医疗用机械手的制作方法_4

文档序号:9509202阅读:来源:国知局
30或关节31传递驱动力。
为此,每个第一传递构件41被布置在中间构件3的联接的时候面向每个第一中间传递构件26的位置处,并且在每个第一传递构件紧靠每个面向第一中间传递构件26的状态下能够在联接端面4d与联接端面3A之间前进和缩回。
在本实施方式中,第一传递构件41总体上是棒状的,并且具有宽度W1X厚度H3的横截面形状。然而,齿条部41a被形成于近端侧上的第一传递构件41的一个侧面上。此外,厚度H3被设定为等于或小于第一中间传递构件26的厚度hi。
作为第一传递构件41的材料,为了传递驱动力包括适当的硬度的材料是优选的;例如,可以使用金属。 具有不带有齿条部41a的矩形横截面的棒状远端轴部41b被形成于第一传递构件41的远端侧上。远端轴部41b通过轴部32的引导孔4j被插入,以便能够向前或缩回。
此外,在齿条部41a指向径向外侧的状态下,形成齿条部41a的近端侧上的第一传递构件41的部分被容纳在具有可滑动地保持第一传递构件41的宽度W1的引导槽4i中。
在本实施方式中,如果往复驱动单元40A、40B、40C、和40D分别被称为对应于第一传递构件41A、41B、41C、和41D,第一传递构件41B和41D向钳子部30传递驱动力,并且第一传递构件41A和41C向关节31传递驱动力。
第二传递构件43是杆状构件,其在耦合在联接端面4d中的中间构件3的第二中间传递构件25的向前的时候,在与第二中间传递构件25相同的方向上沿着中心轴02的方向,在来自第二中间传递构件25的驱动力下移动。在本实施方式中,第二传递构件总体上是基本上棒状的,并且具有宽度W1 X厚度H4的横截面形状。然而,第二传递构件43的一个侧面形成有具有与第一传递构件41的齿条部41a相同的形状的齿条部43a。此外,厚度H4被设定为等于或小于第二中间传递构件25的厚度h2。
作为第二传递构件43的材料,为了传递驱动力包括适当的硬度的材料是优选的;例如,可以使用金属。
调节第二传递构件43的前进和缩回量并且从外面手动地操作第二传递构件43的位置的操作构件44被设置,以便从齿条部43a的后表面侧上的第二传递构件43的侧面伸出。
在齿条部43a指向径向内侧的状态下,具有这种构造的第二传递构件43被容纳在可滑动地保持第二传递构件43的引导槽4k中。
引导槽4k是在第二传递构件外壳部4c内部延伸以在沿着中心轴04的方向上穿透的凹槽部分,并且具有在与齿条部43a相对的第二传递构件43的侧面上滑动的凹槽底面以及引导与齿条部43a相邻的第二传递构件43的侧面的凹槽侧面。
在引导槽4k的凹槽底面,长孔形阻挡凹槽4b沿着引导槽的纵向穿透。第二输入构件43的构件44通过阻挡凹槽4b的内部被插入。
为此,可以通过纵向上阻挡凹槽4b的开口量调整第二传递构件43前进和缩回的距离。
朝向第二传递构件43伸出的突起4n被设置在除了引导槽4k的近端侧以外的引导槽4k的凹槽侧面上。突起4n不被设置的范围是第二中间传递构件25可以从联接端面4d向前的范围。
同时,第二传递构件43的侧面被设置有接合突起4n的阶梯部43c,并且因此,当第二传递构件43前进和缩回时,与齿条部43a相对的第二传递构件43的侧面能够进入接触并且在引导槽4k的凹槽底面上滑动。
引导槽4i和4k可以包括分别适合于第一传递构件41和第二传递构件43的两个单独的矩形引导孔。在本实施方式中,然而,引导槽由在径向上彼此连通的矩形横截面凹槽组成,开口到接合孔4e,并且在径向是长的。S卩,引导槽4k被形成于径向内侧上的矩形凹槽的凹槽底部处,并且引导槽4i被形成于径向外侧上的凹槽的开口部分处。
为此,如果杆状构件在圆周方向上具有等于或小于引导槽的宽度W1的宽度,具有比第一传递构件41和第二传递构件43更大的横截面的杆状构件可以被插入到引导槽4i和4k中。
小齿轮42是接合第一传递构件41的齿条部41a和第二传递构件43的齿条部43a的齿轮。
