Держатель для физиотерапевтических аппаратов Советский патент 1992 года по МПК A61N2/00 

Изобретение относится к медицинской технике и может использоваться для установки в рабочее положение средств воздействия при проведении физиотерапевтических процедур.

Известны различные рычажные механизмы с шарнирными соединениями, используемые в общем машиностроении. Применяемые в них шарниры подразделяются, в основном,на два класса: шарнирные соединения типа упругих шарниров с изменяемым крутящим моментом, работающие в пределах зоны упругих деформаций и шарниры с жесткими соединениями, выполненными из металла, и предназначенные для передачи крутящего момента с наименьшими потерями энергии, т. е. с минимальным трением. Оба эти класса шарниров нецелесообразно использовать для физиотерапевтической аппаратуры, поскольку они имеют другое-назначение и технические свойства.

Устройства, используемые для установки средств воздействия в физиотерапии, предназначаются для передачи крутящего момента с требуемой постоянной величиной, неизменяющейся в течение срока службы и ДОЛЖНЫ соответствовать специфическим требованиям, предъявляемым к физиотерапевтической аппаратуре.

Известно устройство, используемое в переносном аппарате УВЧ-30 (паспорт Э70.000 ПС) в виде п рычагов (колеи), соединенных с помощью шарниров, каждый из которых образован концами сопряженных рычагов, соединенных болтовым соединением. Такая конструкция, обеспечивая установку средств воздействия в любое рабочее положение, имеет низкую надежность шарнира, поскольку на болтовое соединение, кроме силы растяжения, действует крутящий момент, возникающий от взаимодействия друг с другом концов рычагов. Это создает предпосылки к возникновению необратимых пластических деформаций болтового соединения и к ослаблению затяжки соединения, что в конечном счете приводит к выходу шарнира из строя в процессе эксплуатации.

Известен держатель, который содержит несколько рычагов (колеи), связанных между собой шарнирами двух типов, обеспечивающих либо изменение угла между смежными рычагами, либо возможность их поворота вокруг своей оси.

Оба типа шарниров выполнены из аналогичных элементов, различно ориентированных относительно смежных рычагов, связанных ими.

Шарнир держателя состоит из двух тонкостенных пластмассовых конических втулок с центральными отверстиями, размещенных в сквозных конических отверстиях, сопряженных плоских выступов рычагов (колен) устройства. На торцовых поверхностях втулок выполнены два выступа в виде сегментов цилиндра, симметричных относительно оси, при этом выступы одной входят в пазы другой и наоборот, Такая конструкция шарнира обеспечивает неподвижное расположение втулок друг относительно друга, исключая возникновение крутящего момента, действующего на болтовое соединение.

Фиксация шарнира (неизменное положение рычагов друг относительно друга) обеспечивается за счет моментов трения, возникающих между контактирующими поверхностями рычагов и втулок и плоских частей рычагов между собой, которые создаются усилием затяжки болтового соединения, стягивающего втулки.

При отсутствии крутящего момента, действующего на болтовое соединение, надежность шарнира определяется усилием сжатия этого соединения, создающим момент трения в шарнире, причем, чем оно меньше, тем больше срок службы шарнира. Для правильного функционирования шарнира создаваемый момент трения должен иметь вполне определенную величину, причем эта величина не должна изменяться в процессе эксплуатации.

Проанализируем формулу, выражающую зависимость момента трения от силы затяжки болтового соединения и геометрических характеристик контактирующих поверхностей.

Момент трения, возникающий в шарнире, Мтр создается за счет трения между плоскими частями колен Мтр.п и трения между конусными поверхностями втулок и колен Мтр.к. Рассмотрим составляющую момента Мтр.к, считая, что величина Мтр.п постоянная

MTp.K 2/3P6-fTpV-4-s « ) R 1

Q где Рб - сила давления, создаваемая болтовым соединением;

ftp - коэффициент трения между втулкой и коленом:

R и г - соответственно больший и меньf. ший радиусы конической поверхности трения,

а - угол наклона конусной поверхности.

