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Apr 13, 2023

タングステン ケーブルの事例: 手術ロボットのモーション コントロール

aprile 1, 2022 By Sponsored Content.019 Ø, 19×19, bordi saldati al plasma.

2022 年 4 月 1 日 スポンサー付きコンテンツ別

.019 Ø、19×19、端はプラズマ溶接されています。

手術用ロボットで使用される最も一般的なタングステン ケーブル構造には、8×19、7×37、および 19×19 構成があります。 8×19 タングステン機械ケーブルは 201 本のタングステン フィラメントで構成されていますが、7×37 には 259 本のタングステン フィラメントが含まれ、最後に 19×19 には 361 本の螺旋状撚線が含まれています。 また、ステンレス鋼は数多くの医療機器や外科用機器を含む多くの用途に使用されていますが、外科用ロボット用途ではタングステン ケーブルに代わるものはありません。

しかし、これほど有名な機械ケーブル材料であるステンレス鋼が、手術用ロボットの作動動作においてますます普及しなくなっているのはなぜでしょうか? 結局のところ、ステンレス鋼ケーブルは、特に極小径のもので、軍事、航空宇宙、そしてこのテーマにとって最も重要なことである他の数え切れないほどの外科用機器用途にわたって遍在的に使用されています。

さて、外科用ロボットの動作制御においてタングステン ケーブルがステンレス鋼に取って代わる理由は、実際には思っているほど謎ではなく、強度に関するものです。 しかし、このようなメカニカルケーブルの強度は直線的な引っ張り強度だけでは測れないため、強度をテストする必要があります。パフォーマンス指標として、多くの現場に適したシナリオからデータを収集することによって。

8×19 構造を例に考えてみましょう。 手術用ロボットのピッチとヨーを実現するために最も一般的に使用される機械式ケーブル構造の 1 つである 8×19 は、正確に負荷が増加した場合に、ステンレス鋼製の同等品よりも劇的に優れています。

8×19 タングステン ケーブル vs. ステンレススチールケーブル

負荷が増加するにつれて、タングステン ケーブルではサイクル数と引張強度が向上しましたが、代替のステンレス鋼ケーブルは同じ負荷の下ではタングステンの強度に比べて劇的に遅れていることに注意してください。

10 ポンドまで負荷された、直径約 0.018 インチのステンレス鋼ケーブルは、同じ 8×19 構造、ワイヤ直径でタングステンが達成するサイクルの 45.73 % しか達成しません。

実際、この特定の研究ですぐに明らかになったのは、10 ポンド (44.5 N) の荷重でも、タングステン ケーブルはステンレス スチール ケーブルの 2 倍以上のサイクル数を示したということでした。 すべてのコンポーネントと同様に、手術ロボットの内部にある小型機械ケーブルは厳格な規制要件を満たしているか、それを超えていなければならないことを考えると、ケーブルはあらゆるものに耐える必要があります。 したがって、分析では、ステンレス鋼ケーブル上で同じ直径 8×19 タングステン ケーブルを使用すると、本質的な強度の両方の利点があるだけでなく、これら 2 つのオプションのうちより強力で長持ちするケーブル材料によってロボットが駆動されることが保証されることが実証されました。

さらに、やはり 8×19 構造の場合、タングステン ケーブルは、同じ直径と荷重のステンレス鋼のサイクル数の最小 1.94 倍を達成しました。 さらに、この研究では、適用される荷重が 10 ポンドから 30 ポンドまで段階的に増加しても、ステンレス鋼ケーブルはタングステンの弾力性に決して追いつかないことが示されました。 実際、2 つのケーブル素材間のマージンはますます遠くなっていきました。 30 ポンドの同じ荷重でサイクルの 3.13 倍に達しました。さらに重要な発見は、研究全体 (30 ポンドまで) を通じてマージンが決して狭くならなかったことです。 タングステンは常に平均 39.54 % という高いサイクル数を達成しました。

この研究では、厳密に制御された環境内で特定のワイヤ直径とケーブル構造を調査しましたが、正確な応力、引張荷重、およびプーリ構成の下でタングステンの方が強度が高く、より多くのサイクル数を達成できることを証明するために行われました。

