JP2020058644A - Three-axis motion device - Google Patents

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JP2020058644A JP2018192490A JP2018192490A JP2020058644A JP 2020058644 A JP2020058644 A JP 2020058644A JP 2018192490 A JP2018192490 A JP 2018192490A JP 2018192490 A JP2018192490 A JP 2018192490A JP 2020058644 A JP2020058644 A JP 2020058644A
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Abstract

To provide a three-axis motion device.SOLUTION: A three-axis motion device comprises: a first base; a first power source; a second base; a second power source; a third base; and a tool fixing member. The first power source is disposed on the first base and has a first driving shaft. The second base is coupled to the first driving shaft of the first power source by a hollow rotary shaft, and rotates around a first axis direction. The second power source is disposed on the first base and has a second driving shaft. The second driving shaft penetrates the hollow rotary shaft. The third base is coupled to the second driving shaft of the second power source, and rotates around a second axis direction which is vertical to the first axis direction. The tool fixing member is disposed on the third base and rotates around a third axis direction which is vertical to the second axis direction. According to these structural features, the three-axis motion device of the invention can achieve a light weight, a small size and accurate motion.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、多軸運動装置に関し、詳しくは高精度移動、体積の軽量化および小型化を実現させることができる３軸運動装置に関するものである。   The present invention relates to a multi-axis motion device, and more particularly to a three-axis motion device capable of achieving highly accurate movement, weight reduction in volume, and size reduction.

手術用ロボットはすでに外科の様々な手術に汎用されている。手術用ロボットのサポートによって手術に関わる医療行為（病変部位置の判断またはメスの届く深さのコントロールなど）を精密に把握できるだけでなく、人為的な操作ミスが原因で医療事故を引き起こすリスクを大幅に減少させることができる。しかしながら、手術用ロボットの体積は厖大であるため、手術用ロボットを操作するには比較的大きい空間が必要である。   Surgical robots are already widely used in various surgical procedures. With the support of the surgical robot, not only can medical procedures related to surgery (judgment of the lesion position or control of the depth reached by the scalpel, etc.) be precisely grasped, but the risk of causing a medical accident due to human error is greatly increased. Can be reduced to However, since the volume of the surgical robot is enormous, a relatively large space is required to operate the surgical robot.

本発明は、多自由度の高精度運動を達成し、手術用ロボットの軽量化および小型化を実現させることができる３軸運動装置を提供することを主な目的とする。   It is a main object of the present invention to provide a three-axis motion device that can achieve highly accurate motions with multiple degrees of freedom and that can reduce the weight and size of a surgical robot.

上述した課題を解決するため、３軸運動装置は第一ベース、中空回転軸、第一動力源、第二ベース、第二動力源、第三ベースおよび旋転機構を備える。第一動力源は第一ベースに配置され、第一駆動軸を有する。中空回転軸は第一動力源の第一駆動軸に連結および駆動されることで第一駆動軸と同調回転することができる。第二ベースは中空回転軸に連結および駆動されることで第一軸方向を中心に第一ベースに向かって回転することができる。第二動力源は第一ベースに配置され、第二駆動軸を有する。第二駆動軸は中空回転軸を回転可能に貫通する。第三ベースは第二動力源の第二駆動軸に連結および駆動されることで第一軸方向に垂直な第二軸方向を中心に第二ベースに向かって回転することができる。旋転機構は第三ベースに配置され、工具固定部材を有する。工具固定部材は第二軸方向に垂直な第三軸方向を中心に第三ベースに向かって回転する。   In order to solve the above-mentioned subject, a 3 axis motion device is provided with a 1st base, a hollow rotating shaft, a 1st power source, a 2nd base, a 2nd power source, a 3rd base, and a rotation mechanism. The first power source is disposed on the first base and has a first drive shaft. The hollow rotary shaft can rotate synchronously with the first drive shaft by being connected to and driven by the first drive shaft of the first power source. The second base can rotate toward the first base around the first axial direction by being connected to and driven by the hollow rotary shaft. The second power source is located on the first base and has a second drive shaft. The second drive shaft rotatably passes through the hollow rotary shaft. The third base can rotate toward the second base about the second axial direction perpendicular to the first axial direction by being connected to and driven by the second drive shaft of the second power source. The rotation mechanism is arranged on the third base and has a tool fixing member. The tool fixing member rotates toward the third base about the third axial direction perpendicular to the second axial direction.

上述した構造特徴により、本発明による３軸運動装置は多自由度の高精度運動を達成できるため、最小侵襲耳鼻手術に対応する手術用ロボットに適用することができる。また本発明は手術用ロボットの軽量化および小型化を実現させるため、体積が厖大で重さが大きいという従来技術の問題を改善できる。   Due to the above-mentioned structural features, the three-axis motion apparatus according to the present invention can achieve high-precision motion with multiple degrees of freedom, and thus can be applied to a surgical robot compatible with minimally invasive ear and nose surgery. Further, since the present invention realizes the weight reduction and the size reduction of the surgical robot, it is possible to solve the problem of the prior art that the volume is large and the weight is large.

比較的好ましい場合、第一駆動軸は第一軸方向に平行である。第二駆動軸および第一軸方向は相互に対応するように同軸に位置するため、動力を伝達する際、動力の損耗を減少させることができる。   In a relatively preferred case, the first drive axis is parallel to the first axis direction. Since the second drive shaft and the first axial direction are coaxially positioned so as to correspond to each other, it is possible to reduce power loss when transmitting power.

比較的好ましい場合、第一動力源および第二動力源は第一ベースの同じ側に配置されるため、体積の大きい部品をまとめて体積を軽量化および小型化することができる。   In a relatively preferable case, since the first power source and the second power source are arranged on the same side of the first base, it is possible to reduce the volume and size of the components having a large volume.

比較的好ましい場合、第一ベースは第一アームおよび第二アームを有する。第一アームおよび第二アームは一端が相互に連結され、その間の夾角が９０〜１８０度であるため、作動過程において第一ベースに下方の物体、例えば患者の頭部または別の部位を避けさせる空間が充分になる。   In a relatively preferred case, the first base has a first arm and a second arm. The first arm and the second arm are connected to each other at one end, and the included angle between them is 90 to 180 degrees, which allows the first base to avoid a lower object, for example, the patient's head or another part during the operation process. There is enough space.

本発明による３軸運動装置の詳細な構造、特徴、組み立てまたは使用方法を、以下の実施形態の詳細な説明を通して明確にする。なお、以下の詳細な説明および本発明により提示された実施形態は本発明を説明するための一例に過ぎず、本発明の請求範囲を限定できないことは、本発明にかかわる領域において常識がある人ならば理解できるはずである。   The detailed structure, characteristics, assembling or use method of the three-axis motion device according to the present invention will be clarified through the following detailed description of the embodiments. It should be noted that the following detailed description and the embodiments presented by the present invention are merely examples for explaining the present invention, and that the scope of the present invention cannot be limited by a person who has common knowledge in the area related to the present invention. Then you should understand.

本発明の一実施形態による３軸運動装置を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a triaxial motion device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による３軸運動装置のハウジングが取り外された状態を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the housing of the triaxial motion device according to the embodiment of the present invention is removed. 本発明の一実施形態による３軸運動装置を示す正面図である。1 is a front view showing a three-axis motion device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による３軸運動装置を示す背面図である。FIG. 3 is a rear view showing the triaxial motion device according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による３軸運動装置の一部分を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a part of a triaxial motion device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による３軸運動装置を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing a triaxial motion device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による３軸運動装置において第三ベースおよび旋転機構が結合した状態を示す斜視図である。It is a perspective view showing the state where the 3rd base and the rotation mechanism were combined in the 3 axis motion device by one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による３軸運動装置の旋転機構を示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view showing a rotation mechanism of a triaxial motion device by one embodiment of the present invention. 図７中の９−９線に沿った断面図、即ち押しボダンが第一位置に据えられた状態を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line 9-9 in FIG. 7, that is, a cross-sectional view showing a state in which the push button is installed at the first position. 図７中の９−９線に沿った断面図、即ち押しボダンが第二位置に据えられた状態を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line 9-9 in FIG. 7, that is, a cross-sectional view showing a state in which the push button is installed in the second position.

