一种直线运动机构及手术台车的制作方法

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种直线运动机构及手术台车。

背景技术：

如图5所示，手术台车包括底座100、设于底座100上的回转立柱300、设于回转立柱300上端的横梁和设于横梁上的机械手200等结构，回转立柱上的直线运动机构用于承受升降体(图5中升降体为横梁与机械手200)的重量，将来自升降体的横向弯矩传递给回转立柱，并驱动升降体上下运动，同时在升降过程中可以根据控制要求随时停止，并长期、可靠地保持在需要的位置。为了实现更好的手术操作，要求升降体的轴向行程长，且能够在任意位置停止并锁定，在众多驱动方式中优选(滚珠)丝杆螺母的驱动方式。

目前，丝杆螺母的安装方式主要有以下三种：a、固定-固定式；b、固定-支持式；c、固定-自由式。对于a和b两种安装方式，丝杆固定端和支持端的基座都需要安装在固定的基板上，负载体安装在螺母上，通过电机带动丝杆旋转，螺母可以带动负载体作直线往复运动，在固定-自由式的安装方式中，丝杆固定端的基座安装在基板上，自由端悬空，负载体安装在螺母上，通过电机带动丝杆旋转，螺母可以带动负载体作直线往复运动。

对于安装方式a和b，都需要将固定端和支持端的基座安装在固定的基板上，如果负载体的本体需要超出支持端，①需要在负载体上开槽，以避开支持端的基座，但会削弱负载体的侧向刚度；②或者将负载体轴向与丝杆轴线平行偏移足够的距离，通过连接板刚性连接螺母和负载体，但丝杆会受到横向弯矩，对丝杆的性能和安全造成影响。对于安装方式c，虽然能够满足负载体超出自由端的需求，但这种安装方式只适合于丝杆的固定端在上端、负载体从下端超出的情况，适用范围小。

现有手术台车上的回转立柱一般是封闭的矩形、圆形或者正方形，内部不容纳零部件或者不作为容纳零部件的主体结构，直线运动机构一般设置在回转立柱的外表面，即立柱内置，负载外置，在同等截面积下，立柱刚度相对较弱，负载能力低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种可平衡径向力矩的直线运动机构，以及装有该直线运动机构的手术台车。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种直线运动机构，设于由底板和若干侧板构成的回转立柱内，包括一端连接于底板上的丝杆、用于驱动丝杆绕自身中轴线旋转的电机、配合设于丝杆上的螺母以及与螺母固连的立柱基板，所述丝杆的轴线与侧板平行，所述的立柱基板与丝杆的轴线平行，所述的立柱基板与其中一个与之平行的侧板之间设有沿丝杆的轴向导向的导向结构一，所述的立柱基板远离导向结构一的一侧设有与立柱基板平行的拖板，所述丝杆的另一端与拖板连接，所述的拖板与立柱基板之间设有沿丝杆的轴向导向的导向结构二。

回转立柱由一个底板和四个侧板构成，底板与侧板垂直，回转立柱的横截面呈矩形，直线运动机构设于回转立柱内且驱动立柱基板沿回转立柱的长度方向运动，立柱基板远离底板的一端要高于侧板的顶部。由于螺母与丝杆配合设置，当电机驱动丝杆回转时，丝杆的旋转运动转为螺母的直线运动，同时立柱基板与螺母固连，当螺母直线运动时将带动立柱基板直线运动，升降体的全部重量作用在立柱基板上，通过设置的导向结构一可平衡径向力矩，通过导向结构二将拖板设置在立柱基板上，可大大缩减直线运动机构的横向尺寸。

在上述的一种直线运动机构中，所述的导向结构一包括固定在侧板上的至少一条主导轨和滑动设于主导轨上的主滑块，每一条主导轨上至少设有一个主滑块，上述的立柱基板与所有的主滑块固连。当立柱基板直线运动时，带动所有的主滑块在与之配合的主导轨上运动。主导轨和主滑块对立柱基板起到导向和限位的作用，同时平衡径向扭矩。

在上述的一种直线运动机构中，所述的主导轨为两条且相互平行的设于同一侧板上，每条所述的主导轨上均设有两个主滑块，所述的立柱基板跨设在两条主导轨上，所述的丝杆在设有主导轨的侧板上的投影线至两条主导轨的距离相等。即丝杆与两条主导轨对中设置，稳定性高。同一主导轨上的两个主滑块之间的距离小于或等于侧板长度的二分之一。主滑块应尽量设置在立柱基板靠近底板的一端处。

在上述的一种直线运动机构中，所述的导向结构二包括至少一条固定在立柱基板远离主滑块一侧的副导轨和滑动设于副导轨上的副滑块，所述的副导轨与主导轨平行，且每一条副导轨上至少设有一个副滑块，上述的拖板与所述的副滑块固连。

