CN217066445U - 一种器械组件传动机构及其器械组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种器械组件传动机构，包括用于连接器械组件的器械座和电机座的适配器，在所述适配器上与所述电机座上活动设有分别与所述电机座和所述器械座对接的转接件；所述转接件在所述适配器与所述电机座装配时与所述适配器抵接配合。本实用新型通过增加转接件与适配器之间的转动阻力，从而可以实现适配器与转接件之间的快速对接。

Description

一种器械组件传动机构及其器械组件

技术领域

本实用新型涉及手术器械技术领域，尤其涉及一种器械组件传动机构及其器械组件。

背景技术

微创医疗技术已经用于减小在诊断或外科手术程序过程中可能损害的外部组织量，由此减少患者恢复时间、不适和有害的副作用。为了提供对工作工具的改进的控制，可能希望用遥控致动器控制外科手术器械。

外科医生可以在控制台操作控件以间接地操纵连接到遥控致动器上的器械。外科手术器械可拆卸地联接至遥控致动器，使得外科手术器械可以被单独灭菌并且选择用作待进行的外科手术过程所需的器械。在外科手术过程中，可以更换外科手术器械。

但是用遥控外科手术器械执行外科手术面临新的挑战。一个挑战是需要保持临近患者的区域处于无菌条件。然而，控制外科手术器械所需的电机、传感器、编码器和电气连接器通常不能够使用常规的方法(例如，蒸汽，加热和压力或化学方品)灭菌，因为它们会在灭菌过程中受到损坏或破坏。

可能希望提供以更简单并更有效的方式来接合和分离外科手术器械和遥控致动器驱动装置，同时防止遥控致动器污染并且允许快速并且可靠地附连一系列外科手术器械，从而保持外科手术器械周围的无菌区域。

由于手术器械属于无菌状态，而手术臂处于非无菌状态，整个器械臂机构复杂，难以进行灭菌处理。

发明内容

发明目的：本实用新型针对上述不足，提出了一种器械组件传动机构及其器械组件，增加了转接件的转动阻力以方便适配器跟转接件的快速对接。

技术方案：

一种器械组件传动机构，包括用于连接器械组件的器械座和驱动座的适配器，在所述适配器上与所述驱动座上活动设有分别与所述驱动座和所述器械座对接的转接件；所述转接件在所述适配器与所述驱动座装配时与所述适配器抵接配合，在所述适配器与所述转接件之间还设有增加所述转接件转动阻力的摩擦元件。

所述转接件与所述适配器抵接配合的端面设计为平面或锥面，所述适配器上与之对应配合的端面对应设计。

所述转接件设有沿径向向外延伸的安装环，所述安装环上端面在所述适配器与所述驱动座装配时与所述适配器的下端面抵接配合。

在所述适配器上设有用于容纳所述转接件的容置孔，在所述容置孔内壁周向上设有安装块，所述转接件在所述适配器与所述驱动座装配时与所述安装块下端面抵接配合，所述摩擦元件设置于所述安装块与所述转接件之间。

所述摩擦元件包括与所述转接件过盈配合安装的摩擦件。

所述摩擦件为罩设于所述驱动座外的无菌罩，所述无菌罩设置于所述适配器上，在所述无菌罩上设有转接孔，所述转接件与所述转接孔过盈配合安装。

所述适配器包括分别与所述驱动座和所述器械座卡接的适配下板和适配上板，所述无菌罩设置于所述适配下板和所述适配上板之间；在所述适配下板上设有用于穿设所述转接件的通孔。

所述无菌罩采用软质材料。

所述摩擦元件还包括位于所述转接件与所述适配器抵接配合的端面与所述适配器上对应端面之间的摩擦条。

一种应用前述器械组件传动机构的器械组件。

本实用新型相对于现有技术，具有如下有益效果：

1、本实用新型通过增加转接件与适配器之间的转动阻力，从而可以实现适配器与转接件之间的快速对接。

2、本实用新型采用柔性软限位，通过设置的罩设于电机座外的无菌膜不仅可以方便灭菌，而且通过无菌膜与转接件之间的过盈配合可以使得转接件的初始位置确定，电机小角度旋转寻找电机座与转接件的对位位置，从而可以实现其与电机座输出轴之间的快速对位对接，整个对位过程更加快速准确。