Технологические допуски на литье плаQ стмассы не позволяют получить высокую точность изготовления используемых в известном держателе конических поверхностей, поэтому даже при селективной сборке шарнира невозможно обеспечить достаточс но большую площадь контакта трущихся поверхностей, в результате чего получаемое распределенное усилие затяжки болтового соединения, приходящееся на контактирующую зону конусных поверхностей, не поQ зволяет сохранить характеристики материала трущихся поверхностей в зоне упругой деформации.

Переход материала контактирующих поверхностей в зону пластической дефор - мации вызывает необратимые изменения геометрических характеристик сопряженных деталей, что приводит к просадке втулок в отверстия колен, тем самым изменяя площадь контакта трущихся поверхностей.

Q Из формулы (1) видно, что при изменении величины (R-r), а именно она характеризует площадь контакта, и неизменном значении Рб момент трения шарнира Мтр будет также изменяться.

В результате такого изменения в реальном шарнире с достаточно большим заданным Мтр требуемую наработку на отказ можно получить лишь при периодическом проведении подрегулировок усилия затяжА ки в процессе эксплуатации.

Кроме того, а это также очень существенно, наличие технологических допусков на изготовление конических поверхностей приводит к неоднозначным значениям плос щадей контактов в каждом шарнире. Поэтому для создания заданной величины момента трения требуются различные усилия затяжки болтового соединения при сборке каждого шарнира, что исключает возможность применения при сборке технологического инструмента для затяжки болтового соединения с нормированным усилием, например, тарировочного ключа.

Цель изобретения - повышение надежности фиксации в заданном положении.

Поставленная цель достигается тем, что в держателе для физиотерапевтических аппаратов, содержащем несколько рычагов, связанных между собой шарнирами двух типов, шарнир первого типа образован концами смежных рычагов, выполненными в виде плоских петель, имеющих центральные отверстия, сопряженных по плоским поверхностям, и фланцами, имеющими центральные выступы, размещенными с наружных сторон сопрягаемых петель так, что выступы фланцев заведены в отверстия петель до зацепления друг с другом, и зафиксирован крепежным элементом, проходящим через сквозные отверстия во фланцах, шарнир второго типа образован фланцем и сопряженными торцами смежных рычагов, в одном из которых в торце выполнены пазы и по оси рычага жестко закреплен крепежный элемент, конец другого выполнен в виде стакана с центральным отверстием в дне, а фланец имеет центральные выступы и размещен в стакане так, что его выступы проходят через отверстие в дне стакана до зацепления с пазами в торце смежного рычага, и зафиксирован крепежным элементом последнего, проходящим через сквозное отверстие во фланце.

Фланцы шарнира первого типа размещены в пазах, выполненных с наружных сторон сопрягаемых петель.

Соответствие предлагаемого решения критерию существенные отличия обеспечивается тем. что благодаря признакам, отличающим предлагаемое устройство от известных, у него появляется новое свойство, а именно: постоянство момента трения в шарнирах в течение всего срока эксплуатации, что обусловливает получение поло-, жительного эффекта - повышение надежности шарниров в работе.

На фиг. Т представлен общий вид держателя; на фиг. 2 - конструктивная схема шарнира первого типа (два варианта); на фиг. 3 - фланец: на фиг. 4 - конструкция петли (1-й вариант); на фиг. 5 - конструктивная схема шарнира второго типа.

Держатель для физиотерапевтического аппарата (фиг. 1) содержит несколько рычагов 1, связанных между собой шарнирами двух типов 2 или 3. Свободный конец одного из крайних рычагов 1 закреплен на корпусе физиотерапевтического аппарата (не показан), а в свободном конце другого имеется . гнездо 4 с кулачками 5 для закрепления

средства воздействия, например, ультразвукового излучателя (не показан).

Шарниры первого т.ипа 2 служат для

предварительной установки и фиксации

средства воздействия у тела пациента путем

соответствующего перемещения рычагов 1

в шарнирных соединениях.

