CN101697929B - 一种机械臂末端工具快速切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械臂末端工具快速切换装置，包括末端手柄、内轴、末端工具连接件和末端工具，内轴的上部与末端手柄固定连接，而内轴的下部连接有弹簧支撑盘，弹簧支撑盘的上部为弹簧压盘，弹簧支撑盘和弹簧压盘之间设置有压缩弹簧，而在内轴的下部内腔的周向位置上设置有多个孔，孔内装有钢球，钢球与弹簧压盘的内侧锥形面接触，而末端工具连接件的上部两侧设置有与钢球的弧形配合的圆弧槽，末端工具连接件通过圆弧槽与钢球的配合装配在内轴下端的内腔内，而末端工具则通过焊接或铆接的方式固定在末端工具连接件上。本发明具有结构简单、操作方便、体积小、结构紧凑、重量轻、连接可靠、切换速度快等优点。

Description

一种机械臂末端工具快速切换装置

技术领域

本发明涉及切换装置，尤其是涉及一种用于外科等微创手术机械臂的末端手术工具的夹持与快速更换的切换装置。

背景技术

在微创外科手术中，需要多名助手用力撑开切口，以拨开病人内部脏器，但是，我们知道外科手术时间一般都比较长，手术人员极易疲劳，很容易造成切口撑开不到位，不能很好隔离内部脏器与病灶的情况，以至于会严重影响医生的手术视野和操作。因此，在微创外科手术中，会采用手术辅助机械臂来辅助外科医生完成微创外科手术，外科手术辅助机械臂主要用于辅助医生撑开切口，以解决人为操作易疲劳的问题，正是由于外科手术辅助机械臂具有上述优点，其临床应用前景非常广泛。

但是，在医生手术过程中，作为辅助医生手术的机械臂，往往需要多次切换末端辅助工具，且每次切换的时间也需要很短，以便医生能及时顺利地完成手术，这就要求手术器械能简单快捷的完成切换，且能快速固定，而在现有的机械臂***中，很多都是采用多个机械臂夹持不同的手术器械，如果需要在同一手术中，随时更换不同的手术器械进行不同的操作，就需要更换整个机械臂，这样会大大增加***成本。另外，在已有的采用同一个机械臂的一些末端工具切换装置，大都存在切换麻烦、切换时间长、连接不可靠等问题，极大地影响了医生手术质量和效果。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑、体积小、重量轻、连接可靠、切换速度快、操作方便的机械臂末端工具快速切换装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种机械臂末端工具快速切换装置，其特征在于：包括末端手柄、内轴、末端工具连接件和末端工具，其中，末端手柄的下部设置有内孔，内轴的上部深入到末端手柄的内孔中，与末端手柄固定连接，而内轴的下部连接有弹簧支撑盘，弹簧支撑盘的上部为弹簧压盘，弹簧压盘的内侧面为锥形面，弹簧支撑盘和弹簧压盘之间设置有压缩弹簧，而在内轴的下部中间部位开有内腔，内腔的周向位置上设置有多个锥形孔，其外壁孔径大于内壁孔径，锥形孔内装有钢球，钢球的直径则小于上述的外壁孔径且大于上述的内壁孔径，钢球与弹簧压盘的内侧面相接触，而末端工具连接件的上部两侧则设置有与所述的钢球的弧形配合的圆弧槽，末端工具连接件即通过其圆弧槽与钢球的配合装配在内轴下部中间部位开有的内腔内，与内轴固定连接，而末端工具则通过焊接或铆接固定在末端工具连接件上。

上述的内轴下部的内腔的两侧还对称设置有两个内轴方槽，而在末端工具连接件上则设置有与内轴方槽相配合的圆柱销，且两个对称的内轴方槽之间的距离与圆柱销的长度相同。

上述的多个锥形孔周向均布。

本发明的有益效果是：本发明所述的手术机械臂末端工具快速切换装置具有结构简单、操作方便、体积小、结构紧凑、重量轻、连接可靠、切换速度快等优点，可实现用于胸外科、牙科、腹外科等微创手术机械臂的一系列末端手术工具的夹持与快速更换，此外，本发明因为易于拆卸，所以非常方便于进行消毒处理。

附图说明

图1为本发明一实施例的脱开状态示意图；

图2为本发明一实施例的工作状态示意图。

图中主要附图标记含义为：

1、末端手柄        2、内轴上部    3、钢球    4、弹簧压盘

5、压缩弹簧        6、弹簧支撑盘  7、内轴下部

8、弹簧压盘锥面    9、内轴方槽    10、圆弧槽 11、圆柱销

12、末端工具连接件 13、末端工具

具体实施方式

下面将结合附图，详细说明本发明的具体实施方式：

图1为本发明一实施例的脱开状态示意图；图2为本发明一实施例的工作状态示意图。

如图1和图2所示：一种机械臂末端工具快速切换装置，包括末端手柄1、内轴2、末端工具连接件12和末端工具13，其中，末端手柄1上部与机械臂末端连接，其下部设置有内孔，内轴2的上部深入到末端手柄1的内孔中，与末端手柄1固定连接，而内轴2的下部连接有弹簧支撑盘6。

