CN104728568B - 支撑臂的多自由度锁固装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支撑臂的多自由度锁固装置，其主要是由一支撑臂单元、一固定外壳单元、一螺杆、一锥形推块、及二锥形挡板所组成，当该螺杆沿第一方向枢转时，即带动该锥形推块、该锥形挡板作动，使该挡板环抵面抵止住该枢槽槽壁面及该第一、二枢部，俾使该侧壳件无法相对于该上、下壳件枢转、及该第一、二枢部无法枢转地定位在该二枢耳部，当该螺杆沿反向于该第一方向的第二方向枢转时，即带动该锥形推块、该锥形挡板作动，使该挡板环抵面脱离该枢槽槽壁面及该第一、二枢部，使该侧壳件能够相对于该上、下壳件枢转、及该第一、二枢部能够相对于该二枢耳部枢转。

Description

支撑臂的多自由度锁固装置

技术领域

本发明涉及多自由度锁固装置，特别是指一种用以锁固具重力平衡机制的支撑臂的多自由度锁固装置。

背景技术

参阅图1所示，显示一般具重力平衡机制的支撑臂的立体图，包括一下支架11、一端设于该下支架11的上连杆12及下连杆13、一设于该上、下连杆之间的弹簧14、及一供该上、下连杆12、13另一端组设且供安装物件(图上未示)固定的上支架15，该支撑臂10藉由多连杆搭配弹簧14，使得该支撑臂10可支撑并固定该安装物件，另外，藉由该弹簧14安装于该上、下连杆12、13之间，使得该支撑臂10的支撑力量可随旋转角度变化而改变，以自行支撑该安装物件的重量，同时让该安装物件相对于该支撑臂10在调整过程中、或调整后获得定位，而不会受重力的影响而任意的移动。

然而，当该支撑臂10在供该安装物件组设后，该安装物件在调整时往往会牵扯到多个自由度，以便符合实际所需，而由于该支撑臂10本身并无多个自由度可调整及锁固的设计，因此，如何开发出一种支撑臂的多自由度锁固装置，使得设置于该支撑臂10上的安装物件可进行多个自由度的调整、以及让该安装物件在调整后可稳定地定位住即为本案发明的动机。

另外，美国专利US20070001076也具有上述同样的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种支撑臂的多自由度锁固装置，使组设在该支撑臂上的安装物件得以进行多个自由度的位移调整、以及位移调整后得以被稳定地定位住。

为解决上述问题，本发明提供一种支撑臂的多自由度锁固装置，包含：一支撑臂单元，包含一支架、一枢设于该支架且具有一第一枢部的第一连杆、一枢设于该支架且具有一第二枢部的第二连杆；一固定外壳单元，具有一上壳件、一下壳件、及一枢设在该上、下壳件之间的侧壳件，该侧壳件具有二夹置枢设在该第一、二枢部的枢耳部、及一与该上、下壳件界定出连通该第一、二枢部的枢槽；一螺杆，能够上下位移地枢设在该固定外壳单元，并具有一位于该枢槽内的螺纹部、及一位于该枢槽外的螺旋部；一锥形推块，能够上下位移地枢设在该固定外壳单元的枢槽内，并具有一螺合于该螺纹部的螺纹孔、及一位于该锥形推块外侧面的推块环斜面；至少一锥形挡板，能够外扩地设在该固定外壳的枢槽内且位于该锥形推块与该侧壳件之间，并具有一面对该推块环斜面的挡板环斜面、及一反向于该挡板环斜面且对应该枢槽槽壁面及该第一、二枢部的挡板环抵面；藉此，当该螺杆沿第一方向枢转时，即带动该锥形推块、该锥形挡板作动，使该挡板环抵面抵止住该枢槽槽壁面及该第一、二枢部，俾使该侧壳件无法相对于该上、下壳件枢转、及该第一、二枢部无法枢转地定位在该二枢耳部，当该螺杆沿反向于该第一方向的第二方向枢转时，即带动该锥形推块、该锥形挡板作动，使该挡板环抵面脱离该枢槽槽壁面及该第一、二枢部，俾使该侧壳件能够相对于该上、下壳件枢转、及该第一、二枢部能够相对于该二枢耳部枢转。

