PL235478B1 - Urządzenie testujące dla celów medycznych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie testujące dla celów medycznych, znajdujące zastosowanie do badania i testowania przyrządów i podzespołów mechanicznych, stosowanych zwłaszcza w operacjach minimalnie inwazyjnych. Przeprowadzane z wykorzystaniem przedmiotu wynalazku testy polegają między innymi na weryfikacji funkcjonalności oraz poprawności działania badanych obiektów. Przedmiot wynalazku może być również stosowany do badania obiektów organicznych, w tym tkanek w celach związanych z przystosowaniem, na przykład narzędzi chirurgicznych do ich właściwego działania. Ponadto urządzenie testujące do celów medycznych może być wykorzystywane do badań niszczących narzędzi przeznaczonych do operacji minimalnie inwazyjnych.

W stanie techniki powszechnie znane są współrzędnościowe maszyny pomiarowe przeznaczone do skanowania i wymiarowania różnych obiektów, wyposażone w systemy pomiarowe w trzech osiach współrzędnych X, Y, Z. Przykładowo US2012079731 A1 ujawnia maszynę pomiarową do wyznaczania współrzędnych przestrzennych posiadającą blat mocujący dla mierzonego obiektu oraz ramę pomiarową wyposażoną w głowicę z czujnikiem pomiarowym. Rama pomiarowa może przemieszczać się względem mierzonego obiektu w trzech osiach współrzędnych X, Y, Z. Ponadto głowica pomiarowa, wyposażona jest w korpus oraz część mocującą dla co najmniej jednej sondy pomiarowej. W celu ustawienia pozycji sondy pomiarowej część mocująca posiada możliwość wykonywania ruchu obrotowego względem korpusu głowicy pomiarowej.

Z kolei CN101963483 A ujawnia trójosiową platformę roboczą przystosowaną do współpracy z maszynami pomiarowymi działającymi w trzech osiach współrzędnych X, Y, Z, przeznaczoną zwłaszcza do mocowania elementów optycznych podczas pomiarów. Platforma robocza wyposażona jest w stół roboczy umieszczony obrotowo na podstawie, która wyposażona jest mechanizm regulacji kąta nachylenia stołu roboczego oraz mechanizm jego mocowania. Mechanizm regulacji kąta nachylenia stołu roboczego jest wyposażony w sześć śrub mocujących, zaś mechanizm mocowania stołu montażowego jest zaopatrzony między innymi w pręt łączący, poprzeczne i wzdłużne śruby mocujące oraz blok klinowy. Pręt łączący przechodzi przez wykonany centralnie otwór w stole roboczym, a jego dolny koniec jest połączony z podstawą za pomocą sprężyny. Z kolei górny koniec pręta łączącego zaopatrzony jest w blok klinowy do mocowania mierzonego obiektu. Wzdłużne śruby mocujące przechodzą przez otwory w podstawie i wykorzystywane są do blokowania ustalonej pozycji stołu roboczego.

Również JPH08247755 A ujawnia maszynę do mierzenia obiektów w trój osi owym układzie współrzędnych. Maszyna pomiarowa zaopatrzona jest w pojedynczą, obrotową kolumnę obrotową z którą połączone jest poziome ramię, na którym przesuwnie zamocowana jest głowica pomiarowa. Poziome ramię zakończone jest pomocniczą nóżką opierającą się oblat mocujący mierzony obiekt i mogącą się przesuwać po powierzchni tego blatu. Maszyna pomiarowa jest wyposażona w enkoder odczytujący kątową pozycje kolumny obrotowej, kolejny liniowy enkoder odczytujący pozycję głowicy pomiarowej na poziomym ramieniu oraz enkoder odczytujący pozycję położenia głowicy pomiarowej w płaszczyźnie pionowej.

Celem wynalazku jest rozwiązanie problemu technicznego polegającego na braku możliwości dostępu sferycznego do testowanych przedmiotów oraz znacznie utrudnionych pomiarach i testach narzędzi medycznych przeznaczonych do operacji małoinwazyjnych, które zwykle charakteryzują się znaczną długością utrudniającą ich pomiar, zwłaszcza przy ich pionowym ustawieniu. Innym celem wynalazku jest zapewnienie swobodnego dostępu do każdej strony badanego obiektu, również w przypadkach, gdy przyrząd pomiarowy musi być ustawiony pod kątem w odniesieniu do badanego lub mierzonego przedmiotu.

