Изобретение относится к оптико-механическому приборостроению, в частности, к тем приборам, которые служат для осмотра, терапии или хирургии полых органов и полостей тела в медицине или для осмотра труднодоступных полых пространств в технических изделиях.
Известна трубка для эндоскопа /1/, содержащая гибкие элементы в виде двух ленточных пружин с противоположным направлением навивки, пружины вставлены друг в друга, изгиб пружин осуществляется с помощью двух тросов, проходящих через отверстия на боковых поверхностях соприкасающихся витков, перемещение тросов осуществляется с помощью оплеток Боудена.
Недостатками данной трубки являются малая надежность, обусловленная силами трения между звеньями и заклиниванием шарнирных соединений, срезанием заклепок острыми краями соседних звеньев в шарнирах при длительной эксплуатации, сложность изготовления.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является трубка для эндоскопии /2/, состоящая из опирающихся друг на друга кольцевых элементов, выполненных в виде полых цилиндрических или призматических звеньев, одни ограничительные поверхности которых снабжены по меньшей мере двумя подковообразными выступами, кольцевые элементы расположены так, что опорные зубья одного элемента входят в отверстия в подковообразном выступе другого элемента, а тросы управления пропущены через подковообразные выступы.
Недостатками данной трубки для эндоскопии являются: сложность конструкции, обусловленная наличием двух типов кольцевых элементов; отклонения параметров геометрической формы трубки от номинальных значений, возникающие в процессе изготовления кольцевых элементов и сборки из них трубки, что приводит к деформации последней в процессе эксплуатации.
Решается задача упрощения конструкции трубки для эндоскопа путем использования однотипных кольцевых элементов.
Решение указанной задачи достигается тем, что в трубке для эндоскопии, содержащей элементы управления и последовательно соединенные кольцевые элементы, выполненные в виде полых цилиндрических звеньев, дополнительно на цилиндрической поверхности каждого кольцевого элемента с ее обеих сторон выполнены равномерно расположенные друг относительно друга в шахматном порядке четыре плоские проушины; проушины с одной стороны цилиндрической поверхности кольцевого элемента заглублены на толщину материала кольцевого элемента, между проушинами, расположенными на одной стороне кольцевого элемента, выполнены проемы, в середине боковой поверхности кольцевого элемента, на оси симметрии заглубленных проушин выполнены просечки; заглубленные проушины четных кольцевых элементов соединены с возможностью поворота относительно друг друга с незаглубленными проушинами нечетных кольцевых элементов, а управляющие элементы пропущены через просечки кольцевых элементов.
Дополнительно в месте перехода цилиндрической части кольцевого элемента в проушины выполнены вырезы.
Дополнительно вырезы имеют форму полуокружности.
Дополнительно проем выполнен треугольной формы.
Дополнительно на поверхности кольцевого элемента, на оси симметрии проушины выполнено ребро жесткости треугольной формы основанием к проушине, причем ребра жесткости выполнены на четных элементах внутрь, а на нечетных - наружу.
Отличительными признаками предложенного изобретения являются: выполнение на обеих сторонах равномерно расположенных друг относительно друга в шахматном порядке четырех плоских проушин; заглубление проушин с одной стороны цилиндрической поверхности кольцевого элемента на толщину материала; выполнение проемов между проушинами, расположенными на одной стороне цилиндрической поверхности; выполнение в середине боковой поверхности кольцевого элемента на оси симметрии заглубленной проушины просечек; соединение заглубленных проушин четных кольцевых элементов с незаглубленными проушинами нечетных кольцевых элементов с возможностью поворота друг относительно друга; пропуск управляющих элементов через просечки кольцевых элементов.
В известных технических решениях гибкая управляемая трубка для эндоскопа представляет собой набор колец сложной формы, которые изготавливаются с использованием механических операций резания или точения. Чаще всего в одной трубке используют два типа кольца для обеспечения взаимного поворота колец относительно друг друга. Внутри колец устанавливаются направляющие втулки или выступы для расположения гибких управляющих связей (тросов). Втулки также изготавливают с использованием механических операций и устанавливают внутри кольца двумя операциями предварительной фиксацией с помощью плазменной сварки, окончательной фиксацией пайкой. Такой конструкции трубке присущи принципиально общие недостатки независимо от выполняемых функций эндоскопа и диаметра трубки:
значительная сложность и трудоемкость изготовления, возрастающие тем более, чем меньше диаметр трубки;
значительные отклонения параметров геометрической формы колец, возникающие как при выполнении собственно колец, так и при их деформации от нагрева при присоединении направляющих втулок (выступов) для размещения гибких управляющих элементов, что при эксплуатации приводит к возникновению больших взаимных давлений между кольцами, большим усилиям на гибкие управляющие элементы, большому вращательному моменту в устройстве управления, деформации колец, повреждению внутренних коммуникаций;
наличие внутри колец направляющих втулок с малой площадью для контакта с гибкими управляющими связями приводит к критическим радиусам изгибов последних и снижению уровня их надежности;
технология сборки колец, использующая операции сварки и пайки трудоемка и не обеспечивает нужного уровня ремонтопригодности, так как требуется повторить сложные операции, использованные при изготовлении;
сложность изготовления колец, сборки и их трубки в целом практически исключает возможность изготовления тонких и сверхтонких трубок.
