CN113081210B - 一种关节可调节精密并联外固定器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种关节可调节精密并联外固定器，该外固定器共有六个自由度，包括近端固定环、远端固定环、三根连接杆、球运动关节、克氏针、针夹钳。通过蜗轮蜗杆调节连接杆的长度，远端固定环处设置由一对锥齿轮组成的旋转驱动副调节球运动关节相对远端固定环的角度，从而改变远端固定环的位姿，完成三维畸形的矫正。本发明每个球运动关节都可以实现单独的调节和锁定，以弥补球运动关节运动摆角范围较小的问题。三根连接杆采用蜗轮蜗杆调节其长度，将蜗杆旋钮处的转动转化成连接杆的长度微小变化，从而避免因人为失误等因素导致连接杆长度的剧烈变化，避免带来不必要的损伤。

Description

一种关节可调节精密并联外固定器

技术领域

本发明涉及一种骨科手术专用的并联外固定器，具体涉及一种用于骨折复位、骨畸形矫正的胫骨畸形矫正并联外固定器。

背景技术

近年来，随着科学技术的不断进步，交通运输业的迅速发展和环境污染等因素的影响，每年四肢骨折和骨畸形患者的数量呈不断增加的趋势。越来越多的骨科创伤和先天性的四肢畸形影响了人们的正常生活。外固定器作为一种传统的骨畸形矫正器具，根据“张力-应力法则”缓慢牵拉，刺激组织再生与重建，被广泛用于治疗骨折、骨畸形、肢体延长等问题。

并联外固定器拥有运动惯性小、精度高、组织创伤小、适应症广、不易产生感染和各种并发症等特点。它作为医疗设备使用最早出现在俄罗斯，由俄罗斯著名骨科医生伊里扎洛夫在二战期间发现可以通过缓慢牵拉断骨来促进骨的再生，进而发明了伊里扎洛夫环形外固定器，伊里扎洛夫环形外固定器包括两个结构相同具有很多环形分布的连接孔的固定环和多根长度相同的螺纹杆。美国人查尔斯.泰勒等人在伊里扎洛夫环形外固定器的基础上，改进设计成了泰勒外固定器，该泰勒外固定器是由六根长度可以伸缩的连接杆倾斜地连接在近端环和远端环上，并在铰接点处可以自由旋转，只要调节其中一根连杆的长度，一个固定环就会相对另一个固定环改变位姿。

公开号WO2017131309Al和公开号US20100312243Al分别提供了一种球轴承关节和鱼眼球关节的并联泰勒式外固定器，但是其没有解决球铰的运动摆角范围较小的问题，导致外固定器工作空间小，出现奇异位型；专利CN02229946以伊里扎洛夫环形外固定器为原型，改进了部分零部件的结构，提高其实用性，但没有改变其可调节的自由度。

现有的外固定器存在结构单一、普遍采用6根连接杆导致连接杆之间容易发生涉从而影响整个外固定工作空间，万向节或者球铰的运动摆角范围不足经常导致卡死等问题；现有的外固定器的长度可调节连接杆都依靠丝杠和丝杠螺母调节长度，无法实现自锁导致丝杠螺母之间会有相对晃动和转动，使调节出现误差；直接手拧丝杠螺母会产生较大的调节范围，导致连接杆的长度变化过大或者不足，给患者带来不必要的伤痛。

因此，需要针对现有问题，提出一种可以避免在畸形矫正时支链间以及支链与肢体间发生碰撞，运动副出现卡死，调节精度提高，同时满足所有畸形矫正的外固定器具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种关节可调节精密并联外固定器，可实现空间6-DOF运动，矫正任意空间三维骨畸形，具有三根支链，其有长度采用蜗轮蜗杆调节和角度可调节的球运动关节。

