CN107613902B - 可调节支撑臂 - Google Patents

Abstract

可调节支撑臂装置包括多个区段。球窝式接头各自连接两个相邻区段。每一接头包括在该接头的球部和窝部之间的多个交错的摩擦层。锁定机构将正交力施加到摩擦层以锁定接头，该机构可被释放以使得所述接头能够弯曲。

Description

可调节支撑臂

技术领域

本发明涉及一种可调节支撑臂。

背景技术

已经证实可调节臂可用在很多情况下。可调节臂可用于在有空间或其它约束条件限制的情况下保持或者支撑物体(放置桌子或者底座)。例如，外科扩张器、腹腔镜、或者其他手术室设备通过可调节臂在外科手术期间被保持就位。这种可调节臂可被构造成对手术室的工作人员的活动干扰最小。支撑臂可用于保持或者支撑物体，其中，优选的是，物体的位置不受最近的表面或者底座的限制。例如，这种物体可以包括监控器、工业或者车间计量器或者传感器、摄影机和电话。例如，出于矫形的目的，可调节臂可用于当弯曲或者拉直时固定骨头、肢体或者关节。

发明内容

因此，根据本发明的一个实施方式，提供了一种可调节支撑臂装置，包括：多个区段；一个或多个球窝式接头，所述一个或多个球窝式接头中的每一者连接所述多个区段中的两个相邻区段并且包括在所述接头的球部和窝部之间的多个交错的摩擦层；以及锁定机构，所述锁定机构用于将正交力施加到摩擦层上，以锁定所述一个或多个球窝式接头，所述机构可被释放以使得所述一个或多个球窝式接头能够弯曲。

此外，根据本发明的实施方式，所述锁定机构包括张紧线缆，所述张紧线缆附接到所述一个或多个球窝式接头中的接头的相反两侧上的区段。

此外，根据本发明的实施方式，所述多个区段的区段包括通道，以使得所述张紧线缆能够穿过所述区段。

此外，根据本发明的实施方式，所述一个或多个球窝式接头中的接头的球部包括中空空间，以使得张紧线缆能够穿过所述接头。

此外，根据本发明的实施方式，所述装置包括用于将张紧力施加到线缆的弹性元件。

此外，根据本发明的实施方式，所述弹性元件包括一叠锥形的弹簧垫圈。

此外，根据本发明的实施方式，所述装置还包括用于释放线缆中的张紧力以释放所述锁定机构的张紧释放机构，所述张紧释放机构包括柱塞，所述柱塞可操作成压缩所述弹性元件，并且所述线缆的端部附接到所述柱塞。

此外，根据本发明的实施方式，所述柱塞可旋转以调节线缆中的张紧力。

此外，根据本发明的实施方式，所述装置包括用于将预加载张紧力施加到线缆的元件。

此外，根据本发明的实施方式，所述元件包括偏心环，所述线缆的端部附接到所述偏心环内的轴。

此外，根据本发明的实施方式，所述装置包括用以调节所述张紧线缆的相反两端处的连接点之间的距离以调节预加载张紧力的机构。

此外，根据本发明的实施方式，球部或者所述多个摩擦层的摩擦层附接到延伸至两个相邻区段的一者中的轴。

此外，根据本发明的实施方式，所述轴具有非圆形横截面。

此外，根据本发明的实施方式，所述轴具有多边形横截面。

此外，根据本发明的实施方式，所述横截面为六边形。

此外，根据本发明的实施方式，所述一个或多个接头中的两个相邻的接头的两个摩擦层共同地附接到所述轴。

此外，根据本发明的实施方式，所述多个摩擦层中的摩擦层的形状构造成当施加有正交力时适于相邻层的形状。

此外，根据本发明的实施方式，所述多个摩擦层的所述摩擦层包括槽。

此外，根据本发明的实施方式，所述多个摩擦层的每一摩擦层均包括被组装以形成所述摩擦层的至少两个部件。

此外，根据本发明的实施方式，所述一个或多个球窝式接头中的接头的窝部包含于被组装于摩擦层之上的外包络部内。

附图说明

为了使得本发明更易于理解并且为了使其实际应用得以领会，在下文中提供并且参考了以下附图。应当注意的是，附图仅仅作为示例而给出，并不以任何方式限制本发明的范围。类似的部件用类似的附图标记表示。

图1A为根据本发明的实施方式的可调节支撑臂的示意图。

图1B示意性示出了弯曲时的图1A中示出的可调节支撑臂。

图2A示出了图1A中所示的可调节支撑臂的示意性截面图。

图2B示出了图1B中所示的弯曲的可调节支撑臂的示意性截面图。

图3示出了图1A中所示的臂的接头的放大截面图。

图4示意性示出了根据本发明的实施方式的可调节支撑臂的两个相邻的接头的摩擦层，其中摩擦层共用公共连接轴。

图5示意性示出了根据本发明的实施方式的带槽摩擦层。

图6示意性示出了根据本发明的实施方式的构造成便于进行张紧力调节的张紧释放机构的柱塞。

图7为根据本发明的实施方式的用于组装成图1A中所示的可调节支撑臂的部件的分解示意图。

图8为描绘根据本发明的实施方式的用于将部件组装成可调节支撑臂的方法的流程图。

具体实施方式

在以下详尽的说明中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的充分理解。然而，本领域的普通技术人员可以理解的是，可以在不具有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他实例中，没有详尽地描述熟知的方法、过程、部件、模块、单元和/或电路，以便使得本发明更清楚。

