专利名称：超声探头及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种超声探头，以及利用超声波从人体内部器官获得断层X射线摄影的影像和其它图示影像的方法，且更具体而言涉及一种超声探头和医院中医生为了诊断用其获取断层X射线摄影的影像和其它图示影像的方法。
背景技术：
近年来，已经开发和使用了各种超声探头，用于探测人体内部器官帮助医院中的医生诊断人体。这些超声探头中，所有探头可归纳为两类超声探头，其中的第一类超声探头与人体皮肤接触并移动，从人体外部探测人体实性内部器官如肝脏和胰脏；以及其中的第二类超声探头是插入到人体中空的内部器官，包括胃、直肠和阴道，探测人体内的中空器官。上述两种超声探头都适合先将超声波发射到人体的目标部位后，再接收从人体的目标部位回馈的超声波。以传统方式由超声探头将超声波转换成电信号，电信号被处理成断层X射线摄影的影像并在显示单元上显示出来。
一种典型的超声探头的例子被公开在日本申请中，如日本待审专利NO.184532/1991。
本发明公开的超声探头属于其中的第二类超声探头，因此所提供的探头单元包括用于将超声波与电信号互相转换的转换器、能够使转换器在预定旋转范围内绕自己轴心循环摆动的电动马达，和位于转换器和电动马达之间将电动马达的扭矩传递给转换器的减速齿轮。转换器被放置在探头罩(housing)中并由探头罩支承，转换器相对于探头罩在预定旋转范围内绕着中轴是可旋转的。转换器以圆弧体型材的形式存在，且放置的电动马达和转换器之间有空间，电动马达和减速齿轮放置的位置与转换器的关系约是同轴关系。转换器、电动马达和减速齿轮的摆放导致的结果是这样的事实即转换器必须具有相当大的半径。转换器的大半径必然增大了沿垂直于转换器插入体内器官方向的平面方向所得到的横截面。
从上面提及的事实更容易理解，这类传统超声探头面临这样一个问题，即具有相当大半径和横截面积的转换器使超声探头单元整体体积非常庞大。另外，该事实即转换器的齿轮与电动马达的齿轮利用减速齿轮进行驱动啮合，必然产生另一个问题，即这些齿轮因此要保持彼此啮合关系，必然将导致向转换器传输的空程，由此破坏了超声探头单元的精确度。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种比传统超声探头体积小的超声探头。
本发明的另一个目的是提供一种比传统超声探头精确度高的超声探头。
本发明还有一个目的是提供一种制备比传统超声探头体积小且精确度高的超声探头的方法。
根据本发明的一个方面，提供一种超声探头，包括探头罩；由探头罩支承的可旋转被动轴(driven shaft)；由被动轴支承在被动轴一端可摆动的转换器，能够将电信号与超声波互相转换，该转换器具有在预定方向上通过探头罩发射和反射的超声波；由探头罩支承的可旋转主动轴(drive shaft)，在预定方向上与被动轴是平行关系并隔开一定距离；被支承在探头罩上的驱动马达并可驱动地连接在主动轴上；介于主动轴和被动轴之间的是传动带(drivebelt)，能够将转动由驱动马达传输给转换器。
因此具有此结构的超声探头，因其驱动马达旋转轴与转换器间有一定距离，而使转换器旋转半径与电动马达体积无关，故能减小转换器的旋转半径。这使生产小体积超声探头成为可能。另外，该超声探头比传统超声探头精确度高，是因为在转换器与驱动马达间没有任何齿轮介入的情况下，驱动马达的转动转换为转换器的旋转运动。
传动带可以基本上是环状形式、且具有矩形横截面。
根据本发明的超声探头的探头罩可以包括外罩；与外罩适配并与外罩保持固定关系的内罩；由内罩支承的可旋转被动轴；固定在转换器的被动轴上且与被动轴可一起旋转的被动驱动轮；固定在主动轴上可与主动轴一起旋转的主动驱动轮；穿过被动驱动轮和主动驱动轮的传动带。