该关节可调节精密并联外固定器主要由远端固定环、近端固定环、三根长度可调节的连接杆、六个角度可调节的球运动关节、蜗杆旋钮、远端旋钮以及克氏针、骨针和针夹钳组成；

通过克氏针和骨针将外固定器的近端固定环、远端固定环与近端骨和远端骨分别连接固定，近端固定环由三个圆心角为100°的近端扇形环和旋转杆连接而成。近端扇形环上分布有以10°相隔的针夹钳安装孔，两端分别开有相同的轴承凹槽、环螺纹孔和销钉孔，相邻的近端扇形环通过旋转杆互相连接。远端固定环由三个圆心角为100°的远端扇形环和远端旋转轴连接而成。而远端旋转轴一端与远端旋转轴端盖通过螺钉连接，远端旋转轴端盖卡在远端扇形环卡槽里，从而限制远端旋转轴移动，远端旋转轴的另一端与远端轴锥齿轮螺钉连接固定，与之相啮合的调节锥齿轮的轴穿过远端扇形环孔隙，锁紧环卡在远端扇形环孔隙凹面，穿过锁紧环与远端旋钮通过螺钉连接固定。

近端固定环处的球运动关节的球铰座与旋转杆连接，旋转杆两端对称分布有六个均匀分布的旋转杆销钉孔用于固定旋转杆，球头的另一端通过螺纹与螺纹杆连接，并通过销钉固定。远端固定环处的球运动关节的球铰座与远端旋转轴连接，远端旋转轴一端通过锥齿轮传动调节固定远端旋转轴，球头的另一端通过螺纹与螺纹杆套筒连接，并通过销钉固定。

三根长度可调的连接杆完全相同，分别由螺纹杆套筒、螺纹杆、丝杆螺母、轴承、套筒端盖、蜗轮、蜗杆、蜗杆旋钮、蜗杆盖组成。通过旋转蜗杆旋钮实现蜗杆带动蜗轮和丝杆螺母旋转，实现连接杆的伸长和缩短，通过改变三根连接杆的长度实现动平台的位姿和姿态的改变。锁紧标识块通过紧固钉与螺纹杆螺纹连接，从而防止螺纹杆的转动，使丝杆可以仅实现平动而不转动。

同现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明采用三支链并联机构的形式，相对比六支链可以降低干涉的概率。旋转杆、近端固定环和球铰起初固连在一起，在实际的矫正过程中，骨外固定器固有时候会出现球铰处因超过球铰的容许倾斜角而出现整个外固定器卡死的状况，本发明可以通过解除旋转杆与近端固定环之间的销钉连接，使旋转杆可以转动到合适的位置，再通过销钉固定，从而实现解除卡死。同时也可以通过球铰座一端的紧固螺母，实现球铰座在旋转杆上位置的变化，解除卡死现象。

本发明采用蜗轮蜗杆传动，结构更加简单紧凑、稳定性好、精度高。蜗轮蜗杆传动更加稳定而且可以实现自锁，从而使整个结构更加稳定可靠，无自微动，可以有效的避免连接杆不确定的晃动和长度变化。同时，蜗轮蜗杆的大传动比传动，可以将蜗杆旋钮处的转动转化成连接杆的长度微小变化，提高精确度，从而避免因人为失误等因素导致连接杆长度的剧烈变化，避免带来不必要的损伤和患者的痛疼。

