高精度防卡死抱闸装置的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体的是一种应用于手术机器人上的高精度防卡死抱闸装置。


背景技术：

2.微创手术器械操控系统被设计为在内窥镜下，由医生在手术室内操作，控制手术器械做手术的设备系统。医生坐在医生操作台前，通过观看3d影像显示器，操作医生机械臂，医生可如同平常手术般，利用患者机械臂精准的控制手术器械执行各种手术动作。
3.微创手术器械操控系统的手术动作离不开机械臂的转动关节，通过在机械臂上设置多个转动关节，可实现机械臂任意角度的转动，从而实现各种手术动作。机械臂的动作精度对于手术动作的准确性具有重要意义，因此，转动关节需要有精确的制动性能。
4.目前的机器人转动关节大多采用抱闸来实现制动功能，但由于结构精度及成本控制原因，采用抱闸制动的关节锁紧后普遍存在活动间隙，降低了设备的工作精度及可靠性。因此，需要对原有抱闸结构进行改进，使其具有锁紧快速、可靠，无间隙，且成本较低的优点。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种抱闸装置，在保证抱闸装置结构和功能稳定性的前提下，具有精确的制动性能，尤其适合在手术机器人上应用。
6.本实用新型的技术方案是：
7.一种高精度防卡死抱闸装置，包括基座、转轴和抱闸，转轴垂直贯穿基座并与基座通过轴承转动相连，所述抱闸设置于基座上，抱闸套于转轴外侧；转轴相对于基座旋转，抱闸的作用在于使转轴在相对于基座转动特定角度后能快速准确的停止。
8.所述抱闸包括电磁铁、离合片、制动片和摩擦片，所述电磁铁与基座通过电磁铁螺栓固定相连，所述摩擦片和电磁铁通过摩擦片螺栓相连，摩擦片和电磁铁之间设有不少于3个支撑柱，所述制动片设置于电磁铁和摩擦片之间，制动片与转轴同轴且固定相连，所述离合片设置于电磁铁和制动片之间，离合片的中心设有与转轴相配合的转轴孔，离合片的外缘设有与电磁铁螺栓的螺帽相配合的u形滑孔，离合片分别与转轴和电磁铁螺栓的螺帽滑动相连，电磁铁上设有盲孔，盲孔内设有弹簧，弹簧的一端与盲孔的底部相抵，弹簧的另一端与离合片相抵；
9.离合片是采用碳钢制成的，制动片则是采用石英棉制成的，二者之间的摩擦系数较大，当施加一定的压力时，可产生较大的摩擦力。
10.电磁铁通电时，电磁铁吸引离合片，离合片克服弹簧的阻力向电磁铁方向滑动，制动片和离合片之间可以相对转动，制动片没有束缚，进而使转轴可以相对于基座自由转动；
11.在电磁铁断电时，电磁铁的吸力消失，弹簧将离合片向制动片方向顶起，离合片和制动片之间存在由弹簧施加的压力，离合片和制动片之间存在较大的摩擦力，使二者不能
相对转动。电磁铁螺栓的螺帽位于离合片的外缘的u形滑孔，使离合片与电磁铁在离合片的周向方向上限位，进而使制动片相对于电磁铁限位，最终使转轴停止转动。
12.离合片的u形滑槽与电磁铁螺栓的螺帽之间需要保持两种配合关系，一是在离合片周向方向上二者限位的配合，二是二者之间顺畅的相对滑动的配合。当u形滑槽的宽度与电磁铁螺栓的螺帽的直径配合过于紧密时，会使二者之间的摩擦力增大，进而影响二者相对滑动的流畅性，甚至出现弹簧的弹力不足以克服二者的摩擦力，离合片不能被弹起，进而出现卡死现象。当u形滑孔的宽度大于电磁铁螺栓的螺帽的直径，这就导致u形滑孔与电磁铁螺栓的螺帽之间存在一定的间隙，但该间隙会使离合片与电磁铁在周向方向上限位不精确，使离合片对制动片的制动精度下降。
13.因此，本实用新型中电磁铁螺栓的螺帽和电磁铁之间设有偏心垫片，偏心垫片包括圆环形的垫片主体，垫片主体的外径为r，u形滑孔的宽度为d，r＜d，垫片主体的外缘设有凸起部，凸起部到偏心垫片圆心的最大距离为l，l＞d/2。圆环形的垫片主体的内孔与电磁铁螺栓的螺杆相配合，可绕螺杆转动，使用时，将偏心垫片的凸起部与u形滑孔的内壁相抵，偏心垫片的厚度小于螺帽的高度，偏心垫片与u形滑孔内壁的接触面积小于螺帽与u形滑孔内壁的接触面积，在消除u形滑孔与电磁铁螺栓的螺帽间隙的基础上，降低了离合片相对于电磁铁螺栓的螺帽滑动时所受到的阻力。
14.进一步的，所述u形滑孔包括相互平行的前孔壁和后孔壁，在离合片顺时针方向上，前孔壁位于后孔壁的前侧。所述电磁铁和基座之间设有不少于两个电磁铁螺栓，任意两个电磁铁螺栓上设有偏心垫片，两个偏心垫片中的一个偏心垫片的凸起部与u形滑孔的前孔壁相抵，另一个偏心垫片的凸起部与u形滑孔的后孔壁相抵。
15.转轴相对于基座的转动既有顺时针方向的，也有逆时针方向的，设置2个分别与前孔壁和后孔壁相抵的偏心垫片，使转轴无论是顺时针旋转还是逆时针旋转，u形滑动的内壁均是与偏心垫片的凸起部接触，而不电磁铁螺栓的螺帽接触，既提高了离合片与电磁铁在周向方向上限位的稳定性，又极大的降低了离合片相对于电磁铁螺栓的螺帽滑动的阻力。
