CN106471721B - 带有磁性接口的驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于驱动工具的驱动单元(8)，驱动单元包括带有电机(12)的至少一第一驱动模块(18)以及通过驱动模块(18)围绕轴线(16)旋转地驱动的轮(32)。驱动模块(18)包括包围轮(32)的磁环(22)，磁环与轮(32)以磁力传递连接、并且与电机(12)以机械力传递连接。

Description

带有磁性接口的驱动单元

技术领域

本发明涉及一种带有用于驱动和可拆卸地耦接工具的磁性接口的驱动单元。

背景技术

专利申请WO2007/075864公开了一种机械接口，外科器械可经由机械接口可操作地耦接至外科机器人。所述接口具有在器械侧上四个可旋转的旋转体，机器人侧上的互补设计的四个可旋转的旋转体能够以形状锁合的方式与接口连接。机器人侧旋转体可以由集成在机器人中的驱动单元驱动。通过形状锁合连接，扭矩可以从每个机器人侧旋转体传递至器械侧旋转体。

然而，当将器械耦接到机器人时，必须确保相应的旋转体彼此对准并且不扭曲。否则，器械的耦接会受阻。因此，旋转体必须由使用者手动地相对于彼此定向或者必须提供允许旋转体的自动定向的附加机构。

因此，本发明基于产生的带有用于耦接工具的简化接口的驱动单元的问题，其中旋转体不必为了形状锁合连接而相对于彼此定向。

发明内容

该问题通过带有至少一个第一驱动模块的驱动单元来解决，第一驱动模块包括电机和围绕轴线以旋转方式通过驱动模块驱动的第一轮，其中驱动模块包括包围第一轮的磁环，第一轮以磁力传递方式与磁环连接，并且电机以机械力传递方式与磁环连接。

优选地选择电动机作为电机。电机经由机械力传递连接驱动磁环，其中电机的驱动力或扭矩通过连接的两个部件之间的机械接触传递。例如齿轮传动的形状锁合连接以及例如皮带传动的摩擦连接可用作机械力传递连接，机械力传递连接将电机的驱动力或扭矩传递至磁环，并且使得磁环围绕轴线旋转。

相反，磁力传递连接以非接触方式将扭矩从磁环传递至由磁环围绕的第一轮。因为第一轮也围绕轴线可旋转地安装，由于磁性相互作用，所以第一轮由旋转的磁环一起带动并因此以旋转方式被驱动。因此，驱动力无形状锁合连接地传递至第一轮是可能的。

为了使磁环可与轮以磁性相互作用接合，磁环在其内圆周上配备有多个永磁体，多个永磁体与轮以磁性牵引力接合。相反地，多个永磁体可分布在轮的外圆周上，多个永磁体与磁环产生牵引力。永磁体有利地磁化围绕对应于配备有永磁体的轮或磁环的部件的圆周分布的铁磁体。

邻近中心磁体的磁体有利地具有与中心磁体相反的极性，以便获得环绕轮的圆周的多个磁场。

电机和磁环之间的机械力传递连接有利地包括齿轮。齿轮特别地被设计为允许高齿轮比的蜗轮。此处，电机可驱动与布置在磁环的外周上的齿轮啮合的蜗杆。

驱动单元可以包括至少两个驱动模块，每个驱动模块具有通过电机围绕轴线以旋转的方式驱动的磁环。驱动模块可以其轴线彼此同轴地布置。至少第二驱动模块的磁环可包围第二轮，并且为了驱动第二轮，磁环能够以磁力传递方式与轮连接。

优选地，驱动模块具有相同的设计，允许增加相同部件的数量，以便使制造经济。

由驱动模块驱动的轮可用于驱动另一个部件。例如，第一轮可与轴连接。如果驱动单元至少包括可由第二驱动模块驱动的第二轮，那么轴可以穿过第二轮延伸。

第二轮可与轴套连接，轴套包围轴并且被安装成可围绕轴移动。以这种方式，第一和第二轮的驱动力是可得到的并且可以从驱动单元的单个驱动侧获得，即驱动单元仅需要一个输出，经由所述输出，两个轮的驱动力可从驱动单元中传出。