根据本发明的超声探头，希望包括同步装置，用于当被动驱动轮通过传动带由主动驱动轮驱动旋转时，使被动驱动轮与主动驱动轮保持同步。
希望该同步装置由在被动驱动轮上形成的从被动驱动轮的外表面向外径向突出的第一凸起、在主动驱动轮上形成的从主动驱动轮的外表面向外径向突出的第二凸起构成，并且在传动带上沿传动带旋转方向彼此相距一定距离分别形成第一孔和第二孔。第一孔和第二孔中分别容纳第一凸起和第二凸起，确保被动驱动轮与主动驱动轮保持同步旋转。
同步装置使得制备具有如下特性的超声探头成为可能，即在传动带与被动驱动轮和主动驱动轮之间不会出现滑动，因此在主动驱动轮和被动驱动轮之间扭矩传输是非常灵敏且可靠。
根据本发明的超声探头还包括用于调节传动带的长度的长度调节装置，利用第一驱动轮和第二驱动轮，使第一凸起和第二凸起分别与第一孔和第二孔啮合。在这种情况下，传动带具有由第一孔和第二孔之间的距离限定的预定长度。
根据本发明的超声探头还包括微调螺丝，传动带上有与主动驱动轮啮合的第一啮合部位、与被动驱动轮啮合的第二啮合部位、以及第三啮合部位；其中第三啮合部位与主动驱动轮保持啮合、并形成有内径足够大的调节孔以在其中容纳调节螺丝，确保在第一啮合部位和第二啮合部位分别与主动驱动轮和被动驱动轮保持啮合的状态下传动带的长度可以调节。
长度调节装置最好由调节螺丝、传动带、主动驱动轮和被动驱动轮构成。调节孔可以是矩形的形状，具有沿传动带的纵向方向测定的长度和沿垂直于传动带纵向方向测定的宽度。调整孔的长度要大于其宽度。
长度调节装置通过拉伸传动带的末端能使传动带收到张力作用。拉伸后不再需要的传动带的末端可以从传动带的有效部分剪下来。因为传动带是环状形式，所以可获得制造成本和加工成本较低的超声探头。
传动带可以有一个与调节孔相邻近的末端接头，并且可以在调节孔和传动带末端接头之间于传动带的侧面向其中心延伸形成一对侧凹槽，且它们以传动带中心线呈对称分布。缠绕在主动驱动轮和被动驱动轮上的传动带可用调节孔和调节螺丝来调节主动驱动轮和被动驱动轮之间的距离，并通过沿传动带纵向方向拉伸末端接头直到使传动带的第三啮合部位被拧到主动驱动轮上为止，来对传动带施加张力。
根据本发明的超声探头还可以包括转动限制设备，用于将主动驱动轮的转动控制在允许的转动范围内。
希望主动驱动轮具有从主动驱动轮的一个侧面突出的制动销，在这种情况下，在内罩中开凹槽，将制动销安装进去，确保主动驱动轮在允许的转动范围内旋转。
优选地，被动驱动轮的外径比主动驱动轮的外径大，由此使驱动马达的负载扭矩和传递给转换器的空程减小，且使驱动马达和主动驱动轮变得更小。
当转换器因故障超出允许的旋转范围时，内罩通过主动驱动轮的制动销限制主动驱动轮的转动，因此能够得到一种足够可靠的超声探头，防止传动带所受到的驱动力超出允许值范围。
优选的超声探头还包括张力施加装置，用于对传动带施加张力。张力施加装置使传动带得到一个恒定的张力，在不使传动带松弛且不产生震动噪音的情况下该张力足以驱动转换器。
张力施加装置可以包括可旋转臂，该旋转臂的一端可回转地被支承在内罩上且相对于内罩可旋转，另一端朝向传动带弯曲；可旋转导辊，被支承在可旋转臂的另一端，与传动带压紧接触；以及弹性装置，靠弹性使导辊与传动带压紧接触，使传动带保持拉紧状态。
在优选的超声探头中，弹性装置由螺旋线圈弹簧构成，其一端连接在可旋转臂的纵向中间部分，另一端连接在内罩上，以保证导辊与传动带压紧接触使传动带保持在拉紧状态。主动驱动轮驱动的传动带获得的是在传动带装配在第一和第二驱动轮上时施加的张力范围内的恒定张力。
根据本发明的另一方面，提供一种制备超声探头的方法，包括以下步骤制备被动轴、由被动轴支承的转换器、平行于被动轴并与被动轴有一定距离的主动轴、调节螺丝和传动带，其中传动带上有第一、第二啮合部位和带有调节孔和末端接头的第三啮合部位；将传动带缠绕在主动驱动轮和被动驱动轮上，使第一和第二啮合部位保持与主动驱动轮和被动驱动轮啮合；由穿过传动带调节孔的调节螺钉将传动带拧在主动驱动轮上；通过沿传动带纵向方向拉伸末端接头直到传动带第三啮合部分被拧在主动驱动轮上为止，使缠绕在主动驱动轮和被动驱动轮上的传动带获得预定的张力；和从传动带上剪掉并去除末端接头。
