CN116985008A - 一种磨削装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磨削装置，包括电机、手柄和工作头，手柄包括外壳体、调节机构、第一套筒和第二套筒；调节机构为轴向旋转滚珠设计，以紧固工作头或解除紧固。第一套筒内表面设有与波子相对应的锥面，近端部设有沿径向延伸形成的配合部，未安装工作头时，配合部持续抵触被动件，通过摩擦力实现防止空转。本发明的磨削装置提供单手操作的调节机构，通过双指旋拧即可实现紧固/松紧工作头，结构设计符合术者使用习惯且轻松省力。壳体设计紧凑，通过轴承配合尽可能地降低内部组件的转动损耗和噪音。

Description

一种磨削装置

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，具体地说涉及一种磨削装置。

背景技术

医用手术动力手柄主要应用于脊柱外科、骨科、神经外科等手术场景，利用高速电机传动旋转夹头，通过夹持不同的工作头来执行打磨、刨削、镗孔等功能。现有的产品大多包括高速电机、手柄和工作头。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种操作便捷、夹持稳定、防止电机空转的磨削装置。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明的一种磨削装置，包括电机、手柄和可更换的工作头，所述手柄包括外壳体、调节机构、第一套筒和第二套筒；所述调节机构包括设于外壳体上的主动件，以及位于外壳体内腔可沿轴向运动的被动件；所述第二套筒包括用于安装工作头的收容腔，第二套筒的侧壁开设若干容纳有波子的孔洞，第二套筒的近端设有与所述电机传动联接的传动端；所述第一套筒套设于第二套筒外，且第二套筒的外径小于第一套筒的内径，所述第一套筒的内表面包括至少一个与波子相对应的锥面或斜面；所述第一套筒还包括沿径向延伸形成的配合部，未安装工作头时，所述配合部持续抵触所述被动件。

本发明所述的工作头是指用来执行打磨、刨削、镗孔等功能的细长杆状零件，包括但不限于磨头、钻头。

本发明提供的磨削装置应至少实现以下功能：在安装有工作头时，当利用调节机构使所述第一套筒向远端方向运动时，可实现对所述工作头的紧固；当利用调节机构使所述第一套筒向近端方向运动时，可解除对所述工作头的紧固。当未安装工作头时，所述第一套筒会运动至远端极限距离，利用与其他结构的抵触摩擦力实现防止电机空转。

本发明所述的调节机构一般具有可从外壳体处进行操作，以调整内部零件沿轴向的相互位置关系，进而实现安装/拆卸工作头、紧固夹持工作头的作用。因此，所述主动件的操作方式可以根据现有技术进行任意适应性改动，其运动方式包括但不限于按照沿轴向、径向、周向的任意一种或多种的组合。例如，沿轴向方向可以采用推杆、滑套、齿轮的方式；沿径向可采用具有楔形面或球面的按动件；沿周向主要基于螺纹或与螺纹配合类似的结构实现。

作为本发明的一种优选方案，本发明采用主动件沿周向运动、使被动件在外壳体内沿轴向发生位移的方式。所述主动件包括一个沿周向旋转的外部旋套，外部旋套内壁设有至少一个轴向导向槽；所述外壳体内还设有内壳体，内壳体侧壁开设有至少一个容纳有滚珠的螺线导向孔；所述被动件为外壁具有环形槽的套环；所述滚珠超出内壳体外壁的部分嵌入所述轴向导向槽，所述滚珠超出内壳体内壁的部分嵌入所述环形槽。所述轴向导向槽的长度应当不小于所述螺线导向孔的轴向长度。

进一步地，所述螺线导向孔沿逆时针向远端方向延伸。当外部旋套沿顺时针方向转动时，螺线导向孔内的滚珠会沿螺线轨迹向远端方向运动，带动所述套环向远端运动，用于紧固装配好的工作头。相应地，当外部旋套沿逆时针方向转动时，会带动所述套环向远端运动，以便取出工作头。

优选地，所述螺线导向孔具有1-4个，本领域技术人员根据产品尺寸和期望导程可对螺线导向孔的形状和数量进行改进，均在本发明的保护范围内。所述螺线导向孔和滚珠的设计优选地以相对于中轴线中心对称的方式排布，以保证对外部旋套/套环提供稳定的支撑力/推力。