Wynalazek dotyczy urządzenia testującego dla celów medycznych, zawierającego ramę główną wyposażoną w obrotowy blat mocujący, który jest także zamocowany w ramie głównej ruchomo w kartezjańskim układzie współrzędnych X, Y, Z za pośrednictwem oddzielnie napędzanych platform mocujących przyporządkowanych każdemu kierunkowi X, Y, Z ruchu blatu mocującego. Rama główna zawiera ramę pomiarową osadzoną wychylnie na co najmniej jednym wsporniku ramy głównej i zaopatrzona jest w ruchomy przyrząd pomiarowy przemieszczający się względem blatu mocującego. Istota wynalazku polega na tym, że do ramy głównej zamocowana jest pierwsza para poziomych prowadnic, po których przemieszczana jest pierwsza platforma mocująca posiadająca pierwsze centralne przelotowe wybranie i napędzana osadzonym po wewnętrznej stronie ramy głównej pierwszym mechanizmem realizującym ruch w osi X kartezjańskiego układu współrzędnych. Pierwsza platforma mocująca wyposażona jest w podzespoły ślizgowe współpracujące z pierwszymi prowadnicami oraz

PL 235 478 B1 w umieszczone poziomo i prostopadle do podzespołów ślizgowych drugie prowadnice, po których przemieszczana jest druga platforma mocująca posiadająca drugie centralne przelotowe wybranie, która napędzana jest zlokalizowanym w dolnej części pierwszej platformy mocującej drugim mechanizmem realizującym ruch w osi Y kartezjańskiego układu współrzędnych. Z kolei druga platforma mocująca wyposażona jest w pierwsze podzespoły ślizgowo-toczne współpracujące z drugimi prowadnicami, a pionowo i prostopadle do pierwszych podzespołów ślizgowo-tocznych usytuowane są trzecie prowadnice, po których przemieszczana jest trzecia platforma mocująca, napędzana osadzonym w górnej części drugiej platformy mocującej trzecim mechanizmem realizującym ruch w osi Z kartezjańskiego układu współrzędnych. Na trzeciej platformie mocującej osadzone są drugie podzespoły ślizgowo-toczne współpracujące z trzecimi prowadnicami drugiej platformy mocującej i na tej trzeciej platformie mocującej zamocowany jest obrotowo blat mocujący.

Celowym jest, gdy pierwszy mechanizm napędowy pierwszej platformy mocującej zawiera pierwszy silnik, pierwsze sprzęgło oraz pierwszą śrubę toczną zamocowane w podporach łożyskowych, przy czym pierwsza śruba toczna sprzężona jest z zamocowaną nieruchomo na pierwszej platformie mocującej pierwszą nakrętką toczną.

Równie dobrze jest, gdy drugi mechanizm napędowy drugiej platformy mocującej zawiera drugi silnik, pierwszą przekładnię pasową oraz drugą śrubę toczną zamocowane w drugich podporach łożyskowych, przy czym druga śruba toczna sprzężona jest z zamocowaną nieruchomo na drugiej platformie mocującej drugą nakrętką toczną.

Zasadne jest także, gdy trzeci mechanizm napędowy trzeciej platformy mocującej zawiera trzeci silnik, drugą przekładnię pasową oraz trzecią śrubę toczną zamocowane w trzecich podporach łożyskowych, przy czym trzecia śruba toczna sprzężona jest z zamocowaną nieruchomo w dolnej części trzeciej platformy mocującej trzecią nakrętką toczną.

Konstrukcja napędów każdej z platformy mocującej pozwala uzyskanie dużej niezawodności, dokładności oraz pewności działania we wszystkich kierunkach ruchu X, Y, Z, przy czym konstrukcja każdego z napędów jest zbliżona co przekłada się na uproszczenie czynności związanych z ich obsługą i konserwacją.

Pożądane jest, gdy w górnej części trzeciej platformy mocującej osadzony jest czwarty silnik napędzający blat mocujący, przy czym czwarty silnik wyposażony jest w wał napędowy z wzdłużnym przelotowym otworem o wspólnej osi z pierwszym otworem wykonanym w centralnej części blatu mocującego. Wzdłużny, przelotowy otwór w wale napędowym oraz otwór w centralnej części blatu są kolejnymi cechami znacznie zwiększającymi możliwości mocowania w urządzeniu testującym, zwłaszcza w pozycji pionowej, długich narzędzi chirurgicznych przeznaczonych do operacji minimalnie inwazyjnych.

Właściwym jest również, gdy blat mocujący posiada rowki o teowym kształcie, dzięki czemu za ich pomocą można na blacie mocującym zamocować dedykowane uchwyty, podstawki oraz imadła, znacznie upraszczające mocowanie w urządzeniu testującym badanych obiektów, w tym materiałów organicznych.

Szczególnie korzystnym jest, gdy rama główna zawiera dwa wsporniki zlokalizowane pionowo, przy czym w jednym wybranym wsporniku znajduje się napęd ramy pomiarowej, zaś w drugim wsporniku pionowym znajduje się mechanizm obrotowy umożlwiający podparcie obrotowe ramy pomiarowej, co umożliwia kątowe wychylanie ramy pomiarowej.

Właściwe jest również, gdy pozioma część ramy pomiarowej posiada dwa oddzielone od siebie ramiona, które po swoich wewnętrznych i zewnętrznych stronach posiadają pierwsze poziome rowki prowadzące, przy czym pomiędzy tymi ramionami zamocowany jest mechanizm ruchu linowego z osadzoną na nim platformą ruchomą wyposażoną w przyrząd pomiarowy, dzięki czemu wraz z pewnym i stabilnym mocowaniem przyrządu pomiarowego osiągnięto jego duży zakres ruchu.

