CN105058383B - Epid机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种放射诊断用医疗设备，具体涉及一种EPID机械臂，包括翻转机构和平面移动机构，翻转机构上设有主动转轴和支臂轴承座，翻转机构与平面移动机构是由主转动轴通过支臂轴承座连接在一起的；所述平面移动机构包括平板固定组件和平面驱动组件，本发明结构简单、容易控制，能够合理的控制运动过程中产生的间隙，使运动流畅稳定。

Description

EPID机械臂

技术领域

本发明涉及一种放射诊断用医疗设备，具体涉及一种EPID机械臂。

背景技术

随着放疗技术的飞速发展，人们对放疗设备的要求越来越高，EPID作为精确放疗不可或缺的设备，因此它的运动传输系统以及传递运动中间隙的控制将起到至关重要的作用。

现有的放射诊断用翻转机构多采用涡轮蜗杆机构，受制于目前国内的加工水平，涡轮蜗杆之间的间隙、齿轮之间的间隙难以控制，从而导致翻转运动停止或启动时，机器会出现晃动，最终导致定位不精确，诊断出现误差，严重影响了治疗效果；而现有的放射诊断用医疗器械中的平面驱动将横向驱动与纵向驱动分别置于不同的组件上，这样不仅造成了空间上的浪费，而且在检修时拆分不同组件极其繁琐，给实际的生产带来了困难。

因此，迫切需要一种新型的机械臂用来解决上述问题。

发明内容

为了解决上述技术问题中的不足，本发明的目的在于：提供一种结构简单、容易控制的EPID机械臂，能够合理的控制运动过程中产生的间隙，使运动流畅稳定。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述EPID机械臂，包括翻转机构和平面移动机构，翻转机构上设有主动转轴和支臂轴承座，翻转机构与平面移动机构是由主动转轴通过支臂轴承座连接在一起的；

所述翻转机构包括箱体支架和滚珠丝杠副，滚珠丝杠副的一侧设有直线导轨副，另一侧设有连杆机构，所述连杆机构包括主动杆和被动杆，滚珠丝杠副上设有丝母座，直线导轨副上设有滑块，所述丝母座一方面与滑块相连接，另一方面连接着主动杆，主动杆通过转轴和轴承连接着被动杆，被动杆连接着主动转轴，主动转轴穿过箱体支架，所述滚珠丝杠副下端还设有驱动装置；

所述平面移动机构包括平板固定组件和平面驱动组件，平面驱动组件包括驱动架，驱动架的底部设有平板，上部设有两个直筒，驱动架内部设有横移编码器组件和横移涡轮箱，横移编码器组件和横移涡轮箱通过皮带进行连接，横移涡轮箱的驱动齿轮穿过驱动架的上端，驱动架的上侧固定有横移限位开关和横移电位器组件，横移电位器组件的齿轮露在驱动架的上侧，与横移涡轮箱上的驱动齿轮相平行；平板外侧设有纵移电位器组件、纵移涡轮箱、纵移编码器组件以及纵移限位开关，纵移电位器组件和纵移涡轮箱的驱动齿轮穿过平板。

进一步优选，驱动装置包括驱动座和电机，驱动座上固定着电机法兰，电机固定在电机法兰上，电机下端设有电机轴，电机轴外围自内向外依次套有电机齿轮和电机轴承座，电机齿轮和电机轴承座之间设有电机轴承，电机轴承座固定在驱动座上，电机齿轮一侧设有丝杠齿轮，丝杠齿轮外围设有丝杠轴承座。

进一步优选，平板固定组件包括平板探测器，平板探测器的上方设有外罩，平板探测器上端的一侧设置防护板，下端设置条形托板，平板探测器夹在防护板与条形托板之间，所述条形托板为两条，两条条形托板之间设置有传动齿条和滚动直线导套副，所述传动齿条位于滚动直线导套副之间，条形托板的一侧还设有防碰装置，所述防碰装置位于外罩与条形托板之间。

进一步优选，防碰装置包括弹簧座和微动开关，弹簧座分别固定在外罩和条形托板上，所述弹簧座上设置弹簧，微动开关固定在条形托板上；当外界的物体碰到外罩时，与外罩连接的弹簧座压缩弹簧，外罩向下移动碰到微动开关，微动开关切断电路，运动停止，从而达到保护平板探测器不被外物碰坏的目的。

