，凹槽与测试头的圆柱状侧表面相适应设置，测试杆底部连接待测试手机。

优选地，支架设于底座一侧，支架中部向底座一侧设有悬臂，悬臂上设有固定轴，固定轴与测试盘之间通过轴承连接。

优选地，夹具固定连接底座上的定位台，定位台与固定轴同轴设置。

优选地，夹具包括手机夹台，手机夹台一侧设有手机压块，手机压块与手机夹台上对应开设夹紧槽，夹紧槽用于夹紧固定待测试手机；手机夹台底部开设定位槽，定位槽与定位台相配合设置。

优选地，测试盘上设有两个固定架，支架顶部向底座一侧并排设有两个支撑架，支撑架与固定架垂直布置，拉压力传感器一端连接固定架，拉压力传感器另一端连接支撑架，两个拉压力传感器沿测试盘中心轴呈中心对称布置。

优选地，拉压力传感器为微型拉压力传感器；转速测量仪为光电转速传感器。

两个拉压力传感器测得的力的数值，乘以两个拉压力传感器的距离，即是电机受到的实时扭矩负荷。控制系统可以根据不同手机的指定扭矩负荷，反推出微型拉压力传感器应测到的数值，从而针对不同的手机可以制定不同的程序。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置测试组件、夹具和支架，实现了测试手机设定扭矩负荷下是否满足转速要求，结构简单巧妙，能够很好的针对小扭矩，高转速的手机，将负荷稳定快速的加到指定的扭矩，对手机检测的准确率高。

2、通过设置电动精密滑台和微型气缸配合推动测试块向测试棒移动，并设置存气罐对于微型气缸的气腔进行容积调节，通过气缸内气体压力的大小和电动精密滑台推杆的轴向移动距离的调节，能够实现测试块移动微小的精准距离的控制，能够精准控制测试棒增加扭矩负荷，能够精确快速的达到指定扭矩负荷，满足手机高转速和小扭矩的技术参数要求，同时移动过程中，能够保持测试块有一定弹性，避免测试块与测试棒瞬间抱死，无法测试手机转速。

3、通过设置高精度压力变送器，能够确保测试过程中，两个存气罐压力值相等，即两个高精度压力变送器测得的压力值始终相等，从而确保测试棒受到的径向合力为零，减少摩擦力不均衡对手机转速的影响，确保测试结果的准确性。

4、通过设置光电转速传感器，属于非接触式测速，不会对测试圆盘产生附加扭矩。

5、电动精密滑台、微型气缸和测试盘的重力均垂直于扭矩所在平面，电动精密滑台、微型气缸和测试盘的重力不会在扭矩平面上产生分力，也就不会增加扭矩负荷，整个系统摩擦力小，整个系统对于扭矩产生的干扰很小。

附图说明

图1：本发明的一实施例的立体结构示意图，

图2：本发明的一实施例的结构爆炸示意图，

图3：微型气缸的气路以及线路连接示意图，

图4：控制系统线路连接示意图，

图5：手机压台立体结构示意图，

图6：图5的主视结构示意图，

图7：图6的俯视图，

图8：手机压块立体结构示意图，

图9：图8的主视结构示意图，

图10：图9的俯视图，

图11：测试块的立体结构示意图，

图12：测试块的俯视结构示意图，

图13：现有技术结构示意图。

图中：1、支架 2、光电转速传感器 3、电动精密滑台 4、微型气缸 5、测试块 6、微型拉压力传感器 7、测试盘 8、深沟球轴承 9、测试棒 10、待测试手机 11、夹具 12、速度控制阀 13、进气电磁阀 14、高精度压力变送器 15、存气罐 16、排气电磁阀 17、压缩气源18、控制系统 19、测试台 20、力矩盘 21、细腊线 22、测力计；

1-1、固定轴 1-2、定位台 1-3、悬臂 1-4、支撑架 1-5、底座；

5-1、凹槽；

11-1、手机夹台 11-2、手机压块 11-3、定位槽 11-4、夹紧槽A 11-5、夹紧槽B 11-6、固定座；

7-1、固定架；

9-1、测试杆 9-2、测试头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案作进一步进行清楚、完整地描述：

