CN103932779B - 扭矩连续可调的螺钉驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扭矩连续可调的螺钉驱动装置，包括动力输出轴、传动组件和扭矩调节组件，扭矩调节组件的啮合压合力可调，本发明采用锥面压合啮合体啮合于周向凸轮体的结构，通过调整滚珠压合力的方式，调整啮合体脱离出周向凸轮体的最大值，从而调整驱动螺钉的扭矩值，且能够连续调整驱动螺钉的扭矩值，针对不同的患者以及不同的病患情况进行随时进行调整，以保证手术植入螺钉的质量，且结构简单，体积较小，重量轻，利于手术操作，从而提高手术效率。

Description

扭矩连续可调的螺钉驱动装置

技术领域

本发明涉及一种医疗器械动力装置，特别涉及一种用于植入螺钉的螺钉驱动装置。

背景技术

在进行骨科手术时，特别是在骨折手术时，有时需植入螺钉；螺钉的植入较多的采用手动进行，凭主观感觉进行螺钉植入，不能较好的把握扭矩，效率较低，且不容易形成标准化；为解决上述问题，采用螺钉驱动装置（手柄）进行螺钉植入手术，但是现有的螺钉植入装置不能根据需要调整植入螺钉的扭矩值，即调整一定的扭矩值后，会根据该扭矩值停止驱动，避免造成事故；即是能够调整扭矩值，也是采用固定扭矩限制器，不具有适应性，缺乏灵活性；由于存在固定扭矩限制器，使产品体积较大，重量较大，不利于操作。

因此，需要对螺钉驱动装置进行改进，能够连续调整驱动螺钉的扭矩值，针对不同的患者以及不同的病患情况进行随时进行调整，以保证手术植入螺钉的质量，且结构简单，体积较小，重量轻，利于手术操作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种扭矩连续可调的螺钉驱动装置，能够连续调整驱动螺钉的扭矩值，针对不同的患者以及不同的病患情况进行随时进行调整，以保证手术植入螺钉的质量，且结构简单，体积较小，重量轻，利于手术操作，从而提高手术效率。

本发明的扭矩连续可调的螺钉驱动装置，包括动力输出轴、传动组件和扭矩调节组件，所述扭矩调节组件包括动力离合圈、啮合体、压环和周向凸轮体，所述动力离合圈设有径向贯通的啮合槽且至少该啮合槽部外套于周向凸轮体，所述周向凸轮体与动力输出轴传动配合，啮合体位于啮合槽内，所述压环将啮合体压合于周向凸轮体外圆设有的周向凸轮并使啮合体与周向凸轮啮合，所述压环用于压合啮合体的压合力可调。

进一步，所述压环设有内锥面并通过内锥面将啮合体压合并与周向凸轮啮合，所述压环通过施加轴向预紧力形成的径向分力压合啮合体；

进一步，所述扭矩调节组件设置于一调节外壳内，还包括调节弹簧和调节旋钮，所述调节旋钮通过螺纹与调节外壳配合且通过调节弹簧施加轴向预紧力于压环，该轴向预紧力作用于压环使其内锥面产生径向分力力且该径向分力压合于啮合体；

进一步，所述调节外壳前端形成缩颈轴肩，所述调节弹簧外套于动力输出轴且其前端抵住一外套于动力输出轴的弹簧座，调节旋钮通过穿过调节外壳的缩颈轴肩的调节销抵住弹簧座；

进一步，所述调节旋钮通过平面轴承抵住调节销的前端，所述调节弹簧通过一径向轴承施加压合力于压环；

进一步，所述动力离合圈的啮合槽沿圆周上为多个均匀分布，周向凸轮体的周向凸轮的波谷与啮合槽相对应；所述动力离合圈的啮合槽部与压环的内锥面对应形成外锥面；所述动力离合圈的啮合槽为径向通孔，所述啮合体为啮合滚珠；