原则上，可以选择不同的连接以便将轴与第一轮连接。根据第一变型，轴与轮连接，以形状锁合的方式无法旋转，并且例如借助于榫槽连接仍可轴向移动。这允许扭矩从轮传递到轴，而轴可以相对于轮在轴向方向上自由地移动。

根据第二变型，轴与轮的连接被设计为螺合结构的形式。螺合结构允许轮的旋转运动转换成轴的轴向行进运动。

根据第三变型，第一和第二变型彼此组合，使得驱动单元包括两个驱动模块，每个驱动模块驱动一轮，其中，轴与两个轮中的一个以无法旋转以及轴向可移动的方式连接并借助于螺合结构与另一个轮连接。这意味着，轴可通过一个轮旋转地调整，并且通过另一个轮在轴向方向上调整。

为了在多个驱动模块内置在驱动单元中的情况下实现紧凑布置，驱动模块可沿着共用轴线间隔布置。

磁环和由磁环包围的轮优选地通过气隙或中间空间分开，经由气隙或中间空间可传递磁力。如果多个驱动模块间隔布置，那么各个驱动模块的中间空间优选地设计成彼此轴向对准。为了这个目的，相应轮的外直径和相应磁环的内直径例如可各自在尺寸上相同。

例如以套筒的形式的对细菌不可渗透的屏障可穿过中间空间延伸。套筒优选地由不可磁化的材料制成，以防止与磁环或轮的磁性连接。然而，套筒允许磁环和轮之间的磁力传递连接。

对细菌的不渗透性的属性实现了防止需要保持无菌的工作空间的污染的保护功能。这意味着驱动单元例如可在手术室中使用以便驱动外科工具。

每个驱动模块优选地包括安装区段，在安装区段中驱动模块的磁环通过至少一个滚子轴承保持。安装区段可与驱动单元的壳体牢固地连接。这允许磁环被安装成以便相对于驱动单元的壳体围绕轴线可旋转。

一个或多个磁环优选地承载齿圈，齿圈的外径大于滚子轴承的外径。这意味着，例如，设计为蜗轮形式的机械力传递连接的蜗杆可布置在磁环的外周上并且可与磁环的齿圈啮合。此外，大的齿圈使得齿轮的高齿轮比成为可能。

多个驱动模块的安装区段可彼此插接在一起。这种插接连接简化了组件并且使得所有驱动模块相对于驱动单元的壳体的固定连接成为可能。

由磁环包围的轮可被连接以形成可移除地容纳在磁环中的组件。组件可例如表示工具的操作单元，其中可旋转轮用作控制例如位于工具上的端部执行器的致动的某些工具功能的控制驱动器。

在轮和对应的磁环之间的磁力传递连接使得组件的或工具的简单地更换是可能的，这是因为组件可插入到磁环中或从磁环移除，不需要注意轮相对于磁环的定向，因为与形状锁合连接相反，不需要力传递元件、即在这种情况下为轮和磁环的相互定向。

轮优选地通过滚子轴承以可旋转且轴向不可移动的方式彼此连接。这使得可以实现简单的结构，特别是形成组件，在简单结构中类似于磁环的轮以交错的间隔布置并且围绕共用的纵向轴线相对于彼此可旋转。

组件可包括两个接触元件，轮布置在两个接触元件之间，并且两个接触元件径向固定至容纳磁环的壳体。这些接触元件可以是锥形形式的并且可支撑在壳体中相应形成的接触面上。这意味着组件的轮与磁环的共用轴线同轴地安装在壳体中，并且相对于轮对应的磁环围绕轮的圆周保持恒定的气隙。