В предлагаемом техническом решении все геометрические элементы колец трубки формируются методом плоской штамповки одновременно, что дает следующие преимущества:
обеспечивается отсутствие (сводится к минимуму в соответствии с возможностями процесса штамповки) отклонений параметров геометрической формы элементов колец (проушин, проемов и т.д.) и их взаимного расположения;
все кольца формируются одинаковыми;
для соединения колец с помощью соседних проушин необходимо лишь четные кольца повернуть вокруг продольной оси на 90o относительно нечетных или наоборот;
формируемые проемы позволяют кольцам взаимно поворачиваться относительно друг друга;
формирование вырезов вблизи проушин исключает возникновение механических напряжений при формировании проушин;
выполнение просечек позволяет формировать гнезда для размещения гибких управляющих элементов с требуемой площадью контакта;
формирование ребра жесткости по оси проушины и вблизи нее обеспечивает жесткость шарнира (соединенных проушин) при их предельных разворотах, обеспечивая сохранение геометрии колец.
Исключение механических операций в процессе изготовления элементов трубки и ее сборки позволяет использовать предлагаемое решение для изготовления тонких и сверхтонких трубок. Следовательно, предлагаемое изобретение удовлетворяет требованиям новизны и соответствует требованиям промышленной применимости.
На фиг. 1 дана трубка для эндоскопии в сборе; на фиг. 2 развертка боковой поверхности кольцевого элемента; на фиг. 3 схема соединения кольцевых элементов.
Гибкая управляемая трубка фиг. 1 содержит последовательно соединенные однотипные кольцевые элементы 1, причем четные кольцевые элементы 1.2, 1.4 и т. д. повернуты относительно нечетных кольцевых элементов 1.1, 1.3, 1.5 и т. д. вокруг продольной оси трубки на 90o, на цилиндрической поверхности кольцевого элемента 1 с ее обеих сторон выполнены равномерно расположенные друг относительно друга в шахматном порядке четыре плоские проушины 2 с отверстиями 3, т.е. проушины 2.1, 2.2 расположены на одной стороне цилиндрической поверхности кольцевого элемента 1, а проушины 2.3, 2.4 на другой стороне через 90o и, соответственно, под 90o по взаимно перпендикулярным направлениям. Необходимо отметить, что на первом кольцевом элементе 1 отсутствуют проушины 2.1, 2.2, а на последнем кольцевом элементе 1 проушины 2.3, 2.4.
Проушины 2.1, 2.2 с одной стороны цилиндрической поверхности кольцевого элемента 1 заглублены на толщину материала кольцевого элемента 1 по отношению к проушинам 2.3, 2.4 с другой стороны кольцевого элемента 1, проушины 2.1, 2.2 нечетных кольцевых элементов 1 (кроме первого) соединены с возможностью поворота друг относительно друга с проушинами 2.3, 2.4 четных кольцевых элементов 1 (кроме последнего) с помощью узла соединяя (например, выполненного в виде шарнира), пропущенного через отверстия 3 двух соответствующих проушин 2. Таким образом, четные кольцевые элементы 1 повернуты относительно нечетных кольцевых элементов 1 вокруг продольной оси трубки на 90o.
Между проушинами, расположенными на одной стороне кольцевого элемента (2.1 и 2.2, 2.3 и 2.4) выполнены проемы 5 треугольной формы для обеспечения взаимного поворота кольцевых элементов 1 друг относительно друга в собранной трубке при ее изгибе, в месте перехода цилиндрической части кольцевого элемента 1 в проушинах 2 выполнены вырезы 6, например, в форме половины круга для исключения механических напряжений при формировании плоских проушин 2 при изготовлении кольцевых элементов 1, в середине боковой поверхности цилиндрической поверхности кольцевого элемента 1 на одной оси с отверстиями 3 проушин 2.1, 2.2 выполнены технологические просечки 7 для формирования гнезд 8, через которые проходят гибкие управляющие элементы 9 (тросы, ленты, струны и т.п.), которые закреплены в кольце 10 на дистальном конце трубки, пропущены через гнезда 8 и кольцо 11 на другом конце трубки, в кольце 11 закреплены торцы оплеток Боудена (на фиг. 1 не показаны). Управляющие элементы 9 проходят через эти оплетки Боудена к тягам механизма управления (на фиг. 1 этот механизм не показан. Его техническая реализация может быть подобна технической реализации механизма управления по а.с. СССР N 871786, МКИ). На одной оси с отверстием 3 проушина 2. На боковой цилиндрической поверхности кольцевого элемента 1 выполнено ребро жесткости 12 (например, выштамповкой) треугольной формы основанием к отверстию 3, причем через один выполнены внутрь или наружу кольцевого элемента. Если на одной оси с отверстием 3 выполнена просечка 7, то ребро жесткости 12 выполнено между просечкой 7 и отверстием 3, высота ребра жесткости 12 не превышает высоту узла соединения 4. Один конец заготовки кольцевого элемента 1 имеет припуск 13 на величину технологического крепления при формировании кольцевого элемента 1 (например, с помощью заклепок).
