不规则骨植入材料切割设备系统技术领域
本发明涉及机械设备，尤其涉及一种不规则骨植入材料切割设备系统。
背景技术
目前在机械加工过程中，切割常用方式有手工切割、半自动切割机切割及数控
切割机切割。手工切割灵活方便，但手工切割质量差、尺寸误差大、材料浪费大、
后续加工工作量大。同时劳动条件恶劣，生产效率低。而且是开放式的，易污染，
达不到洁净度的要求。要采用加装防护隔离设备的措施，才能满足安全性及医疗器
械生产质量管理规范的要求。半自动切割机中仿形切割机，切割工件的质量较好，
由于其使用切割模具，不适合于单件、小批量和大工件切割。其它类型半自动切割
机虽然降低了工人劳动强度，但其功能简单，只适合一些较规则形状的零件切割。
数控切割相对手动和半自动切割方式来说，可有效地提高板材切割的效率、切割质
量，减轻操作者的劳动强度。
现阶段采用的是手工夹持操作方式对骨块进行切割，其准确性和安全性还有待
于提高。对于不规则形状的骨块，需要研制适应不规则骨材料的智能化夹具，以提
高安全性能和材料的获得率。
骨切割机是制备骨植入材料的重要器械，在医疗、娱乐、科研、工业生产等许
多领域都有着广泛的应用。机械手是骨切割设备研究的关键技术之一，在切割设备
中起着夹持紧固的作用，机械手也是骨切割机最灵活的机械部分，因此机械手技术
的发展在骨切割设备的研究中具有至关重要的地位。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种不规则骨植入材料切割设备
系统。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种不规则骨植入材料切割
设备系统，包括底座，在底座的中间架设有可移动的切割机构，在底座的两端分别
安装有夹持机构；所述夹持机构包括安装在底座一端的四爪卡盘夹持机构和安装在
底座另一端的机械手夹持机构；还包括防护罩、集骨盒和激光测距仪，防护罩可将
底座、切割机构和夹持机构一起封罩；集骨盒设置在切割机构的下方，激光测距仪
安装在底座上。
所述机械手夹持机构包括：
支架，安装在底座上；
推杆电机，横向安装在支架上并带动机械手作直线运动；
旋转电机，安装在推杆电机的前端并带动机械手作旋转运动；
机械手，与旋转电机的旋转轴固定相连，其进一步包括：
机械手掌，与旋转电机的旋转轴固定相连，为圆盘形结构件，包括背面和正面；
四台手指驱动电机，分别安装在机械手掌的背面；
四个机械手指，分别设置在机械手掌的正面并穿过机械手掌与相应的机械手指
驱动电机传动相连。
所述底座上设有滑块，所述支架嵌装在滑块上可沿滑块左右移动，在滑块的两
端分别设有挡块。
所述四台手指驱动电机与四个机械手指分别通过齿轮齿条传动机构传动相连，
其中的齿轮与相应的电机传动相连，其中的齿条与相应的齿轮传动相连并与相应的
机械手指固定相连；所述机械手掌上设有四条径向滑槽，上述齿条分别设置在相应
的径向滑槽内，四个机械手指可在相应齿条的带动下作径向运动。
所述四个机械手指均匀对称分布在机械手掌上，各机械手指的指尖都指向机械
手掌的中心，在各机械手指的指尖内侧设有位移传感器和压力传感器，在指尖的前
端设有防滑滚花轴。
所述切割机构包括机架、切割机、横向移动机构和纵向移动机构，切割机安装
在机架上，机架与纵向移动机构传动相连并与纵向移动机构一起架设在横向移动机
构上。
所述横向移动机构包括横向移动滑块、横向移动驱动电机、横向移动齿轮和横
向移动齿条，横向移动滑块活动架设在底座上可沿底座左右移动，横向移动驱动电
机安装在横向移动滑块上，横向移动齿轮与横向移动驱动电机传动相连，横向移动
齿条安装在底座内并与横向移动齿轮传动相连；
所述纵向移动机构包括纵向移动驱动电机、纵向移动齿轮和纵向移动齿条，纵
向移动驱动电机安装在机架上，纵向移动齿轮与纵向移动驱动电机传动相连，纵向
移动齿条安装在横向移动滑块上并与纵向移动齿轮传动相连。
所述四爪卡盘的四个爪上分别套装有医用硅橡胶弹性护套。
所述防护罩选用透明可视化的材料制作，并由左防护罩和右防护罩组合构成，
左防护罩和右防护罩的一侧挡板可分别向两端推移，方便对切割机构进行相应的手
工操作。
所述集骨盒采用抽屉式结构。
本发明的优点和特点是：
