專利名稱：張臂式重錘平衡型激光關(guān)節(jié)臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
無(wú)論是氣體激光器或是固體激光器，當(dāng)激光輸出功率／能量超過(guò)過(guò)一定數(shù)值時(shí)，激光器的體積(主要是長(zhǎng)度)就顯得十分龐大，要想在較大的三維空間靈活地使用這種激光光束，就必需借助于專用光學(xué)器械——激光關(guān)節(jié)臂來(lái)實(shí)現(xiàn)，本實(shí)用新型就是一種結(jié)構(gòu)合理，使用靈活的新型激光關(guān)節(jié)臂。
國(guó)內(nèi)的激光研究單位和生產(chǎn)廠家，至今為止研制與生產(chǎn)的激光關(guān)節(jié)臂，多系三節(jié)、四節(jié)或五節(jié)，再無(wú)附屬配件，其激光關(guān)節(jié)臂的光學(xué)結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)如下每一關(guān)節(jié)臂處都有一個(gè)光學(xué)全反射鏡，反射鏡的鏡面與激光束的傳送軸向之間的夾角，即入射角為45°，那么根據(jù)光學(xué)的全反射定律，反射角仍為45°，這樣以來(lái)，便可把入射激光束剛好轉(zhuǎn)折成90°，為了保證這種光路轉(zhuǎn)折的實(shí)現(xiàn)，還必需借助于精密機(jī)械來(lái)實(shí)現(xiàn)，在每一關(guān)節(jié)處，沿光路軸向方向的橫截面上都安置有一個(gè)滾珠軸承，讓這一關(guān)節(jié)可繞激光光束的軸向旋轉(zhuǎn)360°，這樣，便實(shí)現(xiàn)了關(guān)節(jié)臂可將激光束轉(zhuǎn)折直角，又可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。國(guó)內(nèi)的激光治療機(jī)的激光管都是橫向放置在激光電源的上部，就醫(yī)用CO2激光手術(shù)刀／治療機(jī)而言，通常使用的激光輸出功率在30瓦(激光管長(zhǎng)常約1米)至80瓦(激光管長(zhǎng)度約2米)之間，把這么長(zhǎng)的激光管裝入管盒內(nèi)(還要加長(zhǎng)尺寸)再橫放在電源箱體上時(shí)，與儀器的電源部分的比例大小就很不協(xié)調(diào)，激光管這部分占用室內(nèi)空間又大，更主要的是要想在三維空間使用這種激光機(jī)，其激光關(guān)節(jié)臂的出光刀頭的活動(dòng)自由度僅僅靠關(guān)節(jié)臂的那么一點(diǎn)點(diǎn)活動(dòng)范圍來(lái)調(diào)節(jié)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)用要求，為此，國(guó)內(nèi)許多廠家往往在激光管盒子的下方增加一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)，利用這個(gè)結(jié)構(gòu)來(lái)回轉(zhuǎn)和俯仰激光輸出光束的空間位置，借以彌補(bǔ)關(guān)節(jié)臂活動(dòng)范圍大小的不足，但是，這種機(jī)構(gòu)仍然存在著許多缺陷醫(yī)生每次使用還得隨時(shí)調(diào)整，不僅僅麻煩和浪費(fèi)時(shí)間，而且其使用空間也仍然局限在一個(gè)很小的范圍之內(nèi)，仍然沒(méi)能根本解決上述難題。
上海醫(yī)用激光儀器廠生產(chǎn)的YYJG－1A型醫(yī)用CO2激光治療器和南京電子管廠激光技術(shù)研究所生產(chǎn)的JL－4型CO2激光治療機(jī)所使用的激光關(guān)節(jié)臂是三節(jié)關(guān)節(jié)，南京電子管廠激光技術(shù)研究所生產(chǎn)JZZ－2型CO2激光綜合治療機(jī)所使用的激光關(guān)節(jié)臂是五節(jié)關(guān)節(jié)，以上三種機(jī)器的激光管都是橫向放置在激光電源箱體上。
