CN109849006B - 撑膜机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种撑膜机械手，属于机械手技术领域。它解决了医护人员手动撑膜的问题。撑膜机械手，包括四杆传动机构、驱动装置和撑爪滑块机构，驱动装置驱动四杆传动机构，进而驱动撑爪滑块机构动作，实现四个撑爪的撑开和收缩动作，由于四杆传动机构为省力机构，通过小功率电机可以输出较大的的驱动力，能够实现大柔性硅胶膜的自动撑开，降低医护人员劳动强度，同时大大提高了工作效率。

Description

撑膜机械手

技术领域

本发明涉及机械手领域，具体涉及一种撑膜机械手。

背景技术

目前，市场上的机械手主要有夹持型、托持型和吸附型，用来实现对物件的相应操作，但是撑开保持型的机械手却很少。随着科学技术的快速发展，各种形式的机械手应运而生，针对超声诊断在疾病检测中易出现交叉感染的问题，发有些企业生产出一次性使用的柔性硅胶膜，将硅胶膜套在超声探头前端，能够解决超声检测时的交叉感染问题，但是需要医护人员手动将硅胶膜撑开，既增加了劳动强度，同时降低了工作效率。

发明内容

本发明的目的是：提供一种撑膜机械手，能够实现医用大柔性硅胶膜沿矩形对角线撑开，同时降低医生的劳动强度，有效的提高工作效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种撑膜机械手，包括四杆传动机构、驱动装置和撑爪滑块机构，所述四杆传动机构包括电机端压力块，所述电机端压力块通过两个连杆分别与推力块一和推力块二连接，所述推力块一和推力块二通过两个连杆分别与螺母端压力块的两端连接，四个所述连杆均设置在同一平面上，所述电机端压力块与电机连接板焊接，保证连接刚度，所述电机连接板上依次安装驱动装置的步进电机、主动带轮，所述螺母端压力块与法兰螺母固定连接，所述法兰螺母与梯形丝杠前端配合，所述梯形丝杠后端固定安装从动带轮，所述步进电机通过主动带轮、同步带驱动从动带轮以及梯形丝杠转动，进而驱动四杆传动机构，推力块一和推力块二底部均开有槽口，通过槽口与四个螺栓轴承的轴承面接触连接，四个所述螺栓轴承的螺纹端与四个撑爪滑块分别连接，四个所述撑爪滑块的上端均连接一个撑爪，步进电机正转时，在螺母端压力块和电机端压力块上分别产生大小相等、方向相反的压力，推力块一和推力块二上分别产生大小相等、方向相反的推力，通过四个撑爪滑块，能够实现倒扣在四个撑爪顶部的硅胶膜沿预定轨迹撑开；

进一步的，四个所述撑爪为L型，撑爪一端有螺纹，通过螺母与撑爪滑块连接，各个所述撑爪滑块顶部均开有螺纹孔，通过紧定螺栓对撑爪进行轴向定位和周向定位；

进一步的，四个所述撑爪滑块分别与四个法兰直线轴承连接，四个所述法兰直线轴承布置在导向光轴一、导向光轴二和导向光轴三上，所述导向光轴二和导向光轴三长度相等，并且长度略小于导向光轴一的一半，保证三根所述导向光轴组合后，能够处于同一平面，并且三根光轴通过上压块、下压块以及上压板固定，端部位置通过上壳体和下壳体固定连接，所述上压板与上壳体固定连接；

进一步的，所述上壳体的上表面分别布置有行程开关一和行程开关二，行程开关一用来控制四个撑爪滑块收缩时的位置，行程开关二用来控制4个撑爪滑块撑开时的位置，收缩状态和撑开状态的位置根据硅胶膜需要撑开的尺寸确定。

进一步的，所述的下壳体和上壳体中间均设置成镂空形状，在保证强度和刚度的同时，减少整机的重量；

进一步的，四个所述连杆与电机端压力块、螺母端压力块以及推力块一和推力块二之间通过销轴活动连接；

进一步的，所述推力块一和推力块二上下均开有通孔，通过布置在内部的两个直线轴承分别与光轴一和光轴二滑动连接，保证推力块一和推力块二直线运动的稳定性，同时降低推力块与光轴之间的摩擦；

进一步的，所述光轴一和光轴二通过光轴座一和光轴座二固定，所述光轴座一安装在撑膜机械手下壳体左端中间部位，所述光轴座二安装在下壳体右端中间部位，所述下壳体与上壳体固定连接，并且下壳体两侧分别连接有第一L型连接板和第二L型连接板，所述第一L型连接板和左支腿固定连接，所述第二L型连接板和右支腿固定连接，所述左支腿和右支腿分别安装在底板的两端；

进一步的，所述步进电机安装有刹车装置，当撑爪将硅胶膜撑开至预定尺寸后，保持撑爪撑开的状态。

本发明的有益效果是：

1.在上文所述的撑膜机构中，通过步进电机驱动四杆传动机构，可以将大柔性硅胶膜沿预设的矩形对角线方向撑开，撑开尺寸根据步进电机和撑爪滑块两端布置的行程开关决定，从而实现大柔性硅胶膜的撑开动作，并且根据超声探头的大小可快速调整硅胶膜撑开的尺寸；

