CN112545671A - 一种铰接结构及取景器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铰接结构及取景器，其中，铰接结构包括固定支座和第一铰轴；所述固定支座上间隔设置有第一轴承和第二轴承；所述第一轴承和第二轴承内支承有第一铰轴；所述第一铰轴上铰接有活动臂。本发明铰接结构在轴向限位的同时消除了轴向间隙；此外，本发明还将轴向调整量转移到让位间隙，提高了装配精度。

Description

一种铰接结构及取景器
技术领域
本发明涉及一种铰接结构及取景器。
背景技术
微创手术机器人可以减轻医生在手术过程中的体力劳动，同时达到精准手术目的。主刀医生在操作手术的全过程，都是依赖医生控制台进行操作。医生在通过控制台的主手操作器械的同时，通过取景器(光学3D系统)观察手术的情况。由于每个医生的习惯不同，不同的主刀医生需要不同的观察角度进行手术。因此，需要对取景器的俯仰角度进行调整。然而，为了达到较为优异的3D光学效果，取景器较为普遍的方式都是在左右两侧对称布置光学系统，留给机械连接和俯仰的空间只有中间较为狭窄的空间。
对多边形相邻边进行铰接，一般采用阶梯轴结合卡圈或者轴套进行限位，为了避免各个铰接处理论中心不在同一个平面而发生干涉，必然要在轴向设计足够的让位间隙，而让位间隙必然会使得连接处存在异响或者刚性欠缺的问题。
因此本领域技术人员致力于开发一种无轴向间隙的铰接结构及取景器。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种无轴向间隙的铰接结构及取景器。
为实现上述目的，本发明提供了一种铰接结构，包括固定支座和第一铰轴；所述固定支座上间隔设置有第一轴承和第二轴承；所述第一轴承和第二轴承内支承有第一铰轴；所述第一铰轴上铰接有活动臂。
较佳的，所述第一轴承与所述活动臂之间设置有第一轴承挡圈；所述第二轴承与所述活动臂之间设置有第二轴承挡圈；所述固定支座一侧设置有轴承限位台阶；所述第二轴承抵靠所述轴承限位台阶；所述固定支座的另一侧固定有轴承端盖；所述轴承端盖的内侧端面抵靠所述第一轴承的外侧端面，从而依次压紧所述第一轴承、第一轴承挡圈、活动臂、第二轴承挡圈和第二轴承。
为了转移轴向调整量，所述固定支座的顶部设置有至少一个螺孔；所述支撑臂设置有与所述螺孔对应的沉孔；所述螺孔和沉孔内设置有第一螺钉，从而连接所述固定支座与转动臂。
所述第一螺钉与沉孔之间设有第一调整间隙。
为了加强固定支座和支撑臂之间的定位，所述支撑臂上设置有第一定位面。
本发明还提供了一种取景器，包括上述的铰接结构。
本发明的有益效果是：本发明铰接结构在轴向限位的同时消除了轴向间隙；此外，本发明还将轴向调整量转移到让位间隙，提高了装配精度。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式取景器中五边形铰接机构的结构示意图。
图2图1中局部Q的放大示意图。
图3是本发明一具体实施方式中取景器的结构示意图。
图4是图3中局部P的放大示意图。
图5是本发明一具体实施方式取景器中B点的结构示意图。
图6是本发明一具体实施方式取景器中B点的装配示意图。
图7是本发明一具体实施方式取景器中C点的装配示意图。
图8是本发明一具体实施方式取景器中五边形铰接机构的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1、图2所示，一种五边形铰接机构，包括一导向边1，导向边1上设置有滑块2，滑块2上设置有活动支座3。