為了彌補(bǔ)現(xiàn)有激光關(guān)節(jié)臂的不足，使之在大范圍空間內(nèi)可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)用，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種關(guān)節(jié)臂為七節(jié)的重錘平衡型激光關(guān)節(jié)臂，這種新型激光關(guān)節(jié)臂替代老式激光關(guān)節(jié)臂，應(yīng)用到激光醫(yī)療儀器上，從而可以提高儀器使用的靈活性，提高激光關(guān)節(jié)臂刀頭在空間的活動(dòng)范圍。


圖1為張臂式重錘平衡型激光關(guān)節(jié)臂示意圖。
圖2為
圖1的A向示意圖。
根據(jù)圖示，現(xiàn)將本實(shí)用新型的詳細(xì)內(nèi)容描述如下本實(shí)用新型將激光管豎直放置，將設(shè)計(jì)的激光關(guān)節(jié)臂附在電源箱體的后側(cè)。這樣以來(lái)，即使對(duì)于很長(zhǎng)的激光管(例如2米)，儀器的體積特別是橫向尺寸將得到大幅度減低，從而大大改變了現(xiàn)在橫向放置激光管對(duì)儀器外貌帶來(lái)的嚴(yán)重不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的激光關(guān)節(jié)臂為七節(jié)，使用重錘作平衡，如附圖所示，圖中(1)為激光器的電源和水冷系統(tǒng)，(2)為激光器的電器控制操作盤(pán)，(3)為激光管的管盒箱體，激光光束垂直向上出射，(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)為本設(shè)計(jì)的激光關(guān)節(jié)臂部分，其中(4)為平衡用重錘，(5)為重錘連接支架，它是一種L形鋼體轉(zhuǎn)折支架，圖中Ⅰ處有兩節(jié)關(guān)節(jié)(6)、(7)，其中關(guān)節(jié)(6)可使關(guān)節(jié)臂沿水平平面作360°旋轉(zhuǎn)，關(guān)節(jié)(7)擔(dān)負(fù)關(guān)節(jié)臂在豎直平面內(nèi)約270°的旋轉(zhuǎn)，激光管始終固定在激光管盒內(nèi)，光路的轉(zhuǎn)彎、折射全部靠關(guān)節(jié)臂處的光學(xué)全反射鏡來(lái)完成，關(guān)節(jié)臂的外部金屬部分，擔(dān)負(fù)著自身的機(jī)械強(qiáng)度，以及每處關(guān)節(jié)的360°旋轉(zhuǎn)作用，所以，Ⅰ處這一部分是關(guān)節(jié)臂在空間自由活動(dòng)的粗調(diào)部分
圖1的Ⅱ處也有兩個(gè)關(guān)節(jié)(8)、(9)，這兩個(gè)關(guān)節(jié)擔(dān)負(fù)著關(guān)節(jié)臂的兩個(gè)自由度(兩個(gè)360°)的調(diào)節(jié)，其中關(guān)節(jié)(8)可將激光束與電源箱體(1)拉開(kāi)很大距離，Ⅱ處的作用基本同Ⅰ處，系關(guān)節(jié)臂在空間自由活動(dòng)的中調(diào)部分；
圖1所示的Ⅲ處，有三個(gè)關(guān)節(jié)(10)、(11)、(12)，三者相距很近，因?yàn)槿齻€(gè)關(guān)節(jié)有三個(gè)自由度，對(duì)于激光刀刀頭(13)在空間活動(dòng)能起到微調(diào)作用。
為了使這七個(gè)關(guān)節(jié)達(dá)到力矩平衡，本實(shí)用新型在關(guān)節(jié)(7)、(8)的連桿上靠近關(guān)節(jié)(7)處的某一位置上，附加重錘連接支架(5)，它是一種L型鋼體轉(zhuǎn)折支架，在(5)的另一端部再固定一個(gè)重錘(4)，可以沿重錘支架(5)的軸向做移動(dòng)并固定下來(lái)。
按附圖2A向視圖，以c－d為對(duì)稱軸，W1為重錘復(fù)合重力，L1′為重錘，W1的復(fù)合力臂，W2為關(guān)節(jié)臂的復(fù)合重力，L2′為W2的復(fù)合力臂，調(diào)整L1的大小，讓兩者的力矩達(dá)到平衡，即W1L1′＝W2L2′，這時(shí)對(duì)(6)處而言，重錘(4)與關(guān)節(jié)臂6－13處于力矩平衡，同理，再按a－b為對(duì)稱軸視圖，調(diào)整重錘(4)的復(fù)合力臂L1，使W1L1微微大于W2L2，這樣調(diào)整的目的在于，即使(6)處于微受力狀態(tài)，但并不會(huì)損傷它的機(jī)械結(jié)構(gòu)，這樣以來(lái)，在a－b－c－d的平面內(nèi)，關(guān)節(jié)臂與重錘達(dá)到了全力矩平衡，從而可以保證整體關(guān)節(jié)臂使用的靈活性，以及長(zhǎng)時(shí)間使用后，由于關(guān)節(jié)臂不會(huì)產(chǎn)生形變，就達(dá)到了光路不會(huì)發(fā)生扭變的現(xiàn)象，另外，經(jīng)過(guò)這樣調(diào)節(jié)的關(guān)節(jié)臂，其刀頭部位(13)在不使用時(shí)，經(jīng)?？