较佳地，该上、下壳件之间更穿置有多个导引柱，各该导引柱是供该锥形推块所套置，使该锥形推块能够沿着该导引柱而在该上、下壳件之间位移，且该锥形推块的推块环斜面是由该上壳件朝该下壳件方向呈渐扩倾斜，该锥形挡板的挡板环斜面是由该上壳件朝该下壳件方向呈渐扩倾斜。

较佳地，更包含一连动壳体、一枢轴、一连动块、及一连动杆单元，该连动壳体固设于该下壳件，并具有一容置空间，该螺杆更具有一反向于该螺旋部且位于该容置空间的杆部，该枢轴是枢设在该连动壳体，并具有一位于该容置空间的第一枢轴部及一连接该第一枢轴部并位于该容置空间外的第二轴部，该连动块呈倾斜状地设于该容置空间且位于该杆部与该枢轴之间，并具有一枢设于该杆部的第一连动部、及一第二连动部，该连动杆单元呈水平状地设于该容置空间且位于该连动块与该枢轴之间，并具有一枢设于该第二连动部的连动杆部、及一反向于该连动杆部且对应该第一枢轴部的弧抵部，当该螺杆沿第一方向枢转时，该杆部推动该连动块由倾斜状变成水平状，使该连动杆单元的弧抵部抵止于该第一枢轴部，使该枢轴无法枢转地定位在该连动壳体，当该螺杆沿第二方向枢转时，该杆部带动该连动块由水平状变成倾斜状，使该连动杆单元的弧抵部远离该第一枢轴部，俾使该枢轴枢转地定位在该连动壳体。

较佳地，该螺杆的杆部与该连动块的第一连动部之间藉由一连动组枢设成一体，该连动组包含一穿杆及一压缩弹簧，该穿杆是穿置于该第一连动部，并具有一供该杆部枢穿的穿孔，该压缩弹簧是设于该穿杆下方，并供该杆部穿置。

附图说明

图1是支撑臂的立体图。

图2是本发明第一实施例的立体图。

图3是图2线段3-3的剖面图。

图4是本发明第一实施例的上视图，显示支撑臂单元第一个自由度(即水平方向)的调整状态。

图5是本发明第一实施例的局部剖面侧视图，显示支撑臂单元第二个自由度(即垂直方向)的调整状态。

图6是本发明第二实施例的剖面图。

图7是本发明第二实施例的上视图，显示支撑臂单元第三个自由度(即水平方向)的调整状态。

图8是本发明第二实施例的剖面图，显示支撑臂单元第三个自由度(即水平方向)锁定的状态。

图9是本发明第二实施例的局部剖面图，显示连动杆单元的弧抵部远离枢轴的第一枢轴部的状态。

图10是本发明第二实施例的局部剖面图，显示连动杆单元的弧抵部抵止枢轴的第一枢轴部的状态。

图11是本发明第二实施例的局部立体分解图，显示螺杆的杆部与连动块的第一连动部之间藉由一连动组枢设成一体的分解状态。

图12是本发明第二实施例的局部立体分解图，显示螺杆的杆部与连动块的第一连动部之间藉由一连动组枢设成一体的组合状态。

附图标记说明

11 是下支架

12 是上连杆

13 是下连杆

14 是弹簧

15 是上支架

20 是支撑臂单元

21 是支架

22 是第一连杆

221 是第一枢部

23 是第二连杆

231 是第二枢部

30 是固定外壳单元

31 是上壳件

32 是下壳件

33 是侧壳件

331 是枢耳部

34 是枢槽

341 是槽壁面

35 是侧片

36 是螺栓

37 是螺丝

38 是导引柱

40 是螺杆

41 是螺纹部

42 是螺旋部

50 是锥形推块

51 是螺纹孔

52 是推块环斜面

60 是锥形挡板

61 是挡板环斜面

62 是挡板环抵面

71 是连动壳体

711 是容置空间

712 是凹部

72 是枢轴

721 是第一枢轴部

722 是第二轴部

73 是连动块

731 是第一连动部

732 是第二连动部

74 是连动杆单元

741 是连动杆部

742 是弧抵部

80 是连动组

81 是穿杆

811 是穿孔

82 是压缩弹簧

D1 是第一方向

D2 是第二方向

具体实施方式

参阅图2至图4所示，本发明第一实施例所提供的一种支撑臂的多自由度锁固装置，其主要是由一支撑臂单元20、一固定外壳单元30、一螺杆40、一锥形推块50、及二锥形挡板60所组成，其中：