本发明在连接杆中添加了符合要求的轴承，使整个机构精度提高并且传动平稳，减少不必要的晃动和摩擦，给骨生长提供有利的骨-固定器生物力学环境，促进骨骼生长。

附图说明

图1是本发明一种关节可调节精密并联外固定器的整体装配视图；

图2是圆心角100°的近端扇形环；

图3是本发明的近端固定环的整体视图；

图4是近端固定环的俯视图；

图5是近端固定环的剖视图及其轴承凹槽的局部放大图；

图6是长度可调的连接杆的整体装配图；

图7是长度可调的连接杆的爆炸图；

图8是长度可调的连接杆的正视图及其剖视图；

图9是球运动关节的整体视图；

图10是蜗杆和蜗杆旋钮的装配图和剖视图；

图11是本发明的远端固定环的整体视图；

图12是圆心角100°的远端扇形环；

图13是远端固定环的俯视图；

图14是远端固定环处的远端旋转轴的局部剖视图；

图15是远端轴锥齿轮和调节锥齿轮啮合的装配图；

附图标记：1-近端骨、2-近端固定环、3-连接杆、4-远端固定环、5-远端骨、6-轴承凹槽、7-针夹钳安装孔、8-近端扇形环、8.1-环螺纹孔、9-旋转杆、10-环销钉孔、11-环轴承盖、11.1-环沉头孔、12-旋转轴承、13-旋转杆销钉孔、14-销钉、15-螺纹杆、15.1-螺纹杆顶端、15.2-螺纹杆底端、16-套筒端盖、16.1-端盖沉头孔、17-蜗杆端盖、17.1-蜗杆端盖孔、18-紧固钉、19-锁紧标志块、20-螺纹杆套筒、20.1-螺纹杆套筒底部、20.2-第一螺纹孔、20.3-第二螺纹孔、20.4-半圆孔、21-蜗杆旋钮、21.1-旋钮内孔平面、21.2-旋钮沉头孔、22-蜗轮、22.1-蜗轮内平面、23-蜗杆、23.1-蜗杆上平面、23.2-蜗杆螺纹孔、24-丝杆螺母、24.1-丝杆螺母内平面、24.2-丝杆螺母轴颈、25-支链轴承、26-球头、26.1-顶丝孔、26.2-内螺纹孔、27-球铰座、28-球铰紧固螺钉、29-远端扇形环、29.1-远端扇形环孔隙、29.2-远端扇形环卡槽、30-远端旋转轴、30.1-旋转轴螺纹孔、30.2-轴端盖螺纹孔、31-锥齿轮盖子、32-远端环轴承盖、33-远端旋转轴端盖、34-远端轴锥齿轮、35-调节锥齿轮、35.1-调节锥齿轮螺纹孔、36-锁紧环、37-远端旋钮、38-针夹钳、39-骨针、40-孔针座、41-克氏针。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所做的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

参图1至图15所示，图1是本发明一种关节可调节精密并联外固定器的整体装配视图；图2是圆心角为100°的近端扇形环；图3是本发明的近端固定环的整体视图；图4是近端固定环的俯视图；图5是近端固定环的剖视图及其轴承凹槽的局部放大图；图6是长度可调的连接杆的整体图；图7是长度可调的连接杆的爆炸图；图8是长度可调的连接杆的正视图及其剖视图；

图9是球运动关节的整体视图；图10是蜗杆和蜗杆旋钮的装配图和剖视图；

图11是本发明的远端固定环的整体视图；图12是圆心角100°的远端扇形环；图13是远端固定环的俯视图；图14是远端固定环处的远端旋转轴的局部剖视图；图15是远端轴锥齿轮和调节锥齿轮啮合的装配图。

本实例提供了一种关节可调节精密并联外固定器，参考图1所示，该关节可调节精密并联外固定器主要包括：近端固定环(2)、连接杆(3)、远端固定环(4)、旋转杆(9)、球头(26)、球铰座(27)、孔针座(40)、骨针(39)、针夹钳(38)、克氏针(41)。

在本实施例中，参图2、图3、图5所示，近端固定环(2)主要包括轴承凹槽(6)、针夹钳安装孔(7)、近端扇形环(8)、旋转杆(9)、环轴承盖(11)、旋转轴承(12)、销钉(14)等。将三个圆心角为100°的近端扇形环(8)通过三根旋转杆(9)和六个旋转轴承(12)相连接组成近端固定环(2)。旋转轴承(12)固定在旋转杆(9)的两端，一面与旋转杆(9)的轴颈相接触，旋转杆(9)上的两个旋转轴承(12)分别放入不同近端扇形环(8)的轴承凹槽(6)中，并通过螺钉分别穿过环螺纹孔(8.1)和环沉头孔(11.1)将环轴承盖(11)与近端扇形环(8)安装固定，依次放置近端扇形环(8)和旋转杆(9)组成近端固定环(2)。

