医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机
阅读说明：本技术 医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机 (Self-tapping performance double-position testing machine for pressing and pulling force, rotating torque and self-tapping performance of medical bone screw ) 是由 阴元峰 陈宁 李光中 安常源 石群群 胡士强 左福双 赵洪峰 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机,能够在医用接骨螺钉临床使用中,对其承受的旋入旋出扭矩、自攻性能测试,且对旋入骨骼后承受的拔出力、旋入时的压力等综合力学测试。其包括台架、轴向加载系统、旋转加载系统和夹持装置；夹持装置包括医用接骨螺钉夹持装置和试验块夹持装置；轴向加载系统用于驱动移动座沿台架水平方向来回移动,移动座上连接医用接骨螺钉夹持装置；旋转加载系统输出端连接试验块夹持装置；测力装置包括测力传感器和扭矩传感器,扭矩传感器连接在移动座上,测力传感器连接在轴向加载系统和移动座之间。(The invention provides a double-position testing machine for the pressure-pull force, the rotation torque and the self-tapping performance of a medical bone screw, which can test the screwing-in-out torque and the self-tapping performance borne by the medical bone screw in clinical use, and can test the comprehensive mechanics such as the pulling-out force borne by the medical bone screw after being screwed in, the pressure during screwing in and the like. The device comprises a rack, an axial loading system, a rotary loading system and a clamping device; the clamping device comprises a medical bone screw clamping device and a test block clamping device; the axial loading system is used for driving the movable seat to move back and forth along the horizontal direction of the rack, and the movable seat is connected with a medical bone screw clamping device; the output end of the rotary loading system is connected with the test block clamping device; the force measuring device comprises a force measuring sensor and a torque sensor, the torque sensor is connected to the movable seat, and the force measuring sensor is connected between the axial loading system and the movable seat.)
技术领域
本发明涉及一种医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机，用于医用接骨螺钉在植入人体骨骼时及在骨骼内承受拉力、剪力、扭力等综合力学性能的测试，属于试验机技术领域。
背景技术
医用接骨螺钉用于骨折部位固定的内固定器件，单独或与接骨板组合使用，常用的有松质骨螺钉、皮质骨螺钉、骨栓和空心螺钉等。
医用螺钉在植入人体时，旋入骨骼时要承受一定的扭矩和压力，植入骨骼内后通常经受弯曲应力、拉力及剪切应力的综合作用，在临床中接骨螺钉容易出现断裂、松动的失效情况，最终导致内固定失效。