Dobrze jest także, gdy mechanizm ruchu liniowego zaopatrzony jest w korpus posiadający drugie rowki prowadzące oraz zamocowany jest zasadniczo prostopadle w odniesieniu do pierwszych poziomych rowków prowadzących ramion za pomocą pary członów ustalających, przy czym w każdym członie ustalającym wykonane są dwa prostopadłe do siebie drugie otwory przez które przechodzą śruby ustalające wkręcane do nakrętek, zaś nakrętki współpracuj ą z dr ugimi rowkami prowadzącymi korpusu oraz z pierwszymi rowkami prowadzącymi. Skutkuje to prostą możliwością ustawienia i dostosowania pozycji mechanizmu liniowego, poprzez ruch przesuwny realizowany w pionie i poziomie.

PL 235 478 B1

Równie korzystnie, w drugich rowkach prowadzących korpusu liniowego oraz w pierwszych rowkach prowadzących ramion osadzony jest podzespół krzyżowy zbudowany z dwóch ślizgowych elementów, z których pierwszy element ślizgowy przemieszcza się w drugim rowku prowadzącym korpusu liniowego, natomiast drugi element ślizgowy w pierwszym rowku prowadzącym ramion, przy czym elementy ślizgowe ustawione są względem siebie pod kątem o wartości ustalanej za pomocą śruby łączącej elementy ślizgowe. Osiąga się przez to możliwość dodatkowego kątowego wychylenia mechanizmu linowego wraz z przyrządem pomiarowym względem ramy pomiarowej skutkując możliwością wstępnego ustawienia przyrządu pomiarowego względem mierzonego obiektu.

Podstawową zaletą wynalazku jest to, że dzięki konstrukcji platform mocujących, posiadających przelotowe wybrania, zapewnia się możliwość montażu w urządzeniu testującym narzędzi chirurgicznych o długim trzonku przeznaczonych do operacji minimalnie inwazyjnych. Narzędzia mogą być mocowane zarówno w pionie jak i w poziomie, przy czym zachowuje się możliwość sferycznego dostępu do badanych obiektów oraz ich przemieszczania względem czujnika pomiarowego. Kolejną zaletą wynalazku jest to, że urządzenie testujące daje możliwość zmiany orientacji obiektu mierzonego w trzech kierunkach ruchu w kartezjańskim układzie współrzędnych X, Y, Z oraz jego obrót wokół osi stołu na którym jest mocowany w odniesieniu do przyrządu pomiarowego, co może być realizowane również automatycznie podczas wykonywanego pomiaru. Dzięki ruchomemu mocowaniu przyrządu pomiarowego oraz również ruchomemu mocowaniu badanego obiektu istnieje możliwość ustawiania różnych, wzajemnych pozycji pomiędzy przyrządem pomiarowym, a testowanym obiektem. Dodatkowo ruchoma rama pomiarowa z zamocowanym na niej ruchomo mechanizmem liniowym pozwala na przyłączane różnego rodzaju przyrządów pomiarowych, które mogą być stosowane do wykonywania różnego rodzaju pomiarów i testów. Dzięki temu możliwe jest wykonywanie nie tylko badań nieniszczących, jak pomiary oraz badania mające za zadanie weryfikować funkcjonalność, poprawność działania, ale również badań niszczących narzędzi dedykowanych do operacji minimalnie inwazyjnych. W urządzeniu testującym można również pewnie mocować materiały organiczne, przykładowo wątrobę, która nie będzie się przemieszczała względem blatu mocującego, a kątowe wychylenie ramy pomiarowej pozwoli na swobodny dostęp do badanego obiektu, pozwalając ocenić przykładowo siłę niezbędną do wprowadzenia narzędzia pomiarowego do wnętrza badanego organu. Wykorzystując wychylne osadzenie ramy pomiarowej osiąga się jeszcze inną korzyść polegającą na możliwości pomiaru kątowych oddziaływań na obiekty, które nie mogą ulec rotacji względem osi prostopadłej do kierunku grawitacji. Ruchomy blat mocujący oraz przemieszczający się przyrząd pomiarowy pozwalają na grawitacyjne ustawienie detalu mierzonego podczas pomiarów.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania i na rysunkach, na których:

- fig. 1 przedstawia urządzenie testujące do celów medycznych w widoku perspektywi cznym,

- fig. 2 - ramę główną w widoku perspektywicznym,

- fig. 3 - pierwszą platformę mocującą w widoku perspektywicznym,

- fig. 4 - drugą platformę mocującą w widoku perspektywicznym,

- fig. 5 - trzecią platformę mocującą w widoku perspektywicznym,

- fig. 6 - przekrój przez blat mocujący,

- fig. 7 - blat mocujący w widoku z góry,

- fig. 8 - ramę pomiarową z mechanizmem liniowym w widoku perspektywicznym,

- fig. 9 - ramę pomiarową z mechanizmem liniowym w widoku z góry,

- fig. 10 - człon ustalający w widoku perspektywicznym z uwidocznionymi drugimi otworami,

