CN212547026U - 模块化直线运动驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及驱动装置，具体地说是一种模块化直线运动驱动装置，包括动力源、传动机构、导向机构、预紧机构、基座及多节支架，第一节支架的一端安装于基座上，从第二节支架开始的各节支架与相邻支架之间均相对伸缩地连接，第一节支架的另一端及其余各节支架上均安装有预紧机构；动力源安装于基座上，动力源的输出端通过传动机构与第二节支架连接；除第一节支架及最后一节支架之外的各节支架上均设有导向机构，动力源通过传动机构驱动第二节支架伸缩，从第二节支架开始的其余各节支架通过导向机构及预紧机构联动伸缩。本实用新型采用了高度集成化设计，实现了手术器械直线运动驱动装置的模块化，便于手术器械安装，可以实现多级导轨同步伸出。

Description

模块化直线运动驱动装置

技术领域

本实用新型涉及驱动装置，具体地说是一种模块化直线运动驱动装置，属于但不局限于医疗器械领域，可用于微创手术机器人系统中。

背景技术

随着微创手术机器人系统的出现，医生可以在该机器人系统的帮助下实现微创、精准、高效的手术。单孔腔镜手术就是典型的微创手术，可以利用内窥镜及多支手术器械，通过一微小切口进行复杂的手术操作，具有出血少、疼痛感轻、术后恢复快且美观、术后感染风险小等优点。对于微创手术机器人系统，手术器械的直线运动驱动装置在术中需要频繁使用，因此需要定位准确，运行可靠。常规的驱动形式是采用丝杠螺母或驱动腱在固定支架上实现直线运动的驱动，而对于单孔腔镜手术机器人系统，固定支架不利于手术器械的更换以及无菌隔离。因此。需设计一种外部空间开阔，便于手术器械更换、方便无菌隔离、定位准确、运行可靠的、手术器械的模块化直线运动驱动装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模块化直线运动驱动装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括动力源、传动机构、导向机构、预紧机构、基座及多节支架，其中第一节支架的一端安装于基座上，从第二节支架开始的各节支架与相邻支架之间均相对伸缩地连接，所述第一节支架的另一端及其余各节支架上均安装有预紧机构；所述动力源安装于基座上，该动力源的输出端通过传动机构与第二节支架连接；除第一节支架及最后一节支架之外的各节支架上均设有导向机构，该导向机构包括导向支架、转轮轴、转轮及驱动腱，所述导向支架安装于除第一节支架及最后一节支架之外的各节支架上，该导向支架的两端分别连接有转轮轴，每端所述转轮轴上均转动安装有转轮，两端的所述转轮之间缠绕有两根驱动腱，每根所述驱动腱均绕过一个转轮，每根所述驱动腱的两端分别与相邻两节支架上安装的预紧机构相连；所述动力源通过传动机构驱动第二节支架伸缩，从第二节支架开始的其余各节支架通过所述导向机构及预紧机构联动伸缩。

其中：所述预紧机构包括盖板、挡块、底座及螺栓，该底座安装在各节支架上，所述底座上开设有凹槽，所述挡块可滑动地容置于该凹槽内，并与螺纹连接在底座上的螺栓抵接，所述盖板安装于底座上；每根所述驱动腱的两端与一个相邻支架上的底座及另一个相邻支架上底座内的挡块相连；通过旋拧所述螺栓实现挡块在凹槽内滑动，进而预紧所述驱动腱。

所述底座在支架伸缩方向的两端分别开设有供驱动腱穿入的卡槽，该卡槽与所述凹槽相连通；所述底座上还开设有供螺栓螺纹连接的螺纹孔，所述挡块上开设有供驱动腱穿过的贯穿孔。

每节支架的两端均安装有对下一节支架伸缩进行限位板。

所述传动机构包括带轮A、带轮B、皮带、丝杠及丝母，该丝杠转动安装于基座及第一节支架上，所述动力源的输出端连接有带轮A，该带轮A通过所述皮带与丝杠上安装的带轮B相连，所述丝杠上螺纹连接有丝母，该丝母与所述第二节支架连接。

各支架的端面呈“L”形，该“L”形的两端均安装有所述预紧机构，从所述第二节支架开始的各节支架的“L”形两端均安装有导向机构。

相邻支架之间通过导轨滑块相连，即除最后一节支架之外的其他各节支架上均安装有导轨，从所述第二节支架开始的各节支架上均安装有滑块，安装有所述滑块的各节支架与相邻的前一节支架上的导轨滑动连接。

所述动力源及各节支架安装于基座的同侧。

各节支架上均设有镂空减重孔及加强筋。

本实用新型的优点与积极效果为：

本实用新型采用模块化设计，实现了手术器械直线运动驱动装置的模块化，方便整体拆装，适应性好，外部空间开阔，便于手术器械更换、方便无菌隔离、定位准确，运行可靠，可实现多级导轨同步伸出，空间布置集成度高，整体轻量化。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构展开图之一；

图2为本实用新型的整体结构展开图之二；

图3为本实用新型去掉基座后的整体结构展开图；

图4为本实用新型第二节支架相对第一节支架的展开图；

图5为本实用新型第三节支架相对第二节支架的展开图；

图6为本实用新型第一节支架的结构示意图；

图7为本实用新型第二节支架的结构示意图；

图8为图4中去掉导向机构及预紧机构后的结构示意图；

图9为本实用新型预紧机构爆炸图之一；

图10为本实用新型预紧机构爆炸图之二；

图11为本实用新型导向机构的结构示意图；

其中：1为动力源，2为传动机构，201为带轮A，202为带轮B， 203为皮带，204为丝杠，3为导向机构，301为导向支架，302为转轮轴，303为转轮，304为驱动腱，4为预紧机构，401为盖板，402 为挡块，403为底座，404为贯穿孔，405为凹槽，406为卡槽，407 为螺纹孔，5为导轨，6为滑块，7为限位板，8为第一节支架，9为第二节支架，10为第三节支架，11为基座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1～11所示，本实用新型包括动力源1、传动机构2、导向机构3、预紧机构4、基座11及多节支架，其中第一节支架8的一端安装于基座11上，从第二节支架9开始的各节支架与相邻支架之间均相对伸缩地连接，第一节支架8的另一端及其余各节支架上均安装有预紧机构4；本实施例的各节支架的端面呈“L”形，各节支架上均设有镂空减重孔及加强筋，降低了驱动装置的重量。相邻支架之间通过导轨滑块相连，即除最后一节支架之外的各节支架上均安装有导轨5，从第二节支架9开始的各节支架上均安装有滑块6，安装有滑块6的各节支架与相邻的前一节支架上的导轨5滑动连接。本实施例的每节支架的两端均安装有对下一节支架伸缩进行限位板7，当滑块 6移动到导轨5两端时，限位板7会挡住滑块6以避免脱轨情况发生。

动力源1安装于基座11上，该动力源1的输出端通过传动机构 2与第二节支架9连接。本实施例的动力源1及各节支架安装于基座 11的同侧，减小了驱动装置的整体长度。本实施例的传动机构2包括带轮A201、带轮B202、皮带203、丝杠204及丝母，该丝杠204 转动安装于基座11及第一节支架8上，动力源1的输出端连接有带轮A201，该带轮A201通过皮带203与丝杠204上安装的带轮B202 相连，丝杠204上螺纹连接有丝母，该丝母与第二节支架9连接；带轮A201、带轮B202及皮带203均位于基座11的另一侧。传动机构2 还可为齿轮或链轮链条等传动结构。

除第一节支架8及最后一节支架之外的各节支架上均设有导向机构3，端面为“L”形的支架的每条边上均安装一导向机构3；该导向机构3包括导向支架301、转轮轴302、转轮303及驱动腱304，导向支架301安装于除第一节支架8及最后一节支架之外的各节支架上，该导向支架301的两端分别连接有转轮轴302，每端转轮轴302 上均转动安装有转轮303，两端的转轮303之间缠绕有两根驱动腱 304，每根驱动腱304均绕过一个转轮303，每根驱动腱304的两端分别与相邻两节支架上安装的预紧机构4相连。本实施例的转轮303 可为V形轴承、U形轴承或机加轴套，转轮303套在转轮轴302上、可相对转动，转轮303的外侧缠绕驱动腱304。

本实施例端面呈“L”形的支架的两端均安装有预紧机构4，从第二节支架9开始的各节支架的“L”形两端均安装有导向机构3。预紧机构4包括盖板401、挡块402、底座403及螺栓408，该底座 403安装在各节支架上，底座403上开设有凹槽405，该底座403在支架伸缩方向的两端分别开设有供驱动腱304穿入的卡槽406，两端的卡槽406分别与凹槽405相连通；挡块402可滑动地容置于凹槽 405内，在挡块402上开设有供驱动腱304穿过的贯穿孔404，底座 403上开设有螺纹孔407，该螺纹孔407内螺纹连接有螺栓408，挡块402与螺栓408抵接，盖板401安装于底座403上，挡块402在盖板401与底座403之间。每根驱动腱304的一端由一个相邻支架上底座403内的挡块402上的贯穿孔404穿过并固定，另一端从底座403 一侧卡槽406穿出，经一个转轮303导向后绕到导向支架301另外一个相邻支架上的预紧机构4，由另外一个相邻支架上预紧机构4中底座403另一侧的卡槽406穿入并固定，两根驱动腱304经此连接形成完整闭环；通过旋拧螺栓408实现挡块402在凹槽405内滑动，进而预紧驱动腱304。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型支架的节数可根据实际需求来调整，本实施例以三节支架为例，组装为二级三节可伸缩的结构，方便整体拆装；第一节支架8上留有多个安装孔，用于与机械臂系统固连，第三节支架10上留有与手术器械驱动装置对接的安装孔，安装孔位置可根据实际需求调整。

本实施例的动力源1为直流伺服电机，直流伺服电机驱动带轮 A201旋转，通过皮带203及带轮B202带动丝杠204旋转，经丝母转换为第二节支架9的直线伸缩运动。

预紧机构4固定在第一节支架8的另一端和第三节支架10上，一根驱动腱304的一端穿过第一节支架8上的预紧机构4中的挡块 402后固定，另一端从第一节支架8上的预紧机构4中底座403的一侧卡槽406中穿出，经第二节支架9上安装的导向支架301一侧转轮303导向后绕到导向支架301另外一侧的第三节支架10上的预紧机构4处，穿过第三节支架10上的预紧机构4中底座403上的另一侧卡槽406后固定。第二根驱动腿304的一端穿过第三节支架10上的预紧机构4中的挡块402后固定，另一端从第三节支架10上的预紧机构4中底座403的一侧卡槽406穿出，经第二节支架9上安装的导向支架301另一侧转轮303导向后绕到第一节支架8上的预紧机构4 处，穿过第一节支架8上的预紧机构4中底座403上的另一侧卡槽 406后固定。两根驱动腱304经此连接形成完整闭环，第二节支架9 两侧形成两路闭环，经过预紧机构4预紧后视其为不可拉伸。

当第二节支架9由动力源1驱动伸缩时，固定在第一节支架8另一端的预紧机构4与第二节支架9发生相对运动，此时形成闭环的两根驱动腱304绕第二节支架9两端的导向机构3发生旋转，从而使第三节支架10伸出，进而使本实用新型实现第二节支架9和第三节支架10同步伸缩。

当支架为四节时，在第二节支架及第三节支架上安装导向机构，第一节支架至第四节支架上均安装预紧机构，第二节支架上的导向机构与第一节支架及第三节支架上的预紧机构相连，第三节支架上的导向机构与第二节支架及第四节支架上的预紧机构相连。

当支架为五节时，在第二节支架至第四节支架上安装导向机构，第一节支架至第五节支架上均安装预紧机构，第二节支架上的导向机构与第一节支架及第三节支架上的预紧机构相连，第三节支架上的导向机构与第二节支架及第四节支架上的预紧机构相连，第四节支架上的导向机构与第三节支架及第五节支架上的预紧机构相连。

当支架为n+1节时，在第二节支架至第n节支架上安装导向机构，第一节支架至第n+1节支架上均安装预紧机构，第二节支架上的导向机构与第一节支架及第三节支架上的预紧机构相连，第三节支架上的导向机构与第二节支架及第四节支架上的预紧机构相连，第四节支架上的导向机构与第三节支架及第五节支架上的预紧机构相连，第n节支架上的导向机构与第n-1节支架及第n+1节支架上的预紧机构相连。

