CN114043524B - 一种可折叠且能够锁止的机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种可折叠且能够锁止的机械臂，包括支架机构、旋转机构、锁止机构和机械臂，支架机构包括连接的连接杆、支架主轴和主轴接头，主轴接头的机构运动区域设有限位方槽；旋转机构包括旋转圆盘、调节杆、传动杆和气弹簧，置于限位方槽内的调节杆通过传动杆和与气弹簧连接；锁止机构控制旋转圆盘锁止；机械臂包括主连杆、辅助连杆和副轴接头，主连杆和辅助连杆在机构运动区域内旋转。在本申请中,在一定角度内实现机械臂的自由停摆，当折叠时，锁止按钮弹出，机械臂锁定，无法运动；当按下按钮时，机械臂解锁，实现开合运动，并自由停在任意位置；当机械臂负载发生变化时，通过旋转平衡调节螺栓使机械臂的力矩保持平衡。

Description

一种可折叠且能够锁止的机械臂

技术领域

本发明涉及机械臂领域，尤其涉及一种可折叠且能够锁止的机械臂。

背景技术

目前市场上主要机械臂都不能实现大幅度垂直折叠与锁止，整个机械臂空间占用较大，不利于产品的集成化、小型化。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种可折叠且能够锁止的机械臂，解决机械臂的自由停、折叠与使用后的锁止，减小占用空间，使设备更加集成化、小型化。

为了实现上述目的，本发明提出一种可折叠且能够锁止的机械臂，包括支架机构、旋转机构、锁止机构和机械臂，所述支架机构通过所述旋转机构与所述机械臂相接，所述锁止机构设置在所述旋转机构上；

所述支架机构包括连接杆、支架主轴和主轴接头，所述主轴接头的一端通过所述支架主轴与所述连接杆相接，另一端设有机构运动区域，所述机构运动区域内设有凸起的限位方槽，所述限位方槽的前侧面为前活动槽，后侧面为后活动槽；

所述旋转机构包括旋转圆盘、调节杆、传动杆和气弹簧，所述旋转圆盘旋转固定在所述前活动槽内；所述调节杆的一端活动固定在所述限位方槽内，另一端通过所述传动杆与所述气弹簧的筒体连接；

所述锁止机构包括按钮、弹簧和锁止块，所述旋转圆盘上设有一锁止槽，所述主轴接头上设有贯穿的滑槽，所述按钮的头部置于所述滑槽外侧，所述按钮的杆部依次贯穿所述弹簧和滑槽后与所述锁止块连接，所述锁止块在所述按钮的带动下轴向移动的卡入或移出所述锁止槽内；

所述机械臂包括主连杆、辅助连杆和副轴接头，所述主连杆和辅助连杆相对且互相平行，所述主连杆和辅助连杆的顶端均旋转固定在所述机构运动区域内，且所述辅助连杆的顶端与所述旋转圆盘固定连接，所述主连杆和辅助连杆的底端均与所述副轴接头旋转连接；所述气弹簧的活塞杆与所述主连杆固定连接。

进一步地，在所述的可折叠且能够锁止的机械臂中，所述旋转机构还包括滑动套筒和限位块，所述滑动套筒套置在所述气弹簧的筒体外侧，所述主连杆上设有U型槽，所述滑动套筒贴合卡置在所述U型槽内，且所述滑动套筒的轴线与所述主连杆的中心线平行；所述气弹簧的活塞杆前端设有所述限位块，所述限位块与所述主连杆固定连接。

进一步地，在所述的可折叠且能够锁止的机械臂中，所述主连杆和辅助连杆均为U型的槽状结构，且所述主连杆和辅助连杆的中轴线均与所述限位方槽的轴线在同一平面上；所述主连杆上设有第一旋接孔、第二旋接孔和第三旋接孔，所述辅助连杆上设有第四旋接孔、第五旋接孔和第六旋接孔；第一螺钉依次贯穿所述机构运动区域和所述主连杆顶端的第一旋接孔，第二螺钉依次贯穿所述前活动槽、旋转圆盘圆心、辅助连杆顶端的第四旋接孔和后活动槽，所述前活动槽内的所述辅助连杆顶端的第五旋接孔通过第三螺钉与所述旋转圆盘的圆面固定连接。

