JP6895261B2 - Joint drive mechanism of articulated robot arm, articulated robot arm and robot operating table - Google Patents
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Description
この発明は、多関節ロボットアームの関節駆動機構、多関節ロボットアームおよびロボット手術台に関する。 The present invention relates to a joint drive mechanism of an articulated robot arm, an articulated robot arm and a robot operating table.
従来、ロボットアームによって患者を載置したテーブルを移動させるとともに、治療のための放射線源に対して患者の位置を位置決めする患者位置決めアセンブリが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a patient positioning assembly has been known in which a table on which a patient is placed is moved by a robot arm and the position of the patient is positioned with respect to a radiation source for treatment (see, for example, Patent Document 1).
また、従来では、手術室において、患者が載置されたテーブルを、周辺機器との干渉を抑制しつつ、容易に移動させることが可能な手術台が望まれている。そこで、上記特許文献1の患者位置決めアセンブリを、手術室における手術台に適用して、患者が載置されたテーブルをロボットアームを用いて移動させることが考えられる。これにより、キャスタを用いて手術台を移動させる場合と異なり、患者が載置されたテーブルを、周辺機器との干渉を抑制しつつ、容易に移動させることが可能となる。 Further, conventionally, there has been a demand for an operating table in which a table on which a patient is placed can be easily moved in an operating room while suppressing interference with peripheral devices. Therefore, it is conceivable to apply the patient positioning assembly of Patent Document 1 to an operating table in an operating room to move a table on which a patient is placed by using a robot arm. This makes it possible to easily move the table on which the patient is placed while suppressing interference with peripheral devices, unlike the case where the operating table is moved using casters.
しかしながら、上記特許文献1のような患者位置決めアセンブリでは、治療のための放射線を照射することを目的としているため、患者が載置されたテーブルの周囲に複数の作業者が長時間作業することを考慮する必要がなく、大型のロボットアームが用いられているのが一般的である。このため、特許文献1のロボットアームを手術台に適用した場合、手術台周りのスペースが狭くなり、手術を行う際の医療従事者の妨げとなる。手術の邪魔にならないように複数の関節を含むロボットアームを小型化した場合、関節の大きさも小さくなるため、負荷に対する関節の耐性が低下し易い。特に、大きな体重を有する患者を載置した状態でロボットアームを最も伸ばした姿勢をとった場合、関節に大きな負荷がかかる場合がある。このため、大きな負荷に備えて、関節の駆動する部分を支持する軸受の耐性を確保する必要がある。 However, since the patient positioning assembly as in Patent Document 1 is intended to irradiate radiation for treatment, a plurality of workers may work for a long time around the table on which the patient is placed. There is no need to consider it, and a large robot arm is generally used. Therefore, when the robot arm of Patent Document 1 is applied to the operating table, the space around the operating table becomes narrow, which hinders the medical staff when performing the operation. When the robot arm including a plurality of joints is miniaturized so as not to interfere with the operation, the size of the joints is also reduced, so that the resistance of the joints to the load tends to decrease. In particular, when the robot arm is in the most extended posture with a patient having a large weight placed on it, a large load may be applied to the joints. Therefore, it is necessary to ensure the resistance of the bearing that supports the driving portion of the joint in preparation for a large load.
この発明は、多関節ロボットアームの関節の小型化を図りながら、多関節ロボットアームの関節の駆動する部分を支持する軸受の耐性を確保することが可能な多関節ロボットアームの関節駆動機構、多関節ロボットアームおよびロボット手術台を提供するものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, an articulated robot arm joint drive mechanism capable of ensuring resistance of a bearing that supports a driving portion of an articulated robot arm joint while reducing the size of the articulated robot arm joint. It provides a joint robot arm and a robot operating table.
この発明の第1の局面による多関節ロボットアームの関節駆動機構は、モータと、モータに接続され、出力軸が関節の回転軸線と一致する減速機と、減速機の出力軸に接続された出力部材と、出力部材を回転可能に支持する第1軸受と、外輪部と、内輪部と、外輪部に設けられた複数のニードルとを含むニードルベアリングとを備え、外輪部および内輪部のうち一方は、出力部材に接続されており、内輪部と、外輪部に設けられた複数のニードルの各々とは、所定の間隔を隔てて離間して配置されており、関節にかかる負荷により内輪部がニードルに接触した場合に、ニードルベアリングは、出力部材を回転可能に支持する第2軸受として機能するように構成されている。 The joint drive mechanism of the articulated robot arm according to the first aspect of the present invention is connected to a motor, a speed reducer whose output shaft coincides with the rotation axis of the joint, and an output connected to the output shaft of the speed reducer. It is provided with a member, a first bearing that rotatably supports an output member, an outer ring portion, an inner ring portion, and a needle bearing including a plurality of needles provided on the outer ring portion, and one of the outer ring portion and the inner ring portion. Is connected to the output member, and the inner ring portion and each of the plurality of needles provided on the outer ring portion are arranged at a predetermined interval, and the inner ring portion is caused by the load applied to the joint. When in contact with the needle, the needle bearing is configured to function as a second bearing that rotatably supports the output member .
この発明の第1の局面による多関節ロボットアームの関節駆動機構では、上記のように、出力部材を回転可能に支持する第1軸受と、外輪部と内輪部と外輪部に設けられた複数のニードルとを含むニードルベアリングとを設け、内輪部と外輪部に設けられたニードルとを、所定の間隔を隔てて離間して配置する。これにより、通常の場合、すなわち関節にかかる負荷が第1軸受で支持可能な負荷の場合には、第1軸受により出力部材を支持するとともに、関節にかかる負荷が第1軸受で支持可能な負荷よりも大きくなった場合には、第1軸受とニードルベアリングとにより出力部材を支持することができる。その結果、多関節ロボットアームの関節の小型化を図りながら、多関節ロボットアームの駆動する部分を支持する軸受の耐性(耐荷重性)を確保することができる。これにより、関節の小型化を図ることができるので、多関節ロボットアームの小型化を図ることができる。また、関節にかかる負荷が大きくなった場合に、第2軸受としてのニードルベアリングにより出力部材を支持することができるので、負荷が大きい場合でも安定して出力部材を支持することができる。 In the joint drive mechanism of the articulated robot arm according to the first aspect of the present invention, as described above, the first bearing that rotatably supports the output member and a plurality of bearings provided on the outer ring portion, the inner ring portion, and the outer ring portion. A needle bearing including a needle is provided, and the needles provided on the inner ring portion and the outer ring portion are arranged at a predetermined distance from each other. As a result, in a normal case, that is, when the load applied to the joint is a load that can be supported by the first bearing, the output member is supported by the first bearing and the load applied to the joint can be supported by the first bearing. When it becomes larger than, the output member can be supported by the first bearing and the needle bearing. As a result, it is possible to secure the resistance (load bearing capacity) of the bearing that supports the driving portion of the articulated robot arm while reducing the size of the joints of the articulated robot arm. As a result, the joints can be miniaturized, so that the articulated robot arm can be miniaturized. Further, when the load applied to the joint becomes large, the output member can be supported by the needle bearing as the second bearing, so that the output member can be stably supported even when the load is large.
上記第1の局面による多関節ロボットアームの関節駆動機構において、好ましくは、回転軸線の延びる方向において、ニードルベアリングは、第1軸受に対して出力部材側に配置されている。 In the joint drive mechanism of the articulated robot arm according to the first aspect, the needle bearing is preferably arranged on the output member side with respect to the first bearing in the direction in which the rotation axis extends.