附图说明

在下面参照附图对示例性实施例的描述中解释本发明的其它特征和优点，其中：

图1示出了装配有器械的机器人，

图2示出了通过具有插入的器械的驱动单元的横截面，

图3示出了通过没有器械的驱动单元的横截面，

图4示出了器械，

图5示出了通过驱动单元的驱动模块的横截面，

图6示出了在器械的近端处的横截面中的操作单元，

图7示出了具有转动机构和处于伸出位置的端部执行器的器械的远端，

图8示出了来自图7处于成角度位置的器械的远端，

图9示出了器械的远端的横截面，

图10示出了器械的致动可能性的以表格形式的概览；

图11示出了具有处于打开位置的端部执行器的夹持器的器械的远端；

图12示出了带有相对于转动机构旋转的端部执行器的器械的远端；

图13示出围绕器械的纵向轴线旋转的远端；

图14示出了转动机构的第二实施例的远端；

图15示出了转动机构的第三实施例的远端；

图16示出了转动机构的第四实施例的远端。

具体实施方式

图1示出了机器人10和耦接至机器人10的器械30。机器人10包括固定元件1，固定元件用于将机器人10固定至任何合适的物体。连接至固定元件1的是铰接接头2，铰接接头将臂元件5与固定元件1可旋转地连接。第二臂元件6经由铰接接头3与臂元件5可旋转地连接。输入装置7经由另一个铰接接头4连接至臂元件6，输入装置使得使用者可以控制机器人10和/或器械30。

三个铰接接头2、3和4中的每一个具有垂直于彼此定向的两个旋转轴线，使得在铰接接头的两个连接侧上的旋转运动是可能的。这意味着机器人10可在六个自由度上移动。为了允许机器人10的相应控制，输入装置7优选地具有也可在六个自由度上手动移动的盖(cap)。这种机器人控制装置的更详细的解释可在申请人的至今仍未公布的专利申请DE102013019869中找到。

机器人10的远端由驱动单元8形成，驱动单元经由凸缘9与输入装置7牢固地连接。器械30可与驱动单元8可更换地耦接，并且可由驱动单元8驱动或致动。

图2示出了具有插入的器械30的驱动单元8的横截面图，图3示出了无器械的驱动单元8的横截面图，图4示出了与驱动单元8分离的器械30。

器械30具有操作单元19，操作单元带有四个轮31、32、33和34、底座元件46以及接触元件45，邻近左边的底座元件46紧靠左手边外轮31，邻近右边的接触元件45紧靠右手边外轮34。轮31、32、33和34可相对于彼此并相对于底座元件46和接触元件45旋转，以便驱动借助于转动机构79与轴套44的连接的端部执行器60的运动。底座元件46和接触元件45成形为使得在端部执行器60的方向上成锥形地逐渐减小。

驱动单元8具有与凸缘9牢固连接的壳体15。驱动单元8沿着轴线16整个是中空的，使得为了将器械30与驱动单元8耦接，器械30可从一侧沿着轴线16引入驱动单元8中。

在器械30的耦接状态下，接触元件45抵靠在驱动单元8的壳体15中的相应形成的限位挡块39上静置。限位挡块39在壳体15中是装有弹簧的，并且在器械30上施加预加载力。

壳体15的与限位挡块39相对的侧面具有另一个限位挡块40，器械30的底座元件46在耦接状态下抵靠在所述另一个限位挡块上静置。限位挡块40优选也对应于底座元件46成锥形地形成。

限位挡块39和40防止器械30通过沿轴向方向的滑动。器械30在轴向方向上和在径向方向上从轴线16开始的限定的插入位置通过两个限位挡块39和40以及器械30的接触元件45和底座元件46的锥形设计被确定。如图2所示，限定的插入位置允许通过器械30延伸的纵向轴线38与通过驱动单元8延伸的轴线16的同轴对准。

保持元件58优选地设置在壳体15上，保持元件在耦接状态下可拆卸地将器械30与壳体15固定，以便防止底座元件46相对于壳体15旋转或防止底座元件在驱动单元8内沿轴线16轴向滑动。保持元件58可包括在由铁磁体材料组成的底座元件46上施加保持力的磁体。

四个相同的驱动模块18内置在驱动单元8中。第一驱动模块包括由电机11驱动的磁环21、第二驱动模块包括由电机12驱动的磁环22、第三驱动模块包括由电机13驱动的磁环23并且第四驱动模块包括由电机14驱动的磁环24。每个磁环包括装配有磁体25的中空圆柱形内区段以及从内区段径向地突出的形式为齿圈28的外区段。所有四个磁环21、22、23和24安装在壳体15中，各自具有至少一个滚子轴承29，在这种情况下在外区段的每一侧上具有两个滚子轴承29。

为了表示所有四个驱动模块18，参考第二驱动模块18的示例，图5示出了四个驱动模块的结构和功能原理。驱动模块18具有稳定的安装区段20。电机12与安装区段20牢固地连接并驱动齿轮26。