进一步地，在所述的可折叠且能够锁止的机械臂中，所述主连杆底端的第三旋接孔和辅助连杆底端的第六旋接孔分别通过第四螺钉与所述副轴接头转动连接；所述前活动槽处的所述主连杆与所述主轴接头的内壁之间设有轴向限位圆环。

进一步地，在所述的可折叠且能够锁止的机械臂中，第一销轴依次贯穿所述第二旋接孔和所述限位块，所述第一销轴的端部设有防松螺母。

进一步地，在所述的可折叠且能够锁止的机械臂中，所述限位方槽上设有轴向贯穿的平衡调节螺栓，所述平衡调节螺栓的尾部设有锁紧在所述限位方槽外侧的防脱螺帽，所述调节杆的端部在所述限位方槽内沿所述平衡调节螺栓轴线方向活动。

进一步地，在所述的可折叠且能够锁止的机械臂中，所述防脱螺帽上设有第一开口销。

进一步地，在所述的可折叠且能够锁止的机械臂中，所述连接杆的端面设有安装槽，所述支架主轴的底端插卡在所述安装槽内，所述支架主轴与所述安装槽之间卡装设有第一衬套和第二衬套。

进一步地，在所述的可折叠且能够锁止的机械臂中，所述支架主轴上设有定位槽，所述连接杆上设有定位块，所述定位块依次贯穿所述连接杆、第一衬套和第二衬套后顶抵在所述定位槽内，所述定位块通过第六螺钉与所述第一衬套固定连接。

进一步地，在所述的可折叠且能够锁止的机械臂中，所述主轴接头上设有固定孔，所述支架主轴的顶端插卡在所述固定孔内，且所述支架主轴与所述主轴接头通过第二销轴固定，所述第二销轴上设有第二开口销。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：在机械臂一定角度内实现机械臂的自由停摆，当达到垂直角度时，锁止的按钮自动弹出，机械臂被锁定，无法上下运动；当按下锁止的按钮时，机械臂解锁，可实现上下开合运动，并自由停在任意角度位置。当机械臂负载发生变化时，可通过旋转平衡调节螺栓使机械臂力矩保持平衡，实现在机械臂活动范围内任意位置自由停。适用于集成化、紧凑型的医疗设备，使用完毕后可进行折叠锁止，减少手术室占用空间。

附图说明

图1为本发明中可折叠且能够锁止的机械臂的局部剖面示意图；

图2为本发明中可折叠且能够锁止的机械臂锁止时的局部示意图；

图3和图4为本发明中锁止机构的结构示意图；

图5和图6为本发明中主轴接头的结构示意图；

图7和图8为本发明中副轴接头的结构示意图；

图9为本发明中主连杆和辅助连杆的结构示意图；

图10为本发明中可折叠且能够锁止的机械臂展开时的结构示意图。

其中：连接杆11、支架主轴12、安装槽13、第一衬套14、第二衬套15、第二销轴16、第二开口销17、主轴接头2、限位方槽21、前活动槽22、滑槽23、后活动槽24、固定孔25、锁固孔26、旋转圆盘31、调节杆32、传动杆33、气弹簧34、滑动套筒35、限位块36、第一销轴37、防松螺母38、按钮41、弹簧42、锁止块43、锁止槽44、主连杆51、辅助连杆52、副轴接头53、U型槽54、第一旋接孔61、第二旋接孔62、第三旋接孔63、第四旋接孔64、第五旋接孔65、第六旋接孔66、第一螺钉71、第二螺钉72、第三螺钉73、第四螺钉74、轴向限位圆环75、螺钉76、锁紧螺钉77、平衡调节螺栓81、防脱螺帽82、第二开口销83、定位槽91、定位块92、第六螺钉93。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的可折叠且能够锁止的机械臂进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1至图2所示，本发明提出一种可折叠且能够锁止的机械臂，包括支架机构、旋转机构、锁止机构和机械臂，支架机构通过旋转机构与机械臂相接，锁止机构设置在旋转机构上。

具体地，如图1至图2所示，支架机构包括依次连接的连接杆11、支架主轴12和主轴接头2，连接杆11的端面设有安装槽13，支架主轴12的底端插卡在安装槽13内，支架主轴12与安装槽13之间卡装设有第一衬套14和第二衬套15。支架主轴12的底端设有定位槽91，连接杆11上设有定位块92，定位块92依次贯穿连接杆11、第一衬套14和第二衬套15后顶抵在定位槽91内，定位块92通过第六螺钉93与第一衬套14固定连接，确保了支架主轴12的底端锁固在连接杆11的端部，避免松脱。

同时，如图1至图4所示，主轴接头2的一端设有固定孔25，用于与支架主轴12相接，另一端设有机构运动区域，用于设置旋转机构。支架主轴12的顶端插卡在固定孔25内，且支架主轴12与主轴接头2通过第二销轴16固定，第二销轴16于主轴接头2上的锁固孔26处贯穿支架主轴12的顶端，将支架主轴12与主轴接头2卡固，并在第二销轴16的尾端设有设置用于锁固的第二开口销17，避免第二销轴16松脱。

进一步地，如图5至图6所示，主轴接头2的机构运动区域内设有凸起的限位方槽21，限位方槽21的前侧面为前活动槽22，限位方槽21的后侧面为后活动槽24。

具体地，如图1至图2所示，机械臂包括主连杆51、辅助连杆52和副轴接头53，主连杆51和辅助连杆52相对且互相平行。其中，主连杆51和辅助连杆52均为U型的槽状结构，且主连杆51和辅助连杆52的中轴线均与限位方槽21的轴线在同一平面上。主连杆51和辅助连杆52的顶端均旋转固定在机构运动区域内限位方槽21的两侧，主连杆51和辅助连杆52的底端均与副轴接头53旋转连接。

同时，如图1至图4所示，旋转机构包括旋转圆盘31、调节杆32、传动杆33、气弹簧34、滑动套筒35和限位块36，旋转圆盘31旋转固定在前活动槽22内，辅助连杆52的顶端与旋转圆盘31固定连接。调节杆32的一端活动固定在限位方槽21内，另一端通过传动杆33与气弹簧34的筒体连接。滑动套筒35套置在气弹簧34的筒体外侧，主连杆51半包裹在滑动套筒35的外侧，且主连杆51两侧设有U型槽54，滑动套筒35的凸起部分贴合卡置在U型槽54内，使滑动套筒35的轴线与主连杆51的中心线始终保持平行，并用螺钉76将滑动套筒35与主连杆51紧固连接。气弹簧34的活塞杆前端设有限位块36，限位块36通过锁紧螺钉77和第一销轴37与主连杆51紧固连接，且第一销轴37的端部设有防松螺母38。

进一步地，如图9所示，主连杆51上设有顶端的第一旋接孔61、中端的第二旋接孔62和底端的第三旋接孔63，辅助连杆52上设有顶端的第四旋接孔64、顶端的第五旋接孔65和底端的第六旋接孔66。如图2所示，第一螺钉71依次贯穿机构运动区域和主连杆51顶端的第一旋接孔61，且前活动槽22处的主连杆51与主轴接头2的内壁之间设有轴向限位圆环75。如图2和图4所示，第二螺钉72依次贯穿前活动槽22、旋转圆盘31圆心、辅助连杆52顶端的第四旋接孔64和后活动槽24，即辅助连杆52于前活动槽22和后活动槽24处通过第四旋接孔64绕第二螺钉72旋转，且前活动槽22内的辅助连杆52顶端的第五旋接孔65通过第三螺钉73与旋转圆盘31的圆面固定连接，使旋转圆盘31随辅助连杆52一起绕第二螺钉72旋转。此外，由于轴向限位圆环75的长度与旋转圆盘31的厚度一致，保证主连杆51与辅助连杆52的边侧面始终在同一平面上。如图2和图7所示，主连杆51底端的第三旋接孔63和辅助连杆52底端的第六旋接孔66分别通过第四螺钉74与副轴接头53转动连接。第一销轴37依次贯穿第二旋接孔62和限位块36，且第一销轴37的端部设有防松螺母38。