上記第1の局面による多関節ロボットアームの関節駆動機構において、好ましくは、ニードルベアリングは、内輪部が固定配置されており、外輪部が出力部材と一体化されている。このように構成すれば、出力部材とともにニードルベアリングの外輪部を内輪部に対して回動させて、関節を駆動させることができる。 In the joint drive mechanism of the articulated robot arm according to the first aspect, preferably, the inner ring portion of the needle bearing is fixedly arranged, and the outer ring portion is integrated with the output member. With this configuration, the outer ring portion of the needle bearing can be rotated with respect to the inner ring portion together with the output member to drive the joint.
この場合、好ましくは、第1軸受は、外輪が固定配置されており、内輪が出力部材と一体化されている。このように構成すれば、第1軸受および第2軸受により固定配置される部分を挟み込むことができる。通常は、第1軸受により出力部材を支持するので、第1軸受および第2軸受の両方により出力部材を支持する場合と異なり、常に第1軸受および第2軸受に余計な応力がかかるのを抑制することができる。 In this case, preferably, the outer ring of the first bearing is fixedly arranged, and the inner ring is integrated with the output member. With this configuration, the portion fixedly arranged by the first bearing and the second bearing can be sandwiched . Since it usually supports more output member to the first bearings, unlike the case for supporting the output member by both the first bearing and the second bearing, is always extra stress that according to the first bearing and the second bearing Ru can be suppressed.
上記第1の局面による多関節ロボットアームの関節駆動機構において、好ましくは、第1軸受が、クロスローラベアリングである。このように構成すれば、クロスローラベアリングにより、第1軸受の小型化を行うとともに第1軸受の回動軸線方向および半径方向の耐性(耐荷重性)を効果的に高めることができる。 In the joint drive mechanism of the articulated robot arm according to the first aspect, the first bearing is preferably a cross roller bearing. With this configuration, the cross-roller bearing can reduce the size of the first bearing and effectively enhance the resistance (load bearing capacity) of the first bearing in the rotation axis direction and the radial direction.
上記第1の局面による多関節ロボットアームの関節駆動機構において、好ましくは、減速機が、波動歯車減速機または偏心揺動型遊星歯車減速機である。このように構成すれば、波動歯車減速機または偏心揺動型遊星歯車減速機を用いて、減速機の小型化を図りながら、効果的に減速を行うことができる。 In the joint drive mechanism of the articulated robot arm according to the first aspect, the reducer is preferably a strain wave gear reducer or an eccentric swing type planetary gear reducer. With this configuration, it is possible to effectively decelerate while reducing the size of the speed reducer by using the strain wave gearing speed reducer or the eccentric swing type planetary gear speed reducer.
この発明の第2の局面による多関節ロボットアームは、複数の関節を備え、複数の関節のうちの少なくとも1つの関節を駆動する駆動機構が、第1の局面による多関節ロボットアームの関節駆動機構である。 The articulated robot arm according to the second aspect of the present invention includes a plurality of joints, and the drive mechanism for driving at least one of the plurality of joints is the joint drive mechanism for the articulated robot arm according to the first aspect. Is.
この発明の第2の局面による多関節ロボットアームでは、上記のように、第1の局面による関節駆動機構を用いることにより、多関節ロボットアームの関節の小型化を図りながら、多関節ロボットアームの関節の駆動する部分を支持する軸受の耐性を確保することができる。 In the articulated robot arm according to the second aspect of the present invention, as described above, by using the joint drive mechanism according to the first aspect, the articulated robot arm can be miniaturized while reducing the size of the joints of the articulated robot arm. The resistance of the bearing that supports the driving part of the joint can be ensured.
この発明の第3の局面によるロボット手術台は、患者載置用のテーブルと、一方端がベースに支持され、他方端がテーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、多関節ロボットアームは、複数の関節と、複数の関節をそれぞれ駆動する複数の関節駆動機構を含み、複数の関節駆動機構のうちの少なくとも1つの関節駆動機構は、モータと、モータに接続され、出力軸が関節の回転軸線と一致する第1減速機と、第1減速機の出力軸に接続された出力部材と、出力部材を回転可能に支持する第1軸受と、外輪部と、内輪部と、外輪部に設けられた複数のニードルとを含むニードルベアリングとを含み、外輪部および内輪部のうち一方は、出力部材に接続されており、内輪部と、外輪部に設けられた複数のニードルの各々とは、所定の間隔を隔てて離間して配置されており、関節にかかる負荷により内輪部がニードルに接触した場合に、ニードルベアリングは、出力部材を回転可能に支持する第2軸受として機能するように構成されている。 The robot operating table according to the third aspect of the present invention includes a table for patient placement and an articulated robot arm having one end supported by a base and the other end supporting the table. , A plurality of joints and a plurality of joint drive mechanisms for driving the plurality of joints, respectively, and at least one of the plurality of joint drive mechanisms is connected to the motor and the output shaft of the joint. The first reduction gear that coincides with the rotation axis, the output member connected to the output shaft of the first reduction gear, the first bearing that rotatably supports the output member, the outer ring portion, the inner ring portion, and the outer ring portion. A needle bearing including a plurality of provided needles is included, and one of the outer ring portion and the inner ring portion is connected to an output member, and the inner ring portion and each of the plurality of needles provided on the outer ring portion are The needle bearings are arranged apart from each other at predetermined intervals so that the needle bearing functions as a second bearing that rotatably supports the output member when the inner ring portion comes into contact with the needle due to the load applied to the joint. It is configured .
この発明の第3の局面によるロボット手術台では、上記のように、テーブルを支持する多関節ロボットアームに、出力部材を回転可能に支持する第1軸受と、外輪部と内輪部と外輪部に設けられた複数のニードルとを含むニードルベアリングとを設け、内輪部と外輪部に設けられたニードルとを、所定の間隔を隔てて離間して配置する。これにより、関節にかかる負荷が第1軸受で支持可能な負荷である場合には、第1軸受により出力部材を支持するとともに、関節にかかる負荷が第1軸受で支持可能な負荷よりも大きくなった場合には、第1軸受とニードルベアリングとにより出力部材を支持することができる。その結果、多関節ロボットアームの関節の小型化を図りながら、多関節ロボットアームの駆動する部分を支持する軸受の耐性を確保することができる。これにより、関節の小型化を図ることができるので、多関節ロボットアームの小型化を図ることができる。その結果、テーブルに載置された患者に対して手術などを行う際に、多関節ロボットアームが医療従事者の作業の妨げとなるのを抑制することができる。また、関節にかかる負荷が大きくなった場合に、第2軸受としてのニードルベアリングにより出力部材を支持することができるので、負荷が大きい場合でも安定して出力部材を支持することができる。 In the robot operating table according to the third aspect of the present invention, as described above, the articulated robot arm that supports the table, the first bearing that rotatably supports the output member, and the outer ring portion, the inner ring portion, and the outer ring portion. A needle bearing including a plurality of provided needles is provided, and the needles provided on the inner ring portion and the outer ring portion are arranged at a predetermined interval. As a result, when the load applied to the joint is a load that can be supported by the first bearing, the output member is supported by the first bearing, and the load applied to the joint becomes larger than the load that can be supported by the first bearing. In this case, the output member can be supported by the first bearing and the needle bearing. As a result, it is possible to secure the resistance of the bearing that supports the driving portion of the articulated robot arm while reducing the size of the joint of the articulated robot arm. As a result, the joints can be miniaturized, so that the articulated robot arm can be miniaturized. As a result, it is possible to prevent the articulated robot arm from interfering with the work of the medical staff when performing an operation or the like on the patient placed on the table. Further, when the load applied to the joint becomes large, the output member can be supported by the needle bearing as the second bearing, so that the output member can be stably supported even when the load is large.