上述一系列步骤不仅使传动带获得张力变得容易，而且也能减少超声探头的制造成本和生产程序的数目，因为传动带在不用提供额外张力施加装置的情况下就可被拉紧。
通过下面附图进行的描述，根据本发明的超声探头的特点和优点将会变得更加清楚，其中图1A是本发明的超声探头的第一实施例的横截面图；图1B是构成本发明超声探头的第一实施例一部分的环状带和主动及被动驱动轮的侧视图；图2是构成本发明超声探头的第二实施例一部分的张力施加装置的侧视图；图3是与图2类似的截面侧视图，但表示的是构成本发明超声探头的第三实施例一部分的环状带和主动及被动驱动轮；图4A是构成本发明超声探头的第四实施例一部分的传动带的平面图；图4B是与图2类似的截面侧视图，但表示的是构成本发明超声探头的第四实施例一部分的环状带和主动及被动驱动轮；图5A是构成本发明超声探头的第五实施例一部分的传动带的平面图，且传动带保持在穿过主动和被动驱动轮之前被拉伸的状态；图5B是图5A所示传动带的透视图，但表示利用对传动带已施加的张力处于穿过主动和被动驱动轮状态下的传动带；图5C是类似于图5B的透视图，但表示的是被拧在主动驱动轮上的调节螺丝；图6A是构成本发明超声探头第六实施例一部分的环状带和主动及被动驱动轮的正视图；图6B是图6A沿线B-B得到的断面图；图7A是构成本发明超声探头第七实施例一部分的转换器、环状带、主动和被动驱动轮以及部分内罩的部分横截侧视图；图7B是构成本发明超声探头第七实施例一部分的转换器、传动带、主动和被动驱动轮以及内罩的部分横截侧视图；和图8是构成本发明超声探头第八实施例一部分的环状带和主动及被动驱动轮的侧视图。
具体实施例方式
参照附图1A和1B，示出本发明超声探头具体实施的第一实施例。由此图1A和1B表示的超声探头包括转换器1、被动轴2、一对轴承3、探头罩4、被动驱动轮5、驱动马达6、主动轴7。探头罩4有中心轴4a，且包括外罩11、与外罩11适配并与外罩11保持固定关系的内罩15。内罩15是杯形的，上部15b连接在外罩11上，底部15c与上部15b形成一个整体。沿着垂直于探头罩4的中心轴4a测定的底部15c的横截面积小于也是沿着垂直于探头罩4的中心轴4a测定的上部15b的横截面积。窗口12是由适合超声波穿透的材料制成的。
转换器1可驱动地连接在被动轴2上，其中被动轴可旋转地被支承在内罩15上，以在相对于内罩15的预定方向上延伸。转换器1是圆弧体，含凸面1a和凹面1b，从凹面1b到凸面1a的方向就是超声波发射方向，即由转换器1向人体目标部位发射超声波的方向，就是说，超声波传播方向是从被动轴2的中心点向外沿径向传播方向，其中该中心点是探头罩4的中心轴4a与被动轴2的中心轴2a交叉的点。转换器1在被动轴2的一侧是可摆动的，且在将电信号与超声波的互相转换中起作用。超声波从转换器发射出去后由人体作为超声波回声被反射回来。
插在被动轴2和内罩15中间的轴承3与被动轴2和内罩15轴向排列成一条直线并彼此隔开。被动轴2不是沿着轴承3的中轴滑动而是转动。主动轴7可旋转地被支承在外罩11上，与被动轴2在预定方向上间隔一段距离并成平行关系。
超声探头另外还包括被动驱动轮5和主动驱动轮9。其中，被动驱动轮5被固定支承在转换器1的被动轴2上并可与被动轴2一起转动，以及主动驱动轮9被固定支承在主动轴7上且可与主动轴7一起转动。
超声探头还包括电驱动马达6，例如通过内罩15支承在轴承座4上、并且被驱动地连接在主动轴7上的步进马达，以及插在被动轴2和主动轴7之间的传动带10，用于将转动从驱动马达6传递到转换器1。主动轴7与驱动马达6的输出轴形成一体，驱动马达6被安全地安装在内罩15的底部15C上。根据本发明，主动轴7和驱动马达6可以以这样的方式放置，即主动轴7与驱动马达6分离开并被驱动地连接到驱动马达6的输出轴上。
