CN205658951U - 一种医用五轴钻骨装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种医用五轴钻骨装置，包括机架和工作平台，工作平台上设有骨头夹具，骨头夹具下面设置有Y轴运动控制机构、旋转轴运动控制机构和翻转轴运动控制机构，上方设有与所述骨头夹具相配合以进行定位钻骨的钻骨仪，所述钻骨仪上连有Z轴运动控制机构和X轴运动控制机构，机架旁设有五轴联动数控系统，五轴联动数控系统控制五轴任一种独立运动或任几种运动的组合运动。本实用新型提供的医用五轴钻骨装置能在X轴、Y轴、Z轴三个方向直线运动并同时进行旋转和翻转运动能准确定位，可自由多角度进行骨头加工切削，提高了加工精确度和工作效率，结构设计紧凑合理，不易滋生细菌，完全符合医用骨头加工的各种要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗装置领域，特别涉及一种医用五轴钻骨装置。
背景技术
在医疗科研领域，研究人员一般都是使用工业上使用的各种加工机床进行骨头钻（切）削实验，骨头攻丝实验和牙雕实验等。现有的各种机床只能作三轴线性运动，无法进行斜向钻孔。中国专利CN200610122016.5公开了一种五自由度五轴并联虚拟轴机床，包括固定台、运动台、连接 固定台与运动台的连杆，运动台通过五支连杆与固定台连接，五支连杆与运动台的连接是分布在运动台上的铰链，五支连杆与固定台的 连接是分布在固定台上的运动副，运动台上装着电主轴和刀具，尽管其除了三轴线性运动还能实现旋转及翻转等运动，但是由于其是通过连杆连接固定台和运动台，运动台上装着电主轴和刀具，因受连接杆本身长度和方向的影响，运动台的旋转角度大小及运动方向均受限制，给自由地调整电主轴和刀具的相对位置以进行准确定位切削加工造成了一定困难。此外，有些用于医疗的机床由于工作平台的形状设计不合理，难以清理，容易藏匿骨屑而滋生细菌，机床环境达不到医疗的要求。因此，市面上缺少专门用于生物医疗领域的进行骨头加工的医疗钻骨装置。
实用新型内容
本实用新型的任务是提供一种能在X轴、Y轴、Z轴三个方向直线运动并同时进行旋转和翻转运动能准确定位的医用五轴钻骨装置以解决现有技术中的不足。
本实用新型通过以下技术方案来实现实用新型目的：
一种医用五轴钻骨装置，包括机架和设于机架上的工作平台，其特征在于：所述工作平台上设有骨头夹具，所述骨头夹具下面设置有Y轴运动控制机构、旋转轴运动控制机构和翻转轴运动控制机构，所述骨头夹具上方设有与所述骨头夹具相配合以进行定位钻骨的钻骨仪，所述钻骨仪上设有Z轴运动控制机构和X轴运动控制机构，机架旁设有五轴联动数控系统，五轴联动数控系统控制所述Y轴运动控制机构、旋转轴运动控制机构、翻转轴运动控制机构、Z轴运动控制机构或X轴运动控制机构中任一种独立运动或任几种运动的组合运动。由此，骨头夹具可以在X轴、Y轴和Z轴方向作线性运动，并同时可沿旋转轴做360°旋转运动绕翻转轴进行0-180°以调整钻骨仪和骨头夹具的相对位置实现准确定位。
进一步地，所述Y轴运动控制机构包括Y轴导轨上和套设在所述Y轴导轨上的Y轴滑块，所述Y轴滑块的上端与骨头夹具底部固定连接，所述Y轴导轨的下端固定在所述工作平台上；
所述旋转轴运动控制机构包括与所述骨头夹具固定连接的旋转平台、连接于所述旋转平台下可360°旋转的旋转轴；