该支撑臂单元20，包含一支架21、一枢设于该支架21且具有一第一枢部221的第一连杆22、一枢设于该支架21且具有一第二枢部231的第二连杆23；由于该支撑臂单元20为常规构件，且其作动方式皆与常规相同，亦非本发明的重点，因此对于该构件的详细结构与作动方式不再详述。

该固定外壳单元30，具有一上壳件31、一下壳件32、及一枢设在该上、下壳件31、32之间的侧壳件33，该侧壳件33具有二夹置枢设在该第一、二枢部221、231的枢耳部331、及一与该上、下壳件31、32界定出连通该第一、二枢部221、231的枢槽34；本实施例中，藉由二侧片35分别设在该二枢耳部331的外侧，且藉由螺栓36穿置于该侧片35、枢耳部331及第一、二枢部221、231，使该第一、二枢部221、231被夹置枢设在该二枢耳部331之间，另外，在该上、下壳件31、32之间藉由螺丝37的锁固更穿置有多个导引柱38。

该螺杆40，能够上下位移地枢设在该固定外壳单元30的上、下壳件31、32，并具有一位于该枢槽34内的螺纹部41、及一位于该枢槽34外的螺旋部42；本实施例中，该螺旋部42为一旋钮，且旋动后可带动该螺旋部42转动。

该锥形推块50，能够上下位移地枢设在该固定外壳单元30的枢槽34内，并具有一螺合于该螺纹部41的螺纹孔51、及一位于该锥形推块50外侧面的推块环斜面52；本实施例中，该锥形推块50是套置在各该导引柱38，俾使该锥形推块50能够沿着该导引柱38而在该上、下壳件31、32之间位移，且该锥形推块50的推块环斜面52是由该上壳件31朝该下壳件32方向呈渐扩倾斜。

该二锥形挡板60为相同的结构，能够外扩地设在该固定外壳30的枢槽34内且且位于该锥形推块50与该侧壳件33之间，并具有一面对该推块环斜面52的挡板环斜面61、及一反向于该挡板环斜面61且对应该枢槽34槽壁面341及该第一、二枢部221、231的挡板环抵面62；本实施例中，该锥形挡板60的挡板环斜面61是由该上壳件31朝该下壳件32方向呈渐扩倾斜。

藉此，参阅图3、5所示，当该螺杆40沿第一方向D1枢转时，即带动该锥形推块50、该锥形挡板60作动，使该挡板环抵面62抵止住该枢槽34槽壁面341及该第一、二枢部221、231，使该侧壳件33无法相对于该上、下壳件31、32枢转、及该第一、二枢部221、231无法枢转地定位在该二枢耳部331，参阅图5、3所示，当该螺杆40沿反向于该第一方向D1的第二方向D2枢转时，即带动该锥形推块50、该锥形挡板60作动，使该挡板环抵面62脱离该枢槽34槽壁面341及该第一、二枢部221、231，俾使该侧壳件33能够相对于该上、下壳件31、32枢转、及该第一、二枢部221、231能够相对于该二枢耳部331枢转。

以上所述即为本发明第一实施例各主要构件的结构及其组态说。至于本发明实施例的作动方式及其功效，说明如下。

参阅图3至5所示，令该螺杆40仅能相对于该固定壳体单元30进行枢转动作，且当该支撑臂单元20相对于该固定壳体单元30进行水平方向(如图4所示)以及垂直方向(如图3所示)的调整后，沿该第一方向D1枢转该螺杆40的螺旋部42，使该螺杆40的螺纹部42同样沿第一方向D1转动，此时，该螺杆40则藉由螺纹部41与该锥形推块50螺纹孔51的螺合组态，使得该锥形推块50往该上壳件31方向位移，而该锥形推块50在往上壳件31方向位移的过程中，该推形推块50则藉由推块环斜面52与各该挡板环斜面61的面对面组态，使得该推块环斜面52靠近接触该挡板环斜面61，进而推抵该锥形挡板60朝该侧壳件33及该第一、二枢部221、231方向位移，并使该挡板环抵面62抵止住该枢槽34槽壁面341及该第一、二枢部221、231，其中，当该挡板环抵面62抵止住该枢槽34的槽壁面341时，则使该侧壳件33无法相对于该上、下壳件31、32枢转，此时，则限制了该支撑臂单元20的第一个自由度(即水平方向)，当该挡板环抵面62抵止住该第一、二枢部221、231时，则使该第一、二枢部221、231无法枢转地定位在该二枢耳部331，此时，则限制了该支撑臂单元20的第二个自由度(即垂直方向)。

参阅图3、5所示，当该螺杆40沿反向于该第一方向D1的第二方向D2枢转时，该螺杆40则带动该锥形推块50朝该下壳件32方向移动，移动后的该锥形推块50则不再推抵该锥形挡板60，该锥形挡板60的挡板环抵面62则脱离该枢槽34槽壁面341及该第一、二枢部221、231，俾使该侧壳件33能够相对于该上、下壳件31、32枢转、及该第一、二枢部221、231能够相对于该二枢耳部331枢转，其中，当该挡板环抵面62远离该枢槽34的槽壁面341时，则使该侧壳件33能够相对于该上、下壳件31、32枢转，此时，则开放了该支撑臂单元20第一个自由度(即水平方向)的调整，当该挡板环抵面62远离该第一、二枢部221、231时，则使该第一、二枢部221、231能够枢转地定位在该二枢耳部331，此时，则开放了该支撑臂单元20第二个自由度(即垂直方向)的调整。

参阅图6至10所示，本发明第二实施例所提供的一种支撑臂的多自由度锁固装置，其同样是由一支撑臂单元20、一固定外壳单元30、一螺杆40、一锥形推块50、及二锥形挡板60所组成，由于其组态及功效同于第一实施例，故不再赘述，至于第二实施例不同处在于：

该支撑臂的多自由度锁固装置更包含一连动壳体71、一枢轴72、一连动块73、及一连动杆单元74，其中：

该连动壳体71固设于该下壳件32，并具有一容置空间711。

该螺杆40更具有一反向于该螺旋部42且位于该容置空间711的杆部43。

该枢轴72是枢设在该连动壳体71，并具有一位于该容置空间711的第一枢轴部721及一连接该第一枢轴部721并位于该容置空间711外的第二轴部722。

该连动块73呈倾斜状地设于该容置空间711且位于该杆部43与该枢轴72之间，并具有一枢设于该杆部43的第一连动部731、及一第二连动部732。

该连动杆单元74呈水平状地设于该容置空间711且位于该连动块73与该枢轴72之间，并具有一枢设于该第二连动部732的连动杆部741、及一反向于该连动杆部741且对应该第一枢轴部721的弧抵部742。

参阅图6、8所示，当该螺杆40沿第一方向D1枢转时，该杆部43则往下移动，使该杆部43推动该连动块73由倾斜状变成水平状(如图8所示)，让该连动杆单元74的弧抵部742抵止于该第一枢轴部721(如图10所示)，俾使该枢轴72无法枢转地定位在该连动壳体71，此时，则限制了该支撑臂单元20的第三个自由度(即水平方向)。

参阅图8、6所示，当该螺杆40沿第二方向D2枢转时，该杆部43则往上移动，使该杆部43带动该连动块73由水平状变成倾斜状(如图6所示)，让该连动杆单元74的弧抵部742远离该第一枢轴部721(如图9所示)，俾使该枢轴72枢转地定位在该连动壳体71，此时，则开放了该支撑臂单元20第三个自由度(即水平方向)的调整。

值得一提的是，参阅图7、11、12所示，在第二实施例中，由于该螺杆40除了必须能够上下位移地设在该固定外壳单元30的上、下壳件31、32之外，更必须能够枢转的设在该固定外壳单元30，因此，该螺杆40的杆部43则相对产生上下位移及枢转的动作，为此，该螺杆40的杆部43与该连动块73的第一连动部731之间必须藉由一连动组80枢设成一体，该连动组80包含一穿杆81及一压缩弹簧82，该穿杆81是穿置于该第一连动部731，并具有一供该杆部43枢穿的穿孔811，该压缩弹簧82是设于该穿杆81下方且容置在该连动壳体71容置空间711的凹部712，并供该杆部43穿置，俾使该螺杆40的杆部43可相对于该连动块73产生枢转的动作、以及带动该连动块73由倾斜状变成水平状、或由水平状变成倾斜状。