Для этого каждый шарнир 2 (фиг. 2) образрван концами смежных рычагов 1, выполненными в виде плоских петель 6 (фиг. 4), сопряженных по плоским поверхностям и имеющих пазы 7 и центральные отверстия 8, и фланцами 9 (фиг. 3) с центральными выступами 10. Пазы 7 выполнены с наружной стороны сопрягаемых петель б, а петли между собой контактируют по внутренним, относительно центра шарнира, плоским поверхностям. Фланцы 9 размещены в пазах 7 петель б так, что их выступы 10 входят в

0 отверстия 8 петель 6 до зацепления друг с другом, обеспечивая центровку петель 6. При этом плоская поверхность 11 фланца 9 контактирует с плоским дном паза 7 петли 6.

5 Шарнир 2 стянут крепежным элементом 12, выполненным, например, в виде болтового соединения, проход ящим через сквозные отверстия 13 во фланцах 9, причем между гайкой 14 болтового соединения и

0 поверхностью фланцев 9 могут быть установлены плоские и пружинные шайбы 15. Снаружи фланец 9 закрыт защитно-декоратирной крышкой (не показана), предохраняющей от доступа к подвижным частям

5 шарнира.

Плоские петли 6 на концах смежных рычагов 1 держателя могут быть выполнены без пазов 7, однако этот вариант, хотя и имеет более высокую технологичность при

0 изготовлении, менее предпочтителен, так как при этом увеличиваются габаритные размеры шарнира и ухудшаются эргономические показатели держателя, так как в этом случае шарнир невозможно закрыть крыш5 кой.

Шарниры 3 второго типа предназначены для установки средства воздействия в требуемое рабочее положение относительно патологического очага путем поворота

0 рычагов 1 вокруг своей оси.

Для этого каждый шарнир 3 (фиг. 5) образован фланцем 16 и сопряженными торцами смежных рычагов 1, в одном из которых выполнены пазы 17, а сам конец

5 этого рычага 1 имеет жестко закрепленный по оси рычага 1 крепежный элемент 18. Конец другого сопряженного рычага 1 выполнен Б виде стакана 19 с центральным стеерстием 20 в дне. Фланец 16 имеет центрэльнь;е аыступы 21 и аналогичен по конструкции фланцу 9 шарнира 2. Фланец 16 размещен в стакане 19 так, что его выступы 21 проходят через отверстие 20 в дне стакана и входят в зацепление с пазами 17 в торце смежного рычага 1. При этом плоская поверхность 22 фланца 16 контактирует с внутренней поверхностью дна стакана 19.

Шарнир 3 стянут крепежным элементом 18, выполненным, например, в виде винта, проходящим через сквозное отверстие 23 во фланце 16 внутрь стакана 19, где оно зафиксировано, например, гайкой 24, причем между гайкой 24 и поверхностью фланца 16 могут быть установлены плоские и пружинные шайбы 25.

Держатель работает следующим образом.

Свободный конец одного крайнего рычага 1 жестко закрепляют на физиотерапевтическом аппарате. Средство воздействия, например, ультразвуковой излучатель, закрепляют на свободном конце другого крайнего рычага 1. Средство воздействия подводят к участку тела пациента, подлежащего воздействию путем изменения взаимного положения рычагов 1 друг относительно друга в шарнирах 2 и вращения рычагов 1 вокруг оси в шарнирах 3 под воздействием внешней силы. При достижении средством воздействия заданного рабочего положения внешнюю нагрузку снимают и взаимное перемещение рычагов прекращается. При этом обеспечивается фиксация положения средства воздействия за счет сил трения, возникающих в шарнирах, на контактирующих поверхностях сопряженных частей шарниров; в шарнире 2 сопряжение плоских поверхностей петель 6 и поверхность сопряжения 11 фланцев 9 с петлями 6, в шарнире 3 - торцы сопряженных рычагов 1 и поверхность сопряжения 22 фланца 16 с внутренней поверхностью дна стакана 19. Усилия сжатия элементов шарниров 2 и 3, заданные крепежными элементами 12 и 18, определяющие величину силы трения, необходимую для ф1,ксации средства воздействия, выбирая в зависимости от его веса G и расстояния I от него до центра соответствующего шарнира таким образом, чтобы передаваемый весом момент был меньше, чем создаваемый момент трения Мтр., т. е. G I Мтр.