本发明对结构进行进一步优化，以提供有效防止电机空转的功能。在工作件未装配的情况下，所述第一套筒的配合部会持续抵触所述被动件，通过两者之间的摩擦力来实现防空转。所述配合部可以设于所述第一套筒的任何位置，并抵触在所述被动件的任何位置。作为本发明的优选方案，所述第二套筒上设有持续对所述第一套筒向远端方向施加压力的第一弹簧。所述配合部为第一套筒沿径向延伸形成的结构，包含至少一个完整的或局部的平面、锥面或球面。更优选地，所述配合部的形状设计成在第一套筒近端端面形成的凸环。所述第一弹簧与所述配合部相抵触。

所述第一弹簧组装在第二套筒上。优选地，第一弹簧紧密地缠绕在第二套筒，与第二套筒一起旋转。更优选地，所述第一弹簧的截面为矩形。

本领域技术人员在以上技术方案的基础上，可以通过在任何位置增加至少一个弹簧，以实现调节机构的复位，或降低调节机构在复位时收到的阻力，以此进一步提高产品的易用性。作为本发明的一种优选方案，所述套环的远端设有一个持续处于压缩状态的对抗弹簧。

本发明进一步须要从总体设计上尽可能地降低第二套筒在高速旋转时可能产生的噪音和摩擦生热，所述第二套筒的前部和后部分别包括一个轴承。更进一步地，所述第二套筒内只设有两个与所述第二套筒配合的轴承，分别位于第二套筒的前部和后部。基于该设计，所述外壳体和内壳体通过螺纹连接形成一个整体，其内腔在任意横截面的直径均大于第一套筒或第二套筒的最大外径。除了轴承配合的位置，所述第二套筒在其余位置均保留了足够的空间以降低摩擦。

本发明所述第一套筒的内表面包括至少一个与波子相对应的锥面或斜面，所述锥面或斜面可以位于第一套筒内表面的任何位置。作为本发明的优选方案，所述第一套筒的远端内壁具有一个锥面，所述锥面的直径向远端方向逐渐增大。

本发明所述的波子形状包括但不限于球形、圆柱形、棱柱形、四面体的任意一种或多种的组合。优选地，所述波子的外表面具有向外突起的曲面或斜面，以更好地与第一套筒的锥面或斜面相配合。

最为本发明的最优方案，所述波子为球形和圆柱形的组合。所述波子的最大高度为h₁，所述孔洞附近第二套筒的侧壁厚度为h₂，所述第一套筒锥面的半径差为ΔR，这些参数之间的关系是：

0<h₁-h₂<ΔR。

基于上述公式，当第二套筒内组装有工作头时，所述波子一侧抵触在工作头侧壁上，另一侧会有部分结构暴露在第二套筒外。暴露在外所述部分结构高度应当限制在一定范围内，以使第一套筒沿轴向向远端运动时抵触在所述波子上，实现对工作头的紧固。

进一步地，所述第二套筒的孔洞有2-6个，对应地，所述波子数量也为2-6个。作为本发明的最优方案，所述孔洞和波子的数量分别设置3个，沿轴线方向呈中心对称分布。

本发明提供的磨削装置根据使用场景的不同可对其整体轮廓形状进行适应性改进，包括但不限于微创手术工作通道或开放手术区域，脊柱外科、骨科、神经外科、耳鼻喉科等特定的手术环境。具有代表性的改进方式是使该装置具有至少一个弯角。作为本发明的一种优选方案，所述手柄靠近近端处具有一个弯角，所述外壳体内位于所述弯角的近端设有一个传动中间件，所述传动中间件分别与电机和第二套筒的近端传动联接。

对于上述与中间件有关的传动连接，以及所述第二传动件直接与电机配合的传动联接，所述传动联接为包括但不限于键槽配合、法兰配合、齿轮配合、销轴配合的任意一种或多种的组合。