实施例1

如图1～图12所示，本发明所述的电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，包括中部开孔的测试盘7，测试盘7可转动地连接支架1，测试盘7下方设有夹具11，夹具11设于底座1-5上，支架1设于底座1-5上，夹具11用于夹持待测试手机10，穿过测试盘7中部设有测试棒9，测试棒9连接待测试手机10，对应测试棒9，测试盘7上设有两组测试组件，对应测试组件，测试盘7和支架1之间设有拉压力传感器，测试盘7上方设有转速测量仪，转速测量仪设于支架1上；两个测试组件沿测试盘中心呈中心对称布置；转速测量仪为光电转速传感器2，光电转速传感器2可以采用KJT-FJ18型号。测试组件包括电动精密滑台3，电动精密滑台3推杆连接微型气缸4，微型气缸4活塞杆端设有测试块5，测试块5与测试棒9相适应设置；其推杆位置方向沿着测试盘的径向，并指向圆心。两个电动精密滑台关于测试盘中心对称安装。电动精密滑台推杆的伸缩可以带动微型气缸沿测试盘的径向移动。电动精密滑台可以采用LES8RAK型号；微型气缸可以采用MGJ6型号。

测试盘设为中心对称结构，测试盘可以为圆形测试盘，也可以设为正多边形测试盘，例如，测试盘可以设为正方形测试盘、正五边形测试盘或正六边形测试盘，测试盘本身能够很好地保持平衡，测试盘重力方向保持垂直向下，不增加水平面上的分力，保持整体系统对手机测试扭矩的低干扰性。

测试盘中部所开设的孔的中心与测试盘中心完全重合。

微型气缸4进气口连接存气罐15第一出气端，存气罐15进气端通过管路连通压缩气源17，管路上设有进气阀；存气罐15第二出气端连接排气阀。

还包括控制系统18，控制系统18通过线路连接拉压力传感器、电动精密滑台3和转速测量仪；控制系统18可以采用PLC控制系统。

进气阀为进气电磁阀13，排气阀为排气电磁阀16，进气电磁阀13、排气电磁阀16通过线路连接控制系统18。进气电磁阀13可以采用VCS21-DNN2118型号；排气电磁阀16可以采用VCS21-DNN2118型号。

管路上还设有速度控制阀12，速度控制阀12设于进气电磁阀13与压缩气源17之间；存气罐15上还设有高精度压力变送器14，高精度压力变送器14通过线路连接控制系统18。速度控制阀可以采用AS1002F型号；高精度压力变送器14可以采用P-30型号。管路可以采用气动软管。

所述存气罐容积经过计算，保证微型气缸的活塞杆每移动一个最小的距离，可以对测试棒增加理想的压力，从而增加一个理想的扭矩负荷。

测试棒9包括测试杆9-1，测试杆9-1顶部设有圆柱状的测试头9-2，对应测试头9-2，测试块5上开设凹槽5-1，凹槽5-1与测试头9-2的圆柱状侧表面相适应设置，测试杆9-1底部连接待测试手机10。凹槽可以为圆弧形凹槽，凹槽半径略大于测试头的半径。测试头半径可以为5mm，凹槽半径可以为5.1mm。通常地，凹槽半径大于测试头的半径0.1-1mm。

光电转速传感器，发射的光源可以照射到测试棒的测试头顶端面，测试头顶端面贴反射条。光电转速传感器通过反射条反射光的频率来测定转速。

支架1设于底座1-5一侧，支架1中部向底座1-5一侧设有悬臂1-3，悬臂1-3上设有固定轴1-1，固定轴1-1与测试盘7之间通过轴承连接。轴承可以为深沟球轴承8，深沟球轴承的内圈与固定轴配合，深沟球轴承的外圈与测试盘的中部开设的孔配合。测试盘在受到旋转扭矩的情况下，有绕固定轴旋转的趋势。