将转动从驱动马达6传输到转换器1的传输过程是利用主动驱动轮9和被动驱动轮5在主动轴7和传动带10之间实现的。主动驱动轮9支承在主动轴7的中部并可与主动轴7一起转动，而被动驱动轮5被支承在转换器1的被动驱动轮2的中部并可与被动轴2一起转动。图1B是最好的表示方式，传动带10是环形的，即基本环绕和通过被动驱动轮5和主动驱动轮9。传动带10是具有矩形截面的扁平带做成的。
转换器1不仅能够将电信号转换成一种超声波，该超声波沿预定探测方向通过窗口12被发射出去，而且能够转换超声波回声，即将反射回来的超声波转换成电信号后再转换成诊断影像。由转换器1发射的超声波和由外部反射的超声波回声穿过窗口12。在窗口12和内罩15之间，装入一种液体化的超声传输材料13，充满由窗口12和内罩15之间限定的空间。
在主动轴7周围，有轴承座8和密封圈14，分别插入在主动轴7和内罩15之间。密封圈14适合密封主动轴7和外罩11之间的缝隙，目的是防止超声传输材料13从内罩15中泄漏出来。
现在描述根据本发明的超声探头的操作。
超声探头的驱动马达6先通电使主动驱动轮9按照图1B箭头A所示方向转动。当主动驱动轮9沿A方向旋转时，被动驱动轮5被主动驱动轮9通过传动带10驱动沿A方向转动。另一方面，当主动驱动轮9沿图1B箭头B所示方向转动时，被动驱动轮5被主动驱动轮9通过传动带10驱动沿方向B转动。转换器1与被动轴2一起在允许的转动范围内可以往复转动。转换器1的允许转动范围按比例受限于驱动马达6的旋转范围。
由于驱动马达6和主动轴7的转动轴按照预定方向被放置在转换器1的另一侧而与转换器1的转动轴之间是被隔开的，因此转换器1的转动半径可以被减小而与驱动马达6的大小无关。由此得到的超声探头避免了庞大的体积并因此可能变得比传统超声探头要小些。此外，不使用齿轮也就不会发生空程，由驱动马达6通过传动带10使转换器1转动。结果是，使超声探头的探测精确度免受破坏。
现在参照附图2，表示的是本发明具体实施超声探头的第二优选实施例。本实施例中的超声探头结构与第一实施例相似，因此包括在结构和参考标号上与第一实施例的超声探头相同的元件。
在图2中，被动驱动轮5、主动驱动轮9和传动带10构成形成本发明部分超声探头的旋转传输装置。超声探头还包括张力施加装置20，用于以恒定张力大小对传动带10施加一个张力。张力施加装置20包括可旋转臂22、导辊21和弹性装置23。其中可旋转臂22的一端可旋转地固定在内罩15上，相对于内罩15是可转动的；导辊21旋转地固定在可旋转臂22的另一端；弹性装置23用于弹性推动导辊21，使其压紧接触传动带10，从而使传动带10保持在拉紧状态中。将可旋转臂22的另一端弯向传动带10，因此导辊21相对于传动带10的外表面是可滚动或滑动的。
弹性装置23是由螺旋线圈弹簧组成的，一端连接在可旋转臂22的纵向中部，另一端连接在内罩15上，以保证导辊21与传动带10压紧接触，而且使传动带10保持在被拉紧状态。
传动带10的恒定张力大小是预定的，因此通过传动带10在不产生任何振动噪音的情况下足以驱动转换器1。这意味着传动带10受到张力作用以避免滑动，即在被动驱动轮5和主动驱动轮9之间相对转动。
参照附图3，表示的是本发明具体实施超声探头的第三优选实施例。本实施例的超声探头在结构上与第一实施例类似，因此包括在结构和参考标号上与第一实施例的超声探头相同的元件。
本实施例的超声探头包括同步装置，当被动驱动轮5被主动驱动轮9和驱动马达6通过传动带10驱动转动时，该装置用于使被动驱动轮5与主动驱动轮9保持同步。同步装置由在被动驱动轮5上形成的第一凸起5a、在主动驱动轮9上形成的第二凸起9a以及带有第一孔10a和第二孔10b的传动带10组成。