尽管本发明的实施方式不限于此，本文中所使用的术语“多个”和“多种”例如可以包括“多个”或者“两个或者更多个”。术语“多个”或“多种”可以在整个说明书中用于说明两个或多个部件、装置、元件、单元、参数等。除非特别说明，本文中所描述的方法实施方式不限于具体的顺序或者次序。另外，所描述的方法实施方式中的一些或者其元素可以同时、在相同的时间点上、或者并行地发生或者执行。除非另有说明，本文中所使用的连接词“或者”的用途应当理解为包含性的(所述选项中的任意或者所有)。

根据本发明的实施方式，可调节支撑臂包括多个成直线地布置的区段。两个相邻区段在球窝式接头处彼此相连，其中，接头的球部(最内层或者部分)附接到所连接的区段中的一者，并且接头的窝部(最外面的层或者部分)附接到另一区段。球窝式接头使得在接头处连接的相邻区段能够相对于彼此而横向弯曲、例如达到最大弯曲角度。当可调节支撑臂包括成直线地布置的链或者多个这样的接头时，臂的弯曲角度可以相应地增大(例如，增大到最大总弯曲角度，最大总弯曲角度近似地等于每一接头的最大弯曲角度乘以接头的数目，其中，接头基本上彼此相同)。

每一球窝式接头包括在接头的球部与窝部之间的两个或更多个附加的(除球部层和窝部层之外的)交错的摩擦层。摩擦层是交错的，原因在于每一相继的层附接到与前一层所附接的区段相反的区段。例如，在球窝式接头处连接的两个区段可被指定为第一区段和第二区段。球窝式接头的球部所附接的区段、球部与该区段一起旋转，该区段可被指定为第一区段。球窝式接头的窝部所附接的区段、窝部与该区段一起旋转，该区段可被指定为第二区段。在这种情况下，最里面的摩擦层附接到第二区段并且与第二区段一起旋转。最外面的摩擦层附接到第一区段并且与第一区段一起旋转。接头的任何附加的摩擦层在附接到第一区段和第二区段之间交替。因此，摩擦层的数目通常为偶数。

提供锁定机构以施加正交力到接头的摩擦层与相邻层(例如，球部、窝部、或者其他摩擦层)之间的交界面。当锁定机构施加正交力时，在每一接头内的交界面处产生的摩擦将该接头锁定。当接头锁定时，可以防止或者阻止球窝式接头的横向弯曲。当施加有正交力时，臂可以足够硬以使得在施加横向力(例如，达到最大力)时臂仍保持其形状。例如，横向力可以通过由臂支撑的负载的重量而施加，或者可以施加为由臂以其他方式施加的力的反作用力(例如，以将由其他力作用的物体保持就位)。

锁定机构可被操作成用以减小正交力，并且因而减小球窝式接头的相邻层之间的摩擦。例如，当可调节臂的形状改变时，正交力可以减小。使锁定机构不工作以减小摩擦可以允许改变一个或多个接头的弯曲角度。

锁定机构可通过施加朝向彼此拉动可调节支撑臂或者可调节支撑臂的一部分的相反两端的张紧力而运行。当施加有张紧力时，每一接头的相邻的层朝向彼此(例如，外部层朝向内部层)而被拉动。例如，这种张紧力可以通过附接到接头的相反两侧上的区段或其他附接点的线缆、绳索或者线材而施加到接头。例如，张紧线缆可以从可调节支撑臂或支撑臂的一部分的一端而延伸到另一端。张紧力可以通过除非暂时释放否则通常情况下施加张紧力的预加载机构施加。因此，可调节支撑臂的正常构型被锁定，除非有意地释放。在一些情况下，张紧线缆还可以提供纵向力，以防止可调节支撑臂的相邻部件彼此分离。

作为另一示例，可以通过施加到从一端延伸到另一端的中空通道的压力或者吸力而施加张紧力。

线缆张紧力预加载机构可以包括一个或多个机械部件(例如，由手柄或者控制杆操作的偏心环)，其可借助液动、气动或机电致动器或者以其他方式施加力。

接头的球部、窝部和摩擦层可以呈球形帽或者球形部分的形式。例如，窝部和摩擦层可以接近半球形。当接头组装起来时，球部、窝部、和摩擦层接近同心。因此，球部、摩擦层和窝部形成一系列的呈球形帽的形式的接近同心的局部层，它们的直径随着与公共中心的距离的增大而增大。

