DE102010021657A1 - Guide structure for guiding C-arm shaped retention device of robot used in medical system, has guide rollers which are arranged under preset angle with respect to cross-section sides along edges of retention device - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Führungsmittel zur Führung einer Haltevorrichtung, welche die Form eines C-Bogens aufweist.The present invention relates to a guide means for guiding a holding device, which has the shape of a C-arm.
Moderne medizintechnische Systeme weisen häufig eine Haltevorrichtung auf, welche die Form eines C-Bogens hat und an der die eigentlichen medizintechnischen Geräte wie Röntgenquelle und Detektor befestigt sind. Die Haltevorrichtung ihrerseits wird in der Regel von einem Roboterarm getragen, welcher die Haltevorrichtung frei im Raum bewegen und drehen kann. Zusätzlich kann die Haltevorrichtung entlang ihres Umfangs der C-Form in der Roboterhand bewegt werden. Ein solches System ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
Das in
Es besteht daher die Aufgabe, ein verbessertes Führungsmittel zur Führung einer Haltevorrichtung in Form eines C-Bogens anzugeben.It is therefore an object to provide an improved guide means for guiding a holding device in the form of a C-arm.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Führungsmittel zur Führung einer Haltevorrichtung, welche die Form eines C-Bogens und einen rechteckigen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsmittel Führungsrollen aufweist, die unter einem Winkel von 10–80° bezogen auf die Querschnittseiten entlang der Kanten der Haltevorrichtung angeordnet sind.This object is achieved by a guide means for guiding a holding device, which has the shape of a C-arm and a rectangular cross-section, characterized in that the guide means comprises guide rollers, which at an angle of 10-80 ° relative to the cross-sectional sides along the edges the holding device are arranged.
In einer besonderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Führungsrollen unter einem Winkel von ca. 45° bezogen auf die Querschnittseiten entlang der Kanten der Haltevorrichtung angeordnet.In a particular embodiment of the present invention, the guide rollers are arranged at an angle of about 45 ° relative to the cross-sectional sides along the edges of the holding device.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Roboterhand und ein medizinisches System mit einem derartigen Führungsmittel.The present invention further relates to a robot hand and a medical system having such a guide means.
Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß eine hohe Steifigkeit des Profils bei geringerem Gewicht erreicht werden kann, die Lagerreaktionskräfte geringer sind und folglich Rollenlager mit geringeren Tragzahlen gewählt werden können und sich das Profil der Haltevorrichtung vereinfacht.Advantages of the invention are the fact that a high rigidity of the profile can be achieved with less weight, the bearing reaction forces are lower and consequently roller bearings can be selected with lower load ratings and simplifies the profile of the fixture.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand von zwei Zeichnungen näher erläutert.In the following embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to two drawings.
Die Haltevorrichtung
Die Führungsrollen sind so angeordnet, daß sie Haltevorrichtung an ihren Kanten führen. Die Anordnung der Führungsrollen wird dabei vorzugsweise so gewählt, daß jeweils vier Führungsrollen eine Einheit bilden, wobei an jeder Kante der Haltevorrichtung jeweils eine der vier Führungsrollen anliegt, wobei die Auflagepunkte der vier Führungsrollen in einer gemeinsamen Querschnittsebene der Haltevorrichtung liegen. So bilden z. B. die Rollen
Mit zwei derartigen Führungsrolleneinheiten wird sich in vielen Fällen eine stabile und sichere Führung einer Haltevorrichtung
Um die sichere Führung der Haltevorrichtung an ihren Kanten durch die Führungsrollen zu gewährleisten, sind folgende Maßnahmen isoliert oder in Kombination notwendig: Anordnung der Führungsrollen unter einem geeigneten Winkel zu den Querschnittsseiten
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden zylindrische Rollen gewählt, die auf halber Zylinderhöhe eine halbrundförmige umlaufende Nut oder Einkerbung aufweisen, die verzugsweise dem Außenradius der Haltevorrichtungskanten angepaßt ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine elastische Rollenoberfläche vorgesehen werden, die einen Teil des Rollenanpreßdrucks im Wege einer elastischen Verformung aufnimmt. Diese Rollen werden unter einem Winkel von ca. 45° gegenüber den Querschnittsseiten angeordnet, d. h. die Zylinderachse der Rolle
Diese Anordnung der Rollen in einem Winkel von 45° führt zu einer optimalen Aufteilung von Axial- und Radialkräften.This arrangement of the rollers at an angle of 45 ° leads to an optimal distribution of axial and radial forces.
Eine weitere interessante Winkelanordnung ergibt sich, indem die Rollen so angeordnet werden, daß ihre Achsen mit den (verlängerten) Diagonalen des Querschnittsrechtecks einen rechten Winkel bilden. Abhängig vom Rechteckseitenverhältnis des Querschnittsrechtecks müssen dann jedoch unter Umständen Vorkehrungen getroffen werden, welche Kräfte mit Wirkungsrichtung senkrecht zu den langen Seiten
Grundsätzlich sind beliebige Winkel im Bereich 10°...80° zwischen Rollenachse und Rechtecksseiten denkbar, wobei für die Rollenform der vorstehende Absatz dann entsprechend gilt.Basically, any angle in the range 10 ° ... 80 ° between roller axis and rectangular sides are conceivable, for the role of the shape of the above paragraph then applies accordingly.
Abweichend von der Anordnung der Rollen in 4er Einheiten kann auch eine 6er Einheit als grundlegende Einheit gewählt werden. Diese besteht beispielsweise aus vier Rollen an der Innenseite des C-Bogens und zwei Rollen an der Außenseite des Bogens, die – von der Seite gesehen – ein V oder ein umgekehrtes V bilden (nicht dargestellt). Eine solche Anordnung kann bereits mit sechs Rollen eine stabile Führung der Haltevorrichtung erreichen, wobei allerdings das isolierte Rollenpaar stärker belastet wird als die korrespondierenden Rollenpaare.Deviating from the arrangement of the rolls in units of 4, a unit of 6 units can also be chosen as the basic unit. This consists for example of four rollers on the inside of the C-arm and two rollers on the outside of the arc, which - seen from the side - a V or an inverted V form (not shown). Such an arrangement can already achieve stable guidance of the holding device with six rollers, whereby, however, the insulated roller pair is loaded more heavily than the corresponding pairs of rollers.
Die vorstehende Beschreibung der Erfindung bezieht sich auf eine rechteckige Querschnittsform einer Haltevorrichtung, welche die Form eines C-Bogens aufweist. Grundsätzlich ist eine Anwendung der Erfindung auch mit anderen Querschnittsformen als Rechtecken denkbar, wobei allerdings in der Praxis aufgrund vielfältiger Vorteile rechteckige Querschnitte dominieren dürften. Ferner kann für besondere Anwendungen statt einer Haltevorrichtung in Form eines Kreissegments eine Haltevorrichtung in Form eines Ellipsensegments interessant sein. In einem solchen ungewöhnlichen Fall können die (im Fall des Kreissegments mit konstanter Krümmung unbeweglich im Führungsmittel angeordneten) Achsen der Rollen geeignet nachgeführt werden, um der veränderlichen Krümmung des C-Bogens Rechnung zu tragen.The above description of the invention relates to a rectangular cross-sectional shape of a holding device, which has the shape of a C-arm. In principle, an application of the invention with other cross-sectional shapes than rectangles is conceivable, although in practice due to many advantages rectangular cross-sections should dominate. Furthermore, for special applications instead of a holding device in the form of a circle segment, a holding device in the form of an elliptical segment can be of interest. In such an unusual case, the axes of the rollers (arranged immovably in the guide means in the case of the circular segment with constant curvature) can be tracked appropriately to take account of the variable curvature of the C-arm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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