CN219250417U - 一种机械臂关节结构及血管介入机器人用机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械臂关节结构及血管介入机器人用机械臂，属于机械臂技术领域，解决了现有断电刹车机械臂关节结构不方便在安装空间较小情况下使用的问题，包括内环，内环的一侧固定有环状的刹车盘，另一侧设有轴承并通过轴承与内环外部的外环转动连接，刹车盘与外环端面之间的间隙内设有刹车片，刹车片厚度小于间隙宽度，外环与刹车片弹性连接，且外环靠近刹车片的一侧设有电磁线圈，内环设置有贯穿内环两个端面的走线通道，本实用新型的关节结构紧凑，适用于安装空间较小情况下的使用。

Description

一种机械臂关节结构及血管介入机器人用机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械臂技术领域，具体涉及一种机械臂关节结构及血管介入机器人用机械臂。

背景技术

这里的陈述仅提供与本实用新型相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

血管介入机器人主机需要多关节机械臂提供支撑以完成手术中的动作。手术进行前机械臂各关节需要在开关控制下解锁，在操作者的拖动下自由转动，到达预定位置后在开关控制下锁定，使主机在预定位置保持，即使受外部扰动也可保持预定位置， 现有血管机器人常见的被动式断电刹车机械臂关节结构如图1所示，机械臂相邻的两个臂部中，其中一个臂部设置一个轴系17，轴系17通过轴承与另一个臂部连接，刹车机构安装在轴系17的一侧，对已经由轴承固定的轴系17进行锁定，轴系、断电刹车器并列排布，轴向空间占用大，而且，轴系17直径较小，不方便布置走线孔，机械臂末端的执行设备需要在机械臂外部走线，占用空间大，不利于较小空间内机械臂的布置，而且此种结构是先将轴系17调整完成，然后安装断电刹车器，安装后通过调整衔铁16和制动盘4之间的间隙实现断电刹车，通电自由转动，衔铁16与制动盘4之间间隙需在每次安装时调整，安装复杂。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供了一种机械臂关节结构，满足了在安装空间较小情况下的使用需求。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型的实施例提供了一种机械臂关节结构，包括能够与机械臂相邻臂部中其中一个臂部固定的内环，内环的一侧固定有环状的刹车盘，另一侧设有轴承并通过轴承与内环外部的外环转动连接，外环能够与相邻臂部中的另一个臂部固定，刹车盘与外环端面之间的间隙内设有刹车片，刹车片厚度小于间隙宽度，外环与刹车片弹性连接，且外环靠近刹车片的一侧设有电磁线圈，内环设置有贯穿内环两个端面的走线通道。

可选的，所述轴承采用交叉滚子轴承。

可选的，所述轴承置入外环端面开设的轴承槽中，外环的端面固定有轴承外圈压盖，轴承外圈内侧与轴承槽底部槽面接触，外侧与轴承外圈压盖接触。

可选的，内环外周面设置有环状凸台，内环端面固定有轴承内圈压盖，轴承内圈内侧与环状凸台接触，轴承内圈外侧与轴承内圈压盖接触。

可选的，外环靠近刹车片的端面与弹簧的一端连接，弹簧的另一端与刹车片连接以使得刹车片与外环弹性连接。

可选的，外环靠近刹车片的端面设有弹簧安装槽，弹簧一端与安装槽的底部槽面固定，另一端与刹车片固定。

可选的，外环的端面固定有导向柱，导向柱伸入刹车片设置的导向孔中。

可选的，所述内环上设置有用于安装机械臂的内环安装孔，内环安装孔贯穿刹车盘，所述外环上设置有用于安装机械臂的外环安装孔。

可选的，所述电磁线圈位于外环端面开设的线圈槽中，线圈槽的敞口侧设有密封盖，密封盖将电磁线圈固定在线圈槽内部。

第二方面，本实用新型的实施例提供了一种血管介入机器人用机械臂，设置有第一方面所述的机械臂关节结构。

上述本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型的关节结构，机械臂的相邻两个臂部中，其中一个臂部能够安装在内环上，另一个臂部能够安装在外环上，电磁线圈、刹车盘嵌入外环中，相邻两个臂部无需使用轴系连接，相邻臂部利用内环、外环和轴承转动连接，结构紧凑，减少轴向占用空间，而且内环具有走线通道，方便对机械臂末端执行元件的线缆进行走线，无需在机械臂外部走线，进一步减小了占用空间，适用于安装空间较小的情况下使用。

2.本实用新型的关节结构，设置有弹簧安装槽，线圈安装槽及轴承槽，使得线圈、弹簧及轴承位于外环内部，进一步缩小了关节结构的占用空间。

3.本实用新型的关节结构，取消了轴系，轴承与电磁线圈与外环安装在一起，使得出厂状态就对制动盘的间隙进行调整完成，减少了安装步骤。

4.本实用新型的关节结构，轴承采用交叉滚子轴承，可以承受径向、轴向和偏转扭矩，增强了整个关节结构的承载能力。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1是现有的被动式断电刹车机械臂关节结构示意图；

