引线装置和缝合设备
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域,特别涉及一种引线装置和缝合设备。
背景技术
在手工进行缝纫动作时,需要将针穿入被缝合物,之后从附近另一个位置穿出,并拉动针使其远离被缝合物。而拉动针使其远离被缝合物,这样的动作大多是由人工完成的。例如现有的缝纫机在缝合过程中,使用两根线进行缝合,从而避免了拉线的动作。而且在某些场合,比如缝制空芯圆柱套筒等结构时,现有缝纫机也根本不能使用,而需要由人工进行仿制穿入、穿出被缝合物,并完成拉线的操作。因此,缝合效率低,且也不适于在产业上大规模连续化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种引线装置和缝合设备,能够由机械结构执行勾线和放线动作,并完成整个缝合过程,由此提高缝合效率,实现连续化生产。
为实现上述目的中的至少一个,本发明提供的一种引线装置,用于勾取和释放线状物,包括控制器、驱动机构和执行机构:
所述驱动机构包括底座、第一驱动组件和连接板;
所述连接板可移动地设置于所述底座上;
所述第一驱动组件与所述控制器通信连接,用于在所述控制器的控制下驱动所述连接板在所述底座上做往复运动;
所述执行机构设置于所述连接板上,并包括第二驱动组件、检测组件和勾取组件;
所述勾取组件具有第一状态和第二状态,以实现对线状物的勾取或释放;
所述第二驱动组件与所述控制器通信连接,用于在所述控制器的控制下驱动所述勾取组件在第一状态和第二状态之间转变;
所述检测组件与所述控制器通信连接,用于在所述勾取组件勾取线状物后,测量所述执行机构的物理量;
所述控制器还用于在所述勾取组件勾取线状物之后,根据所述执行机构的物理量确定释放控制所述第二驱动组件以改变所述勾取组件的状态,释放线状物。
可选地,所述勾取组件包括推杆、连杆摆勾、连杆和勾爪连接块;所述连杆摆勾具有第一连接端、勾取端和第二连接端,所述第二连接端位于所述勾取端和所述第一连接端之间;所述第一连接端与所述连杆的远端转动连接,所述第二连接端与所述推杆的远端转动连接;所述连杆的近端与所述勾爪连接块转动连接;所述推杆的近端可活动地穿过所述勾爪连接块后与所述检测组件连接;
所述第二驱动组件用于驱动勾爪连接块移动,所述勾爪连接块通过所述连杆驱动所述连杆摆勾的勾取端围绕所述第二连接端摆动,以使所述勾取组件在第一状态和第二状态之间转变。
可选地,所述第二驱动组件包括气缸和输出轴,所述气缸与所述控制器通信连接,所述气缸通过所述输出轴与所述勾爪连接块连接;
或者,所述第二驱动组件包括直线电机和输出轴,所述直线电机与所述控制器通信连接,所述直线电机通过所述输出轴与所述勾爪连接块连接;
或者,所述第二驱动组件包括旋转电机和换向装置,所述旋转电机与所述控制器通信连接,所述换向装置分别与所述旋转电机和所述勾爪连接块连接,所述换向装置用于将所述旋转电机的旋转运动转化为所述勾爪连接块的往复移动。
可选地,所述执行机构的物理量为线状物对所述执行机构的作用力;所述检测组件包括力传感器组件,所述力传感器组件包括力传递结构和力传感器;所述力传递结构用于接受所述线状物对所述执行机构的作用力;所述力传感器与所述控制器通信连接,并用于检测所述力传递结构所接受的作用力;
或者,所述执行机构的物理量为所述执行机构的位移,所述检测组件包括位移传感器组件。
可选地,所述力传感器为应变式传感器;所述力传递结构与所述应变式传感器连接,以将线状物对所述执行机构的作用力传递至所述应变式传感器;所述控制器用于根据所述线状物对所述执行机构的作用力导致的所述应变式传感器的形变,计算得到所述线状物对所述执行机构的作用力。
可选地,所述力传递结构包括可移动的滑座;所述滑座的远端与所述推杆固定连接,以接收所述推杆传递的所述线状物对所述执行机构的作用力;
所述滑座的近端设有贯通的凹槽,所述凹槽用于容纳至少部分所述力传感器,且所述凹槽与所述滑座的近端端部之间限定有向所述力传感器方向延伸的突出部;
当所述勾取组件受到所述线状物对其的作用力时,所述滑座向所述底座的远端方向移动,所述突出部作用于所述力传感器,以将所述线状物对所述执行机构的作用力传递至所述力传感器。
可选地,所述力传递结构还包括第二连接件,所述第二连接件与所述突出部连接,并沿滑座的近端至远端的方向穿过所述突出部,且用于与所述力传感器抵接。
可选地,所述力传递结构还包括第二连接件和弹性件,所述第二连接件用于限定所述弹性件的位置,所述弹性件被配置为所述滑座与所述力传感器之间的力传递媒介。
可选地,所述第二连接件为螺栓;所述弹性件为压簧,并被配置为在所述滑座与力传感器之间施加预压力,以使勾取组件保持姿态,所述压簧套设在所述螺栓上;
所述突出部具有从滑座的近端往远端延伸的通孔,所述螺栓可活动地穿过所述通孔后与所述力传感器螺纹连接;
所述压簧位于所述突出部的近端部和所述螺栓的头部之间。
可选地,所述力传感器为应变称重式传感器;所述力传感器组件还包括安装座,所述力传感器的一端与所述安装座固定连接,且另一端为自由端;
当所述勾取组件受到所述线状物对其的作用力时,所述滑座向所述底座的远端方向移动,所述突出部作用于所述力传感器的自由端,以将所述线状物对所述执行机构的作用力传递至所述力传感器。
可选地,所述第二驱动组件与所述滑座固定连接,以使所述滑座与所述勾取组件同步移动。
可选地,当所述勾线组件勾取线状物时,所述连杆摆勾与推杆的连接点与线状物的距离小于或等于所述连杆摆勾的半径。