0.0145 Ø、8×19 タングステン ケーブル、ハイポ チューブがスエージ加工され、スリーブ フィッティングが付いています。

タングステン マイナチュア ケーブルの専門家に相談する

外科用ロボット アプリケーションで必要なサイクル数を達成するには、タングステン メカニカル ケーブルのエンジニアと協力することが不可欠です。

ステンレス鋼、タングステン、その他の機械ケーブルの材質に関係なく、2 つのケーブル アセンブリが同じマスターに使用されることはありません。 たとえば、小型ケーブルの用途では、ストランド自体やケーブルに適用されるフィッティングがほぼ不可能なほど厳しい公差を達成する必要がないことがよくあります。

多くの場合、ケーブル自体の長さとサイズの偏差、および接続具の位置とサイズはある程度柔軟です。 このような測定値は、公差ケーブルアセンブリの。 メカニカル ケーブル メーカーがアプリケーションの許容範囲内に収まるケーブル アセンブリを実現できれば、コンポーネントは実際の環境で使用できるようになります。

命がかかっている手術ロボットの場合、設計の許容値を達成することが唯一許容できる結果です。 したがって、外科医のあらゆる動きを再現する極細の機械ケーブルが、これらのケーブルを地球上で最も洗練されたケーブルの一つにしていると主張できます。

これらの手術ロボットの内部に設置される機械ケーブル アセンブリも、小さくて密集したコンパクトなスペースを占有します。 実際のところ、これらのタングステン ケーブル アセンブリが最も狭いチャネル内に、子供のクレヨンの先よりも大きくない滑車の上にどのようにシームレスに入れ子になっており、予測可能なサイクル数全体で動きをサポートしながら両方を達成しているかは、驚くべきこと以外の何ものでもありません。

.019 Ø、19×19 タングステンストランド。

タングステンに取って代わられるステンレススチールケーブル

また、ケーブル エンジニアがケーブル材料について早期にアドバイスできるため、時間、リソース、さらにはコストさえも節約できる可能性があります。これらすべては、ロボットの思慮深い市場投入戦略を計画する際の重要な変数です。

外科用ロボット市場が爆発的に拡大しているため、動作を実現するために使用される機械ケーブルを単に供給するだけではもはや受け入れられません。 外科用ロボットメーカーがその驚異を市場に投入するペースと落ち着きは、製品を大量消費に向けた準備が容易にできるかどうかによって確実に影響を受けます。 このため、機械ケーブル エンジニアはこれらのケーブル アセンブリを毎日研究し、完成させ、構築していることに留意することが重要です。

たとえば、外科用ロボットのプロジェクトがステンレス鋼の確実性から始まることは珍しいことではありません。強さ、展性そしてサイクル数しかし、その後のロボット開発では依然としてタングステンに頼っています。

それは本当です。

外科用ロボット メーカーは、ロボット設計の初期段階でステンレス鋼を採用することがよくありますが、その後、優れたデータによりタングステンを選択することになります。 これはモーション コントロールの考慮事項における突然の変更のように見えるかもしれませんが、それはそのように見せかけているだけです。 この材料の変更は、ロボットのメーカーと、ケーブルの製造に雇われたメカニカルケーブルエンジニアとの間の不可欠な協力の結果です。

.019 Ø、19×19 タングステン ケーブル、スウェッジド スリーブ フィッティング付き。

結論

手術ロボット用のタングステンメカニカルケーブルがテーブルの席を獲得しました。

ステンレス鋼ケーブルは、外科用器具市場、特に内視鏡装置分野の定番であることが証明され続けています。 しかし、ステンレス鋼は、内視鏡/腹腔鏡手術での動きをサポートするあらゆる力を備えていますが、タングステンとして知られる、より脆いもののはるかに密度が高く、その結果としてより強力な対応物と同じ引張強さは得られません。

そして、タングステンが外科用ロボットのケーブル材料としてステンレス鋼を駆逐するのに理想的であるのと同様に、ケーブルメーカーとの健全な協力の重要性も理解できません。 経験豊富な極細メカニカルケーブルエンジニアと協力することで、ケーブルが世界クラスのアドバイザーやメーカーによって製造されていることを保証できるだけではありません。 適切なケーブル メーカーを選択することは、構築計画の科学とリズムの両方を完璧にすることを優先する確実な方法でもあり、これにより、同じことを達成しようとしている競合他社よりも早くモーション コントロールの目標を実現することができます。

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