- fig. 11 - przekrój przez człon ustalający z fragmentem ramy pomiarowej,

- fig. 12 - podzespół krzyżowy w widoku perspektywicznym,

- fig. 13 - podzespół krzyżowy w widoku z boku,

- fig. 14 - podzespół krzyżowy w kolejnymi widoku perspektywicznym,

- fig. 15 - mechanizm liniowy w widoku perspektywicznym,

- fig. 16 - mechanizm liniowy w kolejnym widoku perspektywicznym,

- fig. 17 - mechanizm liniowy w przekroju poprzecznym, fig. 18 i 19 - urządzenie testujące do celów medycznych w kolejnych widokach perspektywicznych z uwidocznionymi kierunkami ruchu,

- fig. 20 - ruch przyrządu pomiarowego względem badanego obiektu,

PL 235 478 B1

- fig. 21 - urządzenie testujące do celów medycznych w przekroju z zamocowanym pionowo badanym obiektem,

- fig. 22 - urządzenie testujące do celów medycznych w widoku perspektywicznym z zamocowanym poziomo badanym obiektem.

W niniejszym opisie przez kierunki ruchu X, Y, Z rozumie się kierunki ruchu oznaczane tymi literami w przestrzennym, kartezjańskim układzie osi współrzędnych.

Urządzenie testujące do celów medycznych zawiera ramę główną 1 wyposażoną w obrotowy blat mocujący 5 oraz w połączoną z nią ramę pomiarową 6 z wymiennym przyrządem pomiarowym 8. Wewnątrz ramy głównej zamocowane są oddzielne napędzane platformy mocujące 2, 3, 4 przyporządkowane każdemu kierunkowi X, Y, Z ruchu blatu mocującego 5. Rama główna 1 posiada prostokątną konstrukcję wsporczą 1.1 osadzoną na nogach 1.2 zakończonych regulowanymi stopkami 1.2.1. Regulacja stopek 1.2.1, realizowana poprzez wkręcanie bądź wykręcania ich z nóg 1.2, umożliwia wypoziomowanie całego urządzenia testującego. Jednocześnie pomiędzy nogami 1.2 zamocowane są poziome belki 1.3 przeznaczone do montażu dodatkowych komponentów, na przykład elektrycznych. Pośrodku dwóch boków konstrukcji wsporczej 1.1 zamocowane są dwa pionowe wsporniki 1.4.1, 1.4.2. W pierwszym ze wsporników 1.4.1 znajduje się napęd 1.4.3 ramy pomiarowej 6, zaś w drugim ze wsporników znajduje się mechanizm obrotowy 1.4.4 umożliwiający obrotowe podparcie ramy pomiarowej 6. Sama rama pomiarowa 6 jest natomiast połączona z pionowymi wspornikami 1.4.1, 1.4.2 parą trzonów 6.1. Pierwszy z trzonów 6.1 mocowany jest do mechanizmu obrotowego 1.4.4 w punkcie 6.1.1, zaś drugi z trzonów 6.1 mocowany jest do napędu 1.4.3 w punkcie 6.1.2. W górnej części trzonów 6.1 zamocowana jest pozioma część ramy pomiarowej w postaci dwóch oddzielonych od siebie ramion 6.2, mocowanych w punkach 6.1.3. Rama pomiarowa 6 w dolnych częściach trzonów 6.1 może być zaopatrzona w przeciwwagi, co jednak nie zostało szczegółowo przedstawione na rysunku.

Również na konstrukcji wsporczej 1.1 zamocowana jest pierwsza para poziomych prowadnic 1.5, po których przemieszczana jest pierwsza platforma mocująca 2 posiadająca pierwsze centralne przelotowe wybranie 2A, umożliwiające mocowanie badanych obiektów 9, jak narzędzia chirurgiczne o długim trzonku w pozycji pionowej. Pierwsza platforma mocująca 2 jest napędzana osadzonym po wewnętrznej stronie konstrukcji wsporczej 1.1 pierwszym mechanizmem 1.6 realizującym ruch w osi X kartezjańskiego układu współrzędnych. Pierwszy mechanizm napędowy 1.6 zawiera pierwszy silnik 1.6.1 pierwsze sprzęgło 1.6.2 oraz pierwszą śrubę toczną 1.6.3 zamocowane w pierwszych podporach łożyskowych 1.6.4 oraz sprzężone z zamocowaną nieruchomo na pierwszej platformie mocującej 2 pierwszą nakrętką toczną 2.4.

Oczywistym jest, że napęd pierwszej platformy mocującej 2, oraz kolejnych platform mocujących, winnych przykładach wykonania może być realizowany znanymi sposobami wykorzystującymi przykładowo napęd pasowy bądź zębaty. Niemniej jednak, w opisywanym przykładzie wykonania mechanizmy napędowe poszczególnych platform oparte są na mechanizmie śrubowo-tocznym, ze śrubą toczną i nakrętką, zapewniającym optymalną dokładność oraz wagę.

