CN108272586A - 用于控制工作台运动的促动系统 - Google Patents

Abstract

一种促动系统，包括工作台、用于升起或降低工作台的升降柱、枢转地安装到升降柱顶部区段的第一及第二促动器。第一及第二促动器被联接到工作台的第一端。设置具有顶部和至少一个轨道导板。所述至少一个轨道与至少一个引导件滑动接合，所述至少一个引导件被垂直安装到升降柱的第三侧。导板的顶部由第三促动器垂直驱动且万向联接到工作台的第二端。控制器，用于控制升降柱在垂直平面中的运动，并通过改变三个促动器相对于彼此的位置来控制工作台在纵向及横向平面中的运动。

Description

用于控制工作台运动的促动系统

技术领域

本发明涉及一种促动系统，更具体地说是涉及一种用于控制手术台或检查台运动的促动系统。

背景技术

手术台具有两种主倾斜运动。一种运动是沿工作台的纵向轴，其被称为特伦德伦伯卧位(Trendelenburg)和反特伦德伦伯卧位(Anti-Trendelenburg)的运动，另一种运动是沿横向方向，其被称为横向运动。制造商们试图实现所有这些运动的最大运动范围。同时他们希望降低工作台的最低可行位置以及升高工作台的最高可行位置。

万向铰链(Cardan hunge)通常被置于工作台的中央。然后利用两个促动器，一个用于特伦德伦伯卧位/反特伦德伦伯卧位运动，一个用于横向运动。万向铰链是一种刚性杆中的接头或联接器，其可以使杆沿任何方向“弯曲”，通常用在用于传递旋转运动的轴中。它包括一对紧靠在一起、彼此成90°角、由十字轴刚性连接的铰链。万向接头不是等速接头。

发明内容

本发明的实施例可提供一种促动系统，该促动系统包括工作台，具有垂直VP、纵向和横向的运动平面；升降柱，用于在垂直运动平面内升高和降低工作台；第一及第二促动器，枢转地安装到升降柱的顶部区段，所述第一及第二促动器在其上端处还联接到工作台的第一端；导板，具有顶部和至少一个轨道，所述至少一个轨道与至少一个引导件滑动地接合，所述至少一个引导件垂直地安装到升降柱的第三侧，其中导板的顶部由第三促动器垂直驱动且万向地联接到工作台的第二端；控制器，用于控制升降柱在垂直平面VP中的运动，以及通过改变三个促动器相对于彼此的位置来控制工作台在纵向和横向平面中的运动；其中第一和第二促动器未被引导且可以无阻碍地枢转，但是仅在纵向和横向运动平面中枢转，其中万向接头由导板引导，使得其仅垂直运动且不围绕垂直运动平面旋转，并且其中万向接头与工作台形成扭转刚性连接。

在本发明的第一方面，通过第一、第二及第三促动器围绕枢转点PP1和PP3的组合以及枢转点PP2的受控的各自垂直运动来促进纵向平面中的运动。

在本发明的第二方面，通过第一、第二及第三促动器围绕枢转点PP2的受控的各自运动促进了横向平面中的运动。

在本发明的另一方面，通过升降柱以及协同一致地起作用的所有三个促动器中的至少一个的受控的各自运动来促进垂直平面中的运动。

在本发明的另一方面，当所有三个促动器全部在向上方向上完全延伸时，通过三个促动器的行程来延伸工作台的垂直运动。

在本发明的另一方面，当所有三个促动器全部在向下方向上完全缩回时，通过三个促动器的行程来缩减工作台的垂直运动。

在本发明的另一方面，工作台还设置有手术台，病床和病人椅中的至少一个。

在本发明的另一方面，万向连接结构提供可沿纵向和横向两个方向旋转的接头。

在本发明的另一方面，三个促动器的受控运动与速度无关。

在本发明的另一方面，工作台可沿纵向方向倾斜达到40度。

在本发明的另一方面，工作台可沿横向方向被控制为达到30度。

在本发明的另一方面，其中与有万向铰链的两个促动器设计相比，由于三个促动器设计，每个促动器的最大负荷大致为一半。

在本发明的另一方面，每个促动器的负荷至少包含要被定向以进行手术或检查的患者的重量。

在本发明的另一方面，第一、第二和第三促动器是机电和液压驱动中的至少一种。

在本发明的另一方面，升降柱设置有至少两个相互关联的管。

在本发明的另一方面，控制器将输出信号发送到安置在升降柱和第一、第二及第三促动器内的第一、第二和第三马达，以驱动工作台就位，并且其中促动器还包括使控制器能够准确定位工作台的反馈回路。

