CN109771037A - 一种机械手立柱回转结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械手立柱回转结构，包括回转立柱安装法兰和底座模块支架，所述回转立柱安装法兰设置于所述底座模块支架上，所述回转立柱安装法兰与所述底座模块支架之间设置有交叉滚子轴承。本发明的机械手立柱回转结构，增加了系统可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种机械手立柱回转结构。
背景技术
微创手术机器人可以减轻医生在手术过程中的体力劳动，同时达到精准手术目的。然而，微创手术机器人要达到上述目的，需要一根立柱同时支撑多个(3～4个)机械手；或者多个立柱各自独立支撑各自的机械手。在采用一根立柱支撑多个机械手时，需要立柱具有足够的强度、刚度以及运动精度，才能确保多个机械手在手术过程中运动时，基座(即立柱的下部部分结构或者是立柱下部与回转结构结合的结构)能够提供足够的刚度，才能保证器械末端的稳定性，以及控制算法能够实现器械末端动作的精确控制。因此，整个机构要达到高负载能力、高刚度、高精度，立柱基座、回转驱动机构的连接设计成为关键技术之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种增加系统可靠性的机械手立柱回转结构。
为实现上述目的，本发明提供了一种机械手立柱回转结构，包括回转立柱安装法兰和底座模块支架，所述回转立柱安装法兰设置于所述底座模块支架上，所述回转立柱安装法兰与所述底座模块支架之间设置有交叉滚子轴承。
为了提升立柱的抗弯强度和运动精度，所述回转立柱安装法兰设置于立柱的下部。
为了实现材料外置，负载内置，所述立柱为工字型。
为了最大程度地增大了立柱的抗弯强度，所述立柱的下端设置有输入法兰，所述立柱与所述输入法兰的侧壁连接。
为了增加减速机与输出法兰配合的稳定性，所述输入法兰在远离所述立柱的外侧面设置有第一凹槽。
为了减轻了第一减速器受其他外力的影响，输出法兰设置于所述输入法兰下，所述输出法兰的其中一面呈凸字型结构，所述输入法兰的第一凹槽与所述输出法兰的凸字型结构通过键进行连接，第一减速器的输出端与所述输出法兰连接。
为了给机械组件在回转立柱安装法兰上下的安装留出合适的空间，所述回转立柱安装法兰距离所述输入法兰的长度与所述立柱总长度之比为
为了实现无焊接加工变形，所述回转立柱安装法兰与所述交叉滚子轴承通过螺栓进行连接。
为了实现无焊接加工变形，所述交叉滚子轴承与所述底座模块支架通过螺栓进行连接。
为了减小交叉滚子轴承所承受的弯矩和降低重心的高度，所述底座模块支架设置于回转结构的上端，所述回转结构还包括减速器安装座、电机安装座和支撑壁，所述电机安装座设置于所述支撑壁的外壁，所述减速器安装座的高度大于所述电机安装座。
本发明的有益效果：本发明的机械手立柱回转结构，在回转立柱安装法兰与底座模块支架之间配以交叉滚子轴承，立柱的重力、侧向翻转力矩全部由交叉滚子轴承来承担，提升了系统可靠性；输入法兰与第一减速器之间靠键连接，第一减速器只承担立柱绕竖直轴向的旋转的驱动力矩和反向力矩，减轻了第一减速器受其他外力的影响；将立柱设置为工字型，且将立柱支点前置，提升了柱的抗弯强度和运动精度。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式机械手立柱回转结构的结构示意图。
图2是本发明一具体实施方式机械手立柱回转结构在D-D处的剖视图。
图3是本发明一具体实施方式机械手升降回转连接结构的结构示意图。
图4是本发明另一具体实施方式机械手升降回转连接结构与台车组装的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1、图2和图3所示，本发明实施例公开了一种机械手立柱回转结构，包括回转立柱安装法兰6和底座模块支架9，回转立柱安装法兰6设置于底座模块支架9上，回转立柱安装法兰6与底座模块支架9之间设置有交叉滚子轴承10。本发明在回转立柱安装法兰底座模块支架之间配以交叉滚子轴承，交叉滚子轴承可以选择足够载荷参数足够大的型号，立柱的重力、侧向翻转力矩全部由交叉滚子轴承来承担，提升了系统可靠性。
在本实施例中，回转立柱安装法兰6设置于立柱4的下部。其中，立柱4为工字型。本发明将立柱的回转立柱安装法兰前置(向立柱中心移动显著的距离)，设置回转立柱安装法兰可以将立柱的上部设置在回转结构上，立柱支点前移，增加立柱整体的稳定性，进一步提升立柱的抗弯强度和运动精度；将立柱设置为工字型，立柱两侧可以安装各机械组件，各机械组件根据合理的布置在工字型两侧，不仅结构紧凑，较大程度的节省了空间，且增加了立柱抗弯强度，实现了材料外置，负载内置，提高了系统的刚度和运动精度。机械组件包括有安装直线导轨、升降体18、丝杆21、制动器22等。
在本实施例中，立柱4的下端设置有输入法兰5，立柱4与输入法兰5的侧壁连接。立柱为工字型立柱，立柱的两个侧板(也称支撑板)与输入法兰的侧壁进行连接，将两个侧板置于输入法兰最外侧，最大程度地扩大了截面材料与中性轴之间的积分结果，从而最大程度地增大了立柱的抗弯强度。
在本实施例中，输入法兰5在远离立柱4的外侧面设置有第一凹槽7，本发明设置的第一凹槽是为了与减速机上的输出法兰进行连接。
