[實用新型]一種機械關節角度無級調整與鎖定結構

無效

• 申請號: 201120068317.0
• 申請日: 2011-03-15
• 公開（公告）號: CN201982482U
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 徐洪;郭浩達;李凝;陳衛增;周澤兵;李新輝;毛方義
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: F16C11/10
• 分類號: F16C11/10;F16C11/12
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 韓洪

技術領域

本實用新型涉及一種機械關節，尤其涉及一種機械關節角度無級調整與鎖定結構。

背景技術

在現代機械結構中經常會遇到需要采用調節轉動角度并且定位的部件。包括對定位要求不高的躺椅，或者對定位精度要求非常高的機械臂。現有技術中所采用的關節角度調整并定位的方式大致有如下幾種：

1、活動關節兩側通過齒形連接，如棘輪機構。這種機構的優點是結構簡單，成本低，維護方便，但齒形的限制一般不能實現無級角度調整。

2、活動關節兩側面摩擦，如萬向節結構，這樣的結構能達到無級角度調整，但是缺點是關節兩側能承受的扭矩小，當承受較大的扭矩時，需另加制動器對關節進行鎖定。

3、相對于以上兩種情況，現有技術中還有申請號為“200910103176.9”所公開的發明專利《扭簧式無級角度調節定位機構》。該發明涉及扭簧式無級角度調節定位機構。在第一軸體盒底部設有第一插軸坑，在第一壓蓋盒底部設有第一通孔；其特征在于：由第一軸套、第一階梯軸、與第一軸套的外面和第一階梯軸的大端部配合且一端固定的第一扭簧組成的扭簧角度調節定位機構設在第一關節盒內；第一階梯軸的大端與第一軸體盒內的第一插軸坑靜配合，第一螺釘穿過第一壓蓋盒底部中心的第一通孔與第一階梯軸小端配合連接；第一扭簧的自由端沿旋繞方向的內側與第一撥動機構的撥頭接觸。具有以下優點：由于采用了常見的扭簧結構，利用扭簧的扭緊和松開來調節轉動角度，所以能快速地無級調節，定位可靠。在現有技術中，該實用新型確實能起到角度無級調整的效果。但是仔細分析后發現，該實用新型所公開的技術方案中：“當需逆時針調節第二連接臂的角度和位置時，只需用手沿逆時針方向扳動第二連接臂到位置即可”，這一技術特征說明這一方案在所述逆時針方向僅靠不大的摩擦力定位，而不能鎖定，即機構只有單向鎖定功能，不能實現雙向鎖定，并整體結構較復雜，提高了產品的生產成本。而我們需要一種更為簡單，用途也更為廣泛的一種結構。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種結構更為簡單的能雙向自鎖定的調整鎖定結構，能夠在旋轉的兩個方向上都達到無級角度調整，而且具備自鎖定的功能。

為達到所述效果，本實用新型一種機械關節角度無級調整與鎖定結構，包括第一關節臂，第二關節臂以及用于連接第一關節臂和第二關節臂的連接部，所述連接部包括橫穿過第一關節臂并且與第一關節臂固定連接的關節軸，所述關節軸上套接有雙扭簧，并且在雙扭簧自由狀態時，其內孔與關節軸之間過盈配合，雙扭簧中間受力部與第二關節臂上的操縱器相連，操縱器可為雙扭簧受力部提供一個操縱力，雙扭簧兩側的伸出部固定于第二關節臂上。

優選的，所述操縱器為固定在第二關節臂上的手閘，手閘通過拉索與雙扭簧的受力部相連。這樣能通過手閘及拉索向受力部施加一個操縱力，以實現兩個關節臂之間的角度無級變換。

優選的，所述操縱器為固定在第二關節臂上的按鈕，按鈕連接推塊，推塊連接于雙扭簧的受力部上。這樣能通過按鈕和推塊向受力部施加一個操縱力，以實現兩個關節臂之間的角度無級變換。

優選的，所述操縱器為固定在第一關節臂上的電磁鐵，電磁鐵作用于雙扭簧的受力部上。這樣能通過電磁鐵能對雙扭簧的受力部施加一個操縱力，實現兩個關節臂之間角度的無級變換。

優選的，所述雙扭簧的鋼絲截面為矩形。這樣的結構增大扭簧和軸之間的接觸面，也就增加了連接部的承載能力。

優選的，所述雙扭簧上的受力部從雙扭簧兩側圓周的切線方向伸出，并且與操縱器施力方向相垂直。這樣的結構以減小操縱阻力。

優選的，所述雙扭簧兩側的伸出部與雙扭簧兩側螺旋線相垂直。這樣的結構增大了固定時的受力能力，使得整個結構更為穩定可靠。

由于采用了所述技術方案，雙扭簧套接在兩個關節臂之間的關節軸上，通過操縱器操作，為雙扭簧提供一個使雙扭簧旋松的力，使雙扭簧旋松，雙扭簧內徑增大，使軸與雙扭簧之間能自由旋轉，此時可以自由地相對旋轉兩個關節臂，無級地調整兩個關節臂之間的角度。

當兩個關節臂之間的角度調整到位時，去除操縱力，雙扭簧在彈力作用下旋緊，內徑變小，軸與雙扭簧內壁間產生正壓力，此時一旦第一關節臂和第二關節臂之間有相對運動趨勢時，在彈簧內壁和關節軸之間的摩擦力作用下，由于雙扭簧受力部兩側的彈簧螺旋方向相反，因此無論第一關節臂和第二關節臂之間的相對運動趨勢是順時針方向還是逆時針方向，總會使雙扭簧一側的彈簧與關節軸之間越抱越緊，最終彈簧將關節軸抱死，實現對軸的鎖定功能。