以下、本発明による３軸運動装置を図面に基づいて説明する。図中の同じ符号は同じ部品または類似した部品の構造特徴を示す。   Hereinafter, a three-axis motion device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Like reference numerals in the figures indicate structural features of the same or similar parts.

（一実施形態）
図１に示すように、本発明の一実施形態による３軸運動装置１０はハウジング１２内に装着され、手術用ロボット１４に応用される。
図２および図３に示すように、ハウジング１２が取り外された際、本発明の一実施形態による３軸運動装置１０は第一ベース２０、第一動力源３０、中空回転軸４０、第二ベース５０、第二動力源６０、第三ベース７０および旋転機構８０を備える。 (One embodiment)
As shown in FIG. 1, a triaxial motion device 10 according to an embodiment of the present invention is mounted in a housing 12 and applied to a surgical robot 14.
As shown in FIGS. 2 and 3, when the housing 12 is removed, the three-axis motion device 10 according to the embodiment of the present invention includes a first base 20, a first power source 30, a hollow rotary shaft 40, and a second base. 50, a second power source 60, a third base 70, and a rotation mechanism 80.

第一ベース２０は、第一アーム２１および第二アーム２２を有する。第一アーム２１は末端部が第二アーム２２の先端部と連結されて一体になる。第一アーム２１および第二アーム２２は９０〜１８０度の夾角θをなすため、図４に示すように、操作過程において第一ベース２０に下方の物体、例えば患者の頭部または別の部位を避けさせる空間を充分に確保できる。従って、本発明は最小侵襲耳鼻手術に対応する手術用ロボットに適用できる。
図２および図４に示すように、コントローラー９０は第一アーム２１に装着および固定される。第二アーム２２は上から順に配列する第一板状支持部２３、第二板状支持部２４および第三板状支持部２５を有する。 The first base 20 has a first arm 21 and a second arm 22. The distal end of the first arm 21 is connected to the distal end of the second arm 22 to be integrated. Since the first arm 21 and the second arm 22 form an included angle θ of 90 to 180 degrees, as shown in FIG. 4, an object below the first base 20, for example, the head of the patient or another part of the patient, is moved during the operation process as shown in FIG. You can secure enough space to avoid. Therefore, the present invention can be applied to a surgical robot compatible with minimally invasive ear and nose surgery.
As shown in FIGS. 2 and 4, the controller 90 is attached and fixed to the first arm 21. The second arm 22 has a first plate-shaped support portion 23, a second plate-shaped support portion 24, and a third plate-shaped support portion 25 which are arranged in order from the top.

第一動力源３０は、第一モーター３１、第一減速機３３および第一駆動軸３５を有する。第一モーター３１は第一ベース２０の第二アーム２２の第一板状支持部２３に装着され、第一出力軸３２を有する。第一減速機３３は第一ベース２０の第二アーム２２の第二板状支持部２４に装着され、第一伝動軸３４を有する。
図３および図６に示すように、第一モーター３１の第一出力軸３２は第一減速機３３に連結される。第一減速機３３の第一伝動軸３４は第一駆動軸３５と同軸上に連結されるため、第一駆動軸３５は第一モーター３１の駆動力によって回転できる。 The first power source 30 has a first motor 31, a first speed reducer 33, and a first drive shaft 35. The first motor 31 is attached to the first plate-shaped support portion 23 of the second arm 22 of the first base 20, and has a first output shaft 32. The first reduction gear 33 is mounted on the second plate-shaped support portion 24 of the second arm 22 of the first base 20, and has a first transmission shaft 34.
As shown in FIGS. 3 and 6, the first output shaft 32 of the first motor 31 is connected to the first reduction gear 33. Since the first transmission shaft 34 of the first reduction gear 33 is coaxially connected to the first drive shaft 35, the first drive shaft 35 can be rotated by the driving force of the first motor 31.

中空回転軸４０は、第一ベース２０の第二アーム２２の第三板状支持部２５を回転可能に貫通し、第一伝動機構４１によって第一動力源３０の第一駆動軸３５に連結される。詳しく言えば、図２、図３および図６に示すように、第一伝動機構４１は第一伝動輪４２、第二伝動輪４３および第一伝動ベルト４４を有する。
第一伝動輪４２は第一ベース２０の第二アーム２２の第三板状支持部２５に配置され、第一駆動軸３５と同軸上に連結される。第二伝動輪４３は第一ベース２０の第二アーム２２の第三板状支持部２５に配置され、中空回転軸４０と同軸上に連結される。第一伝動ベルト４４は第一伝動輪４２および第二伝動輪４３を囲んで第一伝動輪４２および第二伝動輪４３を同調回転させる。 The hollow rotary shaft 40 rotatably penetrates the third plate-shaped support portion 25 of the second arm 22 of the first base 20, and is connected to the first drive shaft 35 of the first power source 30 by the first transmission mechanism 41. It More specifically, as shown in FIGS. 2, 3 and 6, the first transmission mechanism 41 has a first transmission wheel 42, a second transmission wheel 43 and a first transmission belt 44.
The first transmission wheel 42 is arranged on the third plate-shaped support portion 25 of the second arm 22 of the first base 20, and is coaxially connected to the first drive shaft 35. The second transmission wheel 43 is disposed on the third plate-shaped support portion 25 of the second arm 22 of the first base 20, and is coaxially connected to the hollow rotation shaft 40. The first transmission belt 44 surrounds the first transmission wheel 42 and the second transmission wheel 43 to rotate the first transmission wheel 42 and the second transmission wheel 43 in synchronism.

上述した構造により、第一動力源３０の第一駆動軸３５が第一伝動輪４２を回転させれば、第一伝動輪４２は第一伝動ベルト４４によって第二伝動輪４３を回転させると同時に中空回転軸４０を第二伝動輪４３とともに回転させる。   With the structure described above, when the first drive shaft 35 of the first power source 30 rotates the first transmission wheel 42, the first transmission wheel 42 rotates the second transmission wheel 43 by the first transmission belt 44 and at the same time. The hollow rotary shaft 40 is rotated together with the second transmission wheel 43.

図３および図５に示すように、第二ベース５０は第一ベース２０の下方に位置し、第四板状支持部５１、第五板状支持部５２および円盤部５３を有する。第四板状支持部５１は第二ベース５０の先端部に位置する。第五板状支持部５２は第四板状支持部５１の下方に位置する。円盤部５３は第二ベース５０の末端部に位置する。
図３および図６に示すように、第二ベース５０の第四板状支持部５１は中空回転軸４０の底部と同軸上に連結されるため、第二ベース５０は中空回転軸４０に駆動され、第一軸方向Ａ１を中心に第一ベース２０に向かって回転することができる。第一軸方向Ａ１は第一動力源３０の第一駆動軸３５に平行である。第二ベース５０の旋転角度は第一角度センサー９１によって検知される。
図２に示すように、第一角度センサー９１は第一ベース２０の第二アーム２２の第三板状支持部２５に装着され、コントローラー９０に電気的に接続されるため、コントローラー９０に検知結果を伝送して判断させることができる。 As shown in FIGS. 3 and 5, the second base 50 is located below the first base 20, and has a fourth plate-shaped support portion 51, a fifth plate-shaped support portion 52, and a disk portion 53. The fourth plate-shaped support portion 51 is located at the tip of the second base 50. The fifth plate-shaped support portion 52 is located below the fourth plate-shaped support portion 51. The disk portion 53 is located at the end of the second base 50.
As shown in FIGS. 3 and 6, the fourth plate-shaped support portion 51 of the second base 50 is coaxially connected to the bottom portion of the hollow rotary shaft 40, so that the second base 50 is driven by the hollow rotary shaft 40. , And can rotate toward the first base 20 about the first axial direction A1. The first axial direction A1 is parallel to the first drive shaft 35 of the first power source 30. The rotation angle of the second base 50 is detected by the first angle sensor 91.
As shown in FIG. 2, the first angle sensor 91 is attached to the third plate-shaped support portion 25 of the second arm 22 of the first base 20 and electrically connected to the controller 90. Can be transmitted for judgment.