1)、整个系统能实现对不规则形状的骨料的夹持、固定、旋转、扫描、定位、
切割以及收集工作，使整个加工生产过程更加简单化、自动化，避免工人在劳动过
程中带来人身伤害，减少人力，使生产更加有效，卫生，符合医疗器械加工生产的
质量管理规范的要求。
2)、机械手指上安装有压力传感器、位移传感器以及防滑滚花轴，使得机械
手在夹持骨料的时候位置更精确，用力更加精准，使得整个抓握更加牢固稳定不松
脱，减小对骨料的损伤。
3)、四爪卡盘的四个爪上都套装有医用硅橡胶弹性护套，可减轻骨料在夹持
过程中的破损，也使得四爪卡盘夹持得更加稳固。医用硅橡胶应采用符合GMP要
求的硅橡胶，从而减轻因弹性部件而带来的污染。
4)、防护罩的材料选用透明可视化的材料，同时，在切割不规则骨时，也就
是在切割系统的工作状态中，防滑外罩全封闭，而在需要时，防护外罩中间的两块
挡板可以向系统两端推移，可以人为地对内部切割系统进行相应的手工操作，比如
清理滑动轨道、更换圆盘刀具等等。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为本发明中的主体结构正视图；
图3为本发明中的主体结构左视图；
图4为本发明中的主体结构俯视图；
图5为本发明中的局部透视图。
具体实施方式
参见图1，配合参见图2、图3、图4、图5，本发明的不规则骨植入材料切割
设备系统，包括底座1，在底座的中间架设有可移动的切割机构2，在底座的两端
分别安装有四爪卡盘夹持机构3和机械手夹持机构4；还包括防护罩5、集骨盒6
和激光测距仪7，防护罩可将底座、切割机构和夹持机构一起封罩；集骨盒设置在
切割机构的下方，激光测距仪安装在底座上。
在四爪卡盘3的四个爪上分别套装有医用硅橡胶弹性护套31。
本发明中的机械手夹持机构4包括：
支架41，安装在底座上；在底座1上设有滑块11，支架41嵌装在滑块上可沿
滑块左右移动，在滑块的两端分别设有挡块12。
推杆电机42，横向安装在支架上并带动机械手作直线运动；
旋转电机43，安装在推杆电机的前端并带动机械手作旋转运动；
机械手，与旋转电机的旋转轴固定相连，其进一步包括：
机械手掌44，与旋转电机的旋转轴固定相连，为圆盘形结构件，包括背面和
正面；
四台手指驱动电机45，分别安装在机械手掌的背面；
四个机械手指46，分别设置在机械手掌的正面并穿过机械手掌与相应的机械
手指驱动电机传动相连。
本发明中的四台手指驱动电机与四个机械手指分别通过齿轮齿条传动机构传
动相连，其中的齿轮与相应的电机传动相连，其中的齿条与相应的齿轮传动相连并
与相应的机械手指固定相连；所述机械手掌上设有四条径向滑槽，上述齿条分别设
置在相应的径向滑槽内，四个机械手指可在相应齿条的带动下作径向运动。
四个机械手指均匀对称分布在机械手掌上，各机械手指的指尖都指向机械手掌
的中心，在各机械手指46的指尖内侧设有位移传感器47和压力传感器48，在指
尖的前端设有防滑滚花轴49。
本发明中的切割机构2包括机架21、切割机22、横向移动机构和纵向移动机
构，切割机安装在机架上，机架与纵向移动机构传动相连并与纵向移动机构一起架
设在横向移动机构上。其中的横向移动机构包括横向移动滑块23、横向移动驱动
电机24、横向移动齿轮25和横向移动齿条26，横向移动滑块活动架设在底座上可
沿底座左右移动，横向移动驱动电机安装在横向移动滑块上，横向移动齿轮与横向
移动驱动电机传动相连，横向移动齿条安装在底座内并与横向移动齿轮传动相连；
纵向移动机构包括纵向移动驱动电机27、纵向移动齿轮28和纵向移动齿条29，
纵向移动驱动电机安装在机架上，纵向移动齿轮与纵向移动驱动电机传动相连，纵
向移动齿条安装在横向移动滑块上并与纵向移动齿轮传动相连。
本发明中的防护罩5选用透明可视化的材料制作，并由左防护罩和右防护罩组
合构成，左防护罩和右防护罩的一侧挡板可分别向两端推移，方便对切割机构进行
相应的手工操作。
本发明中的集骨盒6采用抽屉式结构。
采用本新型实用不规则骨植入材料切割设备系统能实现对不规则形状的骨料
的夹持、固定、旋转、扫描、定位、切割以及收集工作，使整个加工生产过程更加
简单化、自动化，避免工人在劳动过程中带来人身伤害，减少人力，使生产更加有
效，卫生，同时符合医疗器械加工生产的质量管理规范的要求。