Так как трение происходит по двум плоскостям одновременно, I и II моменттрения в шарнирном соединении будет равен:

Мтр 2/3 Рб fip (R + О --f + + (Г1 -Ь О -ГГ47 С Х

где Рб - усилие сжатия болтового соединения; п - наружный радиус фланца; г - радиус центрального отверстия петель; fjp коэффициент трения; Кф, Кп - коэффициенты формы трущихся поверхностей.

Как видно из формулы , величина .момента трения зависит от усилия затяжки и геометрических характеристик трущихся поверхностей, а геометрическая характери0 стика Кф, описывающая трение фланца, всегда больше такой же характеристики трущихся поверхностей конусов известного держателя, так как в предлагаемом решении sin а - параметр наклона конуса (формула (1)) всегда равен

5 1, Это позволяет для создания такой же, как в известном держателе, величины момента трения уменьшить величину усилия затяжки по сравнению с известным держателем, что повышает срок службы предлагаемого держателя.

0При этом в отличие от известного держателя, величина момента трения остается постоянной при неизменном усилии затяжки, поскольку, контактирующие по плоскости детали работают при большей площади

5 контакта в пределах зоны упругих деформаций. Это позволяет отказаться ог подрегулировок в процессе эксплуатации.

Кроме того, с точки зрения технологичности изготовление и сборка шарнира пред-,

0 ложенной конструкции значительно упрощается и удешевляется Так, литьевые детали становятся проще по конфигурации и с одинаковой толщиной стенок, что обеспечивает большую повторяемость при се5 рийном изготовлении устройства.

Предлагаемый держатель разработан по теме Nk 1-086 ВНИИМП.

Испытания опытных образцов держателя подтвердили -указанные преимущества

0 предлагаемого решения, в частности наработка предлагаемого держателя по сравнению с известным повысилась в 4-5 раз (от 2-2,5 тыс.циклов в известном держателе до 10-12- тыс.циклов в предлагаемсм реше5 нии).

Формула изобретения 1. Держатель для физиотерапевтических аппаратов, содержащий ряд рычагов, соединенных между собой шарнирами пер0 воготипа. причем рычаги снабжены шарнирами второго типа для осевого перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности фиксации в заданном положении, шарнир первого типа

5 образован фланцами и концами смежных рычагов и зафиксирован крепежным элементом, при этом концы рычагов выполнены 8 виде плоских петель, имеющих центральные отверстия и сопряженных по плоским поверхностям, фланцы имеют центральные

выступы и размещены с наружных сторон сопрягаемых петель так, что выступы фланцев заведены в отверстия петель до зацепления друг с другом, а крепежный элемент проходит через сквозные отверстия во фланцах, шарнир второго типа образован фланцем и сопряженными торцами смежных рычагов, в одном из которых в торце выполнены пазы и жестко закреплен по оси рычага крепежный элемент, конец другого выполнен в виде стакана с центральным

отверстием в дне, а фланец имеет центральные выступы и размещен в стакане так, что его выступы проходят через отверстие в дне стакана до зацепления с пазами в торце смежного рычага, и зафиксирован крепежным элементом последнего, проходящим через сквозное отверстие во фланце,

2. Держатель поп. 1,отличающийс я тем, что фланцы шарнира первого типа размещены в пазах, выполненных с наружных сторон сопрягаемых петель.

Устройство предназначено для установки средств воздействия в рабочее положение при проведении физиотерапевтических процедур. Цель изобретения - повышение надежности фиксации в заданном положении. Держатель содержит ряд рычагов, соединенных шарнирами двух типов. Свободный конец одного крайнего рыЧага крепится на физиотерапевтическом аппарате, Свободный конец другого предусматривает установку средства воздействия. При проведении процедур средство воздействия подводится к.месту воздействия путем изменения положения рычагов друг относительно друга в шарнирах первого типа и ориентируют в пространстве относительно тела пациента за счет вращения рычагов вокруг оси в шарнире второго типа. Фиксация рабочего положения средства воздействия происходит за счет сил трения, возникающих на контактирующих поверхностях частей шарниров. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.(Лс

в

////

/7////

ФигЛ

Первый вариои/7

второй вариант Г д

L

/J

ю

ФигЛ

2И

ig го юп ю

/fj Фиг, 5