进一步优选，驱动架为箱体式驱动架，驱动架两侧设有机械防碰，横移限位开关上设有微动开关，机械防碰可以防止由于限位失灵等原因造成的碰撞损伤，微动开关主要是与被驱动物轻微碰撞来起限位作用。

进一步优选，电机法兰和电机轴承座与驱动座之间设有0-0.5mm的缝隙，该缝隙为可调缝隙，从而能够使缝隙达到最小值，实现无间隙传动。

进一步优选，条形托板上设有大圆孔，大圆孔一侧设有裂隙，滚动直线导套副穿过大圆孔，并通过螺钉进行固定。

进一步优选，传动齿条通过螺钉固定在条形托板上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、翻转机构主要是通过电机齿轮与丝杠齿轮相配合，经过丝杠、连杆机构等将直线运动转化为翻转运动，翻转运动可以实现90度的垂直翻转，电机齿轮与丝杠齿轮之间的间隙可调，可以实现无间隙传动，并且翻转过程中，机器也不会出现晃动；

2、平面驱动组件运动稳定可靠，可以同时驱动横向、纵向移动，并且可以同时拥有两个自由度的驱动，箱体式驱动架可以安装、承载各种组件，在很大程上节省了空间，并且有利于检修时拆分不同组件，给实际的生产带来了方便。

3、平板固定组件易于操作，充分利用了系统的资源，在简化装置、减轻重量的同时，能够使平板探测器的旋转和平移更加简单快捷，并且不会破坏平板探测器的灵敏度，不易发生颤动，使用寿命较长。

附图说明

图1本发明结构俯视图；

图2本发明结构主视图；

图3平面移动机构结构示意图；

图4翻转机构结构左视图；

图5翻转机构结构俯视图；

图6翻转机构结构主视图；

图7驱动装置结构示意图；

图8平面驱动组件立体图；

图9平面驱动组件主视图；

图10平面驱动组件左视图；

图11平面驱动组件俯视图；

图12平板固定组件结构示意图；

图13平板固定组件结构剖视图；

图14传动齿条和滚动直线导套副位置示意图；

图15大圆孔结构示意图。

图中：1、平面移动机构；2、翻转机构；3、平板固定组件；4、翻转箱体；5、平面驱动组件；6、支臂轴承座；7、被翻转箱体；8、驱动装置；9、丝母座；10、主动杆；11、滚珠丝杠副；12、被动杆；13、主动转轴；14、直线导轨副；15、滑块；16、驱动座；17、丝杠轴承座；18、丝杠齿轮；19、电机齿轮；20、电机轴承；21、电机轴承座；22、电机法兰；23、电机；24、驱动架；25、横移编码器组件；26、横移涡轮箱；27、纵移电位器组件；28、纵移涡轮箱；29、纵移编码器组件；30、横移限位开关；31、机械防碰；32、直筒；33、横移电位器组件；34、纵移限位开关；35、防碰装置；36、平板探测器；37、防护板；38、弹簧座；39、微动开关；40、弹簧；41、条形托板；42、外罩；43、滚动直线导套副；44、传动齿条；45、大圆孔；46、缝隙。

具体实施方式

下面对本发明实施例做进一步描述：

本发明所述EPID机械臂，包括翻转机构2和平面移动机构1，翻转机构2上设有主动转轴13和支臂轴承座6，翻转机构2与平面移动机构1是由主动转轴13通过支臂轴承座6连接在一起的；

所述翻转机构2包括箱体支架和滚珠丝杠副11，滚珠丝杠副11的一侧设有直线导轨副14，另一侧设有连杆机构，所述连杆机构包括主动杆10和被动杆12，滚珠丝杠副11上设有丝母座9，直线导轨副14上设有滑块15，所述丝母座9一方面与滑块15相连接，另一方面连接着主动杆10，主动杆10通过转轴和轴承连接着被动杆12，被动杆12连接着主动转轴13，主动转轴13穿过箱体支架，所述滚珠丝杠副11下端还设有驱动装置8；

所述平面移动机构1包括平板固定组件3和平面驱动组件5，平面驱动组件5包括驱动架24，驱动架24的底部设有平板，上部设有两个直筒32，驱动架24内部设有横移编码器组件25和横移涡轮箱26，横移编码器组件25和横移涡轮箱26通过皮带进行连接，横移涡轮箱26的驱动齿轮穿过驱动架24的上端，驱动架24的上侧固定有横移限位开关30和横移电位器组件33，横移电位器组件33的齿轮露在驱动架24的上侧，与横移涡轮箱26上的驱动齿轮相平行；平板外侧设有纵移电位器组件27、纵移涡轮箱28、纵移编码器组件29以及纵移限位开关34，纵移电位器组件27和纵移涡轮箱28的驱动齿轮穿过平板。

