[发明专利]一种医用五轴钻骨装置

说明书

技术领域

本发明涉及医疗装置领域，特别涉及一种医用五轴钻骨装置。

背景技术

在医疗科研领域，研究人员一般都是使用工业上使用的各种加工机床进行骨头钻（切）削实验，骨头攻丝实验和牙雕实验等。现有的各种机床只能作三轴线性运动，无法进行斜向钻孔。中国专利CN200610122016.5公开了一种五自由度五轴并联虚拟轴机床，包括固定台、运动台、连接固定台与运动台的连杆，运动台通过五支连杆与固定台连接，五支连杆与运动台的连接是分布在运动台上的铰链，五支连杆与固定台的连接是分布在固定台上的运动副，运动台上装着电主轴和刀具，尽管其除了三轴线性运动还能实现旋转及翻转等运动，但是由于其是通过连杆连接固定台和运动台，运动台上装着电主轴和刀具，因受连接杆本身长度和方向的影响，运动台的旋转角度大小及运动方向均受限制，给自由地调整电主轴和刀具的相对位置以进行准确定位切削加工造成了一定困难。此外，有些用于医疗的机床由于工作平台的形状设计不合理，难以清理，容易藏匿骨屑而滋生细菌，机床环境达不到医疗的要求。因此，市面上缺少专门用于生物医疗领域的进行骨头加工的医疗钻骨装置。

发明内容

本发明的任务是提供一种能在X轴、Y轴、Z轴三个方向直线运动并同时进行旋转和翻转运动能准确定位的医用五轴钻骨装置以解决现有技术中的不足。

本发明通过以下技术方案来实现发明目的：

一种医用五轴钻骨装置，包括机架和设于机架上的工作平台，其特征在于：所述工作平台上设有骨头夹具，所述骨头夹具下面设置有Y轴运动控制机构、旋转轴运动控制机构和翻转轴运动控制机构，所述骨头夹具上方设有与所述骨头夹具相配合以进行定位钻骨的钻骨仪，所述钻骨仪上设有Z轴运动控制机构和X轴运动控制机构，机架旁设有五轴联动数控系统，五轴联动数控系统控制所述Y轴运动控制机构、旋转轴运动控制机构、翻转轴运动控制机构、Z轴运动控制机构或X轴运动控制机构中任一种独立运动或任几种运动的组合运动。由此，骨头夹具可以在X轴、Y轴和Z轴方向作线性运动，并同时可沿旋转轴做360°旋转运动绕翻转轴进行0-180°以调整钻骨仪和骨头夹具的相对位置实现准确定位。

进一步地，所述Y轴运动控制机构包括Y轴导轨上和套设在所述Y轴导轨上的Y轴滑块，所述Y轴滑块的上端与骨头夹具底部固定连接，所述Y轴导轨的下端固定在所述工作平台上；

所述旋转轴运动控制机构包括与所述骨头夹具固定连接的旋转平台、连接于所述旋转平台下可360°旋转的旋转轴；

所述翻转轴运动控制机构包括翻转平台、翻转腔体以及与所述翻转腔体两端活动连接的U型支架，U型支架下端经连接平台固定在Y轴运动控制机构上，翻转平台设于翻转腔体上，翻转腔体内设有可前后翻转的翻转轴，旋转平台位于翻转平台上，旋转轴经翻转平台伸入翻转腔体内；

所述X轴运动控制机构包括X轴滑块以及与所述X轴滑块相配合的X轴导轨，X轴导轨固定在一龙门支撑架顶部，所述龙门支撑架垂直固定在所述工作平台上；

所述Z轴运动控制机构包括Z轴滑块以及与所述Z轴滑块相配合的Z轴导轨，Z轴导轨底部与X轴滑块固定连接，所述钻骨仪固定在Z轴滑块上，钻骨仪可以沿Z轴和/X轴方向运动；

所述Y轴运动控制机构、X轴运动控制机构和Z轴运动控制机构均在伺服电机驱动下由丝杠机构带动，所述旋转轴运动控制机构和翻转轴运动控制机构均在伺服电机驱动下经齿轮对和蜗轮-蜗杆机构带动，蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮的啮合是连续的，传动平稳，噪声低。

进一步地，所述工作平台两侧设有不锈钢收料槽以收集钻骨过程中产生的骨屑。

进一步地，所述机架的一侧设有与所述不锈钢收料槽相连通的骨屑回收系统，另一侧设有消毒喷雾枪，骨屑回收系统可以将不锈钢收料槽中的骨屑及时吸走进入下面的骨屑箱，加工前后可用消毒喷雾枪对工作平台进行消毒处理以保证整个装置达到医疗卫生要求。

进一步地，所述旋转平台台面上设有多个用于安装传感器的凹槽。由此，可以更牢固地固定传感器且不占空间，传感器可将骨头夹具与钻骨仪钻骨的相对位置反馈给五轴联动数控系统。

进一步地，所述工作平台上设置有防护罩且正面和顶部均开设有双开门，顶部双开门朝左右两侧打开且均使用全透明有机玻璃材料，由此，防护罩可对实验环境进行一定的隔离，而全透明有机玻璃材料便于观察，顶部开设双门便于钻骨仪沿Z轴上升时不受限制，使用完后可将门全部关闭，可保护工作平台的清洁。