导向套可进一步设计若干轴承，以实现8万RPM的转速，有效降低振动、噪音和径向圆跳动。

除非做特别说明，本发明所述的“近端”指代靠近术者操作的一端，或指电机所在的一端；“远端”相对于“近端”，指代远离术者操作的一端，或指代手术区所在的一端。

有益效果：本发明所述的磨削装置可根据需要组装任意工作头。该装置提供单手操作的调节机构，通过双指旋拧即可实现紧固/松紧工作头；调节机构采用周向旋套和滚珠设计，符合术者使用习惯且轻松省力。该装置的壳体设计紧凑，通过轴承配合尽可能地降低内部组件的转动损耗和噪音。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是弯手柄的结构示意图；

图3是细长手柄的结构示意图；

图4是主动件和内壳体的爆炸示意图；

图5是局部示意图；

图6是纵剖面图；

图7是第一套筒、第二套筒、套环、弹簧、轴承的结构示意图；

图8是剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步说明。

请结合图1至图3所示，本实施例提供的磨削装置，包括电机A和手柄B。电机输出轴上安装有传动齿轮，与手柄组装后实现传动配合。手柄远端可安装工作头，例如磨头、钻头等。手柄根据使用场景的不同可设计为多种样式，可以在手柄近端设计为至少包含一个弯角，和/或在手柄远端设计具有不同长度、直径、自由端设计的导向套。下文将陈述本发明手柄的主要结构，在不脱离本发明原理的基础上，结合前述方案进行自由组合以获得期望的磨削装置，都在本发明的保护范围内。

请结合图1、图4至图8所示，手柄B包括：外壳体120、内壳体140、调节机构200、第一套筒320、第二套筒340、方形弹簧362、对抗弹簧364、前轴承382、后轴承384、波子400、后壳体520、传动中间件540和导向套600。

导向套600包括导向座620和长杆640，可选地在导向座内设置一个或多个小轴承。

外壳体120为圆柱形中空筒形，直径大小设计为方便抓持即可。内壳体140的主体部分为圆柱形筒体144，筒体144前端是与导向座620连接的前螺纹接头142，筒体144后端是与外壳体120连接的后螺纹接头146。筒体144侧壁开设2条沿逆时针向远端方向延伸的螺线导向孔148，相对于中轴线呈中心对称分布。外壳体120的近端与后壳体520之间螺纹连接，后壳体520具有一个弯角，其内部容纳有一个传动中间件540。

调节机构200由一个外部旋套220、4个滚珠(未在图中显示)和一个套环260组成。外部旋套220与外壳体120、内壳体140、后壳体520、导向座620的壳体共同形成手柄的完整壳体。外部旋套220设于内壳体140外，其外壁具有类六边形轮廓224，内壁设有4条轴向导向槽222。套环260设于内壳体140内，其外壁沿周向开设环形槽262。前述的轴向导向槽222、螺线导向孔148和环形槽262位置相互对应，共同形成供滚珠沿特定螺线轨迹运动的导向槽：滚珠超出内壳体140外壁的部分嵌入轴向导向槽222，滚珠超出内壳体140内壁的部分嵌入环形槽262。当外部旋套沿顺时针方向转动时，螺线导向孔内的滚珠会沿螺线轨迹向远端方向运动，带动套环向远端运动，用于紧固装配好的工作头。相应地，当外部旋套沿逆时针方向转动时，会带动套环向远端运动，以便取出工作头。

第一套筒320为近似直筒形状，其前端具有一个内锥面322，后端沿径向向外延伸形成环形突起324。

第二套筒340同样为近似直筒形状，设于第一套筒320内。第二套筒340的主体部分为转动体342，转动体342远端与导向座620螺纹连接，近端通过销轴配合安装有后端齿轮344。第二套筒前段内腔形成用于容纳工作头的收容腔346，并于远端开口。在转动体342对应收容腔346的侧壁上开设有3个孔洞348。每个孔洞348内设有一个波子400，波子具有用于夹持工作头的柱形体420，以及暴露在第二套筒外的钝圆部440。在第二套筒340的近端组装有一个前轴承382，后端组装有一个后轴承384，组装于手柄的壳体内腔，壳体内腔在任意横截面的直径均大于第一套筒或第二套筒的最大外径。第二套筒340的表面还分别套设有一个方形弹簧362个对抗弹簧364，两个弹簧分别分布在套环260的远端面和近端面。