齿轮26在这种情况下被设计为蜗轮并且具有与齿圈28啮合的蜗杆27。蜗杆27借助于轴承17相对于安装区段20可旋转地安装，并将由电机12产生的扭矩传递至磁环22以便围绕轴线16以旋转方式驱动磁环。磁环22因此用作为蜗轮并且以机械力传递方式与电机12连接。

从图3中可以看出，各个驱动模块18经由各个驱动模块的安装区段20彼此插接在一起，其中每个安装区段20在图3中每个安装区段的右侧上具有一突起，突起接合在安装区段20邻近右边中的互补凹槽中，使得齿圈28被不同的安装区段20夹持在右边和左边。一方面，插接连接允许在安装区段20之间的模块化型结构以及固定对准。另一方面，安装区段20用于附接至驱动单元8的壳体15的目的，利用安装区段将各个驱动模块例如拧紧在一起，或者利用安装区段也可将各个驱动模块插接连接。

四个驱动模块18彼此紧靠地布置并且彼此同轴地对准，使得每个磁环21、22、23和24可围绕共用轴线16旋转。四个驱动模块18的电机可单独地控制，使得磁环21、22、23和24可设定为彼此独立地旋转。

如果磁环21、22、23、24旋转，那么固定到相关磁环的磁体25随磁环一起旋转。永磁体优选地用作为磁体25。可替代地，也可以使用电磁体。

器械30的操作单元19的四个轮31、32、33、34围绕器械30的纵向轴线38同心地布置，并且当器械30与驱动单元8耦接时，四个轮中的每一个被磁环21、22、23、24包围，也就是说磁环21围绕轮31同心地布置、磁环22围绕轮32同心地布置等等(参见图2和图4)。

每个轮31、32、33、34在其圆周上具有形式为多个铁磁体36的驱动力传递结构，铁磁体36与磁体25以磁性地牵引力接合。电机驱动的磁环21、22、23和24因此一方面用于允许器械30与驱动单元8可拆卸地耦接，并且另一方面用于将扭矩传递至对应于相应的磁环21、22、23和24的器械30的操作单元19的轮31、32、33和34。换句话说，每个磁环21、22、23、24以磁力传递方式与对应的轮31、32、33、34连接。

图6以横截面示出了器械30的操作单元19。成对的四个轮31、32、33、34各自经由滚子轴承47彼此连接，以便可围绕纵向轴线38旋转并且以固定的间隔彼此紧靠布置。左手边外轮31通过按压至底座元件46上的轴承47可旋转地被支撑在底座元件46上。右手边外轮34通过按压入接触元件45中的轴承47被支撑在接触元件45上。

在轴承47布置在两个轮31、32、33、34之间的情况下，轴承47的外圈被按压入轮31、32、33、34中的一个轮中，并且轴承47的内圈被按压至另一个轮31、32、33、34上。

布置在轮31、32、33、34的每一侧的轴承47确保了由轴承47连接的构造元件的轴向结合力。

如图6中所示，铁磁体36可在轴承47的轴向方向上重叠，以便最佳地利用在轮的圆周上的可用的表面积。

邻近左手边轮31的轮32与第一轴42不可旋转地连接。不可旋转连接是形式为具有第一轴42连接的榫舌55以及凹进在轮32中槽54的榫槽连接，并且使得在第一轴42和轮32之间的轴向相对运动以及扭矩传递是可能的。榫舌55可在这种情况下形成右手边套筒52的部分，第一轴42与右手边套筒的部分牢固地连接。代替榫槽连接，也可选择例如花键轴连接。

第一轴42借助于外螺纹56接合在邻近右手边轮34的轮33的内螺纹53中。外螺纹56位于与第一轴42牢固地连接的套筒52上。

外螺纹56和内螺纹53形成螺合结构，螺合结构将第二轮33的旋转运动转换成第一轴42沿纵向轴线38的平移运动。螺纹的螺距确定芯/螺纹比以及因此每转一圈的前进量。

槽54和榫舌55的在长度方面的不同确定第一轴42的运动的轴向自由度。可替代地，可选择其它旋转-平移转换齿轮机构，例如滚珠丝杠驱动器。

两个轮32、33可以共操作，使得当两个轮32、33中的一个的旋转时，第一轴42沿纵向轴线38执行平移或轴向运动，并且在轮32、33两者同时旋转时，第一轴执行围绕纵向轴线38的旋转运动。

