带有磁性接口的驱动单元制造技术

本发明专利技术涉及一种用于驱动工具的驱动单元(8)，驱动单元包括带有电机(12)的至少一第一驱动模块(18)以及通过驱动模块(18)围绕轴线(16)旋转地驱动的轮(32)。驱动模块(18)包括包围轮(32)的磁环(22)，磁环与轮(32)以磁力传递连接、并且与电机(12)以机械力传递连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种带有用于驱动和可拆卸地耦接工具的磁性接口的驱动单元。
技术介绍
专利申请WO2007/075864公开了一种机械接口，外科器械可经由机械接口可操作地耦接至外科机器人。所述接口具有在器械侧上四个可旋转的旋转体，机器人侧上的互补设计的四个可旋转的旋转体能够以形状锁合的方式与接口连接。机器人侧旋转体可以由集成在机器人中的驱动单元驱动。通过形状锁合连接，扭矩可以从每个机器人侧旋转体传递至器械侧旋转体。然而，当将器械耦接到机器人时，必须确保相应的旋转体彼此对准并且不扭曲。否则，器械的耦接会受阻。因此，旋转体必须由使用者手动地相对于彼此定向或者必须提供允许旋转体的自动定向的附加机构。因此，本专利技术基于产生的带有用于耦接工具的简化接口的驱动单元的问题，其中旋转体不必为了形状锁合连接而相对于彼此定向。
技术实现思路
该问题通过带有至少一个第一驱动模块的驱动单元来解决，第一驱动模块包括电机和围绕轴线以旋转方式通过驱动模块驱动的第一轮，其中驱动模块包括包围第一轮的磁环，第一轮以磁力传递方式与磁环连接，并且电机以机械力传递方式与磁环连接。优选地选择电动机作为电机。电机经由机械力传递连接驱动磁环，其中电机的驱动力或扭矩通过连接的两个部件之间的机械接触传递。例如齿轮传动的形状锁合连接以及例如皮带传动的摩擦连接可用作机械力传递连接，机械力传递连接将电机的驱动力或扭矩传递至磁环，并且使得磁环围绕轴线旋转。相反，磁力传递连接以非接触方式将扭矩从磁环传递至由磁环围绕的第一轮。因为第一轮也围绕轴线可旋转地安装，由于磁性相互作用，所以第一轮由旋转的磁环一起带动并因此以旋转方式被驱动。因此，驱动力无形状锁合连接地传递至第一轮是可能的。为了使磁环可与轮以磁性相互作用接合，磁环在其内圆周上配备有多个永磁体，多个永磁体与轮以磁性牵引力接合。相反地，多个永磁体可分布在轮的外圆周上，多个永磁体与磁环产生牵引力。永磁体有利地磁化围绕对应于配备有永磁体的轮或磁环的部件的圆周分布的铁磁体。邻近中心磁体的磁体有利地具有与中心磁体相反的极性，以便获得环绕轮的圆周的多个磁场。电机和磁环之间的机械力传递连接有利地包括齿轮。齿轮特别地被设计为允许高齿轮比的蜗轮。此处，电机可驱动与布置在磁环的外周上的齿轮啮合的蜗杆。驱动单元可以包括至少两个驱动模块，每个驱动模块具有通过电机围绕轴线以旋转的方式驱动的磁环。驱动模块可以其轴线彼此同轴地布置。至少第二驱动模块的磁环可包围第二轮，并且为了驱动第二轮，磁环能够以磁力传递方式与轮连接。优选地，驱动模块具有相同的设计，允许增加相同部件的数量，以便使制造经济。由驱动模块驱动的轮可用于驱动另一个部件。例如，第一轮可与轴连接。如果驱动单元至少包括可由第二驱动模块驱动的第二轮，那么轴可以穿过第二轮延伸。第二轮可与轴套连接，轴套包围轴并且被安装成可围绕轴移动。以这种方式，第一和第二轮的驱动力是可得到的并且可以从驱动单元的单个驱动侧获得，即驱动单元仅需要一个输出，经由所述输出，两个轮的驱动力可从驱动单元中传出。原则上，可以选择不同的连接以便将轴与第一轮连接。根据第一变型，轴与轮连接，以形状锁合的方式无法旋转，并且例如借助于榫槽连接仍可轴向移动。这允许扭矩从轮传递到轴，而轴可以相对于轮在轴向方向上自由地移动。根据第二变型，轴与轮的连接被设计为螺合结构的形式。螺合结构允许轮的旋转运动转换成轴的轴向行进运动。根据第三变型，第一和第二变型彼此组合，使得驱动单元包括两个驱动模块，每个驱动模块驱动一轮，其中，轴与两个轮中的一个以无法旋转以及轴向可移动的方式连接并借助于螺合结构与另一个轮连接。这意味着，轴可通过一个轮旋转地调整，并且通过另一个轮在轴向方向上调整。为了在多个驱动模块内置在驱动单元中的情况下实现紧凑布置，驱动模块可沿着共用轴线间隔布置。磁环和由磁环包围的轮优选地通过气隙或中间空间分开，经由气隙或中间空间可传递磁力。如果多个驱动模块间隔布置，那么各个驱动模块的中间空间优选地设计成彼此轴向对准。为了这个目的，相应轮的外直径和相应磁环的内直径例如可各自在尺寸上相同。例如以套筒的形式的对细菌不可渗透的屏障可穿过中间空间延伸。套筒优选地由不可磁化的材料制成，以防止与磁环或轮的磁性连接。然而，套筒允许磁环和轮之间的磁力传递连接。对细菌的不渗透性的属性实现了防止需要保持无菌的工作空间的污染的保护功能。这意味着驱动单元例如可在手术室中使用以便驱动外科工具。每个驱动模块优选地包括安装区段，在安装区段中驱动模块的磁环通过至少一个滚子轴承保持。安装区段可与驱动单元的壳体牢固地连接。这允许磁环被安装成以便相对于驱动单元的壳体围绕轴线可旋转。