第二動力源６０および第一動力源３０は第一ベース２０の同じ側に配置される。第二動力源６０は第二モーター６１、第二減速機６３および第二駆動軸６５を有する。第二モーター６１は第一ベース２０の第二アーム２２の第一板状支持部２３に装着され、第一出力軸６２を有する。第一減速機６３は第一ベース２０の第二アーム２２の第二板状支持部２４に装着され、第二伝動軸６４を有する。
図３および図６に示すように、第二モーター６１の第二出力軸６２は第二減速機６３に連結される。第二減速機６３の第二伝動軸６４は第二駆動軸６５と同軸上に連結される。第二駆動軸６５は第一軸方向Ａ１と同軸上に位置し、かつ中空回転軸４０を貫通するため、第二駆動軸６５は第二モーター６１に駆動され、中空回転軸４０に向かって回転することができる。 The second power source 60 and the first power source 30 are arranged on the same side of the first base 20. The second power source 60 has a second motor 61, a second speed reducer 63, and a second drive shaft 65. The second motor 61 is attached to the first plate-shaped support portion 23 of the second arm 22 of the first base 20, and has a first output shaft 62. The first reduction gear 63 is attached to the second plate-shaped support portion 24 of the second arm 22 of the first base 20, and has a second transmission shaft 64.
As shown in FIGS. 3 and 6, the second output shaft 62 of the second motor 61 is connected to the second reduction gear 63. The second transmission shaft 64 of the second reduction gear 63 is coaxially connected to the second drive shaft 65. Since the second drive shaft 65 is located coaxially with the first axial direction A1 and penetrates the hollow rotary shaft 40, the second drive shaft 65 is driven by the second motor 61 and rotates toward the hollow rotary shaft 40. can do.

第三ベース７０は軸部７１を有する。第三ベース７０の軸部７１は第二ベース５０の円盤部５３に差し込まれ、第二伝動機構７５によって第二動力源６０の第二駆動軸６５に連結される。詳しく言えば、図４および図６に示すように、第二伝動機構７５は第三伝動輪７６、第四伝動輪７７および第二伝動ベルト７８を有する。
第三伝動輪７６は第二ベース５０の第五板状支持部５２に装着され、第二動力源６０の第二駆動軸６５と同軸上に連結される。第四伝動輪７７は第二ベース５０の円盤部５３の背面に装着され、第三ベース７０の軸部７１と同軸上に連結される。第二伝動ベルト７８は第三伝動輪７６および第四伝動輪７７を連結して第三伝動輪７６および第四伝動輪７７を同調回転させる。 The third base 70 has a shaft 71. The shaft portion 71 of the third base 70 is inserted into the disk portion 53 of the second base 50, and is connected to the second drive shaft 65 of the second power source 60 by the second transmission mechanism 75. Specifically, as shown in FIGS. 4 and 6, the second transmission mechanism 75 has a third transmission wheel 76, a fourth transmission wheel 77, and a second transmission belt 78.
The third transmission wheel 76 is attached to the fifth plate-shaped support portion 52 of the second base 50 and is coaxially connected to the second drive shaft 65 of the second power source 60. The fourth transmission wheel 77 is mounted on the back surface of the disc portion 53 of the second base 50 and is coaxially connected to the shaft portion 71 of the third base 70. The second transmission belt 78 connects the third transmission wheel 76 and the fourth transmission wheel 77 to rotate the third transmission wheel 76 and the fourth transmission wheel 77 in synchronization.

上述した構造により、第二動力源６０の第二駆動軸６５が第三伝動輪７６を回転させれば、第三伝動輪７６は第二伝動ベルト７８によって第四伝動輪７７を回転させる。第三ベース７０は第四伝動輪７７に駆動され、第一軸方向Ａ１に垂直な第二軸方向Ａ２を中心に第二ベース５０に向かって回転する。一方、第三ベース７０の旋転角度は第二角度センサー９２によって検知される。
図２および図３に示すように、第二角度センサー９２は第二ベース５０の円盤部５３に装着され、コントローラー９０に電気的に接続されるため、コントローラー９０に検知結果を伝送して判断させることができる。 With the structure described above, when the second drive shaft 65 of the second power source 60 rotates the third transmission wheel 76, the third transmission wheel 76 causes the second transmission belt 78 to rotate the fourth transmission wheel 77. The third base 70 is driven by the fourth transmission wheel 77 and rotates toward the second base 50 about the second axial direction A2 that is perpendicular to the first axial direction A1. On the other hand, the rotation angle of the third base 70 is detected by the second angle sensor 92.
As shown in FIGS. 2 and 3, the second angle sensor 92 is attached to the disk portion 53 of the second base 50 and electrically connected to the controller 90, so that the controller 90 transmits the detection result and makes a judgment. be able to.

図７および図８に示すように、第三ベース７０はさらに軸部７１に連結された台座７２、台座７２に形成された格納溝７３および格納溝７３の壁面に形成された複数の固定溝７４を有する。
旋転機構８０はベアリング８１、キャップ８２、工具固定部材８５、二つの押しボタン８７および二つの弾性部材８８を有する。ベアリング８１は格納溝７３内に格納される。キャップ８２は格納溝７３に被さり、先端孔部８３および二つの穿孔８４を有する。先端孔部８３は軸方向に沿って格納溝７３に繋がる。二つの穿孔８４は径方向に沿って相対的に格納溝７３に繋がる。工具固定部材８５はねじなどの固定ユニット８６によってキャップ８２に締め付けられる。内視鏡などの作業工具は工具固定部材８５に装着および固定される。工具固定部材８５は先端部が先端孔部８３に突出し、末端部が嵌合リング８９によってベアリング８１に固定される。二つの押しボタン８７はキャップ８２内に配置され、それぞれ押し部８７２および固定部８７４を有する。押し部８７２はキャップ８２の穿孔８４に差し込まれる。固定部８７４は第三ベース７０の一つの固定溝７４に対応する。
図９に示すように、押しボタン８７の押し部８７２が外力を受ける前に、押しボタン８７は第一位置Ｐ１に据えられる。押しボタン８７の固定部８７４は第三ベース７０一つの固定溝７４に嵌まり込む。このとき旋転機構８０は第三ベース７０に向かって回転することができない。
図１０に示すように、押しボタン８７の押し部８７２が外力を受けた場合、押しボタン８７は第二位置Ｐ２に据えられる。押しボタン８７の固定部８７４は固定溝７４から逸脱する。このとき旋転機構８０は第二軸方向Ａ２に垂直な第三軸方向Ａ３を中心に第三ベース７０に向かって回転することができる。二つの弾性部材８８は工具固定部材８５と押しボタン８７との間に配置され、図９に示すように押しボタン８７を第一位置Ｐ１に維持する。 As shown in FIGS. 7 and 8, the third base 70 further includes a pedestal 72 connected to the shaft 71, a storage groove 73 formed in the pedestal 72, and a plurality of fixing grooves 74 formed on the wall surface of the storage groove 73. Have.
The rotation mechanism 80 has a bearing 81, a cap 82, a tool fixing member 85, two push buttons 87 and two elastic members 88. The bearing 81 is stored in the storage groove 73. The cap 82 covers the storage groove 73 and has a tip hole portion 83 and two perforations 84. The tip hole portion 83 is connected to the storage groove 73 along the axial direction. The two perforations 84 are relatively connected to the storage groove 73 along the radial direction. The tool fixing member 85 is fastened to the cap 82 by a fixing unit 86 such as a screw. A work tool such as an endoscope is attached and fixed to the tool fixing member 85. The tip of the tool fixing member 85 projects into the tip hole portion 83, and the end of the tool fixing member 85 is fixed to the bearing 81 by the fitting ring 89. The two push buttons 87 are arranged in the cap 82 and each have a push portion 872 and a fixing portion 874. The pushing portion 872 is inserted into the perforation 84 of the cap 82. The fixing portion 874 corresponds to one fixing groove 74 of the third base 70.
As shown in FIG. 9, the push button 87 is installed in the first position P1 before the push portion 872 of the push button 87 receives an external force. The fixing portion 874 of the push button 87 fits into the fixing groove 74 of the third base 70. At this time, the rotation mechanism 80 cannot rotate toward the third base 70.
As shown in FIG. 10, when the push portion 872 of the push button 87 receives an external force, the push button 87 is set to the second position P2. The fixing portion 874 of the push button 87 deviates from the fixing groove 74. At this time, the rotation mechanism 80 can rotate toward the third base 70 about the third axial direction A3 perpendicular to the second axial direction A2. The two elastic members 88 are arranged between the tool fixing member 85 and the push button 87 to maintain the push button 87 in the first position P1 as shown in FIG.