上記第3の局面によるロボット手術台において、好ましくは、回転軸線の延びる方向において、ニードルベアリングは、第1軸受に対して出力部材側に配置されている。 In the robot operating table according to the third aspect, the needle bearing is preferably arranged on the output member side with respect to the first bearing in the direction in which the rotation axis extends.
上記第3の局面によるロボット手術台において、好ましくは、ニードルベアリングは、内輪部が固定配置されており、外輪部が出力部材と一体化されており、第1軸受は、外輪が固定配置されており、内輪が出力部材と一体化されている。このように構成すれば、第1軸受および第2軸受により固定配置される部分を挟み込むことができる。通常は、第1軸受により出力部材を支持するので、第1軸受および第2軸受の両方により出力部材を支持する場合と異なり、常に第1軸受および第2軸受に余計な応力がかかるのを抑制することができる。 In the robot operating table according to the third aspect, preferably, the inner ring portion of the needle bearing is fixedly arranged, the outer ring portion is integrated with the output member, and the outer ring of the first bearing is fixedly arranged. The inner ring is integrated with the output member. With this configuration, the portion fixedly arranged by the first bearing and the second bearing can be sandwiched . Since it usually supports more output member to the first bearings, unlike the case for supporting the output member by both the first bearing and the second bearing, is always extra stress that according to the first bearing and the second bearing Ru can be suppressed.
上記第3の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、ベースが設置される設置面に対して略垂直なベース回転軸回りに回転可能にベースに支持されており、第1減速機の出力軸が、ベース回転軸に略直交する方向に配置されている。このように構成すれば、水平方向に回動軸を有する関節の負荷に対する耐性を確保することができるので、大きな体重を有する患者がテーブルに載置された場合でも、テーブルを上下方向に安定して移動させることができる。 In the robot operating table according to the third aspect, preferably, the articulated robot arm is rotatably supported by the base around a base rotation axis substantially perpendicular to the installation surface on which the base is installed. The output shaft of the speed reducer is arranged in a direction substantially orthogonal to the base rotation shaft. With this configuration, resistance to the load of the joint having the rotation axis in the horizontal direction can be ensured, so that the table can be stabilized in the vertical direction even when a patient with a large weight is placed on the table. Can be moved.
上記第3の局面によるロボット手術台において、好ましくは、関節駆動機構は、モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して第1減速機に出力する第2減速機をさらに含む。このように構成すれば、第1減速機および第2減速機により2段階で減速を行うことができるので、大きな出力トルクを得ることができる。これにより、大径の減速機を使用することなく大きな出力トルクを得ることができるので、関節の大径化を防止することができる。また、モータの最大出力を小さくすることができるので、モータを小さくすることができる。その結果、関節の小型化を図ることができる。 In the robot operating table according to the third aspect, preferably, the joint drive mechanism further includes a second reduction gear in which the rotation of the motor is transmitted, the transmitted rotation is decelerated and output to the first reduction gear. With this configuration, the first reduction gear and the second reduction gear can reduce the speed in two stages, so that a large output torque can be obtained. As a result, a large output torque can be obtained without using a large-diameter speed reducer, so that it is possible to prevent an increase in the diameter of the joint. Moreover, since the maximum output of the motor can be reduced, the motor can be reduced. As a result, the joint can be miniaturized.
上記第3の局面によるロボット手術台において、好ましくは、モータは、第1電磁ブレーキを内蔵しており、関節駆動機構は、モータの出力回転軸に取り付けられた第2電磁ブレーキをさらに含む。このように構成すれば、第1電磁ブレーキおよび第2電磁ブレーキの2段階のブレーキにより関節を制動することができるので、電力停止時に一方の電磁ブレーキが故障した場合であってもテーブルが急に下降するのを確実に抑制することができる。 In the robot operating table according to the third aspect, preferably, the motor incorporates a first electromagnetic brake, and the joint drive mechanism further includes a second electromagnetic brake attached to the output rotation shaft of the motor. With this configuration, the joints can be braked by the two-stage brakes of the first electromagnetic brake and the second electromagnetic brake, so that even if one of the electromagnetic brakes breaks down when the power is stopped, the table will suddenly move. It is possible to surely suppress the descent.
本発明によれば、多関節ロボットアームの関節の小型化を図りながら、関節の負荷に対する耐性を確保することができる。 According to the present invention, it is possible to secure the resistance to the load of the joint while reducing the size of the joint of the articulated robot arm.
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(ロボット手術台の構成)
図1〜図9を参照して、本実施形態によるロボット手術台100の概要について説明する。
(Structure of robot operating table)
The outline of the robot operating table 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
図1に示すように、ロボット手術台100は、ハイブリッド手術室200に設けられている。ハイブリッド手術室200には、患者10のX線投影画像を撮像するX線撮像装置300が設けられている。ロボット手術台100は、たとえば、外科、内科などで行われる手術台として用いられる。ロボット手術台100は、テーブル1に患者10を載置する載置位置に移動するとともに、テーブル1に患者10を載置した状態で、麻酔位置、手術位置、検査位置、処置位置、X線撮像位置などに患者10を移動させることが可能である。また、ロボット手術台100は、テーブル1に患者10を載置した状態で、患者10を傾けることが可能である。
As shown in FIG. 1, the robot operating table 100 is provided in the
ロボット手術台100は、患者載置用のテーブル1と、多関節ロボットアーム2と、制御部3とを備えている。テーブル1は、X線透過部11と、X線透過部11を支持する支持部12とを含んでいる。多関節ロボットアーム2は、ベース21と、水平多関節アセンブリ22と、垂直多関節アセンブリ23と、ピッチ回動機構24とを備えている。水平多関節アセンブリ22は、水平関節221、222および223を含んでいる。垂直多関節アセンブリ23は、垂直関節231、232および233を含んでいる。X線撮像装置300は、X線照射部301と、X線検出部302と、Cアーム303とを含んでいる。なお、水平関節221〜223および垂直関節231〜233は、それぞれ、特許請求の範囲の「関節」の一例である。
The robot operating table 100 includes a table 1 for placing a patient, an articulated
テーブル1は、図1および図2に示すように、略矩形形状の平板状に形成されている。また、テーブル1の上面は、略平坦に形成されている。テーブル1は、X方向に長手方向を有し、Y方向に短手方向を有している。なお、テーブル1は、上下方向(Z方向)の軸線回りに回転可能であるが、ここでは、テーブル1の長手方向に沿った水平方向をX方向とし、テーブル1の短手方向に沿った水平方向をY方向とする。つまり、X方向およびY方向は、テーブル1を基準とした方向を示している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the table 1 is formed in a substantially rectangular flat plate shape. Further, the upper surface of the table 1 is formed to be substantially flat. The table 1 has a longitudinal direction in the X direction and a lateral direction in the Y direction. The table 1 can be rotated around the axis in the vertical direction (Z direction), but here, the horizontal direction along the longitudinal direction of the table 1 is the X direction, and the table 1 is horizontal along the lateral direction of the table 1. The direction is the Y direction. That is, the X direction and the Y direction indicate directions with respect to the table 1.