其中，驱动装置8包括驱动座16和电机23，驱动座16上固定着电机法兰22，电机23固定在电机法兰22上，电机23下端设有电机23轴，电机23轴外围自内向外依次套有电机齿轮19和电机轴承座21，电机齿轮19和电机轴承座21之间设有电机轴承20，电机轴承座21固定在驱动座16上，电机齿轮19一侧设有丝杠齿轮18，丝杠齿轮18外围设有丝杠轴承座17；平板固定组件3包括平板探测器36，平板探测器36的上方设有外罩42，平板探测器36上端的一侧设置防护板37，下端设置条形托板41，平板探测器36夹在防护板37与条形托板41之间，所述条形托板41为两条，两条条形托板41之间设置有传动齿条44和滚动直线导套副43，所述传动齿条44位于滚动直线导套副43之间，条形托板41的一侧还设有防碰装置35，所述防碰装置35位于外罩42与条形托板41之间；防碰装置35包括弹簧座38和微动开关39，弹簧座38分别固定在外罩42和条形托板41上，所述弹簧座38上设置弹簧40，微动开关39固定在条形托板41上；当外界的物体碰到外罩42时，与外罩42连接的弹簧座38压缩弹簧40，外罩42向下移动碰到微动开关39，微动开关39切断电路，运动停止，从而达到保护平板探测器36不被外物碰坏的目的；驱动架24为箱体式驱动架24，驱动架24两侧设有机械防碰31，横移限位开关30上设有微动开关39，机械防碰31可以防止由于限位失灵等原因造成的碰撞损伤，微动开关39主要是与被驱动物轻微碰撞来起限位作用；电机法兰22和电机轴承座21与驱动座16之间设有0-0.5mm的缝隙46，该缝隙46为可调缝隙46，从而能够使缝隙46达到最小值，实现无间隙传动；条形托板41上设有大圆孔45，大圆孔45一侧设有裂隙，滚动直线导套副43穿过大圆孔45，并通过螺钉进行固定；传动齿条44通过螺钉固定在条形托板41上。

本发明的原理：

本发明主要分为翻转运动和平面运动两部分，翻转运动靠翻转机构2来实现，平面运动靠平面移动机构1来实现，两者之间由主动转轴13通过支臂轴承座6连接在一起，翻转机构2经过电机23转动、丝杠转动、连杆机构运动等方式转化为主动转轴13与支臂轴承座6之间的相对转动，主动转轴13与平面移动机构1连接，从而变为平面移动机构1相对支臂轴承座6的翻转运动。

翻转机构2主要由驱动装置8、直线导轨副14、连杆机构和支臂轴承座6组成，驱动装置8将动力通过齿轮传递给滚珠丝杠副11，滚珠丝杠副11的丝母座9与直线导轨副14的滑块15相连接，从而能够保证丝母座9在一条直线上运动，丝母座9同时通过转轴和轴承与主动杆10连接，主动杆10又与被动杆12相连接，两者可以做回转运动，由此将丝母座9的直线运动转化为连杆机构的回转运动，被动杆12通过主动转轴13与被翻转箱体7连接，主动转轴13穿过箱体支架，箱体支架固定在机架或者某静止物体上，由此可以将连杆机构的回转运动转化为被翻转箱体7的翻转运动。

电机轴承20可以使齿轮和电机轴承座21相对转动，电机法兰22与电机轴承座21都固定在驱动座16上，并且两者与驱动座16之间有缝隙46，此缝隙46为可调缝隙46，由此来消除电机齿轮19与丝杠齿轮18之间的间隙，从而实现无间隙传动的效果。

平面移动机构1主要由平板固定组件3、平面驱动组件5、翻转箱体4三大部分组成，平板固定组件3是EPID平板探测器36的固定组件，其以两条条形托板41为支撑，承载平板探测器36、外罩42等做横向移动，其上有防碰装置35来保护平板探测器36；平面驱动组件5是平板横向、纵向移动的驱动部件，其为箱体式结构，横移驱动和纵移驱动均为涡轮蜗杆结构，通过横移涡轮箱26上的驱动齿轮与平板固定组件3上的齿条啮合完成横向移动，纵向涡轮箱上的驱动齿轮与翻转箱体4上的齿条啮合做完成纵向移动，横向移动的导向元件为条形托板41上的滚动直线导套副43，而纵向移动的导向元件为直线导轨，翻转箱体4为整个平面运动机构的载体，为箱体式结构，他与主动转轴13连接，由驱动装置8提供动力带着整个平面机构做翻转运动，且驱动装置8和平板固定组件3相对其做纵向运动。

