CN106671699B - 一种电动控制医疗脚轮装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动控制医疗脚轮装置，包括顶盖、外套A、外套B、步进电机组件、导向机构、上齿柱、下齿柱、套筒、轴承、轴承套、T型螺帽、六角杆、弹簧、齿座盖、上齿盘、下齿盘、齿座、塑料支架、球头万向节、刹车杆、轮子、支架和控制模块。本发明装置只需提供24V或者36V的直流电源作为动力源，通过控制步进电机开关按钮，实现对脚轮静止、万向和直行三个档位的任意切换。本发明结构紧凑，响应速度快，并且非常人性化，为以后各种医疗移动装置实现智能化提供了便捷之处。

Description

一种电动控制医疗脚轮装置
技术领域
本发明属于医用机械研究领域，具体涉及一种电动控制医疗脚轮装置。
背景技术
脚轮的应用非常广泛，几乎涉及任何行业。根据不同行业的需求，人们不断的发明各式各样的脚轮，在全世界大约有150000种不同的脚轮用在各行各业。随着医疗水平的进步，对于医疗移动装置，如病床、轮椅、手术车等，要求能够实现移动装置操控的智能化，因而对医疗脚轮提出了特殊要求。以前的机械式脚轮，是通过人力机械装置，护理人员或者工作人员控制行走系统--脚轮，实现移动装置的直行、转弯和静止等功能，为了满足现代病人单独使用智能病床、智能轮椅等装置的个性要求，因此需要开发一种适合智能病床、智能轮椅的电动控制医疗脚轮装置。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种全新的电动控制医疗脚轮装置，能够方便病人或者医护人员实现按钮控制，从而实现脚轮的直行、拐弯和静止三个功能。
本发明的技术方案是：一种电动控制医疗脚轮装置，包括步进电机组件、导向机构、上齿柱、下齿柱、套筒、轴承组件、支架、六角杆、上齿盘、下齿盘、刹车杆、塑料支架、球头万向节、轮子A、轮子B和控制模块；
所述步进电机组件装在外套A和外套B的限位槽中；所述外套A和外套B上端通过顶盖卡住，下端的阶梯槽与套筒上的台阶接触；所述步进电机组件上的螺纹滑块和上齿柱通过螺栓连接；所述上齿柱和下齿柱通过各自的导向筋条在导向机构的导向槽里上下滑动，上齿柱的下端和下齿柱的上端通过齿啮合方式连接；所述导向机构通过销钉固定在套筒上；所述下齿柱的下端与T型螺帽以顶压的方式连接，所述T型螺帽与六角杆通过螺纹连接，所述六角杆穿过套筒内腔、且可上下移动；所述六角杆上套装有长弹簧，所述长弹簧上端与T型螺帽紧固连接，下端与套筒内腔设有的台阶紧固连接；所述轴承组件的内圈与套筒外圈通过过盈配合连接，通过铆套筒下端余量将轴承组件、套筒和支架连接；
所述上齿盘凸台穿过齿座盖并固定在齿座盖上，所述下齿盘凸台穿过齿座并固定在齿座上，下齿盘和齿座之间安装有短弹簧，所述齿座和齿座盖通过铆钉连接；所述六角杆上的齿盘和方形台阶装在上齿盘和下齿盘之间，且随六角杆上下移动；所述齿座盖通过铆钉固定在支架上；
所述球头万向节上端与六角杆下端螺纹连接，球头塞进塑料支架的球形槽中；刹车杆套筒装在塑料支架的双U型槽中；所述刹车杆依次穿过支架上的方形槽和塑料支架上的双U型套筒；所述塑料支架与支架通过铆钉连接；通过轮子铆钉依次将轮子A、第一轴承6002、限位套筒A、支架、限位套筒B、第二轴承6002和轮子B连接；
所述控制模块与步进电机组件电连接，通过控制步进电机组件的开关，来控制轮子的直行、转向和静止。
上述方案中，所述步进电机组件上的螺纹滑块和上齿柱分别开有个相同大小的螺纹孔，并且各个孔之间呈120°，螺纹滑块和上齿柱通过螺栓连接。
