羊富華
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GE 8800 C臂X光機(jī)立柱升降控制系統(tǒng)改進(jìn)
羊富華①廣州市第一人民醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備科 廣東 廣州 510180
羊富華,男,(1978- ),本科學(xué)歷,工程師。廣州市第一人民醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備科,研究方向:醫(yī)療設(shè)備的維護(hù)和管理。
目前,許多醫(yī)療設(shè)備在研發(fā)、制造技術(shù)和生產(chǎn)工藝上被國外醫(yī)療設(shè)備廠商所壟斷,導(dǎo)致國內(nèi)用戶在進(jìn)口設(shè)備使用和維護(hù)處于被動的狀況,甚至依賴其廠商的技術(shù)支持,為此通過進(jìn)口設(shè)備的改進(jìn)案例,突破廠商技術(shù)壟斷,在無需更換核心配件情況下,完全依靠自主能動性巧妙設(shè)計,對舊系統(tǒng)不合理的控制部分進(jìn)行成功地改造,快速、低成本解決設(shè)備中出現(xiàn)的問題。
GE 8800 C臂X光機(jī)的立柱升降部份控制原理如圖1所示。
圖1 立柱升降控制系統(tǒng)原理圖
C臂的升降由驅(qū)動電機(jī)帶動,工作電壓為DC±24 V,直流電壓為24 V時電機(jī)驅(qū)動立柱向上升起,為-24 V時電機(jī)驅(qū)動立柱下降[1]。
按動升降按鈕時,升降信號分兩路傳送到電源和(或)電機(jī)繼電器控制板,一路信號指示控制板控制繼電器動作,將AC115 V電壓提供給立柱驅(qū)動電源PS3;另一路信號直接傳輸?shù)絇3插座,通過J3接頭傳給PS3。PS3電源根據(jù)J3傳過來的升降信號將AC115 V電壓轉(zhuǎn)換為DC±24 V電壓控制電機(jī)運(yùn)動,從而達(dá)到控制立柱升降的目的[2]。值得注意的是,設(shè)計中并未提供相應(yīng)的低位限位開關(guān)來控制立柱下降到最低位時自動停止,而是依賴于立柱自身撞擊到最低位后的電流反饋來使電機(jī)停止運(yùn)動,設(shè)計中只是在最低撞擊位置加了一個膠圈作為緩沖用。因此使用時間一長,膠圈極易被多次撞擊后老化爛碎,造成傳動蝸桿卡死,無法運(yùn)動。
在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計上,廠商將電機(jī)藏于立柱內(nèi)作為一體,立柱內(nèi)還需加裝一個壓力高達(dá)300斤以上的氣壓彈簧作為輔助動力裝置[3]。這些裝置密封一體藏于立柱內(nèi),正常情況下無法拆卸分解。因?yàn)榱⒅钦麄€C臂設(shè)計的構(gòu)造核心,必須先將增強(qiáng)管、球管、C臂架及C臂固定架,立柱周邊的所有電路板均拆卸,僅剩下立柱和底座的近乎裸機(jī)才能將立柱從底座上分離出來[4]。而要將電機(jī)及氣壓彈簧、傳動部件從立柱內(nèi)部分離出來難上加難。因此廠商干脆將立柱及內(nèi)部的電機(jī)驅(qū)動傳動部件作為一個備件,直接更換,費(fèi)用十分昂貴,一般國內(nèi)也無備件。
為解決以上難題,可以對該工作電路進(jìn)行改進(jìn),加裝一個低位限制反饋回路,一旦立柱下降到一定低位時,就直接切斷立柱下降控制信號,這樣電機(jī)就無工作電壓,立柱也就自動停止下降,而向上運(yùn)動則不受影響[5]。此外,考慮到立柱內(nèi)部封裝原因,裝在立柱內(nèi)部的低位限制反饋回路,最好是不會損壞,否則拆卸一次工作量很大。其設(shè)計原理如圖2所示。
圖2 立柱升降控制系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計原理圖
選擇磁干簧管作為低位限制信號采集開關(guān)K,選擇小型直流固態(tài)繼電器作為反饋回路控制開關(guān)。干簧管是一種磁敏的特殊開關(guān),其2個觸點(diǎn)由特殊材料制成,密封在真空玻璃管里,只要用磁鐵接近,其2個觸點(diǎn)會吸合在一起,接通回路。因此,將一塊永磁磁鋼A安裝在立柱內(nèi)部的低位,略高于原廠設(shè)計的最低位,由于永磁磁鋼正常情況下幾乎不會損壞,因此維護(hù)上不需考慮立柱C的拆卸問題,這也是選擇磁干簧管開關(guān)的主要原因。然后將干簧管安裝在與磁鋼同一位置的立柱外側(cè),并從干簧管兩極引出信號線,作為直流固態(tài)繼電器SSR的控制信號源。從A4控制板上取DC+5 V電壓作為直流固態(tài)繼電器的工作電壓,將直流固態(tài)繼電器的輸出串聯(lián)至A4控制板的輸出接頭J3上的4腳藍(lán)色下降控制信號線上,如圖3所示[6]。
圖3 低位限制反饋回路圖
當(dāng)立柱下降至低位限制位時,磁鋼的磁場使干簧管的觸點(diǎn)吸合,直流固態(tài)繼電器的控制信號回路閉合,繼電器斷開,低位限制反饋回路切斷J3上的下降控制信號,PS3電源無-24 V輸出,電機(jī)M不運(yùn)動,而在高于低位限制位時,干簧管常開,固態(tài)繼電器控制信號回路常開,繼電器閉合,低位限制反饋回路允許下降控制信號傳送至PS3電源,PS3電源輸出DC-24 V電壓給電機(jī),電機(jī)可以向下運(yùn)動。
本設(shè)計科學(xué)地綜合運(yùn)用電磁學(xué)、自動控制原理、電路電子學(xué)及機(jī)械原理等學(xué)科知識,通過極小的改進(jìn),解決了較大的問題,可供同行參考[7]。
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收稿日期:2015-01-07
DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.01.040
[文章編號]1672-8270(2016)01-0129-02
[中圖分類號]R197.39
[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B
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