專利名稱：張臂式重錘平衡型激光關節臂的制作方法
技術領域：
無論是氣體激光器或是固體激光器，當激光輸出功率／能量超過過一定數值時，激光器的體積(主要是長度)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器械——激光關節臂來實現，本實用新型就是一種結構合理，使用靈活的新型激光關節臂。
國內的激光研究單位和生產廠家，至今為止研制與生產的激光關節臂，多系三節、四節或五節，再無附屬配件，其激光關節臂的光學結構和機械結構如下每一關節臂處都有一個光學全反射鏡，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°，那么根據光學的全反射定律，反射角仍為45°，這樣以來，便可把入射激光束剛好轉折成90°，為了保證這種光路轉折的實現，還必需借助于精密機械來實現，在每一關節處，沿光路軸向方向的橫截面上都安置有一個滾珠軸承，讓這一關節可繞激光光束的軸向旋轉360°，這樣，便實現了關節臂可將激光束轉折直角，又可繞軸轉動的作用。國內的激光治療機的激光管都是橫向放置在激光電源的上部，就醫用CO2激光手術刀／治療機而言，通常使用的激光輸出功率在30瓦(激光管長常約1米)至80瓦(激光管長度約2米)之間，把這么長的激光管裝入管盒內(還要加長尺寸)再橫放在電源箱體上時，與儀器的電源部分的比例大小就很不協調，激光管這部分占用室內空間又大，更主要的是要想在三維空間使用這種激光機，其激光關節臂的出光刀頭的活動自由度僅僅靠關節臂的那么一點點活動范圍來調節，這遠遠達不到實用要求，為此，國內許多廠家往往在激光管盒子的下方增加一個機械結構，利用這個結構來回轉和俯仰激光輸出光束的空間位置，借以彌補關節臂活動范圍大小的不足，但是，這種機構仍然存在著許多缺陷醫生每次使用還得隨時調整，不僅僅麻煩和浪費時間，而且其使用空間也仍然局限在一個很小的范圍之內，仍然沒能根本解決上述難題。
上海醫用激光儀器廠生產的YYJG－1A型醫用CO2激光治療器和南京電子管廠激光技術研究所生產的JL－4型CO2激光治療機所使用的激光關節臂是三節關節，南京電子管廠激光技術研究所生產JZZ－2型CO2激光綜合治療機所使用的激光關節臂是五節關節，以上三種機器的激光管都是橫向放置在激光電源箱體上。
為了彌補現有激光關節臂的不足，使之在大范圍空間內可靈活轉動應用，本實用新型設計了一種關節臂為七節的重錘平衡型激光關節臂，這種新型激光關節臂替代老式激光關節臂，應用到激光醫療儀器上，從而可以提高儀器使用的靈活性，提高激光關節臂刀頭在空間的活動范圍。
圖1為張臂式重錘平衡型激光關節臂示意圖。
圖2為
圖1的A向示意圖。
根據圖示，現將本實用新型的詳細內容描述如下本實用新型將激光管豎直放置，將設計的激光關節臂附在電源箱體的后側。這樣以來，即使對于很長的激光管(例如2米)，儀器的體積特別是橫向尺寸將得到大幅度減低，從而大大改變了現在橫向放置激光管對儀器外貌帶來的嚴重不協調現象。本實用新型設計的激光關節臂為七節，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，(2)為激光器的電器控制操作盤，(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)為本設計的激光關節臂部分，其中(4)為平衡用重錘，(5)為重錘連接支架，它是一種L形鋼體轉折支架，圖中Ⅰ處有兩節關節(6)、(7)，其中關節(6)可使關節臂沿水平平面作360°旋轉，關節(7)擔負關節臂在豎直平面內約270°的旋轉，激光管始終固定在激光管盒內，光路的轉彎、折射全部靠關節臂處的光學全反射鏡來完成，關節臂的外部金屬部分，擔負著自身的機械強度，以及每處關節的360°旋轉作用，所以，Ⅰ處這一部分是關節臂在空間自由活動的粗調部分