轮34与轴套44牢固地连接，轴套与第一轴42同轴地布置并且包围第一轴。通过第三轮34的旋转，轴套44被驱动并围绕纵向轴线38相对于第一轴42旋转。借助于转动机构79与轴套44连接的端部执行器60也由此围绕纵向轴线38旋转。

在这种情况下第一轴整个是中空的，在第一轴42内，第二轴41与纵向轴线38同轴地布置。第二轴41以可旋转和轴向固定的方式借助于(滚子)轴承49与第一轴42连接，即第一轴42和第二轴41之间的相对运动仅可能通过旋转运动、而不是通过轴向运动。因此，第二轴41可围绕共用纵向轴线38相对于第一轴42旋转，并且在第一轴42的轴向运动的情况下，第二轴由第一轴一起带动，使得第二轴41总是与第一轴42一起沿轴向方向移动，但第二轴可独立于第一轴旋转。

第二轴41与轮31不可旋转地连接。不可旋转的连接形式为具有与第二轴41连接的榫舌50和凹进在轮31中的槽48的榫槽连接，并且使得在第二轴41和轮31之间的轴向相对运动以及扭矩传递是可能的。在第一轴42的轴向运动期间，在第二轴41与轴向运动一起被带动的范围内，第二轴41可在轮31中沿轴向方向自由移动。

在这种情况下，榫舌50可以形成左手边套筒51的部分，第二轴41与左手边套筒的部分牢固地连接。代替榫槽连接，也可选择例如花键轴连接。槽48和榫舌50在长度方面的不同确定了第二轴41的运动的轴向自由度。由于第一和第二轴沿轴向方向一起移动，槽48和榫舌50在长度方面的不同等于槽54和榫舌55在长度方面的不同。

位于器械30的远端上的端部执行器60经由转动机构79与轴套44可转动地连接。转动机构79包括与轴套44牢固连接的近端构件61。在本发明的进一步的发展中，近端构件61和轴套44可形成为单个部分。

耦接到端部执行器60的底座63的转动机构79的远端构件62可转动地连接至近端构件61。

近端构件61和远端构件62的可转动连接可通过转动轴承的任何设计形成，在转动轴承中近端构件61用作远端构件62的推力轴承。如图7(有隐藏的边缘)和图8(无隐藏的边缘)示出，在本示例性实施例中，带槽引导系统被选作为转动轴承，在转动轴承中，在近端构件61中形成引导槽72并且在远端构件62中形成引导槽75。

一个构件61、62的引导槽72、75与固定至另一个构件62、61的螺栓73、74相互作用，其中引导槽72、75的路线用作为用于螺栓73、74的引导。至少一个引导槽72、75具有不平行于器械30的纵向轴线38延伸的路线。路线优选是直线的、但可替代地也可是弯曲的。

在远端构件62的相对运动的情况下，在引导槽72、75中引导的螺栓73、74跟随引导槽的路线并且使远端构件62相应地转动，由此纵向地延伸穿过端部执行器60的端部执行器轴线76相对于器械30的纵向轴线38成角度。如图9中所示，围绕垂直于纵向轴线38定向的转动轴线78进行转动运动。耦接到远端构件62的端部执行器60相应地连同转动运动一起转动。

端部执行器60可在图9中的方向上或在与图9中的方向相反的方向上(如图8中所示)转动。在一个方向上或在相反方向上的转动运动都围绕垂直于纵向轴线38的平行定向的转动轴线进行。在图9中，端部执行器60围绕转动轴线78转动，在图8中端部执行器围绕与转动轴线78相距一定距离并与其平行延伸的转动轴线(未示出)转动。

在本发明的替代实施例中，转动机构可仅利用单个带槽引导系统来实现，在带槽引导系统中，引导槽凹进在近端构件中或凹进在远端构件中，并且与另一个构件上的螺栓相互作用，并且螺栓在引导槽的方向上具有细长的横截面，螺栓不可旋转地接合在引导槽中。

