CN101543394B - 伸缩式倾斜装置 - Google Patents

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Abstract

一种伸缩式倾斜装置(12)，其包括可沿着弧形路径(16)伸展和收缩的伸缩臂(14)。优选地，伸缩臂(14)包括两个能相对彼此以伸缩的方式滑动的弧形构件(22，24)。更优选地，装置进一步包括具有用于移动伸缩臂(14)的挠性带(43)的驱动单元(20)。还提供了一种内窥镜保持装置(10)，其具有这种伸缩式倾斜装置(12)。

Description

伸缩式倾斜装置
技术领域
本发明涉及一种伸缩式倾斜装置，并且更具体而非限制性地涉及一种具有这种倾斜装置的内窥镜保持装置。
背景技术
内窥镜是一种公知的光学装置，其主要用在医学领域用于内窥镜检查。然而，用在许多其它领域也是常见的。规划和建筑界已经发现内窥镜对于计划建造的建筑物和城市的比例模型的预呈现而言是很有用的，通常称为建筑内窥镜。复杂技术系统的内部检查也要使用内窥检查，并且这种装置通常称为通道镜。内窥镜在由排弹人员所完成的简易爆炸装置的检查中也是一种有用的工具；并且执法机构和情报人员也使用内窥镜来通过紧密或受限空间实施监视。
内窥镜是一种细长的、管状光学仪器，其用作检查个体如人体内部部分的观察系统，并且与附加的仪器一起使用，一般用于细微的侵入式活组织检查或手术。
然而，内窥镜始终具有细长的、具有固定长度的挠性臂，其进入病人内部或者要检查的区域内。从而内窥镜的操作者必须基本上不停地使用双手，以便定位和控制内窥镜。如果内窥镜被释放，那么图像将移动。这样必须要有两个人，一个保持和操作内窥镜，而另一个完成所需的任何功能，如手术。
在长时间内将内窥镜保持在一个特定的位置或角度对于人来说也是一个难题。尤其是当最合适的观察角度是在病人或者被观察的个体正上方时。
发明内容
本发明由此寻求提供一种伸缩式倾斜装置，其特别地、但非限制性地用作内窥镜保持装置的一部分，从而解决上述问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种具有伸缩臂的伸缩式倾斜装置，该伸缩臂能沿着弧形路径伸展及收缩。
优选地，伸缩臂包括两个能相对彼此以伸缩的方式滑动的弧形构件。这里，弧形构件可为刚性的。
有利地，该装置可进一步包括壳体，伸缩臂能伸缩地移入和移出该壳体。
进一步，该装置可进一步包括具有挠性带的驱动单元，该挠性带用于移动伸缩臂。这里，驱动单元可包括用于驱动挠性带的马达，由马达提供的驱动转矩经由离合器提供给挠性带，离合器具有滑脱机构，如果超出预定转矩，该滑脱机构阻止通过离合器进行的转矩传输。
此外，驱动单元可包括防止挠性带折叠的导引元件。
优选地，弧形构件仅在一个平面内弯曲，以使得弧形路径处在单一平面内。
可以设计成，伸缩臂的远端能移动至少100度。
有利地，该倾斜装置能绕着旋转轴线旋转，以使得伸缩臂能横向地移动。旋转轴线可与伸缩臂的弧形路径所处平面平行地延伸。
优选地，该装置还包括直动构件，该直动构件能独立于伸缩臂而沿着直动路径移动。
更优选地，直动构件的直动路径与伸缩臂的弧形路径所处平面平行地延伸。
优选地，当弧形路径突入到旋转轴线的平行平面中时，弧形路径可以表示成围绕交叉点I，该交叉点I处在旋转轴线上。
优选地，在伸缩臂的运动期间，交叉点I是固定的。
优选地，一支架用于保持直动构件并且可以移动从而独立于伸缩臂而沿着直动路径移动直动构件。
优选地，直动构件的直动路径P在一平面内延伸，该平面包含旋转轴线且与伸缩臂的弧形路径所处的平面平行，并且该直动路径P与旋转轴线R在交叉点I处相交。
优选地，该支架是变焦单元的一部分，该变焦单元设置在伸缩臂的一端。