被动驱动轮5的外围表面上沿径向突出的第一凸起5a被安放在传动带10的第一孔10a内，使传动带10与被动驱动轮5保持同步啮合，而由主动驱动轮9的外围表面沿径向向外突出形成的第二凸起9a被安放在传动带10的第二孔10b内，使传动带10与主动驱动轮9保持同步啮合。因此可在传动带10和被动驱动轮5及主动驱动轮9之间不会产生滑动而确保被动驱动轮5与主动驱动轮9同步地被驱动转动。所以，该超声探头更可靠且更精确。
参照附图4A和4B，表示本发明具体实施超声探头的第四优选实施例。本实施例的超声探头结构与第一和第三实施例的探头结构相同，因此包括在结构和参考标号上与第一实施例的超声探头相同的元件。
如图4A和4B所示，超声探头包括长度调节装置30，用于使用第一驱动轮5和第二驱动轮9调节传动带31的各伸直部分的长度33，即，被动驱动轮5和主动驱动轮9之间的距离。超声探头还包括调节螺丝32。传动带31上包括与主动传动轮9保持啮合的第一啮合部位31b，与被动驱动轮5保持啮合的第二啮合部位31a，和与主动驱动轮9保持啮合并形成有调节孔31c的第三啮合部位31d。调节孔31c的内径大到足以安装调节螺丝32，以确保在第一啮合部位31b和第二啮合部位31a分别保持与主动驱动轮9和被动驱动轮5啮合的状态下、能够使传动带31的长度得到调节。长度调节装置是由调节螺丝32、传动带31、主动驱动轮9和被动驱动轮5构成。
在传动带31上开凿第一孔31c、第二孔31a和调节孔31c。被动驱动轮5具有被安装在传动带31的第一孔31b中的第一凸起5a，使传动带31缠绕在被动驱动轮5上并与之保持同步啮合。主动驱动轮9具有被安装在传动带31的第二孔31a内的第二凸起9a，使传动带31缠绕在主动驱动轮9上并与之保持同步啮合。长度调节装置30还由沿主动驱动轮9的径向延伸形成的螺母9b、以及可以拧入主动驱动轮9上的螺母中的调节螺丝32构成。根据本发明，主动驱动轮9上可以沿主动驱动轮9的圆周方向间隔一定距离做很多个螺母。螺母中心距离可以沿主动驱动轮9的圆周方向发生变化，以方便主动驱动轮9的长度调节。
从上面的描述中可以看出，易于理解传动带31的第一孔31b和第二孔31a分别构成保持与主动驱动轮9和被动驱动轮5相啮合的第一和第二啮合部位。
传动带31另外还有一个保持与主动驱动轮9相啮合并形成有调节孔31c的第三啮合部位31d，调节孔31c的内径大到足以安装调节螺丝32。调节螺丝32被安装在传动带31的第三孔31c内并转动，以使在第一孔31b和第二孔31a分别与主动驱动轮9和被动驱动轮5保持啮合的状态下，被动驱动轮5和主动驱动轮9之间的传动带31的长度33可以被调整。
长度调节装置30使环状传动带31的圆周长度易于按照被动驱动轮5和主动驱动轮9之间的间距关系成比例地进行调节，甚至在该距离发生变化的情况下。超声探头的精确度更高且制造成本更低。
参照附图5A至5C，表示本发明具体实施超声探头的第五优选实施例。本实施例超声探头的结构与第一和第四实施例相似，因此包括在结构和参考标号上与第一实施例的超声探头相同的元件。
如图5A至5C所示，超声探头包括长度调节装置40，用于利用第一驱动轮5和第二驱动轮9调节传动带41的两边伸直部分的长度，即被动驱动轮5和主动驱动轮9之间的距离。没有表示在图5A至5C中的被动驱动轮5上的第一凸起5a，被安装在传动带41的第一孔41b内，使传动带41缠绕在被动驱动轮5上并保持与被动驱动轮5同步啮合；而未被表示在图5A至5C中的主动驱动轮9上的第二凸起9a，被安装传动带41的第二孔41a中，使传动带41缠绕在主动驱动轮9上并与之保持同步啮合。长度调节装置40还包括可拧进主动驱动轮9上的螺母9b中的调节螺丝42。