第一轴42和第二轴41具有至少一个柔性部分区域。柔性部分区域延伸通过转动机构79，并且在远端构件62的转动运动的情况下使得第一轴42和第二轴41可以相应地随柔性部分区域一起转动。柔性部分区域优选在两个轴41、42中可弹性变形。

如图9所示，第一轴42的远端与端部执行器60的底座63牢固地连接。这意味着端部执行器60的底座63可借助于第一轴42移动。如果第一轴42以旋转方式被驱动，那么底座63相对于转动机构79围绕端部执行器轴线76旋转。

如果第一轴42沿轴向被驱动，那么端部执行器60的底座63沿轴向方向移动，由此与底座63连接的转动机构79的远端构件62同时沿引导槽72或75滑动并且围绕转动轴线78执行转动运动，即端部执行器60可通过第一轴42的轴向运动转动。

如果轴套44以旋转方式被驱动，那么转动机构79与端部执行器60一起围绕纵向轴线38旋转。

端部执行器根据器械30的预期目的(例如工业或外科应用)被设计，并且包括例如照相机、光源、刀片、焊接电极或任何其它类型的工具。在本示例性实施例中，端部执行器60被设计为夹持器工具，并且具有两个夹持器64和65，两个夹持器都与底座63连接以便围绕夹持器轴线68旋转。

底座63借助于轴承71与转动机构79的远端构件62连接以便围绕穿过远端构件62和底座63延伸的端部执行器轴线76旋转。

两个夹持器64和65都与致动构件66连接。连接被设计为带槽引导系统，在带槽引导系统中优选地，每个夹持器64和65具有引导槽70，并且致动构件66承载对应的螺栓69。可替代地，可选择相反的布置。

致动构件66安装成以便可沿着端部执行器轴线76轴向地移位。致动构件66的运动由第二轴41驱动。为了这个目的，驱动元件77附接在轴41的远端上，驱动元件借助于螺合结构67与致动构件66接合。螺合结构67将第二轴41的旋转运动转换为致动构件66沿端部执行器轴线76的轴向运动。

由于致动构件66的移位，螺栓69沿端部执行器轴线76移动并且沿着由引导槽70限定的路径滑动。螺栓69由此侧向地压靠引导槽70，使得根据致动构件66的运动方向夹持器64和65一起张开或夹紧。有利地，引导槽70形成为使得当致动构件66远离底座63移动时夹持器64和65被一起按压，并且当致动构件66朝向底座63移动时夹持器64和65张开以便当闭合夹持器64、65时从螺栓69作用在夹持器64、65上的力转换成最大可能的夹紧力。

与夹持器64、65相关联的引导槽70及夹持器的夹持器轴线68布置成使得夹持器轴线68延伸到带槽引导系统的引导槽70的外部。这防止在夹持器64、65的相应引导槽70中引导的螺栓69能够占据与夹持器64、65的夹持器轴线68重合的位置，即夹持器轴线68和螺栓69始终彼此间隔开，使得作用在螺栓上的力总是产生围绕夹持器轴线68的扭矩。

如图9中所示，引导槽70可位于紧靠垂直于端部执行器轴线76定向的平面，其中夹持器64、65的夹持器轴线68在不与该平面相交地延伸。在本示例性实施例中，引导槽70在该平面和夹紧区域或相应夹持器64、65的尖端之间延伸，以便尽可能使用用于夹持器64、65的可用构造空间。

为了在夹紧夹持器时在夹持器64、65上施加最大可能的扭矩，在夹持器64、65的闭合状态下，螺栓69必须在引导槽70中占据一位置，在引导槽中，在螺栓69和夹持器64、65的夹持器轴线68之间存在最大的距离。为了这个目的，每个夹持器64、65的引导槽70设计成使得引导槽70的面向夹持器轴线68的端部与端部执行器轴线76的距离小于引导槽70的背离夹持器轴线68的端部与端部执行器轴线76之间的距离。在这种情况下，当螺栓69远离夹持器轴线68并朝向夹持器64、65的夹紧区域移动时夹持器64、65闭合。