在本实施例中，参图11、图12、图13、图14所示，远端固定环(4)由三个圆心角为100°的远端扇形环(29)、三根远端旋转轴(30)、六个旋转轴承(12)、远端轴锥齿轮(34)与相啮合的调节锥齿轮(35)、远端旋钮(37)、锁紧环(36)组成。旋转轴承(12)固定在远端旋转轴(30)的两端，一面与远端旋转轴(30)的轴颈相接触，远端旋转轴上(30)的两个旋转轴承(12)分别放入不同远端扇形环(29)的轴承凹槽中，并通过螺钉将远端环轴承盖(32)、锥齿轮盖子(31)与远端扇形环(29)安装固定。而远端旋转轴(30)另一端的轴端盖螺纹孔(30.2)与远端旋转轴端盖(33)通过螺钉连接，远端旋转轴端盖(33)卡在远端扇形环卡槽(29.2)里，从而限制远端旋转轴(30)移动，远端旋转轴(30)的一端旋转轴螺纹孔(30.1)与远端轴锥齿轮(34)螺钉连接固定，与之相啮合的调节锥齿轮(35)的轴穿过远端扇形环孔隙(29.1)，调节锥齿轮(35)的轴肩卡在远端扇形环孔隙(29.1)下端面，锁紧环(36)卡在远端扇形环孔隙(29.1)凹面，穿过锁紧环(36)调节锥齿轮螺纹孔(35.1)与远端旋钮(37)通过螺钉连接固定。从而组成远端固定环(4)。

在本实施例中，参图1所示，分别将所示的四根克氏针(41)穿过近端骨(1)和远端骨(5)，通过针夹钳(38)将近端扇形环(8)和远端扇形环(29)上的针夹钳安装孔(7)与近端固定环(2)和远端固定环(4)连接；同时将骨针(39)通过孔针座(40)与近端扇形环(8)连接。

在本实施例中，参图1、图6、图7所示，本关节可调节精密并联外固定器采用三支链的形式，三根支链是完全相同的三根长度可调整的连接杆(3)，其分别由螺纹杆(15)、套筒端盖(16)、蜗杆端盖(17)、紧固钉(18)、锁紧标志块(19)、螺纹杆套筒(20)、蜗杆旋钮(21)、蜗轮(22)、蜗杆(23)、丝杆螺母(24)、支链轴承(25)组成。

在本实施例中，参图1、图6、图7、图8所示，螺纹杆(15)与丝杆螺母(24)通过螺纹连接，蜗轮(22)和支链轴承(25)都分别固定在丝杆螺母(24)的外壁上。并且蜗轮(22)的蜗轮内平面(22.1)与丝杆螺母(24)的丝杆螺母内平面(24.1)相贴合，以保证蜗轮(22)与丝杆螺母(24)之间不会发生相互转动；两个支链轴承(25)之间间隔丝杆螺母轴颈(24.2)，支链轴承(25)的内圈与丝杆螺母(24)过渡配合，外圈与螺纹杆套筒(20)内壁过渡配合，蜗轮(22)的内孔与丝杆螺母(24)的外壁过渡配合，蜗轮内平面(22.1)与丝杆螺母内平面(24.1)相贴合，以保证丝杆螺母(24)和蜗轮(22)可以在螺纹杆套筒(20)中平稳的旋转。

锁紧标志块(19)通过紧固钉(18)固定在螺纹杆底端(15.2)的螺纹孔中，紧固钉(18)与螺纹孔通过螺纹连接。当长度可调整的连接杆(3)调整到固定位置时，通过拧紧紧固钉(18)使锁紧标志块(19)压紧在螺纹杆套筒(20)的外壁上，保证连接杆(3)的长度不会再变化。同时，紧固钉(18)还有防止螺纹杆(15)在螺纹杆套筒(20)中自转的作用，以保证当调整蜗杆旋钮(21)时，螺纹杆(15)可以正确的移动。