附图说明

图1为本实用新型的总装图；

图2为本实用新型电机座的结构示意图；

图3为本实用新型的电机座的俯视图；

图4为本实用新型的器械座的仰视图；

图5为本实用新型的适配器的结构示意图；其中，一转接件的状态与其他四个不同，是为了在一幅图中显示转接件在对接过程中的不同状态；

图6为本实用新型的适配下板的示意图；

图7为本实用新型的适配上板的示意图；

图8为本实用新型的转接件的结构示意图；

图9为本实用新型的转接件另一角度的结构示意图；

图10为本实用新型的转接件与花键帽的配合示意图；其中，图10(a)为第一种方式的配合结构示意图，图10(b)为第二种方式的配合结构示意图，图10(c)为第三种方式的配合结构示意图；

图11为本实用新型的适配器安装示意图；其中，一转接件的状态与其他四个不同，是为了在一幅图中显示转接件在对接过程中的不同状态；

图12为本实用新型的无菌罩结构示意图；

图13为本实用新型安装无菌罩的适配器的结构示意图。

其中，1为电机座，2为器械座，3为适配器；

11为电机，12为花键，13为花键帽，14为电机座固定板；

131为第一凹槽；141为第一卡槽；

21为器械座输入轴，22为器械座固定板；211为第二凹槽；221为第二卡槽；

31为适配下板，32为适配上板，33为转接件，34为无菌罩；

311为转接件孔，312为第一卡扣；

321为容置孔，322为第二卡扣；3211为安装块，3212为限位块；

331为安装环，332为安装凸起，333为第一凸起，334为第二凸起；341为配合通孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

图1为本实用新型的总装图，如图1所示，本实用新型的器械组件包括电机座1、器械座2、用于连接电机座1与器械座2的适配器3。

如图2、3、4所示，在电机座1内设有若干电机11，在电机座1上设置有电机座固定板14，在电机座固定板14上与电机座1内的电机11对应位置处开设有电机座输出轴孔；在电机座输出轴孔内设置有花键帽13，花键帽13通过花键12可伸缩地安装在电机11的输出轴上；本实用新型中，花键帽13为阶梯型结构，且其下部设有与电机11输出轴上安装的花键12对应的安装槽，花键帽13通过其安装槽与花键12的配合安装在电机11的输出轴上，从而形成电机座输出轴；在电机座固定板14的端面上相对两侧均开设有第一卡槽141，用于与适配器3的适配下板31上的第一卡扣312配合卡接。

如图2、3所示，在花键帽13阶梯处的端面上设有至少一个第一凹槽131。

在本实用新型中，在花键帽13阶梯处的端面上设置的第一凹槽131为一个。

在本实用新型中，在花键帽13阶梯处的端面上设置的第一凹槽131为至少两个，且相对于花键帽13的旋转轴线在其阶梯处的端面周向上不对称分布。

在本实用新型中，在电机座1外还设有电机座罩(图中未示出)，以对电机座内的结构起到绝缘的作用。

图4为本实用新型的器械座的仰视图，如图4所示，本实用新型的器械座2上设有器械座固定板22，在器械座固定板22上与电机座输出轴对应位置处设置有器械座输入轴孔，其内设有器械座输入轴21，在器械座输入轴21的端面上对称设置有至少两第二凹槽211；在器械座固定板22上与电机座固定板14上的第一卡槽141对应位置处开设有第二卡槽221，用于与适配器3的适配上板32上的第二卡扣322配合卡接。

图5为本实用新型的适配器的结构示意图，如图5所示，本实用新型的适配器3包括通过过盈配合固定安装的适配上板32和适配下板31；在适配下板31下端面相对的侧面上对称设置有第一卡扣312，适配下板31通过其第一卡扣312与电机座固定板14端面上的第一卡槽141配合卡接安装至电机座1上，适配上板32上端面上与适配下板31的第一卡扣312对应位置处设置有第二卡扣322，器械座2通过其上器械座固定板22上对应位置处开设的第二卡槽221与适配上板32上的第二卡扣322配合卡接安装至适配上板32上，从而实现手术器械组件的安装。

