[實(shí)用新型]一種自動(dòng)頸椎牽引椅的電-液伺服控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520081775.6
• 申請(qǐng)日: 2015-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN204468369U
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周天沛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): A61F5/042
• 分類號(hào): A61F5/042
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專利事務(wù)所 32220
• 代理人: 朱海東

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及自動(dòng)頸椎牽引椅伺服控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種自動(dòng)頸椎牽引椅的電-液伺服控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

頸椎作為人體的主要支柱之一，有著豐富的血管、神經(jīng)叢，保障人體基本生命活動(dòng)信息的上傳下達(dá)和營(yíng)養(yǎng)輸送。在現(xiàn)實(shí)生活中，頸椎病發(fā)病率很高，尤其是教師、電腦工作族等長(zhǎng)時(shí)間伏案工作人群的職業(yè)病。據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)約有5000萬(wàn)到15000萬(wàn)人患有此病，發(fā)病率約為3.8%-17.6%，目前醫(yī)學(xué)上治療頸椎病的方法很多，大體上可分為為手術(shù)療法和非手術(shù)療法。頸椎牽引為頸椎病非手術(shù)療法中一項(xiàng)重要的、常用的有效療法。

目前社會(huì)上出現(xiàn)了許多不同種類的頸椎牽引器械，頸椎牽引椅就是其中一種，頸椎牽引椅通過對(duì)頸椎施加外力進(jìn)行牽引，可疏通經(jīng)絡(luò)，恢復(fù)頸椎正常生理曲線和脊柱力學(xué)平衡，長(zhǎng)期堅(jiān)持使用對(duì)頸椎病有治本之功效。但是，目前市場(chǎng)的頸椎牽引椅多以人工施加牽引力為主，需他人輔助才能實(shí)現(xiàn)牽引療法的全過程，而且無(wú)法精確穩(wěn)定地各基本參數(shù)為最佳值，治療效果不理想。而頸椎牽引的全程自動(dòng)化是解決上述問題的有效方法，其中控制系統(tǒng)是整個(gè)自動(dòng)頸椎牽引椅的核心，其作用相當(dāng)于給頸椎牽引椅安裝了一個(gè)大腦，用大腦自動(dòng)控制頸椎牽引椅的動(dòng)作及保證牽引各基本要素的最佳值。因而，控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣決定了自動(dòng)頸椎牽引椅的整體性能優(yōu)劣。

電-液伺服控制系統(tǒng)是一種由電信號(hào)處理裝置和液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)組成的閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，是在液壓傳動(dòng)和自動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門較新的科學(xué)技術(shù)。隨著電-液伺服閥、伺服泵、伺服馬達(dá)等元件性能的改善，電-液伺服系統(tǒng)的整體性能得到了進(jìn)一步提升。目前，電-液伺服控制已在自動(dòng)化領(lǐng)域中占有很重要的位置。基于此，申請(qǐng)人從頸椎病牽引的實(shí)施過程入手，設(shè)計(jì)自動(dòng)頸椎牽引椅的核心控制單元：電-液伺服控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型公開了一種自動(dòng)頸椎牽引椅的電-液伺服控制系統(tǒng)，采用PID控制器和液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)組成閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)牽引力的伺服控制。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案：一種自動(dòng)頸椎牽引椅的電-液伺服控制系統(tǒng)，包括用于電信號(hào)處理的PID控制器，PID控制器的輸入端連接有用于檢測(cè)牽引力的壓力傳感器和用于設(shè)定牽引力最大值的鍵盤輸入模塊；所述的PID控制器的輸出端連接有用于執(zhí)行控制指令的電-液伺服閥，所述的電-液伺服閥設(shè)置在液壓缸上。

本實(shí)用新型的有益效果：采用PID控制器和液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)組成閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，對(duì)牽引力進(jìn)行伺服控制，可以通過設(shè)定牽引力的最大值來(lái)控制液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)自動(dòng)執(zhí)行，提高了自動(dòng)頸椎牽引椅自動(dòng)控制性能。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；

圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，現(xiàn)結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1、圖2所示，一種自動(dòng)頸椎牽引椅的電-液伺服控制系統(tǒng)，包括用于電信號(hào)處理的PID控制器，PID控制器的輸入端連接有用于檢測(cè)牽引力的壓力傳感器1和用于設(shè)定牽引力最大值的鍵盤輸入模塊2；所述的PID控制器的輸出端連接有用于執(zhí)行控制指令的電-液伺服閥3，所述的電-液伺服閥設(shè)置在液壓缸6上。

其中，壓力傳感器1采用WNK微型壓式傳感器，所述的PID控制器的輸出端通過伺服放大器4連接電-液伺服閥3；所述的鍵盤輸入模塊2和壓力傳感器1通過一減法器5連接PID控制器的輸入端。

其工作過程為：使用按鍵輸入模塊2設(shè)定牽引力最大值Fmax=196N，當(dāng)自動(dòng)頸椎牽引椅初始開機(jī)工作時(shí)，電液伺服閥3向左側(cè)打開，液壓缸活塞桿上升，液壓活塞桿所受的牽引力F由壓力傳感器1檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為輸出電壓Uf，這一電壓與最大牽引力時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓恒定值Ui經(jīng)減法器運(yùn)算后得到兩者電壓的差值U，再經(jīng)過伺服放大器放大后，以電流I的形式輸入給電液伺服閥線圈。當(dāng)牽引力F<Fmax=196N時(shí)，?△U=Ui-Uf>0，I>0，電液伺服閥閥芯向左運(yùn)動(dòng)，位移量隨電流I的大小相應(yīng)變化，液壓動(dòng)力元件持續(xù)向液壓缸供油，液壓油推動(dòng)活塞做功，使?fàn)恳龡U上升，牽引頸椎，液壓活塞桿不斷上升，直到壓力傳感器檢測(cè)到壓力F=Fmax。此時(shí)，△U=Ui-Uf=0，I=0，電液伺服閥閥芯處于中位，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，液壓動(dòng)力元件停止向液壓缸供油，保持牽引力F=Fmax。液壓活塞桿穩(wěn)定在某一高度，保持最大牽引力的牽引狀態(tài)，達(dá)到持續(xù)牽引頸椎的目的；牽引結(jié)束后，斷開壓力傳感器輸出電壓，Uf=0，△U=Ui-Uf達(dá)到最大值，I達(dá)到最大值，電液伺服閥閥芯向右運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)重新轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓動(dòng)力元件開始向液壓缸供油，液壓缸活塞桿快速下降；下降至自動(dòng)頸椎牽引椅的限位開關(guān)時(shí)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，液壓動(dòng)力元件停止向液壓缸供油，I=0，自動(dòng)頸椎牽引椅完成所有牽引動(dòng)作后停機(jī)等待下次開機(jī)。