优选地，变焦单元以可拆装的方式装接到伸缩臂上。
此外，控制器线束可设置在伸缩臂上，该控制器线束具有可释放的推入配合式电连接器，用于驱动支架的驱动马达电连接到该电连接器上。
根据本发明的第二方面，还提供一种内窥镜保持装置，该保持装置包括根据发明第一方面的伸缩式倾斜装置。
附图说明
下面仅通过示例的方式参考附图详细描述本发明，其中：
图1显示了内窥镜保持装置的侧视图，该装置具有根据本发明的伸缩式倾斜装置的一个实施例；
图2为图1中倾斜装置的一部分的放大视图；
图3为从图2的相反侧观察的放大视图；
图4为伸缩式倾斜装置的立体图，该倾斜装置从内窥镜保持装置上移除并且其弧形伸缩臂伸展；
图5为展示图4中的伸缩式倾斜装置的侧视图，其中侧盖被移除，以及
图6为图4中所示伸缩式倾斜装置的视图，但是从另一侧观察，并且另一侧盖被移除。
具体实施方式
参考附图，示出了内窥镜保持装置10，该装置10包括具有伸缩臂14的伸缩式倾斜装置12，该伸缩臂14可沿着弧形路径16伸展和收缩。
伸缩臂12包括壳体18，驱动单元20置于壳体18中，两个弧形细长臂构件22，24通过驱动单元20相对彼此以伸缩的方式滑动并且可以收缩到壳体18内及伸出壳体18外。各个臂构件22，24在单一平面内弯曲，并且由此伸缩臂14伸展和收缩所沿着的弧形路径16处在单一平面内。
各个臂构件22，24是刚性并且非挠性的，并且沿着其纵向范围具有大致或基本的U形横截面。内部臂构件22的横截面尺寸小于外部臂构件24的横截面尺寸从而使得内部臂构件22可在外部臂构件24内滑动。这样，臂构件22和24限定了细长通道。在该实施例中，内部臂构件22被套入到外部臂构件24内，使得敞开的纵向一侧面对着外部臂构件24的通道的底部。
尽管上面的描述中基本为U形，但两个臂构件22，24的横截面也可以是任意的圆形或非圆形形状，比如正方形、矩形和方框形。
内部臂构件22在其远端28上或者临近其远端28处具有挡块26，以防止臂构件22完全缩回外部臂构件24内。
具有弧形纵向范围的通道30被限定在壳体18内以容纳外部臂构件24的大致整个纵向范围，如图5所示。
驱动单元20包括电动马达32，其安装在壳体18内且临近通道30的一端并且处在该端上方。马达32的输出轴34经由输出轴34上的齿状主嵌齿轮(cog)36、带传动装置37以及中间轴35上的次嵌齿轮38来驱动中间轴35。驱动嵌齿轮41被固定在中间轴35的相对端并且与挠性齿条或带43相接合。驱动嵌齿轮41被设置在通道30的一端或者临近通道30的一端，并且挠性带43被装接到内部臂构件22的近端42，该内部臂构件22被容纳在外部臂构件24之内。
为了使挠性带43在提供推力的时候保持平坦，壳体18设置有壁44，该壁44紧邻驱动嵌齿轮41的周界经过，由此限定了狭窄通道46，带43可以沿着该通道46滑动。狭窄通道46在驱动嵌齿轮41的任一侧延伸，并且在一侧绕着马达32延伸，允许挠性带43在完全收缩的位置上绕着马达32延伸，而在另外一侧沿着通道30延伸。弧形舌或导引元件48从靠近导引嵌齿轮41的位置延伸并且进入到内部及外部臂构件22，24之内，进一步阻止或限制挠性带43在推动动作期间的任何折叠或褶皱。导引元件48通过销49被固定到壳体上临近驱动嵌齿轮41的一端。另一端是自由的，允许伸缩臂14在其上滑动。挠性带43的一个面上具有齿或突起50，它们可定位在驱动嵌齿轮41的相邻齿52之间。
驱动单元20的马达32经由装接到马达32上的行星齿轮箱(未示出)和离合器40(部分隐藏)向驱动嵌齿轮41提供驱动转矩，该离合器40设置在中间轴35上。离合器40具有滑脱机构，如果超过了预定转矩，该滑动机构则阻止转矩经过离合器40传递。因此，如果伸缩臂14遇到障碍物，则离合器发生滑脱从而防止损害或破坏。
通过设置两个弧形臂构件22，24，伸缩臂14的远端28可以伸展和收缩80度或更多，优选是至少100度甚至达到110度。然而，由于伸缩臂14在单一平面内移动，因此伸缩式倾斜装置上设置有旋转单元56，该旋转单元56允许伸缩臂14绕着旋转轴线R至少旋转180度。因而，伸缩臂14还可以横向移动。特别地，伸缩臂14可沿着第二弧形路径58移动，该第二弧形路径58与第一所述弧形路径16成直角地伸展。
伸缩式倾斜装置12的壳体18包括旋转托架60，该旋转托架60基本与马达32的输出轴34平行地突出。旋转托架60耦合到从动轴62上，该从动轴62延伸进入旋转单元56的壳体64内。在从动轴62的另一端，设置有第一斜齿轮66，该斜齿轮66与第二斜齿轮68相接合，它们以直角啮合。第二斜齿轮68装接到第二电动马达72的输出轴70的一端，也被容纳在旋转单元56的壳体64内。
旋转轴线R从伸缩臂14的第一弧形路径16所处的平面偏离但与其平行。然而，在一个变形中，还可以使旋转轴线R与弧形路径16所处的平面一致。例如，旋转托架或只是用于旋转的安装点可以设置在壳体18的背面，由此与第一弧形路径16对齐。
伸缩式倾斜装置12还包括用于安装通常是可拆卸的直动构件(未示出)的支架79，该直动构件可独立于伸缩臂14沿着直动路径P移动。支架79可从临近伸缩臂14的内部臂构件22的远端28的位置移动到远离该远端28的位置。支架79，并且优选还有直动构件组成了变焦单元78的一部分，该变焦单元78一般可以从内部臂构件22上卸下。
变焦单元78包括细长壳体80，支架79在该壳体80上移动或滑动。壳体80设置有马达驱动式连续带驱动机构82。直动构件74经由支架79——通常以可释放的方式经由具有翼形螺钉84的夹或钳——在直动轨道88的一个点上连接到带驱动机构82的带86，并且由此在带86被驱动的方向上移动。直动构件74的运动可以独立于伸缩臂14的运动而被控制。
直动构件自身可以是光学装置或者是用于光学装置或其它装置的支承件。
直动构件移动所沿着的直动路径P的纵向轴线与伸缩臂14的旋转轴线R相交。由于伸缩臂14的弧形形状，变焦单元78的倾斜运动绕两个路径轴线P和R的交叉点I这一单一固定点发生。换句话说，三个区别的运动，即直动运动、倾斜或枢转运动、以及旋转运动完全可以独立地或者分离地实现，而不需要改变直动路径P和旋转轴线R之间的交叉点I。这三个运动是通常所说的变焦(zoom)、倾斜(tilt)和摇摄(pan)。
此外，直动路径P也平行于伸缩臂14的第一所述弧形路径16所处的平面延伸。但如上所述，还可以让直动路径P定位成与伸缩臂14的平面一致。
为了实现直动构件74的独立运动，变焦单元78便利地设置有可释放的推入配合式电连接器90，该电连接器90与设置在伸缩臂14上的电连接器相配合。后一个电连接器通过线束92连接到控制器，例如控制电路系统(未示出)，该控制器与使用者交互联系。该线束优选内置在装置内从而实现简单且方便的与多重驱动单元的连接和脱离。控制电路系统由此控制伸缩臂、旋转单元以及变焦单元。
选择性地，电连接器可作为变焦单元78和伸缩臂14之间的机械连接的一部分形成，以使得当两个部件机械连接在一起的时候，它们也能够电连接在一起。
上述装置的主要优点在于两件式弧形伸缩臂，其允许装接在其上的任意装置的稳定及精确的倾斜。
尽管特别应用在内窥镜以及派生物，如管道镜和纤维内窥镜，但伸缩式倾斜装置能够用在任何需要稳定及可重复的精确运动的应用中。例如，伸缩式倾斜装置，尤其是两件式弧形伸缩臂，能够用在同时向前和向上移动以及相反地同时向后和向下移动的机动车座椅中，从而不再需要用于实现这两个功能的分离的机构。在另一个实施例中，伸缩式倾斜装置能够用作门铰链，允许门不仅可被打开，而且可从门框上移除，从而允许更大的通过性。