如图6、7、8所示，在适配下板31和适配上板32上与电机座输出轴的对应位置处分别设置有转接件孔311和容置孔321，在容置孔321内壁沿周向对称设有至少两沿径向向内延伸的安装块3211，且在每一安装块3211的端部均设置有一限位块3212，从而在每一安装块3211两端的限位块3212之间形成周向上的弧形转动通道。更具体地，安装块3211的位置根据器械对应初始设置，从而在与器械初始对应的位置处形成弧形转动通道。在安装器械座前，需确保器械座上器械位于初始位置，这样便于器械座与适配器的对接。

本实用新型中，弧形转动通道的弧度可以设计为至少30°。在本实用新型其他实施例中弧形转动通道的弧度可以设计为40°或60°，在另外一些实施例中可以选择其他更大的弧度，在容置孔321内相邻安装块之间留有安装凸起332可通过的间隙即可。

图8为本实用新型的转接件的结构示意图，如图8所示，本实用新型的转接件33穿过设于适配下板31的转接件孔311处、并活动穿设于适配上板32的容置孔321内；进一步地，如图8、9所示，在转接件33的上部侧壁沿周向对称设有与容置孔321内壁设置的安装块3211对应的安装凸起332，且每一安装凸起332均设置于容置孔321内的安装块3211形成的弧形转动通道内，从而使得连接轴33转动安装于容置孔321内，且在其运动至安装块3211两端的限位块3212处时对其转动限位；更具体地，容置孔321内两相邻安装块3211之间的间隙弧度大于转接件33上安装凸起332的弧度，那么本实用新型的转接件33安装时，通过转动转接件33，使其安装凸起332与容置孔321内两相邻安装块3211之间的间隙对齐，并向上推动转接件33，将其推入容置孔321内，此时转动转接件33使其安装凸起332置入容置孔321内安装块3211形成的弧形转动通道内，从而完成转接件33的安装；在转接件33下部还设有沿径向向外延伸形成的安装环331，该安装环331外径大于安装块3211的内径，从而使得转接件33可轴向上下运动但不脱离的同时转动安装于容置孔321内。

如图9所示，在转接件33下部设有容纳槽，电机座输出轴上的花键帽13穿设于其内；在转接件33的安装环331下端面还设有与花键帽13上开设的第一凹槽131对应的第一凸起333，在转接件33的上端面设有与器械座输入轴21端面上的第二凹槽211对应的第二凸起334，从而可以实现转接件33分别与电机11输出轴和器械座输入轴21的对接，且转接件33上的安装凸起332与弧形转动通道之间的位置关系设计为在器械座2安装时，器械座输入轴21下压转接件33，转接件33上的安装凸起332被压入弧形转动通道；在器械座输入轴21上第二凹槽211与转接件33上的第二凸起334对接时，转接件33上的安装凸起332向上运动，正好脱离弧形转动通道。

进一步地，第二凸起334设置于转接件33的安装凸起332上。

更进一步地，转接件33上的安装凸起332在轴向上的长度小于转接件33上第二凸起334在轴向上的长度，那么在转接件33与器械座输入轴21之间未对接时，器械座输入轴21下压转接件33，使得转接件33上的安装凸起332压入弧形转动通道内，从而在电机座输出轴带动转接件33转动时实现堵转；在转接件33与器械座输入轴21对接成功后，由于前述设计，使得转接件33上的安装凸起332可以脱离弧形转动通道，从而在转接件33转动过程中不会发生堵转。

进一步地，转接件33上第一凸起333和第二凸起334均为2个，对应地，花键帽13上的第一凹槽131和器械座输入轴21上的第二凹槽211均设计为两个；

更进一步地，转接件33上两个第一凸起333的连线和两个第二凸起334的连线成十字形。

进一步地，如图10(a)所示，本实用新型中花键帽13上开设的第一凹槽131为方形槽，对应地，转接件3上的第一凸起333设计为方形凸起；但本实用新型并不止于此，如图10(b)所示，在花键帽13上开设的第一凹槽131上最先与转接件3上的第一凸起333接触的侧壁设置有沿转动方向倾斜的斜面，第一凸起333与第一凹槽131对应侧壁配合的侧壁设计为与前述结构一致的竖直面或相应的斜面。

更进一步地，如图10(c)所示，在花键帽13上开设的第一凹槽131上最先与转接件33上的第一凸起333接触的侧壁结构不变(即为竖直面)，在第一凸起333与第一凹槽131对应侧壁相配合的侧壁设计为沿转动方向倾斜的斜面。