可选地,当所述勾线组件勾取线状物时,所述连杆摆勾与推杆的连接点与线状物在第一方向上的距离小于或等于所述连杆摆勾的半径,所述第一方向平行于所述底座且垂直于第二方向,所述第二方向为底座的近端到远端的方向,且在所述第二方向上,所述连杆摆勾与推杆的连接点与线状物重合。
可选地,所述引线装置具有近端极限位置、第一目标位置、第二目标位置和第三目标位置;所述近端极限位置位于所述第一目标位置、第二目标位置和第三目标位置的近端,所述第二目标位置位于第一目标位置和第三目标位置的近端;
当所述连接板位于近端极限位置时,所述控制器用于控制所述第一驱动组件驱动所述连接板向所述底座的远端方向运动至第一目标位置;
当所述连接板到达第一目标位置后,所述控制器用于控制所述第二驱动组件驱动所述勾取组件实现状态的变化,以使所述勾取组件勾取线状物;
当所述勾取组件勾取线状物后,所述控制器用于控制所述第一驱动组件驱动所述连接板向所述底座的近端方向运动,直至所述检测组件反馈回的所述执行机构的物理量满足预设条件,所述控制器控制所述第一驱动组件停止运动于第二目标位置;
当所述连接板到达第二目标位置后,所述控制器用于控制所述第一驱动组件驱动所述连接板向所述底座的远端方向运动至第三目标位置;
当所述连接板到达第三目标位置后,所述控制器用于控制所述第二驱动组件驱动所述勾取组件实现状态的变化,以使所述勾取组件释放线状物;
当所述勾取组件释放线状物后,所述控制器用于控制所述第一驱动组件驱动所述连接板运动到近端极限位置。
可选地,所述第一驱动组件包括带传动结构和旋转电机;
所述带传动结构包括前带轮、后带轮和同步带;所述前带轮和所述后带轮均可转动地设置在所述底座上,并分别设置于所述底座的相对两端;所述同步带缠绕于所述前带轮和所述后带轮,并被配置为使所述前带轮和所述后带轮同步转动;所述旋转电机用于驱动所述前带轮或所述后带轮转动;且所述同步带与所述连接板连接,以带动所述连接板移动。
可选地,所述第一驱动组件包括带传动结构、旋转电机和滑块结构;
所述滑块结构包括长导轨和滑块;所述长导轨设置于所述底座上,并沿所述底座的近端到远端的方向延伸;所述滑块可移动地设置于所述长导轨上;所述连接板设置于所述滑块上;
所述带传动结构包括前带轮、后带轮和同步带;所述前带轮和所述后带轮均可转动地设置在所述底座上,并分别设置于所述底座的相对两端;所述同步带缠绕于所述前带轮和所述后带轮,并被配置为使所述前带轮和所述后带轮同步转动;所述旋转电机用于驱动所述前带轮或所述后带轮转动;且所述同步带与所述滑块连接,以带动所述滑块移动。
可选地,所述第一驱动组件包括直线电机,用于驱动所述连接板做往复运动,或者,所述第一驱动组件包括气缸,用于驱动所述连接板做往复运动,或者,所述第一驱动组件包括连杆驱动组件和连杆机构;所述连杆驱动组件用于驱动所述连杆机构运动,所述连杆机构用于驱动所述连接板移动,或者,所述第一驱动组件包括齿轮齿条驱动组件和齿轮齿条组件,所述齿轮齿条驱动组件驱动齿轮齿条组件中的齿轮转动,所述齿轮齿条组件中的齿条用于驱动所述连接板移动。
可选地,所述引线装置还包括第一限位机构,所述第一限位机构用于限制所述执行机构向所述底座的近端方向运动时的近端极限位置。
可选地,所述第一限位机构包括第一限位挡片和第一传感器;所述第一限位挡片设置在所述连接板上;所述第一传感器设置在所述底座上并与所述控制器通信连接;
当所述第一限位挡片随所述连接板移动至所述第一传感器的位置时,所述第一传感器感知到所述第一限位挡片后发出停车信号至所述控制器,所述控制器根据接收到的所述停车信号控制所述第一驱动组件停止运动。
可选地,所述第一传感器为光电传感器或磁传感器。
可选地,所述引线装置还包括第二限位机构,所述第二限位机构用于限制所述执行机构向所述底座的远端方向运动时的远端极限位置。
可选地,所述第二限位机构包括第二限位挡片和第二传感器;所述第二限位挡片设置在所述连接板上;所述第二传感器设置在所述底座上并与所述控制器通信连接;
当所述第二限位挡片随所述连接板移动至所述第二传感器的位置时,所述第二传感器感知到所述第二限位挡片后发出停车信号至所述控制器,所述控制器根据接收到的所述停车信号控制所述第一驱动组件停止运动。
可选地,所述引线装置具有近端极限位置、第一目标位置和第三目标位置,所述驱动机构还包括运动信息传感器;所述运动信息传感器与所述控制器通信连接,用于获取所述第一驱动组件的运动信息并反馈至所述控制器;所述控制器用于根据接收到的所述第一驱动组件的运动信息,控制所述第一驱动组件的运动状态,以使所述连接板运动至所述近端极限位置、第一目标位置和第三目标位置中的至少一个。
可选地,所述引线装置还具有第二目标位置,所述控制器用于根据接收到的所述第一驱动组件的运动信息,控制所述第一驱动组件的运动状态,以使所述连接板运动至第二目标位置。
可选地,所述第一驱动组件包括旋转电机,所述运动信息传感器为角度传感器,所述运动信息包括所述旋转电机的转动角度和/或转动圈数,所述运动状态包括所述旋转电机的开启和关闭。
可选地,所述控制器的内部存储有目标转动角度和/或目标转动圈数,所述控制器用于根据所述目标转动角度和/或所述目标转动圈数,同旋转电机的转动角度和/或转动圈数之间的比对结果,判断是否控制所述旋转电机的开启或关闭。
为实现上述目的,本发明还提供一种缝合设备,包括至少两个所述的引线装置,至少两个所述引线装置分别是第一引线装置和第二引线装置;所述缝合设备还包括机头和机架,所述机头与控制器通信连接,用于在所述控制器的控制下运动,以完成一次缝合;
所述第一引线装置和第二引线装置均设置在所述机架上;
所述第一引线装置和第二引线装置被配置为依次在所述机头完成一次缝合后对线状物勾线。