为了提供具有良好稳定性以及使其紧凑的端部执行器60，如图1中所示，在致动构件66中为每个夹持器64、65设置切口80。一方面，螺栓69被保持在致动构件66中的相应切口80的两侧，使得切口80形成用于螺栓69的容纳空间。另一方面，在闭合状态下，夹持器64、65可被支撑抵靠切口80的侧向接触表面。这防止夹持器64、65在保持较重负载时向侧面弯曲。此外，夹持器64、65的这种容纳空间防止螺栓68从螺栓引导槽70中滑出。

连续通道43可集成在器械30内，通道可以用于传导介质，例如以便冲洗端部执行器60或由端部执行器60夹持的物体，或者以便传导气体。如图6和图9中所示，通道43优选地穿过第二轴41中的容腔形成。

器械30还可在近端具有手柄37，手柄与第二轴41(参见图4和图6)不可旋转地连接。该手柄37可用于以便将器械30插入驱动单元8中或者将器械移除。第二轴41可通过手柄37的手动旋转被致动，从而如上面解释地控制夹持器。这使得使用者可在电动驱动功能失效的情况下经由驱动单元8手动打开夹持器64、65。

图10以表格形式列出了各个致动可能性并且再次示出了轮31、32、33和34、轴套44和轴41和42的功能原理以及它们对端部执行器60的致动的影响。在以下致动之间进行区分：夹持器64、65的致动(参见图11)；端部执行器60围绕转动轴线78的转动(参见图8和图9)；端部执行器60围绕端部执行器轴线76的旋转(参见图12)以及转动机构79与端部执行器60一起围绕纵向轴线38的旋转(参见图13)。必须需要被驱动以便执行相关致动的轮用“X”标记。通过从动轮引起的轴套和轴的运动用“R”或用“A”标记，其中“R”限定旋转运动并且“A”限定轴向运动。

因此，第二轴41通过在其自身上的第四轮31的旋转而旋转。第二轴41的旋转方向确定致动构件66是朝向底座63还是远离底座移动，以及相应地迫使夹持器64和65是一起张开还是闭合。

第一轴42通过第二轮33的旋转沿轴向方向移动。第二轴41由第一轴42一起带动并且因此也沿轴向方向移动。第一轴42的轴向运动导致端部执行器60的底座的移位，所述移位叠加在围绕与底座63连接的转动机构79的远端构件62的转动轴线78的转动运动上。

为了使端部执行器60相对于转动机构79围绕端部执行器轴线76旋转，通过第一轮32和第二轮33的同步旋转将第一轴42设定为旋转。为了避免由第一轴42和第二轴41之间的旋转速度的不同而引起的致动构件66的行进运动，行进运动将触发夹持器64和65的致动，通过驱动第四轮31第二轴41也与第一轴42同步地旋转。

轴套44以及因此与轴套连接的转动机构79通过驱动第三轮34围绕纵向轴线38旋转。为了也使端部执行器60与转动机构79一起旋转，所有轮31至34可同时被驱动，使得两个轴41和42与轴套44一起旋转。

图14至图16示出了转动机构79的可替代的实施例。在图7中示出的实施例中，近端构件61的引导槽72与器械30的纵向轴线38不平行延伸或倾斜一定角度延伸，并且远端构件62的引导槽75与端部执行器轴线76不平行延伸或倾斜一定角度延伸。与此相对比，图14示出了转动机构79，其中引导槽72、75中的一个引导槽平行于轴线38、76中的一个延伸；在这种情况下，然后远端构件62的引导槽75平行于端部执行器轴线76延伸。

与图7、图15示出了转动机构79相对比，其中螺栓73和74布置在一个构件62中，并且引导槽72和75布置在另一个构件61中。在该变型中，两个螺栓73和74因此总是以彼此相同的距离间隔开。

图16示出了仅具有一个引导槽72和仅具有一个螺栓73的转动机构79。因为在这种情况下螺栓73比图7中更宽，所以螺栓能够以其自身被不可旋转地抵靠引导槽72支撑，即因此可以省去用于远端构件62在近端构件61上的扭矩的支撑的第二带槽引导系统。

附图标记列表

1固定元件 30器械

2铰接接头 31第四轮

3铰接接头 32第一轮

4铰接接头 33第二轮

5臂元件 34第三轮

6臂元件 35(未分配)