16.在本实用新型另一个可选的方案中，也可以在一个电磁铁螺栓上设置两个偏心垫片，两个偏心垫片分别与u形滑动的前孔壁和后孔壁相抵。
17.进一步的，所述支撑柱为管状结构，支撑柱同轴套于摩擦片螺栓的螺杆外侧。
18.本实用新型具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，抱闸装置的制动精度高，且结构稳定，有效的降低了离合片卡死的概率。
附图说明
19.图1是本实用新型的结构原理示意图
20.图2是偏心垫片与离合片的示意图
21.图3是u形滑孔的示意图
22.图4是偏心垫片的示意图
23.图中：
24.1、基座
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2、转轴
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3、电磁铁
25.4、离合片
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5、制动片
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6、摩擦片
26.7、弹簧
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8、偏心垫片
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31、电磁铁螺栓
27.41、u形滑孔
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61、摩擦片螺栓
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62、支撑柱
28.81、垫片主体
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82、凸起部
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311、电磁铁螺栓的螺帽
29.411、前孔壁
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412、后孔壁
具体实施方式
30.如图1-2所示，本实用新型：
31.一种高精度防卡死抱闸装置，包括基座1、转轴2和抱闸，转轴2垂直贯穿基座1并与基座1通过轴承转动相连，所述抱闸设置于基座1上，抱闸套于转轴2外侧；
32.所述抱闸包括电磁铁3、离合片4、制动片5和摩擦片6，所述电磁铁3与基座1通过电磁铁螺栓31固定相连，所述摩擦片6和电磁铁3通过摩擦片螺栓61相连，摩擦片6和电磁铁3之间设有3个支撑柱62，所述制动片5设置于电磁铁3和摩擦片6之间，制动片5与转轴2同轴且固定相连，所述离合片4设置于电磁铁3和制动片5之间，离合片4的中心设有与转轴相配合的转轴孔，离合片的外缘设有与电磁铁螺栓的螺帽相配合的u形滑孔41，离合片分别与转轴2和电磁铁螺栓的螺帽311滑动相连，电磁铁上设有3个盲孔，盲孔内设有弹簧7，弹簧7的一端与盲孔的底部相抵，弹簧7的另一端与离合片4相抵；
33.所述电磁铁螺栓的螺帽311和电磁铁3之间设有偏心垫片8，偏心垫片包括圆环形的垫片主体81，垫片主体的外径为r，u形滑孔的宽度为d，r＜d，垫片主体的外缘设有凸起部82，凸起部82到偏心垫片圆心的最大距离为l，l＞d/2。
34.所述u形滑孔包括相互平行的前孔壁411和后孔壁412，在离合片顺时针方向上，前孔壁位于后孔壁的前侧，所述电磁铁3和基座1之间设有三个电磁铁螺栓31，任意两个电磁铁螺栓31上设有偏心垫片8，两个偏心垫片中的一个偏心垫片的凸起部与u形滑孔的前孔壁411相抵，另一个偏心垫片的凸起部与u形滑孔的后孔壁412相抵。
35.所述支撑柱62为管状结构，支撑柱62同轴套于摩擦片螺栓61的螺杆外侧。
36.本实例的工作过程：
37.在安装离合片时，首先将u形滑孔41对准电磁铁螺栓31在电磁铁上所对应的螺纹孔，使螺纹孔位于u形滑孔41的中间位置，将偏心垫片8套于电磁铁螺栓的螺杆上，将电磁铁螺栓引入螺纹孔，将两个偏心垫片中一个偏心垫片的凸起部与一个u形滑孔的前孔壁411相抵，另一个偏心垫片的凸起部与另一个u形滑孔的后孔壁412相抵，再拧紧电磁铁螺栓31，电磁铁螺栓的螺帽压紧偏心垫片8。
38.以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。