在旋转轴被施力到手术器具单元4的近端侧的状态下,小齿轮42的旋转轴42a被可旋转地支撑在距离联接端面4d基本上恒定的位置。
在本实施方式中,如图13B所示,在沿着中心轴04(在图13B中未示出,并且参照图13A)的方向上延伸的引导孔4m被设置在第二传递构件外壳部4c和近端部4a中,该近端部4a从一侧覆盖小齿轮42,并且由可滑动地保持在引导孔4m中的滑块42b可旋转地支撑旋转轴42a。
由布置在引导孔4m内的远端侧(图13B中所示的左侧)上的螺旋弹簧18 (手术器具单元侧施力构件)将滑块42b朝向近端侧施力。
为此,由于即使在齿条部41a和43a之间存在间隙小齿轮42被施力到近端侧,小齿轮接合齿条部41a和43a而没有卡嗒响。
此外,引导孔4m内的螺旋弹簧18也将整个第一传递构件41和整个第二传递构件43施力到近端侧。
在本实施方式中,如图11所示,提供了两组具有这种构造的往复驱动单元40,以便在正交于中心轴02的双轴方向上面向彼此。此外,即使在任何往复驱动单元40中,与第二中间传递构件25相比,第一中间传递构件26被布置在联接端面4d的中心侧上。此外,当在联接端面4d中第一中间传递构件26和第二中间传递构件25被联接在一起的方向被定义为往复驱动单元40的布置方向时,各自的往复驱动单元40被径向地布置在手术器具单元4的中心轴04的周围。
此外,如图14所示,手术器具驱动单元2的联接突起28被插入到中间构件3的接合孔3c,中间构件3的联接突起27被插入到手术器具单元4的接合孔4e,并且联接端面2d和3B以及联接端面3A和4d被推入,以便分别紧靠彼此。因此,各自的接合部20被锁定到锁定表面3g和4g。这样,在本实施方式中,由与各自的中心轴02、03、和04同轴地被布置并且在沿着各自中心轴的方向被插入的手术器具驱动单元2、中间构件3、以及手术器具单元4完成联接。
因此,如图2所示,手术器具单元4、中间构件3、以及手术器具驱动单元2被联接在一起,并且因此,医疗用机械手被装配。
此时,手术器具单元4、中间构件3、以及手术器具驱动单元2通过联接突起27和28被设置在中心轴04、03、和02的周围,并且被径向地布置的往复驱动单元40、引导孔3d和3e、以及往复驱动单元10的布置位置彼此对齐。
为此,在径向外侧上的引导槽4k的凹槽底面、引导孔3d、和引导槽2 j的位置以及在圆周方向上各自的凹槽侧面的位置彼此对齐。此外,在径向内侧上的引导槽4i的凹槽底面、引导孔3e、和引导槽2k的位置彼此对齐。此外,在圆周方向上的引导槽4i的凹槽侧面、弓I导孔3e、和引导槽2k的位置彼此对齐。
此外,各自的往复驱动单元10和40经由中间构件3的第二中间传递构件25和第一中间传递构件26面向彼此。此外,小齿轮42被施力旋转轴42a的螺旋弹簧18施力到近端侧。
为此,如图15所示,第一输入构件11的远端部和第一传递构件41的近端部分别紧靠第一中间传递构件26的近端部和远端部。
此外,第二输入构件13的远端部和第二传递构件43的近端部分别紧靠第二中间传递构件25的近端部和远端部。
将采取医疗用机械手是从臂200a(例如,附接到上述从臂200a至200d中的一个)的情况作为示例描述当使用构造为上述的医疗用机械手1时的操作。
图16A、16B、和16C是本发明的第一实施方式的医疗用机械手的主要部分的示意性操作说明视图。
首先,在上述医疗用机械手系统中,操作者Op安装装配为上述的医疗用机械手1来代替手术器具240a、适配器220a、以及从臂200a,并且将手术器具驱动单元电连接到从控制电路400。此外,如果必要,为其他手术器具的手术器具240b至240d连接到适配器220b至
220do
如果操作者Op在相应的主臂上执行预定的操作,相关从臂的电源单元经由从控制电路400a被驱动。在相关的电源单元中产生的电力经由适配器被转换成直线运动或旋转运动。
例如,如果使用医疗用机械手1的操作被输入,手术器具驱动单元2的每个电机16被根据操作量来旋转。