2.通过撑膜机械手实现柔性硅胶膜的自动撑膜以代替人工撑膜，降低了医护人员的工作劳动强度，同时，大大提高了工作效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是撑膜机械手整体结构示意图。

图2是撑膜机械手整体结构另一视角的结构示意图。

图3是推力块的结构示意图。

图4是撑膜机械手撑爪滑块机构部分结构示意图。

图5是撑膜机械手收缩状态时的结构示意图。

图6是撑膜机械手撑开状态时的结构示意图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1至图6所示，一种撑膜机械手，包括四杆传动机构、驱动装置和撑爪滑块机构，所述四杆传动机构包括电机端压力块11，所述电机端压力块11一端通过销轴22和连杆18与推力块一19a活动连接，另一端通过销轴22和连杆18与推力块二19b活动连接，推力块一19a和推力块二19b分别通过销轴22和连杆18与螺母端压力块15的两端活动连接，安装时应保证四个连杆18处于同一水平面，电机端压力块11和螺母端压力块15、推力块一 19a、推力块二19b、四个连杆11以及8个销轴22共同组成四杆传动机构。

作为中间动力传动部分，其动力来源于驱动装置，所述驱动装置包括步进电机6，所述步进电机6自带抱闸装置，能够随时保持运行状态，且步进电机6固定安装在电机连接板7的下端，所述电机连接板7与四杆传动机构的电机端压力块11焊接，以保证连接刚度，步进电机6通过电机输出轴与主动带轮9连接，所述主动带轮9通过同步带8与从动带轮10 进行带传动连接，所述从动带轮10与梯形丝杠17前端固定连接，所述梯形丝杠17的导程根据硅胶膜36撑开速度以及步进电机6进行选择，且其上安装有法兰螺母16，所述法兰螺母 16固定安装在螺母端压力块15的侧面，当步进电机6正转时，所述电机端压力块11与螺母端压力块15上产生大小相等，方向相反的压力，通过四杆传动机构，在推力块一19a和推力块二19b上产生大小相等，方向相反的推力，从而驱动撑爪滑块机构实现撑开动作，当步进电机6反转时，所述电机端压力块11与螺母端压力块15上产生大小相等，方向相反的推力，通过四杆传动机构，在推力块一19a和推力块二19b上产生大小相等，方向相反的拉力，从而驱动撑爪滑块机构实现收缩动作。

其中，推力块一19a和推力块二19b底部均开有槽口，上端中间位置均开有两个大小相等的通孔，每个通孔内部均安装一个直线轴承23，四个所述直线轴承23安装在光轴一21a和光轴二21b上，在较小摩擦的同时，保证两个推力块直线运动的稳定性，所述光轴一21a和光轴二21b对推力块一19a和推力块二19b起支撑和导向作用，且两端分别通过光轴座一20a和光轴座二20b固定连接，所述光轴座一20a和光轴座二20b分别固定安装在撑爪滑块机构的下壳体4的两端。所述下壳体4一端通过第一L型连接板3a与左支腿2a固定连接，另一端通过第二L型连接板3b与右支腿2b固定连接，左支腿2a和右支腿2b分别固定安装在底板1的两端。

在下壳体4底部中间位置安装有下压块27，上表面与上壳体5固定连接，将整个壳体分解成下壳体4与上壳体5，一方面便于加工，另一方面便于内部零件的安装，且下壳体4与上壳体5均设置成镂空形状，在保证强度和刚度的同时，减轻整机重量，下壳体4上表面四个角的位置加工出四个大小相等的槽，其中两个处于同一对角线的槽上放置导向光轴一24，另外两个槽上分别放置导向光轴二25和导向光轴三26，所述导向光轴二25和导向光轴三26 大小相同，且长度略小于导向光轴一24的一半，此时三根导向光轴位于同一平面，在其组合后的中间位置通过下压块27进行支撑，通过上压块28压紧固定，所述下压块27和上压块 28通过上压板29压紧固定，导向光轴一24、导向光轴二25和导向光轴三26上通过四个法兰直线轴承30安装有四个撑爪滑块31，四个撑爪滑块31上端开有通孔，顶部开有螺纹孔，每个通孔处均安装一个L型撑爪32，所述L型撑爪32一端有外螺纹，通过螺母33和紧定螺栓34进行固定连接，四个撑爪滑块31底部设置有底部螺纹孔，底部螺纹孔与螺栓轴承35采用螺纹连接，四个所述螺栓轴承35的轴承侧面与推力块一19a和推力块二19b底部的槽口两两接触连接，当驱动装置驱动四杆传动机构运动时，推力块一19a和推力块二19b上产生大小相等，方向相反的推力或拉力，通过四个螺栓轴承35驱动四个撑爪滑块31沿三根导向光轴的轴线方向运动，从而实现四个L型撑爪沿矩形两条对角线方向的撑开或收缩动作，将柔性硅胶膜36撑开至预设尺寸，预设尺寸的大小通过安装在上壳体5上表面的行程开关一4a 和行程开关二4b限定，所述行程开关一4a用来控制撑爪滑块31在收缩状态时的位置，所述行程开关二4b用来控制撑爪滑块31在撑开状态时的位置。

