專利名稱：一種正畸弓絲托槽摩擦磨損實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及正畸弓絲托槽摩擦磨損研究領(lǐng)域，更具體地說，特別涉及一種正畸弓絲托槽摩擦磨損實(shí)驗(yàn)裝置，適用于干燥環(huán)境和人工唾液環(huán)境中弓絲與托槽摩擦磨損性能的研究。
背景技術(shù)：
畸齒矯正是牙科的一個(gè)分支，它用于矯正位置不當(dāng)?shù)难例X與下顎。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們之間的交流和交往日益廣泛，口齒的美觀和健康不僅影響人的語言、咀嚼等基本的口腔功能，而且在很大程度上影響其社交和個(gè)體的身心成長。因此，對(duì)畸齒的矯正也越來越受到人們的重視。在正畸治療中，用于畸齒矯正的弓絲與托槽的摩擦磨損性能始終是一個(gè)研究的重點(diǎn)，其目的是為了通過改進(jìn)弓絲和托槽的結(jié)構(gòu)、材料以及表面處理工藝等方法來盡可能地減少這個(gè)系統(tǒng)的滑動(dòng)阻力，進(jìn)而有效的縮短治療時(shí)間，減小超限應(yīng)力對(duì)牙周的損害并提高治療效果。因此，準(zhǔn)確測(cè)量不同狀態(tài)下弓絲和托槽間的滑動(dòng)阻力，研究不同的正畸弓絲托槽的摩擦磨性能，可以為改善弓絲和托槽的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種正畸弓絲托槽摩擦磨損實(shí)驗(yàn)裝置，它能夠模擬弓絲和托槽工作的口腔唾液環(huán)境，實(shí)現(xiàn)弓絲托槽的低速相對(duì)往復(fù)摩擦運(yùn)動(dòng)，并且能夠設(shè)定摩擦的參數(shù)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。一種正畸弓絲托槽摩擦磨損實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括人工唾液環(huán)境模擬子裝置和弓絲托槽摩擦磨損測(cè)試子裝置；所述人工唾液環(huán)境模擬子裝置包含恒溫水浴鍋、燒瓶、定量蠕動(dòng)泵、溶液滴加機(jī)構(gòu)、紅外測(cè)溫儀以及廢液收集槽，以上各組成部分通過硅膠管依次連接并形成通路；所述弓絲托槽摩擦磨損測(cè)試子裝置包含三維位移臺(tái)、精密電控平移臺(tái)，力傳感器，傳感器夾持機(jī)構(gòu)，托槽及托槽夾持機(jī)構(gòu)，弓絲及弓絲夾持機(jī)構(gòu)；力傳感器安裝在傳感器夾持機(jī)構(gòu)上，傳感器夾持機(jī)構(gòu)安裝在三維位移臺(tái)上；弓絲夾持機(jī)構(gòu)安裝在精密電控平移臺(tái)上；通過三維位移臺(tái)的三個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕將弓絲放入托槽的槽溝中；精密電控平移臺(tái)帶動(dòng)弓絲作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；傳感器夾持機(jī)構(gòu)和托槽夾持機(jī)構(gòu)共同調(diào)節(jié)弓絲和托槽之間的夾角；通過力傳感器檢測(cè)弓絲和托槽之間的壓力和摩擦力；溶液滴加機(jī)構(gòu)流出的溶液通過與硅膠管相連的滴管流到托槽中.本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)和特點(diǎn)在于所述托槽夾持機(jī)構(gòu)包含環(huán)境模擬槽、托槽固定塊、引流板；溶液滴加機(jī)構(gòu)流出的溶液不斷滴入環(huán)境模擬槽和引流板形成的空間中并不斷沿引流板溢出。所述傳感器夾持機(jī)構(gòu)和托槽夾持機(jī)構(gòu)均為角度可調(diào)夾持機(jī)構(gòu)；傳感器夾持機(jī)構(gòu)中的傳感器夾具可以繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述托槽夾持機(jī)構(gòu)中的環(huán)境模擬槽底部為圓柱結(jié)構(gòu)，托槽夾持機(jī)構(gòu)通過該結(jié)構(gòu)固定在傳感器端部的圓孔中，可以在圓孔中自由旋轉(zhuǎn)。