窝部可以集成到构造为将内部部分(例如，区段和接头的部件)保持在一起的外壳中。例如，外壳可以呈中空管的形式，其端部向外张开，以形成总体形状为球形帽的窝部。中空管可以形成在接头处连接的多个区段中的一个区段的最外层。

在一些情况下，外壳本身可以由外部盖部或包络部覆盖。这种外部盖部可以提供功能性的或者美观的功能。例如，外部盖部可以防止与安全相关的问题(例如，手指被接头夹到、当需要时提供电或热绝缘，或者提供其他与安全相关的功能)、维护问题(例如，防止灰尘或者尘垢进入接头中，防止部件刮擦或者产生凹陷、防止对塑料部件的光辐射损害或者其他辐射损害，或者提供其他与维护相关的功能)或者用于其他功能性目的。

每一层的基部(每一层的凸状外表面上的点)附接到从该层的凸侧向外延伸的基柱或者基轴。通常，基轴中的每一者都是中空的。当接头组装起来时，每一层的基轴延伸到在接头处连接的多区段中的一个区段中。因此，每一区段包括一组具有可变直径的嵌套的轴，嵌套的轴中的每一者均附接到接头的多个层中的一个层。

例如，最内层(例如，接头的球部)及其基轴可以由单片材料(例如，塑料或者金属)形成(例如，模制而成或者机械加工而成)，该单片材料呈管的形式并且该管的端部以球形帽的形式向外张开。中间层(例如，摩擦层)可以类似地形成为两个或更多个部件。例如，层的两个部件中的每一者均呈包括基轴和球形帽在内的一件的二等分部的形式，该二等分部沿着包括基轴的纵向轴线的平面。

基轴可以具有非圆形(例如，椭圆、多边形、或者其他非圆形)的横截面。例如，横截面可以为六边形。非圆形的横截面可以防止绕嵌套的轴中的一者的纵向轴线而相对于嵌套的轴中的其他轴横向旋转。

当接头组装起来时，接头的各相继层的基轴可以延伸到相反区段中。因此，当接头弯曲时，附接到相反区段的交错层相对于相邻层滑动并且旋转。

球窝式接头的外部层(例如，除了接头的最里面的球部之外的所有层)的组装可以包括将每一层的部件(例如，两个半层或者对应数目的较小的部件)组装在相邻内部层上以形成每一相继层。形成接头的窝部的最外面的层可以以螺栓连接、螺纹连接、夹紧、闩锁、铆接、胶合、粘合的方式或者以其他方式永久或者可逆地彼此附接。将最外面的层的部件彼此附接可以将内部层的所有部件彼此固定在一起。可替换地或另外地，一个或多个内部层的每一者的部件也可以彼此附接。

例如，每一层的部件可以由适当的塑料材料、金属材料或者其他合适的材料模制而成或者机械加工而成。

支撑装置可以包括若干互连的可调节支撑臂。例如，两个或更多个可调节支撑臂可以连接到单个作为基础的可调节支撑臂并且从单个作为基础的可调节支撑臂分支出来(例如，呈从共用的主干部分支出来的肢部的形式)。例如，每一分支出来的可调节支撑臂可以包括单独的张紧线缆。在这样的装置中，每一线缆的一端可以附接在每一分支臂的远端。每一线缆的另一端则可以附接到作为基础的臂中的公共连接点。根据张紧调节元件和张紧释放元件的布置，每一臂可以单独地被锁定或者解锁，或者所有臂可以一起被释放和锁定。

根据本发明的实施方式，本文所述的可调节臂相对于其他类型的可调节臂可以是有利的。球部与窝部之间的摩擦层可以使得本文所述的可调节臂在受到可以改变其他类型的可调节臂的形状的力和扭矩时保持一定的构型或者位置。在不增大外部大小或者尺寸、不改变材料或者表面处理(例如，没有特别的结构或者纹理)、或者不增大必须施加以锁定该构型的力的情况下，可以实现附加的强度或者对外部力的阻抗。本文所述的可调节臂能够实现臂的三维空间上的连续调节(例如，没有离散位置或者预定位置)。因此，臂的端部可以放置在臂的整个运动范围内的任何点处。

图1A为根据本发明的实施方式的可调节支撑臂的示意图。图1B示意性示出了弯曲时的图1A中示出的可调节支撑臂。

可调节支撑臂10包括成直线地布置的一系列臂区段12。每一臂区段12的部件可以通过一个或多个区段组件螺钉24而保持在一起。可替换地或者另外地，臂区段12的部件可以通过一个或多个夹子、铆钉、闩锁或者其他结构而保持在一起。

每对两个相邻的臂区段12在球窝式接头14处彼此连接。为了简单起见，仅示出连接三个臂区段12的两个球窝式接头14。可调节支撑臂可以包括连接三个以上臂区段12的两个以上球窝式接头14。

