[發明專利]一種支撐臂關節裝置

有效

• 申請號: 201310176645.6
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN104149100A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 徐佳義
• 申請（專利權）人: 徐佳義
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;F16M11/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及一種能垂直轉動的支撐臂關節裝置，特別是涉及一種能夠依據被支撐對象的重量和關節裝置前臂部的垂直轉動位置，分別對支撐臂張力系統進行靜態和動態調節的關節裝置。

背景技術

支撐臂是常見的機械設施，具有關節結構，能調整被支撐對象的位置，在人體工學領域，提供便利性、舒適性、節約空間、提高工作效率。支撐臂應用甚廣，例如顯示器、液晶電視、醫用無影燈，都經常配備支撐臂。由于顯示器、液晶電視，經常出現在家居、辦公室等與生活密切相關的環境中，選用支撐臂時，除了功能性以外，價格和美觀，也是重要的考慮因素。

傳統的顯示器和液晶電視支撐臂，比較多的是只提供水平位置移動，例如美國專利文獻US?7028961?B1、US?7513469?B1。

能提供高低位置垂直移動的支撐臂，就比較復雜。究其原因，能提供高低位置垂直移動的支撐臂，會受到地心引力產生的力矩作用的影響，而被支撐對象的重量又比較重時，這種地心引力產生的影響，會更顯突出。

支撐臂停留在水平位置時，地心引力對支撐臂產生的力矩最大，此時支撐臂應有足夠的支撐力，以抵抗地心引力產生的力矩，使支撐臂能靜止而不下垂。但是傳統被動式支撐臂，利用拉伸彈簧和拉索組成的張力系統提供支撐張力，其張力系統的張力與拉伸彈簧被拉伸的長度成正比關系，但是這種正比關系，與地心引力對支撐臂產生的力矩變化關系，有時是背道而馳的。例如，當支撐臂位置低于水平面位置時，地心引力對支撐臂產生的力矩減小，拉伸彈簧被拉伸的長度卻反而增加。這種背道而馳的變化關系，在設計上造成許多困擾，使利用傳統金屬彈簧提供支撐力的支撐臂變得復雜，或必須改用價格比較高，又容易磨損的空氣彈簧又稱氣壓棒(gas?spring)。

在此支撐臂技術領域，被提出的技術解決方案也非常多，例如：美國專利文獻US?5826846，雖然采用了許多機械結構對策，其上下俯仰角度，也只有正負各15度；US?6012693，則是將機構分為抬舉和懸吊兩個模式，但是使用時不能兼顧；US?7252277?B2，則是強調使用普通金屬彈簧，取代價高易磨損的空氣彈簧，并利用彈簧力作用于凸輪面上產生的分力，達到不同位置需要不同支撐力的效果。

上述專利文獻顯示，支撐臂是一個不易處理的問題，各種解決方案，都無法根本克服地心引力對支撐對象變換位置時造成的動態影響。

發明內容

本發明的目的，是針對傳統被動式支撐臂的缺點，提出一種解決方案。由于本發明根據的原理，在特定的水平面以下空間中，具有比較小的金屬彈簧長度變化特性，金屬彈簧的長度變化甚至是負值的，因此能將完整的支撐臂支撐功能，建構于空間比較局限的關節結構中，使建構支撐臂時，更具彈性。

為解決上述問題及達到本發明的目的，本發明的技術手段是這樣實現的，為一種支撐臂關節裝置，其特征在于包括：一關節主體部、一水平轉軸、一前臂連結部、一垂直轉軸、一后臂連結部、一可調節拉索張力系統，所述可調節拉索張力系統，包括一拉索、一金屬彈簧裝置、一拉索長度動態調節機構、一拉索長度靜態調節機構；

所述水平轉軸，垂直于所述前臂連結部的轉動平面，前臂連結部剛性固定連結于水平轉軸；

所述垂直轉軸是一圓柱形轉軸，具有一圓柱形中空內軸與一圓柱形軸套，圓柱形中空內軸與關節主體部剛性固定連結，圓柱形軸套與后臂連結部剛性固定連結，圓柱形中空內軸能在圓柱形軸套中作水平方向轉動；

所述拉索長度動態調節機構，設置于關節主體部，是一直角三角形機構，包括：一拉索力矩支柱、一拉索長度動態調節機構活動臂、一拉索長度動態調節機構固定臂；所述拉索力矩支柱、拉索長度動態調節機構活動臂、拉索長度動態調節機構固定臂長度相等，以水平轉軸為軸心，徑向設置，其端末位置，分別設置有拉索力矩支柱滑輪、拉索長度動態調節機構活動臂滑輪、拉索長度動態調節機構固定臂滑輪；

上述拉索力矩支柱、拉索長度動態調節機構固定臂，以水平轉軸為中心，呈一對稱直線結構，拉索力矩支柱位于水平轉軸的上方，構成拉索長度動態調節機構直角三角形的弦邊；

上述拉索力矩支柱滑輪與拉索長度動態調節機構活動臂滑輪之間的連線、拉索長度動態調節機構活動臂滑輪與拉索長度動態調節機構固定臂滑輪之間的連線，構成拉索長度動態調節機構直角三角形的兩股，該直角三角形的兩股，由所述可調節拉索張力系統的局部拉索構成；