所述翻转轴运动控制机构包括翻转平台、翻转腔体以及与所述翻转腔体两端活动连接的U型支架，U型支架下端经连接平台固定在Y轴运动控制机构上，翻转平台设于翻转腔体上，翻转腔体内设有可前后翻转的翻转轴，旋转平台位于翻转平台上，旋转轴经翻转平台伸入翻转腔体内；
所述X轴运动控制机构包括X轴滑块以及与所述X轴滑块相配合的X轴导轨，X轴导轨固定在一龙门支撑架顶部，所述龙门支撑架垂直固定在所述工作平台上；
所述Z轴运动控制机构包括Z轴滑块以及与所述Z轴滑块相配合的Z轴导轨，Z轴导轨底部与X轴滑块固定连接，所述钻骨仪固定在Z轴滑块上，钻骨仪可以沿Z轴和/X轴方向运动；
所述Y轴运动控制机构、X轴运动控制机构和Z轴运动控制机构均在伺服电机驱动下由丝杠机构带动，所述旋转轴运动控制机构和翻转轴运动控制机构均在伺服电机驱动下经齿轮对和蜗轮-蜗杆机构带动，蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮的啮合是连续的，传动平稳，噪声低。
进一步地，所述工作平台两侧设有不锈钢收料槽以收集钻骨过程中产生的骨屑。
进一步地，所述机架的一侧设有与所述不锈钢收料槽相连通的骨屑回收系统，另一侧设有消毒喷雾枪，骨屑回收系统可以将不锈钢收料槽中的骨屑及时吸走进入下面的骨屑箱，加工前后可用消毒喷雾枪对工作平台进行消毒处理以保证整个装置达到医疗卫生要求。
进一步地，所述旋转平台台面上设有多个用于安装传感器的凹槽。由此，可以更牢固地固定传感器且不占空间，传感器可将骨头夹具与钻骨仪钻骨的相对位置反馈给五轴联动数控系统。
进一步地，所述工作平台上设置有防护罩且正面和顶部均开设有双开门，顶部双开门朝左右两侧打开且均使用全透明有机玻璃材料，由此，防护罩可对实验环境进行一定的隔离，而全透明有机玻璃材料便于观察，顶部开设双门便于钻骨仪沿Z轴上升时不受限制，使用完后可将门全部关闭，可保护工作平台的清洁。
进一步地，所述工作平台下设有存储柜，存储柜内设有主电柜、冷却机和骨屑箱，由此，让整个装置设计更紧凑。
进一步地，所述机架顶部还设有模拟临床照明系统，可以模拟手术时的光线环境。
进一步地，所述机架底部设有万向轮，使移动更加方便。
进一步地，所述五轴联动数控系统上设有控制面板，可输入X轴/Y轴/Z轴位移、运动方向、旋转/翻转方向，旋转/翻转速度以及旋转/翻转角度等参数。
本实用新型提供的医用五轴钻骨装置具有以下优点：
1、同时设有X轴、Y轴和Z轴三个方向的线性运动控制机构，以及旋转轴运动控制机构和翻转轴运动控制机构、且能够在数控操作系统的控制进行五轴联动，通过改变夹具和钻骨仪的相对位置实现对骨头各种角度的切削或者钻削，且装置的参数均适用于医疗实验；
2、装置上各部件均满足医疗实验条件且设计合理，工作平台上设有不锈钢收料槽和骨屑回收系统，清洁方便，避免细菌滋生；
3、旋转平台台面上设有多个用于安装传感器的凹槽，可以更牢固地固定传感器且不占空间，传感器可将骨头夹具与钻骨仪钻骨的相对位置反馈给五轴联动数控系统，提高了加工的精确度；
4、工作平台四周为有机透明玻璃，方便医疗科研时对实验过程的观察，且设有模拟临床照明系统可以完全模拟与手术环境相同的光线环境。
附图说明
图1为本实用新型一种实施方式的结构示意图；