図1に示すように、テーブル1のX線透過部11には、患者10が載置される。X線透過部11は、X1方向に配置されている。X線透過部11は、略矩形形状に形成されている。X線透過部11は、X線を透過しやすい材料により形成されている。X線透過部11は、たとえば、カーボン材料(グラファイト)により形成されている。X線透過部11は、たとえば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)により形成されている。これにより、X線透過部11に患者10を載置した状態で、患者10のX線画像を撮像することが可能である。
As shown in FIG. 1, the
テーブル1の支持部12は、多関節ロボットアーム2に接続されている。支持部12は、X2方向に配置されている。支持部12は、略矩形形状に形成されている。支持部12は、X線透過部11を支持している。支持部12は、X線透過部11よりもX線の透過率が小さい材料により形成されている。支持部12は、たとえば、金属により形成されている。支持部12は、たとえば、鉄材やアルミニウム材により形成されている。
The
テーブル1は、多関節ロボットアーム2により、移動されるように構成されている。具体的には、テーブル1は、水平方向のX方向、X方向と直交する水平方向のY方向、および、X方向およびY方向に直交し、上下方向であるZ方向に移動可能に構成されている。また、テーブル1は、X方向の軸線回りに回動(ロール)可能に構成されている。また、テーブル1は、Y方向の軸線回りに回動(ピッチ)可能に構成されている。また、テーブル1は、Z方向の軸線回りに回転(ヨー)可能に構成されている。
The table 1 is configured to be moved by an articulated
多関節ロボットアーム2は、テーブル1を移動させるように構成されている。図1に示すように、多関節ロボットアーム2は、一方端が床に固定されたベース21に支持され、他方端がテーブル1を移動可能に支持している。具体的には、多関節ロボットアーム2は、ベース21が設置される設置面に対して略垂直なベース回転軸(回動軸線A1)回りに回動可能にベース21に支持されている。また、多関節ロボットアーム2は、テーブル1の長手方向(X方向)のX2方向側の一端近傍を支持するように構成されている。言い換えると、多関節ロボットアーム2の他方端は、テーブル1の一端近傍の支持部12を支持している。
The articulated
多関節ロボットアーム2は、7の自由度によりテーブル1を移動させるように構成されている。具体的には、多関節ロボットアーム2は、水平多関節アセンブリ22により、鉛直方向の回動軸線A1回りの回動、鉛直方向の回動軸線A2回りの回動、および、鉛直方向の回動軸線A3回りの回動の3の自由度を有している。また、多関節ロボットアーム2は、垂直多関節アセンブリ23により、水平方向の回動軸線B1回りの回動、水平方向の回動軸線B2回りの回動、および、水平方向の回動軸線B3回りの回動の3の自由度を有している。また、多関節ロボットアーム2は、ピッチ回動機構24により、テーブル1を短手方向(Y方向)の回動軸線回りにピッチ回動(図9参照)させる1の自由度を有している。
The articulated
ベース21は、床に埋設されて固定されている。ベース21は、平面視(Z方向に見て)において、テーブル1の移動範囲の略中央近傍に設けられている。
The
水平多関節アセンブリ22は、一方端がベース21に支持されている。また、水平多関節アセンブリ22は、他方端が垂直多関節アセンブリ23の一方端を支持している。水平多関節アセンブリ22の水平関節221は、Z方向の回動軸線A1回りに回転するように構成されている。水平多関節アセンブリ22の水平関節222は、Z方向の回動軸線A2回りに回転するように構成されている。水平多関節アセンブリ22の水平関節223は、Z方向の回動軸線A3回りに回転するように構成されている。
One end of the horizontal articulated
垂直多関節アセンブリ23は、一方端が水平多関節アセンブリ22に支持されている。また、垂直多関節アセンブリ23は、他方端がピッチ回動機構24を支持している。垂直多関節アセンブリ23の垂直関節231は、X方向の回動軸線B1回りに回動するように構成されている。垂直多関節アセンブリ23の垂直関節232は、X方向の回動軸線B2回りに回動するように構成されている。垂直多関節アセンブリ23の垂直関節233は、X方向の回動軸線B3回りに回動するように構成されている。
One end of the vertical articulated
隣接する関節同士の間隔は、それぞれ、テーブル1の短手方向(Y方向)の長さよりも小さい長さを有している。つまり、回動軸線A1および回動軸線A2の間隔と、回動軸線A2および回動軸線A3の間隔と、回動軸線A3および回動軸線B1の間隔と、回動軸線B1および回動軸線B2の間隔と、回動軸線B2および回動軸線B3の間隔とは、それぞれ、テーブル1の短手方向の長さよりも小さい長さを有している。 The distance between the adjacent joints has a length smaller than the length in the lateral direction (Y direction) of the table 1, respectively. That is, the distance between the rotation axis A1 and the rotation axis A2, the distance between the rotation axis A2 and the rotation axis A3, the distance between the rotation axis A3 and the rotation axis B1, and the distance between the rotation axis B1 and the rotation axis B2. And the distance between the rotation axis B2 and the rotation axis B3, respectively, have a length smaller than the length in the lateral direction of the table 1.
