專利名稱：一種用于外科手術(shù)輔助臂的電動(dòng)鎖緊旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)鎖緊旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，尤其是涉及一種用于外科手術(shù)輔助臂的電動(dòng)
鎖緊旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，屬于醫(yī)療外科手術(shù)輔助設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我們知道，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)都存在機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的制動(dòng)與放 松的問題，而尤其是對于應(yīng)用于醫(yī)療外科手術(shù)的機(jī)械臂來說，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的制動(dòng)與放松的可 靠性、鎖緊力以及安全性等性能指標(biāo)對旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，由于用于輔助 微創(chuàng)外科手術(shù)的機(jī)械臂是固定在手術(shù)床上的，所以要求關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，而 目前不少的機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的鎖緊與放松都是通過電磁式制動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)的，不僅體積大、 重量大，而且制動(dòng)噪音也比較大，鎖緊力不能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，因此，設(shè)計(jì)出一種鎖緊力 可調(diào)、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性好的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)顯得非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量
輕、可靠性好的用于外科手術(shù)輔助臂的電動(dòng)鎖緊旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 —種用于外科手術(shù)輔助臂的電動(dòng)鎖緊旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其特征在于包括關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和 關(guān)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)，關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于關(guān)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)的上部，其中 所述的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸、關(guān)節(jié)軸承蓋、關(guān)節(jié)軸承座和關(guān)節(jié)底盤，關(guān)節(jié) 軸承蓋位于關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸的上部，其與位于關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸外部的關(guān)節(jié)軸承座通過螺釘A固定連接， 在關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸和關(guān)節(jié)軸承座之間還設(shè)置有軸承A、軸承B、關(guān)節(jié)軸承外套筒和關(guān)節(jié)軸承外套 筒，關(guān)節(jié)軸承外套筒位于關(guān)節(jié)軸承內(nèi)套筒的外部，而軸承A和軸承B則分別位于關(guān)節(jié)軸承外 套筒和關(guān)節(jié)軸承內(nèi)套筒的上部和下部，此外，上述的關(guān)節(jié)底盤則位于關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸的下部，并與 其螺紋連接； 所述的關(guān)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)包括鎖緊外套筒、摩擦環(huán)、梯形螺母、絲杠軸和電機(jī)，摩擦環(huán) 固定為梯形螺母上表面的環(huán)形槽中，而絲杠軸則通過其上部表面的梯形外螺紋與梯形螺母 的梯形內(nèi)螺紋配合連接，梯形外螺紋的長度大于梯形內(nèi)螺紋的長度，在絲杠軸的下部還設(shè) 置有內(nèi)孔，其通過內(nèi)孔與電機(jī)的輸出軸鍵連接，而絲杠軸和鎖緊外套筒之間還設(shè)置有軸承 C，另外，電機(jī)與電機(jī)法蘭通過螺釘C連接，而電機(jī)法蘭則通過螺釘D與鎖緊外套筒的下部法 蘭固定連接； 上述的關(guān)節(jié)軸承座位于鎖緊外套筒的上部，它們通過螺釘B固定在機(jī)架板上。
上述的鎖緊外套筒的內(nèi)孔壁上開有圓弧槽A，而所述的梯形螺母的外圓周面上設(shè) 置與圓弧槽A相配合的圓弧槽B，圓弧槽A和圓弧槽B之間插有圓柱銷。
上述的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸的上部兩側(cè)設(shè)置有軸肩，其位于軸承A的上表面上。
上述的關(guān)節(jié)軸承座下部兩側(cè)向內(nèi)延伸形成臺(tái)肩，其與軸承B的下表面接觸。
3
上述的絲杠軸上設(shè)置軸肩和軸用擋圈，軸肩位于軸承C的上部，而軸用擋圈則位
