专利名称：手术显微镜的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种手术显微镜，属于对现有手术显微镜的进一步改进，尤其涉及控制驱动手术显微镜在各自由度方向的运动限位技术。
1989年欧波同(OPTON)精密有限公司在发行的“西德欧波同医疗仪器指南”(增订本)和其销售的手术显微镜产品中，公开的是一种带有电控三坐标50毫米行程直线运动的产品，如OPMI 6 SD－FC型和OPMI 6C－FC－XY型。这类产品采用直流伺服电机和小型齿轮减速与运动式导轨机构，使用时，操作者用脚踏控制驱动手术显微镜运动机构在三个直角坐标上做直线运动，其中沿Z坐标的直线运动实现显微镜纵向调焦获取清晰的图象，在X－Y水平面内的平动使手术显微镜瞄准最合适的手术部位，从而为手术前调机和手术过程中实时调焦和改变瞄准部位提供了可能。但是由于手术显微镜的运动机构在各自由度上运动到行程的终端位置时，没有限位提示装置，所以操作者往往要按原操作方向继续踏动控制开关，从而导致运动机构刚性“卡滞”。此时驱动电机还在继续转动，仅靠第一级传动齿轮在轴上打滑来保护传动机械零件、电器元件免于受损。该齿轮靠轴向弹性预紧力和齿轮端面磨擦力执行传动，轴向预紧力过大则机构刚性卡滞时的打滑保护功能差，易发生机械或电器元件损坏或传动精度下降。轴向预紧力过小则影响正常传动。极限位置刚性卡滞在使用时并非偶尔发生，在每一次操作中都会发生，需经过短时的时间延迟后，操作者方能判断出机构已经卡滞。经验不足的操作者或者是操作者全部精力集中于手术创面时，这种卡滞的延迟时间更长，为操作者带来不便，影响到设备运行的安全性和手术的成功。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术的不足而提供一种在运动行程的限定终端位置自动停机并同时蜂鸣指示的手术显微镜。
本实用新型的目的可以通过以下措施来达到手术显微镜采用步进电机驱动，在设定自由度方向的运动机构上设有限位装置和蜂鸣指示装置，限位装置由运动机构上的限位凸块和限定行程终端位置的限位开关以及直流三相步进电机限位控制电路组成，限位控制电路和蜂鸣指示电路采用全封闭式配线。
本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到直线运动机构中的运动部件动板上设有限位开关，固定部件定板上，行程端点位置处有一限位凸块。旋转运动机构的运动部件旋转体上设有限位开关，固定部件固定座上，行程端点位置处有一限位凸块。
当操作者踏动控制开关、手术显微镜运动到限定的终端处，安装在运动机构上限位装置的限位凸块与限位开关触头接触时限位控制电路自动切断电机电源，运动机构停止运动，同时蜂鸣指示电路工作，发出音响后停止。
图1为本实用新型在一个自由度方向(Z坐标)直线运动限位装置结构图。
图2为本实用新型限位控制电路图。
图3为本实用新型蜂鸣指示电路图。
本实用新型下面将结合附图作进一步详述如图1所示1为显微镜主体，2为上限位凸块，3为斜齿齿条，4为吊臂，5为V型或半园弧型滚珠导轨，6为齿轮箱，7为带有V型或半园弧型导轨的滑板，8为驱动斜齿轮，9为下限位凸块，UL和DL分别为上、下限位开关。使用时，当电机通过齿轮箱6驱动斜齿轮8转动，通过与斜齿轮8啮合的斜齿齿条3，使显微镜主体1沿导轨5方向作向上或向下运动。向下运动行程为Z1时，上限位凸块2与限位开关UL触头接触，则限位控制电路自动切断电机电源，运动停止，同时蜂鸣指示电路发出有节奏的音响，经过预定的蜂鸣时间后，蜂鸣停止。同样，显微镜主体1由图1所示位置向上运动为Z2行程，则下限位开关DL与下限位凸块9接触，停机并蜂鸣指示。Z1与Z2之和为总行程Z。