Claims (9)

1.一种模块化直线运动驱动装置，其特征在于：包括动力源(1)、传动机构(2)、导向机构(3)、预紧机构(4)、基座(11)及多节支架，其中第一节支架(8)的一端安装于基座(11)上，从第二节支架(9)开始的各节支架与相邻支架之间均相对伸缩地连接，所述第一节支架(8)的另一端及其余各节支架上均安装有预紧机构(4)；所述动力源(1)安装于基座(11)上，该动力源(1)的输出端通过传动机构(2)与第二节支架(9)连接；除第一节支架(8)及最后一节支架之外的各节支架上均设有导向机构(3)，该导向机构(3)包括导向支架(301)、转轮轴(302)、转轮(303)及驱动腱(304)，所述导向支架(301)安装于除第一节支架(8)及最后一节支架之外的各节支架上，该导向支架(301)的两端分别连接有转轮轴(302)，每端所述转轮轴(302)上均转动安装有转轮(303)，两端的所述转轮(303)之间缠绕有两根驱动腱(304)，每根所述驱动腱(304)均绕过一个转轮(303)，每根所述驱动腱(304)的两端分别与相邻两节支架上安装的预紧机构(4)相连；所述动力源(1)通过传动机构(2)驱动第二节支架(9)伸缩，从第二节支架(9)开始的其余各节支架通过所述导向机构(3)及预紧机构(4)联动伸缩。

2.根据权利要求1所述的模块化直线运动驱动装置，其特征在于：所述预紧机构(4)包括盖板(401)、挡块(402)、底座(403)及螺栓(408)，该底座(403)安装在各节支架上，所述底座(403)上开设有凹槽(405)，所述挡块(402)可滑动地容置于该凹槽(405)内，并与螺纹连接在底座(403)上的螺栓(408)抵接，所述盖板(401)安装于底座(403)上；每根所述驱动腱(304)的两端与一个相邻支架上的底座(403)及另一个相邻支架上底座(403)内的挡块(402)相连；通过旋拧所述螺栓(408)实现挡块(402)在凹槽(405)内滑动，进而预紧所述驱动腱(304)。

3.根据权利要求2所述的模块化直线运动驱动装置，其特征在于：所述底座(403)在支架伸缩方向的两端分别开设有供驱动腱(304)穿入的卡槽(406)，该卡槽(406)与所述凹槽(405)相连通；所述底座(403)上还开设有供螺栓(408)螺纹连接的螺纹孔(407)，所述挡块(402)上开设有供驱动腱(304)穿过的贯穿孔(404)。

4.根据权利要求1所述的模块化直线运动驱动装置，其特征在于：每节支架的两端均安装有对下一节支架伸缩进行限位板(7)。

5.根据权利要求1所述的模块化直线运动驱动装置，其特征在于：所述传动机构(2)包括带轮A(201)、带轮B(202)、皮带(203)、丝杠(204)及丝母，该丝杠(204)转动安装于基座(11)及第一节支架(8)上，所述动力源(1)的输出端连接有带轮A(201)，该带轮A(201)通过所述皮带(203)与丝杠(204)上安装的带轮B(202)相连，所述丝杠(204)上螺纹连接有丝母，该丝母与所述第二节支架(9)连接。

6.根据权利要求1所述的模块化直线运动驱动装置，其特征在于：各支架的端面呈“L”形，该“L”形的两端均安装有所述预紧机构(4)，从所述第二节支架(9)开始的各节支架的“L”形两端均安装有导向机构(3)。

7.根据权利要求1所述的模块化直线运动驱动装置，其特征在于：相邻支架之间通过导轨滑块相连，即除最后一节支架之外的其他各节支架上均安装有导轨(5)，从所述第二节支架(9)开始的各节支架上均安装有滑块(6)，安装有所述滑块(6)的各节支架与相邻的前一节支架上的导轨(5)滑动连接。

8.根据权利要求1所述的模块化直线运动驱动装置，其特征在于：所述动力源(1)及各节支架安装于基座(11)的同侧。

9.根据权利要求1所述的模块化直线运动驱动装置，其特征在于：各节支架上均设有镂空减重孔及加强筋。

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