每个电机16的旋转运动被每个直线运动转换器15转换为相应的直线运动,从而在沿着中心轴纵2的方向上前进和缩回连接到每个直线运动转换器15的第一输入构件11的近端轴部lib。
当电机16被停止时,如图16A所示,在联接端面2d和3B中,第一输入构件11和第一中间传递构件26面向彼此,并且第二输入构件13和第二中间传递构件25面向彼此,并且在联接端面3A和4d中,第一中间传递构件26和第一传递构件41面向彼此,并且第二中间传递构件25和第二传递构件43面向彼此。
联接到动作体等的链接的第一传递构件41的远端部位于初始位置S。
此外,尽管在视图16A中未特别地示出,引导槽4k、引导孔3d、和引导槽2j ;以及引导槽41、引导孔3e、和引导槽2k如上所述都彼此对齐。为此,在联接端面2d和3B中,第一输入构件11和第一中间传递构件26、以及第二输入构件13和第二中间传递构件25能够在轴向上朝向彼此前进和从彼此缩回。此外,在联接端面3A和4D中,中间传递构件26和第一传递构件41、以及第二中间传递构件25和第二传递构件43能够在轴向上朝向彼此前进和从彼此缩回。
首先,如图16B所示,当第一输入构件11已经向远端侧前进ΔΧ时,第一中间传递构件26的近端部通过被第一输入构件11按压接收驱动力,并且从而移动到远端侧。
此外,紧靠第一中间传递构件26的远端侧的第一传递构件41的近端部通过被第一中间传递构件26按压接收驱动力。由于第一输入构件11、第一中间传递构件26、以及第一传递构件41的压缩刚度与驱动力相比足够大,即使由于动作体的负载在各自的构件中产生压力,与AX相比压缩形变量是可以忽略的。为此,第一传递构件41的远端也从初始位置S向远端侧移动ΔΧ。
因此,驱动力被从第一传递构件41传递到动作体,并且动作体被驱动。
同时,当第一输入构件11和第一传递构件41移动到远端侧时,以附图所示的顺时针旋转来旋转与每个齿条部41a接合的小齿轮42。结果,传递到第一输入构件11和第一传递构件41的驱动力也经由小齿轮42被传递到第二输入构件13和第二传递构件43。 因此,第二输入构件13和第二传递构件43向近端侧缩回△ X,这是与第一输入构件11和第一传递构件41相反的方向,并且夹在第二输入构件13与第二传递构件43之间的第二中间传递构件也想近端侧缩回AX。
接着,如图16C所示,当第一输入构件11已经从图16A的状态向近端侧缩回ΔΥ,第一输入构件11趋向于从第一中间传递构件26的近端部分离。因此,驱动力不是直接从第一输入构件11传递到第一中间传递构件26。
然而,当第一输入构件11缩回时,第二输入构件13被施力构件13b的施力力压到远端侧,第二传递构件13将第二传递构件43压到远端侧。此外,驱动力经由小齿轮42被从第二传递构件43传递到第一传递构件41。S卩,驱动力和位移通过小齿轮42被从第二传递构件43反转和传递到第一传递构件41,并且第一传递构件41缩回Δ Y。
因此,第一传递构件41的远端部从初始位置S缩回ΛΥ,驱动力被传递到动作体,并且动作体被驱动。
同时,由于第一中间传递构件26的远端部被第一传递构件41的近端部向近端侧按压并缩回A Y,第一中间传递构件26缩回ΔΥ,并且维持第一中间传递构件26与第一输入构件11之间的邻接状态。
这样,根据本实施方式的医疗用机械手1,当第一输入构件11前进到远端侧或缩回到近端侧时,第一传递构件41可以前进和缩回,以便跟随第一输入构件11的移动,因为往复驱动单元10和40包括反转驱动力和位移的动作。
在医疗用机械手1中,第一输入构件11和第二输入构件13被成对布置在为在相对于手术器具单元2的连接和分离的方向上的端部的联接端面2d上,能够在互相相反的方向上前进和缩回,并且组成当前进到手术器具单元4侧时在前进方向上传递驱动力的输入构件。
此外,小齿轮42与第一传递
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