发明内容
本发明目的是提供了一种医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机，能够在医用接骨螺钉临床使用中，对其承受的旋入旋出扭矩、自攻性能测试，且对旋入骨骼后承受的拔出力、旋入时的压力等综合力学测试。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机，包括台架、轴向加载系统、旋转加载系统和夹持装置；其中：
夹持装置包括医用接骨螺钉夹持装置和试验块夹持装置，医用接骨螺钉夹持装置和试验块夹持装置间隔分布在台架上，且二者中心线处于同一水平线上；
轴向加载系统用于驱动移动座沿台架水平方向来回移动，移动座上连接医用接骨螺钉夹持装置；
旋转加载系统输出端连接试验块夹持装置；
测力装置包括测力传感器和扭矩传感器，扭矩传感器连接在移动座上，测力传感器连接在轴向加载系统和移动座之间。
所述医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机优选方案，轴向加载系统包括轴向加载电机、减速机Ⅰ、滚珠丝杠副、移动座、导轨滑块副Ⅰ和导向板；轴向加载电机与减速机Ⅰ直连，通过联轴器与滚珠丝杠副的丝杠连接，滚珠丝杠副的螺母与导向板一端连接，导向板另一端与导轨滑块副Ⅰ的滑块连接。
所述医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机优选方案，其还包括纵向调整装置，纵向调整装置包括纵向导轨滑块副和移动板，移动板可拆卸上医用接骨螺钉夹持装置，纵向导轨滑块副形成移动座和移动板之间，移动板通过双位定位销连接有扭矩传感器。
所述医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机优选方案，旋转载荷施加系统包括旋转加载电机和减速机Ⅱ，旋转加载电机与减速机Ⅱ直连，减速机Ⅱ输出端连接试验块夹持装置。
所述医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机优选方案，医用接骨螺钉夹持装置包括ER延长杆、弹簧夹头和锁紧螺母，ER延长杆一端连接移动板，ER延长杆另一端连接弹簧夹头，弹簧夹头另一端连接用于连接医用接骨螺钉的锁紧螺母，ER延长杆与弹簧夹头之间通过锥度配合。
所述医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机优选方案，夹持装置还包括螺钉拉拔力夹持装置，螺钉拉拔力夹持装置包括拉伸座、夹紧块和锁紧螺钉，拉伸座一端连接移动板，拉伸座另一端连接多个夹紧块，拉伸座上设有长条槽，夹紧块能够沿拉伸座的长条槽来回滑动，形成用于夹紧医用接骨螺钉的夹紧空间Ⅰ，且夹紧块与拉伸座之间通过锁紧螺钉锁紧定位。
所述医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机优选方案，夹持装置还包括压弯夹持装置，压弯夹持装置包括螺钉夹持座、压板和锁紧螺钉，螺钉夹持座为L形结构，螺钉夹持座竖直部分连接在试验用模块夹持装置上，螺钉夹持座水平部分具有倾斜面，且倾斜面与压板之间形成用于夹紧医用接骨螺钉的夹紧空间Ⅱ，且压板与倾斜面之间通过锁紧螺钉锁紧连接。
所述医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机优选方案，试验用模块夹持装置为三爪卡盘。
本发明的优点在于：
具有医用接骨螺钉夹持装置、试验块夹持装置、螺钉拉拔力夹持装置及压弯夹持装置，配合轴向加载系统及旋转加载系统以完成不同类型的试验，实现了医用接骨螺钉旋入旋出扭矩、自攻性能、拔出力、压弯力等多功能综合力学测试，为医用接骨螺钉在临床使用中提供了质量保证。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明实施例的主视示意图。
图2为本发明实施例的侧视示意图。
图3为本发明实施例的俯视示意图。
图4为本发明实施例的旋入旋出扭矩及自攻力测试示意图。
图5为本发明实施例的拉拔力测试示意图。
图6为本发明实施例的压弯测试示意图。
图7为本发明实施例的医用接骨螺钉夹持装置结构示意图。
图8为本发明实施例的螺钉拉拔力夹持装置结构示意图。
图9为本发明实施例的压弯夹持装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1、图2及图3，一种医用接骨螺钉压拔力旋动扭矩自攻性能双位试验机,包括台架1、轴向加载系统、旋转加载系统和夹持装置；其中：