夹具11固定连接底座1-5上的定位台1-2，定位台1-2与固定轴1-1同轴设置。

夹具11包括手机夹台11-1，手机夹台11-1一侧设有手机压块11-2，手机压块11-2与手机夹台11-1上对应开设夹紧槽，夹紧槽用于夹紧固定待测试手机10；夹紧槽包括设于手机夹台11-1上的夹紧槽A11-4，夹紧槽还包括设于手机压块11-2上的夹紧槽B11-5，夹紧槽A和夹紧槽B配合夹紧待测试手机10；手机夹台11-1底部开设定位槽11-3，定位槽11-3与定位台1-2相配合设置。定位槽11-3与定位台同轴设置。定位槽与手机夹紧槽同轴设置，手机夹紧槽与手机同轴设置，从而保证手机与测试盘同轴。手机夹台11-1两侧向外延伸设有固定座11-6，固定座11-6通过螺栓连接底座1-5。夹具可以根据不同类型的手机，设置不同规格。测试棒安装到待测试手机的机头上，手机通电启动后，测试棒旋转，测试棒的转速和受到的扭矩就是手机的转速和扭矩。

测试盘7上设有两个固定架7-1，支架1顶部向底座1-5一侧并排设有两个支撑架1-4，支撑架1-4与固定架7-1垂直布置，两个固定架7-1设于两个支撑架1-4之间，拉压力传感器一端连接固定架7-1，拉压力传感器另一端连接支撑架1-4，两个拉压力传感器沿测试盘7中心轴呈中心对称布置。拉压力传感器为微型拉压力传感器6，微型拉压力传感器6可以采用U10K-1Kg型号；两个微型拉压力传感器6设于同一水平面上。所述微型拉压力传感器，一端安装在测试盘上，一端安装在支架上。两个微型拉压力传感器关于测试盘中心对称。测试盘上安装微型拉压力传感器的面，平行于测试盘设置。

信号线，控制线，以及存气罐处的气动软管均采用软连接，不会对测试盘产生附加扭矩。还可以增加水冷却系统，在测试块与测试棒接触区域外侧上方设置冷却水管，测试过程中，向测试块和测试棒的接触区域喷水，降低温度。

工作过程或工作原理：

手机是指医疗器械技术领域的手持电机，手持电机即手持式微型电机，手持式微型电机前端设有机头。待测试手机是指已经生产完成、尚未测试检验是否合格的手机，测试完成后即作为手机成品。待测试手机以HD02004高速型为例进行测试。

1、启动手机：将测试棒的测试头顶端面贴反射条，装到待测试手机的机头上。取下手机压块，将手机沿夹紧槽A放置好，将手机压块用螺栓固定拧紧，按照指定速度启动手机。

2、启动控制系统：针对不同的手机，选用相应的程序。

3、程序启动后，控制系统控制进气电磁阀打开，压缩气源通过存气罐进入微型气缸，微型气缸活塞杆向外推出，带动测试块向测试盘中心移动。最终测试块的凹槽与测试棒的测试头的外圆柱面接触。压缩气源继续向存气罐通气，高精度压力变送器向控制系统传送信号，高精度压力变送器测得的压力达到设定的初始压力值后，控制系统控制进气电磁阀关闭，压缩气源停止进气。检测过程中，应始终保证两个气罐压力变送器的检测压力一致，从而保证摩擦棒径向合力为零。

4、控制系统控制电动精密滑台启动，控制系统发出指定脉冲数，电动精密滑台推杆向外移动一个微小距离，带动气缸向测试盘中心移动一个微小距离，推动测试块继续压迫测试棒，增大摩擦力，增加扭矩负荷。当电动精密滑台推杆移动一个微小距离后，微型拉压力传感器向控制系统传送信号，控制系统检测微型拉压力传感器的力是否到达设定数值，未达到设定值，控制系统继续发出指定脉冲数，电动精密滑台推杆向外移动一个微小距离，带动气缸向测试盘中心移动一个微小距离，推动测试块继续压迫测试棒，增大摩擦力，增加扭矩负荷；如此循环，直到微型拉压力传感器向控制系统传送信号，控制系统检测微型拉压力传感器的力达到设定数值，控制系统不再发出制定脉冲数，电动精密滑台保持不动。