所述弓絲托槽摩擦磨損測(cè)試子裝置還包括兩套角度刻度盤和指針，第一指針安裝于傳感器夾持機(jī)構(gòu)上，與第一角度刻度盤一起用于顯示托槽槽溝側(cè)壁與弓絲側(cè)壁之間的夾角；第二指針安裝于托槽夾持機(jī)構(gòu)上，與第二角度刻度盤一起用于顯示托槽槽溝與弓絲之間的夾角。所述カ傳感器包含壓カ測(cè)試應(yīng)變梁和摩擦力測(cè)試應(yīng)變梁以及貼在這兩段梁上的應(yīng)變片，壓カ測(cè)試應(yīng)變梁和摩擦力測(cè)試應(yīng)變梁均為雙臂結(jié)構(gòu)。所述弓絲夾持機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)弓絲固定塊上有與弓絲等寬的定位槽溝，所述兩個(gè)弓絲固定塊與弓絲連接的每個(gè)固定端的壓板各有兩塊。所述弓絲夾持機(jī)構(gòu)中有預(yù)緊螺釘，可以帶動(dòng)弓絲固定塊沿導(dǎo)向定位板滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)弓絲的預(yù)緊，預(yù)緊程度由定位螺釘控制。所述精密電控平移臺(tái)在電機(jī)控制箱的控制下可以帶動(dòng)弓絲相對(duì)于托槽做速度為
3-10mm/min的低速直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所述溶液滴加機(jī)構(gòu)中的滴管與定量蠕動(dòng)泵之間有過濾器；環(huán)境模擬槽的兩端的引流板下方有廢液收集槽。本發(fā)明的正畸弓絲托槽摩擦磨損實(shí)驗(yàn)裝置具有以下有益效果(I)能夠形成連續(xù)穩(wěn)定的恒溫人工唾液環(huán)境。由恒溫水浴鍋將燒杯中配制的人工唾液加熱到所需的溫度并保持恒溫；加熱后的人工唾液被定量蠕動(dòng)泵以一定的流速抽取出來，經(jīng)過過濾器過濾后由滴管滴加到環(huán)境模擬槽中，在環(huán)境模擬槽內(nèi)形成一種連續(xù)穩(wěn)定的恒溫人工唾液環(huán)境；從環(huán)境模擬槽中溢出的溶液經(jīng)引流板進(jìn)入廢液收集槽中。(2)三維位移臺(tái)通過上下移動(dòng)可以調(diào)節(jié)正畸弓絲托槽摩擦學(xué)系統(tǒng)之間的正壓カ； 精密電控平移臺(tái)在電機(jī)控制箱的控制下可以調(diào)節(jié)弓絲相對(duì)托槽的滑動(dòng)速度和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率。(3)傳感器夾具繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)可以調(diào)節(jié)托槽槽溝側(cè)壁與弓絲側(cè)壁間的夾角；托槽夾持機(jī)構(gòu)在傳感器摩擦力測(cè)試應(yīng)變梁端部的圓孔中轉(zhuǎn)動(dòng)可以調(diào)節(jié)托槽槽溝與弓絲之間的夾角。


圖I為本發(fā)明正畸弓絲托槽摩擦磨損實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為人工唾液環(huán)境模擬子裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為弓絲托槽摩擦磨損測(cè)試子裝置主要結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4為圖3的局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為精密電控平移臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為弓絲夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說明。結(jié)合圖I、圖2、圖3，參照?qǐng)D4，本發(fā)明實(shí)施的正畸弓絲托槽摩擦磨損實(shí)驗(yàn)裝置由人工唾液環(huán)境模擬子裝置和弓絲托槽摩擦磨損測(cè)試子裝置組成。