如图11、12所示，在适配上板32和适配下板31之间还设有用于套设于电机座1外的无菌罩34，且在无菌罩34上与电机座输出轴对应位置处开设有配合通孔341，配合通孔341的直径略小于转接件33的外径，如图13所示；转接件33依次穿过适配下板上的转接件孔311、无菌罩34上的配合通孔341，装设于适配上板32的容置孔321内，与无菌罩34形成过盈配合，并通过其下部的安装环331进行运动限位，防止其与无菌罩34脱离。

本实用新型中，为了保证手术的无菌环境，适配器3采用无菌的一次性结构，在本实用新型的器械座2在使用前，需要对其进行灭菌，但电机座1不能使用常规的方法(例如，蒸汽，加热和压力或化学方品)进行灭菌，因为电机座1中的存在控制器械组件的电机11、传感器、编码器在灭菌过程中会受到损坏或者破坏，因此需要用无菌罩34将电机座1与无菌环境进行隔离；在完成手术后，直接将本实用新型的适配器3拆卸报废即可。

在本实用新型中，无菌罩34采用软质材料，在转接件33随着电机座输出轴相对于无菌罩34转动时，其与无菌罩34之间的过盈配合使得二者之间具有一定的摩擦力。在适配器3装配时，根据电机零位得到转接件相对于电机零位的位置即适配器的初始位置，然后可以控制电机的旋转小角度去实现电机座输出轴与转接件之间的对接，且由于转接件33与无菌罩34之间、转接件与适配上板之间的摩擦力之和大于转接件33与电机座输出轴与转接件之间的摩擦力，电机座输出轴旋转时，转接件33不能随着电机座输出轴同步旋转；若上述摩擦力之和比较大时，在电机旋转时，转接件33的位置不会改变，若上述摩擦力之和比较小时，在电机旋转时，转接件33会以小于电机座输出轴的速度旋转。

进一步地，将转接件33的安装环331上端面与容置孔321的安装块3211下端面设计为对应的配合的平面或锥面；更进一步地，在转接件33的安装环331上端面与容置孔321的安装块3211下端面之间设置了增加二者之间的摩擦力的摩擦条。

本实用新型中，可以只在转接件33的安装环331上端面与容置孔321的安装块3211下端面之间设置了增加二者之间的摩擦力的摩擦条，而不设置无菌罩。

本实用新型的工作原理如下：

适配器3安装至电机座1上：

电机先回零位，控制电机座1的电机11转动至转接件33的初始位置，此时电机输出力矩M₁，安装并按下适配器3，无菌罩34罩设于电机座1外，电机座输出轴通过其花键帽13向上挤压转接件13，此时转接件33上的第一凸起333和花键帽13上的第一凹槽131并未对接，由于转接件33受到花键帽13向上的压力，使得转接件33不仅受到其与无菌罩34之间的摩擦力，还增加了转接件33与适配上板32之间的摩擦力，即转接件33的旋转阻力增加，从而阻止转接件33与电机座输出轴之间的同步旋转，此时电机11输出力矩M₂大于适配器未安装时的电机输出力矩M₁，并且在适配器安装之后若电机输出力矩M₂一直不变，可判定适配器3未安装到位；那么在转接件33与电机座输出轴之间相对旋转一定角度(具体可以为控制电机11以当前位置为基准从-20°旋转到20°，或从20°旋转到-20°，该过程中可控制电机正反转、正转或反转，不管选择哪种电机旋转方式，电机的旋转范围不变)之后，转接件33上的第一凸起333与花键帽113上的第一凹槽131对接，此时适配下板31的第二卡扣322与电机座固定板14上的第一卡槽141卡接，从而快速完成适配器3与电机座1的卡接配合；此时转接件33由于其上第一凸起333与花键帽13上的第一凹槽131的对接而回落，对应地，转接件33受到向上压力减小，从而其与适配上板32之间的摩擦阻力减小，转接件33可在电机11输出轴带动下自由双向旋转，此时电机11输出力矩M₃变小，则可判定适配器3安装到位。

而且，由于本实用新型中设计的花键帽13上的第一凹槽131为不对称设计，那么使得转接件33上的第一凸起333只能在特定的转动角度才能与花键帽13上的第一凹槽131对接，即在360°的范围内，只有一个特定角度才能实现连接轴333与花键帽13的对接。