每一球窝式接头14能够使得相邻臂区段12相对于彼此而横向弯曲。横向弯曲会受到球窝式接头14的结构的限制。例如，每一球窝式接头14的横向弯曲可以受限于约15°的最大弯曲角度或者其他最大角度。可调节支撑臂10的最大弯曲角度(例如，可调节支撑臂10的第一臂区段与最后臂区段12之间的最大可能的角度差)会受限于所有球窝式接头14的最大弯曲角度的总和。在一些情况下，各种机械效应或者其他效应或者考虑因素可以决定将总的最大弯曲角度限制到90°或者其他最大总弯曲角度(应当注意的是，由于可调节支撑臂10的各球窝式接头14可以在不同平面或者方向上同时弯曲，故可调节支撑臂10的总的弯曲角度可以小于球窝式接头14的即时的弯曲角度的数量和)。在图1B示出的示例中，可调节支撑臂10的总弯曲角度为约30°。

可调节支撑臂10包括锁定机构，用于当锁定机构接合时防止或者阻止球窝式接头14的弯曲。可调节支撑臂10的锁定机构构造成除非锁定机构暂时被释放否则锁定机构接合。在所示的示例中，锁定机构基于将臂区段12朝向彼此拉动的张紧线缆44(图2A中可见)中的张紧力而运行。该张紧力由张紧释放机构15的张紧元件30产生，从而与预加载张紧力元件18配合操作。张紧元件30和预加载张紧力元件18可以通过介入端部区段46各自连接到臂区段12。

张紧元件30可以包括弹性元件，例如一叠锥形的弹簧垫圈、弹簧、或者其他弹性元件。张紧线缆44的一端连接到柱塞组件32，柱塞组件32构造成压靠张紧元件30。张紧线缆44的另一端连接到预加载张紧力元件18内的线缆附接轴17。例如，张紧线缆44的端部可以包括阳螺纹，阳螺纹可以旋入线缆附接轴17上的座部中的对应的阴螺纹。可替换地或另外地，张紧线缆44的端部可以其他方式附接到线缆附接轴17。

预加载张紧力元件18可以包括偏心环或者具有不对称外周缘的环(例如，呈外径绕周缘逐点变化的环形物的形式)。线缆附接轴17置于预加载张紧力元件18的偏心环内。除了当通过操作张紧释放机构15而释放的时候之外，预加载张紧力元件18可以通过操作张紧力预加载手柄19而旋转以产生施加到张紧线缆44的预加载张紧力。可替换地或者另外的，预加载张紧力元件18可以包括可被操作成拉动张紧线缆44的附接到线缆附接轴17的端部的其他元件。

张紧释放机构15的张紧释放手柄16可被操作成减小张紧线缆44的张紧力，以能够自由地弯曲球窝式接头14。例如，挤压张紧释放手柄16可以推动柱塞组件32抵靠张紧元件30。柱塞组件32因此会按压张紧元件30的弹性元件(例如，一叠锥形的弹簧垫圈)，以便减小产生的张紧力。释放张紧释放手柄16可以将柱塞组件32从张紧元件30中移开，或以其他方式减小或者消除柱塞组件32在张紧元件30上的压缩力，因此恢复通过张紧元件30施加的线缆44上的锁定张紧力。

柱塞组件32的构型可以是可调节的，以便调节线缆预加载张紧力的大小。例如，张紧线缆44的与柱塞组件32的连接点和与线缆附接轴17的连接点之间的距离可被调节。例如当旋转张紧力预加载手柄19(例如，到图2A中示出的位置)以便释放张紧线缆44上的预加载张紧力时，可以进行这种调节。

图2A示出了图1A中示出的可调节支撑臂的示意性截面图。图2B示出了图2B中示出的弯曲的可调节支撑臂的示意性截面图。图3示出了图1A中示出的臂的接头的放大截面图。

为简单起见，仅示出了两个摩擦层(内摩擦层34a和外摩擦层34b)。在其他情况下，在每一接头14中可包括两个以上的摩擦层。

每一球窝式接头14包括呈球部20的形式的最内层。球部20附接到球部轴21(例如，球部20与球部轴21一体成型)。球部轴21形成了在球窝式接头14处连接的臂区段12中一者的最内层。另一臂区段12的最内层可以由来自相邻的(例如，由单个臂区段12分离开的)球窝式接头14的球部20的球部轴21形成，或者由端部连接件48形成。球部轴21的外周可以具有六边形横截面，或其他非圆形横截面。

每一球部轴21和端部区段46均包括中央通道28，中央通道28沿着每一球部轴21和端部区段46的纵向轴线延伸。张紧线缆44在中央通道28内从张紧释放机构15的柱塞组件32延伸到预加载张紧力元件18内的中心轴17。张紧线缆44中的张紧力可以将中心轴17和柱塞组件32朝向彼此拉动。