在本实施例中，参图6、图7、图8、图10所示，通过蜗杆上平面(23.1)与旋钮内孔平面(21.1)对齐安装，保证蜗杆旋钮(21)与蜗杆(23)不会发生相对转动，并用螺钉通过旋钮沉头孔(21.2)和蜗杆螺纹孔(23.2)的螺纹连接将蜗杆旋钮(21)与蜗杆(23)固连。蜗杆(23)的两端在螺纹杆套筒(20)上的半圆孔(20.4)中固定，并通过螺钉与蜗杆端盖孔(17.1)和第一螺纹孔(20.2)将蜗杆端盖(17)和蜗杆(23)固定在螺纹杆套筒(20)上，且使蜗杆(23)与蜗轮(22)相配合。通过螺钉与端盖沉头孔(16.1)和第二螺纹孔(20.3)将套筒端盖(16)固定在螺纹杆套筒(20)上端。

在本实施例中，参图1、图3、图5、图9所示，球运动关节主要由球头(26)、球铰座(27)、球铰紧固螺钉(28)等组成。近端固定环(2)和远端固定环(4)上的六个球运动关节完全相同，分别固定在旋转杆(9)和远端旋转轴(30)的中间位置，通过球铰紧固螺钉(28)拧紧固定。近端固定环(2)处的旋转杆(9)的两端是相隔60°均匀分布的六个旋转杆销钉孔(13)，同时在近端扇形环(8)的两端同样位置分布有环销钉孔(10)，销钉(14)与环销钉孔(10)螺纹配合。通过旋转销钉(14)来调整其在环销钉孔(10)中的位置和与不同的旋转杆销钉孔(13)配合以达到定位旋转杆(9)的目的。同时位于远端固定环(4)处三个球运动关节也可以调整其在远端旋转轴(30)上的位置和角度，并且远端旋转轴(30)可以任意调整相对远端固定环(4)上的角度，以解决球运动关节运动摆角范围小的问题。

在本实施例中，参图11、图14、图15、图9所示，远端扇形环(29)的远端旋转轴(30)的一端旋转轴螺纹孔(30.1)与远端轴锥齿轮(34)螺钉连接固定，与之相啮合的调节锥齿轮(35)的一端穿过锁紧环(36)与远端旋钮(37)通过螺钉连接固定，通过调节远端旋钮(37)来调节远端旋转轴(30)转动角度，同时锁紧环(36)卡在远端扇形环孔隙(29.1)凹面，可以用螺钉拧紧固定锁紧环(36)，从而将锁紧环(36)和远端轴锥齿轮(34)卡住，使锥齿轮不能传动，以达到定位远端旋转轴(30)的目的。

当球运动关节超过球铰的容许倾斜角的时候，可以通过松开球铰紧固螺钉(28)来调整球铰座在旋转杆(9)的位置，也可以通过将销钉(14)从旋转杆销钉孔(13)退出，调整旋转杆(9)使球铰座(27)达到合适的位置后在用销钉(14)将旋转杆(9)固定锁住。

在本实施例中，参图1、图6、图7、图8、图9所示，连接杆(3)下端与球运动关节的连接通过螺纹杆套筒底部(20.1)上的外螺纹和球头上的内螺纹孔(26.2)螺纹配合完成，并通过顶丝孔(26.1)固定防止其转动。连接杆(3)上端与球运动关节的连接通过螺纹杆顶端(15.1)上的外螺纹与球头上的内螺纹孔(26.2)螺纹配合完成，并通过顶丝孔(26.1)固定防止转动。