本实用新型其他实施例中，电机回零位后，可无需控制电机座1的电机11转动至转接件33的初始位置，可以根据转接件33的初始位置的±20°计算得到电机11的转动角度范围，并控制电机正转或反转，不管选择哪种电机旋转方式，实现电机11在前述转动角度范围内旋转。

器械座2安装至适配器3上：

在适配器3与电机座1的对接完成后，通过电机11带动转接件33转动至对应电机11零位处，再转动至器械的初始位置，按下并安装器械座2，此时根据适配器上板32的安装块3211设计，转接件33上的安装凸起332位于适配上板32上容置孔321内安装块3211形成的弧形转动通道上方；此时安装器械座2，器械座2的器械座输入轴21下压转接件33，将转接件33上的安装凸起332压入安装块3211形成的弧形转动通道内，此时通过控制电机11带动转接件33旋转一定角度，具体可参考转接件33与电机座输出轴对接时电机的旋转方式，可控制电机正反转、正转或反转，不管选择哪种电机旋转方式，电机的旋转范围不变；此时，若器械座输入轴21上的第二凹槽211与转接件33上的第二凸起334之间未成功对接，则由于转接件33的安装凸起332被压入弧形转动通道内使得转接件33在转动时会被安装块3211两端的限位块3212限位，电机11堵转，从而可以判定器械座2未安装到位；若器械座输入轴21上的第二凹槽211与转接件33上的第二凸起334之间成功对接，则转接件33在电机座输出轴的压力下向上运动，从而使其安装凸起332脱离弧形转动通道，从而使得电机11可自由转动，从而判定器械座2安装到位。

本实用新型采用柔性软限位，转接件33通过其与无菌罩34之间的过盈配合，其初始位置确定，可以在安装时直接进行对位，在已知对位位置的情况下，只需要较小角度就可以完成对位，整个对位过程更加快速准确。

本实用新型通过柔性限位的方式将会减少转接件与电机座输出轴之间的高度差，相比机械硬限位的高度差，对电机输出轴花键的行程有所降低，整体结构更加紧凑，更加小巧。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种器械组件传动机构，包括用于连接器械组件的器械座和驱动座的适配器，其特征在于：在所述适配器上与所述驱动座上活动设有分别与所述驱动座和所述器械座对接的转接件；所述转接件在所述适配器与所述驱动座装配时与所述适配器抵接配合，在所述适配器与所述转接件之间还设有增加所述转接件转动阻力的摩擦元件。

2.根据权利要求1所述的器械组件传动机构，其特征在于：所述转接件与所述适配器抵接配合的端面设计为平面或锥面，所述适配器上与之对应配合的端面对应设计。

3.根据权利要求2所述的器械组件传动机构，其特征在于：所述转接件设有沿径向向外延伸的安装环，所述安装环上端面在所述适配器与所述驱动座装配时与所述适配器的下端面抵接配合。

4.根据权利要求1所述的器械组件传动机构，其特征在于：在所述适配器上设有用于容纳所述转接件的容置孔，在所述容置孔内壁周向上设有安装块，所述转接件在所述适配器与所述驱动座装配时与所述安装块下端面抵接配合，所述摩擦元件设置于所述安装块与所述转接件之间。

5.根据权利要求1所述的器械组件传动机构，其特征在于：所述摩擦元件包括与所述转接件过盈配合安装的摩擦件。

6.根据权利要求5所述的器械组件传动机构，其特征在于：所述摩擦件为罩设于所述驱动座外的无菌罩，所述无菌罩设置于所述适配器上，在所述无菌罩上设有转接孔，所述转接件与所述转接孔过盈配合安装。

7.根据权利要求6所述的器械组件传动机构，其特征在于：所述适配器包括分别与所述驱动座和所述器械座卡接的适配下板和适配上板，所述无菌罩设置于所述适配下板和所述适配上板之间；在所述适配下板上设有用于穿设所述转接件的通孔。

8.根据权利要求6所述的器械组件传动机构，其特征在于：所述无菌罩采用软质材料。

9.根据权利要求1或5所述的器械组件传动机构，其特征在于：所述摩擦元件还包括位于所述转接件与所述适配器抵接配合的端面与所述适配器上对应端面之间的摩擦条。

10.一种应用权利要求1～8任一所述的器械组件传动机构的器械组件。

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