На фиг. 2 приведена развертка заготовки боковой поверхности кольцевого элемента 1. Заготовка кольцевого элемента 1 имеет припуск 13 на величину технологического крепления при формировании кольцевого элемента 1 (например, с помощью заклепок (на фиг. 2 заклепки не показаны), пропущенных через отверстия 14.
На фиг. 3 показана схема соединения соседних кольцевых элементов 1 друг с другом с помощью узла соединения 4, выполненного в виде заклепки.
Для повышения надежности работы эндоскопа уменьшают вероятность отрыва управляющих элементов 9 при изгибах трубки за счет выполнения гнезд 8 из материала с низким коэффициентом трения (например, из гетинакса, бронзы для подшипников скольжения) наложением смазочной пленки или использованием материалов (например, напылением) или технологий, обеспечивающих эффект аномально низкого трения. В качестве такого материала может использоваться молибденит (см. Силин А.А. Трение и мы. М. Наука, 1987, с. 109 119).
В исходном состоянии все элементы управления 9 равномерно натянуты.
Трубка для эндоскопии (фиг. 1) работает следующим образом.
С помощью механизма управления перемещают один из управляющих элементов 9 (например, 9) на величину. Это перемещение вызывает одностороннюю деформацию кольцевых элементов 1, что обеспечивает изгиб всей трубки в направлении натяжения элемента 9.1.
Для изгиба трубки в противоположном направлении перемещают другой трос 9.2 этой пары. Аналогичным образом при перемещении пары управляющих тросов 9.3, 9.4 трубка изгибается в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба при перемещении пары тросов 9.1, 9.2. Комбинируя перемещения управляющих элементов, осуществляют панорамный обзор исследуемой полости, т.е. дистальный торец трубки описывает в пространстве кривую.
В результате применения предложенной трубки: упрощается изготовление, ремонт трубки за счет использования кольцевых элементов одной конструкции и исключения операций пайки и сварки; повышается точность изготовления элементов (сводятся до минимума отклонения параметров геометрической формы) за счет использования операций штамповки (см. приложение); увеличивается полезный внутренний объем трубки за счет упрощения конструкции направляющих гнезд для тросов управления; появляется возможность изготовления тонких и сверхтонких трубок за счет формирования всех элементов конструкции штамповкой (см. приложение).
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ГИБКАЯ УПРАВЛЯЕМАЯ ТРУБКА | 1993 |
|
RU2068229C1 |
ТРУБКА ДЛЯ ЭНДОСКОПИИ | 1992 |
|
RU2093063C1 |
ГИБКАЯ УПРАВЛЯЕМАЯ ТРУБКА ДЛЯ ЭНДОСКОПА | 1992 |
|
RU2019123C1 |
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МОСТОВЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ | 1993 |
|
RU2093949C1 |
ГИБКАЯ УПРАВЛЯЕМАЯ ТРУБКА ДЛЯ ЭНДОСКОПА | 1993 |
|
RU2031622C1 |
АРМИРОВАННОЕ ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО | 2000 |
|
RU2194897C2 |
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ БОКОВОЙ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТОГО ВЕНЦА | 2000 |
|
RU2195380C2 |
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ ЛИНЗ И ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1993 |
|
RU2078305C1 |
Трубка для эндоскопии | 1991 |
|
SU1819566A1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕНЗОРА ИНЕРЦИИ ТЕЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2000 |
|
RU2200940C2 |
Изобретение относится к оптико-механическому приборостроению. Решается задача упрощения конструкции трубки, повышения точности ее изготовления, упрощения сборки за счет использования кольцевых элементов одной формы, выполняемых штамповкой. Трубка для эндоскопии содержит управляющие элементы и последовательно соединенные кольцевые элементы, выполненные в виде полых цилиндрических элементов. На поверхности каждого кольцевого элемента выполнены четыре плоские проушины, расположенные в шахматном порядке. Две проушины с одной стороны кольцевого элемента заглублены на толщину материала элемента; между проушинами, расположенными на одной стороне кольцевого элемента, выполнены проемы; в середине боковой поверхности кольцевого элемента, на оси симметрии заглубленных проушин выполнены просечки. Заглубленные проушины четных кольцевых элементов соединены с возможностью поворота относительно друг друга с незаглубленными проушинами нечетных кольцевых элементов. Элементы управления пропущены через просечки кольцевых элементов. В месте перехода цилиндрической части кольцевого элемента в проушины выполнены вырезы. На поверхности кольцевого элемента, на оси симметрии каждой проушины выполнено ребро жесткости основанием к проушине. Ребра жесткости выполнены на четных элементах внутрь, а на нечетных - наружу. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Патент США N 3739770, кл | |||
Устройство для сортировки каменного угля | 1921 |
|
SU61A1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Гибкая трубчатая конструкция | 1984 |
|
SU1329603A3 |
Устройство для сортировки каменного угля | 1921 |
|
SU61A1 |
Авторы
Даты
1997-08-10—Публикация
1994-07-20—Подача