在本实施例中，参图1～图15所示，当实施骨畸形矫正或者骨折复位时，克氏针(41)分别穿过近端骨(1)和远端骨(5)的合适位置，通过机械拉紧器拉紧克氏针(41)，提供合理的预紧力，两端通过针夹钳(38)固定在近端固定环(2)和远端固定环(4)上的合适位置，同时将骨针(39)通过孔针座(40)固定在近端固定环(2)的合适位置。矫正期间，通过扭动蜗杆旋钮(21)，带动蜗杆(23)旋转，通过蜗杆蜗轮传动将运动传递给丝杆螺母(24)，通过丝杆螺母(24)和螺纹杆(15)，将旋转运动转换成直线运动，改变各个连接杆(3)的长度，同时也可通过调节远端旋钮(37)带动调节锥齿轮(35)和相啮合的远端轴锥齿轮(34)传动，使得远端旋转轴(30)转动，从而可以任意调整球运动关节其在远端固定器环(30)上的角度。从而改变远端固定环的位姿，实现成角、错位、旋转等三维畸形的矫正。蜗轮蜗杆的大传动比传动可以将蜗杆旋钮(21)处的转动转化成连接杆(3)的长度微小变化，从而避免因人为失误等因素导致连接杆(3)长度的剧烈变化，从而避免带来不必要的损伤和患者的痛疼。同时因蜗轮蜗杆传递的紧性和自锁效应，可以有效的避免连接杆(3)不确定的晃动和长度变化。

当按照预期的轨迹规划进行矫正，骨外固定器到达某个姿态时，球运动关节的运动超过其旋转摆动角的运动范围时，整个机构将出现卡死等问题，此时调整球铰座(27)在旋转杆(9)的位置，也可以通过调整旋转杆(9)使球铰座(27)达到合适的位置来解决此类问题，从而避免了拆除整个外固定设备重新进行调整，提高了手术的效率和效果，减轻了患者的痛苦。

上述使用方式仅为本发明的一种使用方式，本发明也可满足现在医学使用的六自由度骨外固定器的使用需求。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用于限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (1)

1.一种关节可调节精密并联外固定器，其特征在于，该外固定器包括近端固定环、远端固定环、三根完全相同的长度可以调节的连接杆、六个球运动关节、蜗杆旋钮、远端旋钮、克氏针、针夹钳；

通过克氏针和骨针将外固定器的近端固定环、远端固定环与畸形骨垂直且刚性地固定；在近端固定环、远端固定环上分别布置旋转杆、远端旋转轴，远端旋钮联接的调节锥齿轮与远端旋转轴联接的远端轴锥齿轮啮合传动，同时，球运动关节的一端分别固定在近端固定环上的旋转杆和远端固定环上的远端旋转轴，球运动关节另一端分别固定在连接杆的两端，连接杆上安装有蜗杆旋钮，通过蜗轮蜗杆调节连接杆的长度，通过扭动蜗杆旋钮，带动蜗杆旋转，由蜗杆蜗轮传动将运动传递给丝杆螺母，改变各个连接杆的长度，同时也可通过调节远端旋钮带动调节锥齿轮和相啮合的远端轴锥齿轮传动，使得远端旋转轴转动，从而可以任意调整球运动关节其在远端固定环上的角度；从而使该关节可调节精密并联外固定器实现空间6-DOF运动；

三根长度可以调节的连接杆完全相同，都由螺纹杆、套筒端盖、蜗杆端盖、紧固钉、锁紧标志块、螺纹杆套筒、蜗杆旋钮、蜗轮、蜗杆、丝杆螺母、支链轴承组成，螺纹杆穿过螺纹杆套筒与丝杆螺母螺纹配合，蜗轮与丝杆螺母联接在一起，丝杆螺母通过支链轴承、套筒端盖固定在螺纹杆套筒内部，并通过螺钉将蜗杆端盖和蜗杆固定在螺纹杆套筒上，且使蜗杆与蜗轮相配合，通过螺钉将套筒端盖固定在螺纹杆套筒上端，而蜗杆旋钮与蜗杆通过螺钉固连；

