CN109966112A - 一种精准可调的往复康复关节 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种精准可调的往复康复关节，所述康复关节包括终端法兰、往复传动机、无框电机、绝对式编码器、增量式编码器及动力轴；无框电机的转子与动力轴固连，动力轴一端外圆周上套装增量式编码器，动力轴另一端与往复传动机的输入轮固定连接，往复传动机的输入轮将无框电机连续整周旋转运动转换为输出轮的非整周往复回转运动后传递给终端法兰；终端法兰为法兰端面和空心轴二者一体的结构，空心轴内布置线缆，终端法兰轴段与绝对式编码器连接；通过与绝对式编码器配合实现对康复关节末端输出运动的检测，并根据增量式编码器和绝对式编码器的检测结果调节无框电机转速。本发明集成度高，避免线缆裸露且无需电机频繁换向。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种精准可调的往复康复关节。
背景技术
康复关节是康复机构的重要部件，其性能的优劣直接影响到康复机构的整体的性能，进而影响到受伤人员最终的康复训练的效果。现有康复关节采用电机(含抱闸)、减速机及编码器等封装好的成品进行简单搭建的模式，整体结构分散、体积偏大、质量较重，没有很好地将控制器进行集成，所有线路都裸露在关节外部。对于膝关节或者肘关节受伤的人员来讲，术后需要按照特定的角度、频率以及运动特性进行反复的屈伸运动以达到恢复身体正常机能的目标，这就使得电机需要反复换向并且在不同的康复阶段需要更换不同的设备。因此，为满足现今关节康复的需求，亟需设计一种更为轻便、高度集成、高负载自重比、应用场景多的往复康复关节。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种精准可调的往复康复关节，集成度高，避免线缆裸露且无需电机频繁换向。
本发明采取的技术方案如下：
一种精准可调的往复康复关节，所述康复关节包括终端法兰、往复传动机、无框电机、合金外壁、抱闸、绝对式编码器、控制板、转接板、增量式编码器及动力轴；
合金外壁与无框电机的定子固连，无框电机的转子与动力轴固连；动力轴一端外圆周上套装抱闸和增量式编码器，动力轴另一端与往复传动机的输入轮固定连接；往复传动机整体固定在合金外壁上，往复传动机的输入轮将无框电机连续整周旋转运动转换为输出轮的非整周往复回转运动后传递给终端法兰；
终端法兰为法兰端面和空心轴二者一体的结构，空心轴内布置线缆，终端法兰轴段一端与往复传动机的输出轮相连，另一端轴段与绝对式编码器连接；控制板固定连接在转接板上，转接板固定在合金外壁上，控制板上集成绝对式编码器读数头，通过与绝对式编码器配合实现对康复关节末端输出运动的检测，并根据增量式编码器和绝对式编码器的检测结果调节无框电机的转速。
进一步地，所述动力轴两端均设置轴肩，由连接在合金外壁上的深沟球轴承支撑并定位。
进一步地，根据患者康复锻炼的需求更换往复传动机的输入轮与输出轮，调节康复关节往复角度、速度及频率。
进一步地，所述康复关节进一步包括法兰支架和法兰轴承，法兰支架通过螺钉固定在转接板上，法兰支架内部装有法兰轴承，终端法兰另一端通过法兰轴承支撑。
有益效果：
1、本发明利用无框电机连续整周旋转转换为终端法兰输出连续非整周往复回转运动，无需电机频繁地换向，且无框电机的定子、转子分别与合金外壁、动力轴直接粘接，在满足应用要求的前提下，避免了螺钉等其它辅助配件，大大降低了重量，使得关节整体结构紧凑、体积小，关节的连续往复输出的特性可以很好地满足肘关节或膝关节受伤人员康复锻炼的需求。其次，终端法兰为为法兰端面和空心轴二者一体的结构，空心轴贯穿整个康复关节，既可以整洁布线，又可以对该关节进行密封，避免了关节内部润滑油漏入轴内以及外部灰尘的进入。
2、本发明动力轴两端都设置了轴肩，两侧由连接在合金外壁上的深沟球轴承进行支撑，便于装配时调整转子的轴向位置，确保无框电机定子与转子之间的可靠、准确的定位，使无框电机平稳运转并将性能更好地发挥出来。
3、本发明可以根据患者康复锻炼的需求更换往复传动机的输入轮与输出轮，即可定制不同的康复关节往复角度、速度及频率，易于实现，操作简便。
4、本发明的法兰支架和法兰轴承与输出轮共同保证了终端法兰的刚性和同轴心地平稳输出。
附图说明
图1为本发明的结构剖视图。
其中，1-往复传动机、1a-传动机右端盖、1b-输出轮右轴承、1c输出轮左轴承、1d-输出轮、1e-钢珠、1f-机架、1g-输入轮、1h-输入轮右轴承、1i-传动机左端盖、1j-输入轮左轴承、2-无框电机定子、3-无框电机转子、4-动力轴、5-合金外壁、6-动力轴左端盖、7-动力轴左轴承、8-抱闸、9-增量式编码器、9a-增量式编码器码盘、9b-增量式编码器读数头、10-转接板、11-法兰支架、12-法兰轴承、13-控制板、14-铜柱、15-绝对式编码器码盘、16-码盘法兰、17-动力轴右轴承、18-动力轴右端盖、19-终端法兰。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种精准可调的往复康复关节，如图1所示，包括合金外壁5、无框电机定子2、无框电机转子3、动力轴4、往复传动机1、终端法兰19、抱闸8、增量式编码器9、绝对式编码器码盘15、转接板10以及控制板13。