夹持装置包括医用接骨螺钉夹持装置7和试验块夹持装置9，医用接骨螺钉夹持装置7和试验块夹持装置9间隔分布在台架1上，且二者中心线处于同一水平线上；
轴向加载系统用于驱动移动座4沿台架1水平方向来回移动，移动座4上连接医用接骨螺钉夹持装置7，对医用接骨螺钉施加轴向载荷同时可以完成试验空间的调整；
旋转加载系统输出端连接试验块夹持装置9，完成对医用接骨螺钉的旋转扭矩、自攻力矩的施加；
测力装置包括测力传感器2和扭矩传感器，扭矩传感器连接在移动座4上，测力传感器2连接在轴向加载系统和移动座4之间。
参考图1，轴向加载系统包括轴向加载电机12、减速机Ⅰ13、滚珠丝杠副15、移动座4、导轨滑块副Ⅰ8和导向板16；轴向加载电机12与减速机Ⅰ13直连，通过联轴器14与滚珠丝杠副15的丝杠连接，滚珠丝杠副15的螺母与导向板16一端连接，导向板16另一端与导轨滑块副Ⅰ8的滑块连接。轴向加载电机12旋转驱动滚珠丝杠旋转，通过导轨滑块副Ⅰ8导向，将旋转运动变为直线运动。该部分安装在台架1底部，测力传感器2穿过台架1与移动座4连接在一起，实现轴向移动推拉加载。
参考图1及图2，其还包括纵向调整装置，纵向调整装置包括纵向导轨滑块副5和移动板6，移动板6可拆卸上医用接骨螺钉夹持装置7，纵向导轨滑块副5形成移动座4和移动板6之间，移动板6通过双位定位销3连接有扭矩传感器。
参考图1，旋转载荷施加系统包括旋转加载电机11和减速机Ⅱ10，旋转加载电机11与减速机Ⅱ10直连，减速机Ⅱ10输出端连接试验块夹持装置9。旋转加载电机11旋转，通过减速机Ⅱ10减速，带动试验块夹持装置9，将试验模块旋入医用接骨螺钉，测出旋入扭矩，旋转加载电机11翻转，测出旋出扭矩。
参考图3，移动板6上安装有2只扭矩传感器即扭矩传感器Ⅰ18和扭矩传感器Ⅱ19，可以根据不同规格医用接骨螺钉进行选择，扭矩传感器上安装医用接骨螺钉夹持装置7。
参考图1及图3，双位定位销3用于定位2个不同量程规格的扭矩传感器。该试验机采用两个不同规格的扭矩传感器，适应不同规格和不同试验要求（旋入旋出扭矩、螺钉破坏扭矩）的医用接骨螺钉。扭矩传感器Ⅰ18和扭矩传感器Ⅱ19水平安装在移动板6上，移动板6通过纵向导轨滑块副5与移动座4连接在一起，由双位定位销3穿过移动座4与移动板6定位一起，实现2个不同传感器的定位。
参考图4及图7，医用接骨螺钉夹持装置7包括ER延长杆7.1、弹簧夹头7.2和锁紧螺母7.3，ER延长杆7.1一端连接移动板6，ER延长杆7.1另一端连接弹簧夹头7.2，弹簧夹头7.2另一端连接用于连接医用接骨螺钉20的锁紧螺母7.3，ER延长杆7.1与弹簧夹头7.2之间通过锥度配合。将医用接骨螺钉20放入弹簧夹头7.2内，然后一起插入锁紧螺母7.3中，再沿ER延长杆7.1的螺纹旋紧，由于ER延长杆7.1内有锥度，随着锁紧螺母7.3的旋紧，弹性夹头7.2变形压缩，从而将医用接骨螺钉20夹紧。
参考图5及图8，夹持装置还包括螺钉拉拔力夹持装置22，螺钉拉拔力夹持装置22包括拉伸座22.1、夹紧块22.2和锁紧螺钉22.3，拉伸座22.1一端连接移动板6，拉伸座22.1另一端连接多个夹紧块22.2，拉伸座22.1上设有长条槽，夹紧块22.2能够沿拉伸座22.1的长条槽来回滑动，形成用于夹紧医用接骨螺钉20的夹紧空间Ⅰ，且夹紧块22.2与拉伸座22.1之间通过锁紧螺钉22.3锁紧定位。将医用接骨螺钉20放入拉伸座22.1内，调节夹紧块22.2使其沿长条槽内滑动，逐渐夹紧医用接骨螺钉20，此时锁紧锁紧螺钉22.3，由于螺钉头部比杆部大，此时螺钉不会脱出，可完成接骨螺钉拉拔力测试试验。
参考图6及图9，夹持装置还包括压弯夹持装置25，压弯夹持装置25包括螺钉夹持座25.1、压板25.2和锁紧螺钉25.3，螺钉夹持座25.1为L形结构，螺钉夹持座25.1竖直部分连接在试验用模块夹持装置9上，螺钉夹持座25.1水平部分具有倾斜面，且倾斜面与压板25.2之间形成用于夹紧医用接骨螺钉20的夹紧空间Ⅱ，且压板25.2与倾斜面之间通过锁紧螺钉25.3锁紧连接，本实施例中倾斜面相对于医用接骨螺钉夹持装置7中心线呈45°夹角。将医用接骨螺钉20放入螺钉夹持座25.1内，用压板25.2压紧医用接骨螺钉20，然后锁紧锁紧螺钉25.3，可完成医用接骨螺钉20压弯测试试验。将螺钉夹持座25.1装入试验块夹持装置9，并按照规定调好距离。将医用接骨螺钉压头23装入医用接骨螺钉夹持装置7内并锁紧，开启试验机将医用接骨螺钉压头23缓慢靠近医用接骨螺钉24并压弯，系统记录压弯力值，位移等数据。
本实施例中，试验用模块夹持装置9为三爪卡盘。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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