具體來說，人工唾液環(huán)境模擬子裝置包含恒溫水浴鍋I、燒瓶2、定量蠕動(dòng)泵4、溶液滴加機(jī)構(gòu)5、紅外測(cè)溫儀20以及廢液收集槽15，以上各組成部分通過硅膠管3連接并形成通路；弓絲托槽摩擦磨損測(cè)試子裝置包含實(shí)驗(yàn)臺(tái)6，三維位移臺(tái)9、精密電控平移臺(tái)7，力傳感器11，傳感器夾持機(jī)構(gòu)12，托槽 19及托槽夾持機(jī)構(gòu)10，弓絲18及弓絲夾持機(jī)構(gòu)8、電機(jī)控制箱13、數(shù)據(jù)采集卡14以及角度刻度盤16和17 ；如圖4所示托槽夾持機(jī)構(gòu)10包含環(huán)境模擬槽1001、托槽固定塊1002、引流板 1003和第二指針1004。在人工唾液環(huán)境模擬子裝置中，燒瓶2中配置好的人工唾液溶液在恒溫水浴鍋I 中經(jīng)過充分加熱，到達(dá)設(shè)定溫度，過程中保持水浴鍋中的液面高出燒瓶底部8-lOcm，以保證溶液受熱充分均勻。加熱后的溶液經(jīng)硅膠管3被定量蠕動(dòng)泵4從燒瓶2中以一定的流速抽取出來，經(jīng)過過濾器502過濾后由滴管501滴加到環(huán)境模擬槽1001中。溶液不斷滴入環(huán)境模擬槽1001和引流板1003形成的空間中并不斷沿引流板1003溢出，形成了一種連續(xù)穩(wěn)定的恒溫人工唾液環(huán)境。模擬環(huán)境的具體溫度由紅外測(cè)溫儀20測(cè)得，溢出后的溶液最后流入廢液收集槽15中。在弓絲托槽摩擦磨損測(cè)試子裝置中，三維位移臺(tái)9和精密電控平移臺(tái)7固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)6上。傳感器夾持機(jī)構(gòu)12和第一角度刻度盤16固定在三維位移臺(tái)9中可以上下移動(dòng)的滑塊上。傳感器11的壓力測(cè)試應(yīng)變梁1101 —端由兩個(gè)螺釘固定在傳感器夾具1201上， 摩擦力測(cè)試應(yīng)變梁1102 —端通過圓孔和銷釘與托槽夾持機(jī)構(gòu)10連接來固定托槽19。通過三維位移臺(tái)9的3個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕可以調(diào)整托槽19相對(duì)于弓絲18的位置，將弓絲18放入托槽 19的槽溝中；三維位移臺(tái)9的上下移動(dòng)還可以調(diào)節(jié)托槽19和弓絲18之間的正壓力。弓絲夾持機(jī)構(gòu)8通過螺釘固定在精密電控平移臺(tái)7上。精密電控平移臺(tái)7在電機(jī)控制箱13的控制下做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)固定在弓絲夾持機(jī)構(gòu)8上的弓絲18相對(duì)于托槽19做摩擦運(yùn)動(dòng)。參照?qǐng)D4，傳感器夾具1201可以繞轉(zhuǎn)軸1202旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過傳感器11和托槽夾持機(jī)構(gòu)10帶動(dòng)托槽19轉(zhuǎn)動(dòng)，第一指針1204固定在傳感器夾具1201上，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器夾具1201來調(diào)節(jié)托槽19槽溝側(cè)壁與弓絲側(cè)壁之間的夾角，并通過第一指針1204和第一角度刻度盤16顯示該夾角。環(huán)境模擬槽1001的底部為圓柱結(jié)構(gòu)，可以在傳感器11端部的圓孔中轉(zhuǎn)動(dòng)，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)境模擬槽1001來調(diào)節(jié)托槽19槽溝與弓絲之間的夾角，并通過第二指針 1004和第二角度刻度盤17顯示該夾角。上述兩個(gè)夾角都是根據(jù)在畸齒矯正時(shí)，弓絲18和托槽19之間所需的夾角進(jìn)行調(diào)節(jié)。托槽19的固定方法如下首先將托槽固定塊1002放入環(huán)境模擬槽1001中，用螺釘固定好，然后將托槽19用結(jié)扎鋼絲固定在弓絲18上，將弓絲18安裝到弓絲夾持機(jī)構(gòu)8 上之后，在托槽19的底部和托槽固定塊1002的上表面涂上光固化溶膠，通過調(diào)節(jié)三維位移臺(tái)9的三個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕將兩者對(duì)正后粘合在一起，最后用紫光燈將溶膠固化，完成托槽19的固定。這樣可以保證加載正壓力時(shí)托槽19的槽溝與弓絲18的方向一致。