上述をまとめてみると、本発明による３軸運動装置１０は第二ベース５０、第三ベース７０および旋転機構８０がそれぞれ異なる軸方向を中心に回転することによって実際の状況に応じて作業工具の位置を調整するため、最小侵襲耳鼻手術に対応する手術用ロボットに適用することができる。
また本発明による３軸運動装置１０は体積の大きい部品（例えば第一動力源３０および第二動力源６０）が同じ側にまとめられるため、本発明を応用した手術用ロボットの軽量化および小型化を実現させることができる。 To summarize the above, the three-axis motion device 10 according to the present invention allows the second base 50, the third base 70, and the turning mechanism 80 to rotate about different axial directions, respectively, so that the work tool can be operated according to the actual situation. Since the position is adjusted, it can be applied to a surgical robot corresponding to the minimally invasive ear and nose surgery.
Further, in the three-axis motion device 10 according to the present invention, parts having a large volume (for example, the first power source 30 and the second power source 60) are integrated on the same side. Therefore, the surgical robot to which the present invention is applied is reduced in weight and size. Can be realized.

１０ ３軸運動装置
１２ ハウジング
１４ 手術用ロボット
２０ 第一ベース
２１ 第一アーム
２２ 第二アーム
２３ 第一板状支持部
２４ 第二板状支持部
２５ 第三板状支持部
３０ 第一動力源
３１ 第一モーター
３２ 第一出力軸
３３ 第一減速機
３４ 第一伝動軸
３５ 第一駆動軸
４０ 中空回転軸
４１ 第一伝動機構
４２ 第一伝動輪
４３ 第二伝動輪
４４ 第一伝動ベルト
５０ 第二ベース
５１ 第四板状支持部
５２ 第五板状支持部
５３ 円盤部
６０ 第二動力源
６１ 第二モーター
６２ 第二出力軸
６３ 第二減速機
６４ 第二伝動軸
６５ 第二駆動軸
７０ 第三ベース
７１ 軸部
７２ 台座
７３ 格納溝
７４ 固定溝
７５ 第二伝動機構
７６ 第三伝動輪
７７ 第四伝動輪
７８ 第二伝動ベルト
８０ 旋転機構
８１ ベアリング
８２ キャップ
８３ 先端孔部
８４ 穿孔
８５ 工具固定部材
８６ 固定ユニット
８７ 押しボタン
８７２ 押し部
８７４ 固定部
８８ 弾性部材
８９ 嵌合リング
９０ コントローラー
９１ 第一角度センサー
９２ 第二角度センサー
Ａ１ 第一軸方向
Ａ２ 第二軸方向
Ｐ１ 第一位置
Ｐ２ 第二位置
θ 夾角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Three-axis motion device 12 Housing 14 Surgical robot 20 First base 21 First arm 22 Second arm 23 First plate-shaped support portion 24 Second plate-shaped support portion 25 Third plate-shaped support portion 30 First power source 31 1st motor 32 1st output shaft 33 1st reduction gear 34 1st transmission shaft 35 1st drive shaft 40 hollow rotating shaft 41 1st transmission mechanism 42 1st transmission wheel 43 2nd transmission wheel 44 1st transmission belt 50 2nd Base 51 Fourth plate-shaped support portion 52 Fifth plate-shaped support portion 53 Disc portion 60 Second power source 61 Second motor 62 Second output shaft 63 Second reduction gear 64 Second transmission shaft 65 Second drive shaft 70 Third Base 71 Shaft 72 Pedestal 73 Storage groove 74 Fixed groove 75 Second transmission mechanism 76 Third transmission wheel 77 Fourth transmission wheel 78 Second transmission belt 80 Rotation mechanism 81 Bearing 82 Cap 83 Tip Hole 84 Drilling 85 Tool fixing member 86 Fixing unit 87 Push button 872 Pushing part 874 Fixing part 88 Elastic member 89 Fitting ring 90 Controller 91 First angle sensor 92 Second angle sensor A1 First axial direction A2 Second axial direction P1 First position P2 Second position θ Inclined angle

本発明は、多軸運動装置に関し、詳しくは高精度移動、体積の軽量化および小型化を実現させることができる３軸運動装置に関するものである。   The present invention relates to a multi-axis motion device, and more particularly to a three-axis motion device capable of achieving highly accurate movement, weight reduction in volume, and size reduction.

手術用ロボットはすでに外科の様々な手術に汎用されている。手術用ロボットのサポートによって手術に関わる医療行為（病変部位置の判断またはメスの届く深さのコントロールなど）を精密に把握できるだけでなく、人為的な操作ミスが原因で医療事故を引き起こすリスクを大幅に減少させることができる。しかしながら、手術用ロボットの体積は厖大であるため、手術用ロボットを操作するには比較的大きい空間が必要である。   Surgical robots are already widely used in various surgical procedures. With the support of the surgical robot, not only can medical procedures related to surgery (judgment of the lesion position or control of the depth reached by the scalpel, etc.) be precisely grasped, but the risk of causing a medical accident due to human error is greatly increased. Can be reduced to However, since the volume of the surgical robot is enormous, a relatively large space is required to operate the surgical robot.

特開平４−１５２０９０号公報JP-A-4-152090

本発明は、多自由度の高精度運動を達成し、手術用ロボットの軽量化および小型化を実現させることができる３軸運動装置を提供することを主な目的とする。   It is a main object of the present invention to provide a three-axis motion device that can achieve highly accurate motions with multiple degrees of freedom and that can reduce the weight and size of a surgical robot.