Claims (6)

1.一种EPID机械臂，包括翻转机构（2）和平面移动机构（1），翻转机构（2）上设有主动转轴（13）和支臂轴承座（6），其特征在于，翻转机构（2）与平面移动机构（1）是由主动转轴（13）通过支臂轴承座（6）连接在一起的；

所述翻转机构（2）包括箱体支架和滚珠丝杠副（11），滚珠丝杠副（11）的一侧设有直线导轨副（14），另一侧设有连杆机构，所述连杆机构包括主动杆（10）和被动杆（12），滚珠丝杠副（11）上设有丝母座（9），直线导轨副（14）上设有滑块（15），所述丝母座（9）一方面与滑块（15）相连接，另一方面连接着主动杆（10），主动杆（10）通过转轴和轴承连接着被动杆（12），被动杆（12）连接着主动转轴（13），主动转轴（13）穿过箱体支架，所述滚珠丝杠副（11）下端还设有驱动装置（8）；

所述平面移动机构（1）包括平板固定组件（3）和平面驱动组件（5），平面驱动组件（5）包括驱动架（24），驱动架（24）的底部设有平板，上部设有两个直筒（32），驱动架（24）内部设有横移编码器组件（25）和横移涡轮箱（26），横移编码器组件（25）和横移涡轮箱（26）通过皮带进行连接，横移涡轮箱（26）的驱动齿轮穿过驱动架（24）的上端，驱动架（24）的上侧固定有横移限位开关（30）和横移电位器组件(33)，横移电位器组件(33)的齿轮露在驱动架（24）的上侧，与横移涡轮箱（26）上的驱动齿轮相平行；平板外侧设有纵移电位器组件（27）、纵移涡轮箱（28）、纵移编码器组件（29）以及纵移限位开关(34)，纵移电位器组件（27）和纵移涡轮箱（28）的驱动齿轮穿过平板；

所述驱动装置（8）包括驱动座（16）和电机（23），驱动座（16）上固定着电机法兰（22），电机（23）固定在电机法兰（22）上，电机（23）下端设有电机轴，电机轴外围自内向外依次套有电机齿轮（19）和电机轴承座（21），电机齿轮（19）和电机轴承座（21）之间设有电机轴承（20）， 电机轴承座（21）固定在驱动座（16）上，电机齿轮（19）一侧设有丝杠齿轮（18），丝杠齿轮（18）外围设有丝杠轴承座（17）；电机法兰（22）和电机轴承座（21）与驱动座（16）之间设有0-0.5mm的缝隙（46），该缝隙（46）为可调缝隙（46）。

2.根据权利要求1所述的EPID机械臂，其特征在于，平板固定组件（3）包括平板探测器(36)，平板探测器(36)的上方设有外罩（42），平板探测器(36)上端的一侧设置防护板(37)，下端设置条形托板(41)，平板探测器(36)夹在防护板(37)与条形托板(41)之间，所述条形托板(41)为两条，两条条形托板(41)之间设置有传动齿条（44）和滚动直线导套副（43），所述传动齿条（44）位于滚动直线导套副（43）之间，条形托板(41)的一侧还设有防碰装置(35)，所述防碰装置(35)位于外罩（42）与条形托板(41)之间。

3.根据权利要求2所述的EPID机械臂，其特征在于，防碰装置(35)包括弹簧座(38)和微动开关(39)，弹簧座(38)分别固定在外罩（42）和条形托板(41)上，所述弹簧座(38)上设置弹簧(40)，微动开关(39)固定在条形托板(41)上。

4.根据权利要求1所述的EPID机械臂，其特征在于，驱动架（24）为箱体式驱动架（24），驱动架（24）两侧设有机械防碰（31），横移限位开关（30）上设有微动开关(39)。

5.根据权利要求2或3所述的EPID机械臂，其特征在于，条形托板(41)上设有大圆孔（45），大圆孔（45）一侧设有裂隙，滚动直线导套副（43）穿过大圆孔（45），并通过螺钉进行固定。

6.根据权利要求2所述的EPID机械臂，其特征在于，传动齿条（44）通过螺钉固定在条形托板(41)上。