參照?qǐng)D5，精密電控平移臺(tái)7包含電機(jī)701、底座702、聯(lián)軸器703、螺桿支架704、 螺桿705、直線導(dǎo)軌706，和移動(dòng)平臺(tái)707。電機(jī)701在電機(jī)控制箱13的控制下通過聯(lián)軸器 703帶動(dòng)螺桿支架704中的螺桿705轉(zhuǎn)動(dòng)。螺桿705與移動(dòng)平臺(tái)707的螺紋孔相連，通過螺桿705的轉(zhuǎn)動(dòng)可以帶動(dòng)整個(gè)移動(dòng)平臺(tái)707沿直線導(dǎo)軌706做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。參照?qǐng)D6，弓絲夾持機(jī)構(gòu)8包含弓絲固定塊801和809、壓板802、底座803、導(dǎo)向定位板804、預(yù)緊塊805、預(yù)緊螺釘806、定位螺釘807和定位銷808。弓絲18的固定方法如下首先將弓絲固定塊801用螺釘固定在底座803上，并將弓絲18放入兩個(gè)弓絲固定塊的定位槽溝中，然后用壓板802將弓絲固定在弓絲固定塊801和809上，之后旋轉(zhuǎn)預(yù)緊螺釘 806對(duì)弓絲18進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊程度由定位螺釘807控制，完成預(yù)緊后，通過定位銷808將弓絲固定塊801和809與導(dǎo)向定位板804緊貼在一起,利用導(dǎo)向定位板804的定位面將兩個(gè)弓絲固定塊的定位槽溝完全對(duì)齊，最后用螺釘將弓絲固定塊809固定在底座803上。整個(gè)弓絲夾持機(jī)構(gòu)8通過螺釘固定在精密電控平移臺(tái)7的移動(dòng)平臺(tái)707上，隨移動(dòng)平臺(tái)707 — 起運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)弓絲相對(duì)于托槽的摩擦運(yùn)動(dòng)。通過上述機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，傳感器11可以檢測(cè)在不同參數(shù)弓絲與托槽之間的壓力、 弓絲與托槽之間的偏移角度等情況下，不同結(jié)構(gòu)和材料的弓絲18和托槽19之間的摩擦力， 從而為畸齒的矯正提供了ー種體外的模擬實(shí)驗(yàn)方法，可以為弓絲和托槽的設(shè)計(jì)研究提供依據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種正畸弓絲托槽摩擦磨損實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括人工唾液環(huán)境模擬子裝置和弓絲托槽摩擦磨損測(cè)試子裝置；所述人工唾液環(huán)境模擬子裝置包含恒溫水浴鍋(I)、燒瓶(2)、定量蠕動(dòng)泵(4)、溶液滴加機(jī)構(gòu)(5)、紅外測(cè)溫儀(20)以及廢液收集槽(15)，以上各組成部分通過硅膠管(3)依次連接并形成通路；所述弓絲托槽摩擦磨損測(cè)試子裝置包含三維位移臺(tái)(9)、精密電控平移臺(tái)(7)，力傳感器(11)，傳感器夾持機(jī)構(gòu)(12)，托槽(19)及托槽夾持機(jī)構(gòu)(10)，弓絲(18)及弓絲夾持機(jī)構(gòu)(8);力傳感器(11)安裝在傳感器夾持機(jī)構(gòu)(12)上，傳感器夾持機(jī)構(gòu)(12)安裝在三維位移臺(tái)(9)上；弓絲夾持機(jī)構(gòu)⑶安裝在精密電控平移臺(tái)(7)上；通過三維位移臺(tái)(9)的三個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕將弓絲(18)放入托槽(19)的槽溝中；精密電控平移臺(tái)(7)帶動(dòng)弓絲(18)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；傳感器夾持機(jī)構(gòu)(12)和托槽夾持機(jī)構(gòu)(10)共同調(diào)節(jié)弓絲和托槽之間的夾角； 通過力傳感器(11)檢測(cè)弓絲(18)和托槽(19)之間的壓力和摩擦力；溶液滴加機(jī)構(gòu)(5)流出的溶液通過與硅膠管(3)相連的滴管(501)流到托槽(19)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述托槽夾持機(jī)構(gòu)(10)包含環(huán)境模擬槽(1001)、托槽固定塊(1002)、引流板(1003);溶液滴加機(jī)構(gòu)(5)流出的溶液不斷滴入環(huán)境模擬槽(1001)和引流板(1003)形成的空間中并不斷沿引流板(1003)溢出。