导向边1的上方设置有固定铰接点A，该固定铰接点A处铰接有支撑臂4，支撑臂4的下部设置有固定支座5，固定支座5与活动臂6的一端铰接，活动臂6的另一端与活动支座3铰接。
如图3-图7所示，上述的五边形铰接机构可应用于一种取景器，该取景器包括基座7，基座7上间隔设置有第一安装架71和第二安装架72，还包括上述的五边形铰接机构。
第一安装架71和第二安装架72上设置有支撑轴8，支撑臂4与支撑轴8铰接，从而形成固定铰接点A。
导向边1为设置于基座7上的丝杆9，丝杆9通过电机10驱动，滑块2与丝杆9配合，形成丝杠螺母机构，以带动滑块2在丝杆9上运动。
固定支座5上间隔设置有第一轴承11和第二轴承12，第一轴承11和第二轴承12内支承有第一铰轴13，第一铰轴13上铰接活动臂6。
第一轴承11与活动臂6之间设置有第一轴承挡圈14，第二轴承12与活动臂6之间设置有第二轴承挡圈15，固定支座5一侧设置有轴承限位台阶5a，第二轴承12抵靠轴承限位台阶5a，固定支座5的另一侧固定有轴承端盖16，轴承端盖16的内侧端面抵靠第一轴承11的外侧端面，从而依次压紧第一轴承11、第一轴承挡圈14、活动臂6、第二轴承挡圈15和第二轴承12。
本实施例中，如图5所示，B点铰接结构装配时，通过四颗M4螺钉将轴承端盖16紧压在固定支座5左侧面上，轴承端盖16右端面紧压在第一轴承11外圈上，第一轴承11内圈右侧紧压在第一轴承挡圈14上，第一轴承挡圈14紧压在活动臂6左侧面上，活动臂6右侧面紧压在第二轴承挡圈15左侧面上，第二轴承挡圈15右侧紧压在第二轴承12内圈上，第二轴承12外圈紧压在轴承限位台阶5a上，这样固定支座5与活动臂6之间就没有轴向间隙。
固定支座5的顶部设置有至少一个螺孔5b，支撑臂4设置有与螺孔5b对应的沉孔4a，螺孔5b和沉孔4a内设置有第一螺钉17，从而连接固定支座5与支撑臂4。可以在支撑臂4上设置第一定位面4a，以加强固定支座5和支撑臂4之间的定位，其他实施例中也可以布置定位销。本实施例中，螺孔5b的数量为四个。
活动支座3的下部设置有至少一个通孔27，第二螺钉28穿过通孔27后与滑块2连接。可以在滑块2上设置第二定位面2a，以加强活动支座3和滑块2之间的定位，其他实施例中也可以布置定位销。本实施例中，通孔27的数量四个。
如图6和图7所示，第一螺钉17与沉孔4a之间、第二螺钉28与通孔27之间分别设有第一让位间隙G和第二让位间隙H，将B点和C点的轴向调整量转移到了让位间隙，B点、C点铰接结构装配时，活动臂6可以绕BC轴径向旋转，从而实现对B点和C点铰接轴的调整，进一步加大了五边形机构的可调整维度。
第一安装架71的内侧固定有第一转接支座18，第一转接支座18中设置有第一调整面18a和第一调整孔18b，第一调整孔18b内配合有第一固定座19，第一固定座19内设置有第三轴承20，第一固定座19沿周向配合有第一调整螺杆21，第一调整螺杆21的杆身端面21a抵靠第一调整面18a。
第二安装架72的内侧固定有第二转接支座22，第二转接支座22中设置有第二调整面22a和第二调整孔22b，第二调整孔22b内配合有第二固定座23，第二固定座23内设置有第四轴承24，第二固定座23沿周向配合有第二调整螺杆25，第二调整螺杆25的杆身端面25a抵靠第二调整面22a；
支撑轴8由第三轴承20和第四轴承24支承；支撑轴8的中部设置有定位台阶面8a；支撑臂4一端面抵靠定位台阶面8a；支撑臂4的另一端面与第四轴承24的内侧端面之间设置有轴套26。