可选地,当所述第一引线装置和第二引线装置中的一个引线装置的执行机构被控制器控制勾取线状物并移动至第二目标位置后,所述机头被控制器控制完成一次缝合。
可选地,当所述机头完成一次缝合后,所述第一引线装置和第二引线装置中的另一个引线装置的执行机构被控制器控制向该另一个引线装置的第一目标位置移动并勾取线状物后,向该另一个引线装置的第二目标位置移动,且勾取线状物的所述另一个引线装置的执行机构被控制器控制从该执行机构的第二目标位置向该执行机构的的第三目标位置移动以释放线状物,释放线状物后,所述另一个引线装置的执行机构回到该执行机构的近端极限位置。
本发明提供的引线装置和缝合设备的优点是:通过机械结构代替手工拉线,从而提高缝合效率,并实现产品的连线化生产,降低生产成本,提高生产效率。此外,整个勾线和放线过程,均在控制器的精确控制下完成,使得设备运行更加稳定和可靠。而且,缝合设备利用两个引线装置的协调运动,实现了勾线和放线动作的同时进行,缝合效率高。
附图说明
本领域的普通技术人员将会理解,提供的附图用于更好地理解本发明,而不对本发明的范围构成任何限定。其中:
图1为本发明优选实施例提供的引线装置的结构示意图;
图2为本发明优选实施例提供的驱动机构的组装示意图;
图3为图2所示的驱动机构的爆炸图;
图4为本发明优选实施例提供的执行机构的组装示意图;
图5为图4所示的执行机构的爆炸图;
图6为本发明优选实施例提供的力传感器组件的结构示意图;
图7为本发明优选实施例提供的勾取组件处于第一状态的结构示意图;
图8为本发明优选实施例提供的勾取组件处于第二状态的结构示意图;
图9为本发明优选实施例提供的缝合设备的结构示意图;
图10为本发明优选实施例提供的引线装置、线状物与连杆摆勾的相对位置示意图;
图11为图10所示的引线装置、线状物与连杆摆勾的相对位置的局部放大图。
图中:引线装置-100;底座-101;长导轨-102;旋转电机-103;同步带-104;前带轮-105;滑块-106;后带轮-107;压板-108;连接块-109;第一限位挡片-201;固定座-202;第一传感器-203;连接板-204;推杆-301;连杆摆勾-302;连杆-303;勾爪连接块-304;滑座-305;气缸-306;基板-401;短导轨-402;下滑块-403;力传感器-404;安装座-405;弹簧-406;螺栓-407;a-连杆摆勾的末端;b-推杆与连杆摆勾的连接点;
缝合设备-200;第一引线装置-501;第一驱动机构-5011;第一执行机构-5012;第二引线装置-502;第二驱动机构-5021;第二执行机构-5022;机头-5031;线状物-5032。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明进行更详细的描述,其中表示了本发明的优选实施例,应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明,而仍然实现本发明的有利效果。因此,下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道,而并不作为对本发明的限制。
为了清楚,不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中,不详细描述公知的功能和结构,因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中,必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标,例如按照有关系统或有关商业的限制,由一个实施例改变为另一个实施例。另外,应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的,但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外,下述实施例中的“远端”是指靠近线状物的一端,相应地,“近端”是指远离线状物的一端。
图1是本发明优选实施例提供的引线装置100的结构示意图。如图1所示,所述引线装置100包括控制器110、驱动机构120和执行机构130。所述驱动机构120和所述执行机构130分别与所述控制器110通信连接。所述驱动机构120用于在所述控制器110的控制下驱动所述执行机构130做往复运动。所述执行机构130用于在所述控制器110的控制下在第一状态和第二状态之间转变,以实现线状物的勾取与释放。本实施例对控制器110的种类没有特别的限制,可以是执行逻辑运算的硬件,例如,单片机、微处理器、可编程逻辑控制器(PLC,Programmable Logic Controller)或者现场可编程逻辑门阵列(FPGA,Field-Programmable Gate Array),或者是在硬件基础上的实现上述功能的软件程序、功能模块、函数、目标库(Object Libraries)或动态链接库(Dynamic-Link Libraries)。或者,是以上两者的结合。本领域技术人在本申请公开的内容基础上,应当知晓如何具体实现控制器110与其他设备间的通信。
图2为本发明优选实施例提供的驱动机构120的组装示意图,图3是本发明优选实施例提供的驱动机构120的爆炸图。如图2和图3所示,所述驱动机构120具体包括底座101、第一驱动组件和连接板204。所述第一驱动组件与所述控制器110通信连接。所述第一驱动组件设置于所述底座101上,用于在控制器110的控制下驱动连接板204移动。所述连接板204可移动地设置于所述底座101上。而所述执行机构130设置在所述连接板204上。实际操作时,所述控制器110控制所述第一驱动组件驱动所述连接板204在所述底座101上做往复运动,以使得连接板204带动执行机构130在所述底座101上做往复运动。