另外，上述的弹簧支撑盘6的上部为弹簧压盘5，弹簧支撑盘6和弹簧压盘4之间设置有压缩弹簧5，压缩弹簧5处于被压缩的状态，在内轴2的下部中间部位开有内腔，内腔的周向位置上设置有多个锥形孔，锥形孔的外壁孔径大于内壁孔径，每个锥形孔内装有一个钢球3，而钢球3的直径则小于上述的外壁孔径且大于上述的内壁孔径。钢球3同时与弹簧压盘5的内侧面相接触，弹簧压盘5的内侧面为锥形面8。

末端工具连接件12的上部两侧设置有与上述的钢球3的弧形配合的圆弧槽10，末端工具连接件12即通过其圆弧槽10与钢球3的配合装配在内轴2下部中间部位开有的内腔内，与内轴固定连接，从而使得末端工具连接件不能向下运动，实现通过焊接或铆接固定在末端工具连接件12上的末端工具13的轴向定位。

上述的内轴2下部中间部位开有的内腔的两侧还对称设置有两个内轴方槽9，而在末端工具连接件12上则设置有与内轴方槽9相配合的圆柱销11，且两个对称的内轴方槽9之间的距离与圆柱销11的长度相同。

本使用新型的工作过程如下：

装入过程：首先将上述弹簧压盘4向下压，压缩弹簧5被压缩，弹簧压盘4的锥形面8与钢球3接触的点所在的圆的直径变得越来越大，使得钢球3退出内轴2下部的锥形孔，将末端工具连接件12连同末端工具13装入内轴2下部中间部位开有的内腔中，然后，松开弹簧压盘4，被压缩的压缩弹簧5产生了一个向上的支撑力，支撑着弹簧压盘4，弹簧压盘4的锥形面8上会产生向轴心的分力，将钢球3顶入内轴2下部的锥形孔内，并且使钢球3再次进入圆弧槽10中，从而使得末端工具连接件12不能向下运动，实现了末端工具13的轴向定位，另外，因为末端工具连接件12上的圆柱销11与内轴方槽9在装配的过程中实现可靠配合，使得末端工具连接件12不能绕轴心转动，从而实现了末端工具13的周向定位。

取下过程：将弹簧压盘4向下压，压缩弹簧5被压缩，钢球3退出圆弧槽10，末端工具连接件12连同末端工具13就可以被取下了。

通过以上过程可以快速方便地实现机械臂末端工具的切换。

以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种机械臂末端工具快速切换装置，其特征在于：包括末端手柄(1)、内轴(2)、末端工具连接件(12)和末端工具(13)，其中，末端手柄(1)的下部设置有内孔，内轴(2)的上部深入到末端手柄(1)的内孔中，与末端手柄(1)固定连接，而内轴(2)的下部连接有弹簧支撑盘(6)，弹簧支撑盘(6)的上部为弹簧压盘(4)，弹簧压盘(4)的内侧面为锥形面(8)，弹簧支撑盘(6)和弹簧压盘(4)之间设置有压缩弹簧(5)，而在内轴(2)的下部中间部位开有内腔，内腔的周向位置上设置有多个锥形孔，其外壁孔径大于内壁孔径，锥形孔内装有钢球(3)，钢球(3)的直径则小于上述的外壁孔径且大于上述的内壁孔径，钢球(3)与弹簧压盘(4)的内侧面相接触，而末端工具连接件(12)的上部两侧则设置有与所述的钢球(3)的弧形配合的圆弧槽(10)，末端工具连接件(12)即通过其圆弧槽(10)与钢球(3)的配合装配在内轴(2)下部中间部位开有的内腔内，与内轴固定连接，而末端工具(13)则通过焊接或铆接固定在末端工具连接件(12)上。

2.根据权利要求1所述的一种机械臂末端工具快速切换装置，其特征在于：所述的内轴(2)下部的内腔的两侧还对称设置有两个内轴方槽(9)，而在末端工具连接件(12)上则设置有与内轴方槽(9)相配合的圆柱销(11)。

3.根据权利要求2所述的一种机械臂末端工具快速切换装置，其特征在于：所述的两个对称的内轴方槽(9)之间的距离与圆柱销(11)的长度相同。

4.根据权利要求1所述的一种机械臂末端工具快速切换装置，其特征在于：所述的多个锥形孔周向均布。

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