(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記固定部材は、前記アームに対して取り付けられるリング状のベース部材と、前記ベース部材に対して、嵌合によって脱着可能に取り付けられるリング状のジョイント部材とを備え、
前記回転部材は、前記ジョイント部材に対して摺動回転可能に取り付けられる請求項1に記載のベアリング構造。
前記ベース部材と前記ジョイント部材とは、一方に設けた嵌合突起と他方に設けた嵌合凹部とが互いに嵌合することによって、互いに脱着可能に嵌合される請求項2に記載のベアリング構造。
前記案内溝は、前記固定部材及び前記回転部材の軸方向である主軸方向の嵌合側端部から前記主軸方向に沿って延び、さらに、前記固定部材及び前記回転部材の周方向に沿って延びる請求項5に記載のベアリング構造。
複数の前記嵌合突起のそれぞれの前記主軸方向の嵌合側端部が作る面は前記主軸方向に直交し、前記非嵌合領域は前記主軸方向に直交する面に位置する請求項8に記載のベアリング構造。
前記嵌合凹部及び前記嵌合突起の複数は、前記固定部材及び前記回転部材の周方向における間隔が、少なくとも一部で同一ではない請求項8から請求項12のいずれか一項に記載のベアリング構造。
前記案内溝は、規制突起を介して前記嵌合凹部に連設され、前記規制突起は、前記嵌合凹部に嵌合した前記嵌合突起が前記案内溝へもどることを規制する請求項5に記載のベアリング構造。
前記ベース部材と前記ジョイント部材には、前記ジョイント部材を前記ベース部材に対して相対回転させることによって、前記嵌合突起が前記嵌合凹部内へ嵌合される位置に至ったことを示す嵌合マーカーがそれぞれ設けられている請求項5に記載のベアリング構造。
前記ベース部材に設けた前記嵌合マーカーと、前記ジョイント部材に設けた前記嵌合マーカーは、前記嵌合突起が前記嵌合凹部内へ嵌合される位置に至ったときに、前記固定部材の周方向において互いに同じ位置に配置される請求項15に記載のベアリング構造。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、施術においては、ロボットのアーム部やアーム部の先に装着した挿入部材を回転させる場合があり、このような場合には、ドレープがかかっているアーム部とドレープがかかっていない挿入部材との相対角度が変わるためにドレープがねじれてしまう。特に、近年では上記相対角度が360度を超えるケースもあり、このようなケースではドレープが大きなねじれによって破れてしまうおそれがあり、また、ロボットの動作を妨げ、動作不良や可動範囲を狭くしてしまうおそれがある。
【0005】
そこで本発明は、相対角度が360度を超えるような回転操作があった場合にも、ドレープが破れる可能性を低減することができ、清潔領域と非清潔領域の分離を確実に維持することができる、手術用ロボットを覆うドレープのためのベアリング構造、及び、このようなベアリング構造を備えたドレープユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明のベアリング構造は、挿入部材を脱着可能かつ回転可能に保持するホルダをアームの先に備える手術用ロボットを覆うドレープのためのベアリング構造であって、ホルダが内部に挿通した状態で、アームに対して取り付けられるリング状の固定部材と、ホルダが内部に挿通した状態で、固定部材に対して摺動回転可能に取り付けられるリング状の回転部材とを備え、回転部材は、ホルダとともに回転可能であり、固定部材には、アームを覆う第1ドレープが装着可能であり、回転部材には、ホルダを覆い、回転部材とともに回転可能に第2ドレープが装着可能であることを特徴としている。
【0007】
本発明のベアリング構造において、固定部材は、アームに対して取り付けられるリング状のベース部材と、ベース部材に対して、嵌合によって脱着可能に取り付けられるリング状のジョイント部材とを備え、回転部材は、ジョイント部材に対して摺動回転可能に取り付けられることが好ましい。
【0008】
本発明のベアリング構造において、ベース部材とジョイント部材とは、一方に設けた嵌合突起と他方に設けた嵌合凹部とが互いに嵌合することによって、互いに脱着可能に嵌合されることが好ましい。
【0009】
本発明のベアリング構造において、嵌合突起と嵌合凹部とは、ベース部材においては外周面に、ジョイント部材においては内周面に設けられていることが好ましい。
【0010】
本発明のベアリング構造において、嵌合凹部は、固定部材及び回転部材の周方向に沿って延びる案内溝に連設され、案内溝に沿って嵌合突起を移動させることによって、ベース部材に対してジョイント部材を回転案内し、嵌合突起を嵌合凹部へ案内することが好ましい。