传动带41上打一调节孔41c，该孔在功能上与第四实施例中传动带31的调节孔31c相似，但在形状上与之不同。调节孔41c基本是矩形的，具有沿传动带41的纵向测定的长度和沿垂直于传动带41纵向的方向测定的宽度。调节孔41c的长度比调节孔41c的宽度要大些。调节孔41c有四个角。优选地，每个角应做倒角，防止过量应力集中在角上。
邻近调节孔41c，传动带41有一个末端接头41i。在传动带41上的调节孔41c和末端接头41i之间，开一对从传动带41的侧面41g和41h向内延伸的侧缺口41e。传动带41上的侧缺口41e相对于传动带41的中线是对称的。
末端接头41i上开第四孔41d，能够用钩接式工具钩住该孔，通过拉伸钩接式工具对传动带41施加张力。
在被所述主动驱动轮9驱动的同时，传动带10承受当传送带10与第一驱动轮5和第二驱动轮9装配在一起时所施加的张力范围内的恒定张力。
下面将对本发明的方法进行描述。用于制造前述超声探头的方法通过下述步骤来完成的，特别适用于将传动带41缠绕到被动驱动轮5和主动驱动轮9上以及对传动带41施加张力。
被动轴2、由所述被动轴2支撑的转换器1、主动轴7、调节螺丝42和传动带41首先被制备。如上所述，传动带41有分别构成第一和第二啮合部位的第一孔41a和第二孔41b，以及开有调节孔41c与末端接头41i构成的第三啮合部位。
然后主动轴7被放置在与被动轴2平行并有一定距离的位置。
紧接上述制备步骤之后，传动带41被缠绕在主动驱动轮9和被动驱动轮5上，使第一和第二啮合部位41a和41b分别与所述驱动驱动轮9和所述被动驱动轮5保持啮合。
然后用调节螺丝穿过传动带41上的调节孔41c将传动带41拧到所述主动驱动轮9上。
在拧螺丝步骤中或之前，被缠绕在主动驱动轮9和被动驱动轮5上的传动带41，沿其纵向方向上通过拉伸末端接头41i使该传动带41被施加略超过预定张力范围的张力，如图5B箭头D所示。在这个张力施加步骤中，预定张力的大小被设置为足以能满足用传动带41来驱动转换器1的要求。然后将调节螺丝42放入如图5C所示的螺母9b中，并在对传动带41施加预定张力的条件下将螺母拧紧。这时，传动带41的第三啮合部位41f被安全地安装在主动驱动轮9上和调节螺丝42连接在一起。
然后将末端接头41i沿图5c描绘的线43剪断并使其与传动带41分离。
在上述本发明的制造方法中，张力施加步骤取消了安装额外张力施加装置包括较前面提到的导辊等的必要性，因为在将调节螺丝42放进螺母9b中之前传动带41被拉紧并得到一个预定大小的张力足以驱动转换器1，由此减少了构成张力施加装置部件的部件数目。更进一步，对缠绕在主动驱动轮9和被动驱动轮2上的传动带41施加了略大于预定张力大小的张力而提高了超生探头的精确度。这就导致如下结果，即上述提到的制造方法使制造成本比传统制造方法更低廉，且比传统方法的可靠性更强的超声探头成为可能。
图6A和6B合在一起表示本发明具体实施超声探头的第六优选实施例。本实施例的超声探头在结构上与第一实施例相似，因此包括在结构和参考标号上与第一实施例的超声探头相同的元件。图6A是本实施例的正视图，以及图6B是本实施例的侧视图。
超声探头包括转动限制装置，用于限制主动驱动轮9在允许转动范围内转动。如图6A和6B所示，主动驱动轮9有一个从主动驱动轮9的一个侧面凸出来的圆柱形的制动凸起9c；而在内罩15上开一个安装主动驱动轮9的制动凸起9c的凹槽15a，因此保证了主动驱动轮9只能在允许转动范围内进行转动。例如内罩15上的凹槽15a可做成圆弧形的使其同时为制动器提供两个制动端。
下面描述上述实施例的操作过程。
如图7A所示，当主动驱动轮9按箭头F所示旋转方向被驱动时，通过被动轴2连接在被动驱动轮5上的转换器1按箭头E所示转动方向被驱动。