进一步，所述传动组件包括动力输入轴和变速组件，所述变速组件为四级行星减速器，所述动力输入轴用于将电机动力输入至四级行星减速器，所述四级行星减速器的动力输出端与动力离合圈传动配合；

进一步，所述四级行星减速器的四级行星轮系均为太阳轮输入和行星架输出，四级行星轮系的外齿圈之间一体成形联体外齿圈；

进一步，四级行星轮系的末级行星轮系的行星架作为四级行星减速器的动力输出端与动力离合圈传动配合；所述四级行星轮系的首级行星轮系的太阳轮与动力输入轴一体成形；

进一步，四级行星轮系设置于一减速器外壳内，所述减速器外壳与调节外壳固定连接，所述联体外齿圈固定于减速器外壳内。

本发明的有益效果：本发明的扭矩连续可调的螺钉驱动装置，采用锥面压合啮合体啮合于周向凸轮体的结构，通过调整滚珠压合力的方式，调整啮合体脱离出周向凸轮体的最大值，从而调整驱动螺钉的扭矩值，且能够连续调整驱动螺钉的扭矩值，针对不同的患者以及不同的病患情况进行随时进行调整，以保证手术植入螺钉的质量，且结构简单，体积较小，重量轻，利于手术操作，从而提高手术效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为动力离合圈立体图；

图3为周向凸轮体立体图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为动力离合圈立体图，图3为周向凸轮体立体图，如图所示：本实施例的扭矩连续可调的螺钉驱动装置，包括动力输出轴3、传动组件和扭矩调节组件，所述扭矩调节组件包括动力离合圈7、啮合体6、压环5和周向凸轮体29，所述动力离合圈7设有径向贯通的啮合槽72且至少该啮合槽部外套于周向凸轮体29，所述周向凸轮体29与动力输出轴3传动配合，如图所示，轴向凸轮体29外套于动力输出轴3并传动配合，一般采用键连接等；啮合体6位于啮合槽72内，所述压环5将啮合体6压合于周向凸轮体29外圆设有的周向凸轮291并使啮合体6与周向凸轮29啮合，所述压环5用于压合啮合体29的压合力可调；周向凸轮指的是分布于圆周方向并沿圆周方向起伏的凸轮结构；前述的压合力可调可通过多种机械结构实现，比如通过直接设置的径向弹簧压合啮合体，而通过调整弹簧的预紧力实现等等，在此不再赘述；当然，螺钉驱动装置还包括驱动电机，通过接口将动力传递至传动组件，传动组件将动力传递至扭矩调节组件，而动力输出轴设有用于连接螺钉驱动头的接口，在此不再赘述。

本实施例中，所述压环5设有内锥面并通过内锥面将啮合体6压合并与周向凸轮291啮合，所述压环5通过施加轴向预紧力形成的径向分力压合啮合体5；通过调节轴向力并产生径向分力作用于啮合体，调节平顺缓和，方便调节，并使设备整体体积较小；内锥面的锥度设置应符合设定扭矩作用于凸轮以及啮合体而产生轴向力，与轴向预紧力反作用实现脱离啮合。

本实施例中，所述扭矩调节组件设置于一调节外壳4内，还包括调节弹簧23和调节旋钮1，所述调节旋钮1通过螺纹与调节外壳4配合且通过调节弹簧23施加轴向预紧力于压环5，如图所示，调节旋钮通过其内螺纹安装于调节壳体的外螺纹上；该轴向预紧力作用于压环使其内锥面产生径向分力力且该径向分力压合于啮合体6；采用调节弹簧23施加轴向预紧力，调节过程顺畅而变化舒缓，使整个驱动装置的使用更为灵活和通用；上述方案在使用时，通过旋转调节旋钮使其产生轴向位移并压缩或者释放调节弹簧，改变其轴向预紧力，同时也改变了压环的内锥面作用于啮合体的径向分力，从而达到调整压合力的作用，即实现调整传递扭矩值的效果，也就是压合力越大传递扭矩值就越大，当达到设定扭矩值时，周向凸轮施加于啮合体的径向力所产生的轴向分力大于调节弹簧的轴向预紧力，则压缩调节弹簧，啮合体从周向凸轮脱离，完成空转。