于軸承C的下部。 本發(fā)明的有益效果是 1、結(jié)構(gòu)緊湊，在保證10Nm的鎖緊力矩的情況下采用合適的材料加工制造后整個(gè) 關(guān)節(jié)重量小于800g ; 2、操作和維護(hù)方便操作者只需要按下操作開關(guān)電機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的鎖緊與放 松； 3、鎖緊與放松可靠、性能優(yōu)良通過控制電機(jī)的輸出力就可以控制鎖緊力的大小， 通過控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度就可以控制鎖緊與放松所需要的時(shí)間，通用性比較強(qiáng)；
4、維護(hù)方便當(dāng)使用一段時(shí)間，由于摩擦磨損使得鎖緊力矩有所下降時(shí)，只需要更 換新的摩擦環(huán)就可以重新達(dá)到預(yù)期的鎖緊力； 本發(fā)明非常適用于神經(jīng)外科、腹腔外科、胸腔外科和脊柱外科等微創(chuàng)手術(shù)的輔助 機(jī)械臂中需要鎖緊和放松的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。


圖1為本發(fā)明--實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所述的鎖緊外套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明所述的梯形螺母的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中主要附圖標(biāo)記含義為1、關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸2、關(guān)節(jié)軸承蓋 3、螺釘A4、軸承A5、關(guān)節(jié)軸承座6、關(guān)節(jié)軸承外套筒7、關(guān)節(jié)軸承內(nèi)套筒
8、關(guān)節(jié)底盤9、摩擦環(huán) 10、軸承C11、軸用擋圈12、螺釘D13、電機(jī)法蘭 14、螺釘C15、電機(jī)16、絲杠軸17、圓柱銷 18、鎖緊外套筒19、螺釘B20、機(jī)架板21、梯形螺母 22軸承B23、圓弧槽A24、圓弧槽B
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所述的鎖緊外套筒的結(jié)構(gòu)示 意圖；圖3為本發(fā)明所述的梯形螺母的結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖l至圖3所示用于外科手術(shù)輔助臂的電動(dòng)鎖緊旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，包括關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 和關(guān)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)，關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于關(guān)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)的上部，其中 關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸1、關(guān)節(jié)軸承蓋2、關(guān)節(jié)軸承座5和關(guān)節(jié)底盤8，關(guān)節(jié)轉(zhuǎn) 軸1是本發(fā)明的輸出軸，其與負(fù)載相連，而關(guān)節(jié)軸承蓋2位于關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸1的上部，其與位于 關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸1外部的關(guān)節(jié)軸承座5通過螺釘A3固定連接，在關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸1和關(guān)節(jié)軸承座5之間 還設(shè)置有軸承A4、軸承B22、關(guān)節(jié)軸承外套筒6和關(guān)節(jié)軸承外套筒7，關(guān)節(jié)軸承外套筒6位于 關(guān)節(jié)軸承內(nèi)套筒7的外部，而軸承A4和軸承B22則分別位于關(guān)節(jié)軸承外套筒6和關(guān)節(jié)軸承 內(nèi)套筒7的上部和下部，調(diào)節(jié)螺釘A3的預(yù)緊力的大小，就可以調(diào)節(jié)下軸承A4和軸承B22的軸向預(yù)載荷，保證了關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)時(shí)的低摩擦和穩(wěn)定性。 此外，上述的關(guān)節(jié)底盤8則位于關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸1的下部，并與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸1螺紋連接，同時(shí)注入螺紋緊固膠水，以使得關(guān)節(jié)底盤8與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸1可靠連接并同步轉(zhuǎn)動(dòng)，另，關(guān)節(jié)底盤8安裝好后，不會(huì)與關(guān)節(jié)軸承座5相接觸而產(chǎn)生摩擦力。 上述的軸承A4和軸承B22的內(nèi)圈與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸1小間隙配合，外圈與關(guān)節(jié)軸承座5小間隙配合，另外，因?yàn)殛P(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸1的上部兩側(cè)設(shè)置有軸肩，軸肩位于軸承A4的上表面上，以及所述的關(guān)節(jié)軸承座5下部兩側(cè)向內(nèi)延伸形成臺(tái)肩，臺(tái)肩與軸承B22的下表面接觸，則軸承A4內(nèi)圈的軸向定位靠關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸1上的軸肩和關(guān)節(jié)軸承內(nèi)套筒7來實(shí)現(xiàn)，外圈的軸向定位依靠關(guān)節(jié)軸承蓋2和關(guān)節(jié)軸承外套筒6來定位，而軸承B22的內(nèi)圈的軸向定位靠關(guān)節(jié)軸承內(nèi)套筒7和關(guān)節(jié)底盤8來實(shí)現(xiàn)，外圈的軸向定位則依靠關(guān)節(jié)軸承外套6和關(guān)節(jié)軸承座5的臺(tái)肩來實(shí)現(xiàn)。 