如图7B所示，将主动驱动轮9上的制动凸起9c与内罩15上的凹槽15a的端制动器接触，并且当驱动马达6的转动位置超出其中与凹槽15a的所有两个端制动器相邻接的任一个预定极限位置时停下来。内罩15上的凹槽15a的端制动器使超出驱动马达6的驱动扭矩的任何力不致加载到传动带10上。传动带10如图7A和图7B所示，也可以是其他任何形式，如据本发明的环状扁平带。加载到传动带10上的超载力将导致传动带10磨损和撕裂，并破坏超声探头的可靠性。而如此结构的超声探头减少了传动带10的磨损和撕裂，由此保证了较高的可靠度。
参照附图8，表示本发明具体实施超声探头的第七优选实施例，这里公开的超声探头结构上与第一实施例公开的超声探头相似，因此除了下述部件和元件外，本实施例中包括的部件和元件在结构和参考标号上与第一实施例中的超声探头相同。
在第七实施例中，被动驱动轮5有相对较大的直径Da，而主动驱动轮9有相对较小的直径Db，Db小于被动驱动轮5的直径Da。在这种情况下，负载扭矩Tl施加到传动带10上，驱动主动驱动轮9所需的驱动扭矩Td由下列方程(1)决定Td＝(Db/Da)Tl……(1)由上面提到的方程很容易理解，驱动扭矩Td变得比负载扭矩Tl小，因为被动驱动轮的直径Da比主动驱动轮9的直径Db大。
第七实施例列举的超声探头使采用的驱动马达比传统超声探头的驱动马达小这种情况成为可能，由此提供与传统超声探头相比更廉价且更紧凑的超声探头。这是因为被动驱动轮5的直径Da被设计成大于具有较小驱动扭矩“Td”值的主动驱动轮9的直径Db的缘故。
根据本发明，此结构的超声探头能减小转换器的转动半径，通过将驱动马达和转换器的转动轴隔开，使转换器转动半径与电动马达的大小无关，因此可提供比传统超声探头的体积更小的超声探头。此外，因为驱动马达的转动被转换成转换器的旋转运动不会引起空程，所以超声探头的精确度免受破坏。
参照具体实施例已经表示和描述了本发明。但是值得注意的是，本发明不限于上述列举的结构细节，在不脱离所附权利要求范围的情况下，可以进行各种变形和修改。
权利要求
1.一种超声探头，包括探头罩；支承在所述探头罩上可转动的被动轴；支承在所述被动轴上的转换器，在所述被动轴的一侧可旋转且能将电信号转换成超声波和将超声波转换成电信号，所述转换器通过所述探头罩按照预定方向发射所述超声波并接受反射回来的超声波；支承在所述探头罩上可旋转的主动轴，与所述被动轴的关系是在所述预定方向上间隔一定距离且互相平行；支承在所述探头罩上的驱动马达，并可驱动地连接在所述主动轴上；和传动带，位于所述被动轴和所述主动轴之间，用于将所述驱动马达的转动传输给所述转换器。
2.如权利要求1所述的超声探头，其中所述传动带基本是环形形式且具有矩形横截面。
3.如权利要求1所述的超声探头，其中所述探头罩包括一个外罩和一个内罩，所述内罩适配在所述外罩内且与所述外罩间保持固定，所述被动轴可旋转地由所述内罩支承；被动驱动轮，被固定支承在所述转换器的所述被动轴上，且可与所述被动轴一起转动；和主动驱动轮，被固定支承在所述主动轴上，并可与所述主动轴一起转动，所述传动带穿过被动驱动轮和主动驱动轮。
4.如权利要求3所述的超声探头，还包括同步装置，用于当所述被动驱动轮被所述主动驱动轮通过所述传动带驱动转动时，使所述被动驱动轮与所述主动驱动轮保持同步。
5.如权利要求4所述的超声探头，其中所述同步装置由在所述被动驱动轮上由所述被动驱动轮的外围表面沿径向向外凸起形成的第一凸起、在所述主动驱动轮上由所述主动驱动轮的外围表面沿径向向外凸起形成的第二凸起、以及在其上分别形成有沿所述传动带的转动方向间隔一定距离的第一孔和第二孔的传动带构成，所述第一孔和第二孔分别容纳所述第一凸起和第二凸起，以保证所述被动驱动轮与所述主动驱动轮保持同步地被驱动转动。
6.如权利要求3所述的超声探头，还包括长度调节装置，用于调节所述第一驱动轮和所述第二驱动轮之间的所述传动带的长度。