所述执行机构130具体包括第二驱动组件、检测组件和勾取组件。其中,所述勾取组件具有第一状态和第二状态,以实现对线状物的勾取或释放。所述第二驱动组件与所述控制器110通信连接。所述第二驱动组件在控制器110的控制下驱动所述勾取组件在第一状态和第二状态之间转变。在一个示范性实施例中,所述勾取组件在第一状态下可以释放线状物,在第二状态下可以勾取线状物。所述检测组件与控制器110通信连接,并用于在勾取组件勾取线状物后,测量所述执行机构130的物理量,例如检测执行机构130的位移(即执行机构的物理量为执行机构的位移,此时,检测组件为位移传感器组件),或者检测所述线状物对所述执行机构的作用力(即执行机构的物理量为线状物对执行机构的作用力,此时,检测组件为力传感器组件)等。所述控制器110还用于在勾取组件勾取线状物后,根据检测组件反馈回的所述执行机构的物理量来确定是否控制第二驱动组件以改变勾取组件的状态,释放线状物。在下述实施例中,所述检测组件采用力传感器组件,来做示范性说明。
本实施例中,所述引线装置100具有近端极限位置,第一目标位置,第二目标位置和第三目标位置。近端极限位置位于第一目标位置、第二目标位置和第三目标位置的近端,而第二目标位置位于第一目标位置和第三目标位置的近端。优选,所述引线装置100还包括远端极限位置,所述远端极限位置位于近端极限位置、第一目标位置、第二目标位置和第三目标位置的远端。
在一非限制性的操作中,结合图1,本实施例的引线装置100按照如下的方式进行工作:
首先初始化,此时,所述控制器110控制所述第一驱动组件驱动连接板204向底座101的近端101a方向运动至初始位置,从而将执行机构120初始化于该初始位置(即近端极限位置);
初始化后,也即连接板204位于近端极限位置后,所述控制器110控制所述第一驱动组件驱动连接板204向所述底座的远端101b方向运动至第一目标位置;
当连接板204到达第一目标位置后,所述控制器110控制所述第二驱动组件驱动所述勾取组件实现状态的变化(例如从第一状态转化为第二状态),以使所述勾取组件勾取线状物;
当勾取组件勾取线状物后,所述控制器110控制所述第一驱动组件驱动连接板204再次向所述底座的近端101a方向运动,直至所述检测组件反馈的所述执行机构130的物理量满足预设条件,所述控制器控制所述第一驱动组件停止运动于第二目标位置;即该第二目标位置是勾取组件在勾取线状物后,所述执行机构130的物理量满足预设要求时候的位置,在一些实施例中,该第二目标位置不是预设的位置,例如所述执行机构130的物理量为线状物对执行机构的作用力时,在另外一些实施例中,该第二目标位置是预设的位置,例如所述执行机构130的物理量为执行机构的位移时;
当连接板204到达第二目标位置后,所述控制器110控制所述第一驱动组件驱动连接板204向所述底座的远端101b方向运动至第三目标位置;
当连接板204到达第三目标位置后,所述控制器110控制所述第二驱动组件驱动所述勾取组件实现状态的变化(例如从第二状态转化为第一状态),以使所述勾取组件释放线状物;
当勾取组件释放线状物后,所述控制器110控制所述第一驱动组件驱动连接板204运动到初始位置。
在本实施例中,上述连接板204到达特定位置后,所述控制器110可以立即控制第一驱动组件、第二驱动组件进行相应操作,也可能等待一定时间或者在其他预设条件(例如多个勾线装置协同工作,与勾线装置协同工作的其他装置等处于特定的状态)满足后再控制第一驱动组件、第二驱动组件进行相应操作。对此,本实施例没有特别的限制。
因此,引线装置100可按照上述方式进行工作,在一个周期内完成勾线和放线动作。由此,本实施例的引线装置100可代替人工完成拉线的过程,从而提高缝合效率,尤其是医疗产品的缝合效率,并可实现产品缝合的连线化生产,降低了生产成本,提高了生产效率。
进一步返回参阅图1~图3,所述第一驱动组件可包括带传动结构,所述带传动结构包括前带轮105、后带轮107和同步带104。所述前带轮105和后带轮107均可转动地设置在底座101上。所述底座101具有相反的近端101a和远端101b,所述前带轮105和后带轮107分别置于远端101b和近端101a。例如,所述后带轮107可邻近底座101的近端101a设置,而所述前带轮105可邻近底座101的远端101b设置。所述同步带104缠绕于前带轮105和后带轮107,并被配置为使前带轮105和后带轮107同步转动。进一步,所述第一驱动组件还包括旋转电机103,用于驱动所述后带轮107或前带轮105转动。所述同步带104与连接板402连接,以带动连接板402移动。
在本实施例中,优选所述旋转电机103邻近底座101的近端101a,并与后带轮107连接,且所述后带轮107邻近底座101的近端设置,以此优化布局,节省装置的占用空间。进一步,所述带传动结构和旋转电机103分别设置在底座101的上下两侧。这里“上”、“下”仅是指相对位置关系,以描述具体实施例并且不作为对本发明的限定。应当明白,除了图中所示的上下位置关系以外,还包括使用和操作中的装置的不同取向。
优选,所述第一驱动组件还包括滑块结构,位于所述带传动结构的一侧,所述滑块结构与带传动结构平行布置。具体的,参阅图2,所述滑块结构包括长导轨102和滑块106。所述长导轨102设置于底座101上,并沿所述底座101的近端101a到远端101b的方向延伸。所述滑块106可移动地设置于所述长导轨102上,而所述连接板204设置于所述滑块106上。进一步,所述同步带104与滑块106连接,以带动滑块106移动,并由滑块106带动连接板204移动。