在本发明的另一方面，所述至少一个轨道和所述至少一个引导件还包括直线轨道和导轨组以及圆柱轨道和导轨组的互补构件。

在本发明的另一方面，万向连接件形成扭转刚性连接且不在垂直平面VP中旋转。

在本发明的最后一个方面，第一和第二促动器通过多向无约束接头枢转地安装到升降柱。

附图说明

从以下对实施例的详细描述将会更好地理解本发明，这些实施例代表非限制性实例并由附图示出，其中：

图1是根据本发明第一实施例的促动系统的正视图，

图2是示出了根据本发明第一实施例的促动系统的右视图，

图3是促动系统的左视图，示出了根据本发明第一实施例的纵向工作台的运动，

图4是促动系统的左视图，示出了根据本发明第一实施例的横向工作台的运动，

图5A是右视图，示出了根据本发明第一实施例的倾斜的工作台，

图5B是正视图，示出了根据本发明第一实施例的倾斜的工作台，

图5C是左视图，示出了根据本发明第一实施例的倾斜的工作台，

图6A是右视图，示出了根据本发明第一实施例的倾斜的工作台，

图6B是正视图，示出了根据本发明第一实施例的倾斜的工作台，

图6C是左视图，示出了根据本发明第一实施例的倾斜的工作台，

图7是根据本发明第一实施例的促动系统的示意图表的平面图，及

整个附图的各种视图中，相同的附图标记指代相同的部分。

具体实施方式

以下详细描述在本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制所描述的实施例或所描述的实施例的应用和使用。如本文所使用的，“示例性”或“说明性”意味着“用作示例、实例或说明”。本文中被描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式不必解释为比其他实施方式优选或有利。下文描述的所有实施方式都是为了使本领域技术人员能够制造或使用本发明的实施例而提供的示例性实施方式，并非旨在限制由权利要求限定的本发明的范围。因此，与本文公开的实施例有关的具体尺寸和其他物理特性不应被认为是限制性的，除非权利要求明确指出。

为了本文描述的目的，术语“上”，“下”，“左”，“后”，“右”，“前”，“垂直”，“水平”及其派生词应与如图1所示的本发明相关。此外，并不旨在受到在现有技术领域、背景、简要概述或以下详细描述中呈现的任何明示或暗示的理论的限制。还应该理解的是，在附图中示出并且在下面的详述中描述的具体装置和工艺仅仅是所附权利要求中限定的发明构思的示例性实施例。

在图1中示出了促动系统10，其设置有工作台20和用于升高和降低工作台20的升降柱60。工作台可以用来操纵手术台、病床或椅子的位置。升降柱60引导工作台20在运动的垂直平面VP中的运动。升降柱60设置有顶部区段64及至少两个相互关联的管65和66。促动系统10还设置有第一促动器70、第二促动器80及第三促动器90。第一促动器70和第二促动器80被安装到升降柱60的顶部区段64。第一促动器70、第二促动器80及第三促动器90都可被机电或液压驱动。

在其下端处，第一促动器70及第二促动器80可刚性安装到升降柱60的顶部区段64或枢转地安装到升降柱60。本文示出了第一促动器70及第二促动器80通过多向无约束(multi-direction non-binding)接头115、120及125安装到升降柱。可参见图2。

在其上端处，第一促动器70及第二促动器80经由联接器69固定到工作台20的第一端22。促动系统10可设置有具有顶部102和至少一个轨道104的导板(guide plate)100。所述至少一个轨道104可具有凹槽设计，与设计成像舌片一样起作用的至少一个引导件106滑动接合。所述至少一个引导件106垂直安装到升降柱60的顶部区段64。由此，所述至少一个轨道104及所述至少一个引导件106设置有适贴榫舌和凹槽组件。