7输入装置 36铁磁体

8驱动单元 37手柄

9凸缘 38纵向轴线

10机器人 39限位挡块

11电机 40限位挡块

12电机 41第二轴

13电机 42第一轴

14电机 43通道

15壳体 44轴套

16轴线 45接触元件

17轴承 46底座元件

18驱动模块 47(滚子)轴承

19操作单元 48槽

20安装区段 49轴承

21第一磁环 50榫舌

22第二磁环 51套筒

23第三磁环 52套筒

24第四磁环 53内螺纹

25磁体 54槽

26(蜗杆)齿轮 55榫舌

27蜗杆 56外螺纹

28齿圈 57喷射器

29滚子轴承 58保持元件

59屏障

60端部执行器

61近端构件

62远端构件

63底座

64第一夹持器

65第二夹持器

66致动构件

67螺合结构

68夹持器轴线

69螺栓

70引导槽

71轴承

72引导槽

73螺栓

74螺栓

75引导槽

76端部执行器轴线

77驱动元件

78转动轴线

79转动机构

80切口

Claims (11)

1.一种驱动单元(8)，所述驱动单元带有包括电机(12)的至少一个第一驱动模块(18)以及围绕轴线(16)以旋转方式通过所述第一驱动模块(18)驱动的第一轮(32)，其特征在于，所述第一驱动模块(18)包括包围所述第一轮(32)的磁环(22)，所述第一轮(32)以磁力传递方式与所述磁环连接，并且所述电机(12)以机械力传递方式与所述磁环连接，所述驱动单元包括至少一个第二驱动模块(18)，所述第二驱动模块与所述轴线(16)同轴布置，所述第二驱动模块带有通过另一个电机(13)以旋转方式驱动的另一个磁环(23)，以及所述驱动单元包括由所述另一个磁环(23)包围的第二轮(33)，所述第一轮(32)以机械力传递方式与穿过所述第二轮(33)延伸的轴(42)连接，所述轴(42)与所述第一轮(32)的连接以形状锁合的方式无法旋转且仍轴向可移动，所述驱动模块(18)沿着所述轴线(16)间隔布置，所述第一驱动模块(18)和所述第二驱动模块(18)中的每一个在所述磁环(22、23)和所述轮(32、33)之间具有中间空间，并且所述第一驱动模块(18)和所述第二驱动模块(18)的中间空间彼此轴向对准，所述驱动单元(8)包括穿过所述中间空间延伸的细菌不可渗透的屏障(59)。

2.根据权利要求1所述的驱动单元(8)，其特征在于，多个永磁体(25)围绕所述第一轮(32)的圆周或所述磁环(22)的圆周分布。

3.根据权利要求1或2所述的驱动单元(8)，其特征在于，所述机械力传递连接包括齿轮连接。

4.根据权利要求1所述的驱动单元(8)，其特征在于，所述第二轮(33)与所述轴(42)的连接是螺纹连接。

5.根据权利要求1或4所述的驱动单元(8)，其特征在于，每个驱动模块(18)包括一安装区段(20)，在所述安装区段中所述驱动模块(18)的磁环(22、23)由至少一个滚子轴承(29)保持。

6.根据权利要求5所述的驱动单元(8)，其特征在于，所述磁环(22、23)承载齿圈(28)，所述齿圈的外直径大于所述滚子轴承(29)的外直径。

7.根据权利要求5所述的驱动单元(8)，其特征在于，多个驱动模块(18)的所述安装区段(20)彼此插接连接。

8.根据权利要求1或4所述的驱动单元(8)，其特征在于，由所述磁环(22、23)包围的轮(32、33)被连接以形成可移除地容纳在所述磁环(22、23)中的组件。

9.根据权利要求8所述的驱动单元(8)，其特征在于，所述轮(32、33)通过滚子轴承(47)以可旋转且轴向不可移动的方式彼此连接。

10.根据权利要求8所述的驱动单元(8)，其特征在于，所述组件包括两个接触元件(45、46)，所述轮(32、33)布置在所述两个接触元件之间，并且所述两个接触元件径向固定至容纳所述磁环(22、23)的壳体(15)。

11.根据权利要求1或2所述的驱动单元(8)，其特征在于，所述机械力传递连接包括蜗轮连接。

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