圖1的Ⅱ處也有兩個關節(8)、(9)，這兩個關節擔負著關節臂的兩個自由度(兩個360°)的調節，其中關節(8)可將激光束與電源箱體(1)拉開很大距離，Ⅱ處的作用基本同Ⅰ處，系關節臂在空間自由活動的中調部分；
圖1所示的Ⅲ處，有三個關節(10)、(11)、(12)，三者相距很近，因為三個關節有三個自由度，對于激光刀刀頭(13)在空間活動能起到微調作用。
為了使這七個關節達到力矩平衡，本實用新型在關節(7)、(8)的連桿上靠近關節(7)處的某一位置上，附加重錘連接支架(5)，它是一種L型鋼體轉折支架，在(5)的另一端部再固定一個重錘(4)，可以沿重錘支架(5)的軸向做移動并固定下來。
按附圖2A向視圖，以c－d為對稱軸，W1為重錘復合重力，L1′為重錘，W1的復合力臂，W2為關節臂的復合重力，L2′為W2的復合力臂，調整L1的大小，讓兩者的力矩達到平衡，即W1L1′＝W2L2′，這時對(6)處而言，重錘(4)與關節臂6－13處于力矩平衡，同理，再按a－b為對稱軸視圖，調整重錘(4)的復合力臂L1，使W1L1微微大于W2L2，這樣調整的目的在于，即使(6)處于微受力狀態，但并不會損傷它的機械結構，這樣以來，在a－b－c－d的平面內，關節臂與重錘達到了全力矩平衡，從而可以保證整體關節臂使用的靈活性，以及長時間使用后，由于關節臂不會產生形變，就達到了光路不會發生扭變的現象，另外，經過這樣調節的關節臂，其刀頭部位(13)在不使用時，經常可處于微微抬高位置，不致于碰到電源箱(1)上而發生損傷，在醫生使用時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，當不用關節臂時又自動恢復它的原狀。
與現有技術相比，這種新型關節臂比當前國內現用的激光關節臂具有下述優點1、這種關節臂由于要求激光管立放，而且又是固定不動，不再需要激光管參與轉動和俯仰，所以，便可將激光機的管子部分與電源部分緊湊化，解決了原用激光機的外形龐大和比例失調，對延長激光管的壽命也是有益的。
2、這種關節臂可以在三維空間實現大范圍地調動，而且免去了原用關節臂使用時費時麻煩的操作過程，使用起來極其方便，得心應手。
3、這種關節臂又由于實現了自身的力矩平衡，特別是它保證了關節(6)處免受機械變形和損傷，從而保證了關節臂的使用靈活性，以及在長期使用之后，其光路不致于發生扭變。
權利要求1.一種由激光電源、激光管、激光關節臂組成的可用于激光器械的激光關節臂，其特征在于激光關節臂是由粗調部分關節臂(6)、(7)，中調部分關節臂(8)、(9)和微調部分關節臂(10)、(11)、(12)等七個關節臂組成。
2.根據權利要求1所述的激光關節臂，其特征在于 在關節臂(7)、(8)之間的連接桿上設置一重錘連接支架(5)，在連接支架(5)的一端部有一可沿其軸向移動并能使之固定的重錘(4)，由重錘(4)、L形連接支架(5)和關節臂(7)、(8)之間的連桿構成了一全力矩平衡狀態。
3.根據權利要求1、2所述的激光關節臂，其特征在于 這種張臂式重錘平衡型激光關節臂整體設置在豎直固定在激光電源一側的激光管外箱體(3)的上端部。
專利摘要張臂式重錘平衡型激光關節臂是一種可廣泛應用于激光醫療器械、激光科研、加工、熱處理、醫學等方面的激光器械。本實用新型解決了激光管橫放于激光電源上，占用空間大，俯仰操作困難的問題，特別是設計了一種可在大范圍空間活動、操作的多個靈活的關節臂，并在關節臂上設置了可使關節臂全力矩平衡的重錘平衡裝置，從而使激光器械實現了操作靈活，在三維空間大范圍調整，應用得心應手之目的。
文檔編號G02B17/00GK2036279SQ8820560
公開日1989年4月19日 申請日期1988年5月12日 優先權日1988年5月12日
發明者陳瑜 申請人:陳瑜