球部20与附接的球部轴21相反的端部是中空的以形成中空的空间38。中空的空间38成形并且构造成当球窝式接头14在预定限度(例如，由相邻区段外包络部22的唇部25和接头间隙26的构型确定，或者由区段外包络部22和相邻的终端区段外包络部27的唇部25和接头间隙26的构型确定)内旋转时，使得球部轴21的轴端42自由地旋转。

区段外包络部22形成臂区段12的连接两个球窝式接头14的外壳。区段外包络部22的一端处的内表面包括球窝式接头14的窝部表面23。区段外包络部22的另一端处的内表面形成球部托架45。区段外包络部22的中心部的内表面形成轴通道表面43。轴通道表面43可以具有六边形横截面，或者与球部轴21的横截面匹配的其他非圆形横截面。

窝部表面23和球部托架45的外边缘终止于唇部25。接头间隙26由窝部表面23的唇部25和球部托架45的唇部25之间的间隔形成。球窝式接头14的弯曲角度可受限于最大弯曲角度，处于最大弯曲角度时，窝部表面23的唇部25和球部托架45的唇部25在球窝式接头14的一侧上彼此接触。

内摩擦层34a附接到内摩擦层轴36a(例如，与内摩擦层轴36a形成在一起)。内摩擦层34a部分地包围球部20。内摩擦层轴36a延伸到在球窝式接头14处连接的相邻的臂区段12的一者中。内摩擦层轴36a适配在球部轴21和轴通道表面43之间。当球窝式接头14的球部20的球部轴21延伸到所连接的臂区段12(所述臂区段12在球窝式接头14处连接)的一者中时，内摩擦层轴36a在相反的方向上延伸(延伸到另一所连接的臂区段12中)。例如，内摩擦层轴36a的长度可以小于或接近等于(例如，不大于)轴通道表面43的长度的一半。内摩擦层轴36a可以具有六边形横截面或者与球部轴21和轴通道表面43的横截面匹配的其他非圆形横截面。内摩擦层轴36a的直径和厚度可以适于适配在球部轴21和轴通道表面43之间。

类似地，外摩擦层34b附接到外摩擦层轴36b(例如，与外摩擦层轴36b形成在一起)。外摩擦层34b适配在内摩擦层34a和窝部表面23之间。因此，外摩擦层34b的内径大于内摩擦层34a的外径。外摩擦层轴36b延伸到在球窝式接头14处连接的相邻的臂区段12的一者中。外摩擦层轴36b适配在球部轴21和轴通道表面43之间。当球窝式接头14的内摩擦层轴36a延伸到所连接的臂区段12(所述臂区段12在球窝式接头14处连接)的一者中时，外摩擦层轴36b在相反的方向上延伸(例如，延伸到包括球窝式接头14的球部轴21的同一臂区段12中)。例如，外摩擦层轴36b的长度可以小于或接近等于(例如，不大于)轴通道表面43的长度的一半。外摩擦层轴36b可以具有六边形横截面或者与球部轴21和轴通道表面43的横截面匹配的其他非圆形横截面。外摩擦层轴36b的直径和厚度可以适于适配在球部轴21和轴通道表面43之间。

如图3所示，可以考虑在第一区段12a和第二区段12b的连接部处的球窝式接头14a的情况。球窝式接头14a的球部20附接到(经由球部轴21)第一区段12a并且与第一区段12a一起旋转。球窝式接头14a的内摩擦层34a附接到(经由内摩擦层轴36a)第二区段12b并且与第二区段12b一起旋转。球窝式接头14a的外摩擦层34b附接到(经由外摩擦层轴36b)第一区段12a并且与第一区段12a一起旋转。最后，球窝式接头14a的窝部表面23附接到(经由区段外包络部22)第二区段12b并且与第二区段12b一起旋转。

在一些情况下，两个相邻的球窝式接头的两个摩擦层可以共用公共轴。如本文中使用的，相邻的球窝式接头指代可调节支撑臂的由单个区段分离开的两个球窝式接头。两个相邻的球窝式接头将公共区段连接到在该公共区段的相反两端部处的两个其他区段。

图4示意性示出了根据本发明的实施方式的可调节支撑臂的两个相邻的接头的摩擦层，摩擦层共用公共连接轴。

双摩擦层片50包括由双摩擦层轴半部54连接的两个摩擦层半部52a和52b。例如，双摩擦层片50可以由单片材料制成(例如，模制而成或者机械加工而成)或者由两个或更多个部件组装而成(例如，胶合、粘合、焊接或以其他方式永久地组装而成)。

两个双摩擦层片50可以组装起来以形成两个摩擦层和连接摩擦层轴。例如，摩擦层半部52b的内径可以大于摩擦层半部52a的外径。因此，当两个双摩擦层片50组装起来时，两个摩擦层半部52a可以形成类似于内摩擦层34a(图3)的摩擦层，并且两个摩擦层半部52b可以形成类似于外摩擦层34b的摩擦层。两个组装起来的双摩擦层轴半部54形成具有内摩擦层轴36a和外摩擦层轴36b二者的功能的单个摩擦层轴。