调节蜗杆旋钮，带动蜗杆旋转，通过蜗杆蜗轮传动将运动传递给丝杆螺母，通过丝杆螺母和螺纹杆将旋转运动转换成直线运动，改变各个连接杆的长度；

锁紧标志块通过紧固钉固定在螺纹杆底端中，防止螺纹杆在螺纹杆套筒中自转，以保证当调整蜗杆旋钮时，螺纹杆可以正确的移动；

三连杆通过六个球运动关节与近端固定环与远端固定环连接，六个球运动关节完全相同，三个球运动关节固定在近端固定环旋转杆中间位置，三个球运动关节固定在远端固定环远端旋转轴的中间位置上；

球运动关节由球头、球铰座、球铰紧固螺钉组成，近端固定环处的球运动关节的球铰座与旋转杆连接，远端固定环处的球运动关节的球铰座与远端旋转轴连接，通过球铰紧固螺钉拧紧球铰座固定在近端固定环的旋转杆和远端固定环的远端旋转轴的中间位置，而近端固定环的球头通过螺纹与螺纹杆连接，并通过销钉固定，远端固定环处的球头的通过螺纹与螺纹杆套筒底部连接，并通过销钉固定；

位于近端固定环处三个球运动关节可以调整其在旋转杆上的位置和角度，并且旋转杆可以相对于近端固定环调整六种不同的角度，不同角度之间间隔60°；同时位于远端固定环处三个球运动关节也可以调整其在远端旋转轴上的位置和角度，并且远端旋转轴可以任意调整相对远端固定环上的角度，以解决球运动关节运动摆角范围小的问题；

远端固定环由三个圆心角为100°的远端扇形环、三根远端旋转轴、旋转轴承、远端环轴承盖、锥齿轮盖子、远端轴锥齿轮与相啮合的调节锥齿轮、远端旋钮、锁紧环组成，相邻的远端扇形环通过远端旋转轴互相连接，旋转轴承固定在远端旋转轴的两端，一面与远端旋转轴的轴颈相接触，远端旋转轴的两个旋转轴承分别放入不同远端扇形环的轴承凹槽中，并通过螺钉将远端环轴承盖、锥齿轮盖子与远端扇形环安装固定，远端旋转轴一端与远端旋转轴端盖通过螺钉连接，而远端旋转轴端盖卡在远端扇形环卡槽里，从而限制远端旋转轴移动，远端旋转轴的另一端与远端轴锥齿轮螺钉连接固定，与之相啮合的调节锥齿轮的轴穿过远端扇形环孔隙，与远端旋钮通过螺钉连接固定；而锁紧环卡在远端扇形环孔隙凹面；

通过调节远端旋钮带动调节锥齿轮和相啮合的远端轴锥齿轮传动，使得远端旋转轴转动，从而可以任意调整远端固定环上球运动关节其在远端固定环上的角度，当达到调节位置时，通过用螺钉拧紧锁紧环将远端旋转轴固定；

近端固定环是由将三个圆心角为100°的近端扇形环通过三根旋转杆和六个旋转轴承相连接组成，旋转轴承固定在旋转杆的两端，一面与旋转杆的轴颈相接触，旋转杆上的两个旋转轴承分别放入不同近端扇形环的轴承凹槽中，并通过螺钉将环轴承盖与近端扇形环安装固定；旋转杆的两端加工有相隔60°均匀分布的六个旋转杆销钉孔，同时在近端扇形环的两端同样位置分布有环销钉孔，销钉与环销钉孔螺纹配合，通过旋转销钉和调节旋转杆来调整其在环销钉孔中的位置；

当发生关节卡死现象，将销钉从旋转杆销钉孔退出，调整近端固定环上的旋转杆使球铰座达到调节位置后再用销钉将旋转杆固定锁住以解决卡死现象。

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