CN107813337A - 带有平衡机构的双向回转关节 - Google Patents

Abstract

一种带有平衡机构的双向回转关节，两个转动副的芯轴固定在一个支架上，且两个转动副都在中位时，两个转动副可转动的外筒上的接杆轴头的轴线重合；外筒端盖上有若干个调节孔，芯轴上套装着发条和调节盘，发条的内圈固定在芯轴上的定位槽中，调节盘可以在芯轴上转动，调节盘上有一个销钉孔，一个销钉穿过销钉孔，插到端盖上的调节孔中，发条外圈勾在销钉上固定。这种回转关节用在杆状串联机构中，可以使杆件产生双向回转运动。且转动副处于中位时，前后两个杆件的轴线重合，机构所占空间较小。当杆件回转需要力平衡时，可以方便地调整发条扭力提供平衡力。采用这种回转关节，可以显著提高杆状串联机构，特别是内窥镜支架等机构的性能。

Description

带有平衡机构的双向回转关节

技术领域

本发明涉及杆状串联机构的关键部件，尤其是一种带有平衡机构的双向回转关节。

背景技术

杆状串联机构广泛用于机械手、多自由度位置调节装置、末端执行器变位机构等场合，其动作主要是通过串联杆系中的各回转关节实现的，因此回转关节是关键部件。多节的杆状串联机构，各节有不同的回转方向，目前多采用多个回转关节串联的配置方式。这种方式使得在各回转关节都处于中位时，各段杆件轴线不在一条直线上，整个杆系占用空间较大，在某些场合，如用于医疗器械时会造成操作障碍。另外，很多管段在使用时是在铅直平面内转动，会受到重力影响，目前多采用重物配重、弹簧平衡等方法减轻重力影响，这样必然加大机构的尺寸和重量，在必须小型化和轻量化的场合难以使用。本发明针对上述问题，提出了一个新颖的解决方案。

发明内容

本发明的目的，是提供一种的双向回转关节，使得两个回转关节都处于中位时，两端连接的杆件轴线在一条直线上，同时带有平衡机构。这种双向回转关节尺寸小、重量轻，适合用于新型杆状串联机构，特别是内窥镜支架等医疗器械。

为实现这个目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种带有平衡机构的双向回转关节，主要由支架、转动副、发条等构成，其特征是具有一个支架和两个转动副；所述转动副的相对转动部分是外筒与芯轴，外筒外部有一个接杆轴头；两个转动副芯轴的两端分别固定在支架上，且两个转动副都在中位时，两个外筒上的接杆轴头的轴线重合；一个或者两个转动副的芯轴上套装着发条和调节盘。

进一步的特征是，芯轴两端带有螺钉孔，螺钉穿过该孔将芯轴固定在支架上；芯轴两端还带有定位槽；芯轴支撑在外筒两端的轴承上；外筒两端紧固有端盖，端盖上有分布在一个圆周上的若干个轴向的调节孔，各调节孔距芯轴轴线的距离相等。

进一步的特征是，芯轴伸出端盖的部分轴段上，依次套装有发条和调节盘，所述发条的内圈固定在芯轴上的定位槽中；所述调节盘可以在芯轴上转动，调节盘上有一个轴向的销钉孔；一个销钉穿过销钉孔，其前端插在端盖上的调节孔中；发条外圈勾在销钉上固定。

这种带有平衡机构的双向回转关节工作过程是这样的：作为杆状串联机构的部件，两个转动副外筒上的接杆轴头分别和前后两个杆件同轴相连；该回转关节由于有两个转动副，可以使杆件产生双向回转运动。初始状态时转动副处于中位，前后两个杆件的轴线重合，机构所占空间较小。当杆件回转运动需要力平衡时，可以通过调整发条的扭力，实现平衡。调整的方法是在发条外圈勾住销钉的状态下，将销钉向外拉出少许，使其前端脱离端盖上的调节孔，转动调节盘，销钉带动发条外圈旋紧或放松，改变发条的扭力；当调整到平衡状态时，将销钉推入端盖上最接近的调节孔就完成了调整工作。

本发明的有益效果在于：由于有两个转动副，可以使杆件产生双向回转运动。且转动副处于中位，前后两个杆件的轴线重合，机构所占空间较小。当杆件回转需要力平衡时，可以方便地调整发条扭力提供平衡力。采用这种回转关节，可以显著提高杆状串联机构，特别是内窥镜支架等机构的性能。