所述第一驱动组件还包括第一连接件,所述同步带104通过所述第一连接件与滑块106或连接板204连接。本实施例中,所述第一连接件优选包括压板108和连接块109。所述压板108和连接块109相配合以共同夹持所述同步带104,且所述压块108和连接块109中的一个还与滑块106或连接板204连接。所述压板108和连接块109中的至少一个优选具有锯齿结构,以增大与同步带104接触的摩擦力,进一步提高夹持力。本实施例中,所述连接块109与连接板204连接。进一步的,所述连接块109可呈“L”型,所述连接块109的一端与连接板204连接,另一端与压板108配合以夹持所述同步带104。本发明对连接块109与压板108的配合方式不作连接,例如可以通过若干螺丝锁紧而达到连接的目的。如此,通过连接块109和压板108共同夹持同步带104,可实现由同步带104驱动连接板204沿长导轨102移动的目的。
本领域技术人员应理解,所述第一驱动组件不局限于上述的结构。在一个替代性实施例中,所述第一驱动组件包括直线电机。所述直线电机直接驱动连接板204做往复运动,或者直线电机的输出端与滑块106连接,驱动连接有连接板204的滑块106沿长导轨102做往复运动。应理解,直线电机能够将电能直接转换成直线运动机械能,而不需要任何中间转换机构。所述第一驱动组件还可以包括气缸,所述气缸也起到类似的效果。在另一替代性实施例中,所述第一驱动组件包括连杆驱动组件和连杆机构,所述连杆驱动组件用于驱动所述连杆机构运动,而所述连杆机构用于驱动连接板204移动。连杆机构例如为曲柄滑块机构。即上述的滑块106沿长导轨102作为曲柄滑块机构的一部分。进一步,所述连杆驱动组件可以是旋转电机等动力源。所述第一驱动组件还可以包括齿轮齿条驱动组件和齿轮齿条组件。类似地,所述齿轮齿条驱动组件驱动齿轮齿条组件中的齿轮转动,所述齿轮齿条组件中的齿条与连接有连接板204的滑块106连接或直接与连接板204连接,从而驱动连接板204移动。所述齿轮齿条驱动组件可以是旋转电机等动力源。
所述引线装置100优选还包括第一限位机构,用于限制执行机构130向所述底座101的近端101a方向运动时的近端极限位置(即初始位置)。进一步,继续参阅图2,所述第一限位机构可包括第一限位挡片201和第一传感器203。所述第一限位挡片201设置在滑块106或连接板204上。所述第一传感器203设置在底座101上,并优选邻近底座101的近端101a设置。第一传感器的具体位置根据实际需求而定,本实施例对此不做限定。而且所述第一传感器203与所述控制器110通信连接。当所述第一限位挡片201移动到第一传感器203处,所述第一传感器203感知到第一限位挡片201后发出停车信号至所述控制器110,所述控制器110根据接收到的所述停车信号控制所述旋转电机103停止转动,从而限制滑块106继续沿长导轨102向底座的近端方向运动,使得执行机构130停止在初始位置。可选的,所述第一限位机构还包括固定座202,所述固定座202固定在底座101上,所述第一传感器203固定在固定座202上。进一步,本实施例对所述第一传感器203的具体类型没有特别的限制。所述第一传感器203可以为光电传感器或磁传感器,例如为对射型光电传感器。参阅图2,所述第一限位挡片201可呈倒“Z”型,一端设置在连接板204远离带传动结构的一侧,另一端为自由端。所述第一传感器203为对射型光电传感器,固定座202为U型,在U型固定座202的两端部设置第一传感器203以形成光路。当第一限位挡片201移动且自由端阻挡所述光路时,所述第一传感器203即向控制器110发出停车信号。
所述引线装置100优选还包括第二限位机构,用于限制执行机构130向所述底座101的远端101b方向运动时的远端极限位置。该远端极限位置可以与第一目标位置相同或不相同。所述第二限位机构可包括第二限位挡片和第二传感器。第二限位挡片与第一限位挡片相类似,也设置在连接板上。所述第二传感器可以与第一传感器203的类型相同,也可以不相同。对此,本实施例没有特别的限制。在一个替代性实施例中,所述第一限位机构和第二限位机构可以共用一个限位挡片。进一步,第二传感器设置在底座101的远端极限位置并与控制器110通信连接。当第二限位挡片移动至所述第二传感器时,第二传感器感知到第二限位挡片后发出停车信号至所述控制器110,所述控制器110则根据该停车信号控制所述旋转电机103停止转动,从而限制滑块106继续沿长导轨102向底座的远端方向运动,使得执行机构130停止在远端极限位置。
在一个替代性实施例中,所述引线装置100还包括运动信息传感器,以替代上述的限位机构,以实现限制执行机构的极限位置的目的。所述运动信息传感器与所述控制器110通信连接,用于获取所述第一驱动组件的运动信息并反馈至所述控制器110;所述控制器110用于根据接收到的所述第一驱动组件的运动信息,控制所述第一驱动组件的运动状态,以使所述连接板运动至所述近端极限位置、第一目标位置和第三目标位置中的至少一个。进一步,所述控制器110用于根据接收到的所述第一驱动组件的运动信息,控制所述第一驱动组件的运动状态,以使所述连接板运动至第二目标位置。本实施例中,所述第一驱动组件包括旋转电机103,所述运动信息传感器例如为角度传感器(如旋转编码器),可用于获取旋转电机103的转动信息。这里的转动信息可包括旋转电机103的转动角度和/或转动圈数。所述运动信息传感器与所述控制器110通信连接,用于获取所述旋转电机103的转动信息并发送至所述控制器110。所述控制器110则根据接收到所述旋转电机103的转动信息,控制旋转电机103的转动状态(开启与关闭),以使连接板402运动至近端极限位置。进一步,所述控制器110的内部存储有目标转动角度和/或目标转动圈数,所述控制器110用于根据所述目标转动角度和/或所述目标转动圈数,同旋转电机的转动角度和/或转动圈数之间的比对结果,判断是否控制所述旋转电机开启或关闭。