在上述的一种直线运动机构中，所述的副导轨为两条且相互平行设置，每条所述的副导轨上均设有两个副滑块，所述的拖板跨设在两条副导轨上，所述的丝杆在立柱基板上的投影线至两条主导轨的距离相等。即丝杆与两条副导轨对中设置。

在上述的一种直线运动机构中，所述的底板上固定有连接座一，所述的拖板远离副滑块的一侧固定有与连接座一相对设置的连接座二，所述丝杆的一端与连接座一转动连接，其另一端与连接座二转动连接。

具体的连接方式如下：连接座一上设有连接孔一，连接座二上设有连接孔二，将丝杆的一端穿入连接孔一内并通过轴承一实现轴向和径向限位，实现转动连接，将丝杆的另一端穿入连接孔二内并通过轴承二实现轴向和径向限位，实现转动连接。连接孔一和连接孔二同轴设置，轴承一与轴承二同轴设置。

在上述的一种直线运动机构中，所述的拖板上固定有减速机，所述减速机的输出轴通过联轴器与丝杆同轴固连，所述的电机固定在减速机上且电机的输出轴与减速机的输入轴同轴固连。即在电机与丝杆之间设置一个减速机，减速机可采用齿轮减速机。

在上述的一种直线运动机构中，所述的拖板上固定有制动器，所述的丝杆穿设在制动器内。当立柱基板运动到位后，制动器将丝杆锁定，防止丝杆继续转动。同时可在电机上也设置电机制动器，双制动器的设置增加了保险系数。

为了方便螺母与立柱基板固连，在立柱基板上固定中空的连接板，螺母固定在连接板上，丝杆穿设在连接板内。

由于副滑块、拖板、丝杆、螺母和电机等位于立柱基板的一侧，可将立柱基板设置成包围结构，将副滑块、拖板、丝杆、螺母和电机包围住，提高密封性和安全性，减小系统变形量。

一种手术台车，包括回转立柱，所述的回转立柱内设有上述的直线运动机构。

在上述的一种手术台车中，所述的回转立柱包括底板和若干垂直设于底板上的侧板，两相邻的侧板之间通过角板固连。

在上述的一种手术台车中，所述的侧板为四个。

当回转立柱具有四个侧板时，其横截面呈矩形。角板的一侧具有连接部一，连接部一上具有若干沿其长度方向均匀分布的螺纹孔，其另一侧具有连接部二，连接部二上具有若干沿其长度方向均匀分布的螺纹孔，侧板的两侧分别设有若干与螺纹孔一一对应设置的连接孔，通过连接螺栓实现固定连接。将回转立柱采用分体式结构设计，将直线运动机构设于回转立柱内，即回转立柱外置，负载内置，在受较大的横向弯矩时发生的横向变形小。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：横向尺寸小、噪音小、负载大、整体的刚度高，在同等横向尺寸下安全系数高，同等负载的前提下系统变形量小，将制动器、减速机、电机安装在拖板上，使得丝杆最低位置大大降低，最大程度的降低了手术台车的升降体可以到达的最低位置，升降体降到最低位置时可降低整体的重心高度。

附图说明

图1是本实用新型提供的直线运动机构的正视图。

图2是本实用新型提供的直线运动机构的剖视图。

图3是本实用新型提供的手术台车的部分结构示意图。

图4是本实用新型提供的手术台车的横向剖视图。

图5是背景技术中提供的手术台车的结构示意图。

图中，1、底板；2、侧板；3、丝杆；4、电机；5、螺母；6、立柱基板；7、拖板；8、主导轨；9、主滑块；10、副导轨；11、副滑块；12、连接座一；13、连接座二；14、减速机；15、制动器；16、回转立柱；17、角板。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图5所示的手术台车，包括底座100、设于底座100上的回转立柱300、设于回转立柱300上端的横梁和设于横梁上的机械手200等结构，直线运动机构设于回转立柱300内。如图1所示的直线运动机构，设于由底板1和若干侧板2构成的回转立柱内，回转立柱由一个底板1和四个侧板2构成，底板1与侧板2垂直，回转立柱的横截面呈矩形。直线运动机构包括一端连接于底板1上的丝杆3、用于驱动丝杆3绕自身中轴线旋转的电机4、配合设于丝杆3上的螺母5以及与螺母5固连的立柱基板6，丝杆3的轴线与侧板2平行，立柱基板6与丝杆3的轴线平行。直线运动机构设于回转立柱内且驱动立柱基板6沿回转立柱的长度方向运动，立柱基板6远离底板1的一端要高于侧板2的顶部。为了提高运动精度，优选滚珠丝杆与螺母5配合。