本文所示的设计示出了两个轨道104及两个引导件106，其极大地最小化了轨道与引导件之间的游隙。这样，轨道和引导件之间的最小化的游隙贯穿导板，以使通过导板且一直到达工作台的游隙最小化。在替换实施例中，可设置至少一个圆柱形轨道及导轨组。

第三促动器90安装到导板100的顶部102。导板100的顶部102连接到万向联接器68。万向联接器68连接到工作台20的第二端24，其被第三促动器90垂直驱动。这样，万向联接器68产生扭转刚性连接(torsion stiff connection)且不在垂直平面VP中旋转。

图3示出了工作台20在纵向平面40中的运动。通过第一促动器70、第二促动器80和第三促动器90围绕枢轴点PP2以及协同的PP1与PP3组合的协调的个体垂直运动来促进纵向平面中的运动。例如，如果第三促动器是静止的，则第一和第二促动器协同工作以根据需要定位工作台。如图2所示，如果需要升起工作台的第一端22，则第一及第二促动器被驱动以向上延伸。于是，工作台将从枢转点PP1和PP3的组合以及围绕枢转点PP2向上升起。反之亦然。例如，如果需要进一步升起工作台的第二端24，则第三促动器被从PP2驱动，以向上延伸并围绕枢轴点PP1和PP3。相应地，工作台将从PP2并围绕枢轴点PP1和PP3的组合向上升起。因此，如图所示，工作台可沿纵向方向倾斜达40度。

图4示出了工作台20在横向平面50中的运动。通过第一、第二和第三促动器分别相对于PP1和PP3围绕枢转点PP2的受控的各自运动来促进横向平面中的运动。例如，如果第三促动器被保持静止，则第一与第二促动器一起工作，以按需要定位工作台。如图3所示，如果需要横向升起工作台72的第三端，则第一促动器被从PP1驱动，以向上延伸，而第二促动器被控制以围绕PP3降低。相应地，工作台将从PP1且围绕枢转点PP2及PP3向上升起。反之亦然。例如，如果需要进一步升起工作台的第四端74，则第二促动器进一步被从PP3驱动，以向上延伸且围绕着枢转点PP1和PP2。相应地，工作台将从PP3且围绕着枢转点PP1与PP2的组合向上升起。因此，工作台可被控制以沿横向方向达到30度。

如前所述，图1示出了在垂直平面VP中的运动。可额外地通过协调一致地起作用作用的所有三个促动器70、80和90的受控各自运动来促进在垂直平面VP中的运动。这样，当所有三个促动器完全沿向上方向延伸时，可以通过三个促动器的行程而延伸工作台的垂直运动。相反，当所有三个促动器沿向下方向完全缩回时，可通过三个促动器的行程而缩减工作台的垂直运动。

图5A、5B和5C示出了工作台在纵向平面中倾斜时的促动系统10的右视图、正视图和左视图。图6A、6B和6C示出了工作台在纵向和横向运动平面中都倾斜时的促动系统10的右视图、正视图和左视图。这些视图示出了本发明的多功能性。实际上，可以控制促动系统以将工作台定位在无限多个位置中。

图7示出了促动系统10的电路图200。如图所示，促动系统可设置有控制器110。控制器控制升降柱60在垂直平面VP中的运动，及通过改变三个促动器相对于彼此的位置来控制工作台20在纵向平面40和横向平面50中的运动。这样，第一促动器70和第二促动器80未被引导并且可以无阻碍地枢转，但是仅在纵向和横向运动平面中枢转。万向接头68由导板引导，使其只能垂直运动，不能围绕垂直运动平面旋转。因此，万向接头68与工作台形成扭转刚性连接。但是，该万向连接结构提供了可以在纵向和横向方向上旋转的接头。

三个促动器的受控运动与速度无关。控制器110将独立的输出信号OS4、OS1、OS2和OS3分别发送到升降柱中的马达111、以及布置在第一、第二和第三促动器内的第一马达112、第二马达113和第三马达114，以便驱动工作台20就位。促动器还可以设置有第一反馈回路FB1、第二反馈回路FB2和第三反馈回路FB3，使得控制器能够准确定位工作台。这同样适用于升降柱的控制。也可为控制器110设置反馈回路FB4，以准确定位工作台的垂直高度。