图2是本实用新型实施例1整体结构左视图；

图3是本实用新型图2中的A-A向截面示意图；

图4是本实用新型实施例1整体结构右视图；

其中，1.内环，2.外环，3.走线通道，4.刹车盘，5.刹车片，6.电磁线圈，7.密封盖，8.弹簧，9.导向柱，10.交叉滚子轴承，11.轴承外圈压盖，12.固定螺钉，13.轴承内圈压盖，14.内环安装孔，15.外环安装孔，16.衔铁，17.轴系。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种机械臂关节结构，如图2-图4所示，包括内环1，内环能够与机械臂相邻两个臂部中的其中一个固定，内环1外部转动连接有与内环1同轴设置的外环2。外环能够与机械臂的相邻两个臂部中的另一个臂部固定。

内环1用于与机械臂相邻两个臂部中的其中一个臂部连接，外环2用于与另一个臂部连接，内环1与外环2转动连接，进而实现机械臂相邻两个臂部的相对转动。

本实施例中，定义内环1和外环2一侧的端面为第一端面，另一侧的端面为第二端面。

内环1开设有贯穿其第一端面和第二端面的走线通道3，走线通道3与内环1同轴设置，方便机械臂末端执行设备的线缆的走线和布线，使得机械臂末端的执行设备的线缆无需在机械臂外部走线，减少了机械臂的占用空间。

内环1的第一端面固定有刹车盘4，刹车盘4采用环状结构，刹车盘4的内径等于走线通道3的直径，外径等于外环2的外径，实现了线缆能够穿过刹车盘4进入走线通道3。

刹车盘4通过多个沿圆周等间隔分布的螺钉固定在内环1的第一端面，且内环1的第一端面设置有环状凸起，相应的，刹车盘4靠近内环的端面设有与环状凸起相匹配的环状定位槽，凸起插入定位槽中，实现了刹车盘4与内环1的定位。

刹车盘4与外环2的第一端面之间具有间隙，间隙内设置有环状的刹车片5，刹车片5与外环2弹性连接，刹车盘4与外环2第一端面之间间隙的宽度大于刹车片5的厚度，使得刹车片5能够在间隙中沿内环1、外环2的轴线方向运动。

所述外环2的第一端面上开设有环状的线圈槽，线圈槽内部置入有电磁线圈6，线圈槽的敞口侧设于密封盖7，密封盖7与外环2固定连接，密封盖7将电磁线圈6固定在线圈槽内部。

外环2的圆柱面上开设有穿线孔，穿线孔内伸入有与电磁线圈6连接的供电导线。

所述外环2的第一端面上还开设有弹簧安装槽，弹簧安装槽设置在线圈槽的内侧，弹簧安装槽平行于第一端面的槽面为底部槽面，底部槽面与弹簧8的一端连接，弹簧8的另一端与刹车片5连接，通过弹簧8的设置，使得刹车片5与外环2弹性连接，弹簧8能够在弹力的作用下使得刹车片5与刹车盘4相贴合，此时外环2和内环1处于制动状态，无法产生相对转动。

电磁线圈6通电后，电磁线圈6对刹车片5产生吸附力，使得刹车片5克服弹簧的弹力向外环2方向运动，与刹车盘4脱离，外环2和内环1解除了制动状态，能够产生相对转动。

为了保证刹车片5运动的平稳性，在外环2的第一端面上螺纹固定有导向柱9，导向柱9位于线圈槽的内侧，导向柱9插入刹车片5设置的导向孔中，通过导向柱9和导向孔的配合，对刹车片5的运动进行导向，使得刹车片5始终与内环1、外环2同轴设置。

所述外环2的第二端面的内边缘处开设有环状的轴承槽，轴承槽包括与第二端面平行的底部槽面和圆弧形的侧部槽面。

轴承槽内置入有轴承，本实施例中，轴承采用交叉滚子轴承10，可以承受径向、轴向和偏转扭矩，提高了整个关节结构的承载能力。

其中轴承外圈与轴承槽的侧部槽面固定，轴承内圈与内环的外周面固定，通过轴承实现了外环2和内环1的转动连接。

本实施例中，定义轴承靠近第一端面的侧面为内侧面，另一侧侧面为外侧面。

所述外环2的第二端面上固定有环状的轴承外圈压盖11，轴承外圈压盖11的外径等于外环的外径，内径不小于轴承外圈的内径，轴承外圈压盖11通过多个沿圆周等间隔分布的固定螺钉12与外环2固定，轴承外圈的内侧面与轴承槽的底部槽面接触，外侧面与轴承外圈压盖11接触，从而实现了轴承外圈沿内环1、外环2轴线方向的限位。