本实施例是将大柔性硅胶膜倒扣在四个L型撑爪32上，撑膜机械手将硅胶膜36撑开至一定程度后，医护人员手持超声探头根部，将超声探头端部放置在撑开后的硅胶膜36上表面，将硅胶膜36翻边包覆在超声探头前端，本发明实现了大柔性硅胶膜36由手动撑开到自动撑开的功能，在降低医务人员劳动强度的同时，提高了工作效率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种撑膜机械手，其特征在于，包括四杆传动机构、驱动装置和撑爪滑块机构，所述四杆传动机构包括电机端压力块(11)，所述电机端压力块(11)的两端通过两个连杆(18)分别与推力块一(19a)和推力块二(19b)活动连接，所述推力块一(19a)和推力块二(19b)通过两个连杆(18)分别与螺母端压力块(15)的两端活动连接，四个所述连杆(18)均设置在同一平面上，所述电机端压力块(11)与电机连接板(7)焊接，所述电机连接板(7)上依次安装驱动装置的步进电机(6)和主动带轮(9)，所述螺母端压力块(15)与法兰螺母(16)固定连接，所述法兰螺母(16)与梯形丝杠(17)前端配合，所述梯形丝杠(17)后端固定安装从动带轮(10)，推力块一(19a)和推力块二(19b)底部均开有槽口，通过槽口与四个螺栓轴承(35)的轴承面接触连接，所述撑膜机械手包括下壳体(4)与上壳体(5)，四个所述螺栓轴承(35)通过螺纹连接四个撑爪滑块(31)安装在所述上壳体(5)上，撑爪(32)分别安装在四个撑爪滑块(31)上沿导向光轴一(24)、导向光轴二(25)、导向光轴三(26)的轴向方向模仿医护人员四指撑开柔性硅胶膜(36)的动作撑开或收缩，将柔性硅胶膜(36)撑开至预设尺寸。

2.根据权利要求1所述的撑膜机械手，其特征在于，所述撑爪(32)为L型，撑爪(32)一端有螺纹，通过螺母(33)与撑爪滑块(31)连接，四个撑爪滑块(31)顶部开有螺纹孔，通过紧定螺栓(34)对撑爪(32)进行轴向定位和周向定位。

3.根据权利要求1所述的撑膜机械手，其特征在于，四个所述撑爪滑块(31)与四个法兰直线轴承(30)分别连接，四个所述法兰直线轴承(30)布置在导向光轴一(24)、导向光轴二(25)和导向光轴三(26)上，所述导向光轴二(25)和导向光轴三(26)长度相等，并且长度略小于导向光轴一(24)的一半，保证三根导向光轴处于同一平面，并且通过上压块(28)、下压块(27)以及上压板(29)固定，端部位置通过上壳体(5)和下壳体(4)固定连接，所述上压板(29)与上壳体(5)固定连接。

4.根据权利要求1所述的撑膜机械手，其特征在于，所述上壳体(5)的上表面分别布置有行程开关一(14a)和行程开关二(14b)，所述行程开关一(14a)用来确定四个撑爪滑块(31)收缩状态时的位置,行程开关二(14b)用来确定四个撑爪滑块(31)撑开状态时的位置。

5.根据权利要求1所述的撑膜机械手，其特征在于，所述的下壳体(4)和上壳体(5)中间均设置成镂空形状以减轻整机重量。

6.根据权利要求1所述的撑膜机械手，其特征在于，四个所述连杆(18)与电机端压力块(11)、螺母端压力块(15)以及推力块一(19a)和推力块二(19b)之间通过销轴(22)活动连接。

7.根据权利要求1所述的撑膜机械手，其特征在于，所述推力块一(19a)和推力块二(19b)上下均开有通孔，通过布置在内部的两个直线轴承(23)分别与光轴一(21a)和光轴二(21b)连接。

8.根据权利要求7所述的撑膜机械手，其特征在于，所述光轴一(21a)和光轴二(21b)通过光轴座一(20a)和光轴座二(20b)固定，所述光轴座一(20a)和光轴座二(20b)安装在撑膜机构下壳体(4)上，所述下壳体(4)与上壳体(5)固定连接，并且下壳体(4)两侧分别连接有第一L型连接板(3a)和第二L型连接板(3b)，所述第一L型连接板(3a)和左支腿(2a)固定连接，所述第二L型连接板(3b)和右支腿(2b)固定连接，左支腿(2a)和右支腿(2b)分别安装在底板(1)的两端。

9.根据权利要求1所述的撑膜机械手，其特征在于，所述步进电机(6)安装有刹车装置，保持撑爪撑开的状态。

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