本实施例中，所述调节外壳4前端形成缩颈轴肩，所述调节弹簧23外套于动力输出轴3且其前端抵住一外套于动力输出轴的弹簧座30，调节旋钮1通过穿过调节外壳4的缩颈轴肩的调节销2抵住弹簧座30；如图所示，调节旋钮1前端向内形成内环形凸台1a，该内环形凸台1a与调节外壳4前端的缩颈套接，该内环形凸台1a抵住调节销2，调节销2可沿圆周方向多个均匀分布，受力平稳；当调节旋钮1旋转时，由于螺纹作用相对于调节外壳轴向运动，压缩或者释放弹簧，即加大或者减小轴向预紧力，从而改变啮合体6的压合力，从而改变驱动扭矩值，当然，调节旋钮与调节壳体的相对位置可通过设定刻度实现，一定的刻度对应一定的扭矩值。

本实施例中，所述调节旋钮1通过平面轴承27抵住调节销2的前端，平面轴承可采用多种结构，如图所示，该轴承即为调节销2与内环形凸台1a之间的平面轴承，还可以为调节旋钮1与调节外壳4之间的径向轴承，结构简单，使得各个相运动部件之间互不干扰；所述调节弹簧23通过一径向轴承21施加压合力于压环5，如图所示，该径向轴承21为滚动轴承，且调节弹簧23通过一个转动配合外套于动力输出轴的隔圈22作用于该滚动轴承21，隔圈22抵住该滚动轴承的外圈，实际上该滚动轴承还是动力输出轴支撑于调节外壳内的相对转动部件，当然，动力输出轴3和调节外壳4之间还有靠前的另一径向滚动轴承25，只是该径向滚动轴承25外圈是支撑于调节销2围城的圆。

本实施例中，所述动力离合圈7的啮合槽72沿圆周上为多个均匀分布，周向凸轮体29的周向凸轮291的波谷与啮合槽72相对应，多个分布的结构使得支撑稳定，转动平顺，且调节扭矩值稳定平缓；所述动力离合圈7的啮合槽部与压环5的内锥面对应形成外锥面，配合不发生干扰，整体性较强；所述动力离合圈的啮合槽72为径向通孔，所述啮合体6为啮合滚珠，啮合以及脱开顺畅，且作用稳定。

本实施例中，所述传动组件包括动力输入轴14和变速组件，所述变速组件为四级行星减速器，所述动力输入轴14用于将电机（图中省略）动力输入至四级行星减速器，所述四级行星减速器的动力输出端与动力离合圈7传动配合；四级行星减速器传递扭矩值较大且稳定平顺。

本实施例中，所述四级行星减速器的四级行星轮系均为太阳轮输入和行星架输出，如图所示，四个行星轮系依次轴向并列排列，前级的行星架作为后级的输入，并输入至后级的太阳轮，以末级行星轮系为例，包括太阳轮17、行星轮11和外齿圈在此不再赘述；上一级的行星架形成轴套结构，与后一级的太阳轮的轮轴直接传动配合，该结构整体径向尺寸较小且重量较轻，排列整齐且整体性强；四级行星轮系的外齿圈之间一体成形联体外齿圈12，联体外齿圈结构简单，拆装方便。

本实施例中，四级行星轮系的末级行星轮系的行星架18作为四级行星减速器的动力输出端与动力离合圈7传动配合，如图所示，末级行星轮系的行星架18前端设有端面花键，与动力离合圈设有的端面花键啮合传动，结构简单，装配容易；所述四级行星轮系的首级行星轮系的太阳轮13与动力输入轴14一体成形，结构简单，整体性强。