所述内环1的外周面上设置有环状凸台，相应的，外环的内环面上开设有用于容纳环状凸台的环形槽，内环1的第二端面上固定有轴承内圈压盖13，轴承内圈压盖13采用环状结构，其内径等于走线通道3的直径，外径不大于轴承内圈的外径，轴承内圈压盖13通过多个沿圆周等间隔分布的螺钉与内环1固定。

轴承内圈的内侧面与环状凸台接触，外侧面与轴承内圈压盖13接触，从而实现了对轴承内圈沿内环、外环轴线方向的限位。

本实施例中，内环1的第二端面上设有环状凸起，相应的，轴承内圈压盖13上设置有环状定位槽，环状凸起插入环状定位槽中，实现轴承内圈压盖13与内环1的定位。

内环1上设置有内环安装孔14，内环安装孔14设置多个，沿环向等间隔的分布在内环1固定刹车盘4的端面上，且内环安装孔14穿过刹车盘4，内环1能够通过内环安装孔14与机械臂相邻的两个臂部中的其中一个臂部固定，外环2上固定轴承外圈压盖11的端面设置有外环安装孔15，外管安装孔15穿过轴承外圈压盖11，外环安装孔15设置多个，沿环向等间隔的布置在外环2的端面上，外环2能够通过外环安装孔与相邻的两个臂部中的另一个臂部固定。

本实施例中，刹车盘4、刹车片5、电磁线圈6设置在内环1和外环2的一侧，轴承设置在内环1和外环2的另一侧，取消了传统的机械臂关节中轴系的设置，用于刹车的部件设置在外环内，无需设置在机械臂相邻两个臂部连接位置处的外侧，使得整个关节结构布局合理，结构紧凑，轴向占用空间小，而且通过弹簧安装槽、线圈槽、轴承槽的设置，进一步缩小了关节结构的占用空间，使得整个关节结构适用于安装空间较小的情况下使用，尤其适用于血管介入机器人的使用。

安装时，轴承与电磁线圈6与外环2安装在一起，使得整个关节结构出厂状态就对制动盘4的间隙进行调整完成，减少了安装步骤。

使用时，电磁线圈6通电，对刹车片5产生吸附力，刹车片5克服弹簧8的弹力朝向外环2运动，刹车片5与刹车盘4脱离，此时，使用人员可以使内环1和外环2产生相对转动，进而调节机械臂的姿态，当机械臂调节至要求的位姿后，电磁线圈6断电，在弹簧8的作用下，刹车片5与刹车盘4贴合，外环2和内环1锁紧。

实施例2

本实施例提供了一种血管介入机器人用机械臂，设置有实施例1所述的机械臂关节结构，血管介入机器人机械臂的其他结构采用现有结构即可，在此不进行详细叙述。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种机械臂关节结构，其特征在于，包括能够与机械臂相邻臂部中其中一个臂部固定的内环，内环的一侧固定有环状的刹车盘，另一侧设有轴承并通过轴承与内环外部的外环转动连接，外环能够与相邻臂部中的另一个臂部固定，刹车盘与外环端面之间的间隙内设有刹车片，刹车片厚度小于间隙宽度，外环与刹车片弹性连接，且外环靠近刹车片的一侧设有电磁线圈，内环设置有贯穿内环两个端面的走线通道。

2.如权利要求1所述的一种机械臂关节结构，其特征在于，所述轴承采用交叉滚子轴承。

3.如权利要求1所述的一种机械臂关节结构，其特征在于，所述轴承置入外环端面开设的轴承槽中，外环的端面固定有轴承外圈压盖，轴承外圈内侧与轴承槽底部槽面接触，外侧与轴承外圈压盖接触。

4.如权利要求1所述的一种机械臂关节结构，其特征在于，内环外周面设置有环状凸台，内环端面固定有轴承内圈压盖，轴承内圈内侧与环状凸台接触，轴承内圈外侧与轴承内圈压盖接触。

5.如权利要求1所述的一种机械臂关节结构，其特征在于，外环靠近刹车片的端面与弹簧的一端连接，弹簧的另一端与刹车片连接以使得刹车片与外环弹性连接。

6.如权利要求5所述的一种机械臂关节结构，其特征在于，外环靠近刹车片的端面设有弹簧安装槽，弹簧一端与安装槽的底部槽面固定，另一端与刹车片固定。

7.如权利要求1所述的一种机械臂关节结构，其特征在于，外环的端面固定有导向柱，导向柱伸入刹车片设置的导向孔中。

8.如权利要求1所述的一种机械臂关节结构，其特征在于，所述内环上设置有用于安装机械臂的内环安装孔，内环安装孔贯穿刹车盘，所述外环上设置有用于安装机械臂的外环安装孔。

9.如权利要求1所述的一种机械臂关节结构，其特征在于，所述电磁线圈位于外环端面开设的线圈槽中，线圈槽的敞口侧设有密封盖，密封盖将电磁线圈固定在线圈槽内部。

10.一种血管介入机器人用机械臂，其特征在于，设置有权利要求1-9任一项所述的机械臂关节结构。

Images