図3に示すように、水平関節221〜223および垂直関節231〜233は、それぞれ、関節駆動機構4が設けられている。水平関節221〜223および垂直関節231〜233は、それぞれに設けられた関節駆動機構4により駆動されるように構成されている。関節駆動機構4は、モータ41と、減速機42と、減速機43と、電磁ブレーキ44とを含んでいる。モータ41には、エンコーダ41aと、内蔵の電磁ブレーキ41bとが設けられている。水平関節221〜223および垂直関節231〜233は、各々のモータ41の駆動により、回動軸線回りに回動される。なお、関節駆動機構4は、特許請求の範囲の「多関節ロボットアームの関節駆動機構」の一例である。また、電磁ブレーキ41bおよび電磁ブレーキ44は、それぞれ、特許請求の範囲の「第1電磁ブレーキ」および「第2電磁ブレーキ」の一例である。また、減速機42および減速機43は、それぞれ、特許請求の範囲の「第2減速機」および「第1減速機」の一例である。
As shown in FIG. 3, the
ここで、本実施形態では、図4に示すように、関節駆動機構4には、固定部5と、出力部材6と、ニードルベアリング7とが設けられている。固定部5は、固定的に配置されている。出力部材6は、固定部5に対して回動軸線回りに回動するように構成されている。固定部5に対する出力部材6の回動により、関節(水平関節221〜223、垂直関節231〜233)が回動される。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
図3に示すように、モータ41は、サーボモータを含んでいる。モータ41は、制御部3の制御により駆動されるように構成されている。モータ41の出力回転軸には、電磁ブレーキ44を介して減速機42が取り付けられている。電磁ブレーキ41bおよび電磁ブレーキ44は、関節(水平関節221〜223、垂直関節231〜233)を制動させるように構成されている。エンコーダ41aは、モータ41の駆動量を検知して、検知結果を制御部3に送信するように構成されている。電磁ブレーキ41bおよび44は、関節(水平関節221〜223、垂直関節231〜233)の駆動を制動させるように構成されている。電磁ブレーキ44は、モータ41の出力回転軸に取り付けられている。
As shown in FIG. 3, the
減速機42および43は、波動歯車減速機により構成されている。また、減速機42と、減速機43とは、直列に接続されている。つまり、モータ41の回転出力は、減速機42と、減速機43とにより2段階に減速される。減速機42は、モータ41の回転が伝達され、伝達された回転を減速して減速機43に出力するように構成されている。減速機43は、減速機42を介してモータ41に接続されている。減速機43は、出力軸が関節(水平関節221〜223、垂直関節231〜233)の回転軸線と一致するように配置されている。
The
減速機43(波動歯車減速機)は、図4に示すように、環状の剛性内歯歯車433と、剛性内歯歯車433の内側に配置された環状の可撓性外歯歯車432と、可撓性外歯歯車432を撓ませて剛性内歯歯車433に対して2箇所で部分的に噛み合わせるとともに、剛性内歯歯車433と可撓性外歯歯車432との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器431と、を含んでいる。波動発生器431は、波動歯車減速機の入力回転軸C1に同軸状態で取り付けられている。可撓性外歯歯車432は、固定部5に接続され、固定配置されている。剛性内歯歯車433は、波動歯車減速機の出力回転軸C2に連結固定されている。
As shown in FIG. 4, the speed reducer 43 (wave gear reducer) can include an annular rigid
減速機43(波動歯車減速機)では、波動発生器431に回転が入力されて、減速された回転が、剛性内歯歯車433から出力される。言い換えると、減速機43の入力軸は、軸431aを介して動力側(モータ41側)に接続され、減速機43の出力軸は、出力部材6に接続されている。水平関節221〜223に設けられた減速機43の出力軸線は、鉛直方向(Z方向)と平行に配置されている。垂直関節231〜233に設けられた減速機43の出力軸線は、水平方向(X方向)と平行に配置されている。
In the speed reducer 43 (strain wave gearing speed reducer), rotation is input to the
減速機43には、1つのクロスローラベアリング434と、2つのボールベアリング435とが設けられている。クロスローラベアリング434は、出力部材6(剛性内歯歯車433)を回動可能に支持する第1軸受として機能する。第1軸受としてのクロスローラベアリング434は、外輪が固定配置されており、内輪が出力部材6と一体化されている。具体的には、クロスローラベアリング434は、外輪が固定部5に接続されており、内輪が出力部材6に接続されている。ボールベアリング435は、波動発生器431を回転可能に支持している。また、固定部5は、可撓性外歯歯車432に接続されており、出力部材6は、剛性内歯歯車433に接続されている。
The
ニードルベアリング7は、外輪部71と、内輪部72と、外輪部71の周方向に沿って複数設けられたニードル73とを含んでいる。外輪部71および内輪部72は、円環状に形成されている。また、外輪部71および内輪部72の中心軸線は、減速機43の回転軸線と略一致するように配置されている。外輪部71は、半径方向において、内輪部72の外側に対向するように配置されている。複数のニードル73は、外輪部71の中心軸線と略平行な方向に延びるように配置されている。また、複数のニードル73は、外輪部71の中心軸線と略平行な方向の回転軸線回りに回転可能に構成されている。
The
ここで、本実施形態では、ニードルベアリング7の外輪部71は、出力部材6に接続されている。また、ニードルベアリング7の内輪部72は、固定部5に接続されている。つまり、ニードルベアリング7は、内輪部72が固定配置され、外輪部71が出力部材6と一体化されている。また、本実施形態では、内輪部72と、外輪部71に設けられたニードル73とは、所定の間隔を隔てて離間して配置されている。
Here, in the present embodiment, the
具体的には、図5に示すように、関節(水平関節221〜223、垂直関節231〜233)にかかる負荷が小さい場合、内輪部72およびニードル73は、間隔G1だけ離間している。なお、間隔G1は、関節(水平関節221〜223、垂直関節231〜233)にかかる負荷が大きい場合に、内輪部72およびニードル73が接触可能な距離である。つまり、関節(水平関節221〜223、垂直関節231〜233)にかかる負荷により内輪部72がニードル73に接触した場合に、ニードルベアリング7は、出力部材6を回転可能に支持する第2軸受として機能するように構成されている。本実施形態において、間隔G1は、たとえば、約0.07mmである。間隔G1は0.05mm以上0.5mm以下の範囲内で設定可能であり、0.05mm以上0.2mm以下の範囲内で設定することが好ましい。
Specifically, as shown in FIG. 5, when the load applied to the joints (
図2に示すように、多関節ロボットアーム2は、平面視(Z方向に見て)において、テーブル1の下方に全て隠れるように配置されている。たとえば、多関節ロボットアーム2は、テーブル1が手術位置に位置している場合に、テーブル1の下の空間である収容空間内に収容されるように構成されている。つまり、多関節ロボットアーム2は、テーブル1に載置された患者10に対して手術や処置を行う位置にテーブル1を移動させた場合に、折り畳まれて、平面視において(Z方向に見て)、テーブル1の下方に完全に隠れるように構成されている。また、折り畳まれた姿勢の多関節ロボットアーム2は、テーブル1の長手方向と平行な方向における長さがテーブル1の長手方向の長さの1/2以下である。
As shown in FIG. 2, the articulated
また、多関節ロボットアーム2は、テーブル1の高さを500mmまで下げることが可能である。これにより椅子に座って行う手術に対応することが可能である。また、多関節ロボットアーム2は、テーブル1の高さを1100mmまで上げることが可能である。
Further, the articulated
図6に示すように、本実施形態では、多関節ロボットアーム2を、テーブル1のX2側に寄せて配置した場合、最大撮像可能範囲としてX方向において距離D1分だけ、X線撮像装置300により撮像が可能である。つまり、多関節ロボットアーム2を、テーブル1のX2側に寄せて配置した場合、X方向において、テーブル1の下方に距離D1分空間が確保される。距離D1は、たとえば、X線透過部11のX方向の長さと略等しい。つまり、本実施形態のロボット手術台100では、患者10の略全身をX線撮像装置300により撮像することが可能である。
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, when the articulated
図7に示すように、本実施形態では、多関節ロボットアーム2を、水平方向のX2方向に最大限伸ばした場合、最少撮像可能範囲としてX方向において距離D2分だけ、X線撮像装置300により撮像が可能である。つまり、多関節ロボットアーム2を、水平方向のX2方向に最大限伸ばした場合、X方向において、テーブル1の下方に距離D2分空間が確保される。距離D2は、たとえば、X線透過部11のX方向の長さの1/2以上である。つまり、本実施形態のロボット手術台100では、最少でも患者10の全身の半分以上をX線撮像装置300により撮像することが可能である。本実施形態において、たとえば、D1は1800mm、D2は1540mmである。
As shown in FIG. 7, in the present embodiment, when the articulated
また、多関節ロボットアーム2は、少なくとも1つの水平関節(221、222および223のうち少なくとも1つ)により、テーブル1を鉛直方向(Z方向)の軸線回りにヨー回転させるように構成されている。たとえば、多関節ロボットアーム2は、一番下の水平関節221、または、一番上の水平関節223により、テーブル1をヨー回転させるように構成されている。あるいは、多関節ロボットアーム2は、複数の水平関節を連動して駆動して、テーブル1をヨー回転させるように構成されている。
Further, the articulated
また、図8に示すように、多関節ロボットアーム2は、少なくとも1つの垂直関節(231、232および233のうち少なくとも1つ)により、テーブル1を長手方向(X方向)の軸線回りにロール回動させるように構成されている。たとえば、多関節ロボットアーム2は、一番下の垂直関節231、または、一番上の垂直関節233により、テーブル1をロール回動させるように構成されている。あるいは、多関節ロボットアーム2は、複数の垂直関節を連動して駆動して、テーブル1をロール回動させるように構成されている。多関節ロボットアーム2は、テーブル1をX方向に見て、水平方向に対して時計回りに角度θ1の範囲でロール回動可能であるとともに、水平方向に対して反時計回りに角度θ1の範囲でロール回動可能である。たとえば、θ1は、30度である。
Further, as shown in FIG. 8, the articulated