一个或多个磁环优选地承载齿圈，齿圈的外径大于滚子轴承的外径。这意味着，例如，设计为蜗轮形式的机械力传递连接的蜗杆可布置在磁环的外周上并且可与磁环的齿圈啮合。此外，大的齿圈使得齿轮的高齿轮比成为可能。多个驱动模块的安装区段可彼此插接在一起。这种插接连接简化了组件并且使得所有驱动模块相对于驱动单元的壳体的固定连接成为可能。由磁环包围的轮可被连接以形成可移除地容纳在磁环中的组件。组件可例如表示工具的操作单元，其中可旋转轮用作控制例如位于工具上的端部执行器的致动的某些工具功能的控制驱动器。在轮和对应的磁环之间的磁力传递连接使得组件的或工具的简单地更换是可能的，这是因为组件可插入到磁环中或从磁环移除，不需要注意轮相对于磁环的定向，因为与形状锁合连接相反，不需要力传递元件、即在这种情况下为轮和磁环的相互定向。轮优选地通过滚子轴承以可旋转且轴向不可移动的方式彼此连接。这使得可以实现简单的结构，特别是形成组件，在简单结构中类似于磁环的轮以交错的间隔布置并且围绕共用的纵向轴线相对于彼此可旋转。组件可包括两个接触元件，轮布置在两个接触元件之间，并且两个接触元件径向固定至容纳磁环的壳体。这些接触元件可以是锥形形式的并且可支撑在壳体中相应形成的接触面上。这意味着组件的轮与磁环的共用轴线同轴地安装在壳体中，并且相对于轮对应的磁环围绕轮的圆周保持恒定的气隙。附图说明在下面参照附图对示例性实施例的描述中解释本专利技术的其它特征和优点，其中：图1示出了装配有器械的机器人，图2示出了通过具有插入的器械的驱动单元的横截面，图3示出了通过没有器械的驱动单元的横截面，图4示出了器械，图5示出了通过驱动单元的驱动模块的横截面，图6示出了在器械的近端处的横截面中的操作单元，图7示出了具有转动机构和处于伸出位置的端部执行器的器械的远端，图8示出了来自图7处于成角度位置的器械的远端，图9示出了器械的远端的横截面，图10示出了器械的致动可能性的以表格形式的概览；图11示出了具有处于打开位置的端部执行器的夹持器的器械的远端；图12示出了带有相对于转动机构旋转的端部执行器的器械的远端；图13示出围绕器械的纵向轴线旋转的远端；图14示出了转动机构的第二实施例的远端；图15示出了转动机构的第三实施例的远端；图16示出了转动机构的第四实施例的远端。具体实施方式图1示出了机器人10和耦接至机器人10的器械30。机器人10包括固定元件1，固定元件用于将机器人10固定至任何合适的物体。连接至固定元件1的是铰接接头2，铰接接头将臂元件5与固定元件1可旋转地连接。第二臂元件6经由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动单元(8)，所述驱动单元带有包括电机(12)的至少一个第一驱动模块(18)以及围绕轴线(16)以旋转方式通过所述驱动模块(18)驱动的第一轮(32)，其特征在于，所述驱动模块(18)包括包围所述第一轮(32)的磁环(22)，所述第一轮(32)以磁力传递方式与所述磁环连接，并且所述电机(12)以机械力传递方式与所述磁环连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.04 DE 102014009892.31.一种驱动单元(8)，所述驱动单元带有包括电机(12)的至少一个第一驱动模块(18)以及围绕轴线(16)以旋转方式通过所述驱动模块(18)驱动的第一轮(32)，其特征在于，所述驱动模块(18)包括包围所述第一轮(32)的磁环(22)，所述第一轮(32)以磁力传递方式与所述磁环连接，并且所述电机(12)以机械力传递方式与所述磁环连接。2.根据权利要求1所述的驱动单元(8)，其特征在于，多个永磁体(25)围绕所述第一轮(32)的圆周或所述磁环(22)的圆周分布。3.根据权利要求1或2所述的驱动单元(8)，其特征在于，所述机械力传递连接包括齿轮(26)、特别是蜗轮。4.根据权利要求1、2或3所述的驱动单元(8)，其特征在于，所述驱动单元包括至少一个第二驱动模块(18)，所述第二驱动模块与所述轴线(16)同轴布置，所述第二驱动模块带有通过另一个电机(13)以旋转方式驱动的另一个磁环(23)，以及，所述驱动单元包括由所述另一个磁环(23)包围的第二轮(33)。5.根据权利要求4所述的驱动单元(8)，其特征在于，所述第一轮(32)以机械力传递方式与穿过所述第二轮(33)延伸的轴(42)连接。6.根据权利要求5所述的驱动单元(8)，其特征在于，所述轴(42)与所述第一轮(32)的连接以形状锁合的方式无法旋转且仍轴向可移动。7.根据权利要求5或6所述的驱动单元(8)，其特征在于，所述轮(33)中的一个轮与所述轴(42)的连接是螺纹连接。8.根据权利要求4至7中一...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·贡贝尔，W·赫斯尔，P·罗特富斯，L·克劳森，
申请(专利权)人：ABB高姆技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE