[发明专利]一种关节假体精密加工装置

说明书

本发明提供一种关节假体精密加工装置，包括机械手以及设置在机械手周围的若干研磨机和/或抛光机；机械手腕部末端设有一夹持装置，夹持装置设有一连接件，连接件与机械手腕部末端连接；连接件上固定连接设置第一支撑件，第一支撑件的一端可移动地设有致动件，第一支撑杆的另一端设有定位件，待加工工件夹持固定在致动件和定位件之间；第一支撑件上还设有一个以上的定位孔，在待加工工件上设置的定位柱插入安装在定位孔中。本发明的连接件还提供第二安装部，第二安装部上连接设置第二支撑件；第二支撑件上设有固定爪和活动爪，固定爪和活动爪的端部分别设有用于套入在待加工工件上设置的定位柱的夹持孔，利于加工复杂工件表面。

技术领域

本发明涉及研磨、抛光装置领域，具体涉及一种研磨和抛光具有复杂曲面构成的表面之关节假体的装置，尤其涉及膝关节股骨髁假体表面加工装置中机械手的夹持装置。

背景技术

膝关节假体的制造中，根据人体膝关节结构，一般包括胫骨关节和髌骨关节两个关节面，几何外形结合人体关节的构造、形状和功能进行制作。在冠状面上的接触以曲面接触为主，矢状面上分为多曲率设计，可帮助患者于关节置换术后获得平滑的关节活动。同时为了减少髌骨发生半脱位的概率，髌骨滑槽外侧髁需高于内侧髁，沟槽应保持宽而深，不能太陡峭，以帮助髌骨在股骨组件前侧与远程之间的平滑移动，达到稳定和较高的接触面积。滑槽在冠状面上宜保持5°～7°的外倾角度。采用流线型前缘形态设计，可支持带软组织缝合，张力降低从而减少软组织松解比率，支持带包绕距离缩短使髌骨滑行距离更佳；加深髌骨沟结构的设计，通过采用加深的髌骨沟设计，使膝关节在伸屈运动时在保证髌骨良好的运动轨迹同时，减轻伸膝装置所带来的张力，提高产品使用率；股骨后髁优化避免脱位设计，通过采用最优化的股骨后髁设计，在达到135°屈曲时，胫骨关节面依然为面—面接触，更有效地避免高屈膝时发生脱位。

基于以上设计需求，为了保障和提高股骨髁假体的使用性能，股骨髁假体的表面为不规则形状，其表面由若干不同曲率的曲面连接组合而成。由于表面形状的复杂性，股骨髁假体表面的加工，一般采用手工打磨、抛光，产品质量和工作效率均无法保证。手工抛磨的缺陷主要在于：1.加工精度无法保证，一致性差，且需要经验丰富的操作人员，人员培训成本增加，面临人才流失的风险；2.手工打磨、抛光要求操作工要做好个人防护，如戴好面罩，不能戴手套，有发生人身危害的风险。

在关节假体的打磨抛光领域，专利文献CN109676486A、CN209062770U、CN109262424A以及CN209062786U中均提供了关节假体的自动打磨抛光方法及其自动打磨抛光设备，其中关节假体的自动打磨抛光设备包括关节假体的供料装置、作业的六轴机器人、用于抓取关节假体的工装夹具、具有多条不同规格打磨砂带的砂带机和用于抛光作业的清光机；作业的六轴机器人安装有用于抓取关节假体的工装夹具，关节假体的供料装置、具有多条不同规格打磨砂带的砂带机、用于抛光作业的清光机分别安装在作业的六轴机器人周围。本发明彻底将员工从繁重的手工打磨的作业中解放出来，作业的六轴机器人自动进行抓取关节假体仿形打磨抛光，提高了关节假体打磨的表面质量，更有效减小了粉尘对员工的伤害，环保。该现有方案中，用于抓取关节假体的工装夹具由连接法兰、气缸、定位锁紧板、压板、顶杆和夹体依次组成，整体安装在六轴机器人末端，随着六轴机器人整体运动。当夹体运行到达关节假体零件对应部位时，气缸伸出，推动顶杆夹紧关节假体，继而将关节假体抓取进行打磨。打磨完毕后，气缸缩回，顶杆松开关节假体，零件放回仿形支架上。不过按照该现有方案，其工装夹具对于工件即关节假体零件的夹紧仅在于顶杆和夹体之间进行夹紧，换言之仅提供了一个方向的夹紧固定。在工件仅是送至磨抛设备进行研磨或抛光并位于一个固定工位时，其稳定性较好，但是对于具有复杂曲面组成的关节假体表面而言，其磨抛工艺需要工件处于多个不同的工位，在磨抛过程中，机械手还需要带动工件进行不间断的运动，此时工件及其夹持装置的受力处于不断的变化中，仅一个方向的夹持固定的话，容易造成工件的松动或偏移，在实际应用中关节假体的加工质量和表面精度不好。