进一步地，如图2至图4所示，限位方槽21上设有轴向贯穿的平衡调节螺栓81，即平衡调节螺栓81从外侧纵向贯穿限位方槽21，平衡调节螺栓81的头部顶抵在限位方槽21的外侧，平衡调节螺栓81的尾部设有锁紧在限位方槽21外侧的防脱螺帽82，且防脱螺帽82上设有锁固的第一开口销83，避免平衡调节螺栓81松脱。调节杆32的一端套装在限位方槽21内的平衡调节螺栓81上，便于调节杆32沿平衡调节螺栓81轴线方向活动，调节杆32的另一端通过销轴与传动杆33旋转连接。

具体地，如图1至图4所示，锁止机构包括按钮41、弹簧42和锁止块43，旋转圆盘31上设有一锁止槽44，主轴接头2上设有贯穿的滑槽23，按钮41的头部置于滑槽23外侧，按钮41的杆部依次贯穿弹簧42和滑槽23后与锁止块43螺纹连接，锁止块43在按钮41的带动下轴向移动的卡入或移出锁止槽44内。

具体操作情况如下：

需要机械臂展开时，按下按钮41，按钮41推动锁止块43沿滑槽23向内移动，直至锁止块43从锁止槽44内移出，旋转圆盘31解除锁固，机械臂即可通过旋转机构上下自由进行开合运动，主连杆51绕第一螺钉71做旋转运动，辅助连杆52顶端绕第二螺钉72在前活动槽22和后活动槽24内转动。如图10所示，当转动至主连杆51和辅助连杆52贴合时，机械臂运动至最大高度。

需要机械臂折叠时，如图1至图2所示，拉动机械臂向下弯折活动，直至辅助连杆52和连接圆杆1平行，且旋转圆盘31的锁止槽44再次与锁止块43位置对齐且处于同一轴线上。此时，锁止块43在弹簧42的反作用力下向旋转圆盘31一侧移动，推动锁止块43卡入锁止槽44内，从而保证机械臂的锁定。

当机械臂端部副轴接头53处的负载变化时，可通过旋转平衡调节螺栓81使机械臂力矩保持平衡，实现机械臂在活动范围内任意位置的自由停摆。

综上，在本实施例中，提出的可折叠且能够锁止的机械臂，在机械臂一定角度内实现机械臂的自由停摆，当机械臂折叠达到垂直角度时，锁止的按钮自动弹出，机械臂锁定，无法上下运动；当按下锁止的按钮时，机械臂解锁，可实现上下开合运动，并自由停在任意角度位置；当机械臂负载发生变化时，可通过旋转平衡调节螺栓使机械臂力矩保持平衡，实现在机械臂活动范围内任意位置自由停。适用于集成化、紧凑型的医疗设备，使用完毕后可进行折叠锁止，减少手术室占用空间。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可折叠且能够锁止的机械臂，其特征在于，包括支架机构、旋转机构、锁止机构和机械臂，所述支架机构通过所述旋转机构与所述机械臂相接，所述锁止机构设置在所述旋转机构上；

所述支架机构包括连接杆(11)、支架主轴(12)和主轴接头(2)，所述主轴接头(2)的一端通过所述支架主轴(12)与所述连接杆(11)相接，另一端设有机构运动区域，所述机构运动区域内设有凸起的限位方槽(21)，所述限位方槽(21)的前侧面为前活动槽(22)，后侧面为后活动槽(24)；

所述旋转机构包括旋转圆盘(31)、调节杆(32)、传动杆(33)和气弹簧(34)，所述旋转圆盘(31)旋转固定在所述前活动槽(22)内；所述调节杆(32)的一端活动固定在所述限位方槽(21)内，另一端通过所述传动杆(33)与所述气弹簧(34)的筒体连接；

所述锁止机构包括按钮(41)、弹簧(42)和锁止块(43)，所述旋转圆盘(31)上设有一锁止槽(44)，所述主轴接头(2)上设有贯穿的滑槽(23)，所述按钮(41)的头部置于所述滑槽(23)外侧，所述按钮(41)的杆部依次贯穿所述弹簧(42)和滑槽(23)后与所述锁止块(43)连接，所述锁止块(43)在所述按钮(41)的带动下轴向移动的卡入或移出所述锁止槽(44)内；