合金外壁5与无框电机定子2固连，无框电机转子3与动力轴4，动力轴4的两端都设置了轴肩，依靠动力轴左轴承7和动力轴右轴承17实现定位；动力轴左端盖6通过螺钉固定在合金外壁5上，并通过其上轴肩压紧动力轴左轴承7；动力轴右端盖18固定在合金外壁5上，动力轴右轴承17依靠其右侧的弹性挡圈以及动力轴右端盖18固定。
动力轴4一端外圆周上依次套装有抱闸8和增量式编码器9，抱闸8用于实现动力轴4的旋转定位，增量式编码器9用于实现对动力轴4转动的检测；动力轴4另一端与往复传动机1的输入轮1g固定连接。
增量式编码器9包括增量式编码器码盘9a和增量式编码器读数头9b，增量式编码器读数头9b安装在转接板10上，转接板10通过螺钉与合金外壁5连接，动力轴4与增量式编码器码盘9a通过增量式编码器码盘9a上沿周向布置的紧定螺钉进行可靠连接，同时可以便捷地调整增量式编码器码盘9a与增量式编码器读数头9b之间的间隙，以保证增量式编码器9更好地定位无框电机定子2的转动位置。
往复传动机1包括输入轮1g、输出轮1d、钢珠1e、机架1f、传动机右端盖1a、传动机左端盖1i及两个深沟球轴承；输入轮1g两侧的两个深沟球轴承分别为输入轮左轴承1j和输入轮右轴承1h，输入轮1g通过输入轮左轴承1j及输入轮右轴承1h分别安装在传动机左端盖1i和机架1f上；输出轮1d两侧的两个深沟球轴承分别为输出轮右轴承1b和输出轮左轴承1c，输出轮1d通过输出轮右轴承1b、输出轮左轴承1c分别安装在传动机右端盖1a和机架1f上。钢珠1e为四个，分别安装在机架1f均布的四个纵向安装槽内，可沿纵向安装槽纵向往复运动，输入轮1g的输出端面设有整周导向槽，该整周导向槽为四角星形状，输出轮1d的输入端面设有四段不连续的弧形槽，无框电机转子3的连续整周旋转运动传入往复传动机1中，输入轮1g、钢珠1e以及输出轮1d三者的啮合后，钢珠1e沿输入轮1g的整周导向槽做整周回转运动，同时由于机架1f纵向安装槽对钢珠1e运动的限制，使得输出轮1d输出连续非整周的往复回转运动，并传递给终端法兰19，可以有效地避免电机频繁地正反转。
终端法兰19为法兰端面和空心轴二者一体的结构，空心轴内布置线缆，终端法兰19轴段一端与输出轮1d通过螺钉相连，轴段另一端通过法兰轴承12支撑，法兰轴承12装在法兰支架11内部，法兰支架11通过螺钉固定在转接板10上，同时轴段另一端与码盘法兰16连接，终端法兰19与码盘法兰16通过紧定螺钉保证运动的传递，码盘法兰16上装有绝对式编码器码盘15；控制板13通过铜柱14连接在转接板10上，控制板13上集成了康复关节内所有元器件的通讯与动力接口以及绝对式编码器读数头，通过与绝对式编码器配合实现对康复关节末端输出运动的精准检测，然后根据增量式编码器码盘9a和绝对式编码器码盘15的检测结果调节无框电机的转速。
还可以根据患者康复锻炼的需求更换往复传动机1的输入轮1g与输出轮1d，定制不同的康复关节往复角度、速度及频率。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种精准可调的往复康复关节，其特征在于，所述康复关节包括终端法兰、往复传动机、无框电机、合金外壁、抱闸、绝对式编码器、控制板、转接板、增量式编码器及动力轴；
合金外壁与无框电机的定子固连，无框电机的转子与动力轴固连；动力轴一端外圆周上套装抱闸和增量式编码器，动力轴另一端与往复传动机的输入轮固定连接；往复传动机整体固定在合金外壁上，往复传动机的输入轮将无框电机连续整周旋转运动转换为输出轮的非整周往复回转运动后传递给终端法兰；
终端法兰为法兰端面和空心轴二者一体的结构，空心轴内布置线缆，终端法兰轴段一端与往复传动机的输出轮相连，另一端轴段与绝对式编码器连接；控制板固定连接在转接板上，转接板固定在合金外壁上，控制板上集成绝对式编码器读数头，通过与绝对式编码器配合实现对康复关节末端输出运动的检测，并根据增量式编码器和绝对式编码器的检测结果调节无框电机的转速。
2.如权利要求1所述的精准可调的往复康复关节，其特征在于，所述动力轴两端均设置轴肩，由连接在合金外壁上的深沟球轴承支撑并定位。
3.如权利要求1所述的精准可调的往复康复关节，其特征在于，根据患者康复锻炼的需求更换往复传动机的输入轮与输出轮，调节康复关节往复角度、速度及频率。
4.如权利要求1所述的精准可调的往复康复关节，其特征在于，所述康复关节进一步包括法兰支架和法兰轴承，法兰支架通过螺钉固定在转接板上，法兰支架内部装有法兰轴承，终端法兰另一端通过法兰轴承支撑。
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