本实施例中，四级行星轮系设置于一减速器外壳10内，所述减速器外壳10与调节外壳4固定连接，减速器外壳10固定连接设有手柄28，方便操作；如图所示，二者通过螺纹连接；所述联体外齿12圈固定于减速器外壳内，固定方式可采用多种结构，在此不再赘述；减速器外壳前端设有必要的密封结构，如图所示，通过外套于末级行星轮架18的密封套9实现，该密封套9内圆通过密封圈20与末级行星轮架18之间密封，外圈通过密封圈19与减速器外壳10之间密封；并且，四级行星轮系的转动部件通过轴承支撑于减速器外壳，属于常规的机械配合结构，在此不再赘述；动力输入轴通过电机接口安装电机以及通过拨叉引入动力，均属常规结构，在此不再赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种扭矩连续可调的螺钉驱动装置，其特征在于：包括动力输出轴、传动组件和扭矩调节组件，所述扭矩调节组件包括动力离合圈、啮合体、压环和周向凸轮体，所述动力离合圈设有径向贯通的啮合槽且至少该啮合槽部外套于周向凸轮体，所述周向凸轮体与动力输出轴传动配合，啮合体位于啮合槽内，所述压环将啮合体压合于周向凸轮体外圆设有的周向凸轮并使啮合体与周向凸轮啮合，所述压环用于压合啮合体的压合力可调；

所述压环设有内锥面并通过内锥面将啮合体压合并与周向凸轮啮合，所述压环通过施加轴向预紧力形成的径向分力压合啮合体；

所述动力离合圈的啮合槽沿圆周上为多个均匀分布，周向凸轮体的周向凸轮的波谷与啮合槽相对应；所述动力离合圈的啮合槽部与压环的内锥面对应形成外锥面。

2.根据权利要求1所述的扭矩连续可调的螺钉驱动装置，其特征在于：所述扭矩调节组件设置于一调节外壳内，还包括调节弹簧和调节旋钮，所述调节旋钮通过螺纹与调节外壳配合且通过调节弹簧施加轴向预紧力于压环，该轴向预紧力作用于压环使其内锥面产生径向分力且该径向分力压合于啮合体。

3.根据权利要求2所述的扭矩连续可调的螺钉驱动装置，其特征在于：所述调节外壳前端形成缩颈轴肩，所述调节弹簧外套于动力输出轴且其前端抵住一外套于动力输出轴的弹簧座，调节旋钮通过穿过调节外壳的缩颈轴肩的调节销抵住弹簧座。

4.根据权利要求3所述的扭矩连续可调的螺钉驱动装置，其特征在于：所述调节旋钮通过平面轴承抵住调节销的前端，所述调节弹簧通过一径向轴承施加压合力于压环。

5.根据权利要求4所述的扭矩连续可调的螺钉驱动装置，其特征在于：所述动力离合圈的啮合槽为径向通孔，所述啮合体为啮合滚珠。

6.根据权利要求5所述的扭矩连续可调的螺钉驱动装置，其特征在于：所述传动组件包括动力输入轴和变速组件，所述变速组件为四级行星减速器，所述动力输入轴用于将电机动力输入至四级行星减速器，所述四级行星减速器的动力输出端与动力离合圈传动配合。

7.根据权利要求6所述的扭矩连续可调的螺钉驱动装置，其特征在于：所述四级行星减速器的四级行星轮系均为太阳轮输入和行星架输出，四级行星轮系的外齿圈之间一体成形联体外齿圈。

8.根据权利要求7所述的扭矩连续可调的螺钉驱动装置，其特征在于：四级行星轮系的末级行星轮系的行星架作为四级行星减速器的动力输出端与动力离合圈传动配合；所述四级行星轮系的首级行星轮系的太阳轮与动力输入轴一体成形。

9.根据权利要求8所述的扭矩连续可调的螺钉驱动装置，其特征在于：四级行星轮系设置于一减速器外壳内，所述减速器外壳与调节外壳固定连接，所述联体外齿圈固定于减速器外壳内。