上述方案中，所述导向机构为一圆柱套筒，外圈设有个方形长导向槽，并且两两呈60°均匀分布，每两个导向槽之间设有3个斜面台阶；
所述上柱齿为一圆柱套筒，下端面设有多个齿，齿的后端设有筋条，筋条的下端呈V型结构，并且能够与齿啮合，上端是方形结构保证上柱齿沿着导向机构的导向槽里滑动；
所述下柱齿为一圆柱套筒，上端设有多个齿，并且能够与上柱齿的齿面啮合，齿的后面设有筋条，筋条的下端面为斜面，并且倾斜角度和导向机构的斜面角度大小相同。
上述方案中，所述斜面与水平面呈15°～25°，并且所述斜面之间在圆周上呈20°均匀分布。
上述方案中，所述轴承组件包括轴承51104、上轴承套、下轴承套和轴承6903；
所述轴承51104和上轴承套过盈配合连接，所述轴承6903和下轴承套过盈配合连接；所述套筒外圈分别与轴承51104、上轴承套、下轴承套和轴承6903的内圈通过过盈配合连接；所述轴承51104上端和套筒台阶连接，且通过套筒下端余量将轴承51104、上轴承套、下轴承套、轴承6903、套筒和支架连接在一起。
上述方案中，所述套筒下端余量为2～4mm。
上述方案中，所述塑料支架一端设有球形槽，一端设有双U型槽，并且两端距离支点的长度比值为2～4。
上述方案中，所述刹车杆依次穿过支架上的方形槽和塑料支架上的双U型套筒，并且呈轴对称，两端距离轮子A、轮子B内侧分别有0.1～0.3mm左右的间隙。
上述方案中，所述刹车杆横截面是梯形，所述轮子A和轮子B脚轮上设有梯形凹槽，所述刹车杆可以卡在梯形凹槽里。
上述方案中，所述控制模块为单片机或者PLC。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述的一种电动控制医疗脚轮装置，在步进电机上外接一个24V或者36V的电源，通过单片机或者PLC来控制电机的开关，最终医护人员或者病人通过开关按钮来实现病床或者轮椅的直行、万向和静止三个档位的任意切换。本发明结构紧凑，响应速度快，并且非常人性化，为以后各种医疗移动装置实现智能化提供了便捷之处。
附图说明
图1为本发明装置的爆炸立体示意图；
图2为本发明装置静止档位“0”档位的剖视图；
图3为本发明装置转弯档位“1”档位的剖视图；
图4为本发明装置直行档位“2”档位的剖视图；
图5为本发明装置静止档位“0”档位导向机构，上柱齿和下柱齿结构示意图；
图6为本发明装置转弯档位“1”档位导向机构，上柱齿和下柱齿结构示意图；
图7为本发明装置直行档位“2”档位导向机构，上柱齿和下柱齿结构示意图。
图中：1－顶盖，2－步进电机组件，3－导向机构，4－上齿柱，5－下齿柱，6－销钉A，7－销钉B，8－套筒，9－外套A，10－外套B，11－轴承51104，12－上轴承套，13－下轴承套，14－轴承6903，15－支架，16－T型螺帽，17－六角杆，18－长弹簧，19－短铆钉A，20－短铆钉B，21－铆钉A，22－铆钉B，23－上齿盘，24－下齿盘，25－短弹簧，26－齿座，27－齿座盖，28－刹车杆，29－铆钉C，30－塑料支架，31－球头万向节，32－轮子铆钉，33－轮子A，34－第一轴承6002，35－限位套筒A，36－限位套筒B，37－第二轴承6002，38－轮子B，39－刹车杆套筒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图1所示为本发明所述电动控制医疗脚轮装置的一种实施方式，所述电动控制医疗脚轮装置，包括顶盖1、步进电机组件2、导向机构3、上齿柱4、下齿柱5、套筒8、外套A9、外套B10、轴承组件、支架15、T型螺帽16、六角杆17、长弹簧18、上齿盘23、下齿盘24、短弹簧25、齿座26、齿座盖27、刹车杆28、塑料支架30、球头万向节31、轮子A33、轮子B38、刹车杆套筒39和控制模块。