在本实施例中，输出法兰11设置于输入法兰5下，输出法兰11的其中一面呈凸字型结构，输入法兰5的第一凹槽7与输出法兰11的凸字型结构通过键12进行连接，第一减速器14的输出端与输出法兰11连接。其中，键12的形状与输入法兰5和输出法兰11之间连接的缝隙相适应；键12的材料为金属或橡胶或塑料，也可以为其他材料，在此不作限定。输入法兰与第一减速器之间靠键连接，第一减速器只承担立柱绕竖直轴向的旋转的驱动力矩和反向力矩，减轻了第一减速器受其他外力的影响。
在本实施例中，安装法兰6距离输入法兰5的长度与立柱4总长度之比为将安装法兰设置在这个范围内，不仅可以给机械组件在安装法兰上下的安装留出合适的空间，还可以提升立柱的抗弯能力，进一步，安装法兰6距离输入法兰5的长度与立柱4总长度之比为进一步，安装法兰6距离输入法兰5的长度与立柱4总长度之比为进一步，安装法兰6距离输入法兰5的长度与立柱4总长度之比为在某些实施例中，安装法兰6距离输入法兰5的长度与立柱4总长度之比还可以为或其他比例，在此不作限定。
在本实施例中，回转立柱安装法兰6与交叉滚子轴承10通过螺栓进行连接。采用板材加工到需要的尺寸精度和形位公差等级，采用螺栓、定位销等非焊接的连接方式进行连接，充分考虑装配基准、形位公差的传递等因素，进而实现了无焊接加工变形，提高操作精度。
在本实施例中，交叉滚子轴承10与底座模块支架9通过螺栓进行连接。采用板材加工到需要的尺寸精度和形位公差等级，采用螺栓、定位销等非焊接的连接方式进行连接，充分考虑装配基准、形位公差的传递等因素，进而实现了无焊接加工变形，提高操作精度。
在本实施例中，底座模块支架9设置于回转结构8的上端，回转结构8还包括减速器安装座15、电机安装座24和支撑壁25，电机安装座24设置于支撑壁25的外壁，减速器安装座15的高度大于电机安装座24。其中，第一减速器14和第一电机23上设置有同步带，回转驱动参数和反向力矩所决定的第一减速器可以适当选择较小的第一减速器型号，从而不影响回转结构内部空间，将回转结构空间最大化，并大大降低成本、提供系统可靠性。在其他实施例中，第一减速器14和第一电机23直接连接，第一电机直接驱动第一减速器，不通过同步带进行；在其他实施例中，第一减速器14和第一电机23通过同步带以外的其他方式比如齿轮、链条链轮等进行连接。
如图1和图4所示，本发明的机械手支撑立柱设置在机械手升降回转连接结构上，立柱整体结构即将机械手升降回转连接结构安装在台车A上，回转结构8在底座模块支架9以下的部分结构(不包含底座模块支架9)设置在台车A内且底座模块支架9的下表面卡接在台车A的上表面，并将底座模块支架9和台车A进行固定连接，用底座模块支架9与台车A进行固定以将回转结构8固定安装在台车A上，通过台车A方便对机械手进行摆位。
本发明的机械手立柱回转结构，在回转立柱安装法兰与底座模块支架之间配以交叉滚子轴承，立柱的重力、侧向翻转力矩全部由交叉滚子轴承来承担，提升了系统可靠性；输入法兰与第一减速器之间靠键连接，第一减速器只承担立柱绕竖直轴向的旋转的驱动力矩和反向力矩，减轻了第一减速器受其他外力的影响；将立柱设置为工字型，且将立柱支点前置，提升了柱的抗弯强度和运动精度。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种机械手立柱回转结构，其特征在于，包括回转立柱安装法兰(6)和底座模块支架(9)，所述回转立柱安装法兰(6)设置于所述底座模块支架(9)上，所述回转立柱安装法兰(6)与所述底座模块支架(9)之间设置有交叉滚子轴承(10)。
2.如权利要求1所述的机械手立柱回转结构，其特征在于，所述回转立柱安装法兰(6)设置于立柱(4)的下部。
3.如权利要求2所述的机械手立柱回转结构，其特征在于，所述立柱(4)为工字型。
4.如权利要求2所述的机械手立柱回转结构，其特征在于，所述立柱(4)的下端设置有输入法兰(5)，所述立柱(4)与所述输入法兰(5)的侧壁连接。
5.如权利要求4所述的机械手立柱回转结构，其特征在于，所述输入法兰(5)在远离所述立柱(4)的外侧面设置有第一凹槽(7)。
6.如权利要求4所述的机械手立柱回转结构，其特征在于，输出法兰(11)设置于所述输入法兰(5)下，所述输出法兰(11)的其中一面呈凸字型结构，所述输入法兰(5)的第一凹槽(7)与所述输出法兰(11)的凸字型结构通过键(12)进行连接，第一减速器(14)的输出端与所述输出法兰(11)连接。
7.如权利要求4至6任一所述的机械手立柱回转结构，其特征在于，所述回转立柱安装法兰(6)距离所述输入法兰(5)的长度与所述立柱(4)总长度
8.如权利要求1所述的机械手立柱回转结构，其特征在于，所述回转立柱安装法兰(6)与所述交叉滚子轴承(10)通过螺栓进行连接。
9.如权利要求8所述的机械手立柱回转结构，其特征在于，所述交叉滚子轴承(10)与所述底座模块支架(9)通过螺栓进行连接。
10.如权利要求1所述的机械手立柱回转结构，其特征在于，所述底座模块支架(9)设置于回转结构(8)的上端，所述回转结构(8)还包括减速器安装座(15)、电机安装座(24)和支撑壁(25)，所述电机安装座(24)设置于所述支撑壁(25)的外壁，所述减速器安装座(15)的高度大于所述电机安装座(24)。
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