商幱谖⑽⑻Ц呶恢茫恢掠谂龅诫娫聪?1)上而發(fā)生損傷，在醫(yī)生使用時(shí)只要用手將刀頭輕輕拉下，需要停在什么高度就停在什么高度使用，當(dāng)不用關(guān)節(jié)臂時(shí)又自動(dòng)恢復(fù)它的原狀。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，這種新型關(guān)節(jié)臂比當(dāng)前國(guó)內(nèi)現(xiàn)用的激光關(guān)節(jié)臂具有下述優(yōu)點(diǎn)1、這種關(guān)節(jié)臂由于要求激光管立放，而且又是固定不動(dòng)，不再需要激光管參與轉(zhuǎn)動(dòng)和俯仰，所以，便可將激光機(jī)的管子部分與電源部分緊湊化，解決了原用激光機(jī)的外形龐大和比例失調(diào)，對(duì)延長(zhǎng)激光管的壽命也是有益的。
2、這種關(guān)節(jié)臂可以在三維空間實(shí)現(xiàn)大范圍地調(diào)動(dòng)，而且免去了原用關(guān)節(jié)臂使用時(shí)費(fèi)時(shí)麻煩的操作過(guò)程，使用起來(lái)極其方便，得心應(yīng)手。
3、這種關(guān)節(jié)臂又由于實(shí)現(xiàn)了自身的力矩平衡，特別是它保證了關(guān)節(jié)(6)處免受機(jī)械變形和損傷，從而保證了關(guān)節(jié)臂的使用靈活性，以及在長(zhǎng)期使用之后，其光路不致于發(fā)生扭變。
權(quán)利要求1.一種由激光電源、激光管、激光關(guān)節(jié)臂組成的可用于激光器械的激光關(guān)節(jié)臂，其特征在于激光關(guān)節(jié)臂是由粗調(diào)部分關(guān)節(jié)臂(6)、(7)，中調(diào)部分關(guān)節(jié)臂(8)、(9)和微調(diào)部分關(guān)節(jié)臂(10)、(11)、(12)等七個(gè)關(guān)節(jié)臂組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光關(guān)節(jié)臂，其特征在于 在關(guān)節(jié)臂(7)、(8)之間的連接桿上設(shè)置一重錘連接支架(5)，在連接支架(5)的一端部有一可沿其軸向移動(dòng)并能使之固定的重錘(4)，由重錘(4)、L形連接支架(5)和關(guān)節(jié)臂(7)、(8)之間的連桿構(gòu)成了一全力矩平衡狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的激光關(guān)節(jié)臂，其特征在于 這種張臂式重錘平衡型激光關(guān)節(jié)臂整體設(shè)置在豎直固定在激光電源一側(cè)的激光管外箱體(3)的上端部。
專利摘要張臂式重錘平衡型激光關(guān)節(jié)臂是一種可廣泛應(yīng)用于激光醫(yī)療器械、激光科研、加工、熱處理、醫(yī)學(xué)等方面的激光器械。本實(shí)用新型解決了激光管橫放于激光電源上，占用空間大，俯仰操作困難的問(wèn)題，特別是設(shè)計(jì)了一種可在大范圍空間活動(dòng)、操作的多個(gè)靈活的關(guān)節(jié)臂，并在關(guān)節(jié)臂上設(shè)置了可使關(guān)節(jié)臂全力矩平衡的重錘平衡裝置，從而使激光器械實(shí)現(xiàn)了操作靈活，在三維空間大范圍調(diào)整，應(yīng)用得心應(yīng)手之目的。
文檔編號(hào)G02B17/00GK2036279SQ8820560
公開(kāi)日1989年4月19日 申請(qǐng)日期1988年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月12日
發(fā)明者陳瑜 申請(qǐng)人:陳瑜