CN205929502U - 一种复合材料制作的医用机械臂 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种复合材料制作的医用机械臂，包括中空的主杆、插件一、插件二和插件三，插件一和插件二分别插在主杆的两端，插件三为销轴，插件一上留有销孔，将插件一插在主杆上后，将插件三插在插件一的销孔上。采用分步胶合金属插件一、插件二和插件三，降低了密闭产品胶合时内腔产生杂物风险；经过铺层设计使得该机械臂在各个角度都能得到很高的强度，特别在横向上增加0°铺层，提高整体横向承载力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种医用机械臂，具体涉及一种采用分步胶合金属插件一、插件二和插件三，降低了密闭产品胶合时内腔产生杂物风险的复合材料制作的医用机械臂。
背景技术
医用机械臂是在医疗行业中常用的辅助器械，在实际运用中，机械臂对承重、外观等有一定要求，所以在设计铺层、使用材料、设计工艺方面都需考虑；随着科技不断更新，在设计过程中通过轻量化有效降低使用过程中的能耗，同时便于机械臂拆卸安装。通过使用复合材料替代金属材料，在确保综合性能指标的前提下，改善了医疗器材的使用状况，提高医疗水平。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种采用分步胶合金属插件一、插件二和插件三，降低了密闭产品胶合时内腔产生杂物风险的复合材料制作的医用机械臂。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种复合材料制作的医用机械臂，所述复合材料制作的医用机械臂包括中空的主杆、插件一、插件二和插件三，插件一和插件二分别插在主杆的两端，插件三为销轴，插件一上留有销孔，将插件一插在主杆上后，将插件三插在插件一的销孔上。
在本实用新型的具体实施例中，所述插件一包括：“U”型金属件和截面中空的柱状金属件，二者一体成型，二者之间设置有抵住中空的主杆的边沿。
在本实用新型的具体实施例中，所述“U”型金属件的两个臂上开有圆孔，其中一个为大圆孔，另一个为小圆孔，小圆孔的一个表面上设置有锯齿，另一个表面开有沉孔。
在本实用新型的具体实施例中，所述插件二为“T”型的金属件。
在本实用新型的具体实施例中，所述“T”型的金属件上开有上下贯穿的通孔和前后不贯穿的盲孔，通孔的一端为沉孔。
本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型提供的复合材料制作的医用机械臂具有以下优点：
1、采用分步胶合金属插件一、插件二和插件三，降低了密闭产品胶合时内腔产生杂物风险；
2、经过铺层设计使得该机械臂在各个角度都能得到很高的强度，特别在横向上增加0°铺层，提高整体横向承载力；
3、采用PMMA泡沫芯轴预型，大大节约了贴膜时间，同时保证了碳丝的连续性；
4、热压成型工艺使得树脂含量很低，大大减轻医用机械臂的重量；
5、采用硅油处理表面，摒弃了喷漆工艺，既节能又环保；
6、外型设计美观大方，性能强，较金属材质减重30％～40％，有较好的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图的剖视图。
图2为本实用新型的整体结构示意图的立体图。
图3为本实用新型中的主杆的主视图。
图4为本实用新型中的主杆的左视图。
图5为本实用新型中的插件一的立体图之一。
图6为本实用新型中的插件一的立体图之二。
图7为本实用新型中的插件一的剖视图。
图8为本实用新型中的插件一的俯视图。
图9为图5的左视图。
图10为插件二的立体图。
图11为插件二的主视图。
图12为插件二的剖视图。
图13为插件三的立体图。
具体实施方式
下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。
图1为本实用新型的整体结构示意图，图2为本实用新型的整体结构示意图的立体图，如图1-2所示：本实用新型提供的复合材料制作的医用机械臂，包括中空的主杆1(参见图3和4)、插件一2、插件二3和插件三4，插件一2和插件二3分别插在主杆1的两端，插件三4为销轴，插件一2上留有销孔201，将插件一2插在主杆1上后，将插件三4(参见图13)插在插件一2的销孔201上。
图5为本实用新型中的插件一的立体图之一。图6为本实用新型中的插件一的立体图之二。图7为本实用新型中的插件一的剖视图。图8为本实用新型中的插件一的俯视图。图9为图5的左视图。如图5-9所示：插件一2包括：“U” 型金属件202和截面中空的柱状金属件203，二者一体成型，二者之间设置有抵住中空的主杆的边沿204。“U”型金属件202的两个臂上开有圆孔，其中一个为大圆孔2021，另一个为小圆孔2022，小圆孔的一个表面上设置有锯齿2023，另一个表面开有沉孔2024。
图10为插件二的立体图。图11为插件二的主视图。图12为插件二的剖视图。如图10-12所示：插件二3为“T”型的金属件，“T”型的金属件3上开有上下贯穿的通孔301和前后不贯穿的盲孔302，通孔301的一端为沉孔303。
复合材料制作医用机械臂的工艺包括以下步骤：
(1)、PMMA泡沫芯轴预型碳纤维主杆；
(2)、吹气袋压制作碳纤维机械臂主杆；
(3)、胶合产品插件一2、插件二3及插件三4；
(4)、机械臂表面处理。
预型所用的PMMA泡沫芯轴尺寸应等于产品实际内壁尺寸，在胶合金属件时，先胶合插件一2和插件二3，内腔清理干净后再胶合插件三4。
本实用新型中，机械臂主杆按照铺层设计从内到外顺序包括如下：
1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料；
2层0°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料；
1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料；
3-5层0°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料；
1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料；
2层0°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料；
1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料；
1层198～200g/㎡的3K斜纹碳纤维预浸料；
将PMMA泡沫芯轴套上的尼龙风管，按照碳纤维铺层依次紧实的贴在芯轴上，最 后取出芯轴。
本实用新型中，复合材料制作医用机械臂的成型工艺如下：将预型的碳纤维主杆放入模具模腔中，穿进尼龙风管，合上模具，按上充气气嘴，上热压机成型，充气内压设定1-1.2MPa，硫化机压力设定4-6MPa，温度设定130-150℃，成型时间3600-3800s。
本实用新型中，复合材料制作医用机械臂的胶合工艺如下：将金属件插件一2、金属件插件二3和金属件插件三4需要胶合的区域喷砂粗化，再将CNC加工后的机械臂主杆胶合区域清理干净，完成后，调配3M DP460结构胶；先将金属插件一2胶合在主杆上，CNC打孔后，再将插件二3胶合在销孔中，最后把金属插件三4胶合上去；放入烘箱，烘箱温度设定55-70℃，时间设定2700-3600s。
本实用新型中，复合材料制作医用机械臂的外观处理如下：将胶合后的机械臂R角缺胶区域利用细砂纸粗化，擦拭干净；将CY219环氧树脂和5162固化剂，按照比例2:1调配；在机械臂R角缺胶处用调配好的树脂修补上，自然固化后，将残余树脂用细砂纸打磨去除；最后均匀涂上SR2440硅油，放入烘箱，烘箱温度45-55℃，时间设定1200-1500s。
上述的PMMA泡沫密度要求60～70kg/m3。
上述的尼龙风管折径要求12～15mm。
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明：
实例一
第一步：机械臂主杆预型制作，按铺层：1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/2层0°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/3层0°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/2层0°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/1层198～200g/㎡的3K斜纹碳纤维 预浸料；依次紧实的贴在包有尼龙风管PMMA泡沫芯轴上，最后取出芯轴(3K碳纤维中的K为采用的碳纤维原纱的种类，1K是指的碳纤维纱一束是由1000跟单纱组成的，2K就是2000，3K就是3000)。
第二步：医用机械臂的成型，将预型的碳纤维主杆放入模具模腔中，穿进尼龙风管，合上模具，按上充气气嘴，上热压机成型，充气内压设定1MPa，硫化机压力设定4MPa，温度设定130℃，成型时间3800s。
第三步：机械臂的胶合，将金属插件一2、金属插件二3和金属插件三4需要胶合的区域喷砂粗化，再将CNC加工后的机械臂主杆胶合区域清理干净，完成后，调配3M DP460结构胶；先将金属插件一2胶合在主杆上，CNC打孔后，再将金属插件二3胶合在销孔中，最后把金属插件三4胶合上去；放入烘箱，烘箱温度设定55℃，时间设定3600s。
第四步：机械臂的外观处理，将胶合后的机械臂R角缺胶区域利用细砂纸粗化，擦拭干净；将CY219环氧树脂和5162固化剂，按照比例2:1调配；在机械臂R角缺胶处用调配好的树脂修补上，自然固化后，将残余树脂用细砂纸打磨去除；最后均匀涂上SR2440硅油，放入烘箱，烘箱温度45℃，时间设定1500s。
第五步：称重，产品相对金属材质机械臂，减重35％。
实例二
第一步：机械臂主杆预型制作，按铺层：1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/2层0°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/4层0°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/2层0°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/1层198～200g/㎡的3K斜纹碳纤维预浸料；依次紧实的贴在包有尼龙风管PMMA泡沫芯轴上，最后取出芯轴(3K碳纤维中的K为采用的碳纤维原纱的种类，1K是指的碳纤维纱一束是由1000跟 单纱组成的，2K就是2000，3K就是3000)。
第二步：医用机械臂的成型，将预型的碳纤维主杆放入模具模腔中，穿进尼龙风管，合上模具，按上充气气嘴，上热压机成型，充气内压设定1.1MPa，硫化机压力设定5MPa，温度设定140℃，成型时间3700s。
第三步：机械臂的胶合，将金属插件一2、金属插件二3和金属插件三4需要胶合的区域喷砂粗化，再将CNC加工后的机械臂主杆胶合区域清理干净，完成后，调配3M DP460结构胶；先将金属插件一2胶合在主杆上，CNC打孔后，再将金属插件二3胶合在销孔中，最后把金属插件三4胶合上去；放入烘箱，烘箱温度设定60℃，时间设定3200s。
第四步：机械臂的外观处理，将胶合后的机械臂R角缺胶区域利用细砂纸粗化，擦拭干净；将CY219环氧树脂和5162固化剂，按照比例2:1调配；在机械臂R角缺胶处用调配好的树脂修补上，自然固化后，将残余树脂用细砂纸打磨去除；最后均匀涂上SR2440硅油，放入烘箱，烘箱温度50℃，时间设定1300s。
第五步：称重，产品相对金属材质机械臂，减重36％。
实例三
第一步：机械臂主杆预型制作，按铺层：1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/2层0°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/5层0°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/2层0°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/1层±45°100-150g/㎡的单向碳纤维预浸料/1层198～200g/㎡的3K斜纹碳纤维预浸料；依次紧实的贴在包有尼龙风管PMMA泡沫芯轴上，最后取出芯轴(3K碳纤维中的K为采用的碳纤维原纱的种类，1K是指的碳纤维纱一束是由1000跟单纱组成的，2K就是2000，3K就是3000)。
第二步：医用机械臂的成型，将预型的碳纤维主杆放入模具模腔中，穿进 尼龙风管，合上模具，按上充气气嘴，上热压机成型，充气内压设定1.2MPa，硫化机压力设定6MPa，温度设定150℃，成型时间3600s。
第三步：机械臂的胶合，将金属插件一2、金属插件二3和金属插件三4需要胶合的区域喷砂粗化，再将CNC加工后的机械臂主杆胶合区域清理干净，完成后，调配3M DP460结构胶；先将金属插件一2胶合在主杆上，CNC打孔后，再将金属插件二3胶合在销孔中，最后把金属插件三4胶合上去；放入烘箱，烘箱温度设定70℃，时间设定2700s。
第四步：机械臂的外观处理，将胶合后的机械臂R角缺胶区域利用细砂纸粗化，擦拭干净；将CY219环氧树脂和5162固化剂，按照比例2:1调配；在机械臂R角缺胶处用调配好的树脂修补上，自然固化后，将残余树脂用细砂纸打磨去除；最后均匀涂上SR2440硅油，放入烘箱，烘箱温度55℃，时间设定1200s。
第五步：称重，产品相对金属材质机械臂，减重37％。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种复合材料制作的医用机械臂，其特征在于：所述复合材料制作的医用机械臂包括中空的主杆、插件一、插件二和插件三，插件一和插件二分别插在主杆的两端，插件三为销轴，插件一上留有销孔，将插件一插在主杆上后，将插件三插在插件一的销孔上。
2.根据权利要求1所述的复合材料制作的医用机械臂，其特征在于：所述插件一包括：“U”型金属件和截面中空的柱状金属件，二者一体成型，二者之间设置有抵住中空的主杆的边沿。
3.根据权利要求2所述的复合材料制作的医用机械臂，其特征在于：所述“U”型金属件的两个臂上开有圆孔，其中一个为大圆孔，另一个为小圆孔，小圆孔的一个表面上设置有锯齿，另一个表面开有沉孔。
4.根据权利要求1所述的复合材料制作的医用机械臂，其特征在于：所述插件二为“T”型的金属件。
5.根据权利要求4所述的复合材料制作的医用机械臂，其特征在于：所述“T”型的金属件上开有上下贯穿的通孔和前后不贯穿的盲孔，通孔的一端为沉孔。
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| CN201620360801.3U CN205929502U (zh) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | 一种复合材料制作的医用机械臂 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN111196044A (zh) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 中航复合材料有限责任公司 | 一种碳纤维复合材料机械手臂模压成型方法 |
| CN114368007A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-04-19 | 杭州博适特新材料科技有限公司 | 一种轻量化机器人手臂及其制备方法 |
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