综上所述，上述各实施例及图示仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以之限定本发明实施之范围，即大凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (4)

1.一种支撑臂的多自由度锁固装置，其特征在于:包含：

一支撑臂单元，包含一支架、一枢设于该支架且具有一第一枢部的第一连杆、一枢设于该支架且具有一第二枢部的第二连杆；

一固定外壳单元，具有一上壳件、一下壳件、及一枢设在该上、下壳件之间的侧壳件，该侧壳件具有二夹置枢设在该第一、二枢部的枢耳部、及一与该上、下壳件界定出连通该第一、二枢部的枢槽；

一螺杆，能够上下位移地枢设在该固定外壳单元，并具有一位于该枢槽内的螺纹部、及一位于该枢槽外的螺旋部；

一锥形推块，能够上下位移地枢设在该固定外壳单元的枢槽内，并具有一螺合于该螺纹部的螺纹孔、及一位于该锥形推块外侧面的推块环斜面；

至少一锥形挡板，能够外扩地设在该固定外壳的枢槽内且位于该锥形推块与该侧壳件之间，并具有一面对该推块环斜面的挡板环斜面、及一反向于该挡板环斜面且对应该枢槽槽壁面及该第一、二枢部的挡板环抵面；

藉此，当该螺杆沿第一方向枢转时，即带动该锥形推块、该锥形挡板作动，使该挡板环抵面抵止住该枢槽槽壁面及该第一、二枢部，俾使该侧壳件无法相对于该上、下壳件枢转、及该第一、二枢部无法枢转地定位在该二枢耳部，当该螺杆沿反向于该第一方向的第二方向枢转时，即带动该锥形推块、该锥形挡板作动，使该挡板环抵面脱离该枢槽槽壁面及该第一、二枢部，俾使该侧壳件能够相对于该上、下壳件枢转、及该第一、二枢部能够相对于该二枢耳部枢转。

2.如权利要求1所述的支撑臂的多自由度锁固装置，其特征在于：所述上、下壳件之间更穿置有多个导引柱，各该导引柱是供该锥形推块所套置，使该锥形推块能够沿着该导引柱而在该上、下壳件之间位移，且该锥形推块的推块环斜面是由该上壳件朝该下壳件方向呈渐扩倾斜，该锥形挡板的挡板环斜面是由该上壳件朝该下壳件方向呈渐扩倾斜。

3.如权利要求1所述的支撑臂的多自由度锁固装置，其特征在于：更包含一连动壳体、一枢轴、一连动块、及一连动杆单元，该连动壳体固设于该下壳件，并具有一容置空间，该螺杆更具有一反向于该螺旋部且位于该容置空间的杆部，该枢轴是枢设在该连动壳体，并具有一位于该容置空间的第一枢轴部及一连接该第一枢轴部并位于该容置空间外的第二轴部，该连动块呈倾斜状地设于该容置空间且位于该杆部与该枢轴之间，并具有一枢设于该杆部的第一连动部、及一第二连动部，该连动杆单元呈水平状地设于该容置空间且位于该连动块与该枢轴之间，并具有一枢设于该第二连动部的连动杆部、及一反向于该连动杆部且对应该第一枢轴部的弧抵部，当该螺杆沿第一方向枢转时，该杆部推动该连动块由倾斜状变成水平状，使该连动杆单元的弧抵部抵止于该第一枢轴部，使该枢轴无法枢转地定位在该连动壳体，当该螺杆沿第二方向枢转时，该杆部带动该连动块由水平状变成倾斜状，使该连动杆单元的弧抵部远离该第一枢轴部，使该枢轴枢转地定位在该连动壳体。

4.如权利要求3所述的支撑臂的多自由度锁固装置，其特征在于：所述螺杆的杆部与该连动块的第一连动部之间藉由一连动组枢设成一体，该连动组包含一穿杆及一压缩弹簧，该穿杆是穿置于该第一连动部，并具有一供该杆部枢穿的穿孔，该压缩弹簧是设于该穿杆下方，并供该杆部穿置。