【0011】
本発明のベアリング構造において、案内溝は、固定部材及び回転部材の軸方向である主軸方向の嵌合側端部から主軸方向に沿って延び、さらに、固定部材及び回転部材の周方向に沿って延びることが好ましい。
【0012】
本発明のベアリング構造において、案内溝は、主軸方向の端部から主軸方向に沿って延びるにしたがって、溝の深さが小さくなるテーパー部を有することが好ましい。
【0013】
本発明のベアリング構造において、嵌合凹部及び嵌合突起は、固定部材及び回転部材の周方向において複数対設けられ、嵌合突起は、主軸方向の嵌合側端部から主軸方向に所定距離おいた位置に設けられ、嵌合突起が設けられた部材は、嵌合凹部が設けられた部材の主軸方向の嵌合側端部のうち案内溝が設けられていない非嵌合領域に、嵌合突起を当接させつつ回転させることによって、嵌合凹部が設けられた部材に対して案内されることが好ましい。
【0014】
本発明のベアリング構造において、案内溝は、主軸方向において、嵌合凹部よりも幅が広く形成されていることが好ましい。
【0015】
本発明のベアリング構造において、複数の嵌合突起のそれぞれの主軸方向の嵌合側端部が作る面は主軸に直交し、非嵌合領域は主軸に直交する面に位置することが好ましい。
【0016】
本発明のベアリング構造において、嵌合凹部及び嵌合突起は、固定部材及び回転部材の周方向において、複数対設けられていることが好ましい。
【0017】
本発明のベアリング構造において、嵌合凹部及び嵌合突起は、固定部材及び回転部材の周方向において、3つ以上設けられていることが好ましい。
【0018】
本発明のベアリング構造において、嵌合凹部及び嵌合突起の複数は、固定部材及び回転部材の周方向における間隔が、少なくとも一部で同一ではないことが好ましい。
【0019】
本発明のベアリング構造において、案内溝は、規制突起を介して嵌合凹部に連設され、規制突起は、嵌合凹部に嵌合した嵌合突起が案内溝へもどることを規制することが好ましい。
【0020】
本発明のベアリング構造において、ベース部材とジョイント部材には、ジョイント部材をベース部材に対して相対回転させることによって、嵌合突起が嵌合凹部内へ嵌合される位置に至ったことを示す嵌合マーカーがそれぞれ設けられていることが好ましい。
【0021】
本発明のベアリング構造において、ベース部材に設けた嵌合マーカーと、ジョイント部材に設けた嵌合マーカーは、嵌合突起が嵌合凹部内へ嵌合される位置に至ったときに、固定部材の周方向において互いに同じ位置に配置されることが好ましい。
【0022】
本発明のベアリング構造において、ベース部材には、嵌合突起を案内溝に入れる位置を示す初期位置マーカーが設けられていることが好ましい。
【0023】
本発明のベアリング構造において、第1ドレープは、ジョイント部材の外周面に固定され、ベース部材とジョイント部材は、固定部材及び回転部材の軸方向において、第1ドレープの厚みの2倍以上の長さの隙間を有することが好ましい。
【0024】
本発明のベアリング構造において、固定部材は、その軸方向の端部に、径方向において外方へ突出する突縁部を有し、固定部材に摺動回転可能に取り付けられた回転部材は、突縁部と当接することにより、固定部材からの離脱が抑止されることが好ましい。
【0025】
本発明のベアリング構造において、回転部材は、その軸方向の端部に、径方向において外方へ突出する舌部を有し、固定部材は、その軸方向において、突縁部に隣接して内側へ凹んだ溝部を有し、溝部に舌部が係合することが好ましい。
【0026】
本発明のベアリング構造において、ベース部材は金属で構成され、ジョイント部材及び回転部材は、滅菌に対する耐久性を有する樹脂材料で構成されることが好ましい。
【0027】
本発明のベアリング構造において、嵌合突起は半球状に突出する形状を有することが好ましい。
【0028】
本発明のベアリング構造において、嵌合突起は、球状部と、球状部を外方へ向かう方向へ付勢する付勢部とを有することが好ましい。
【0029】
本発明のドレープユニットは、上述のいずれかのベアリング構造と、固定部材に装着された第1ドレープと、回転部材に装着された第2ドレープと、第2ドレープに連設され、挿入部材とホルダとの間に位置してホルダを覆うセパレータと、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【0030】
本発明によると、アーム部に対する挿入部材の相対角度が360度未満の場合だけでなく、360度を超えるような、挿入部材の回転操作があった場合にも、回転部材、固定部材、保持体、アーム部などを覆うドレープが破れる可能性を低減することができ、清潔領域と非清潔領域の分離を確実に維持することができる。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、本発明の実施形態に係るベアリング構造について図面を参照しつつ詳しく説明する。本実施形態は、ベアリング構造を医療用ロボットに適用した例であるが、本発明のベアリング構造はこれに限定されない。
各図には、基準座標としてX−Y−Z座標を示している。以下の説明において、Z1−Z2方向を上下方向、X1−X2方向を前後方向、Y1−Y2方向を左右方向と称する。X1−X2方向とY1−Y2方向は互いに垂直であり、これらを含むX−Y平面はZ1−Z2方向に垂直である。また、上側(Z1側)から下側(Z2側)を見た状態を平面視と言うことがある。
【0033】
(全体構成)
本実施形態の医療用ロボットは、向きや角度を変更可能なアーム部を備え、アーム部の先端に、
図1に示す保持体10が設けられる。保持体10の前端からは、ホルダ21と、ホルダ21を覆うように配置されたセパレータ22とが前方へ延出している。医療用ロボットによる施術の対象となる患者の体内へ挿入される挿入部材は、セパレータ22によってホルダ21に対して脱着可能に装着される。挿入部材は、アーム部の向きや角度の変更にしたがって姿勢が変更される。挿入部材としては、施術のために用いる処置具や、内視鏡が挙げられる。
【0034】
図2に示すように、ホルダ21とセパレータ22は、前方から後方へ順に配置された、スイッチユニット31、ベアリング構造40、及び、軸受部材32を介して保持体10に取り付けられる。軸受部材32は、円環状のベアリングプレート33を介して保持体10に固定される。ホルダ21とセパレータ22はスイッチユニット31と一体に設けられる。軸受部材32は、例えば、外輪が保持体10に固定され、内輪が外輪に対して相対回転可能な転がり軸受である。
【0035】
図2と
図3に示すように、ベアリング構造40は、いずれもリング状の、回転部材41と、ジョイント部材42と、ベース部材43とを備え、ホルダ21とセパレータ22は、その後部が、ベアリング構造40の各部材の内部に挿通され、回転部材41と一体に設けられる。
【0036】
ジョイント部材42とベース部材43は、嵌合によって互いに脱着可能に取り付けられ、固定部材44を構成する。ベース部材43は、保持体10に対して取り付けられる。回転部材41は、固定部材44のジョイント部材42に対して、周方向Cに沿って摺動可能に取り付けられる。
【0037】
ベース部材43は、ジョイント部材42との摺動に対する耐久性の点から金属で構成することが好ましく、例えばアルミニウムやジュラルミンが用いられる。
【0038】
ジョイント部材42及び回転部材41は、摺動性や、滅菌に対する耐久性の点から樹脂材料で構成することが好ましく、例えばABS樹脂、ポリカーボネート、ポリアセタールが好適である。
【0039】
回転部材41と固定部材44をこのような材料で構成することにより、ドレープが接触する部材を滅菌したときの損傷を防ぐことができ、また、摺動性を長期間確保することを可能とし、かつ、長期間に渡る摺動による損傷を低減することができる。
【0040】
ホルダ21、セパレータ22、スイッチユニット31、及び、回転部材41は、軸受部材32によって回転可能に支持され、不図示のモータの駆動にしたがって、前後方向(X1−X2方向)に沿った回転軸AXを中心として回転する。
【0041】
図8(a)、(b)に示すように、ベアリング構造40のジョイント部材42の後側の外周面142dに沿うように、筒状の第1ドレープ51の前方開口部51aが固定される。第1ドレープ51は、ジョイント部材42から後方へ延び、保持体10、及び、保持体10が設けられたアーム部を備えた手術用ロボットを覆う。
【0042】
固定部材44が、保持体10に固定されたベース部材43と、ベース部材43に脱着可能なジョイント部材42と、の2部品で構成されるため、ジョイント部材42に第1ドレープ51を装着することで、第1ドレープ51を保持体10から容易に取り外すことが可能となる。
【0043】
セパレータ22には、その前端部22aから後端部22bにかけて、筒状の第2ドレープ52の前方開口部52aが固定されるように連設される。これにより、セパレータ22と第2ドレープ52が一体化され、セパレータ22の下面が第2ドレープ52内に配置される。
【0044】
一方、第2ドレープ52の後方開口部52bは、回転部材41の外周面141に沿うように固定される。
【0045】
以上のように第2ドレープ52を装着した状態から、保持体10に対して、セパレータ22及び回転部材41を取り付ける。このとき、回転部材41内にホルダ21とスイッチユニット31が挿通され、さらに、ホルダ21の上面21b上にセパレータ22が取り付けられる。この工程により、
図8(b)に示すように、ホルダ21は、セパレータ22の前端部22aよりも前側に位置する前端部21aから、前面及び下面が第2ドレープ52によって覆われるとともに、上面21bがセパレータ22によって覆われる。第2ドレープ52は、固定部材44に対して回転部材41が相対回転したときに、回転部材41、セパレータ22、及び、ホルダ21と一体となって回転する。
【0046】
(固定部材)
ジョイント部材42とベース部材43とは、ジョイント部材42の内周面42aに設けた2つの嵌合突起42b、42c(
図3、
図11(a)参照)が、ベース部材43のジョイント部材42側(X1側、前側)の外周面43aに設けた2つの嵌合凹部43b、43c(
図3、
図5(a)、(b)参照)にそれぞれ嵌合することによって、互いに脱着可能に嵌合される。この嵌合においては、嵌合突起42b、42cのそれぞれが有する2つの側面(前後方向において互いに対向する2つの面)と、嵌合凹部43b、43cのそれぞれが有する2つの内側面(前後方向において互いに対向する2つの内面)とがそれぞれ互いに当接することにより、固定状態が維持される。この嵌合状態では、嵌合部分において、ベース部材43の外側をジョイント部材42が覆うこととなり、上述のようにジョイント部材42に第1ドレープ51が装着されるため、固定部材44では清潔部品が不潔部品を覆った状態で嵌合することができる。
【0047】
図4(a)、(b)に示すように、2つの嵌合突起42b、42cは、前後方向(X1−X2方向)において、ジョイント部材42の最後端に設けられている。2つの嵌合突起42b、42cは、リング状のジョイント部材42の周方向Cにおいて、回転軸AXに関して対称となる位置において、内側へ(回転軸AX側へ)突出するように、それぞれ形成されている。
【0048】
2つの嵌合凹部43b、43cは、リング状のベース部材43の周方向Cにおいて、回転軸AXに関して対称となる位置において、周方向Cに沿って延びるように、それぞれ形成されている(
図3、
図5(a)、(b)参照)。
【0049】
図5(a)に示すように、嵌合凹部43b、43cは、案内溝61、71にそれぞれ連設されている。一方の案内溝61は、ベース部材43の前後方向、すなわち固定部材44及び回転部材41の軸方向である主軸方向、において、最前端(ジョイント部材42との嵌合側端部)から後方へ向けて延びている。さらに、案内溝61は、前後方向において嵌合凹部43bに対応する位置から、周方向Cに沿って延びている。他方の案内溝71についても、ベース部材43の前後方向において、最前端(ジョイント部材42との嵌合側端部)から後方へ向けて延び、嵌合凹部43cに対応する位置から周方向Cに沿って延びている。よって、ベース部材43の径方向Rに沿って見たときに、案内溝61、71はいずれもL字状に曲がるように形成されている。
【0050】
嵌合突起42b、42c及び嵌合凹部43b、43cが、それぞれ、ジョイント部材42及びベース部材43の周方向Cにおいて対称に設けられているため、2つの嵌合突起42b、42cの一方が、2つの嵌合凹部43b、43cの一方に対応し、かつ、残りの嵌合突起と嵌合凹部が互いに対応する。よって、固定部材44の周方向Cにおいて、嵌合突起と嵌合凹部の対が2つ設けられている。このため、ジョイント部材42とベース部材43の嵌合の際に、回転軸AXに沿ってスムーズに移動させやすくなることから、嵌合の際にジョイント部材42と43が互いにかじって損傷してしまったり、嵌合突起の斜行によって嵌合凹部の内面が削られたりすることを防ぐことができる。
【0051】
次に、一方の嵌合凹部43b及びこれに連設される案内溝61に関して詳細に説明する。他方の嵌合凹部43c及びこれに連設される案内溝71は、回転軸AXに関して、嵌合凹部43b及び案内溝61と対称な形状を有するため詳細な説明は省略する。
【0052】
図6に示すように、嵌合凹部43bに連設された案内溝61は、ジョイント部材42との嵌合側端部において、この端部から主軸方向(X1−X2方向)に沿って延びるにしたがって、案内溝61の溝の深さを小さくするように厚みを増すテーパー部62を有する。テーパー部62を設けることにより、嵌合突起(嵌合突起42b、42cのいずれか)を案内溝61内へ導きやすくなる。
【0053】
案内溝61は、周方向Cにおいて、規制突起63を介して嵌合凹部43bに連設されている。規制突起63は、ベース部材43の前側の外周面43aと略同一の厚みを備え、その外表面が嵌合凹部43b及び案内溝61のいずれよりも径方向Rにおいて外側に位置するように設けられている。これにより、嵌合凹部43bに嵌合した嵌合突起(嵌合突起42b、42cのいずれか)は、周方向Cにおいて規制突起63の側面に当接するため、案内溝61へ戻ることが規制される。したがって、ジョイント部材42のベース部材43に対する回転動作が規制突起63により規制されるため、ジョイント部材42に取り付けられた回転部材41の回転動作で嵌合が外れる不具合が発生しにくくなる。
【0054】
規制突起63、73を設けることにより、ジョイント部材42とベース部材43の嵌合時及び嵌合の解除時に、規制突起63、73を乗り越える際に操作者に対してクリック感(装着感又は離脱感)を与えることができる。よって、ドレープ越しでジョイント部材42とベース部材43を視認しづらい状況においても、着脱の完了の確認を容易に確認することが可能となる。
【0055】
案内溝61は、主軸方向(X1−X2方向)及び周方向Cにおいて、嵌合凹部43bよりも幅が広く形成されている。別言すると、案内溝61は、主軸方向及び周方向Cにおいて、嵌合突起42bよりも幅が広く形成されている。これにより、嵌合突起42bは案内溝61内へ誘導されやすくなる。また、案内溝61内では、嵌合突起42bが案内溝61内の後端壁に当接することで主軸方向における位置決めが容易に行われ、この状態から周方向Cに沿って嵌合突起42bを移動させることで容易かつ確実に嵌合凹部43b内へ案内される。
【0056】
なお、案内溝71においても、案内溝61のテーパー部62及び規制突起63と同様に、テーパー部72及び規制突起73を有している(
図5(b)参照)。
【0057】
図3と
図7(a)に示すように、ジョイント部材42は、回転部材41側(X1側)の外周面142aに、溝部142bと突縁部142cを有する。突縁部142cは、外周面142aの前方端部において、径方向Rにおいて外側へ延びるフランジ状に設けられている。溝部142bは、外周面142aにおいて、突縁部142cの後方に円環状に連設され、外周面142aよりも径方向Rにおいて内側へ凹むように設けられている。
【0058】
図10(a)に示すように、ベース部材43の後側の外周面43eには、案内溝61の左右方向(Y1−Y2方向)の中央に対応する位置に、前後に延びるように初期位置マーカーM0が設けられている。初期位置マーカーM0は嵌合突起42bを案内溝61に導入する位置に対応する。上記外周面43eには、嵌合凹部43bの左右方向の中央に対応する位置に、前後に延びるように嵌合マーカーM11が設けられている。
【0059】
一方、ジョイント部材42の後側の外周面142dには、嵌合突起42bの左右方向の中央に対応する位置に、前後に延びるように嵌合マーカーM12が設けられている。ジョイント部材42の嵌合マーカーM12と、ベース部材43の嵌合マーカーM11は、嵌合突起42bが嵌合凹部43b内へ嵌合される位置に至ったときに、固定部材44の周方向Cにおいて互いに同じ位置に配置される(
図10(b)の右図参照)。
【0060】
嵌合マーカーM11、M12と初期位置マーカーM0を設けることにより、ジョイント部材42とベース部材43の嵌合時及び嵌合の解除時に、規制突起63、73を越えることによるクリック感に加えて、視覚によっても嵌合又は解除の確認を確実に行うことができるため、ジョイント部材42とベース部材43の嵌合が不完全となる事態などを防止することができる。
【0061】
初期位置マーカーM0、及び、2つの嵌合マーカーM11、12は、前後方向及び周方向Cのそれぞれにおいて所定の幅を有する線状に設けられているが、ジョイント部材42の嵌合マーカーM12と、ベース部材43の初期位置マーカーM0又は嵌合マーカーM11との位置合わせが確実にできれば、ほかの形状であってもよい。また、これらのマーカーは印刷等によって形成するほか、形成する面に凹設して溝状としたり、突出するように形成すると、作業者が触覚によって感知することができるため好ましい。
【0062】
(回転部材)
図3と
図9(a)、(b)に示すように、回転部材41は、内周面41aの前方端部に4つの舌部41b、41c、41d、41eを有する。4つの舌部41b、41c、41d、41eは、リング状の回転部材41の中心軸となる回転軸AXに関して等角度間隔となるように設けられ、内周面41aから内側へ突出するように設けられている。4つの舌部41b、41c、41d、41eは、回転部材41をジョイント部材42に嵌合したときに、ジョイント部材42の溝部142b内で、周方向Cに移動であり、かつ、突縁部142cと当接することで前後方向における移動が規制される。ジョイント部材42の溝部142bは、舌部41b、41c、41d、41eの抜けを抑えることができる程度の深さを有する。
【0063】
(固定部材の組み立て、固定部材と回転部材の嵌合)
ベース部材43は、軸受部材32の外輪に固定され、これによって保持体10に固定される。
次に、ジョイント部材42を、ベース部材43の前側の外周面43a上を覆うようにジョイント部材42を前後方向に移動させる。このとき、周方向Cにおいて、ベース部材43上の初期位置マーカーM0とジョイント部材42上の嵌合マーカーM12とが一致するように配置(
図10(b)の左図)しており、嵌合突起42b、42cは、前後方向に沿って、ベース部材43においてそれぞれ対応する案内溝61、71内で摺動しながら前後方向に移動し、案内溝61、71内の最も後側(X2側)の位置に至る。続いて、ジョイント部材42の嵌合マーカーM12がベース部材43の嵌合マーカーM11に一致する位置(嵌合突起42bが嵌合突起42b内へ嵌合される位置)まで、ジョイント部材42を周方向Cに回転させる(
図10(b)の右図)。これにより、嵌合突起42b、42cを、案内溝61、71から、規制突起63、73を越えて、嵌合凹部43b、43c内へ移動させ、嵌合凹部43b、43cへ嵌合させる。この一連の操作によって、ジョイント部材42とベース部材43は互いに嵌合され、前後方向(主軸方向)及び周方向Cにおいて、ベース部材43に対するジョイント部材42の移動が規制される。
【0064】
一方、ジョイント部材42とベース部材43の嵌合の解除においては、ベース部材43に対してジョイント部材42を嵌合するときとは逆向きの周方向において、所定値よりも大きな力でジョイント部材42を回転させる。すると、嵌合突起42b、42cが規制突起63、73を越え、ジョイント部材42のM12がベース部材43の初期位置マーカーM0に一致する位置に至ると、嵌合突起42b、42cは嵌合凹部43b、43cからそれぞれ外れるため、ベース部材43からジョイント部材42を取り外すことができる。上記所定値は、手術用ロボットの仕様などに応じて適宜設定される。
【0065】
ここで、嵌合突起42b、42cは、後端面が回転軸AX(主軸)の延びる方向に直交する平面を有しており、ジョイント部材42の後端面42d(
図4(a)、
図7参照)と同一面をなしている。別言すると、ジョイント部材42の後端面42dの一部が、嵌合突起42b、42cの後端面を構成しており、これ以外の部分は、ベース部材43の嵌合凹部43b、43cとは嵌合しない非嵌合領域をなしている。このような構成としたことにより、ベース部材43に対してジョイント部材42を嵌合する際に、嵌合突起42b、42cと嵌合凹部43b、43cとが軸方向において互いに対向していない状態でも、ジョイント部材42の後端面42dと、ベース部材43の前端面43dとを互いに当接させ、周方向Cに沿って摺動させることによって、嵌合突起42b、42cと嵌合凹部43b、43cとが互いに対応する位置まで容易に案内させることができる。
【0066】
回転部材41は、ベース部材43に嵌合する前のジョイント部材42に対して装着される。回転部材41は、ジョイント部材42の前側の外周面142aを内周面41aで覆うように、前後方向に沿って移動させることによってジョイント部材42に対して装着される(
図10(a)、(b)参照)。この装着においては、回転部材41の舌部41b、41c、41d、41eがジョイント部材42の溝部142b内に係合され、これによって回転部材41は、回転軸AXを中心として回転可能な状態でジョイント部材42に装着される。
【0067】
以上の組み上げ過程において、回転部材41が固定されたジョイント部材42を、ベース部材43へ嵌合する前(
図8(a)の状態)に、ジョイント部材42の後側の外周面142dに第1ドレープ51の前方開口部51aが接着等によって固定され、回転部材41の外周面141に対して第2ドレープ52の後方開口部52bが、接着等によってそれぞれ固定される。この第2ドレープ52は、セパレータ22の前端部22aと後端部22bに対して、前方開口部52aが固定されている。このように第1ドレープ51と第2ドレープ52を固定することにより、回転部材41、ジョイント部材42、及びベース部材43を備えたベアリング構造40と、固定部材44に装着された第1ドレープ51と、セパレータ22及び回転部材41に装着された第2ドレープ52と、ホルダ21を上から覆うセパレータ22とを備えたドレープユニットDが構成される。
【0068】
図7(b)に示すように、前後方向(回転軸AXに沿った方向)において、ジョイント部材42とベース部材43との間には周方向Cに沿って隙間S1が形成されている。前後方向において、隙間S1の長さは、第1ドレープ51の厚みの2倍以上である。このようなサイズで隙間S1を設けることにより、ジョイント部材42に第1ドレープ51を固定した状態でベース部材43に対して嵌合する際に、隙間S1に第1ドレープ51を挟み込む不具合が生じにくくなる。
【0069】
以上の工程により、保持体10に対して、ホルダ21、セパレータ22、スイッチユニット31、回転部材41、固定部材44、軸受部材32、及びベアリングプレート33が取り付けられる。ここで、固定部材44は保持体10に固定される。一方、回転部材41は固定部材44に対して、回転軸AXを中心として、相対回転可能となる。回転部材41は、軸受部材32の内輪とともに回転可能とされた、ホルダ21及びセパレータ22と一体となって、回転軸AXを中心として回転可能となる。
【0070】
これにより、ホルダ21に対して相対位置が固定されたセパレータ22がホルダ21の回転とともに回転し、これに伴って第2ドレープ52が回転しても、第2ドレープ52が装着された回転部材41が固定部材44に対して相対回転するため、第1ドレープ51が装着された固定部材44は回転することがなく、ホルダ21が360度を超えて回転したとしても第1ドレープ51に捻れが生じることがほとんどなく、第1ドレープ51の損傷を防ぐことができる。
【0071】
また、案内溝71を、固定部材44及び回転部材41の軸方向である主軸方向(回転軸AXが延びる方向)の嵌合側端部から主軸方向に沿って延ばし、さらに、固定部材44及び回転部材41の周方向Cに沿って延びし、径方向Rに沿ってみたときにL字状としたことにより、ベース部材43に対するジョイント部材42の嵌合動作として、軸方向と周方向Cの2つの動作を行うこととなるため、振動等があっても嵌合が外れにくくなり、嵌合状態が安定しやすい。
【0072】
固定部材44のジョイント部材42に突縁部142cを設けているため、ジョイント部材42に対して回転部材41を取り付けたときに、主軸方向において、回転部材41の前面41fが突縁部142cに当接する。これにより、回転部材41がジョイント部材42から離脱することを抑止することができ、回転部材41に取り付けられた第2ドレープ52が、例えば、軸方向前方側へ引っ張られることがあっても、回転部材41がジョイント部材42から外れて不潔部が露出する不具合が生じにくい。
【0073】
また、回転部材41をジョイント部材42に取り付ける際には、回転部材41の軸方向の端部に設けた舌部41b、41c、41d、41eが、ジョイント部材42の溝部142b内に、周方向Cに沿って摺動可能な状態で嵌合される。これにより、回転部材41は、軸方向に沿った移動を規制されつつ、周方向Cに沿って安定して回転可能となる。
【0074】
以下に変形例について説明する。
上記実施形態では、ジョイント部材42に嵌合突起42b、42cを設け、ベース部材43に嵌合凹部43b、43cを設けていたが、これに代えて、嵌合突起をベース部材43に設け、嵌合凹部をジョイント部材42に設ける構成も可能である。
【0075】
また、上記実施形態では、ジョイント部材42をベース部材43の外側から嵌合させていたが、これとは逆に、ベース部材をジョイント部材の外側から嵌合させる構成としてもよい。
【0076】
上記実施形態においては、2つの嵌合突起42b、42cと2つの嵌合凹部43b、43cを、主軸方向(X1−X2方向)に沿って見たときに、180度ごとの等角度間隔で設けていた。
図11(a)ではジョイント部材42に設けた嵌合突起42b、42cを示している。
【0077】
これに対して、嵌合突起と嵌合凹部は、それぞれ3つ以上の複数対設けても良い。3つ以上設けると、固定部材44と回転部材41とを互いに嵌合させる際に、当接状態が安定するため、嵌合突起を嵌合凹部に嵌めやすくなる。
図11(b)では、ジョイント部材42に、120度ごとの等角度間隔で設けた3つの嵌合突起132b、132c、132dを設けた例を示している。この構成として場合、嵌合凹部も120度ごとの等角度間隔で嵌合突起132b、132c、132dにそれぞれ対応するように設ける。これにより、ベース部材43へのジョイント部材42の嵌合の過程において、3カ所の嵌合突起132b、132c、132dにベース部材43の前端面43dを当接させながら、周方向に沿って相対回転させる際に、嵌合突起が3カ所あることによって、この回転が安定するとともに、ベース部材43とジョイント部材42の嵌合時に要する力の伝達を効率的かつ確実に行うことが可能となる。
【0078】
図11(b)に示す例では、120度ごとの等角度間隔で3つの嵌合突起132b、132c、132dを設けていたが、嵌合突起の間隔を等角度とはせずに、例えば、110度、140度、110度のように分配すると、周方向の決まった位置のみで取り付けが可能となるため、嵌合突起と嵌合凹部の嵌合の際にドレープがねじれた状態で取り付けられることを防止することができる。
【0079】
なお、このように角度間隔を同一としない構成は、嵌合突起と嵌合凹部を2つずつ設けた構成に適用した場合にも同様の効果を得ることができるため好ましい。そのような場合の具体例として、嵌合突起の間隔および嵌合凹部の間隔を170度、190度とすることが挙げられる。
【0080】
上記実施形態の嵌合突起42bは、後端面がジョイント部材42の後端面42dと同一面となる位置に配置されていたが、これに代えて、
図12に示すように、ジョイント部材42の後端面42dから主軸方向において、前側(X1側)へ所定距離おいた位置に嵌合突起242bを配置することもできる。上記実施形態のもう一つの嵌合突起42cについても同様である。
【0081】
このように嵌合突起242bをジョイント部材42の後端面42dから42の内側へシフトした配置にすると、ジョイント部材42とベース部材43を互いに嵌合させる際に、ベース部材43の前端面43dの非嵌合領域に嵌合突起242bを当接させた状態を維持しながら、回転軸AXを中心に回転させやすくなる。このため、嵌合突起242bをベース部材43の案内溝61、71へ容易に導きやすくなる。
【0082】
また、上記実施形態では、嵌合突起42b、42c、及び、嵌合凹部43b、43cを、それぞれ、周方向Cにおいて回転軸AXに関して対称に配置し、2つの位置での嵌合が可能であった。これに対して、嵌合突起及び嵌合凹部をそれぞれ非対称に配置し、周方向Cの時計回りと反時計回りで異なる間隔としてもよい。さらに、嵌合突起及び嵌合凹部を3つ以上設ける場合に、少なくとも一部の間隔をほかの間隔と同一ではない配置としてもよい。このような配置にすることで、ジョイント部材42とベース部材43の周方向Cにおける嵌合位置が1つに定まるため、セパレータ22の向きの調整が容易となる。
【0083】
上記実施形態の嵌合突起42b、42cの表面形状は、嵌合凹部43b、43cの底面形状に対応した形状とされていた。すなわち、嵌合凹部43b、43cの底面が、前側の外周面43aと同じ曲率の曲面であればそれに対向する曲面とし、平面であればそれに対向する平面としていた。
【0084】
これに対して、嵌合突起の表面形状を、径方向Rに沿って突出する半球形状(
図13における嵌合突起342b、342cの形状)とし、嵌合凹部の内面形状を、上記半球形状に対応して凹んだ形状とし、両者を互いに嵌合させる形態としてもよい。また、嵌合凹部43b、43cに代えてベース部材43の前側の外周面43a上に径方向R外側へ半球状に突出する突起を設けるとともに、ジョイント部材42の内周面42aに、上記突起の形状に対応する凹部を設ける形態も可能である。これらの形態によれば、ジョイント部材42とベース部材43とを互いに嵌合させるときの嵌め込み、取り外しのいずれについても作業性を向上させることができ、突起と凹部の加工も容易に行うことができる。
【0085】
さらに、
図14に示すように、嵌合突起442cとして、球状部442hと、球状部442hを、内周面42aから外方へ、すなわち径方向Rにおいて、回転軸AXへ向かう方向へ付勢する付勢部442sと、を備える構成とすることもできる。
図14に示す例では、球状部442hを半球状としているが球としてもよく、また、付勢部442sとして圧縮ばねを表示しているが、径方向Rに沿って付勢できれば圧縮ばね以外のばねやゴム材などを用いることもできる。このような構成にすることにより、嵌合凹部の弾性変形の制御が不要となり、また、嵌合凹部の損傷を減らすことができる。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
挿入部材の回転操作があった場合に、回転部材、固定部材、保持体、アーム部などを覆うドレープが破れる可能性を低減することができ、清潔領域と非清潔領域の分離を確実に維持することができるベアリング構造を提供する。
挿入部材を脱着可能かつ回転可能に保持するホルダをアームの先に備える手術用ロボットを覆うドレープのためのベアリング構造であって、ホルダが内部に挿通した状態で、アームに対して取り付けられるリング状の固定部材と、ホルダが内部に挿通した状態で、固定部材に対して摺動回転可能に取り付けられるリング状の回転部材とを備え、回転部材は、ホルダとともに回転可能であり、固定部材には、アームを覆う第1ドレープが装着可能であり、回転部材には、ホルダを覆い、回転部材とともに回転可能に第2ドレープが装着可能である。