Pierwsza platforma mocująca 2 jest wyposażona w podzespoły ślizgowe 2.2 współpracujące z pierwszymi prowadnicami 1.5 oraz w umieszczone poziomo i prostopadle do podzespołów ślizgowych 2.2 drugie prowadnice 2.3. Po drugich prowadnicach 2.3 przemieszczana jest druga platforma mocująca 3 posiadająca drugie centralne przelotowe wybranie 3A wykorzystywane przy pionowym mocowaniu badanych obiektów 9 i zapewniające możliwość zamocowania badanych obiektów 9 na blacie mocującym 5. Druga platforma mocująca 3 napędzana jest zlokalizowanym w dolnej części pierwszej platformy mocującej 2 drugim mechanizmem napędowym 2.5 realizującym ruch w osi Y kartezjańskiego układu współrzędnych. Drugi mechanizm napędowy 2.5 zawiera drugi silnik 2.5.1, pierwszą przekładnię pasową oraz drugą śrubę toczną 2.5.3 zamocowane w drugich podporach łożyskowych 2.5.4 oraz sprzężone z zamocowaną nieruchomo na drugiej platformie mocującej 3 drugą nakrętką toczną 3.4.

Ponadto druga platforma mocująca 3 jest wyposażona w pierwsze podzespoły ślizgowo-toczne 3.2 współpracujące z drugimi prowadnicami 2.3. Równocześnie pionowo i prostopadle do pierwszych podzespołów ślizgowo-tocznych 3.2 usytuowane są trzecie prowadnice 3.3. Trzecia platforma mocująca 4 przemieszczana jest po trzecich prowadnicach 3.3 i napędzana jest osadzonym w górnej części drugiej platformy mocującej trzecim mechanizmem napędowym 3.5 realizującym ruch w osi Z kartezjańskiego układu współrzędnych. Trzeci mechanizm napędowy 3.5 zawiera trzeci silnik 3.5.1, drugą przekładnię pasową 3.5.2 oraz trzecią śrubę toczną 3.5.3 zamocowane w trzecich podporach

PL 235 478 B1 łożyskowych 3.5.4 oraz sprzężone z zamocowaną nieruchomo w dolnej części trzeciej platformy mocującej 4 trzecią nakrętką toczną 4.3. Jednocześnie na trzeciej platformie mocującej 4 osadzone są drugie podzespoły ślizgowo-toczne 4.2 współpracujące z trzecimi prowadnicami 3.3 drugiej platformy mocującej.

Na trzeciej platformie mocującej 4 zamocowany jest obrotowo blat mocujący 5. Zostało to zrealizowane przez osadzony w górnej części trzeciej platformy mocującej 4 czwarty silnik 5.1 napędzający blat mocujący 5. W przykładzie wykonania blat mocujący 5 wykonany jest jako blat mocujący o okrągłym kształcie 5.2. Czwarty silnik 5.1 wyposażony jest w pierwszy wał napędowy 5.1.1 z wzdłużnym przelotowym otworem o wspólnej osi z pierwszym otworem 5.2.2 wykonanym w centralnej części blatu mocującego o okrągłym kształcie 5.2. Pierwszy otwór 5.2.2, w przykładzie wykonania, ma średnicę 11 mm, umożliwiającą pionowy montaż zrobotyzowanych narzędzi chirurgicznych, które mają średnice z zakresu od 6 do 10 mm. Blat mocujący o okrągłym kształcie 5.2 został zamocowany do pierwszego wału napędowego 5.1.1 za pomocą śrub 5.2.3. Ponadto blat mocujący o okrągłym kształcie 5.2 posiada mocujące rowki 5.2.1 o teowym kształcie.

Z kolei ramiona 6.2 poziomej części ramy pomiarowej 6 posiadają po swoich wewnętrznych i zewnętrznych stronach pierwsze poziome rowki prowadzące 6.2.2. Pomiędzy ramionami 6.2 zamocowany jest mechanizm ruchu linowego 7 z osadzoną na nim platformą ruchomą 7.10 wyposażoną w przyrząd pomiarowy 8. Na platformie ruchomej 7.10 znanymi środkami mogą być mocowane przyrządy pomiarowe 8 różnego rodzaju, przeznaczone do różnych rodzajów badań, testów i pomiarów. W przykładzie wykonania, na platformie ruchomej 7.10 zamocowany jest przyrząd pomiarowy 8 zakończony trzpieniem pomiarowym 8.1.

Sam mechanizm ruchu liniowego 7 zaopatrzony jest w korpus 7.1 z drugimi rowkami prowadzącymi 7.1.1. Jest on zamocowany zasadniczo prostopadle w odniesieniu do pierwszych poziomych rowków prowadzących 6.2.2 ramion 6.2 za pomocą pary członów ustalających 6.3. Prostopadłe ustawienie korpusu 7.1 względem rowków prowadzących 6.2.2 ramion 6.2 nie jest obligatoryjne i może być modyfikowane. Każdy człon ustalający 6.3 ma wykonane dwa prostopadłe do siebie drugie otwory 6.3.1,6.3.2 przez które przechodzą śruby ustalające 6.4 wkręcane do nakrętek 6.4.2 współpracujących z drugimi rowkami prowadzącymi 7.1.1 korpusu 7.1 oraz z pierwszymi rowkami prowadzącymi 6.2.2.

Równocześnie w drugich rowkach prowadzących 7.1.1 korpusu liniowego 7.1 oraz w pierwszych rowkach prowadzących 6.2.2 ramion 6.2 osadzony jest podzespół krzyżowy 6.5 zbudowany z dwóch ślizgowych elementów 6.5.1,6.5.2, z których pierwszy element ślizgowy 6.5.1 przemieszcza się w drugim rowku prowadzącym 7.1.1 korpusu liniowego 7.1 natomiast drugi element ślizgowy 6.5.2 w pierwszym rowku prowadzącym 6.2.1 ramion 6.2, przy czym elementy ślizgowe 6.5.1, 6.5.2 ustawione są względem siebie pod kątem a wynoszącym 90° dla prostopadłego ustawienia korpusu 7.1 względem rowków prowadzących 6.2.2 ramion 6.2. Wartość kątaajest modyfikowana i ustalana za pomocą śruby łączącej 6.5.3 elementy ślizgowe 6.5.1, 6.5.2, a tym samym podzespół krzyżowy służy do ustawienia kąta pochylenia pomiędzy ramionami 6.2, a mechanizmem ruchu liniowego 7.

Mechanizm ruchu liniowego 7 posiada osadzoną w korpusie 7.1 podstawę 7.2 z czwartym mechanizmem napędowym 7.3 połączonym przez drugie sprzęgło 7.4 z drugim wałem napędowym 7.5. Drugi wał napędowy 7.5 podparty jest z jednej strony w pierwszym łożysku 7.6 osadzonym w podstawie 7.2, a z drugiej strony osadzony jest w drugim łożysku 7.7 znajdującym się w czwartej podpor ze łożyskowej 7.9 mocowanej w dolnej części korpusu 7.1 W korpusie 7.1 od strony od strony drugiego wału napędowego 7.5 mocowana jest liniowa prowadnica 7.8, po której przemieszcza się platforma ruchoma 7.10. W platformie ruchomej 7.10 nieruchomo osadzona jest czwarta nakrętka toczna 7.11 współpracująca z czwartą śrubą toczną 7.5 oraz elementy ślizgowe 7.12 przemieszczające się wzdłuż liniowej prowadnicy 7.8.

Urządzenie testujące do celów medycznych posiada trzy kierunki pracy mechanizmu liniowego 7 ustawiane ręcznie przed rozpoczęciem pomiarów. Pierwsze dwa kierunki pracy mechanizmu linowego 7 są ustawiane za pomocą pary członów ustalających 6.3. Odkręcenie śrub ustalających 6.4 umożliwia przesuw mechanizmu liniowego 7 w kierunku A lub jego przesuw wzdłuż ramy pomiarowej 6 w kierunku B. Z kolei poprzez regulację mechanizmu krzyżowego 6.5, realizowaną poprzez odkręcenie śruby 6.5.3 i ustawienie kątowego a położenia elementów ślizgowych 6.5.1,6.5.2 zmienia się pozycję mechanizmu liniowego 7 w kierunku C, przy czym ruch ten następuje wokół osi e przechodzącej przez oś śruby 6.5.3. Ruch w kierunku C definiuje wartość kąta pomiędzy mechanizmem liniowym 7, a ramą pomiarową 6.

PL 235 478 B1

Natomiast ruchy ustawcze oraz robocze przyrządu pomiarowego 8 realizowane są przez ruch mechanizmu obrotowego 1.4.4 powodującego wychylenie ramy pomiarowej 6 i ustawienie kąta przystawienia przyrządu pomiarowego 8. Ruch ramy pomiarowej 6 realizowany jest w jej osi obrotu f w kierunku Q. Tym samym reguluje się wartość kąta β pomiędzy blatem mocującym 5, a mechanizmem ruchu liniowego 7. Ruch przyrządu pomiarowego 8 wykonywany jest także w kierunku W poprzez ruch platformy ruchomej 7.10 mechanizmu ruchu linowego 7. Uruchomienie czwartego mechanizmu napędowego 7.3 wprawia w ruch obrotowy drugi wał napędowy 7.5 powodując przesuw czwartej nakrętki tocznej 7.11 wraz z platformą ruchomą 7.10 wzdłuż osi tego wału napędowego 7.5 w kierunku W. Skutkuje to liniowym przemieszczaniem przyrządu pomiarowego 8 w kierunku blatu mocującego 5.

Jak wspomniano, blat mocujący 5 zamocowany jest ramie głównej 1 ruchomo w kartezjańskim układzie współrzędnych X, Y, Z za pośrednictwem trzech, oddzielenie napędzanych platform mocujących 2, 3, 4, które są przyporządkowane każdemu kierunkowi X, Y, Z ruchu blatu mocującego 5. R uchy ustawcze, bądź robocze samego blatu mocującego 5 bądź blatu mocującego 5 zbadanym obiektem 9 realizowane są przez mechanizmy napędowe 1.6, 2.5, 3.5 platform mocujących 2, 3, 4.

Poprzez pierwszy mechanizm napędowy 1.6 wykonywany jest ruch pierwszej platformy mocującej 2 w osi X kartezjańskiego układu współrzędnych. Ten ruch jest realizowany przez uruchomienie pierwszego silnika 1.6.1 powodującego obroty pierwszej śruby tocznej 1.6.3 i przesuw pierwszej nakrętki tocznej 2.4 pierwszej platformy mocującej 2 wzdłuż osi tej śruby tocznej 1.6.3.

Poprzez drugi mechanizm napędowy 2.5 wykonywany jest ruch drugiej platformy mocującej 3 w osi Y kartezjańskiego układu współrzędnych. Ten ruch jest realizowany przez uruchomienie drugiego silnika 2.5.1 powodującego obroty drugiej śruby tocznej 2.5.3 i przesuw drugiej nakrętki tocznej 3.4 drugiej platformy mocującej 3 wzdłuż osi tej śruby tocznej 2.5.3.

Poprzez trzeci mechanizm napędowy 3.5 wykonywany jest ruch trzeciej platformy mocującej 4 w osi Z kartezjańskiego układu współrzędnych. Ten ruch jest realizowany przez uruchomienie trzeciego silnika 3.5.1 powodującego obroty trzeciej śruby tocznej 3.5.3 i przesuw trzeciej nakrętki tocznej 4.3 trzeciej platformy mocującej 4 wzdłuż osi tej śruby tocznej 3.5.3.

Natomiast ruch obrotowy U platformy mocującej 5 realizowany jest przez obroty w pierwszego wału napędowego 5.1.1 czwartego silnika 5.1 wokół swojej osi obrotu g. Ruch obrotowy U może być realizowany w zakresie od 0° do <».

Przedstawiona kinematyka urządzenia testującego do celów medycznych zapewnia możliwość zachowania stałego punktu styku pomiędzy badanym obiektem 9, a końcówką pomiarową przyrządu pomiarowego 8, przy jednoczesnej możliwości zmiany wartości kąta przystawienia.

Claims (10)

1. Urządzenie testujące dla celów medycznych, zawierające ramę główną wyposażoną w obrotowy blat mocujący, który jest także zamocowany w ramie głównej ruchomo w kartezjańskim układzie współrzędnych X, Y, Z za pośrednictwem oddzielnie napędzanych platform mocujących przyporządkowanych każdemu kierunkowi X, Y, Z ruchu blatu mocującego, przy czym rama główna zawiera ramę pomiarową osadzoną wychylnie na co najmniej jednym wsporniku ramy głównej i zaopatrzona jest w ruchomy przyrząd pomiarowy przemieszczający się względem blatu mocującego, znamienne tym, że do ramy głównej (1) zamocowana jest pierwsza para poziomych prowadnic (1.5), po których przemieszczana jest pierwsza platforma mocująca (2) posiadająca pierwsze centralne przelotowe wybranie (2A) i napędzana osadzonym po wewnętrznej stronie ramy głównej (1) pierwszym mechanizmem napędowym (1.6) realizującym ruch w osi X kartezjańskiego układu współrzędnych, przy czym pierwsza platforma mocująca (2) wyposażona jest w podzespoły ślizgowe (2.2) współpracujące z pierwszymi prowadnicami (1.5) oraz w umieszczone poziomo i prostopadle do podzespołów ślizgowych (2.2) drugie prowadnice (2.3), po których przemieszczana jest druga platforma mocująca (3) posiadająca drugie centralne przelotowe wybranie (3A) napędzana zlokalizowanym w dolnej części pierwszej platformy mocującej (2) drugim mechanizmem napędowym (2.5) realizującym ruch w osi Y kartezjańskiego układu współrzędnych, przy czym druga platforma mocująca (3) wyposażona jest w pierwsze podzespoły ślizgowo-toczne (3.2) współpracujące z drugimi prowadnicami (2.3), z kolei pionowo i prostopadle do pierwszych podzespołów ślizgowo-tocznych (3.2) usytuowane są trzecie prowadnice (3.3), po których