上述した課題を解決するため、３軸運動装置は第一ベース、中空回転軸、第一動力源、第二ベース、第二動力源、第三ベースおよび旋転機構を備える。第一動力源は第一ベースに配置され、第一駆動軸を有する。中空回転軸は第一動力源の第一駆動軸に連結および駆動されることで第一駆動軸と同調回転することができる。第二ベースは中空回転軸に連結および駆動されることで第一軸方向を中心に第一ベースに向かって回転することができる。第二動力源は第一ベースに配置され、第二駆動軸を有する。第二駆動軸は中空回転軸を回転可能に貫通する。第三ベースは第二動力源の第二駆動軸に連結および駆動されることで第一軸方向に垂直な第二軸方向を中心に第二ベースに向かって回転することができる。旋転機構は第三ベースに配置され、工具固定部材を有する。工具固定部材は第二軸方向に垂直な第三軸方向を中心に第三ベースに向かって回転する。   In order to solve the above-mentioned subject, a 3 axis motion device is provided with a 1st base, a hollow rotating shaft, a 1st power source, a 2nd base, a 2nd power source, a 3rd base, and a rotation mechanism. The first power source is disposed on the first base and has a first drive shaft. The hollow rotary shaft can rotate synchronously with the first drive shaft by being connected to and driven by the first drive shaft of the first power source. The second base can rotate toward the first base around the first axial direction by being connected to and driven by the hollow rotary shaft. The second power source is located on the first base and has a second drive shaft. The second drive shaft rotatably passes through the hollow rotary shaft. The third base can rotate toward the second base about the second axial direction perpendicular to the first axial direction by being connected to and driven by the second drive shaft of the second power source. The rotation mechanism is arranged on the third base and has a tool fixing member. The tool fixing member rotates toward the third base about the third axial direction perpendicular to the second axial direction.

上述した構造特徴により、本発明による３軸運動装置は多自由度の高精度運動を達成できるため、最小侵襲耳鼻手術に対応する手術用ロボットに適用することができる。また本発明は手術用ロボットの軽量化および小型化を実現させるため、体積が厖大で重さが大きいという従来技術の問題を改善できる。   Due to the above-mentioned structural features, the three-axis motion apparatus according to the present invention can achieve high-precision motion with multiple degrees of freedom, and thus can be applied to a surgical robot compatible with minimally invasive ear and nose surgery. Further, since the present invention realizes the weight reduction and the size reduction of the surgical robot, it is possible to solve the problem of the prior art that the volume is large and the weight is large.

比較的好ましい場合、第一駆動軸は第一軸方向に平行である。第二駆動軸および第一軸方向は相互に対応するように同軸に位置するため、動力を伝達する際、動力の損耗を減少させることができる。   In a relatively preferred case, the first drive axis is parallel to the first axis direction. Since the second drive shaft and the first axial direction are coaxially positioned so as to correspond to each other, it is possible to reduce power loss when transmitting power.

比較的好ましい場合、第一動力源および第二動力源は第一ベースの同じ側に配置されるため、体積の大きい部品をまとめて体積を軽量化および小型化することができる。   In a relatively preferable case, since the first power source and the second power source are arranged on the same side of the first base, it is possible to reduce the volume and size of the components having a large volume.

比較的好ましい場合、第一ベースは第一アームおよび第二アームを有する。第一アームおよび第二アームは一端が相互に連結され、その間の夾角が９０〜１８０度であるため、作動過程において第一ベースに下方の物体、例えば患者の頭部または別の部位を避けさせる空間が充分になる。   In a relatively preferred case, the first base has a first arm and a second arm. The first arm and the second arm are connected to each other at one end, and the included angle between them is 90 to 180 degrees, which allows the first base to avoid a lower object, for example, the patient's head or another part during the operation process. There is enough space.

本発明による３軸運動装置の詳細な構造、特徴、組み立てまたは使用方法を、以下の実施形態の詳細な説明を通して明確にする。なお、以下の詳細な説明および本発明により提示された実施形態は本発明を説明するための一例に過ぎず、本発明の請求範囲を限定できないことは、本発明にかかわる領域において常識がある人ならば理解できるはずである。   The detailed structure, characteristics, assembling or use method of the three-axis motion device according to the present invention will be clarified through the following detailed description of the embodiments. It should be noted that the following detailed description and the embodiments presented by the present invention are merely examples for explaining the present invention, and that the scope of the present invention cannot be limited by a person who has common knowledge in the area related to the present invention. Then you should understand.

本発明の一実施形態による３軸運動装置を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a triaxial motion device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による３軸運動装置のハウジングが取り外された状態を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the housing of the triaxial motion device according to the embodiment of the present invention is removed. 本発明の一実施形態による３軸運動装置を示す正面図である。1 is a front view showing a three-axis motion device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による３軸運動装置を示す背面図である。FIG. 3 is a rear view showing the triaxial motion device according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による３軸運動装置の一部分を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a part of a triaxial motion device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による３軸運動装置を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing a triaxial motion device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による３軸運動装置において第三ベースおよび旋転機構が結合した状態を示す斜視図である。It is a perspective view showing the state where the 3rd base and the rotation mechanism were combined in the 3 axis motion device by one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による３軸運動装置の旋転機構を示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view showing a rotation mechanism of a triaxial motion device by one embodiment of the present invention. 図７中の９−９線に沿った断面図、即ち押しボダンが第一位置に据えられた状態を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line 9-9 in FIG. 7, that is, a cross-sectional view showing a state in which the push button is installed at the first position. 図７中の９−９線に沿った断面図、即ち押しボダンが第二位置に据えられた状態を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line 9-9 in FIG. 7, that is, a cross-sectional view showing a state in which the push button is installed in the second position.

以下、本発明による３軸運動装置を図面に基づいて説明する。図中の同じ符号は同じ部品または類似した部品の構造特徴を示す。   Hereinafter, a three-axis motion device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Like reference numerals in the figures indicate structural features of the same or similar parts.

（一実施形態）
図１に示すように、本発明の一実施形態による３軸運動装置１０はハウジング１２内に装着され、手術用ロボット１４に応用される。
図２および図３に示すように、ハウジング１２が取り外された際、本発明の一実施形態による３軸運動装置１０は第一ベース２０、第一動力源３０、中空回転軸４０、第二ベース５０、第二動力源６０、第三ベース７０および旋転機構８０を備える。 (One embodiment)
As shown in FIG. 1, a triaxial motion device 10 according to an embodiment of the present invention is mounted in a housing 12 and applied to a surgical robot 14.
As shown in FIGS. 2 and 3, when the housing 12 is removed, the three-axis motion device 10 according to the embodiment of the present invention includes a first base 20, a first power source 30, a hollow rotary shaft 40, and a second base. 50, a second power source 60, a third base 70, and a rotation mechanism 80.

第一ベース２０は、第一アーム２１および第二アーム２２を有する。第一アーム２１は末端部が第二アーム２２の先端部と連結されて一体になる。第一アーム２１および第二アーム２２は９０〜１８０度の夾角θをなすため、図４に示すように、操作過程において第一ベース２０に下方の物体、例えば患者の頭部または別の部位を避けさせる空間を充分に確保できる。従って、本発明は最小侵襲耳鼻手術に対応する手術用ロボットに適用できる。
図２および図４に示すように、コントローラー９０は第一アーム２１に装着および固定される。第二アーム２２は上から順に配列する第一板状支持部２３、第二板状支持部２４および第三板状支持部２５を有する。 The first base 20 has a first arm 21 and a second arm 22. The distal end of the first arm 21 is connected to the distal end of the second arm 22 to be integrated. Since the first arm 21 and the second arm 22 form an included angle θ of 90 to 180 degrees, as shown in FIG. 4, an object below the first base 20, for example, the head of the patient or another part of the patient, is moved during the operation process as shown in FIG. You can secure enough space to avoid. Therefore, the present invention can be applied to a surgical robot compatible with minimally invasive ear and nose surgery.
As shown in FIGS. 2 and 4, the controller 90 is attached and fixed to the first arm 21. The second arm 22 has a first plate-shaped support portion 23, a second plate-shaped support portion 24, and a third plate-shaped support portion 25 which are arranged in order from the top.