5、光电传感器测量检测测试棒转速，并向控制系统传送信号，待转速稳定后，记录测得的测试棒的转速数值，与标准数值比较，判断偏差范围是否合格。

6、试验完毕后，先停止动力手机运行，然后按设备停止按钮，排气阀自动排气，将存气罐的压力排为零，手动将气缸复位，以便进行下一次试验。

上述工作过程3-5的检测过程中，应始终保证两个气罐的高精度压力变送器的检测压力一致，从而保证测试棒径向合力为零。

本发明中对结构的方向以及相对位置关系的描述，如前后左右上下的描述，不构成对本发明的限制，仅为描述方便。

Claims (10)

1.一种电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，其特征在于，包括中部开孔的测试盘(7)，测试盘(7)可转动地连接支架(1)，测试盘(7)下方设有夹具(11)，夹具(11)设于底座(1-5)上，支架(1)设于底座(1-5)上，夹具(11)用于夹持待测试手机(10)，穿过测试盘(7)中部设有测试棒，测试棒连接待测试手机(10)，对应测试棒，测试盘(7)上设有两组测试组件，对应测试组件，测试盘(7)和支架(1)之间设有拉压力传感器，测试盘(7)上方设有转速测量仪，转速测量仪设于支架(1)上；两个测试组件沿测试盘中心呈中心对称布置；

测试组件包括电动精密滑台(3)，电动精密滑台(3)推杆连接微型气缸(4)，微型气缸(4)活塞杆端设有测试块(5)，测试块(5)与测试棒(9)相适应设置；

微型气缸(4)进气口连接存气罐(15)第一出气端，存气罐(15)进气端通过管路连通压缩气源(17)，管路上设有进气阀；存气罐(15)第二出气端连接排气阀。

2.根据权利要求1所述的电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，其特征在于，还包括控制系统(18)，控制系统(18)通过线路连接拉压力传感器、电动精密滑台(3)和转速测量仪。

3.根据权利要求2所述的电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，其特征在于，进气阀为进气电磁阀(13)，排气阀为排气电磁阀(16)，进气电磁阀(13)、排气阀电磁阀(16)通过线路连接控制系统(18)。

4.根据权利要求3所述的电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，其特征在于，管路上还设有速度控制阀(12)，速度控制阀(12)设于进气阀与压缩气源(17)之间；存气罐(15)上还设有高精度压力变送器(14)，高精度压力变送器(14)通过线路连接控制系统(18)。

5.根据权利要求1所述的电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，其特征在于，测试棒(9)包括测试杆(9-1)，测试杆(9-1)顶部设有圆柱状测试头(9-2)，对应测试头(9-2)，测试块(5)上开设凹槽(5-1)，凹槽(5-1)与测试头(9-2)的圆柱状侧表面相适应设置。

6.根据权利要求1所述的电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，其特征在于，支架(1)设于底座(1-5)一侧，支架(1)中部向底座(1-5)一侧设有悬臂(1-3)，悬臂(1-3)上设有固定轴(1-1)，固定轴(1-1)与测试盘(7)之间通过轴承连接。

7.根据权利要求6所述的电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，其特征在于，夹具(11)固定连接底座(1-5)上的定位台(1-2)，定位台(1-2)与固定轴(1-1)同轴设置。

8.根据权利要求7所述的电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，其特征在于，夹具(11)包括手机夹台(11-1)，手机夹台(11-1)一侧设有手机压块(11-2)，手机压块(11-2)与手机夹台(11-1)上对应开设夹紧槽，夹紧槽用于夹紧固定待测试手机(10)；手机夹台(11-1)底部开设定位槽(11-3)，定位槽(11-3)与定位台(1-2)相配合设置。

9.根据权利要求1所述的电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，其特征在于，测试盘(7)上设有两个固定架(7-1)，支架(1)顶部向底座(1-5)一侧并排设有两个支撑架(1-4)，支撑架(1-4)与固定架(7-1)垂直布置，拉压力传感器一端连接固定架(7-1)，拉压力传感器另一端连接支撑架(1-4)，两个拉压力传感器沿测试盘(7)中心轴呈中心对称布置。

10.根据权利要求9所述的电动骨组织手术设备特定负荷检测装置，其特征在于，拉压力传感器为微型拉压力传感器(6)；转速测量仪为光电转速传感器(2)。

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