また、多関節ロボットアーム2は、図9に示すように、ピッチ回動機構24により、テーブル1を短手方向(Y方向)の軸線回りにピッチ回動させるように構成されている。ピッチ回動機構24は、第1支持部材241と、第2支持部材242とを含んでいる。ピッチ回動機構24は、垂直多関節アセンブリ23の他方端に支持されている。ピッチ回動機構24は、テーブル1に接続され、テーブル1をピッチ回動可能に支持している。具体的には、ピッチ回動機構24は、第1支持部材241および第2支持部材242により、テーブル1をピッチ回動可能に支持している。第1支持部材241および第2支持部材242は、テーブル1の長手方向と平行な方向(X方向)に沿って所定の距離を隔てて配置されている。第1支持部材241は、X1方向側に配置されている。第2支持部材242は、X2方向側に配置されている。また、ピッチ回動機構24は、テーブル1の短手方向(Y方向)の片方側近傍に配置されている。具体的には、ピッチ回動機構24は、テーブル1のY1方向の端部近傍に配置されている。
Further, as shown in FIG. 9, the articulated
第1支持部材241および第2支持部材242は、それぞれ、上下方向(Z方向)に移動可能に構成されている。第1支持部材241が第2支持部材242よりも低い位置に移動されると、テーブル1は、X1側が低くなるようにピッチ回動される。一方、第1支持部材241が第2支持部材242よりも高い位置に移動されると、テーブル1は、X1側が高くなるようにピッチ回動される。また、第1支持部材241および第2支持部材242が同じ高さ位置に移動されると、テーブル1は、ピッチ回動において水平となる。
The
多関節ロボットアーム2は、図9に示すように、テーブル1をY方向に見て、水平方向に対して時計回りに角度θ2の範囲でピッチ回動可能であるとともに、水平方向に対して反時計回りに角度θ2の範囲でピッチ回動可能である。たとえば、θ2は、15度である。
As shown in FIG. 9, the articulated
制御部3は、ベース21内に設置され、多関節ロボットアーム2によるテーブル1の移動を制御するように構成されている。具体的には、制御部3は、医療従事者(操作者)による操作に基づいて、多関節ロボットアーム2の駆動を制御して、テーブル1を移動させるように構成されている。
The
X線撮像装置300は、テーブル1に載置された患者10のX線投影画像を撮像可能に構成されている。X線照射部301およびX線検出部302は、Cアーム303により支持されている。X線照射部301およびX線検出部302は、Cアーム303の移動に伴って移動され、X線撮像時に、患者10の撮像位置を挟み込むように対向して配置される。たとえば、X線照射部301およびX線検出部302のうち一方がテーブル1の上方の空間に配置され、他方がテーブル1の下方の空間に配置される。また、X線撮像時には、X線照射部301およびX線検出部302を支持するCアーム303もテーブル1の上方および下方の空間に配置される。
The
X線照射部301は、図1に示すように、X線検出部302と対向するように配置されている。また、X線照射部301は、X線検出部302に向けてX線を照射可能に構成されている。X線検出部302は、X線照射部301により照射されたX線を検出するように構成されている。X線検出部302は、フラットパネルディテクタ(FPD)を含んでいる。X線検出部302は、検出したX線に基づいてX線画像を撮像するように構成されている。具体的には、X線検出部302は、検出したX線を電気信号に変換し、画像処理部(図示せず)に送信する。
As shown in FIG. 1, the
Cアーム303は、一方端にX線照射部301が接続され、他方端にX線検出部302が接続されている。Cアーム303は、略C字形状を有している。これにより、X線撮像時に、テーブル1や患者10に干渉しないように回り込んで、X線照射部301およびX線検出部302を支持することが可能である。Cアーム303は、テーブル1に対して相対移動可能に構成されている。具体的には、Cアーム303は、X線照射部301およびX線検出部302を、テーブル1に載置された患者10に対して所望の位置に配置するように、水平方向、鉛直方向に移動可能であるとともに、水平方向の回動軸線および鉛直方向の回動軸線を中心に回動可能に構成されている。Cアーム303は、医療従事者(操作者)による操作に基づいて、駆動部(図示せず)により、移動される。また、Cアーム303は、医療従事者(操作者)の手動により移動可能に構成されている。
The C-
(本実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of this embodiment)
In this embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、上記のように、出力部材6を回転可能に支持するクロスローラベアリング434と、外輪部71と内輪部72と外輪部71に設けられた複数のニードル73とを含むニードルベアリング7とを設け、内輪部72と外輪部71に設けられたニードル73とを、所定の間隔を隔てて離間して配置する。これにより、関節(水平関節221〜223、垂直関節231〜233)にかかる負荷が大きくない場合には、小型で高い耐荷重性を有するクロスローラベアリング434により出力部材6を支持するとともに、負荷がクロスローラベアリング434で支持可能な負荷より大きくなった場合には、さらにニードルベアリング7により出力部材6を支持することができる。その結果、多関節ロボットアーム2の関節の小型化を図りながら、多関節ロボットアーム2の駆動する部分を支持する軸受の耐性を確保することができる。これにより、関節の小型化を図ることができるので、多関節ロボットアーム2の小型化を図ることができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、関節(水平関節221〜223、垂直関節231〜233)にかかる負荷により内輪部72がニードル73に接触した場合に、ニードルベアリング7が、出力部材6を回転可能に支持する第2軸受として機能するように構成する。これにより、関節(水平関節221〜223、垂直関節231〜233)にかかる負荷が大きくなった場合に、第2軸受としてのニードルベアリング7により出力部材6を支持することができるので、負荷が大きい場合でも安定して出力部材6を支持することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, when the
また、本実施形態では、上記のように、ニードルベアリング7を、内輪部72が固定配置され、外輪部71が出力部材6と一体化されるように構成する。これにより、出力部材6とともにニードルベアリング7の外輪部71を内輪部72に対して回動させて、関節(水平関節221〜223、垂直関節231〜233)を駆動させることができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、第1軸受としてのクロスローラベアリング434を、外輪が固定配置され、内輪が出力部材6と一体化されるように構成する。これにより、第1軸受としてのクロスローラベアリング434および第2軸受としてのニードルベアリング7により固定配置される部分を挟み込むことができる。通常は、クロスローラベアリング434により出力部材6を支持するので、クロスローラベアリング434およびニードルベアリング7の両方により出力部材6を支持する場合と異なり、常にクロスローラベアリング434およびニードルベアリング7に余計な応力がかかるのを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、減速機42および43を、波動歯車減速機により構成する。これにより、波動歯車減速機を用いて、減速機42および43の小型化を図りながら、効果的に減速を行うことができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム2を、ベース21が設置される設置面に対して略垂直なベース回転軸回りに回転可能にベース21に支持され、減速機42の出力軸が、ベース回転軸に略直交する方向に配置されるように構成する。これにより、水平方向に回動軸を有する垂直関節231〜233の負荷に対する耐性を確保することができるので、大きな体重を有する患者10がテーブル1に載置された場合でも、テーブル1を上下方向(Z方向)に安定して移動させることができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the articulated
また、本実施形態では、上記のように、関節駆動機構4に、モータ41の回転が伝達され、伝達された回転を減速して減速機43に出力する減速機42を設ける。これにより、減速機42および43により2段階で減速を行うことができるので、大きな出力トルクを得ることができる。その結果、大径の減速機を使わなくても大きな出力トルクを得ることができるので、関節の大径化を抑制することができる。また、モータ41の最大出力を小さくすることができるので、モータ41を小さくすることができる。その結果、関節(水平関節221〜223、垂直関節231〜233)の小型化を図ることができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、モータ41に、電磁ブレーキ41bを内蔵し、関節駆動機構4に、モータ41の出力回転軸に取り付けられた電磁ブレーキ44を設ける。これにより、電磁ブレーキ41bおよび44の2段階のブレーキにより関節を制動することができるので、電力停止時に一方の電磁ブレーキが故障した場合であってもテーブル1が急に下降するのを確実に抑制することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
(変形例)
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
(Modification example)
It should be noted that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not considered to be restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiment, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
たとえば、上記実施形態では、ハイブリッド手術室にX線撮像装置が設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ハイブリッド手術室に患者の磁気共鳴画像を撮像する磁気共鳴イメージング装置が設けられていてもよい。なお、ハイブリッド手術室に、X線撮像装置および磁気共鳴イメージング装置の両方が設けられていてもよい。 For example, in the above embodiment, an example of a configuration in which an X-ray imaging device is provided in a hybrid operating room has been shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the hybrid operating room may be provided with a magnetic resonance imaging device that captures a magnetic resonance image of a patient. The hybrid operating room may be provided with both an X-ray imaging device and a magnetic resonance imaging device.