如图2所示，立柱基板6与其中一个与之平行的侧板2之间设有沿丝杆3的轴向导向的导向结构一，立柱基板6远离导向结构一的一侧设有与立柱基板6平行的拖板7，丝杆3的另一端与拖板7连接，拖板7与立柱基板6之间设有沿丝杆3的轴向导向的导向结构二。

由于螺母5与丝杆3配合设置，当电机4驱动丝杆3回转时，丝杆3的旋转运动转为螺母5的直线运动，同时立柱基板6与螺母5固连，当螺母5直线运动时将带动立柱基板6直线运动，手术台车的横梁及器械手的全部重量作用在立柱基板6上，通过设置的导向结构一可平衡径向力矩，通过导向结构二将拖板7设置在立柱基板6上，可大大缩减直线运动机构的横向尺寸。

导向结构一包括固定在侧板2上的至少一条主导轨8和滑动设于主导轨8上的主滑块9，每一条主导轨8上至少设有一个主滑块9，立柱基板6与所有的主滑块9固连。当立柱基板6直线运动时，带动所有的主滑块9在与之配合的主导轨8上运动。主导轨8和主滑块9对立柱基板6起到导向和限位的作用，同时平衡径向扭矩。

本实施例中，如图1所示，主导轨8为两条且相互平行的设于同一侧板2上，每条主导轨8上均设有两个主滑块9，立柱基板6跨设在两条主导轨8上，丝杆3在设有主导轨8的侧板2上的投影线至两条主导轨8的距离相等，即丝杆3与两条主导轨8对中设置，稳定性高。同一主导轨8上的两个主滑块9之间的距离小于或等于侧板2长度的二分之一。主滑块9应尽量设置在立柱基板6靠近底板1的一端处。

导向结构二包括至少一条固定在立柱基板6远离主滑块9一侧的副导轨10和滑动设于副导轨10上的副滑块11，副导轨10与主导轨8平行，且每一条副导轨10上至少设有一个副滑块11，拖板7与所述的副滑块11固连。

具体的，副导轨10为两条且相互平行设置，每条副导轨10上均设有两个副滑块11，拖板7跨设在两条副导轨10上，丝杆3在立柱基板6上的投影线至两条主导轨8的距离相等，即丝杆3与两条副导轨10对中设置。

如图1所示，底板1上固定有连接座一12，拖板7远离副滑块11的一侧固定有与连接座一12相对设置的连接座二13，丝杆3的一端与连接座一12转动连接，其另一端与连接座二13转动连接。

具体的连接方式如下：连接座一12上设有连接孔一，连接座二13上设有连接孔二，将丝杆3的一端穿入连接孔一内并通过轴承一实现轴向和径向限位，实现转动连接，将丝杆3的另一端穿入连接孔二内并通过轴承二实现轴向和径向限位，实现转动连接。连接孔一和连接孔二同轴设置，轴承一与轴承二同轴设置。

如图1所示，拖板7上固定有减速机14，减速机14的输出轴通过联轴器与丝杆3同轴固连，电机4固定在减速机14上且电机4的输出轴与减速机14的输入轴同轴固连。即在电机4与丝杆3之间设置一个减速机14，减速机14可采用齿轮减速机14。

如图1和图2所示，拖板7上固定有制动器15，丝杆3穿设在制动器15内。当立柱基板6运动到位后，制动器15将丝杆3锁定，防止丝杆3继续转动。同时可在电机4上也设置电机制动器，双制动器的设置增加了保险系数。

为了方便螺母5与立柱基板6固连，在立柱基板6上固定中空的连接板，螺母5固定在连接板上，丝杆3穿设在连接板内。

由于副滑块11、拖板7、丝杆3、螺母5和电机4等位于立柱基板6的一侧，可将立柱基板6设置成包围结构，将副滑块11、拖板7、丝杆3、螺母5和电机4包围住，提高密封性和安全性，减小系统变形量。

如图3所示的手术台车，包括回转立柱16，回转立柱16内设有直线运动机构，如图2所示，回转立柱包括底板1和若干垂直设于底板1上的侧板2，两相邻的侧板2之间通过角板17固连。

本实施例中，侧板2为四个。

当回转立柱16具有四个侧板2时，其横截面呈矩形。角板17的一侧具有连接部一，连接部一上具有若干沿其长度方向均匀分布的螺纹孔，其另一侧具有连接部二，连接部二上具有若干沿其长度方向均匀分布的螺纹孔，侧板2的两侧分别设有若干与螺纹孔一一对应设置的连接孔，通过连接螺栓实现固定连接。将回转立柱16采用分体式结构设计，将直线运动机构设于回转立柱16内，即回转立柱外置，负载内置，在受较大的横向弯矩时发生的横向变形小。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。