GE 8800 C臂X光机立柱升降控制系统改进

2016-03-14羊富华

中国医学装备 2016年1期

羊富华

羊富华①广州市第一人民医院医疗设备科广东广州 510180

羊富华,男,(1978- ),本科学历，工程师。广州市第一人民医院医疗设备科，研究方向：医疗设备的维护和管理。

目前，许多医疗设备在研发、制造技术和生产工艺上被国外医疗设备厂商所垄断，导致国内用户在进口设备使用和维护处于被动的状况，甚至依赖其厂商的技术支持，为此通过进口设备的改进案例，突破厂商技术垄断，在无需更换核心配件情况下，完全依靠自主能动性巧妙设计，对旧系统不合理的控制部分进行成功地改造，快速、低成本解决设备中出现的问题。

1　立柱升降控制系统原理

GE 8800 C臂X光机的立柱升降部份控制原理如图1所示。

图1　立柱升降控制系统原理图

C臂的升降由驱动电机带动，工作电压为DC±24 V，直流电压为24 V时电机驱动立柱向上升起，为－24 V时电机驱动立柱下降[1]。

按动升降按钮时，升降信号分两路传送到电源和(或)电机继电器控制板，一路信号指示控制板控制继电器动作，将AC115 V电压提供给立柱驱动电源PS3；另一路信号直接传输到P3插座，通过J3接头传给PS3。PS3电源根据J3传过来的升降信号将AC115 V电压转换为DC±24 V电压控制电机运动，从而达到控制立柱升降的目的[2]。值得注意的是，设计中并未提供相应的低位限位开关来控制立柱下降到最低位时自动停止，而是依赖于立柱自身撞击到最低位后的电流反馈来使电机停止运动，设计中只是在最低撞击位置加了一个胶圈作为缓冲用。因此使用时间一长，胶圈极易被多次撞击后老化烂碎，造成传动蜗杆卡死，无法运动。

在机械结构的设计上，厂商将电机藏于立柱内作为一体，立柱内还需加装一个压力高达300斤以上的气压弹簧作为辅助动力装置[3]。这些装置密封一体藏于立柱内，正常情况下无法拆卸分解。因为立柱是整个C臂设计的构造核心，必须先将增强管、球管、C臂架及C臂固定架，立柱周边的所有电路板均拆卸，仅剩下立柱和底座的近乎裸机才能将立柱从底座上分离出来[4]。而要将电机及气压弹簧、传动部件从立柱内部分离出来难上加难。因此厂商干脆将立柱及内部的电机驱动传动部件作为一个备件，直接更换，费用十分昂贵，一般国内也无备件。

2　立柱升降控制系统改进设计

为解决以上难题，可以对该工作电路进行改进，加装一个低位限制反馈回路，一旦立柱下降到一定低位时，就直接切断立柱下降控制信号，这样电机就无工作电压，立柱也就自动停止下降，而向上运动则不受影响[5]。此外，考虑到立柱内部封装原因，装在立柱内部的低位限制反馈回路，最好是不会损坏，否则拆卸一次工作量很大。其设计原理如图2所示。

图2　立柱升降控制系统改进设计原理图

选择磁干簧管作为低位限制信号采集开关K，选择小型直流固态继电器作为反馈回路控制开关。干簧管是一种磁敏的特殊开关，其2个触点由特殊材料制成，密封在真空玻璃管里，只要用磁铁接近，其2个触点会吸合在一起，接通回路。因此，将一块永磁磁钢A安装在立柱内部的低位，略高于原厂设计的最低位，由于永磁磁钢正常情况下几乎不会损坏，因此维护上不需考虑立柱C的拆卸问题，这也是选择磁干簧管开关的主要原因。然后将干簧管安装在与磁钢同一位置的立柱外侧，并从干簧管两极引出信号线，作为直流固态继电器SSR的控制信号源。从A4控制板上取DC+5 V电压作为直流固态继电器的工作电压，将直流固态继电器的输出串联至A4控制板的输出接头J3上的4脚蓝色下降控制信号线上，如图3所示[6]。

图3　低位限制反馈回路图

当立柱下降至低位限制位时，磁钢的磁场使干簧管的触点吸合，直流固态继电器的控制信号回路闭合，继电器断开，低位限制反馈回路切断J3上的下降控制信号，PS3电源无－24 V输出，电机M不运动，而在高于低位限制位时，干簧管常开，固态继电器控制信号回路常开，继电器闭合，低位限制反馈回路允许下降控制信号传送至PS3电源，PS3电源输出DC-24 V电压给电机，电机可以向下运动。