また、上記実施形態では、ロボット手術台をハイブリッド手術室に設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ロボット手術台をハイブリッド手術室以外の手術室に設けてもよい。 Further, in the above embodiment, an example of the configuration in which the robot operating table is provided in the hybrid operating room is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the robot operating table may be provided in an operating room other than the hybrid operating room.
また、上記実施形態では、本発明の関節駆動機構をロボット手術台の多関節ロボットアームに設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明の関節駆動機構をロボット手術台以外の多関節ロボットアームに設けてもよい。たとえば、本発明の関節駆動機構を、産業用、医療用、家庭用などのロボットの多関節ロボットアームに設けてもよい。 Further, in the above embodiment, an example of the configuration in which the joint drive mechanism of the present invention is provided on the articulated robot arm of the robot operating table is shown, but the present invention is not limited to this. The joint drive mechanism of the present invention may be provided on an articulated robot arm other than the robot operating table. For example, the joint drive mechanism of the present invention may be provided on an articulated robot arm of a robot for industrial use, medical use, home use, or the like.
また、上記実施形態では、減速機を波動歯車減速機により構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、減速機を、偏心揺動型遊星歯車減速機により構成してもよい。この場合、偏心揺動型遊星歯車減速機は、第1段減速部と、第2段減速部と、を含み、第1段減速部は、入力ギアと、入力ギアよりも多い歯数を有するスパーギアと、を有し、第2段減速部は、偏心部を有しスパーギアに連結された回転軸と、内歯歯車と、偏心部に係合して偏心回転し、内歯歯車に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する外歯遊星歯車と、を有し、偏心揺動型遊星歯車減速機は、入力ギアに回転が伝達され、出力回転軸が外歯遊星歯車の自転に伴い回転するように構成してもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which the speed reducer is configured by a strain wave gearing speed reducer is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, for example, the speed reducer may be configured by an eccentric swing type planetary gear speed reducer. In this case, the eccentric swing type planetary gear reducer includes a first-stage reduction gear and a second-stage reduction gear, and the first-stage reduction gear has an input gear and a larger number of teeth than the input gear. The second-stage reduction gear has an eccentric portion, and has an eccentric portion and is connected to the spur gear. The rotation shaft, the internal gear, and the internal gear engage with the eccentric portion to rotate eccentrically and inscribe in the internal gear. The eccentric swing type planetary gear reducer has an external tooth planetary gear that rotates while moving the meshing position, and the rotation is transmitted to the input gear, and the output rotation shaft rotates with the rotation of the external tooth planetary gear. It may be configured to do so.
また、上記実施形態では、ニードルベアリングの内輪部が固定配置されており、外輪部が出力部材と一体化されている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ニードルベアリングの外輪部を固定配置し、内輪部を出力部材と一体化してもよい。 Further, in the above embodiment, an example of a configuration in which the inner ring portion of the needle bearing is fixedly arranged and the outer ring portion is integrated with the output member is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the outer ring portion of the needle bearing may be fixedly arranged, and the inner ring portion may be integrated with the output member.
また、上記実施形態では、第1軸受としてのクロスローラベアリングの外輪が固定配置されており、内輪が出力部材と一体化されている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1軸受の内輪を固定配置し、外輪を出力部材と一体化してもよい。 Further, in the above embodiment, an example of a configuration in which the outer ring of the cross roller bearing as the first bearing is fixedly arranged and the inner ring is integrated with the output member is shown, but the present invention is not limited to this. .. In the present invention, the inner ring of the first bearing may be fixedly arranged and the outer ring may be integrated with the output member.
また、上記実施形態では、水平多関節アセンブリが3つの水平関節を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、水平多関節アセンブリが2つの水平関節を有していてもよいし、4つ以上の水平関節を有していてもよい。 Further, in the above embodiment, an example of the configuration in which the horizontal articulated assembly has three horizontal joints is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the horizontal articulated assembly may have two horizontal joints or may have four or more horizontal joints.
また、上記実施形態では、垂直多関節アセンブリが3つの垂直関節を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、垂直多関節アセンブリが2つの垂直関節を有していてもよいし、4つ以上の垂直関節を有していてもよい。 Further, in the above embodiment, an example of the configuration in which the vertical articulated assembly has three vertical joints is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the vertical articulated assembly may have two vertical joints or may have four or more vertical joints.
また、上記実施形態では、多関節ロボットアームに、3つ連続して水平関節を設けるとともに、3つ連続して垂直関節を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、多関節ロボットアームとして、互いに隣接する関節の回動軸が直交する部分を複数有する垂直多関節ロボットを用いてもよい。 Further, in the above embodiment, an example of a configuration in which three consecutive horizontal joints and three consecutive vertical joints are provided on the articulated robot arm has been shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, for example, as an articulated robot arm, a vertical articulated robot having a plurality of portions whose rotation axes of adjacent joints are orthogonal to each other may be used.
また、上記実施形態では、3つの水平関節および3つの垂直関節に、ニードルベアリングを設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、複数の関節のうち少なくとも1つの関節にニードルベアリングを設けてもよい。たとえば、垂直関節のみにニードルベアリングを設けてもよい。 Further, in the above embodiment, an example of a configuration in which needle bearings are provided at three horizontal joints and three vertical joints has been shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, for example, needle bearings may be provided in at least one of a plurality of joints. For example, needle bearings may be provided only in the vertical joints.