为了组装具有两个以上的摩擦层的可调节支撑臂，可以提供若干对双摩擦层片50。例如，每一组双摩擦层片50可以包括直径依次增大的摩擦层半部52a和摩擦层半部52b。

在一些情况下，摩擦层可以包括一个或多个狭缝、槽、切口、折缝、折叠部或者其他结构以使得当施加锁定力时，摩擦层的形状符合相邻层的形状。形状的适配可以增大相邻的层之间的接触面积。

图5示意性示出了根据本发明的实施方式的带槽的摩擦层。

带槽的摩擦层半部56包括一个或多个槽58。槽58可有利于带槽的摩擦层半部56在受到可调节支撑臂的锁定机构施加的力时弯曲。该弯曲可以使得当施加力时，带槽的摩擦层半部56紧密地适配在内部层(例如，球部或者内摩擦层)上。在内部层上的紧密适配可以增大施加在层之间的摩擦力。

可以提供一种机构以便调节预加载张紧力。该机构可以包括调节在线缆的相反两端部处的连接点之间的距离的机构。例如，张紧释放机构的柱塞可构造成便于调节施加到可调节支撑臂的张紧线缆的预加载张紧力。例如，柱塞可构造成能够或者便于调节线缆在柱塞内的连接点的位置。

图6示意性示出了根据本发明的实施方式的构造成便于张紧力调节的张紧释放机构的柱塞。

例如，柱塞32可以包括柱塞孔32b(图2A)，张紧线缆44的端部插入并且保持在柱塞孔32b中。柱塞32、柱塞孔32b或者二者可以设置有这样的结构，该结构能够连接到或者保持线缆44的端部。该结构可实现改变张紧线缆44的插入到柱塞孔32b中的长度。

例如，柱塞孔32b可以设置有内螺纹。张紧线缆44的用于插入到柱塞孔32b中的端部可以设置有对应的螺纹。因此，旋转柱塞32可以调节张紧线缆44的端部插入到柱塞孔32b中的距离，因而改变张紧线缆44的相反两端部处的连接点之间的距离。柱塞32可以设置有抓握环57，以便于旋转柱塞32。例如，抓握环57可以是滚花的或者有纹理的，或者可被涂覆有或覆盖有高摩擦材料(例如，橡胶或者类似材料)。抓握环57可经由张紧释放机构15中的开口13(图1A)供手指或者工具够到。

柱塞32的接触端部32a被构造成抵靠张紧元件30并且施加力到张紧元件30。因此，调节插入到柱塞孔32b中的张紧线缆44的长度可以影响张紧元件30的压缩程度，并因此影响张紧线缆44中的张紧力。

根据本发明的实施方式的可调节支撑臂可以由一组部件组装而成。

图7为根据本发明的实施方式的用于组装成图1A中示出的可调节支撑臂的部件的分解示意图。图8为描绘根据本发明的实施方式的用于将部件组装成可调节支撑臂的方法的流程图。

应当理解的是，本文中参考的、将所示方法划分成由流程图的框表示的离散操作的任何流程图仅是为了方便和清楚而选定的。所示方法到离散操作的替选划分可以有等效结果。这种所示方法到离散操作的替选划分应当理解为表示所示方法的其他实施方式。

类似地，应当理解的是，除非特别说明，由本文中参考的任何流程图的框表示的操作的执行顺序仅是为了方便和清楚而选定的。可以以替选的顺序、或并行地执行所示方法的操作而具有等效结果。所示方法的操作的这种重新排序应当理解为表示所示方法的其他实施方式。

可调节支撑臂的组装方法100可以基于一组臂部件60执行。为简单起见，臂部件60示出为用于组装具有三个区段和两个球窝式接头的可调节支撑臂。臂部件60示出为用于组装每一接头均包括两个摩擦层的球窝式接头。臂部件60示出为用于组装这样的可调节支撑臂，该可调节支撑臂的锁定机构基于由机械部件施加到张紧线缆的张紧力。当待组装的可调节支撑臂包括不同数目的接头、区段、或摩擦层时，所提供的部件的数目和类型可以不同于示出的那些部件的数目和类型。当锁定机构的张紧(例如，基于吸力、液压压力、或者其他机构或致动器)，所提供的部件可以以适合于其他锁定机构的方式不同于示出的那些部件。在这些情况的任何情况下，用于组装可调节支撑臂的操作可以不同于针对可调节支撑臂组装方法100而讨论的那些操作。

在一些情况下，被提供用于组装可调节支撑臂的部件可以不同于作为臂部件60而示出的部件。例如，可以以单个部件的形式提供两个或更多个臂部件60。单个部件可以包含、包括两个或更多个臂部件60或者提供两个或更多个臂部件60的功能。作为其他示例，臂部件60的单个部件可被提供为待被组装以生产该单个部件(例如，张紧释放机构15，或者其他部件)的两个或更多个单独的部件。