3.根據(jù)權(quán)利要2所述的裝置，其特征在于所述傳感器夾持機(jī)構(gòu)(12)和托槽夾持機(jī)構(gòu) (10)均為角度可調(diào)夾持機(jī)構(gòu)；傳感器夾持機(jī)構(gòu)(12)中的傳感器夾具(1201)可以繞轉(zhuǎn)軸 (1202)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述托槽夾持機(jī)構(gòu)(10)中的環(huán)境模擬槽(1001)底部為圓柱結(jié)構(gòu)，托槽夾持機(jī)構(gòu)(10)通過該結(jié)構(gòu)固定在傳感器(11)端部的圓孔中，可以在圓孔中自由旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述弓絲托槽摩擦磨損測(cè)試子裝置還包括兩套角度刻度盤和指針，第一指針(1204)安裝于傳感器夾持機(jī)構(gòu)(12)上，與第一角度刻度盤(16) —起用于顯示托槽(19)槽溝側(cè)壁與弓絲側(cè)壁之間的夾角；第二指針(1004)安裝于托槽夾持機(jī)構(gòu)(10)上，與第二角度刻度盤(17) —起用于顯示托槽(19)槽溝與弓絲之間的夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述力傳感器(11)包含壓力測(cè)試應(yīng)變梁 (1101)和摩擦力測(cè)試應(yīng)變梁(1102)以及貼在這兩段梁上的應(yīng)變片(1103)，壓力測(cè)試應(yīng)變梁(1101)和摩擦力測(cè)試應(yīng)變梁(1102)均為雙臂結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述弓絲夾持機(jī)構(gòu)(8)中的兩個(gè)弓絲固定塊(801、809)上有與弓絲(18)等寬的定位槽溝，所述兩個(gè)弓絲固定塊(801、809)與弓絲 (18)連接的每個(gè)固定端的壓板(802)各有兩塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述弓絲夾持機(jī)構(gòu)(8)中有預(yù)緊螺釘 (806)，可以帶動(dòng)弓絲固定塊(809)沿導(dǎo)向定位板(804)滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)弓絲(18)的預(yù)緊，預(yù)緊程度由定位螺釘(807)控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述精密電控平移臺(tái)(7)在電機(jī)控制箱(13)的控制下可以帶動(dòng)弓絲(18)相對(duì)于托槽(19)做速度為3-10mm/min的低速直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述溶液滴加機(jī)構(gòu)(5)中的滴管(501)與定量蠕動(dòng)泵(4)之間有過濾器(502);環(huán)境模擬槽(1001)的兩端的引流板(1003)下方有廢液收集槽(15)。
全文摘要
本發(fā)明涉及正畸弓絲托槽摩擦磨損研究領(lǐng)域，更具體地說，公開了一種正畸弓絲托槽摩擦磨損實(shí)驗(yàn)裝置，它包括人工唾液環(huán)境模擬子裝置和弓絲托槽摩擦磨損測(cè)試子裝置。該裝置可以調(diào)節(jié)正畸弓絲和托槽之間的偏移角度，實(shí)現(xiàn)弓絲和托槽之間的低速摩擦運(yùn)動(dòng)，適用于干燥環(huán)境和人工唾液環(huán)境中弓絲托槽摩擦磨損性能的研究。
文檔編號(hào)G01N3/56GK102590005SQ20121008797
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者刁東風(fēng), 黃世友, 黃杰杰 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)