7.如权利要求6所述的超声探头，还包括调节螺丝，且其中所述传动带具有与所述主动驱动轮保持啮合的第一啮合部位、与所述被动驱动轮保持啮合的第二啮合部位、以及与所述主动驱动轮保持啮合并在其上开有孔径大到足以在其中安装所述调节螺丝的调节孔的第三啮合部位，以保证在所述第一啮合部位和所述第二啮合部位分别与所述主动驱动轮和所述被动驱动轮保持啮合的状态下所述传动带的长度可以被调整，所述长度调节装置由所述调节螺丝、所述传动带、所述主动驱动轮和所述被动驱动轮构成。
8.如权利要求7所述的超声探头，其中所述调节孔是矩形的，具有沿所述传动带纵向测定的长度、和沿垂直于所述传动带纵向方向测定的宽度，所述长度大于所述宽度。
9.如权利要求8所述的超声探头，其中所述传动带有与所述调节孔邻接的末端接头，并且在所述传动带的所述调节孔和所述末端接头之间从所述传动带的侧面向其中心延伸开一对侧缺口，此对侧缺口以所述传动带的中心线呈对称分布。
10.如权利要求3所述的超声探头，还包括转动限制装置，用于限制所述主动驱动轮的转动在允许的转动范围内。
11.如权利要求10所述的超声探头，其中所述主动驱动轮包括从所述主动驱动轮一侧表面凸起的制动销，所述内罩上开有凹槽将所述制动销安装进去，以保证所述主动驱动轮在所述允许转动范围内转动。
12.如权利要求3所述的超声探头，其中所述被动驱动轮的外径比所述主动驱动轮的外径大。
13.如权利要求3所述的超声探头，还包括张力施加装置，用于对所述传动带施加张力。
14.如权利要求13所述的超声探头，其中所述张力施加装置包括可旋转臂，一端可旋转地支承在所述内罩上且相对于所述内罩可转动，另一端弯向所述传动带；导辊，可旋转地支承在所述可旋转臂的另一端，与所述传动带压紧接触；以及弹性装置，靠弹性迫使所述导辊与所述传动带压紧接触，以使所述传动带保持在拉紧状态。
15.如权利要求14所述的超声探头，其中所述弹性装置由螺旋线圈弹簧构成，其一端连接在所述可旋转臂的纵向中部和另一端连接在所述内罩上，以保证所述导辊与所述传动带间保持压紧接触，从而使所述传动带处于拉紧状态。
16.如权利要求13所述的超声探头，其中在被所述主动驱动轮驱动的同时，所述传动带被恒定地施加当所述传动带与所述第一和第二驱动轮装配在一起时所施加的在张力范围内的张力。
17.一种制造超声探头的方法，包括以下步骤制造被动轴、由所述被动轴支承的转换器、与所述被动轴平行并与所述被动轴隔开一定距离放置的主动轴、调节螺丝和传动带，在传动带上有第一和第二啮合部位、其上形成有调节孔和末端接头第三啮合部位；将所述传送带缠绕在所述主动驱动轮和所述被动驱动轮上，使所述第一和第二啮合部位与所述主动驱动轮和所述被动驱动轮保持啮合；用所述调节螺丝穿过所述传动带的所述调节孔将所述传动带拧到所述主动驱动轮上；通过拉伸所述传动带纵向方向上的所述末端接头直到将所述传送带的所述第三啮合部位拧到所述主动驱动轮上，对缠绕在所述主动驱动轮和所述被动驱动轮上的所述传动带施加预定张力范围内的张力；和从所述传动带上剪掉并去除所述末端接头。
全文摘要
本发明公开一种超声探头,包括:探头罩;由探头罩支承的可旋转的被动轴;由被动轴支承、在被动轴的一端可旋转、能够将电信号和超声波相互转换的转换器;支承于探头罩上、在预定方向上与被动轴有一定距离并保持平行的可旋转主动轴;支承在探头罩上并驱动连接在主动轴上的驱动马达;以及穿过被动轴和主动轴将转动从驱动马达传输到转换器的传动带。转换器在预定方向通过探头罩发射和接收反射回来的超声波。如此结构的超声探头通过将驱动马达和转换器的转动轴分开,使转换器的半径与驱动马达的半径无关而减小转换器的转动半径,从而得到体积较小的超声探头。驱动马达的转动被转换成转换器的旋转运动时不产生空程,因而使超声探头的精确度免受破坏。
文档编号H04R1/02GK1353970SQ0113858
公开日2002年6月19日 申请日期2001年11月19日 优先权日2000年11月17日
发明者大川荣一, 铃木隆, 入冈一吉, 小泉顺 申请人:松下电器产业株式会社