可调节支撑臂的区段的最内层(例如，球部轴21、端部连接件48)和连接接头可以组装起来(框110)。例如，每一球部轴21或者端部连接件48可置于相邻的球部20的中空空间38内。

通常来说，在组装最内层之前，可以布置外部层的半部。例如，终端区段外包络部件27’和区段外包络部件22’可以这样布置在工作表面上：使终端区段外包络部件27’和区段外包络部件22’的凹侧面向上。外摩擦层部件34b’和外摩擦层轴部件36b’可以置于终端区段外包络部件27’内和区段外包络部件22’内。内摩擦层部件34a’和内摩擦层轴部件36a’可以置于外摩擦层部件34b’内和外摩擦层轴部件36b’内(使每一内摩擦层轴部件36a’在与外摩擦层轴部件36b’的方向相反的方向上向外延伸)。球部轴21、端部连接件48、球部20、和其他部件可以组装(使每一球部轴21也在与内摩擦层轴部件36a’的方向相反的方向上延伸)在内摩擦层部件34a’和内摩擦层轴部件36a’内。

在一些情况下，组装球部20和球部轴21可以包括使张紧线缆44(图2A)穿过两个端部附接点之间的中间结构的中央通道28。例如，第一附接点可以在张紧释放机构15的柱塞组件32内(例如，在张紧释放机构15部分地或者完全拆卸的情况下)。张紧线缆44的自由端可以穿过张紧释放机构15的其他部件，如张紧元件30(例如，一叠锥形环垫圈)。张紧线缆44的自由端可以穿过端部区段46的中央通道28、球部轴21的中央通道28、球部20的中央通道28(例如，通过中空空间38)和端部连接件48的中央通道28。自由端可以附接到预加载张紧力元件18内的线缆附接轴17。可替换地，张紧线缆44的附接和穿过可以以相反的顺序(首先附接到线缆附接轴17，使自由端穿过中央通道28，以及将自由端附接到柱塞组件32)、以其他顺序(例如，在将该端部附接到端点之前穿过中央通道28的全部或者部分)、或以其他方式(例如，将端点附接到不同的部件)进行。

可替换地或者另外地，在组装可调节支撑臂的进一步操作之后，可以将张紧线缆44穿过中央通道28，并附接到端点。

如果锁定机构的操作不是基于张紧力，则可以执行适当的其他组装(例如，放置密封结构或者插入可调节室)。

摩擦层的组装可以在球部20和区段的内部层之上完成(框120)。

例如，内摩擦层部件34a’和内摩擦层轴部件36a’的其余部分(例如，具有面向下的凹侧的半部)可以组装在球部20(和之前放置的面向上的内摩擦层部件34a’和内摩擦层轴部件36a’)之上。在将内摩擦层部件34a’放置于球部20之上时，内摩擦层部件34a’定向成使得内摩擦层轴部件36a’可以在与附接到球部20的球部轴21的方向相反的方向上延伸。

外摩擦层部件34b’和外摩擦层轴部件36b’的其余部分(例如，具有面向下的凹侧的半部)可以组装在内摩擦层34a(和之前放置的面向上的外摩擦层部件34b’和外摩擦层轴部件36b’)之上。在将外摩擦层部件34b’组装于内摩擦层34a之上时，外摩擦层部件34b’定向成使得外摩擦层轴部件36b’在与附接到内摩擦层34a的内摩擦层轴36a的方向相反的方向上延伸。

可替换地或者另外地，例如，由两个或更多个双摩擦层及其连接轴组成的部件如两个双摩擦层片50(图5)可以相继地组装在内部层(例如，球部20和球部轴21、或者由两个双摩擦层片50组装成的其他摩擦层)之上。

可以完成可调节支撑臂的外包络部的组装(框130)。

区段外包络部件22’的部件(例如，两个半部)可以置于两个相邻的接头的外部层(例如，外摩擦层34b或者双摩擦层轴半部54的摩擦层半部52a或52b(图4))之上和相邻的接头之间的区段的外部层(例如，部分地包括内摩擦层轴36a并且部分地包括外摩擦层轴36b，或者包括双摩擦层轴半部54)之上。例如，区段外包络部件22’的窝部表面23可以置于两个接头的外部层(例如，外摩擦层34b)之上。通常来说，其余的区段外包络部件22’(例如，具有面向下的凹侧)可以置于之前放置的(例如，具有面向上的凹侧)区段外包络部件22’之上。

区段外包络部件22’的轴通道表面43可以置于连接轴的部件之上。区段外包络部件22’可以例如利用螺钉24或者其他类型的附接件而彼此附接。

终端区段外包络部件27’可以放置在用于可调节支撑臂的终端(例如，第一或者最后)接头的外部层(例如，外摩擦层34b、或者双摩擦层轴半部54的摩擦层半部52a或52b)和从该接头向外(例如，远离所有的接头)延伸的区段的外部层(例如，内摩擦层轴36a或者外摩擦层轴36b)之上。例如，区段外包络部22的窝部表面23可以置于终端接头的外部层(例如，外摩擦层34b)之上。终端区段外包络部件27’的轴通道表面43可以置于向外延伸的区段的部件的外部层之上。通常，其余的终端区段外包络部件27’(例如，具有面向下的凹侧)可以置于之前放置的(例如，具有面向上的凹侧)终端区段外包络部件27’之上。终端区段外包络部件27’可以例如利用螺钉24或者其他类型的附接件而附接到彼此。