PL 235 478 B1 przemieszczana jest trzecia platforma mocująca (4), napędzana osadzonym w górnej części drugiej platformy mocującej (3) trzecim mechanizmem napędowym (3.5) realizującym ruch w osi Z kartezjańskiego układu współrzędnych, a równocześnie na trzeciej platformie mocującej (4) osadzone są drugie podzespoły ślizgowo-toczne (4.2) współpracujące z trzecimi prowadnicami (3.3) drugiej platformy mocującej (3), zaś na trzeciej platformie mocującej (4) zamocowany jest obrotowo blat mocujący (5).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierwszy mechanizm (1.6) napędowy pierwszej platformy mocującej (2) zawiera pierwszy silnik (1.6.1), pierwsze sprzęgło (1.6.2) oraz pierwszą śrubę toczną (1.6.3) zamocowane w pierwszych podporach łożyskowych (1.6.4), przy czym pierwsza śruba toczna (1.6.3) sprzężona jest z zamocowaną nieruchomo na pierwszej platformie mocującej (2) pierwszą nakrętką toczną (2.4).

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że drugi mechanizm (2.5) napędowy drugiej platformy mocującej (3) zawiera drugi silnik (2.5.1), pierwszą przekładnię pasową oraz drugą śrubę toczną (2.5.3) zamocowane w drugich podporach łożyskowych (2.5.4), przy czym druga śruba toczna (2.5.3) sprzężona jest z zamocowaną nieruchomo na drugiej platformie mocującej (3) drugą nakrętką toczną (3.4).

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że trzeci mechanizm (3.5) napędowy trzeciej platformy mocującej (4) zawiera trzeci silnik (3.5.1), drugą przekładnię pasową (3.5.2) oraz trzecią śrubę toczną (3.5.3) zamocowane w trzecich podporach łożyskowych (3.5.4), przy czym trzecia śruba toczna (3.5.3) sprzężona jest z zamocowaną nieruchomo w dolnej części trzeciej platformy mocującej (4) trzecią nakrętką toczną (4.3).

5. Urządzenie według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienne tym, że w górnej części trzeciej platformy mocującej (4) osadzony jest czwarty silnik (5.1) napędzający blat mocujący (5), przy czym czwarty silnik (5.1) wyposażony jest w pierwszy wał napędowy (5.1.1) z wzdłużnym przelotowym otworem o wspólnej osi z pierwszym otworem (5.2.2) wykonanym w centralnej części blatu mocującego (5).

6. Urządzenie według jednego z zastrz. od 1 do 5, znamienne tym, że blat mocujący (5) posiada rowki (5.2.1) o teowym kształcie.

7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym że zawiera dwa wsporniki (1.4.1, 1.4.2) zlokalizowane pionowo, przy czym w jednym wybranym wsporniku (1.4.1) znajduje się napęd (1.4.3) ramy pomiarowej (6), zaś w drugim wsporniku pionowym (1.4.2) znajduje się mechanizm obrotowy (1.4.4) umożliwiający podparcie obrotowe ramy pomiarowej (6).

8. Urządzenie według zastrz. 1 albo 7, znamienne tym, że pozioma część ramy pomiarowej (6) posiada dwa oddzielone od siebie ramiona (6.2), które po swoich wewnętrznych i zewnętrznych stronach posiadają pierwsze poziome rowki prowadzące (6.2.2), przy czym pomiędzy tymi ramionami (6.2) zamocowany jest mechanizm ruchu linowego (7) z osadzoną na nim platformą ruchomą (7.10) wyposażoną w przyrząd pomiarowy (8).

9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że mechanizm ruchu liniowego (7) zaopatrzony jest w korpus (7.1) zaopatrzony w drugie rowki prowadzące (7.1.1) oraz zamocowany jest zasadniczo prostopadle w odniesieniu do pierwszych poziomych rowków prowadzących (6.2.2) ramion (6.2) za pomocą pary członów ustalających (6.3), przy czym w każdym członie ustalającym (6.3) wykonane są dwa prostopadłe do siebie drugie otwory (6.3.1, 6.3.2) przez które przechodzą śruby ustalające (6.4) wkręcane do nakrętek (6.4.2), zaś nakrętki (6.4.2) współpracują z drugimi rowkami prowadzącymi (7.1.1) korpusu (7.1) oraz z pierwszymi rowkami prowadzącymi (6.2.2).

10. Urządzenie według zastrz. 8 albo 9, znamienne tym, że w drugich rowkach prowadzących (7.1.1) korpusu liniowego (7.1) oraz w pierwszych rowkach prowadzących (6.2.2) ramion (6.2) osadzony jest podzespół krzyżowy (6.5) zbudowany z dwóch ślizgowych elementów (6.5.1, 6.5.2), z których pierwszy element ślizgowy (6.5.1) przemieszcza się w drugim rowku prowadzącym (7.1.1) korpusu liniowego (7.1) natomiast drugi element ślizgowy (6.5.2) w pierwszym rowku prowadzącym (6.2.1) ramion (6.2), przy czym elementy ślizgowe (6.5.1, 6.5.2) ustawione są względem siebie pod kątem (a) o wartości ustalanej za pomocą śruby łączącej (6.5.3) elementy ślizgowe (6.5.1,6.5.2).