其中：1—工作平台，2—骨头夹具，3—Y轴运动控制机构，31—Y轴导轨 32—Y轴滑块，33—连接平台，4—旋转轴运动控制机构，41—旋转平台，42—旋转轴，5—翻转轴运动控制机构，51—翻转平台，52—翻转腔体，53—U型支架，54—翻转轴，6—钻骨仪，7—X轴运动控制机构，71—X轴导轨，72—X轴滑块，8—Z轴运动控制机构，81—Z轴导轨，82—Z轴滑块，9—五轴联动数控系统，10—龙门支撑架，11—不锈钢收料槽，12—消毒喷雾枪，13—模拟临床照明系统，14—万向轮，15—控制面板，16—防护罩，17—双开门，18—存储柜。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，一种医用五轴钻骨装置，包括机架和设于机架上的工作平台1，工作平台1上设有骨头夹具2，骨头夹具2下面设置有Y轴运动控制机构3、旋转轴运动控制机构4和翻转轴运动控制机构5，Y轴运动控制机构3包括Y轴导轨31上和套设在Y轴导轨31上的Y轴滑块32，Y轴滑块32的上端与骨头夹具2底部固定连接，Y轴导轨31的下端固定在工作平台1上；旋转轴运动控制机构4包括与骨头夹具2固定连接的旋转平台41、连接于旋转平台41下可360°旋转的旋转轴42，旋转平台41台面上设有多个用于安装传感器的凹槽（图中未示出）；翻转轴54运动控制机构5包括翻转平台51、翻转腔体52以及与翻转腔体52两端活动连接的U型支架53，U型支架53下端经连接平台33固定在Y轴运动控制机构3上，翻转平台51设于翻转腔体52上，翻转腔体52内设有可前后90°翻转的翻转轴54，旋转平台41位于翻转平台51上，旋转轴42经翻转平台51伸入翻转腔体52内。
骨头夹具2上方设有与骨头夹具2相配合以进行定位钻骨的钻骨仪6，其电动主轴的转速时0-80krm，满足实验对转速的需要，钻骨仪6上设有Z轴运动控制机构8和X轴运动控制机构7，其中，X轴运动控制机构7包括X轴滑块72以及与X轴滑块72相配合的X轴导71轨，X轴导轨71固定在一龙门支撑架10顶部，龙门支撑架10垂直固定在工作平台1上；Z轴运动控制机构8包括Z轴滑块82以及与Z轴滑块82相配合的Z轴导轨81，Z轴导轨81底部与X轴滑块72固定连接，钻骨仪6固定在Z轴滑块82上；Y轴运动控制机构3、X轴运动控制机构7和Z轴运动控制机构8均在伺服电机驱动下由丝杠机构带动，旋转轴运动控制机构4和翻转轴运动控制机构5均在伺服电机驱动下经齿轮对和蜗轮-蜗杆机构带动。
机架旁设有五轴联动数控系统9，其上设有控制面板15，可输入X轴/Y轴/Z轴位移、运动方向、旋转/翻转方向，旋转/翻转速度以及旋转/翻转角度等参数，可控制Y轴运动控制机构3、旋转轴运动控制机构4、翻转轴运动控制机构5、Z轴运动控制机构8或X轴运动控制机构7中任一种独立运动或任几种运动的组合运动，当其中任一运动控制机构接到五轴联动数控系统9指令后，启动交流伺服电机，按数控指令确定相应运动的方向，速度以及角度等参数。
为了便于对骨头加工过程中的骨屑收集，工作平台1两侧设有不锈钢收料槽11，机架的一侧设有与不锈钢收料槽11相连通的骨屑回收系统（图中未示出）以便及时清除工作平台两侧的骨屑，另一侧设有消毒喷雾枪12。工作平台1上设置有防护罩16且正面和顶部均开设有双开门17，顶部双开门朝左右两侧打开且均使用全透明有机玻璃材料，为使整个装置更加紧凑整洁，工作平台1下设有存储柜18，用于放置主电柜、冷却机和骨屑箱。
机架顶部还设有模拟临床照明系统13以模拟手术时的光线环境，为了便于装置的移动机架底部设有万向轮14。