当组装完时，臂部件60可以形成可调节支撑臂，如可调节支撑臂10(图1A)。张紧力预加载手柄19可以旋转以操作预加载张紧力元件18从而在线缆44上施加预加载张紧力。当施加预加载张紧力时，锁定力施加到可调节支撑臂10的接头12上。锁定力锁定接头12以防止或者阻止可调节支撑臂10的弯曲。因此，当支撑物体时或者当以其他方式施加有扭矩或者横向力时，可调节支撑臂10可以保持其形状。张紧释放手柄16可被操作以暂时地减小张紧力，并因此减小锁定力。因此，当操作张紧释放手柄16时，接头12可以弯曲，并且可调节支撑臂10的形状可改变。张紧释放手柄16的释放可以使得通过操作预加载张紧力元件18以将张紧力施加到张紧线缆44而恢复锁定力，因此使得接头12重新锁定。

本文中公开了不同的实施方式。某些实施方式的特征可以与其他实施方式的特征组合，因此，某些实施方式可以是多个实施方式的特征的组合。本发明的多个实施方式的前述说明是出于说明和描述的目的而呈现的。并非意在详尽或将本发明限制为所公开的精确形式。本领域的技术人员理解的是，根据上述教导，很多修改、变型、替代、改变和等效形式是可行的。因此，可以理解的是，所附权利要求书意在覆盖落在本发明的真实精神内的所有这些变型和改变。

尽管本文中已经示出并且描述了本发明的某些特征，但是本领域的普通技术人员现在会想到很多修改、替代、改变和等效形式。因此，可以理解的是，所附的权利要求书意在覆盖落入本发明的真实精神内的所有这些修改和改变。

Claims (20)

1.一种可调节支撑臂装置，包括：

多个区段；

一个或多个球窝式接头，所述一个或多个球窝式接头中的每个接头连接所述多个区段中的两个相邻区段并且包括多个层，所述多个层包括所述每个接头的球部和窝部以及在所述球部和所述窝部之间的交错的多个摩擦层，所述多个摩擦层中的相继的摩擦层附接到所述两个相邻区段中的交替的区段并且能够与所述两个相邻区段中的所述交替的区段旋转，使得所述多个摩擦层中的每个摩擦层都能够相对于所述多个层中的相邻层旋转；以及

锁定机构，所述锁定机构用于将正交力施加到摩擦层上，以锁定所述一个或多个球窝式接头，所述机构能够被释放以使得所述一个或多个球窝式接头能够弯曲。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述锁定机构包括张紧线缆，所述张紧线缆附接到所述每个接头的相反两侧上的区段。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多个区段中的区段包括通道，以使得所述张紧线缆能够穿过这个区段。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述一个或多个球窝式接头中的接头的所述球部包括中空空间，以使得所述张紧线缆能够穿过这个接头。

5.根据权利要求2所述的装置，包括用于将张紧力施加到所述张紧线缆的弹性元件。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述弹性元件包括一叠锥形的弹簧垫圈。

7.根据权利要求5所述的装置，还包括张紧释放机构，所述张紧释放机构用于释放所述张紧线缆中的张紧力以释放所述锁定机构，所述张紧释放机构包括柱塞，所述柱塞能够操作成压缩所述弹性元件，并且所述张紧线缆的端部附接到所述柱塞。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述柱塞能够旋转以调节所述张紧线缆中的张紧力。

9.根据权利要求2所述的装置，包括用于将预加载张紧力施加到所述张紧线缆的元件。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述元件包括偏心环，所述张紧线缆的端部附接到所述偏心环内的轴。

11.根据权利要求9所述的装置，包括用以调节所述张紧线缆的相反两端处的连接点之间的距离以调节所述预加载张紧力的机构。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述球部或者所述多个摩擦层中的摩擦层附接到延伸至所述两个相邻区段的一者中的轴。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述轴具有非圆形横截面。

14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述轴具有多边形横截面。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述横截面为六边形。

16.根据权利要求12所述的装置，其中，所述一个或多个接头中的两个相邻接头的两个摩擦层共同地附接到所述轴。

17.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个摩擦层中的摩擦层的形状构造成当施加有正交力时适于相邻层的形状。

18.根据权利要求17所述的装置，所述多个摩擦层中的所述摩擦层包括槽。

19.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个摩擦层中的每一摩擦层均包括至少两个部件，所述至少两个部件被组装以形成所述摩擦层。

20.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个球窝式接头中的接头的所述窝部被包含于外包络部内，所述外包络部组装于所述摩擦层之上。

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