例如,所述控制器110若判断旋转电机103的实际转动角度达到了目标转动角度,则控制旋转电机103停止转动。或者,所述控制器110若判断旋转电机的实际转动圈数达到了目标转动圈数,则控制旋转电机103停止转动。又或者,所述控制器110在判断旋转电机的实际转动角度达到了目标转动角度的同时,又判断旋转电机的实际转动圈数达到了目标转动圈数,则控制旋转电机103停止转动。此外,控制器110根据上述的运动信息传感器还可以用于控制执行机构130停止于第一目标位置、第二目标位置和/或第三目标位置。
图4是本发明优选实施例提供的执行机构130的组装示意图,图5是本发明优选实施例提供的执行机构130的爆炸图。如图4和图5所示,所述执行机构130还包括基板401,所述第二驱动组件、力传感器组件和勾取组件均置于所述基板401上。所述基板401起到固定支撑作用,且所述基板401设置在连接板402上。
图7是本发明优选实施提供的勾取组件在第一状态时的示意图,图8是本发明优选实施例提供的勾取组件在第二状态时的示意图。所述勾取组件为曲柄滑块结构,通过滑块的移动来实现曲柄的摆动。具体而言,如图7和图8所示,并结合图4,所述勾取组件包括推杆301、连杆摆勾302、连杆303和勾爪连接块304。所述连杆303的近端与所述勾爪连接块304转动连接,所述连杆303的远端与所述连杆摆勾302的第一连接端转动连接;所述连杆摆勾302的第二连接端与所述推杆301的远端转动连接;所述推杆301的近端穿过所述勾爪连接块304与所述力传感器组件连接。具体的,所述连杆摆勾302包括第一连接端;勾取端;和位于第一连接端以及勾取端之间的第二连接端;所述勾取端为自由端,用于勾取线状物。所述第二驱动组件用于驱动勾爪连接块304移动,使勾爪连接块304可以往复运动。所述推杆301的近端可活动地穿过勾爪连接块304的通孔后向底座101的近端方向延伸,并与所述力传感器组件检测组件连接。所述勾爪连接块304通过连杆303驱动连杆摆勾302的勾取端围绕所述第二连接端摆动,以实现所述勾取组件在第一状态和第二状态之间的转变。
例如,图7所示,当所述勾爪连接块304向底座101的近端方向运动至最近位置时,相应地,所述连杆303位于最近位置,所述勾取组件处于第一状态。在第一状态下,所述连杆摆勾302的勾取端远离推杆301,以实现对线状物的释放。如图8所示,当所述勾爪连接块304向底座101的远端方向运动至最远位置时,相应地,所述连杆303位于最远位置,所述勾取组件处于第二状态。在第二状态下,所述勾取端靠近推杆301,以实现对线状物的勾取。
在一个示范性实施例中,参阅图4和图5,所述第二驱动组件包括气缸306和输出轴,所述气缸306与控制器110通信连接,所述气缸306通过输出轴与所述勾爪连接块304连接,由气缸306驱动勾爪连接块304做往复运动。在一个替代性实施例中,所述第二驱动组件包括直线电机和输出轴,所述直线电机与控制器110通信连接,直线电机通过输出轴与勾爪连接块304连接,由直线电机驱动勾爪连接块304做往复运动。在另一个替代性实施例中,所述第二驱动组件包括旋转电机和换向装置,所述旋转电机与控制器110通信连接,所述换向装置分别与旋转电机和勾爪连接块304连接。所述换向装置用于将旋转电机的旋转运动转化为勾爪连接块304的往复移动。所述换向装置可以为齿轮齿条组件,还可以为螺母螺杆组件。
所述力传感器组件可包括力传递结构和力传感器404。所述力传递结构用于接受所述线状物对所述执行机构的作用力,亦即线状物对勾取组件的作用力。所述力传感器404与所述控制器110通信连接,并用于检测所述力传递结构接受的作用力。图6是本发明优选实施例的力传感器组件的结构示意图。如图6所示,并结合图4和图5,所述力传感器404为应变式传感器。所述力传递结构作用于应变式传感器连接,以将线状物对执行机构的作用力传递至应变式传感器,以使所述应变式传感器产生形变。所述控制器110用于根据线状物对执行机构的作用力导致的应变式传感器的形变,计算得到线状物对执行机构的作用力。
具体而言,所述力传递结构包括滑座305。所述滑座305可以相对于所述基板401移动。所述滑座305的远端与所述推杆301固定连接,以接收推杆301传递的外力,亦即线状物对执行机构的作用力。所述滑座305的近端设有贯通的凹槽,所述凹槽用于容纳至少部分所述力传感器404,所述凹槽与滑座305的近端端部之间限定了一向力传感器404方向延伸的突出部。当所述勾取组件受到线状物对其的拉力时,所述滑座305向底座的远端方向移动,所述突出部作用于所述力传感器404,将外力传递至所述力传感器404。所述力传感器404因为受到的上述作用力产生形变后生成形变信号,所述控制器110根据力传感器404的形变信号即可计算获得线状物的拉力。进一步,所述力传递结构还包括第二连接件,所述第二连接件与所述突出部连接(例如螺纹连接),并沿滑座305的近端至远端的方向穿过所述突出部,且用于与所述力传感器404的近端抵接。此时,通过第二连接件作为滑座305与力传感器404之间力传递媒介。应知晓,第二连接件与力传感器404的近端之间可存在间隙,使得滑座向底座的远端移动后,第二连接件与力传感器的近端抵接,或者,滑座未移动时,第二连接件也可直接与力传感器404的近端抵接。