所述步进电机2组件装在外套A9和外套B10的限位槽中，步进电机组件2上下两端分别装有橡胶密封圈；所述外套A9和外套B10上端通过顶盖1卡住，下端的阶梯槽与套筒8上的台阶接触；所述步进电机组件2上的螺纹滑块和上齿柱4分别开有3个相同大小的螺纹孔，并且各个孔之间呈120°，螺纹滑块和上齿柱4通过螺栓连接；所述上齿柱4和下齿柱5通过各自的导向筋在导向机构3的导向槽里从而实现上下滑动，上齿柱4的下端和下齿柱5的上端通过齿啮合方式连接；所述导向机构3通过销钉A6、销钉B7固定在套筒8上；所述下齿柱5的下端与T型螺帽16以顶压的方式连接，所述T型螺帽16与六角杆17通过螺纹连接，所述六角杆17穿过套筒8内腔设有的内六角槽，并且可以上下移动；所述六角杆17上套装有长弹簧18，所述长弹簧18上端与T型螺帽16紧固连接，下端与套筒8内腔设有的台阶紧固连接。
所述轴承组件包括轴承5110411、上轴承套12、下轴承套13和轴承690314；所述轴承5110411和轴承690314分别与上轴承套12和下轴承套13采用过盈配合连接，所述套筒8外圈和轴承内圈通过过盈配合连接，轴承5110411上端和套筒8台阶连接，最终采用铆套筒8下端4mm的余量将轴承5110411、上轴承套12、下轴承套13、轴承690314和支架15连接在一起。
所述上齿盘23凸台穿过齿座盖27并通过弹簧钢丝卡固定在齿座盖27上，所述下齿盘24凸台通过齿座26并且通过弹簧钢丝卡固定在齿座26上，所述齿座26和齿座盖27通过短铆钉A19和短铆钉B20连接；所述六角杆17上的齿盘和方形台阶装在上齿盘23和下齿盘24之间，并且随着六角杆17上下移动；所述齿座盖27通过铆钉A21和铆钉B22固定在支架15上。
所述球头万向节31上端与六角杆17下端通过螺纹连接，球头塞进塑料支架30的球形槽中；所述刹车杆套筒39装在塑料支架30的双U型槽中；所述塑料支架30一端设有球形槽，一端设有双U型槽，并且两端距离支点的长度比值为2，构成力放大机构；所述刹车杆28依次穿过支架15上的方形槽和塑料支架30上的双U型套筒，并且呈轴对称，两端距离轮子A33、轮子B38内侧分别有0.13mm左右的间隙；所述塑料支架30与支架15通过铆钉C29连接；所述轮子A33和轮子B38分别与第一轴承600234和第二轴承600237采用过盈配合连接，所述轮子铆钉32依次通过轮子A33、第一轴承600234、限位套筒A 35、支架15、限位套筒B36、第二轴承600237和轮子B38，并将轮子固定在支架上。所述刹车杆28横截面是梯形，所述轮子A33和轮子B38脚轮上设有梯形凹槽，所述刹车杆28可以卡在梯形凹槽里。
所述导向机构3为一圆柱套筒，外圈设有6个方形长导向槽，并且两两呈60°均匀分布，每两个导向槽之间设有3个斜面台阶，所述斜面与水平面呈20.55°并且斜面之间在圆周上呈20°均匀分布。所述上柱齿4为一圆柱套筒，下端面设有多个齿，齿的后端设有筋条，筋条的下端呈V型结构，并且能够与齿啮合，上端是方形结构保证上柱齿沿着导向槽里滑动。所述下柱齿5为一圆柱套筒，上端设有多个齿，并且能够与上柱齿4的齿面啮合，齿的后面设有筋条，筋条的下端面为斜面，并且倾斜角度和导向机构的斜面角度一样大小。
本发明所述控制模块为单片机或者PLC；在步进电机上外接一个24V或者36V的电源，通过单片机或者PLC来控制电机的开关，最终医护人员或者病人通过开关按钮来实现病床或者轮椅的直行、万向和静止三个档位的任意切换。本发明结构紧凑，响应速度快，并且非常人性化，为以后各种医疗移动装置实现智能化提供了便捷之处。