所述的關(guān)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)包括鎖緊外套筒18、摩擦環(huán)9、梯形螺母21、絲杠軸16和電機(jī)15，梯形螺母21的上表面上設(shè)置有環(huán)形槽，而摩擦環(huán)9就固定在梯形螺母21的環(huán)形槽中，使得摩擦環(huán)9和梯形螺母21相互之間受到額定外力時(shí)，不會(huì)發(fā)生圓周方向的相對運(yùn)動(dòng)，在梯形螺母21的外圓周面上設(shè)置圓弧槽B24，而與梯形螺母21接觸的鎖緊外套筒18的內(nèi)孔壁上開有圓弧槽A23，圓弧槽A23和圓弧槽B24之間插有圓柱銷17，這樣圓柱銷17就限制了梯形螺母21相對于鎖緊外套筒18的圓周運(yùn)動(dòng)，而絲杠軸16則通過其上部表面的梯形外螺紋與梯形螺母21的梯形內(nèi)螺紋配合連接，組成一個(gè)滑動(dòng)絲杠副，梯形外螺紋的長度大于梯形內(nèi)螺紋的長度，保證絲杠副在運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)使得梯形螺母21脫離絲杠軸16，而在絲杠軸16旋轉(zhuǎn)時(shí)，梯形螺母21只能相對于鎖緊外套筒18上下運(yùn)動(dòng)。 在上述絲杠軸16的下部還設(shè)置有內(nèi)孔，絲杠軸16通過內(nèi)孔與電機(jī)15的輸出軸鍵連接，電機(jī)15的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)通過上述的鍵的鏈接方式傳遞到絲杠軸16上，連接鍵與電機(jī)15的輸出軸及絲杠軸16內(nèi)控的配合間隙很小，使得在運(yùn)動(dòng)時(shí)回差很小，另外，而絲杠軸16和鎖緊外套筒18之間還設(shè)置有軸承CIO，軸承C10為角接觸球軸承，其內(nèi)圈與絲杠軸16的下部外圓緊配合，沒有相對運(yùn)動(dòng)，外圈與鎖緊外套筒18的內(nèi)孔緊配合，也沒有相對運(yùn)動(dòng)，此外，因?yàn)榻z杠軸16上還設(shè)置有軸肩和軸用擋圈ll，其中，軸肩位于軸承ClO的上部，而軸用擋圈11則位于軸承CIO的下部，則軸承CIO內(nèi)圈的軸向定位依靠絲杠軸16的軸肩和軸向擋圈11來實(shí)現(xiàn)，而外圈的軸向定位則依靠鎖緊外套筒18的內(nèi)孔的臺(tái)階來實(shí)現(xiàn)。 另夕卜，電機(jī)15與電機(jī)法蘭13通過螺釘C14連接，而電機(jī)法蘭13則通過螺釘D12與鎖緊外套筒18的下部法蘭固定連接，此外，上述的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的關(guān)節(jié)軸承座5位于關(guān)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)中的鎖緊外套筒18的上部，它們通過螺釘B19固定在機(jī)架板20上。
在本發(fā)明中，當(dāng)電機(jī)15旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)與電機(jī)15輸出軸相配合的絲杠軸16運(yùn)動(dòng)，絲杠軸16帶動(dòng)梯形螺母21運(yùn)動(dòng)，由于圓柱銷17限制了梯形螺母21的周向轉(zhuǎn)動(dòng)，則梯形螺母21在絲杠軸16的驅(qū)動(dòng)下只能上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)梯形螺母21向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦環(huán)9隨之一起向上運(yùn)動(dòng)并與關(guān)節(jié)底盤8接觸且產(chǎn)生壓力，使摩擦環(huán)9與關(guān)節(jié)底盤8之間產(chǎn)生摩擦力，以阻礙關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的鎖緊；當(dāng)梯形螺母21向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦環(huán)9脫開關(guān)節(jié)底盤8，摩擦環(huán)9與關(guān)節(jié)底盤8之間的摩擦力減小直至消失，使關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸1可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的放松。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、操作和維護(hù)方便、鎖緊與放松可靠、性能優(yōu)良。 以上已以較佳實(shí)施例公開了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采用等同替換
或者等效變換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于外科手術(shù)輔助臂的電動(dòng)鎖緊旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其特征在于包括關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和關(guān)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)，關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于關(guān)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)的上部，其中所述的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸(1)、關(guān)節(jié)軸承蓋(2)、關(guān)節(jié)軸承座(5)和關(guān)節(jié)底盤(8)，關(guān)節(jié)軸承蓋(2)位于關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸(1)的上部，其與位于關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸(1)外部的關(guān)節(jié)軸承座(5)通過螺釘A(3)固定連接，在關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸(1)和關(guān)節(jié)軸承座(5)之間還設(shè)置有軸承A(4)、軸承B(22)、關(guān)節(jié)軸承外套筒(6)和關(guān)節(jié)軸承外套筒(7)，關(guān)節(jié)軸承外套筒(6)位于關(guān)節(jié)軸承內(nèi)套筒(7)的外部，而軸承A(4)和軸承B(22)則分別位于關(guān)節(jié)軸承外套筒和關(guān)節(jié)軸承內(nèi)套筒(7)的上部和下部，此外，上述的關(guān)節(jié)底盤(8)則位于關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸(1)的下部，并與其連接；所述的關(guān)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)包括鎖緊外套筒(18)、摩擦環(huán)(9)、梯形螺母(21)、絲杠軸(16)和電機(jī)(15)，摩擦環(huán)(9)固定為梯形螺母(21)上表面的環(huán)形槽中，而絲杠軸(16)則通過其上部表面的梯形外螺紋與梯形螺母(21)的梯形內(nèi)螺紋配合連接，在絲杠軸(16)的下部還設(shè)置有內(nèi)孔，其通過內(nèi)孔與電機(jī)(15)的輸出軸鍵連接，而絲杠軸(16)和鎖緊外套筒(18)之間還設(shè)置有軸承C(10)，另外，電機(jī)(15)與電機(jī)法蘭(13)通過螺釘C(14)連接，而電機(jī)法蘭(13)則通過螺釘D(12)與鎖緊外套筒(18)的下部法蘭固定連接；上述的關(guān)節(jié)軸承座5位于鎖緊外套筒(18)的上部，它們通過螺釘B(19)固定在機(jī)架板(20)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于外科手術(shù)輔助臂的電動(dòng)鎖緊旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其特征在 于所述的鎖緊外套筒(18)的內(nèi)孔壁上開有圓弧槽A(23)，而所述的梯形螺母(21)的外圓 周面上設(shè)置與圓弧槽A(23)相配合的圓弧槽B(24)，圓弧槽A(23)和圓弧槽B(24)之間插有 圓柱銷(17)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于外科手術(shù)輔助臂的電動(dòng)鎖緊旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其特征在 于所述的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸(1)的上部兩側(cè)設(shè)置有軸肩，其位于軸承A(4)的上表面上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于外科手術(shù)輔助臂的電動(dòng)鎖緊旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其特征在 于所述的關(guān)節(jié)軸承座(5)下部兩側(cè)向內(nèi)延伸形成臺(tái)肩，其與軸承B(22)的下表面接觸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于外科手術(shù)輔助臂的電動(dòng)鎖緊旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其特征在 于所述的絲杠軸(16)上設(shè)置軸肩和軸用擋圈(ll)，軸肩位于軸承C(lO)的上部，而軸用 擋圈(11)則位于軸承C(IO)的下部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于外科手術(shù)輔助臂的電動(dòng)鎖緊旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其特征在于包括關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和關(guān)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)，關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于關(guān)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)的上部，其中關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸、關(guān)節(jié)軸承蓋、關(guān)節(jié)軸承座和關(guān)節(jié)底盤，關(guān)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)包括鎖緊外套筒、摩擦環(huán)、梯形螺母、絲杠軸和電機(jī)，電機(jī)的輸出軸帶動(dòng)絲杠軸運(yùn)動(dòng)，絲杠軸帶動(dòng)與其螺紋連接的梯形螺母運(yùn)動(dòng)，梯形螺母被其外部的鎖緊外套筒周向固定住，只能上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)其上部的摩擦環(huán)上下運(yùn)動(dòng)，摩擦環(huán)與關(guān)節(jié)底盤接觸產(chǎn)生摩擦力，離開摩擦力消除，而關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸與關(guān)節(jié)底盤螺紋連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鎖緊或松開關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、操作和維護(hù)方便、鎖緊與放松可靠、性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)A61B17/00GK101721234SQ20091021350
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者唐粲, 張建偉, 李超, 王峰, 程勝 申請人:昆山市工業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司