在另外一个实施例中,所述力传递结构还包括第二连接件和弹性件,所述第二连接件用于限定所述弹性件的位置,所述弹性件被配置不仅作为滑座与力传感器404之间的力传递媒介,还可以实现滑座305与力传感器404之间的缓冲。返回参阅图4和图6,所述第二连接件为螺栓407,所述弹性件为弹簧406,所述弹簧406套设在螺栓407上,所述弹簧406被配置为在所述滑座与力传感器之间施加预压力,通过力传递实现给勾取组件预作用力,以使勾取组件保持一定的姿态。其中所述突出部设有一从滑座305的近端往远端延伸的通孔,所述螺栓407可活动地穿过所述通孔后螺旋固定在所述力传感器404上。进一步,所述弹簧406为压簧,套设在螺栓407上,并位于所述突出部的近端部和螺栓407的头部之间,即图6中C2的位置,以实现滑座305与力传感器404之间具有一定的预压力。显然,所述弹簧406还可以为拉簧,套设在螺栓407上,位于所述突出部的远端部与所述力传感器404的近端面之间,即图6中C1的位置。这样设置可以起到相类似的效果。在本实施例中,所述螺栓407主要起到对弹簧限位作用,例如可以阻止弹簧406从突出部与悬吊端之间掉落,又例如所述螺栓407的头部可以阻止弹簧406的弹性力将螺栓407从所述突出部的通孔中脱离。
进一步,所述第二驱动组件优选与所述滑座305固定连接,以实现勾取组件与滑座的同步移动。如此设计,避免连杆303、勾爪连接块304与推杆301不同步运动,导致勾取组件发生不期望的运动。例如第二驱动组件包括气缸306,气缸306的输出轴与滑座305连接,以便滑座305与勾取组件同步运动。
进一步,所述力传递结构还包括短导轨402和下滑块403。所述短导轨402设置在基板401上,并沿基板401的近端至远端的方向延伸。所述下滑块403可滑动地设置在所述短导轨402上。所述滑座305设置在所述下滑块403上。
进一步参阅图6,所述力传感器404为应变称重式传感器。即所述力传感器404的一端与所述基板401固定连接,另一端为自由端。具体而言,所述力传感器组件还包括安装座405。所述安装座405的一端固定在基板401上。所述力传感器404的一端与安装座405的另一端固定连接,且力传感器404的另一端为悬臂端(即自由端)。相应地,所述滑座305的凹槽容纳所述悬臂端。所述悬臂端用于与所述突出部或者弹性件接触,以更好地感测外力的作用,提高测量的准确性。
下面结合优选实施例以及图1-8,对上述的引线装置100的工作方式做示范性说明。
所述驱动机构120的底座101与外部机构固定连接,在引线装置100运行时,始终保持底座101固定不动。在初始化时,所述控制器110控制旋转电机103转动(如逆时针转动),以驱动带传动结构运动,并通过第一连接件带动执行机构130沿长导轨102向底座101的近端方向运动。当第一限位挡片201到达底座近端的第一传感器203的位置时,控制器110获得第一传感器203发出的停车信号,控制旋转电机103停止转动,使执行机构130处于初始位置。工作时,控制器向旋转电机103发送信号,旋转电机103反向旋转(如与前所对应的顺时针转动),以驱动带传动结构运动,并通过第一连接件带动执行机构130沿长导轨102向底座101的远端方向运动至第一目标位置。当执行机构130到达所述第一目标位置后,控制器110控制气缸306推动勾取组件中的勾爪连接块304向底座101的远端移动,进而驱动勾取组件从第一状态转化为第二状态完成勾线动作。完成勾线动作后,控制器110控制旋转电机103反向旋转(如逆时针),驱动执行机构130向底座101的近端方向运动并拉线。当线状物几乎被拉出被缝合物的表面时,线尾端的绳结会卡在针孔内,所述执行机构130继续运动,连杆摆勾302会受到拉力,拉力通过连杆303、滑座305、弹簧406传递给力传感器404,但是执行机构130不会立即停止运动,会继续向底座101的近端方向运动,此时受到的拉力会越来越大,当受到的拉力达到设定值时,控制器110会发出停止信号给旋转电机103,使其停止转动,从而使执行机构停止在第二目标位置。到达第二目标位置后,所述控制器110控制旋转机103再次反向旋转(如顺时针),使执行机构130重新向底座101的远端方向移动至第三目标位置。当执行机构130移动至第三目标位置时,所述控制器110控制勾取组件从第二状态转化为第一状态,以完成放线动作。然后,所述控制器110控制旋转动机103再次正向旋转(如逆时针),以使执行机构130返回到初始位置。至此完成一个运动周期。
本实施例还提供一种缝合设备200,包括至少两个上述的引线装置100。以两个引线装置100为例,分别是第一引线装置501和第二引线装置502,该两个引线装置的结构默认相同,均可参照上述实施例描述的方式实现。
以下对缝合设备200的缝合方式,特别是缝合过程中的勾线方式做示范性说明。
所述缝合设备200包括第一引线装置501和第二引线装置502。如图9所示,所述缝合设备200还包括机头5031和机架。其中,第一引线装置501和第二引线装置502均设置在机架上,并相对于机头5031对称布置。并且,第一引线装置501中的驱动机构和执行机构分别用第一驱动机构5011和第一执行机构5012表示,第二引线装置502中的驱动机构和执行机构分别用第二驱动机构5021和第二执行机构5022表示。且机头5031和控制器110通信连接,以通过控制器110控制机头5031的运动,而且两个引线装置,以及机头5031可仅配置一个控制器即可,由此通过控制器110控制整个缝合设备200的缝合过程。尤其地,所述第一引线装置501和第二引线装置502被配置为依次在所述机头5031完成一次缝合后对线状物勾线。两个引线装置同时协调运动,实现了勾线和放线动作的同时进行,缝合效率高。具体的运动过程如下:
初始化时,第一执行机构5012以及第二执行机构5022均返回到各自的初始位置(即近端极限位置),同时,机头5031静止在上方的机头初始位置。在固定好待缝合物后,所述控制器110根据预设的线迹,驱动机头5031快速向下运动,完成送针和取针过程,即完成一次缝合。然后机头5031快速向上移动,重新回到机头初始位置。本实施例对机头5031具体的缝合过程没有特别的限制。然后,控制器110控制第一驱动机构5011驱动第一执行机构5012向底座的远端移动到第一驱动机构的第一目标位置。到达第一驱动机构的第一目标位置后,控制器110控制第一执行机构5012的气缸工作,从而推动第一执行机构的勾取组件运动,使得第一执行机构的勾取组件由第一状态转变为第二状态,从而勾住线状物5032。勾住线状物5032后,控制器110控制第一执行机构5012向底座的近端方向移动以执行拉线动作,当线状物5032几乎被拉出被缝合物的表面时,线状物5032尾端的绳结会卡在针孔内,此时,第一执行机构5012继续运动,连杆摆勾会受到拉力,拉力通过连杆303、滑座305、弹簧406传递给力传感器404,但是第一执行机构5012不会立即停止运动,会继续向初始位置方向运动,此时受到的拉力会越来越大,当受到的拉力达到第一设定值时,控制器110发出停止信号给第一驱动机构5011的第一驱动电机,使其停止转动于第一驱动机构的第二目标位置,使第一引线装置完成勾线动作。接着控制器110控制机头5031又一次下落,完成送针和取针的一次缝合过程,之后机头5031快速向上移动回到机头的初始位置。
当机头5031完成一次缝合后,控制器110控制第二驱动机构5021驱动第二执行机构5022开始向底座的远端运动达到第二驱动机构的第一目标位置,然后控制第二执行机构5022的气缸工作,推动第二执行机构的勾取组件运动,使得第二执行机构的勾取组件由第一状态转变为第二状态,从而勾住线状物5032。然后第二执行机构5022向第二引线装置的底座的近端方向移动。当第二执行机构5022向近端方向移动时,优选,第二执行机构5022向近端方向移动的同时,控制器110控制第一驱动机构5011驱动第一执行机构5012向第一引线装置的底座的远端移动,目的是放松已经勾住的线状物5032。当第一执行机构5012移动至第一驱动机构的第三目标位置时,控制器控制第一驱动机构5011停止运动,然后控制第一执行机构5012的气缸工作,拉动连杆运动,使得勾取组件由第二状态转变为第一状态,以释放线状物5032,然后回到第一执行机构的初始位置(即近端极限位置)。在第二执行机构5022运动到第二驱动机构5021的第二目标位置后,控制器110控制机头5031又一次下落,完成送针和取针的一次缝合过程,之后快速向上移动回到机头初始位置。控制器110控制第一驱动机构5011驱动第一执行机构5012向底座的远端移动到第一驱动机构的第一目标位置,然后完成对线状物5032的勾取,进一步向底座的近端移动直至受到的第一执行机构5012拉力达到第一设定值,然后停止第一执行机构5012运动于第一驱动机构的第二目标位置。在第一执行机构5012在向底座的近端运动时,控制器110控制第二驱动机构驱动第二执行机构从第二执行机构的第二目标位置向第二引线装置的底座的远端移动至第二执行机构的第三目标位置,释放线状物5032,然后回到第二执行机构的初始位置(即近端极限位置)。这样即完成一个运动周期,如此重复可完成产品的多次缝合过程。
进一步的,当第一执行机构5012到达第一驱动机构的第一目标位置后,连杆摆勾302与连杆301的连接点与线状物5032的相对位置如图10和图11所示。为了便于说明,在图10和图11中建立了平面直角坐标系XY,其中,X轴方向为从底座的近端到远端方向,并且与第一执行机构5012第一状态下的连杆摆勾302的末端a相交,Y轴方向为平行于底座且垂直于X轴方向并通过连杆摆勾302与推杆301的连接点b。进一步,X轴方向与Y轴方向共同限制的平面与所述底座重合或平行。当勾取组件勾取线状物时,例如第一执行机构5012处于第二状态时,连杆摆勾302与推杆301的连接点b与线状物5032的距离优选小于或等于连杆摆勾302的末端a与连接点b之间的距离,即连杆摆勾302的末端的半径R。优选,在Y轴方向(即第一方向),当第一执行机构5012处于第二状态时,连杆摆勾302与推杆301的连接点b与线状物5032的距离Y1优选小于或等于连杆摆勾302的末端a与连接点b之间的距离,即连杆摆勾302的末端的半径R。在X轴方向(即第二方向),连杆摆勾302与推杆301的连接点b与线状物5032在X轴方向重合,即两者都在Y轴上。如此配置,可以使勾取组件能够更加高效的勾取线状物5032。
综上,在本发明实施例提供的引线装置和缝合设备中,可通过机械结构来代替手工拉线,从而完成产品的缝合,这样做缝合效率高,并可实现产品的连线化生产,降低生产成本,提高生产效率。而且整个勾线和放线过程,均在控制器的精确控制下完成,使得设备运行更加稳定和可靠。特别地,缝合设备利用两个引线装置的协调运动,实现了勾线和放线动作的同时进行,进一步提高了缝合效率。
上述描述仅是对本发明优选实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于本发明的保护范围。