所述机械臂包括主连杆(51)、辅助连杆(52)和副轴接头(53)，所述主连杆(51)和辅助连杆(52)相对且互相平行，所述主连杆(51)和辅助连杆(52)的顶端均旋转固定在所述机构运动区域内，且所述辅助连杆(52)的顶端与所述旋转圆盘(31)固定连接，所述主连杆(51)和辅助连杆(52)的底端均与所述副轴接头(53)旋转连接；所述气弹簧(34)的活塞杆与所述主连杆(51)固定连接。

2.根据权利要求1所述的可折叠且能够锁止的机械臂，其特征在于，所述旋转机构还包括滑动套筒(35)和限位块(36)，所述滑动套筒(35)套置在所述气弹簧(34)的筒体外侧，所述主连杆(51)上设有U型槽(54)，所述滑动套筒(35)贴合卡置在所述U型槽(54)内，且所述滑动套筒(35)的轴线与所述主连杆(51)的中心线平行；所述气弹簧(34)的活塞杆前端设有所述限位块(36)，所述限位块(36)与所述主连杆(51)固定连接。

3.根据权利要求2所述的可折叠且能够锁止的机械臂，其特征在于，所述主连杆(51)和辅助连杆(52)均为U型的槽状结构，且所述主连杆(51)和辅助连杆(52)的中轴线均与所述限位方槽(21)的轴线在同一平面上；所述主连杆(51)上设有第一旋接孔(61)、第二旋接孔(62)和第三旋接孔(63)，所述辅助连杆(52)上设有第四旋接孔(64)、第五旋接孔(65)和第六旋接孔(66)；第一螺钉(71)依次贯穿所述机构运动区域和所述主连杆(51)顶端的第一旋接孔(61)，第二螺钉(72)依次贯穿所述前活动槽(22)、旋转圆盘(31)圆心、辅助连杆(52)顶端的第四旋接孔(64)和后活动槽(24)，所述前活动槽(22)内的所述辅助连杆(52)顶端的第五旋接孔(65)通过第三螺钉(73)与所述旋转圆盘(31)的圆面固定连接。

4.根据权利要求3所述的可折叠且能够锁止的机械臂，其特征在于，所述主连杆(51)底端的第三旋接孔(63)和辅助连杆(52)底端的第六旋接孔(66)分别通过第四螺钉(74)与所述副轴接头(53)转动连接；所述前活动槽(22)处的所述主连杆(51)与所述主轴接头(2)的内壁之间设有轴向限位圆环(75)。

5.根据权利要求3所述的可折叠且能够锁止的机械臂，其特征在于，第一销轴(37)依次贯穿所述第二旋接孔(62)和所述限位块(36)，所述第一销轴(37)的端部设有防松螺母(38)。

6.根据权利要求1所述的可折叠且能够锁止的机械臂，其特征在于，所述限位方槽(21)上设有轴向贯穿的平衡调节螺栓(81)，所述平衡调节螺栓(81)的尾部设有锁紧在所述限位方槽(21)外侧的防脱螺帽(82)，所述调节杆(32)的端部在所述限位方槽(21)内沿所述平衡调节螺栓(81)轴线方向活动。

7.根据权利要求6所述的可折叠且能够锁止的机械臂，其特征在于，所述防脱螺帽(82)上设有第一开口销(83)。

8.根据权利要求1所述的可折叠且能够锁止的机械臂，其特征在于，所述连接杆(11)的端面设有安装槽(13)，所述支架主轴(12)的底端插卡在所述安装槽(13)内，所述支架主轴(12)与所述安装槽(13)之间卡装设有第一衬套(14)和第二衬套(15)。

9.根据权利要求8所述的可折叠且能够锁止的机械臂，其特征在于，所述支架主轴(12)上设有定位槽(91)，所述连接杆(11)上设有定位块(92)，所述定位块(92)依次贯穿所述连接杆(11)、第一衬套(14)和第二衬套(15)后顶抵在所述定位槽(91)内，所述定位块(92)通过第六螺钉(93)与所述第一衬套(14)固定连接。

10.根据权利要求1所述的可折叠且能够锁止的机械臂，其特征在于，所述主轴接头(2)上设有固定孔(25)，所述支架主轴(12)的顶端插卡在所述固定孔(25)内，且所述支架主轴(12)与所述主轴接头(2)通过第二销轴(16)固定，所述第二销轴(16)上设有第二开口销(17)。