第一動力源３０は、第一モーター３１、第一減速機３３および第一駆動軸３５を有する。第一モーター３１は第一ベース２０の第二アーム２２の第一板状支持部２３に装着され、第一出力軸３２を有する。第一減速機３３は第一ベース２０の第二アーム２２の第二板状支持部２４に装着され、第一伝動軸３４を有する。
図３および図６に示すように、第一モーター３１の第一出力軸３２は第一減速機３３に連結される。第一減速機３３の第一伝動軸３４は第一駆動軸３５と同軸上に連結されるため、第一駆動軸３５は第一モーター３１の駆動力によって回転できる。 The first power source 30 has a first motor 31, a first speed reducer 33, and a first drive shaft 35. The first motor 31 is attached to the first plate-shaped support portion 23 of the second arm 22 of the first base 20, and has a first output shaft 32. The first reduction gear 33 is mounted on the second plate-shaped support portion 24 of the second arm 22 of the first base 20, and has a first transmission shaft 34.
As shown in FIGS. 3 and 6, the first output shaft 32 of the first motor 31 is connected to the first reduction gear 33. Since the first transmission shaft 34 of the first reduction gear 33 is coaxially connected to the first drive shaft 35, the first drive shaft 35 can be rotated by the driving force of the first motor 31.

中空回転軸４０は、第一ベース２０の第二アーム２２の第三板状支持部２５を回転可能に貫通し、第一伝動機構４１によって第一動力源３０の第一駆動軸３５に連結される。詳しく言えば、図２、図３および図６に示すように、第一伝動機構４１は第一伝動輪４２、第二伝動輪４３および第一伝動ベルト４４を有する。
第一伝動輪４２は第一ベース２０の第二アーム２２の第三板状支持部２５に配置され、第一駆動軸３５と同軸上に連結される。第二伝動輪４３は第一ベース２０の第二アーム２２の第三板状支持部２５に配置され、中空回転軸４０と同軸上に連結される。第一伝動ベルト４４は第一伝動輪４２および第二伝動輪４３を囲んで第一伝動輪４２および第二伝動輪４３を同調回転させる。 The hollow rotary shaft 40 rotatably penetrates the third plate-shaped support portion 25 of the second arm 22 of the first base 20, and is connected to the first drive shaft 35 of the first power source 30 by the first transmission mechanism 41. It More specifically, as shown in FIGS. 2, 3 and 6, the first transmission mechanism 41 has a first transmission wheel 42, a second transmission wheel 43 and a first transmission belt 44.
The first transmission wheel 42 is arranged on the third plate-shaped support portion 25 of the second arm 22 of the first base 20, and is coaxially connected to the first drive shaft 35. The second transmission wheel 43 is disposed on the third plate-shaped support portion 25 of the second arm 22 of the first base 20, and is coaxially connected to the hollow rotation shaft 40. The first transmission belt 44 surrounds the first transmission wheel 42 and the second transmission wheel 43 to rotate the first transmission wheel 42 and the second transmission wheel 43 in synchronism.

上述した構造により、第一動力源３０の第一駆動軸３５が第一伝動輪４２を回転させれば、第一伝動輪４２は第一伝動ベルト４４によって第二伝動輪４３を回転させると同時に中空回転軸４０を第二伝動輪４３とともに回転させる。   With the structure described above, when the first drive shaft 35 of the first power source 30 rotates the first transmission wheel 42, the first transmission wheel 42 rotates the second transmission wheel 43 by the first transmission belt 44 and at the same time. The hollow rotary shaft 40 is rotated together with the second transmission wheel 43.

図３および図５に示すように、第二ベース５０は第一ベース２０の下方に位置し、第四板状支持部５１、第五板状支持部５２および円盤部５３を有する。第四板状支持部５１は第二ベース５０の先端部に位置する。第五板状支持部５２は第四板状支持部５１の下方に位置する。円盤部５３は第二ベース５０の末端部に位置する。
図３および図６に示すように、第二ベース５０の第四板状支持部５１は中空回転軸４０の底部と同軸上に連結されるため、第二ベース５０は中空回転軸４０に駆動され、第一軸方向Ａ１を中心に第一ベース２０に向かって回転することができる。第一軸方向Ａ１は第一動力源３０の第一駆動軸３５に平行である。第二ベース５０の旋転角度は第一角度センサー９１によって検知される。
図２に示すように、第一角度センサー９１は第一ベース２０の第二アーム２２の第三板状支持部２５に装着され、コントローラー９０に電気的に接続されるため、コントローラー９０に検知結果を伝送して判断させることができる。 As shown in FIGS. 3 and 5, the second base 50 is located below the first base 20, and has a fourth plate-shaped support portion 51, a fifth plate-shaped support portion 52, and a disk portion 53. The fourth plate-shaped support portion 51 is located at the tip of the second base 50. The fifth plate-shaped support portion 52 is located below the fourth plate-shaped support portion 51. The disk portion 53 is located at the end of the second base 50.
As shown in FIGS. 3 and 6, the fourth plate-shaped support portion 51 of the second base 50 is coaxially connected to the bottom portion of the hollow rotary shaft 40, so that the second base 50 is driven by the hollow rotary shaft 40. , And can rotate toward the first base 20 about the first axial direction A1. The first axial direction A1 is parallel to the first drive shaft 35 of the first power source 30. The rotation angle of the second base 50 is detected by the first angle sensor 91.
As shown in FIG. 2, the first angle sensor 91 is attached to the third plate-shaped support portion 25 of the second arm 22 of the first base 20 and electrically connected to the controller 90. Can be transmitted for judgment.

第二動力源６０および第一動力源３０は第一ベース２０の同じ側に配置される。第二動力源６０は第二モーター６１、第二減速機６３および第二駆動軸６５を有する。第二モーター６１は第一ベース２０の第二アーム２２の第一板状支持部２３に装着され、第一出力軸６２を有する。第一減速機６３は第一ベース２０の第二アーム２２の第二板状支持部２４に装着され、第二伝動軸６４を有する。
図３および図６に示すように、第二モーター６１の第二出力軸６２は第二減速機６３に連結される。第二減速機６３の第二伝動軸６４は第二駆動軸６５と同軸上に連結される。第二駆動軸６５は第一軸方向Ａ１と同軸上に位置し、かつ中空回転軸４０を貫通するため、第二駆動軸６５は第二モーター６１に駆動され、中空回転軸４０に向かって回転することができる。 The second power source 60 and the first power source 30 are arranged on the same side of the first base 20. The second power source 60 has a second motor 61, a second speed reducer 63, and a second drive shaft 65. The second motor 61 is attached to the first plate-shaped support portion 23 of the second arm 22 of the first base 20, and has a first output shaft 62. The first reduction gear 63 is attached to the second plate-shaped support portion 24 of the second arm 22 of the first base 20, and has a second transmission shaft 64.
As shown in FIGS. 3 and 6, the second output shaft 62 of the second motor 61 is connected to the second reduction gear 63. The second transmission shaft 64 of the second reduction gear 63 is coaxially connected to the second drive shaft 65. Since the second drive shaft 65 is located coaxially with the first axial direction A1 and penetrates the hollow rotary shaft 40, the second drive shaft 65 is driven by the second motor 61 and rotates toward the hollow rotary shaft 40. can do.