また、上記実施形態では、多関節ロボットアームが7の自由度を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、多関節ロボットアームが6以下の自由度を有していてもよいし、8以上の自由度を有していてもよい。 Further, in the above embodiment, an example of the configuration in which the articulated robot arm has 7 degrees of freedom is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the articulated robot arm may have 6 or less degrees of freedom, or may have 8 or more degrees of freedom.
また、上記実施形態では、1つの関節に2つの減速機を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、1つの関節に1つの減速機を設けてもよいし、3つ以上の減速機を設けてもよい。 Further, in the above embodiment, an example of a configuration in which two speed reducers are provided in one joint is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, one speed reducer may be provided for one joint, or three or more speed reducers may be provided.
また、上記実施形態では、1つの関節に2つの電磁ブレーキを設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、1つの関節に1つの電磁ブレーキを設けてもよいし、3つ以上の電磁ブレーキを設けてもよい。 Further, in the above embodiment, an example of a configuration in which two electromagnetic brakes are provided on one joint is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, one electromagnetic brake may be provided for one joint, or three or more electromagnetic brakes may be provided.
また、上記実施形態では、ベースが床に埋設されて固定されている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ベースが床の上に固定されていてもよい。 Further, in the above embodiment, an example of the configuration in which the base is embedded and fixed in the floor is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the base may be fixed on the floor.
1:テーブル、2:多関節ロボットアーム、4:関節駆動機構(多関節ロボットアームの関節駆動機構)、6:出力部材、7:ニードルベアリング(第2軸受)、21:ベース、41:モータ、41b:電磁ブレーキ(第1電磁ブレーキ)、42:減速機(第2減速機)、43:減速機(第1減速機)、44:電磁ブレーキ(第2電磁ブレーキ)、71:外輪部、72:内輪部、73:ニードル、100:ロボット手術台、221、222、223:水平関節(関節)、231、232、233:垂直関節(関節)、434:クロスローラベアリング(第1軸受) 1: Table, 2: Articulated robot arm, 4: Joint drive mechanism (joint drive mechanism of articulated robot arm), 6: Output member, 7: Needle bearing (second bearing), 21: Base, 41: Motor, 41b: Electromagnetic brake (first electromagnetic brake), 42: reducer (second reducer), 43: reducer (first reducer), 44: electromagnetic brake (second electromagnetic brake), 71: outer ring, 72 : Inner ring, 73: Needle, 100: Robot operating table, 221 222, 223: Horizontal joint (joint), 231, 232, 233: Vertical joint (joint), 434: Cross roller bearing (first bearing)
Claims (13)
前記モータに接続され、出力軸が関節の回転軸線と一致する減速機と、
前記減速機の前記出力軸に接続された出力部材と、
前記出力部材を回転可能に支持する第1軸受と、
外輪部と、内輪部と、前記外輪部に設けられた複数のニードルとを含むニードルベアリングとを備え、
前記外輪部および前記内輪部のうち一方は、前記出力部材に接続されており、
前記内輪部と、前記外輪部に設けられた前記複数のニードルの各々とは、所定の間隔を隔てて離間して配置されており、
前記関節にかかる負荷により前記内輪部が前記ニードルに接触した場合に、前記ニードルベアリングは、前記出力部材を回転可能に支持する第2軸受として機能するように構成されている、多関節ロボットアームの関節駆動機構。 With the motor
A reducer that is connected to the motor and whose output shaft coincides with the rotation axis of the joint.
An output member connected to the output shaft of the speed reducer and
A first bearing that rotatably supports the output member,
A needle bearing including an outer ring portion, an inner ring portion, and a plurality of needles provided on the outer ring portion is provided.
One of the outer ring portion and the inner ring portion is connected to the output member.
The inner ring portion and each of the plurality of needles provided on the outer ring portion are arranged at a predetermined distance from each other.
When the inner ring portion comes into contact with the needle due to a load applied to the joint, the needle bearing is configured to function as a second bearing that rotatably supports the output member of the articulated robot arm. Joint drive mechanism.
複数の前記関節のうちの少なくとも1つの前記関節を駆動する駆動機構が、請求項1〜6のいずれか1項に記載された多関節ロボットアームの関節駆動機構である、多関節ロボットアーム。 Equipped with multiple joints
The articulated robot arm, wherein the driving mechanism for driving at least one of the plurality of joints is the joint driving mechanism of the articulated robot arm according to any one of claims 1 to 6.
一方端がベースに支持され、他方端が前記テーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、
前記多関節ロボットアームは、複数の関節と、複数の前記関節をそれぞれ駆動する複数の関節駆動機構を含み、
複数の前記関節駆動機構のうちの少なくとも1つの前記関節駆動機構は、
モータと、
前記モータに接続され、出力軸が前記関節の回転軸線と一致する第1減速機と、
前記第1減速機の前記出力軸に接続された出力部材と、
前記出力部材を回転可能に支持する第1軸受と、
外輪部と、内輪部と、前記外輪部に設けられた複数のニードルとを含むニードルベアリングとを含み、
前記外輪部および前記内輪部のうち一方は、前記出力部材に接続されており、
前記内輪部と、前記外輪部に設けられた前記複数のニードルの各々とは、所定の間隔を隔てて離間して配置されており、
前記関節にかかる負荷により前記内輪部が前記ニードルに接触した場合に、前記ニードルベアリングは、前記出力部材を回転可能に支持する第2軸受として機能するように構成されている、ロボット手術台。 A table for patient placement and
An articulated robot arm, one end supported by a base and the other end supporting the table.
The articulated robot arm includes a plurality of joints and a plurality of joint drive mechanisms for driving the plurality of joints.
At least one of the plurality of joint drive mechanisms is
With the motor
A first reducer connected to the motor and whose output shaft coincides with the rotation axis of the joint.
An output member connected to the output shaft of the first speed reducer and
A first bearing that rotatably supports the output member,
A needle bearing including an outer ring portion, an inner ring portion, and a plurality of needles provided on the outer ring portion.
One of the outer ring portion and the inner ring portion is connected to the output member.
The inner ring portion and each of the plurality of needles provided on the outer ring portion are arranged at a predetermined distance from each other.
A robot operating table configured to function as a second bearing that rotatably supports the output member when the inner ring portion comes into contact with the needle due to a load applied to the joint.
前記第1軸受は、外輪が固定配置されており、内輪が前記出力部材と一体化されている、請求項8または9に記載のロボット手術台。 In the needle bearing, the inner ring portion is fixedly arranged, and the outer ring portion is integrated with the output member.
The robot operating table according to claim 8 or 9, wherein the first bearing has an outer ring fixedly arranged and an inner ring integrated with the output member.
前記第1減速機の前記出力軸が、前記ベース回転軸に略直交する方向に配置されている、請求項8〜10のいずれか1項に記載のロボット手術台。 The articulated robot arm is rotatably supported by the base around a base rotation axis that is substantially perpendicular to the installation surface on which the base is installed.
The robot operating table according to any one of claims 8 to 10, wherein the output shaft of the first speed reducer is arranged in a direction substantially orthogonal to the base rotation shaft.
前記関節駆動機構は、前記モータの出力回転軸に取り付けられた第2電磁ブレーキをさらに含む、請求項8〜12のいずれか1項に記載のロボット手術台。 The motor has a built-in first electromagnetic brake.
The robot operating table according to any one of claims 8 to 12, wherein the joint drive mechanism further includes a second electromagnetic brake attached to the output rotation shaft of the motor.
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