上述的取景器装配时，首先松动调整螺杆21、25，使固定座19、23分别与调整面18a、22a之间的间隙L1＝0，此时第一转接支座18和第二转接支座22向中心靠拢，将转接支座插入取景器基座上的定位圆I内；然后调整调整螺杆21、25，使支撑臂4居中，可以确保支撑臂4以丝杠螺母机构为基准，居中连接，大大提高了该机构的左右位置精度、刚度，确保机构运动灵活性，从而有效提高了光学系统的物理稳定性，避免眩晕。
如图8所示，上述的五边形铰接机构原理，其中O1、O2为位置固定的两个旋转中心，Z1P1为与丝杆平行、并且经过滑块铰接点的直线所在的轴线，该轴可以绕O2旋转，O2Z1为O2到Z1P1的垂直距离，Z1P1杆与O1P1杆在P1处铰接，O1P1杆可以绕O1点旋转。
驱动P1点在杆Z1P1上向Z1运动，运动的距离为ΔL。此时P1点到达P2处，Z1P1杆绕O2点旋转到Z2P2，Z2为O2到丝杆轴的垂足。Z2P2反向延长后与Z1P1相交于点n，此时丝杆轴线转动的角度为∠P2nP1。
根据上述条件可以得出：
Z2P2＝Z1P1-ΔL……………………………①
Z1O2＝Z2O2………………………………②
∠P2nP1＝∠Z1O2Z2…………………………③
Figure BDA0002860404060000061
Figure BDA0002860404060000062
在△O1O2P2中，根据余弦定理可得：
Figure BDA0002860404060000063
所以：
Figure BDA0002860404060000064
∠Z1O2Z2＝∠Z1O2O1-∠Z2O2P2-∠P2O2O1……………⑧
联立方程可得：
Figure BDA0002860404060000065
其中：活动臂长度P1O1＝P2O1
方程⑨即为直线运动距离ΔL与刚体旋转角度∠P2nP1的关系式。
机构实现时，通过电机驱动同步带来带动丝杆旋转，丝杆旋转时带动滑块做直线运动，滑块的直线运动带动滑动支座铰接点P1做直线运动。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种铰接结构，包括固定支座(5)和第一铰轴(13)；其特征是：所述固定支座(5)上间隔设置有第一轴承(11)和第二轴承(12)；所述第一轴承(11)和第二轴承(12)内支承有第一铰轴(13)；所述第一铰轴(13)上铰接有活动臂(6)。
2.如权利要求1所述的铰接结构，其特征是：所述第一轴承(11)与所述活动臂(6)之间设置有第一轴承挡圈(14)；所述第二轴承(12)与所述活动臂(6)之间设置有第二轴承挡圈(15)；所述固定支座(5)一侧设置有轴承限位台阶(5a)；所述第二轴承(12)抵靠所述轴承限位台阶(5a)；所述固定支座(5)的另一侧固定有轴承端盖(16)；所述轴承端盖(16)的内侧端面抵靠所述第一轴承(11)的外侧端面，从而依次压紧所述第一轴承(11)、第一轴承挡圈(14)、活动臂(6)、第二轴承挡圈(15)和第二轴承(12)。
3.如权利要求1或2所述的铰接结构，其特征是：所述固定支座(5)的顶部设置有至少一个螺孔(5b)；支撑臂(4)设置有与所述螺孔(5b)对应的沉孔(4a)；所述螺孔(5b)和沉孔(4a)内设置有第一螺钉(17)，从而连接所述固定支座(5)与转动臂(4)。
4.如权利要求3所述的的铰接结构，其特征是：所述第一螺钉(17)与沉孔(4a)之间设有第一调整间隙(G)。
5.如权利要求3所述的的铰接结构，其特征是：所述支撑臂(4)上设置有第一定位面(4a)。
6.一种取景器，其特征是：包括如权利要求1至5任一所述的铰接结构。
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