本发明的工作过程：
如图2所示，当轮子处于“0”挡位置时，六角杆17上的齿盘与上齿盘23完全啮合，使得轮子无法进行转向，同时刹车杆28卡在轮子A33、轮子B38的梯形凹槽里面，使得轮子不能行走，这样一来，整个脚轮就处于完全静止状态，如图5所示，上齿柱4和下齿柱5的筋条均卡在导向机构3的同一导向槽里面，并且长弹簧18处于最小的压缩量。
当需要脚轮从“0”档变到“1”档时，按下步进电机开关按钮，步进电机组件2运行带动上齿柱4下滑，同时上齿柱4带动下齿柱5下滑，在上齿柱4和下齿柱5的筋条均在导向机构3的同一导向槽里面时，上齿柱4和下齿柱5的齿处于不完全啮合状态，当下齿柱5的筋条脱离导向槽时，上齿柱4和下齿柱5完全啮合，此时下齿柱5转动一定角度，当步进电机组件2反转复位时，下齿柱5的筋条斜面跟导向机构3的斜面接触并且到达图6所示的位置。此时，下齿柱5带动六角杆17下移使得六角杆17上的齿盘不跟上齿盘23啮合，同时六角杆17上的方形凸台也不跟下齿盘24接触，而与六角杆17连接的球头万向节31带动塑料支架30一端下移，另一端连接的刹车杆28沿着支架15上的方形槽上移并脱离轮子上的梯形凹槽，这样，脚轮就处于自由的万向状态，如图3所示位置。
当需要脚轮从“1”挡变到“2”挡时，按下步进电机开关按钮，步进电机组件2带动上柱齿4移动，进而带动下柱齿5移出导向槽并转过一定角度，同时带动六角杆17继续下移，当步进电机组件2复位时，下齿柱5的筋条斜面跟导向机构3的斜面接触并且到达图7所示的位置。此时，六角杆17上的方形凸台卡在下齿盘24里面使得脚轮不能转动，同时，刹车杆28也继续远离脚轮上的梯形凹槽，这样，脚轮就处于直行状态，如图4所述位置。
当需要脚轮从“2”档变到“0”档时，当按下步进电机开关按钮时，下齿柱5转过一定角度，当步进电机组件2复位时，下齿柱5的筋条和上齿柱4的筋条又处于同导向槽里并且滑到图5所示位置。此时，六角杆17在长弹簧18的作用下上移到图2所示位置，脚轮完全静止。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动控制医疗脚轮装置，其特征在于，包括步进电机组件(2)、导向机构(3)、上齿柱(4)、下齿柱(5)、套筒(8)、轴承组件、支架(15)、六角杆(17)、上齿盘(23)、下齿盘(24)、刹车杆(28)、塑料支架(30)、球头万向节(31)、轮子A(33)、轮子B(38)和控制模块；
所述步进电机组件(2)装在外套A(9)和外套B(10)的限位槽中；所述外套A(9)和外套B(10)上端通过顶盖(1)卡住，下端的阶梯槽与套筒(8)上的台阶接触；所述步进电机组件(2)上的螺纹滑块和上齿柱(4)通过螺栓连接；所述上齿柱(4)和下齿柱(5)通过各自的导向筋条在导向机构(3)的导向槽里上下滑动，上齿柱(4)的下端和下齿柱(5)的上端通过齿啮合方式连接；所述导向机构(3)通过销钉固定在套筒(8)上；所述下齿柱(5)的下端与T型螺帽(16)以顶压的方式连接，所述T型螺帽(16)与六角杆(17)通过螺纹连接，所述六角杆(17)穿过套筒(8)内腔、且可上下移动；所述六角杆(17)上套装有长弹簧(18)，所述长弹簧(18)上端与T型螺帽(16)紧固连接，下端与套筒(8)内腔设有的台阶紧固连接；所述轴承组件的内圈与套筒(8)外圈通过过盈配合连接，通过铆套筒(8)下端余量将轴承组件和支架(15)连接；