附图说明

下面结合附图对本发明的结构作详细说明：

附图1是带有平衡机构的双向回转关节的正面三维简图。

附图2是带有平衡机构的双向回转关节的背面三维简图。

附图3是带有平衡机构的双向回转关节转动副的正视图。

附图4是带有平衡机构的双向回转关节转动副的上视图。

附图5是带有平衡机构的双向回转关节转动副的剖视图。

附图6是带有平衡机构的双向回转关节转动副的左视图。

在附图中，1是支架、2是转动副、3是发条、4是销钉、5是调节盘、6是螺钉、2a是转动副外筒、2b是接杆轴头、2c是端盖、2d是转动副芯轴、2e是芯轴螺钉孔、2f是定位槽、2g是调节孔、2h是轴承。

具体实施方式

如附图所示，该带有平衡机构的双向回转关节，主要由支架、转动副、发条等构成，其结构是具有一个支架1和两个转动副2；转动副2的相对转动部分是外筒2a与芯轴2d，外筒2a外部有一个接杆轴头2b；两个两个转动副2的芯轴2d的两端分别固定在支架1上，且两个转动副2都在中位时，两个外筒2a上的接杆轴头2b的轴线重合；一个或者两个转动副2的芯轴2d上套装着发条3和调节盘5。结构的细节是：芯轴2d两端带有螺钉孔2e，螺钉6穿过该孔2e将芯轴2d固定在支架1上；芯轴2d两端还带有定位槽2f；芯轴2d支撑在外筒2a两端的轴承2h上；外筒2a两端紧固有端盖2c，端盖2c上有分布在一个圆周上的若干个调节孔2g，各调节孔2g距芯轴2d轴线的距离相等。芯轴2d伸出端盖2c的部分轴段上，依次套装有发条3和调节盘5，所述发条3的内圈固定在芯轴2d上的定位槽2f中；调节盘5可以在芯轴2d上转动，调节盘5上有一个轴向的销钉孔；一个销钉4穿过销钉孔，其前端插在端盖2c上的调节孔2g中；发条3外圈勾在销钉4上固定。

作为杆状串联机构的部件，本发明工作时，两个转动副2的外筒2a上的接杆轴头2b分别和前后两个杆件同轴相连，该回转关节由于有两个转动副2，可以使杆件产生双向回转运动。初始状态时两个转动副2处于中位，前后两个杆件的轴线重合，机构所占空间较小。当杆件回转运动需要力平衡时，可以通过调整发条3的扭力，实现平衡。调整的方法是在发条3外圈勾住销钉4的状态下，将销钉4向外拉出少许，使其前端脱离端盖2c上的调节孔2g，转动调节盘5，销钉4带动发条3外圈旋紧或放松，改变发条3的扭力；当调整到平衡状态时，将销钉4推入端盖2c上最接近的调节孔2g就完成了调整工作。

以上所述仅为本发明的一种较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明思路和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种带有平衡机构的双向回转关节，主要由支架、转动副、发条等构成，其特征是：具有一个支架和两个转动副；所述转动副的相对转动部分是外筒与芯轴，外筒外部有一个接杆轴头；两个转动副的芯轴的两端分别固定在支架上，且两个转动副都在中位时，两个外筒上的接杆轴头的轴线重合；一个或者两个转动副的芯轴上套装着发条和调节盘。

2.根据权利要求1所述的带有平衡机构的双向回转关节，其特征在于：芯轴两端带有螺钉孔，螺钉穿过该孔将芯轴固定在支架上；芯轴两端还带有定位槽；芯轴支撑在外筒两端的轴承上；外筒两端紧固有端盖，端盖上有分布在一个圆周上的若干个轴向的调节孔，各调节孔距芯轴轴线的距离相等。

3.根据权利要求1所述的带有平衡机构的双向回转关节，其特征在于：芯轴伸出端盖的部分轴段上，依次套装有发条和调节盘，所述发条的内圈固定在芯轴上的定位槽中；所述调节盘可以在芯轴上转动，调节盘上有一个轴向的销钉孔；一个销钉穿过销钉孔，其前端插在端盖上的调节孔中；发条外圈勾在销钉上固定。