第三ベース７０は軸部７１を有する。第三ベース７０の軸部７１は第二ベース５０の円盤部５３に差し込まれ、第二伝動機構７５によって第二動力源６０の第二駆動軸６５に連結される。詳しく言えば、図４および図６に示すように、第二伝動機構７５は第三伝動輪７６、第四伝動輪７７および第二伝動ベルト７８を有する。
第三伝動輪７６は第二ベース５０の第五板状支持部５２に装着され、第二動力源６０の第二駆動軸６５と同軸上に連結される。第四伝動輪７７は第二ベース５０の円盤部５３の背面に装着され、第三ベース７０の軸部７１と同軸上に連結される。第二伝動ベルト７８は第三伝動輪７６および第四伝動輪７７を連結して第三伝動輪７６および第四伝動輪７７を同調回転させる。 The third base 70 has a shaft 71. The shaft portion 71 of the third base 70 is inserted into the disk portion 53 of the second base 50, and is connected to the second drive shaft 65 of the second power source 60 by the second transmission mechanism 75. Specifically, as shown in FIGS. 4 and 6, the second transmission mechanism 75 has a third transmission wheel 76, a fourth transmission wheel 77, and a second transmission belt 78.
The third transmission wheel 76 is attached to the fifth plate-shaped support portion 52 of the second base 50 and is coaxially connected to the second drive shaft 65 of the second power source 60. The fourth transmission wheel 77 is mounted on the back surface of the disc portion 53 of the second base 50 and is coaxially connected to the shaft portion 71 of the third base 70. The second transmission belt 78 connects the third transmission wheel 76 and the fourth transmission wheel 77 to rotate the third transmission wheel 76 and the fourth transmission wheel 77 in synchronization.

上述した構造により、第二動力源６０の第二駆動軸６５が第三伝動輪７６を回転させれば、第三伝動輪７６は第二伝動ベルト７８によって第四伝動輪７７を回転させる。第三ベース７０は第四伝動輪７７に駆動され、第一軸方向Ａ１に垂直な第二軸方向Ａ２を中心に第二ベース５０に向かって回転する。一方、第三ベース７０の旋転角度は第二角度センサー９２によって検知される。
図２および図３に示すように、第二角度センサー９２は第二ベース５０の円盤部５３に装着され、コントローラー９０に電気的に接続されるため、コントローラー９０に検知結果を伝送して判断させることができる。 With the structure described above, when the second drive shaft 65 of the second power source 60 rotates the third transmission wheel 76, the third transmission wheel 76 causes the second transmission belt 78 to rotate the fourth transmission wheel 77. The third base 70 is driven by the fourth transmission wheel 77 and rotates toward the second base 50 about the second axial direction A2 that is perpendicular to the first axial direction A1. On the other hand, the rotation angle of the third base 70 is detected by the second angle sensor 92.
As shown in FIGS. 2 and 3, the second angle sensor 92 is attached to the disk portion 53 of the second base 50 and electrically connected to the controller 90, so that the controller 90 transmits the detection result and makes a judgment. be able to.

図７および図８に示すように、第三ベース７０はさらに軸部７１に連結された台座７２、台座７２に形成された格納溝７３および格納溝７３の壁面に形成された複数の固定溝７４を有する。
旋転機構８０はベアリング８１、キャップ８２、工具固定部材８５、二つの押しボタン８７および二つの弾性部材８８を有する。ベアリング８１は格納溝７３内に格納される。キャップ８２は格納溝７３に被さり、先端孔部８３および二つの穿孔８４を有する。先端孔部８３は軸方向に沿って格納溝７３に繋がる。二つの穿孔８４は径方向に沿って相対的に格納溝７３に繋がる。工具固定部材８５はねじなどの固定ユニット８６によってキャップ８２に締め付けられる。内視鏡などの作業工具は工具固定部材８５に装着および固定される。工具固定部材８５は先端部が先端孔部８３に突出し、末端部が嵌合リング８９によってベアリング８１に固定される。二つの押しボタン８７はキャップ８２内に配置され、それぞれ押し部８７２および固定部８７４を有する。押し部８７２はキャップ８２の穿孔８４に差し込まれる。固定部８７４は第三ベース７０の一つの固定溝７４に対応する。
図９に示すように、押しボタン８７の押し部８７２が外力を受ける前に、押しボタン８７は第一位置Ｐ１に据えられる。押しボタン８７の固定部８７４は第三ベース７０一つの固定溝７４に嵌まり込む。このとき旋転機構８０は第三ベース７０に向かって回転することができない。
図１０に示すように、押しボタン８７の押し部８７２が外力を受けた場合、押しボタン８７は第二位置Ｐ２に据えられる。押しボタン８７の固定部８７４は固定溝７４から逸脱する。このとき旋転機構８０は第二軸方向Ａ２に垂直な第三軸方向Ａ３を中心に第三ベース７０に向かって回転することができる。二つの弾性部材８８は工具固定部材８５と押しボタン８７との間に配置され、図９に示すように押しボタン８７を第一位置Ｐ１に維持する。 As shown in FIGS. 7 and 8, the third base 70 further includes a pedestal 72 connected to the shaft 71, a storage groove 73 formed in the pedestal 72, and a plurality of fixing grooves 74 formed on the wall surface of the storage groove 73. Have.
The rotation mechanism 80 has a bearing 81, a cap 82, a tool fixing member 85, two push buttons 87 and two elastic members 88. The bearing 81 is stored in the storage groove 73. The cap 82 covers the storage groove 73 and has a tip hole portion 83 and two perforations 84. The tip hole portion 83 is connected to the storage groove 73 along the axial direction. The two perforations 84 are relatively connected to the storage groove 73 along the radial direction. The tool fixing member 85 is fastened to the cap 82 by a fixing unit 86 such as a screw. A work tool such as an endoscope is attached and fixed to the tool fixing member 85. The tip of the tool fixing member 85 projects into the tip hole portion 83, and the end of the tool fixing member 85 is fixed to the bearing 81 by the fitting ring 89. The two push buttons 87 are arranged in the cap 82 and each have a push portion 872 and a fixing portion 874. The pushing portion 872 is inserted into the perforation 84 of the cap 82. The fixing portion 874 corresponds to one fixing groove 74 of the third base 70.
As shown in FIG. 9, the push button 87 is installed in the first position P1 before the push portion 872 of the push button 87 receives an external force. The fixing portion 874 of the push button 87 fits into the fixing groove 74 of the third base 70. At this time, the rotation mechanism 80 cannot rotate toward the third base 70.
As shown in FIG. 10, when the push portion 872 of the push button 87 receives an external force, the push button 87 is set to the second position P2. The fixing portion 874 of the push button 87 deviates from the fixing groove 74. At this time, the rotation mechanism 80 can rotate toward the third base 70 about the third axial direction A3 perpendicular to the second axial direction A2. The two elastic members 88 are arranged between the tool fixing member 85 and the push button 87 to maintain the push button 87 in the first position P1 as shown in FIG.

上述をまとめてみると、本発明による３軸運動装置１０は第二ベース５０、第三ベース７０および旋転機構８０がそれぞれ異なる軸方向を中心に回転することによって実際の状況に応じて作業工具の位置を調整するため、最小侵襲耳鼻手術に対応する手術用ロボットに適用することができる。
また本発明による３軸運動装置１０は体積の大きい部品（例えば第一動力源３０および第二動力源６０）が同じ側にまとめられるため、本発明を応用した手術用ロボットの軽量化および小型化を実現させることができる。 To summarize the above, the three-axis motion device 10 according to the present invention allows the second base 50, the third base 70, and the turning mechanism 80 to rotate about different axial directions, respectively, so that the work tool can be operated according to the actual situation. Since the position is adjusted, it can be applied to a surgical robot corresponding to the minimally invasive ear and nose surgery.
Further, in the three-axis motion device 10 according to the present invention, parts having a large volume (for example, the first power source 30 and the second power source 60) are integrated on the same side. Therefore, the surgical robot to which the present invention is applied is reduced in weight and size. Can be realized.