所述上齿盘(23)凸台穿过齿座盖(27)并固定在齿座盖(27)上，所述下齿盘(24)凸台穿过齿座(26)并固定在齿座(26)上，下齿盘(24)和齿座(26)之间安装有短弹簧(25)，所述齿座(26)和齿座盖(27)通过铆钉连接；所述六角杆(17)上的齿盘和方形台阶装在上齿盘(23)和下齿盘(24)之间，且随六角杆(17)上下移动；所述齿座盖(27)通过铆钉固定在支架(15)上；
所述球头万向节(31)上端与六角杆(17)下端螺纹连接，球头塞进塑料支架(30)的球形槽中；刹车杆套筒(39)装在塑料支架(30)的双U型槽中；所述刹车杆(28)依次穿过支架(15)上的方形槽和塑料支架(30)上的双U型套筒；所述塑料支架(30)与支架(15)通过铆钉连接；通过轮子铆钉(32)依次将轮子A(33)、第一轴承6002(34)、限位套筒A(35)、支架(15)、限位套筒B(36)、第二轴承6002(37)和轮子B(38)连接；
所述控制模块与步进电机组件(2)电连接，通过控制步进电机组件(2)的开关，来控制轮子的直行、转向和静止；
所述轴承组件包括轴承51104(11)、上轴承套(12)、下轴承套(13)和轴承6903(14)；
所述轴承51104(11)和上轴承套(12)过盈配合连接，所述轴承6903(14)和下轴承套(13)过盈配合连接；所述套筒(8)外圈分别与轴承51104(11)、上轴承套(12)、下轴承套(13)和轴承6903(14)的内圈通过过盈配合连接；所述轴承51104(11)上端和套筒(8)台阶连接，且通过铆套筒(8)下端余量将轴承51104(11)、上轴承套(12)、下轴承套(13)、轴承6903(14)和支架(15)连接在一起；
所述控制模块为单片机或者PLC。
2.根据权利要求1所述的电动控制医疗脚轮装置，其特征在于，所述步进电机组件(2)上的螺纹滑块和上齿柱(4)分别开有3个相同大小的螺纹孔，并且各个孔之间呈120°，螺纹滑块和上齿柱(4)通过螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的电动控制医疗脚轮装置，其特征在于，所述导向机构(3)为一圆柱套筒，外圈设有6个方形长导向槽，并且两两呈60°均匀分布，每两个导向槽之间设有3个斜面台阶；
所述上齿柱(4)为一圆柱套筒，下端面设有多个齿，齿的后端设有筋条，筋条的下端呈V型结构，并且能够与齿啮合，上端是方形结构保证上齿柱(4)沿着导向机构(3)的导向槽里滑动；
所述下齿柱(5)为一圆柱套筒，上端设有多个齿，并且能够与上齿柱(4)的齿面啮合，齿的后面设有筋条，筋条的下端面为斜面，并且倾斜角度和导向机构(3)的斜面角度大小相同。
4.根据权利要求3所述的电动控制医疗脚轮装置，其特征在于，所述斜面与水平面呈15°～25°，并且所述斜面之间在圆周上呈20°均匀分布。
5.根据权利要求1所述的电动控制医疗脚轮装置，其特征在于，所述套筒下端余量为2～4mm。
6.根据权利要求1所述的电动控制医疗脚轮装置，其特征在于，所述塑料支架(30)一端设有球形槽，一端设有双U型槽，并且两端距离支点的长度比值为2～4。
7.根据权利要求1所述的电动控制医疗脚轮装置，其特征在于，所述刹车杆(28)依次穿过支架(15)上的方形槽和塑料支架(30)上的双U型套筒，并且呈轴对称，两端距离轮子A(33)、轮子B(38)内侧分别有0.1～0.3mm的间隙。
8.根据权利要求1或7所述的电动控制医疗脚轮装置，其特征在于，所述刹车杆(28)横截面是梯形，所述轮子A(33)和轮子B(38)脚轮上设有梯形凹槽，所述刹车杆(28)可以卡在梯形凹槽里。
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