如图2所示直流三相步进电机限位控制电路由三相六拍环行脉冲分配器和振荡脉冲控制电路以及振荡脉冲电路三部分组成。三相六拍环行脉冲分配器由三个与或非门YHF1，YHF2，YHF3和三个D触发器组成，对三相步进电机实现可逆六拍控制。MA、MB和MC分别表示接电机绕组A、B和C。要求步进电机正转时，绕组通电顺序为A→AB→B→C→CA→A。反转则为A→AC→C→CB→B→BA→A。D触发器的Q端输出接至功放，带动定子绕组。振荡脉冲控制电路由一个与或非门YHF4和一个二输入与非门YF1组成，YHF4左右与门的一端分别和脉冲分配器的正反控制线相接。当上、下限位开关UL、DL处于释放状态，YHF4输出为“1”，经与非门反相，CP脉冲顺利通过，送到D触发器输入端，电机正常运行。当限位开关由限位凸块按下，YHF4输出为“0”，CP脉冲不能通过YF1，D触发器输入端没有脉冲信号，电机停止转动，运动机构停止运动。振荡脉冲电路由三个非门F1，F2和F3，电阻W，电容C，晶体管T组成。改变W的阻值以及C的容量可以调节振荡脉冲的频率，从而控制步进电机转速。
如图3所示蜂鸣指示电路由两个多谐振荡器和一个缓冲反相电路组成。其中一个振荡器产生音频信号，带动喇叭发声，改变R3、R4和C2可以调节振荡频率。另一振荡器根据需要的节拍产生低频信号，用以调制音频信号，改变R1、R2和C1可以调节信号的时间间隔，实现有节奏的嘟－嘟声音信号。由74LSO4和74LS133组成的缓冲反相电路控制556的复位，556为一时基电路。当步进电机正常运转时，输入到556的4脚电位为“1”，5脚输出也为“1”，C2端电位维持高电平，不产生音频振荡，喇叭不发声。当限位开关触压时，输入到556的电位为“0”，5脚输出也为“0”，产生音频振荡，喇叭发声，蜂鸣指示。图3给出的蜂鸣指示电路左端输入信号SL来自图2的YHF4的输出信号，显然，蜂鸣指示电路中的喇叭发声与图2的电机停转同步同时发生。
本实用新型附图给出的一个自由度上的直线运动限位蜂鸣指示结构方案，同样也完全适用于其它两个直角坐标上的直线运动行程限位和绕三个坐标轴的转动限位蜂鸣指示。
本实用新型相比已有技术具有如下优点(1)当运动机构运行至限位开关限定的终端位置时，电机停止转动，运动停止，完全避免了运动机构产生的刚性卡滞弊端，从而保证了设备运行的安全性。
(2)在运动的终端位置与自动停机相同步给出蜂鸣指示信号，提示操作者机构已经处于该操作方向上的行程终端位置，应反向操作或者重新调整整机的粗调位置，以便有效地利用电控微调运动的工作范围。
(3)当操作者－－手术医生的手、脚、眼都紧张地同时工作的时候，音响信号充分地发掘了人的听觉功能，大大地方便了操作者。
权利要求1.一种手术显微镜，包括手术显微镜在各自由度方向的运动机构和行程终端的限位装置，其特征在于采用步进电机驱动，在设定自由度方向的运动机构上设有限位装置和蜂鸣指示装置，限位装置由运动机构上的限位凸块和限定行程终端位置的限位开关以及直流三相步进电机限位控制电路组成，限位控制电路与蜂鸣指示电路采用全封闭式配线。
2.如权利要求1所述的手术显微镜，其特征在于所述的运动机构包括直线运动机构，在运动部件动板上设有限位开关，在固定部件定板上行程端点位置处装有限位凸块。
3.如权利要求1所述的手术显微镜，其特征在于所述的运动机构包括旋转运动机构，在运动部件旋转体上设有限位开关，在固定部件固定座上行程端点位置处装有限位凸块。
4.如权利要求1所述的手术显微镜，其特征在于直流三相步进电机限位控制电路由三相六拍环行脉冲分配器和振荡脉冲控制电路以及振荡脉冲电路组成。
5.如权利要求1或2或3所述的手术显微镜，其特征在于蜂鸣指示电路由两个多谐振荡器和一个缓冲反相电路组成。
6.如权利要求1或2或3所述的手术显微镜，其特征在于限位开关一般采用微动开关。
专利摘要本实用新型是一种手术显微镜，属于对现有手术显微镜的改进。其特征在于采用步进电机驱动，在设定自由度方向的运动机构上设有限位装置和蜂鸣指示装置，限位装置由运动机构上的一限位凸块和限定行程终端位置的限位开关以及直流三相步进电机限位控制电路组成，限位控制电路与蜂鸣指示电路采用全封闭式配线。具有在限定的终端位置自动停机并同步给出蜂鸣指示信号，避免运动机构刚性卡滞发生，便于操作者调整和使用仪器的特点。
文档编号G02B21/00GK2129014SQ9221469
公开日1993年3月31日 申请日期1992年6月2日 优先权日1992年6月2日
发明者杨力, 刘鉴, 刘永洪, 王建华 申请人:中国科学院光电技术研究所