以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种医用五轴钻骨装置，包括机架和设于机架上的工作平台，其特征在于：所述工作平台上设有骨头夹具，所述骨头夹具下面设置有Y轴运动控制机构、旋转轴运动控制机构和翻转轴运动控制机构，所述骨头夹具上方设有与所述骨头夹具相配合以进行定位钻骨的钻骨仪，所述钻骨仪上设有Z轴运动控制机构和X轴运动控制机构，机架旁设有五轴联动数控系统，五轴联动数控系统控制所述Y轴运动控制机构、旋转轴运动控制机构、翻转轴运动控制机构、Z轴运动控制机构或X轴运动控制机构中任一种独立运动或任几种运动的组合运动。
2.根据权利要求1所述的医用五轴钻骨装置，其特征在于：所述Y轴运动控制机构包括Y轴导轨和套设在所述Y轴导轨上的Y轴滑块，所述Y轴滑块的上端与骨头夹具底部固定连接，所述Y轴导轨的下端固定在所述工作平台上；
所述旋转轴运动控制机构包括与所述骨头夹具固定连接的旋转平台、连接于所述旋转平台下可360度旋转的旋转轴；
所述翻转轴运动控制机构包括翻转平台、翻转腔体以及与所述翻转腔体两端活动连接的U型支架，U型支架下端经连接平台固定在Y轴运动控制机构上，翻转平台设于翻转腔体上，翻转腔体内设有可前后翻转的翻转轴，旋转平台位于翻转平台上，旋转轴经翻转平台伸入翻转腔体内；
所述X轴运动控制机构包括X轴滑块以及与所述X轴滑块相配合的X轴导轨，X轴导轨固定在一龙门支撑架顶部，所述龙门支撑架垂直固定在所述工作平台上；
所述Z轴运动控制机构包括Z轴滑块以及与所述Z轴滑块相配合的Z轴导轨，Z轴导轨底部与X轴滑块固定连接，所述钻骨仪固定在Z轴滑块上，钻骨仪可以沿Z轴和/X轴方向运动；
所述Y轴运动控制机构、X轴运动控制机构和Z轴运动控制机构均在伺服电机驱动下由丝杠机构带动，所述旋转轴运动控制机构和翻转轴运动控制机构均在伺服电机驱动下经齿轮对和蜗轮-蜗杆机构带动。
3.根据权利要求1所述的医用五轴钻骨装置，其特征在于：所述工作平台两侧设有不锈钢收料槽。
4.根据权利要求1所述的医用五轴钻骨装置，其特征在于：所述机架的一侧设有与所述不锈钢收料槽相连通的骨屑回收系统，另一侧设有消毒喷雾枪。
5.根据权利要求2所述的医用五轴钻骨装置，其特征在于： 所述旋转平台台面上设有多个用于安装传感器的凹槽。
6.根据权利要求1所述的医用五轴钻骨装置，其特征在于：所述工作平台上设置有防护罩且正面和顶部均开设有双开门，顶部双开门朝左右两侧打开且均使用全透明有机玻璃材料。
7.根据权利要求6所述的医用五轴钻骨装置，其特征在于：所述工作平台下设有存储柜，存储柜内设有主电柜、冷却机和骨屑箱。
8.根据权利要求1所述的医用五轴钻骨装置，其特征在于：所述机架顶部还设有模拟临床照明系统。
9.根据权利要求1所述的医用五轴钻骨装置，其特征在于：所述机架底部设有万向轮。
10.根据权利要求1所述的医用五轴钻骨装置，其特征在于：所述五轴联动数控系统上设有控制面板。
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Cited By (2)
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| CN108478249A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-09-04 | 傅正 | 一种骨科钻骨装置 |
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