促动系统可设置有控制装置C，其控制所述控制器。控制装置可以是无线的、独立式的、悬挂式的或安装到工作台上的装置。可以设置操纵杆或一组操纵杆来控制所述控制器。但是，也可以采用一组开关来执行工作台在垂直、纵向和横向所期望的运动。这些实例并不意味着限制。

与具有万向节铰链的两个促动器设计相比，由于新颖的三个促动器设计，每个促动器的最大负荷大致为一半。每个促动器的负荷至少包括要被定向以进行外科手术或检查的患者的重量。需要说明的是，本发明中升降柱和工作台之间没有安装万向铰链。

Claims (18)

1.一种促动系统，包括：

工作台，具有垂直VP、纵向及横向运动平面，

升降柱，用于在垂直运动平面中升起和降低所述工作台，

第一及第二促动器，枢转地安装到升降柱的顶部区段，所述第一及第二促动器在其上端还联接到工作台的第一端，

导板，具有顶部及至少一个轨道，所述至少一个轨道与至少一个引导件滑动接合，所述至少一个引导件垂直安装到升降柱的第三侧，

其中所述导板的顶部由第三促动器垂直驱动且被万向联接到工作台的第二端，

控制器，用于控制升降柱在垂直平面VP中的运动，以及通过改变三个促动器相对彼此的位置来控制工作台在纵向及横向平面中的运动，其中

第一和第二促动器未被引导，并且可以无阻碍地但仅在纵向和横向运动平面中枢转，其中

万向接头由导板引导，使得其仅垂直运动且不会围绕垂直运动平面旋转并且其中

万向接头与工作台形成扭转刚性连接。

2.根据权利要求1所述的促动系统，其中在升降柱与工作台之间没有安装万向铰链。

3.根据权利要求1所述的促动系统，其中

通过第一、第二及第三促动器围绕枢转点PP1与PP2的组合以及枢转点PP2的受控的各自垂直运动来促进纵向平面中的运动，其中

通过第一、第二及第二促动器围绕枢转点PP2的受控的各自运动来促进横向平面中的运动，且其中

通过升降柱以及协同一致地起作用的所有三个促动器中的至少一个的受控的各自运动来促进垂直平面中的运动。

4.根据权利要求1所述的促动系统，其中当所有三个促动器在向上方向上完全延伸时，通过所述三个促动器的行程而延伸工作台的垂直运动。

5.根据权利要求1所述的促动系统，其中当所有三个促动器在向下方向上完全缩回时，通过所述三个促动器的行程而缩减工作台的垂直运动。

6.根据权利要求1所述的促动系统，其中所述工作台还包括手术台、病床及病椅中的至少一个。

7.根据权利要求1所述的促动系统，其中所述万向连接结构提供接头，所述接头在纵向及横向方向上均可旋转。

8.根据权利要求1所述的促动系统，其中所述三个促动器的受控运动与速度无关。

9.根据权利要求1所述的促动系统，其中所述工作台沿纵向方向可倾斜达到40度。

10.根据权利要求1所述的促动系统，其中所述工作台沿横向方向可被控制为达到30度。

11.根据权利要求1所述的促动系统，其中与有万向铰链的两个促动器设计相比，由于三个促动器设计，每个促动器的最大负荷大致为一半。

12.根据权利要求11所述的促动系统，其中每个促动器的负荷至少包含要被定向以进行手术或检查的患者的重量。

13.根据权利要求1所述的促动系统，其中所述第一、第二及第三促动器是机电和液压驱动中的至少一种。

14.根据权利要求1所述的促动系统，其中所述升降柱设置有至少两个相互关联的管。

15.根据权利要求3所述的促动系统，其中所述控制器向设置在所述升降柱以及第一、第二及第三促动器中的第一、第二及第三马达发送输出信号，以驱动工作台就位，并且其中所述促动器还包括能使所述控制器准确定位工作台的反馈回路。

16.根据权利要求1所述的促动系统，其中所述至少一个轨道及所述至少一个引导件还包括直线轨道及导轨组和圆柱轨道及导轨组的互补构件。

17.根据权利要求1所述的促动系统，其中所述万向连接结构形成扭转刚性连接，且不在垂直平面VP中旋转。

18.根据权利要求1所述的促动系统，其中所述第一及第二促动器通过多向无约束接头枢转地安装到升降柱。