尽管提出了两件式伸缩臂，但是单一弧形臂也可设置使用，其伸缩进入和退出装置壳体。
尽管上面描述了两个臂构件，但是三个或更多臂构件也是可行的。
挠性带驱动装置允许使用较少数目的机械部件，增加了伸缩式倾斜装置的鲁棒性和寿命。带本身具有长的预期寿命，并且与使用机械接头的机构不同，带不需要维护。
上述实施例仅通过示例的方式给出，而本领技技术人员可以认识到，各种其它变形也不会脱离附加的权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (16)

1.一种内窥镜保持装置，包括：
伸缩式倾斜装置，其包括伸缩臂(14)，伸缩臂(14)能沿着弧形路径(16)伸展和收缩；伸缩臂(14)包括两个弧形构件(22，24)，所述弧形构件(22，24)能相对彼此以伸缩的方式滑动；以及
支架(79)，该支架(79)用于保持一直动构件并且能移动以便独立于伸缩臂(14)沿着直动路径(P)移动直动构件；
所述支架(79)能从临近伸缩臂(14)的弧形构件(22)的远端(28)的位置向外移动到远离该远端(28)的位置。
2.如权利要求1所述的内窥镜保持装置，其中弧形构件(22，24)是刚性的。
3.如权利要求2所述的内窥镜保持装置，进一步包括壳体(18)，所述伸缩臂(14)能以伸缩的方式移入及移出该壳体(18)。
4.如权利要求3所述的内窥镜保持装置，进一步包括驱动单元(20)，该驱动单元(20)具有用于移动伸缩臂(14)的挠性带(43)。
5.如权利要求4所述的内窥镜保持装置，其中驱动单元(20)包括用于驱动挠性带(43)的马达(32)，由马达(32)供给的驱动转矩经由离合器(40)提供给挠性带(43)，该离合器具有滑脱机构，该滑脱机构将通过离合器进行的转矩传递限制到一预定最大转矩。
6.如权利要求4所述的内窥镜保持装置，其中驱动单元(20)包括导引元件(48)，该导引元件(48)防止挠性带(43)的折叠。
7.如权利要求1所述的内窥镜保持装置，其中弧形构件(22，24)在单一平面内弯曲，使得弧形路径(16)处在单一平面内。
8.如权利要求1所述的内窥镜保持装置，其中伸缩臂(14)的远端能移动至少100度。
9.如权利要求1所述的内窥镜保持装置，其中倾斜装置能绕着旋转轴线(R)旋转，使得伸缩臂(14)能横向移动。
10.如权利要求9所述的内窥镜保持装置，其中旋转轴线(R)平行于伸缩臂(14)的弧形路径(16)所处的平面延伸。 
11.如权利要求10所述的内窥镜保持装置，其中当弧形路径(16)突入到旋转轴线(R)的平行平面内时，该弧形路径(16)被表示成围绕位于旋转轴线(R)上的交叉点(I)。
12.如权利要求11所述的内窥镜保持装置，其中在伸缩臂(14)运动期间，交叉点(I)为固定的。
13.如权利要求1所述的内窥镜保持装置，其中直动构件的直动路径(P)在一平面内延伸，该平面包含旋转轴线(R)并且平行于伸缩臂(14)的弧形路径(16)所处的平面，并且该直动路径(P)与旋转轴线(R)在交叉点(I)相交。
14.如权利要求1所述的内窥镜保持装置，其中支架(79)为变焦单元(78)的一部分，该变焦单元(78)设置在伸缩臂(14)的一端。
15.如权利要求14所述的内窥镜保持装置，其中变焦单元(78)以可拆装的方式装接到伸缩臂(14)上。
16.如权利要求15所述的内窥镜保持装置，进一步包括设置在伸缩臂(14)上的控制器线束(92)，该控制器线束(92)具有可释放的推入配合式电连接器，用于驱动支架(79)的变焦单元(78)的驱动马达电连接到该电连接器上。 
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