波子的最大高度为h₁，孔洞附近第二套筒的侧壁厚度为h₂，第一套筒锥面的半径差为ΔR，这些参数之间的关系是：

0<h₁-h₂<ΔR。

基于上述公式，当第二套筒内组装有工作头时，波子一侧抵触在工作头侧壁上，另一侧会有部分结构暴露在第二套筒外。暴露在外部分结构高度应当限制在一定范围内，以使第一套筒沿轴向向远端运动时抵触在波子上，实现对工作头的紧固。

传动中间件540设于后壳体520内，包括中间件前齿轮542、中间件轴承544和中间件后齿轮546，三者之间通过销轴固定。其中，中间件前齿轮542与第二套筒的后端齿轮344相互啮合，中间件后齿轮546与电机A输出轴的传动齿轮相互啮合。

前述相互啮合的齿轮可采用标准或非标准齿轮，本实施例提供的齿轮均为相向设计，具有可以自主纠正为止，可以任意角度插入都能自动啮合的优势。除此之外，还可采用传统一字槽等方式，但会导致位置校准困难、卡住等问题。

在安装有工作头时，当利用调节机构使第一套筒向远端方向运动时，可实现对工作头的紧固；当利用调节机构使第一套筒向近端方向运动时，可解除对工作头的紧固。当未安装工作头时，第一套筒会运动至远端极限距离，此时第一套筒的环形突起324与套环260的近端面相互抵触，在摩擦力作用下实现防止电机空转。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种磨削装置，包括电机、手柄和可更换的工作头，其特征在于：

所述手柄包括外壳体、调节机构、第一套筒和第二套筒；

所述调节机构包括设于外壳体上的主动件，以及位于外壳体内腔可沿轴向运动的被动件；

所述第二套筒包括用于安装工作头的收容腔，第二套筒的侧壁开设若干容纳有波子的孔洞，第二套筒的近端设有与所述电机传动联接的传动端；

所述第一套筒套设于第二套筒外，且第二套筒的外径小于第一套筒的内径，所述第一套筒的内表面包括至少一个与波子相对应的锥面或斜面；

所述第一套筒还包括沿径向延伸形成的配合部，未安装工作头时，所述配合部持续抵触所述被动件。

2.根据权利要求1所述的一种磨削装置，其特征在于：

所述主动件包括一个沿周向旋转的外部旋套，外部旋套内壁设有至少一个轴向导向槽；

所述外壳体内还设有内壳体，内壳体侧壁开设有至少一个容纳有滚珠的螺线导向孔；

所述被动件为外壁具有环形槽的套环；

所述滚珠超出内壳体外壁的部分嵌入所述轴向导向槽，所述滚珠超出内壳体内壁的部分嵌入所述环形槽。

3.根据权利要求2所述的一种磨削装置，其特征在于：所述螺线导向孔沿逆时针向远端方向延伸。

4.根据权利要求3所述的一种磨削装置，其特征在于：所述第二套筒上设有持续对所述第一套筒向远端方向施加压力的第一弹簧。

5.根据权利要求4所述的一种磨削装置，其特征在于：所述第一弹簧与所述配合部相抵触。

6.根据权利要求2所述的一种磨削装置，其特征在于：所述套环的远端设有一个持续处于压缩状态的对抗弹簧。

7.根据权利要求1所述的一种磨削装置，其特征在于：所述第二套筒的前部和后部分别包括一个轴承。

8.根据权利要求1所述的一种磨削装置，其特征在于：所述第一套筒的远端内壁具有一个锥面，所述锥面的直径向远端方向逐渐增大。

9.根据权利要求8所述的一种磨削装置，其特征在于：所述波子的外表面具有向外突起的曲面或斜面；所述波子的最大高度为h₁，所述孔洞附近第二套筒的侧壁厚度为h₂，所述第一套筒锥面的半径差为ΔR，0<h₁-h₂<ΔR。

10.根据权利要求1所述的一种磨削装置，其特征在于：所述手柄靠近近端处具有一个弯角，所述外壳体内位于所述弯角的近端设有一个传动中间件，所述传动中间件分别与电机和第二套筒的近端传动联接。