１０ ３軸運動装置
１２ ハウジング
１４ 手術用ロボット
２０ 第一ベース
２１ 第一アーム
２２ 第二アーム
２３ 第一板状支持部
２４ 第二板状支持部
２５ 第三板状支持部
３０ 第一動力源
３１ 第一モーター
３２ 第一出力軸
３３ 第一減速機
３４ 第一伝動軸
３５ 第一駆動軸
４０ 中空回転軸
４１ 第一伝動機構
４２ 第一伝動輪
４３ 第二伝動輪
４４ 第一伝動ベルト
５０ 第二ベース
５１ 第四板状支持部
５２ 第五板状支持部
５３ 円盤部
６０ 第二動力源
６１ 第二モーター
６２ 第二出力軸
６３ 第二減速機
６４ 第二伝動軸
６５ 第二駆動軸
７０ 第三ベース
７１ 軸部
７２ 台座
７３ 格納溝
７４ 固定溝
７５ 第二伝動機構
７６ 第三伝動輪
７７ 第四伝動輪
７８ 第二伝動ベルト
８０ 旋転機構
８１ ベアリング
８２ キャップ
８３ 先端孔部
８４ 穿孔
８５ 工具固定部材
８６ 固定ユニット
８７ 押しボタン
８７２ 押し部
８７４ 固定部
８８ 弾性部材
８９ 嵌合リング
９０ コントローラー
９１ 第一角度センサー
９２ 第二角度センサー
Ａ１ 第一軸方向
Ａ２ 第二軸方向
Ｐ１ 第一位置
Ｐ２ 第二位置
θ 夾角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Three-axis motion device 12 Housing 14 Surgical robot 20 First base 21 First arm 22 Second arm 23 First plate-shaped support portion 24 Second plate-shaped support portion 25 Third plate-shaped support portion 30 First power source 31 1st motor 32 1st output shaft 33 1st reduction gear 34 1st transmission shaft 35 1st drive shaft 40 hollow rotating shaft 41 1st transmission mechanism 42 1st transmission wheel 43 2nd transmission wheel 44 1st transmission belt 50 2nd Base 51 Fourth plate-shaped support portion 52 Fifth plate-shaped support portion 53 Disc portion 60 Second power source 61 Second motor 62 Second output shaft 63 Second reduction gear 64 Second transmission shaft 65 Second drive shaft 70 Third Base 71 Shaft 72 Pedestal 73 Storage groove 74 Fixed groove 75 Second transmission mechanism 76 Third transmission wheel 77 Fourth transmission wheel 78 Second transmission belt 80 Rotation mechanism 81 Bearing 82 Cap 83 Tip Hole 84 Drilling 85 Tool fixing member 86 Fixing unit 87 Push button 872 Pushing part 874 Fixing part 88 Elastic member 89 Fitting ring 90 Controller 91 First angle sensor 92 Second angle sensor A1 First axial direction A2 Second axial direction P1 First position P2 Second position θ Inclined angle

Claims (5)

第一ベース、第一動力源、中空回転軸、第二ベース、第二動力源、第三ベースおよび旋転機構を備え、
前記第一動力源は、前記第一ベースに配置され、第一駆動軸を有し、
前記中空回転軸は、前記第一動力源の前記第一駆動軸に連結および駆動されることで前記第一駆動軸と同調回転することができ、
前記第二ベースは、前記中空回転軸に連結および駆動されることで第一軸方向を中心に前記第一ベースに向かって回転することができ、
前記第二動力源は、前記第一ベースに配置され、第二駆動軸を有し、前記第二駆動軸は前記中空回転軸を回転可能に貫通し、
前記第三ベースは、前記第二動力源の前記第二駆動軸に連結および駆動されることで前記第一軸方向に垂直な第二軸方向を中心に前記第二ベースに向かって回転することができ、
前記旋転機構は、前記第三ベースに配置され、工具固定部材を有し、前記工具固定部材は前記第二軸方向に垂直な第三軸方向を中心に前記第三ベースに向かって回転することを特徴とする、
３軸運動装置。 A first base, a first power source, a hollow rotary shaft, a second base, a second power source, a third base and a rotation mechanism,
The first power source is disposed on the first base and has a first drive shaft,
The hollow rotary shaft can rotate synchronously with the first drive shaft by being connected to and driven by the first drive shaft of the first power source,
The second base can rotate toward the first base about the first axial direction by being connected to and driven by the hollow rotary shaft,
The second power source is disposed on the first base, has a second drive shaft, the second drive shaft rotatably penetrates the hollow rotary shaft,
The third base is connected to and driven by the second drive shaft of the second power source to rotate toward the second base about a second axial direction perpendicular to the first axial direction. Can
The turning mechanism is disposed on the third base and has a tool fixing member, and the tool fixing member rotates toward the third base about a third axial direction perpendicular to the second axial direction. Characterized by,
3-axis motion device. 前記第一動力源および前記第二動力源は前記第一ベースの同じ側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の３軸運動装置。   The three-axis motion device according to claim 1, wherein the first power source and the second power source are arranged on the same side of the first base. 前記第二駆動軸および前記第一軸方向は相互に対応するように同軸に位置することを特徴とする請求項１に記載の３軸運動装置。   The triaxial motion device according to claim 1, wherein the second drive shaft and the first axial direction are coaxially positioned so as to correspond to each other. 前記第一ベースは第一アームおよび第二アームを有し、前記第一アームおよび前記第二アームは一端が相互に連結され、その間の夾角が９０〜１８０度であり、 前記第一動力源および前記第二動力源は前記第二アームに配置されることを特徴とする請求項１に記載の３軸運動装置。   The first base has a first arm and a second arm, one ends of the first arm and the second arm are mutually connected, and an included angle between them is 90 to 180 degrees. The triaxial motion device according to claim 1, wherein the second power source is disposed in the second arm. 前記第三ベースは格納溝を有し、前記旋転機構はさらにベアリング、キャップ、押しボタンおよび弾性部材を有し、前記ベアリングは前記格納溝内に格納され、前記キャップは前記格納溝に被さり、軸方向に沿って前記格納溝に繋がる先端孔部と、径方向に沿って前記格納溝に繋がる穿孔とを有し、前記工具固定部材は前記キャップに配置され、先端部が前記先端孔部に突出し、末端部が前記ベアリングに連結され、前記押しボタンは第一位置と第二位置の間を移動可能に前記キャップの前記穿孔内に配置され、前記押しボタンが前記第一位置Ｐ１まで移動して前記第三ベースに定着する際、前記旋転機構は前記第三ベースに向かって回転することができず、前記押しボタンが前記第二位置Ｐ２に移動して前記第三ベースから逸脱する際、前記旋転機構は前記第三ベースに向かって回転することができ、前記弾性部材は前記工具固定部材と前記押しボタンとの間に配置され、前記押しボタンを前記第一位置に維持することを特徴とする請求項１に記載の３軸運動装置。   The third base has a storage groove, the rotation mechanism further has a bearing, a cap, a push button and an elastic member, the bearing is stored in the storage groove, the cap covers the storage groove, the shaft. Has a tip hole portion that is connected to the storage groove along a direction and a hole that is connected to the storage groove along the radial direction, the tool fixing member is disposed on the cap, and the tip portion projects into the tip hole portion. An end portion is connected to the bearing, the push button is movably disposed in the perforation of the cap between a first position and a second position, and the push button is moved to the first position P1. When fixing to the third base, the rotation mechanism cannot rotate toward the third base, and when the push button moves to the second position P2 and deviates from the third base, The rotation mechanism can rotate toward the third base, the elastic member is disposed between the tool fixing member and the push button, and maintains the push button in the first position. The triaxial motion device according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07328984A (en) * 1993-12-27 1995-12-19 Inst Advanced Engineering Industrial robot

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